JP2020167344A - Transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばカレントトランスなどとして好ましく用いられるトランスに関する。 The present invention relates to a transformer preferably used as, for example, a current transformer.
線路に流れる電流を検出する素子として、例えばカレントトランスが知られている。特許文献1に記載のカレントトランス(電流検出用トランス)では、1次側巻線を平板状とし、肉薄にして幅を大きくすることにより、断面積を大きくして抵抗値を小さくし、大電流化に対応することを可能としている。 As an element that detects the current flowing through the line, for example, a current transformer is known. In the current transformer (transformer for current detection) described in Patent Document 1, the primary winding is made flat, thin and wide, thereby increasing the cross-sectional area and reducing the resistance value, resulting in a large current. It is possible to respond to the change.
しかしながら、特許文献1に記載のカレントトランスでは、大電流化に伴い生じ得る発熱の問題に対して十分な対策がなされているとはいえず、この種の問題を解決するための対策が必要とされる。 However, in the current transformer described in Patent Document 1, it cannot be said that sufficient measures are taken against the problem of heat generation that may occur due to the increase in current, and measures for solving this kind of problem are required. Will be done.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランスを提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a transformer having excellent heat dissipation characteristics for a large current.
上記目的を達成するために、本発明に係るトランスは、
第1コイルが内蔵されるとともに、第2コイルが巻回され、前記第2コイルのリード部が接続される一対の第2端子が固定されるボビンと、
前記ボビンに取り付けられるコアとを有し、
前記第1コイルには放熱部が設けられている。
In order to achieve the above object, the transformer according to the present invention
A bobbin in which the first coil is built in, the second coil is wound, and a pair of second terminals to which the lead portion of the second coil is connected are fixed.
Has a core attached to the bobbin
The first coil is provided with a heat radiating portion.
本発明に係るトランスでは、第1コイルに放熱部が設けられている。そのため、第1コイルで発生した熱を、放熱部を介して放熱させることが可能である。したがって、大電流化に伴う第1コイルの発熱を低減し、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランスを実現することができる。 In the transformer according to the present invention, a heat radiating portion is provided in the first coil. Therefore, the heat generated in the first coil can be dissipated through the heat radiating unit. Therefore, it is possible to reduce the heat generation of the first coil due to the increase in current and to realize a transformer having excellent heat dissipation characteristics against a large current.
好ましくは、前記第1コイルは平板コイルからなり、前記放熱部は、前記第1コイルの外側に突出する突出形状からなる。このような構成とすることにより、放熱部の表面を熱の放出面として機能させ、第1コイルで発生した熱を放熱部の表面から効率的に放出させることができる。また、放熱部は第1コイルの外側に突出しているため、第1コイルに流れる電流の流路面積を十分に確保し、第1コイルに大電流を流しつつ、上記放熱効果を得ることができる。 Preferably, the first coil is made of a flat plate coil, and the heat radiating portion has a protruding shape protruding to the outside of the first coil. With such a configuration, the surface of the heat radiating portion can function as a heat emitting surface, and the heat generated by the first coil can be efficiently discharged from the surface of the heat radiating portion. Further, since the heat radiating portion protrudes to the outside of the first coil, it is possible to secure a sufficient flow path area for the current flowing through the first coil and obtain the above heat radiating effect while passing a large current through the first coil. ..
好ましくは、前記ボビンの底面には第1凹部が形成されている。このような構成とすることにより、第1凹部の表面積に応じた分だけボビンの表面積が増大し、ボビンに伝達された第1コイルの熱をボビンの表面から効率的に放熱させることができる。 Preferably, a first recess is formed on the bottom surface of the bobbin. With such a configuration, the surface area of the bobbin is increased by the amount corresponding to the surface area of the first recess, and the heat of the first coil transmitted to the bobbin can be efficiently dissipated from the surface of the bobbin.
好ましくは、前記第1凹部は、前記ボビンの底面から前記第1コイルの配置位置まで延びている。このような構成とすることにより、第1凹部の表面積を大きく確保することが可能となり、ボビンの表面からの放熱量を増大させることができる。 Preferably, the first recess extends from the bottom surface of the bobbin to the placement position of the first coil. With such a configuration, it is possible to secure a large surface area of the first recess, and it is possible to increase the amount of heat radiated from the surface of the bobbin.
好ましくは、前記第1コイルには第2凹部が形成されており、前記第2凹部の少なくとも一部は、前記放熱部に位置する。このような構成とすることにより、トランスの製造工程において、例えばボビンの内部に第1コイルをインサート成形する際、第2凹部の内部に位置決めピンを挿入し、第1コイルを金型内の所定位置に固定することが可能であり、第1コイルの位置決め精度を高めることができる。また、第2凹部の少なくとも一部を放熱部に配置させることにより、第1コイルの電流の流路面積が第2凹部によって狭められることを防止することが可能であり、第1コイルの断面積を大きくし、第1コイルに大電流を流すことができる。 Preferably, the first coil is formed with a second recess, and at least a part of the second recess is located in the heat radiating portion. With such a configuration, in the transformer manufacturing process, for example, when the first coil is insert-molded inside the bobbin, a positioning pin is inserted inside the second recess, and the first coil is predetermined in the mold. It can be fixed at the position, and the positioning accuracy of the first coil can be improved. Further, by arranging at least a part of the second recess in the heat radiating portion, it is possible to prevent the current flow path area of the first coil from being narrowed by the second recess, and the cross-sectional area of the first coil. Can be increased to allow a large current to flow through the first coil.
