JP2020191383A - トランス及びトランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスを備える製品において低背化が実現されると共に、トランスを効率的に製造する技術を提供する。【解決手段】ワイヤ３１が巻回されて形成されたコイル３０を支持するボビン１０と、コイル３０から導出されているワイヤ３１と連結された端子４０と、を備えるトランス１であって、ボビン１０は、端子４０を支持する支持部１２を有し、端子４０は、支持部１２に対してコイル３０の側に露出した状態で支持されていて、支持部１２に対してコイル３０の側でワイヤ３１と連結されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、トランス及びトランスの製造方法に関する。

トランスは、スイッチング方式のＡＣアダプタや、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置に使用される。従来、トランスは、ワイヤが巻回されて形成されたコイルを支持するボビンと、ボビンから導出されているワイヤと連結されている端子と、を備えている。端子は、トランスが接続される基板の側でボビンに固定されている。ワイヤは、基板に面するボビンの側で端子に絡められた状態において半田を用いて端子に固定されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−１５３５８号公報

ところで、近年においては、小型化されたトランスの需要が高まってきている。例えば、トランスを備える車載用の電力変換装置は、制限されたスペースに取り付ける必要があるため、電力変換装置の小型化が重要である。

例えば、図９に示すように、従来の車載用の電力変換装置に用いられているトランス１００においてコイル１１０から導出されたワイヤ１１１は、その端部においてボビン１２０のトランス１００が接続される基板２００に面する側で端子に半田付けされている。これにより、トランス１００を基板２００と接続させた場合、半田付けによる半田だまり３００の分だけトランス１００と基板２００との間に隙間ｄが生じる。従来のトランス１００においては、低背化の観点において改良の余地があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トランスを備える製品において低背化が実現されると共に、トランスを効率的に製造する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ワイヤが巻回されて形成されたコイルを支持するボビンと、前記コイルから導出されている前記ワイヤと連結された端子と、を備えるトランスであって、前記ボビンは、前記端子を支持する支持部を有し、前記端子は、前記支持部に対して前記コイルの側に露出した状態で支持されていて、前記支持部に対して前記コイルの側で前記ワイヤと連結されていることを特徴とする。

また、記支持部には、前記支持部に対して前記コイルの側から前記コイルとは反対の側に貫通していて、前記端子が挿入されている孔が形成されていてもよい。

また、前記ワイヤと前記端子とは互いに直接的に接触して連結されていてもよい。

また、前記ワイヤと前記端子とは互いに一体化して連結されていてもよい。

さらに、上記課題を解決するために、本発明に係るトランスが備える端子は、筒状に形成されていることを特徴とする。

また、前記ワイヤが挿入される部分は、漏斗状に形成されていてもよい。

また、前記端子は、前記支持部に支持されている部分に、前記コイルと連結される側に向かって延びている突出部を有し、前記支持部に支持された状態において前記突出部で前記支持部に接触してもよい。

さらに、上記課題を解決するために、本発明に係るトランスの製造方法は、前記端子を前記支持部に支持する第１ステップと、前記コイルに面する側で前記端子に前記ワイヤを挿入する第２ステップと、前記ワイヤが前記端子に挿入された状態において、前記端子と前記ワイヤとを連結する第３ステップと、を含むことを特徴とする。

また、前記第３ステップにおいて、前記端子をかしめることにより前記端子と前記ワイヤとを連結してもよい。

また、前記第３ステップにおいて、溶接により前記端子と前記ワイヤとを連結してもよい。

本発明により、トランスを備える製品において低背化が実現されると共に、トランスを効率的に製造することができる。

本発明の実施の形態に係るトランスの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るトランスを分解して示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るトランスのボビンの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るトランスの平面図である。 図４におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るトランスのピン端子の構成を説明するための図である。 ボビンに支持された状態にある図６に示すピン端子の縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係るトランスの製造工程を示す図である。 従来のトランスの構成を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明に係るトランスは、交流電力の電圧を電磁誘導を利用して増減させる電力機器であり、スイッチング方式のＡＣアダプタや、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置に適用される。本発明に係るトランスが適用される電力変換装置は公知の電力変換装置であり、特定の電力変換装置に限定されない。