好ましくは、前記第2凹部は、前記第1コイルの厚み方向に延びる貫通孔である。このような構成とすることにより、位置決めピンを第2凹部の内部に十分な深さで挿入することが可能となり、第1コイルを金型内に安定して固定することができる。 Preferably, the second recess is a through hole extending in the thickness direction of the first coil. With such a configuration, the positioning pin can be inserted into the second recess with a sufficient depth, and the first coil can be stably fixed in the mold.
好ましくは、前記第1コイルには一対の第1端子が一体的に形成されており、前記第1端子の少なくとも一部は、前記ボビンの一方側から前記ボビンの外側に突出し、前記第2端子の一部は、前記ボビンの他方側から前記ボビンの外側に突出する。このような構成とすることにより、一対の第1端子と一対の第2端子とが、それぞれボビンの反対側からボビンの外側に突出することになるため、一対の第1端子と一対の第2端子とが十分に離間して配置され、一対の第1端子と一対の第2端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。 Preferably, a pair of first terminals are integrally formed on the first coil, and at least a part of the first terminals projects from one side of the bobbin to the outside of the bobbin, and the second terminal. A part of the bobbin projects from the other side of the bobbin to the outside of the bobbin. With such a configuration, the pair of first terminals and the pair of second terminals each project from the opposite side of the bobbin to the outside of the bobbin, so that the pair of first terminals and the pair of second terminals are formed. The terminals are arranged so as to be sufficiently separated from each other, and a sufficient insulation distance between the pair of first terminals and the pair of second terminals can be secured.
好ましくは、前記第1コイルが配置されている範囲と、一対の前記第2端子が配置されている範囲とは、水平方向にオーバーラップしていない。このような構成とすることにより、第1コイルと一対の第2端子とが水平方向に十分に離間して配置され、第1コイルと一対の第2端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。 Preferably, the range in which the first coil is arranged and the range in which the pair of the second terminals are arranged do not overlap in the horizontal direction. With such a configuration, the first coil and the pair of second terminals are arranged so as to be sufficiently separated in the horizontal direction, and a sufficient insulation distance between the first coil and the pair of second terminals is secured. can do.
好ましくは、前記コアと一対の前記第2端子との間に位置する前記ボビンの下方には、前記ボビンの下方側に突出する絶縁凸部が形成されている。このような構成とすることにより、絶縁凸部の突出量に応じた距離だけ、コアと一対の第2端子との間の沿面距離を延長することが可能となり、コアと一対の第2端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。 Preferably, an insulating convex portion protruding downward from the bobbin is formed below the bobbin located between the core and the pair of the second terminals. With such a configuration, it is possible to extend the creepage distance between the core and the pair of second terminals by the distance corresponding to the amount of protrusion of the insulating convex portion, and the core and the pair of second terminals A sufficient insulation distance can be secured between them.