図１は、本発明の一実施の形態に係るトランス１の斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るトランス１を分解して示す分解斜視図である。図３は、本発明の一実施の形態に係るトランス１のボビン１０の斜視図である。図４は、本発明の一実施の形態に係るトランス１の平面図である。なお、説明の便宜上、トランス１を設置面（例えば、基板）に設置した状態において、設置面に対して平行でありかつ互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、設置面に対して垂直な方向をＺ方向とする。また、Ｚ方向において設置面から離れた側を上側Ｚ１とし、設置平面の側を下側Ｚ２とする。

トランス１は、電力変換装置（図示せず。）における基板（図示せず。）に取り付けられて、電力変換装置の一部を構成する。トランス１は、ワイヤ３１が巻回されて形成されたコイル３０を支持するボビン１０と、コイル３０から導出されているワイヤ３１と連結された端子（以下、「ピン端子」ともいう。）４０と、を備える。ボビン１０は、端子４０を支持する支持部（以下、「フランジ部」ともいう。）１２を有し、端子４０は、支持部１２に対してコイル３０の側に露出した状態で支持されており、かつ支持部１２に対してコイル３０の側でワイヤ３１と連結されている。以下、トランス１の構成について具体的に説明する。

トランス１は、ボビン１０と、コア２１，２２と、コイル３０と、ピン端子４０と、を備える。ボビン１０は、絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。ボビン１０は、フランジ部１１，１２と、巻胴部１３と、を有する。フランジ部１１は、Ｚ方向において巻胴部１３の上側Ｚ１の端部に設けられている上側フランジ部１１である。フランジ部１２は、Ｚ方向において巻胴部１３の下側Ｚ２の端部に設けられている下側フランジ部１２である。両フランジ部１１，１２は、ボビン１０の中心を通る軸線ａから離れる方向に巻胴部１３から延びている。

上側フランジ部１１は、鍔部１１ａと、一対の壁部１１ｂとを有する。鍔部１１ａは、Ｚ方向において巻胴部１３の上側Ｚ１の端部から径方向において外側（軸線ａから離れる側）に延びている。鍔部１１ａは、巻胴部１３の全周に亘って設けられている。壁部１１ｂは、鍔部１１ａのＸ方向に沿った側に設けられている。壁部１１ｂは、Ｚ方向において下側フランジ部１２とは反対の側に向かって鍔部１１ａから延びている。壁部１１ｂは、Ｘ方向に沿った巻胴部１３の側でそれぞれＸ方向に沿って延びている。一対の壁部１１ｂによって画定された領域１１ｃにコア２１が取り付けられる。なお、軸線ａに沿って上側Ｚ１から見た領域１１ｃの形状は、コア２１の外形に対応している。

下側フランジ部１２は、鍔部１２ａと、一対の端子取付け部１２ｂとを有する。鍔部１２ａは、Ｚ方向において巻胴部１３の下側Ｚ２の端部から径方向において外側（軸線ａから離れる側）に延びている。鍔部１２ａは、巻胴部１３の全周に亘って設けられている。端子取付け部１２ｂは、鍔部１２ａのＸ方向に沿った側に設けられている。端子取付け部１２ｂは、鍔部１２ａに対してＺ方向において下側Ｚ２にずらされている。端子取付け部１２ｂは、Ｘ方向に沿った巻胴部１３の側でそれぞれＸ方向に沿って延びている。Ｚ方向において上側フランジ部１１とは反対の側、つまり下側Ｚ２において一対の端子取付け部１２ｂによってコア２２を固定する領域１２ｃが画定されている。なお、軸線ａに沿って下側Ｚ２から見た領域１２ｃの形状は、コア２２の外形に対応している。

端子取付け部１２ｂは、６つの端子収容部１２ｄを有する。各端子収容部１２ｄは、Ｘ方向に沿って互いに所定の間隔をあけて設けられている。端子収容部１２ｄは、それぞれ収容孔（孔）１４を有する。収容孔１４は、端子収容部１２ｄの厚さ方向（Ｚ方向）に貫通している。換言すると、収容孔１４は、下側フランジ部１２に対してコイル３０の側からコイル３０とは反対の側に貫通して形成されている。収容孔１４にはピン端子４０が挿入されている。

巻胴部１３は、上側フランジ部１１と下側フランジ部１２との間を延在している。巻胴部１３は、中空円筒状に形成されている。巻胴部１３の中心には孔１５が形成されている。コイル３０は、巻胴部１３に支持されている。

コア２１，２２は、ボビン１０に固定されている。コア２１は、Ｚ方向において上側フランジ部１１の領域１１ｃに固定されている上側コア２１である。上側コア２１は、本体部分２３と、突出部分２４とを有する。本体部分２３は、平板状に形成されている。突出部分２４は、円柱状に形成されており、本体部分２３の下側Ｚ２に面する面において中央部分から下側Ｚ２に向かって突出している。突出部分２４は、巻胴部１３の孔１５に上側Ｚ１から圧入されている。

コア２２は、Ｚ方向において下側フランジ部１２の領域１２ｃに固定されている下側コア２２である。下側コア２２は、本体部分２５と、突出部分２６とを有する。本体部分２５は、平板状に形成されている。突出部分２６は、円柱状に形成されており、本体部分２５の上側Ｚ１に面する面において中央部分から上側Ｚ１に向かって突出している。突出部分２６は、巻胴部１３の孔１５に下側Ｚ２から圧入されている。

コイル３０は、ボビン１０の上側フランジ部１１の鍔部１１ａと下側フランジ部１２の鍔部１２ａとの間で巻胴部１３に支持されている。コイル３０は、ワイヤ３１が巻胴部１３に巻回されることにより形成されている。ワイヤ３１は、導線３２と被覆部材３３とを有する（図８参照。）。導線３２は、例えば、銅等の金属により形成されている。ワイヤ３１において導線３２は、端部３４を除いて絶縁性の被覆部材３３により被覆されている。コイル３０は、一次側コイル及び二次側コイルを有している。一次側コイル及び二次側コイルの入力側及び出力側のワイヤ３１がそれぞれコイル３０から導出されている。ワイヤ３１は、各端部３４において上側フランジ部１１と下側フランジ部１２との間でピン端子４０と連結されている。

図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、本発明の一実施の形態に係るピン端子４０の構成を説明するための図である。図７は、ボビン１０に支持された状態にあるピン端子４０の長手方向に沿った縦断面図である。ピン端子４０は、導電性の材料により中空円筒状に形成されている。ピン端子４０は、連結部分４１と挿通部分４２とを有する。連結部分４１は、ワイヤ３１の端部３４が挿入されてワイヤ３１と連結される。ピン端子４０の連結部分４１は、挿通部分４２の一端に連続しており、漏斗状に形成されている。連結部分４１は、拡径部４３と縮径部４４とを有する。拡径部４３の径は、挿通部分４２の径に対して大きく形成されている。拡径部４３の内径は、ワイヤ３１の外形寸法よりも大きく形成されている。ワイヤ３１とピン端子４０とが連結された状態において、拡径部４３は押し潰された状態にある。少なくとも拡径部４３の最大外径は、収容孔１４の内径よりも大きく形成されていることが収容孔１４からのピン端子４０の抜け落ち防止の観点から好ましい。ピン端子４０が収容孔１４に挿入された状態において、連結部分４１の少なくとも拡径部４３は下側フランジ部１２に対してコイル３０の側（上側Ｚ１）に露出している。

縮径部４４は、拡径部４３と挿通部分４２との間に設けられている。縮径部４４は、拡径部４３から挿通部分４２に向かうに連れて外径及び内径が徐々に小さくなっている。

挿通部分４２は、コイル３０の側（上側Ｚ１）から下側フランジ部１２の収容孔１４に挿入されて、上側フランジ部１１とは反対の側（下側Ｚ２）に露出している。下側フランジ部１２から突出した挿通部分４２は、基板上に形成された、例えばスルーホールに挿入される。挿通部分４２は、複数の突出部４５を有する。突出部４５は、連結部分４１の縮径部４４よりも先端側（拡径部４３とは反対側）で、収容孔１４に挿入される部分に形成されている。