好ましくは、前記第2コイルはワイヤからなり、前記ボビンにおける前記第2端子の突出位置の近傍には、前記リード部が係止される凸状の係止部が形成されている。第2コイルのリード部を係止部に係止させつつ第2端子に向けて引き出すことにより、リード部の引出方向のばらつきが抑えられ、リード部の引出距離が一定になるとともに、第2コイルの巻数が一定になり、トランスの磁気特性のばらつきを抑えることができる。 Preferably, the second coil is made of a wire, and a convex locking portion for locking the lead portion is formed in the vicinity of the protruding position of the second terminal on the bobbin. By pulling out the lead portion of the second coil toward the second terminal while locking the lead portion with the locking portion, the variation in the pull-out direction of the lead portion is suppressed, the pull-out distance of the lead portion becomes constant, and the second coil is pulled out. The number of turns is constant, and variations in the magnetic characteristics of the transformer can be suppressed.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1Aに示す本実施形態に係るトランス10は、たとえばEV(Electric Vehicle:電動輸送機器)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle:プラグインハイブリッド自動車)、あるいはコミュータ(車両)用の車載用充電器、あるいは家庭用または産業用電気機器の電源回路、あるいはコンピュータ機器の電源回路などにおいて、たとえばカレントトランスとして用いられる。
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
The
図2に示すように、このトランス10は、ボビン20と、第1コア401および第2コア402から成るコア部(磁性コア)40と、を有する。なお、図面において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に垂直であり、Z軸は、トランス10の高さ(厚み)に対応する。また、X軸は、後述する第2コイル341の巻軸に垂直であり、ボビン20の第1台座210と第2台座220とが並ぶ方向に一致するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
ボビン20は、巻芯部23と、巻芯部23のZ軸方向の一方側(下方)に位置する台座21と、巻芯部23のZ軸方向の他方側(上方)に位置する鍔部22とを有する。台座21と、鍔部22と、巻芯部23とは、一体に成形されている。
The
ボビン20は、たとえばPPS、PET、PBT、LCP、ナイロンなどのプラスチックで一体的に成形してあるが、その他の絶縁部材で構成されても良い。ただし、本実施形態では、ボビン20としては、たとえば1W/m・K以上に熱伝導率が高いプラスチックで構成することが好ましく、たとえばPPS、ナイロンなどで構成してある。
The
巻芯部23は、中空の筒形状からなり、台座21と鍔部22との間に配置されている。巻芯部23には、その外周面にワイヤ34を巻回してなる第2コイル341が配置される。詳細な図示は省略するが、巻芯部23をX−Y平面に平行な面に沿って切断したときの断面形状は、略長方形状からなる。
The winding
鍔部22は、巻芯部23の上端部に形成されており、X−Y平面に平行な方向に沿って、ボビン20の外方に突出している。鍔部22の上面には、4つの位置決め部(コアガイド)22aが各々離間して形成されている。各位置決め部22aは、Z軸上方に向けて突出する凸形状からなる。鍔部22の上面に位置決め部22aを形成することにより、図1Aに示すように、ボビン20にコア40を取り付けたときに、コア40を位置決めすることが可能になるとともに、コア40がX軸方向に沿って位置ずれすることを防止することが可能となる。
The
図2に示すように、台座21は、巻芯部23の下端部に形成されており、X−Y平面に平行な方向に沿って、ボビン20の外方に突出している。台座21はZ軸方向に所定の厚みを有しており、台座21の内部には第1コイル31の一部が内蔵されているとともに、ワイヤ34(第2コイル341)のワイヤリード部342,343が接続される一対の第2端子35,36の一部が内蔵(固定)されている。
As shown in FIG. 2, the
台座21は、第1台座210と、第2台座220と、接続部230とを有する。第1コイル31の一部(後述するコイル本体部311の全部)は、第1台座210と、第2台座220と、接続部230とに跨るように内蔵されている。第1台座210は巻芯部23を挟んでX軸方向の一方側に配置され、第2台座220は巻芯部23を挟んでX軸方向の他方側に配置されている。
The
図1Cに示すように、第1台座210と第2台座220とは、一対の接続部230,230で接続されている。一対の接続部230,230の各々は、X軸方向に沿って所定の長さで延在しており、当該長さは巻芯部23のX軸方向幅に略等しくなっている。また、一対の接続部230,230の各々は、Y軸方向に所定の間隔で配置されており、当該間隔は巻芯部23のY軸方向幅に略等しくなっている。接続部230のY軸方向幅は、後述する第1コイル31のコイル本体部311のY軸方向幅と同程度となっている。
As shown in FIG. 1C, the
一対の接続部230,230の各々のY軸方向の外側端面は、台座210,220の各々のY軸方向の端面よりも内側(ボビン20の中心側)に配置されており、接続部230,230の各々のY軸方向の外側端面と、台座210,220の各々のY軸方向の端面との間には段差が形成されている。この段差部分には、第2コア402の側脚部48が配置される。
The outer end faces of the pair of connecting
図1Bおよび図2に示すように、第2コア402と一対の第2端子35,36との間に位置する第1台座210の下方には、ボビン20の下方側(Z軸下方)に突出する絶縁凸部212が形成されている。絶縁凸部212は、第2コア402(ベース部44)と一対の第2端子35,36(外部接続部352,362)との間の沿面距離を確保するために形成されたものであり、絶縁凸部212の下方への突出幅に応じた距離だけ、上記沿面距離を延長することが可能となっている。絶縁凸部212の下方への突出幅は、上記沿面距離を十分に確保できる範囲で適宜決定される。本実施形態では、絶縁凸部212は、第2コア402のベース部44よりも下方に突出している。
As shown in FIGS. 1B and 2, below the
また、第2コア402と、後述する第1コイル31の一対の平板リード部(第1端子)312,313との間に位置する第2台座220の下方には、ボビン20の下方側(Z軸下方)に突出する絶縁凸部222が形成されている。絶縁凸部222は、第2コア402(ベース部44)と一対の平板リード部312,313(接続部312a,313a)との間の沿面距離を確保するために形成されたものであり、絶縁凸部222の下方への突出幅に応じた距離だけ、上記沿面距離を延長することが可能となっている。絶縁凸部222の下方への突出幅は、上記沿面距離を十分に確保できる範囲で適宜決定される。本実施形態では、絶縁凸部222は、第2コア402のベース部44よりも下方に突出している。
Further, below the
鍔部22の上面から台座21の下面に至るZ軸方向に沿う領域には、コア脚用貫通孔24が、巻芯部23の内部を貫くように形成されている。コア脚用貫通孔24は、後述する第1コア401および第2コア402の各々の中脚部46が挿入されるように形成されている。
A through
図1Cに示すように、第1台座210のY軸方向の両側には、2つの孔213,213が、Y軸方向に沿って所定の間隔で形成されている。また、第2台座220のY軸方向の両側には、2つの孔223,223が、Y軸方向に沿って所定の間隔で形成されている。各孔213,223の直径は、後述するように、ボビン20の内部に第1コイル31をインサート成形する際に用いる位置決めピン(図示略)の直径と略等しくなっている。
As shown in FIG. 1C, two
図3Aに示すように、第1台座210に形成された孔213は、第1台座210(より詳細には、絶縁凸部212が形成された部分)の実装側底面211から、第1台座210の内部に向かって、Z軸方向に沿って延びている。より詳細には、孔213は、第1台座210の内部に配置された第1コイル31の配置位置の周辺部まで延びている。
As shown in FIG. 3A, the
また、第2台座220に形成された孔223は、第2台座220(より詳細には、絶縁凸部222が形成されていない部分)から、第2台座220の内部に向かって、Z軸方向に沿って延びている。より詳細には、孔223は、第2台座220の内部に配置された第1コイル31の配置位置の周辺部まで延びている。
Further, the
なお、孔213,223は、仮に台座21から第1コイル31を省略したときに第1コイル31の配置位置に形成される空間に接続されており、当該空間とボビン20の外部空間とを連通している。
The
図2に示すように、第1台座210のX軸方向の外側端部には、切欠部214が形成されている。切欠部214は、第1台座210の上方に形成されており、Y軸方向に所定の幅を有する略L字状の切り欠きからなる。この切欠部214により、第1台座210のX軸方向の外側端部には、略L字状の段差が形成されている。切欠部214のY軸方向に沿う幅は、一対の端子35,36のワイヤ接続部351,361の各々の間の間隔と略等しくなっている。
As shown in FIG. 2, a
切欠部214のY軸方向の両端には、一対の係止部215,215が形成されている。係止部215は、Y軸方向に突出する突出部(オーバーハング)からなり、その基端側から先端側に向けて先細となっている。係止部215は、凸状の曲面形状を有し、そのY−Z平面に沿う断面形状は略三角形状あるいは略半円形状となっている。一対の係止部215,215の各々は、互いに向かい合うように突出しており、ボビン20における第2端子35,36(ワイヤ接続部351,361)の突出位置の近傍に形成されている。係止部215,215は、X軸方向に所定の長さを有しており、そのX軸方向に沿って、ワイヤリード部342,343を当接させることが可能となっている。
A pair of locking
ワイヤ34のワイヤリード部342,343は、一対の係止部215,215に向けて第2コイル341から斜めに引き出され、係止部215,215に当接しつつ(係止されつつ)、第2端子35,36のワイヤ接続部351,361に接続される。すなわち、一対の係止部215,215は、ワイヤリード部342,343をワイヤ接続部351,361に案内する案内部としての役割を果たす。
The
コア401,402は、本実施形態では、同じ形状であり、X−Y断面で断面E字形状を有し、いわゆるE型コアを構成する。なお、コア401,402の態様は図2に示す態様に限定されるものではなく、たとえばコア401,402は、それぞれ一体に成形してあってもよく、または、それぞれ複数に分割されていてもよい。また、コア401,402は、熱伝導性に優れたベルト60などでボビン20と共に固定されていてもよい(図1A参照)。
In the present embodiment, the
コア401,402は、それぞれY軸方向に延びるベース部44と、ベース部44のY軸方向の両端からZ軸方向に突出している一対の側脚部48,48と、これらの側脚部48,48の間でY軸方向の中央からZ軸方向に突出する中脚部46とを有する。
The
中脚部46は、ボビン20のコア脚用貫通孔24の内部にX軸方向の両側から挿入されるようになっている。ボビン20のコア脚用貫通孔24の内部において、中脚部46,46の先端は、接触して付き合わされていてもよいし、所定のギャップを挟んで向き合うように構成してもよい。なお、ギャップを形成することにより、ギャップの幅に応じてリーケージ特性を調整することができる。
The
中脚部46,46は、コア脚用貫通孔24の内周面形状に一致するように、略四角柱形状を有しているが、その形状は、特に限定されず、コア脚用貫通孔24の形状に合わせて変化させても良い。また、側脚部48,48は、X−Z平面に平行な平面からなる外面を有し、台座21および鍔部22のY軸方向の外側に配置される。本実施形態では、各コア401,402の材質は、金属、フェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。
The
本実施形態では、巻芯部23の外周部に、ワイヤ34が巻回されており、第2コイル341からなる二次コイルが形成されている。ワイヤ34は、単線で構成されてもよく、あるいはリッツ線などの撚り線で構成されてもよい。ワイヤ34の線径は、特に限定されないが、好ましくは0.1〜0.4mmの範囲である。ワイヤ34は、金属線などの導電線で構成されるが、絶縁被覆ワイヤであってもよい。ワイヤ34の巻き数(ターン数)は、特に限定されないが、たとえば一次コイルのターン数の数十倍から数千倍の巻き数である。
In the present embodiment, the
図4に示すように、第1コイル31は、略C字形状の平板導体(平板コイル)からなり、一次コイルを構成する。第1コイル31は、コイル本体部311と、一対の平板リード部(第1端子)312,313と、複数(図示の例では、4つ)の放熱部314と、複数(図示の例では、4つ)の貫通孔315とを有する。
As shown in FIG. 4, the
一対の平板リード部312,313の各々は、コイル本体部311の両端部に一体的に形成されている。図1Bに示すように、平板リード部312,313の各々の一部は、ボビン20のX軸方向の一方側(第2端子35,36が配置されている側とは反対側)からボビン20の外側に突出しており、平板リード部312,313と、第2端子35,36との間の絶縁距離(沿面距離)を十分に確保することが可能となっている。
Each of the pair of flat
図4に示すように、一対の平板リード部312,313は、接続部312a,313aと実装部312b,313bとを有する。実装部312b,313bは、図3Aに示すように、第2台座220の実装側底面221に平行な面からなり、外部基板などの外部回路との実装接続部となる。実装部312b,313bは、第1台座220の実装側底面221に沿って、ボビン20のX軸方向の外側(ただし、第2端子35,36の突出方向とは反対側)に向かって延在し、第2台座20のX軸方向の端部よりも外側に突出している。
As shown in FIG. 4, the pair of flat
図4に示すように、接続部312a,313aは、Z軸方向に沿って延びており、実装部312b,313bとコイル本体部311とを接続する。図3Aに示すように、接続部312a,313aの下端部は、第2台座220(絶縁凸部222が形成されていない部分)の実装側底面221から、ボビン20の下方に向かって延在し、絶縁凸部222よりも下方に突出している。
As shown in FIG. 4, the connecting
本実施形態では、第1コイル31がボビン20とインサート成形されることにより、コイル本体部311が台座21の内部に埋め込まれる。なお、ボビン20は、第1コイル31が金型内にインサートされている状態で樹脂などで一体成形される。
In the present embodiment, the
図4に示すように、コイル本体部311は、略1ターン分(より詳細には、略3/4ターン分)のリング板形状(略C字形状)を有する。コイル本体部311は、台座21の内部に一体化して埋め込まれている(図3B参照)。
As shown in FIG. 4, the coil
コイル本体部311には、4つの放熱部314の各々が局所的に設けられている。4つの放熱部314の各々は、第1コイル31(コイル本体部311)の外側(図示の例では、Y軸方向の外側であり、コイル本体部311の長手方向または延在方向に直交する方向)に突出する突出形状(凸部)からなり、コイル本体部311に一体に形成されている。放熱部314は、コイル本体部311を局所的に外側に拡張させる(幅広にする)ことで構成され、コイル本体部311と同様の材料で構成されている。放熱部314の厚みは、コイル本体部311の厚みと同様である。
Each of the four
放熱部314のコイル本体部311からの突出幅W1と、平板リード部312,313との境界部分に位置するコイル本体部311の幅(コイル本体部311の長手方向に直交する幅)Wとの比W1/Wは、好ましくは0.5〜1.0である。図示の例では、上記突出幅W1は、上記幅Wよりも小さくなっている。
The width W1 of the
図3Bに示すように、放熱部314のY軸方向外側への突出幅は、第1台座210および第2台座220の各々のY軸方向の端部よりも外側にはみ出さない範囲で設定される。本実施形態では、第1コイル31のうち、平板リード部312,313のみが、ボビン20(第2台座220)のX軸方向の端部において、ボビン20の外側に露出(突出)している一方で、コイル本体部311は、ボビン20のX軸方向およびY軸方向の端部において、ボビン20の外側には露出していない。そのため、第1コイル31と、コア40あるいは第2端子35,36との絶縁距離(沿面距離)を十分に確保することが可能となっている。
As shown in FIG. 3B, the protrusion width of the
ここで、図4に示すように、コイル本体部311の外縁部は、Y軸方向に沿って延在する短手状外縁部311aと、短手状外縁部311aのY軸方向の一端および他端に接続され、X軸方向に沿って延在する一対の長手状外縁部311b,311bとに大別される。一対の長手状外縁部311b,311bの各々には、2つの放熱部314,314が形成されている。各長手状外縁部311bに形成された2つの放熱部314,314のうち、一方の放熱部314は、長手状外縁部311bのX軸方向の一端において、平板リード部312(313)に近接して配置されている。他方の放熱部314は、長手状外縁部311bのX軸方向の他端において、略C字形状からなる第1コイル31の角部(屈曲部分)に近接して配置されている。すなわち、4つの放熱部314の各々は、コイル本体部311のX軸方向の端部または屈曲部分(角部)に配置され、コア本体部311のX軸方向の中央部(図3Bに示す第2コア402の側脚部48が位置する部分)には配置されていない。
Here, as shown in FIG. 4, the outer edge portion of the coil
放熱部314をZ軸方向から見た形状は、台形状となっているが、特に限定されるものではなく、半円状や長方形状あるいは三角形状でもよい。
The shape of the
4つの放熱部314の各々には、第1コイル31の厚み方向に延びる貫通孔315が形成されている。貫通孔315の直径は、前述のボビン20に形成された孔213,223の直径と略等しくなっている。
Each of the four
後述するようにボビン20の内部に第1コイル31をインサート成形する際には、各貫通孔315の内部に各位置決めピン(図示略)が挿入され、金型の内部において、第1コイル31がボビン本体21の内部の所定位置に位置決めされる。なお、位置決めピンは、ボビン20が成形された後、前述の孔213,223に沿って引き抜かれる。すなわち、孔213,223は、位置決めピンが引き抜かれた跡として、ボビン20に形成される。
As will be described later, when the
本実施形態では、貫通孔315は、コイル本体部311側にはみ出すことなく、放熱部314の内側に形成されている。貫通孔315は、可能な限り、放熱部314のY軸方向の外側に配置されていることが好ましい。ただし、貫通孔315の少なくとも一部が放熱部314に位置していれば、その配置は適宜変更してもよい。すなわち、貫通孔315の一部はコイル本体部311側にはみ出していてもよく、貫通孔315は放熱部314とコイル本体部311とに跨って配置されていてもよい。図3Aに示すように、各貫通孔315は、ボビン20に形成された孔213,223とZ軸方向に連通している。
In the present embodiment, the through
第1コイル31は、たとえば銅、アルミニウム、スズ、ニッケルなどの金属、またはこれらの合金などの導電性板材で構成してある。第1コイル31の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.3〜0.8mmである。第1コイル31の表面、特に、平板リード部312,313の実装部312b,313bの表面には、ハンダなどの接合部材との密着性を向上させるためなどの目的でメッキ処理や粗面化処理が施されていてもよい。
The
図1Bに示すように、一対の第2端子35,36は、第1コイル31の平板リード部312,313とはX軸方向の反対側に配置され、その一部は、ボビン20のX軸方向の他方側からボビン20の外側に突出している。第2端子35,36は、ボビン20の成形の際に、インサート成形により第1台座210に一体化される。第2端子35,36の材質は、第1コイル31の材質と同様である。
As shown in FIG. 1B, the pair of
図5に示すように、一対の第2端子35,36は、ワイヤ接続部351,361と、外部接続部352,362と、連結部353,363とを有する。ワイヤ接続部351,361は、X軸方向に向かって延びる直線形状を有する。図3Aに示すように、ワイヤ接続部351,361の一部は第1台座210のX軸方向の端部から、ボビン20の外側(ただし、平板リード部312,313の突出方向とは反対方向)に突出し、残りの一部は第1台座210の内部にインサート成形により埋め込まれている。ワイヤ接続部351,361の上記突出部分には、ワイヤ34のワイヤリード部342,343が絡げられて接続される。
As shown in FIG. 5, the pair of
ワイヤリード部342,343がそれぞれ絡げられたワイヤ接続部351,361には、ハンダによる接合、あるいはレーザによる接合、あるいは抵抗溶接などのその他の接合手段による接合がなされてもよい。
The
図5に示すように、外部接続部352,362は、Z軸方向に延在する基端部と、X軸方向に延在する先端部とを有する。外部接続部352,362は、その基端部から先端部にかけて、Z軸方向からX軸方向に向かって屈曲した形状を有する。図3Aに示すように、外部接続部352,362の基端部の一部は、第1台座210の内部に埋め込まれており、残りの一部は、第1台座210の実装側底面211からZ軸方向の下方に突出している。また、外部接続部352,362の先端部は、第1台座210の実装側底面211に沿って、ワイヤ接続部351,361と同一の方向に突出している。ワイヤ接続部351,361の先端部は、外部基板などの外部回路との実装接続部となる。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、連結部353,363は、Y軸方向に向かって延びる直線形状を有する。連結部353,363は、ワイヤ接続部351,361と外部接続部352,362との間に配置され、ワイヤ接続部351,361の基端部と、外部接続部352,362の基端部とを連結している。ワイヤ接続部351,361と外部接続部352,362とは、連結部353,363を介して連結されているため、Y軸方向に位置ずれして配置されている。連結部353,363は、図3Aに示す第1台座21の内部に埋め込まれている。
As shown in FIG. 5, the connecting
図3Bに示すように、本実施形態では、第1コイル31が配置されている範囲と、一対の第2端子35,36が配置されている範囲とは、水平方向(X−Y平面に平行な方向)にオーバーラップしていない。すなわち、第2端子35,36のX軸方向の一方側の端部(連結部353,363)と、第1コイル31のX軸方向の他方側の端部(短手状外延部311b)との間には、X軸方向に幅W2の隙間が形成されている。
As shown in FIG. 3B, in the present embodiment, the range in which the
本実施形態に係るトランス10は、図2に示す各部材を組み立てるとともに、ボビン20の巻芯部23にワイヤ34を巻回することによって製造される。以下に、トランス10の製造方法の一例を、図2等を用いて説明する。トランス10の作製においては、まず、ボビン20を準備する。
The
ボビン20には、第1コイル31のコイル本体部311が、台座21(第1台座210、第2台座220および接続部230)の内部に埋め込まれるように、インサート成形により一体化されている。その際には、図4に示す第1コイル31の各貫通孔315の内部に各位置決めピン(図示略)を挿入し、当該第1コイル31を金型内の所定位置に固定しておく。また、ボビン20には、端子35,36の一部(連結部353,363、ワイヤ接続部351,361および外部接続部352,362の各々の一部)が、第1台座210の内部に埋め込まれるように、インサート成形により一体化されている。
The
次に、巻芯部23の外周にワイヤ34を巻回し、第2コイル341を形成する。ワイヤ34としては、特に限定されないが、リッツ線等が好適に使用される。また、ワイヤ34の両端部であるワイヤリード部342,343は、係止部215,215に向けて引き出され、係止部215,215に係止されつつ、一対の端子35,36のワイヤ接続部351,361まで引き出される。そして、ワイヤリード部342,343は、ワイヤ接続部351,361に絡げられた後、たとえばハンダ付けで接続される。
Next, the
次に、Z軸方向の両方向からコア401,402を取り付ける。すなわち、コア401,402の中脚部46,46の先端同士の間にギャップを持たせつつ、側脚部48,48の先端同士を接合する。なお、ギャップは0であっても良い。コア401,402からなるコア部40をボビン20に取り付けた後に、ベルト60でコア40をボビン20に固定するとともに、第1コア401のベース部44と鍔部22の上面との間に接着剤70を塗布してもよい(図1A参照)。
Next, the
本実施形態に係るトランス10では、第1コイル31に放熱部314が設けられている。そのため、第1コイル31で発生した熱を、放熱部314を介して放熱させることが可能である。したがって、大電流化に伴う第1コイル31の発熱を低減し、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランス10を実現することができる。
In the
また、本実施形態では、第1コイル31は平板コイルからなり、放熱部314は、第1コイル31の外側に突出する突出形状からなる。そのため、放熱部314の表面を熱の放出面として機能させ、第1コイル31で発生した熱を放熱部314の表面から効率的に放出させることができる。また、放熱部314は第1コイル31の外側に突出しているため、第1コイル31に流れる電流の流路面積を十分に確保し、第1コイル31に大電流を流しつつ、上記放熱効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ボビン20の底面には孔213,223が形成されている。そのため、孔213,223の表面積に応じた分だけボビン20の表面積が増大し、ボビン20に伝達された第1コイル31の熱をボビン20の表面から効率的に放熱させることができる。
Further, in the present embodiment, holes 213 and 223 are formed on the bottom surface of the
また、本実施形態では、孔213,223は、ボビン20の底面から第1コイル31の配置位置まで延びている。そのため、孔213,223の表面積を大きく確保することが可能となり、ボビン20の表面からの放熱量を増大させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、第1コイル31には貫通孔315が形成されており、貫通孔315の少なくとも一部(本実施形態では、全部)が、放熱部314に位置する。そのため、トランス10の製造工程において、例えばボビン20の内部に第1コイル31をインサート成形する際、貫通孔315の内部に位置決めピンを挿入し、第1コイル31を金型内の所定位置に固定することが可能であり、第1コイル31の位置決め精度を高めることができる。また、貫通孔315の少なくとも一部(本実施形態では、全部)を放熱部314に配置させることにより、第1コイル31の電流の流路面積が貫通孔315によって狭められることを防止することが可能であり、第1コイル31の断面積を大きくし、第1コイル31に大電流を流すことができる。
Further, in the present embodiment, a through
また、本実施形態では、貫通孔315は、第1コイル31の厚み方向に延びる貫通孔である。そのため、位置決めピンを貫通孔315の内部に十分な深さで挿入することが可能となり、第1コイル31を金型内に安定して固定することができる。
Further, in the present embodiment, the through
また、本実施形態では、第1コイル31には一対の平板リード部(第1端子)312,313が一体的に形成されており、平板リード部312,313の一部は、ボビン20の一方側からボビン20の外側に突出し、第2端子35,36の一部は、ボビン20の他方側からボビン20の外側に突出している。このような構成とすることにより、一対の平板リード部312,313と一対の第2端子35,36とが、それぞれボビン20の反対側からボビン20の外側に突出することになるため、一対の平板リード部312,313と一対の第2端子35,36とが十分に離間して配置され、一対の平板リード部312,313と一対の第2端子35,36との間の絶縁距離を十分に確保することができる。
Further, in the present embodiment, a pair of flat plate lead portions (first terminals) 312 and 313 are integrally formed on the
また、本実施形態では、第1コイル31が配置されている範囲と、一対の第2端子35,36が配置されている範囲とが、水平方向にオーバーラップしていない。そのため、第1コイル31と一対の第2端子35,36とが水平方向に十分に離間して配置され、第1コイル31と一対の第2端子35,36との間の絶縁距離を十分に確保することができる。
Further, in the present embodiment, the range in which the
また、本実施形態では、第2コア402と一対の第2端子35,36との間に位置するボビン20の下方には、ボビン20の下方側に突出する絶縁凸部212が形成されている。そのため、絶縁凸部212の突出量に応じた距離だけ、第2コア402と一対の第2端子35,36との間の沿面距離を延長することが可能となり、第2コア402と一対の第2端子35,36との間の絶縁距離を十分に確保することができる。
Further, in the present embodiment, an insulating
また、本実施形態では、第2コイル341はワイヤ34からなり、ボビン20における第2端子35,36の突出位置の近傍には、ワイヤリード部342,343が係止される凸状の係止部215,215が形成されている。第2コイル341のワイヤリード部342,343を係止部215,215に係止させつつ第2端子35,36に向けて引き出すことにより、ワイヤリード部342,343の引出方向のばらつきが抑えられ、ワイヤリード部342,343の引出距離が一定になるとともに、第2コイル341の巻数が一定になり、トランス10の磁気特性のばらつきを抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、第1コイル31がボビン20の台座21の内部にインサート成形等で一体化されている。そのため、ボビン20の成形が容易になるとともに、トランス10の小型化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
たとえば、上記実施形態では、本発明のカレントトランスへの適用例について示したが、他のトランスに本発明を適用してもよい。 For example, in the above embodiment, the application example of the present invention to the current transformer is shown, but the present invention may be applied to other transformers.
また、上記実施形態では、図2に示すように、コア部40を同じE型のコア401,402を組み合わせて構成したが、一方のコアをE型コアとし、他方のコアをI型コアなどに構成し、相互に異なる形状のコアを組み合わせて構成してもよい。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the
上記実施形態では、図3Aに示すように、ボビン20の台座210,220に孔213,223が形成されていたが、孔213,223に代えて凹部(第1凹部)を形成してもよい。すなわち、台座210,220の実装側底面211,221には、ボビン20のZ軸方向の上方に向かって凹む(延びる)凹部が形成されていてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3A, holes 213 and 223 are formed in the
上記実施形態では、図4に示すように、第1コイル30の放熱部314に貫通孔315が形成されていたが、貫通孔315に代えて凹部(第2凹部)を形成してもよい。すなわち、第1コイル31の下面(図面の下側に位置する面)には、その厚み方向に凹む(延びる)凹部が形成されていてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 4, a through
あるいは、第1コイル31には、貫通孔315に代えて凸部を形成してもよい。この場合、ボビン20の内部に第1コイル31をインサート成形する際には、中空の位置決めピンを用意しておき、その内部に上記凸部を挿入することにより、位置決めピンを第1コイル31に固定し、第1コイル31を金型内の所定位置に固定することができる。
Alternatively, the
上記実施形態において、放熱部314の数は1〜3個でもよく、あるいは5個以上であってもよい。また、貫通孔315の数は1〜3個でもよく、あるいは5個以上であってもよい。
In the above embodiment, the number of
上記実施形態では、図3Aに示すように、平板リード部312,313の一部がボビン20の外側に突出していたが、平板リード部312,313の全部がボビン20の外側に突出していてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3A, a part of the flat
10…トランス
20…ボビン
21…台座
210…第1台座
211…実装側底面
212…絶縁凸部
213…孔
214…切欠部
215…係止部
220…第2台座
221…実装側底面
222…絶縁凸部
223…孔
230…接続部
22…鍔部
22a…位置決め部
23…巻芯部
24…コア脚用貫通孔
31…第1コイル
311…コイル本体部
311a…短手状外縁部
311b…長手状外縁部
312,313…平板リード部(第1端子)
312a,313a…接続部
312b,313b…実装部
314…放熱部
315…貫通孔
34…ワイヤ
341…第2コイル
342,343…ワイヤリード部
35,36…第2端子
351,361…ワイヤ接続部
352,362…外部接続部
353,363…連結部
40…磁性コア
401…第1コア
402…第2コア
44…ベース部
46…中脚部
48…側脚部
60…ベルト
70…接着剤
10 ...
312a, 313a ...
Claims (10)
前記ボビンに取り付けられるコアとを有し、
前記第1コイルには放熱部が設けられているトランス。 A bobbin in which the first coil is built in, the second coil is wound, and a pair of second terminals to which the lead portion of the second coil is connected are fixed.
Has a core attached to the bobbin
A transformer provided with a heat radiating portion in the first coil.
前記放熱部は、前記第1コイルの外側に突出する突出形状からなる請求項1に記載のトランス。 The first coil is a flat plate coil.
The transformer according to claim 1, wherein the heat radiating portion has a protruding shape protruding to the outside of the first coil.
前記第2凹部の少なくとも一部は、前記放熱部に位置する請求項1〜4のいずれかに記載のトランス。 A second recess is formed in the first coil.
The transformer according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the second recess is located in the heat radiating portion.
前記第1端子の少なくとも一部は、前記ボビンの一方側から前記ボビンの外側に突出し、
前記第2端子の一部は、前記ボビンの他方側から前記ボビンの外側に突出する請求項1〜6のいずれかに記載のトランス。 A pair of first terminals are integrally formed on the first coil.
At least a part of the first terminal projects from one side of the bobbin to the outside of the bobbin.
The transformer according to any one of claims 1 to 6, wherein a part of the second terminal projects from the other side of the bobbin to the outside of the bobbin.
前記ボビンにおける前記第2端子の突出位置の近傍には、前記リード部が係止される凸状の係止部が形成されている請求項1〜9のいずれかに記載のトランス。 The second coil is made of wire
The transformer according to any one of claims 1 to 9, wherein a convex locking portion for locking the lead portion is formed in the vicinity of the protruding position of the second terminal on the bobbin.
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