突出部４５は、収容孔１４へのピン端子４０の挿入方向とは反対側に向かって挿通部分４２の外周面から延びている。換言すると、突出部４５は、挿通部分４２の外周面から連結部分４１に向かって上側Ｚ１に延びている。突出部４５は、上側Ｚ１に向かうに連れて挿通部分４２の外表面から離れるように延びている。突出部４５は、弾性変形可能である。ピン端子４０の挿通部分４２が下側フランジ部１２の収容孔１４内に挿入された状態において、ピン端子４０は、挿通部分４２の突出部４５の少なくとも上側Ｚ１の部分で収容孔１４の内周面と接触している。なお、挿通部分４２に設けられる突出部４５の数は特に限定されない。本実施の形態においては、複数の突出部４５が個別に設けられていたが、挿通部分４２の全周に亘って連続した突出部４５が設けられていてもよい。

次に図８に基づいてトランス１の製造工程（製造方法）について説明する。図８は、本発明の一実施の形態に係るトランス１の製造工程を示す図であり、図８（ａ）は下側フランジ部１２の収容孔１４にピン端子４０を挿入する工程を示す図であり、図８（ｂ）はピン端子４０にワイヤ３１を挿入する工程を示す図であり、図８（ｃ）はピン端子４０を圧潰する工程を示す図であり、図８（ｄ）はワイヤ３１とピン端子４０とが連結された状態を示す図である。まず、ワイヤ３１を巻胴部１３に巻回してコイル３０が形成されていて、かつ上側コア２１及び下側コア２２が取り付けられたボビン１０を用意する。

コイル３０から導出されたワイヤ３１の本数に応じて、下側フランジ部１２の端子収容部１２ｄの収容孔１４にピン端子４０を挿入する（第１ステップ）。ピン端子４０は、挿通部分４２において、上側フランジ部１１に面するコイル３０の側から下側フランジ部１２の収容孔１４に挿入する。ピン端子４０は、収容孔１４に対して所定の深さまで挿入され、下側フランジ部１２において支持される。ピン端子４０の突出部４５が収容孔１４の内面に対して接触しているので、収容孔１４におけるピン端子４０は圧入された状態にあり、ピン端子４０の移動は制限されている。

次いでピン端子４０の連結部分４１における拡径部４３にワイヤ３１の端部３４を挿入する（第２ステップ）。ワイヤ３１の端部３４が少なくとも連結部分４１に挿入された状態において、連結部分４１とワイヤ３１とを連結する（第３ステップ）。具体的には、ワイヤ３１の端部３４が挿入された連結部分４１の拡径部４３を所定の工具により圧潰して変形させる（かしめる）。拡径部４３の変形によりワイヤ３１の端部３４は、ピン端子４０の拡径部４３における内壁面と直接的に接触する。第３ステップをコイル３０から導出されたワイヤ３１の数だけ繰り返すことによりトランス１が完成する。

以上のようなトランス１によれば、ピン端子４０とコイル３０の端部３４とは、下側フランジ部１２に対してコイル３０に面する側で互いに連結されているので、コイル３０の端部３４をピン端子４０に基板の側で連結した場合に比べて、トランス１と基板との間の隙間は大幅に減じられ、トランス１を備えた製品自体の低背化を達成することができる。

また、下側フランジ部１２にはピン端子４０を収容する収容孔１４が設けられているので、ピン端子４０を下側フランジ部１２に容易に設けることができる。

また、ピン端子４０は筒状に形成されているので、コイル３０のワイヤ３１をピン端子４０に挿入した状態でワイヤ３１とピン端子４０とを連結することができるので連結作業が容易になる。さらに、ピン端子４０の拡径部４３は漏斗状に形成されているので、端子４０へのワイヤ３１の挿入が容易になる。

また、ピン端子４０は、下側フランジ部１２の収容孔１４の内周面と接触する突出部４５を有しているので、下側フランジ部１２から下側Ｚ２へのピン端子４０の挿通部分４２における突出量を調整することができる。

また、筒状のピン端子４０とワイヤ３１との連結は、ワイヤ３１の端部３４をピン端子４０の拡径部４３に挿入して、当該拡径部４３をかしめることにより簡単かつ迅速に行うことができるので作業コストを減じることができる。

＜その他＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、上記実施の形態の各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態においては、コイル３０の端部３４は、ピン端子４０の連結部分４１に挿入された後にかしめにより圧潰されて、互いに直接的に接触して連結されていたが、溶接によりピン端子４０を連結部分４１においてワイヤ３１と一体化して連結してもよい。

溶接は、具体的には、融接、圧接であってもよく、ろう接であることがより好ましい。また、ろう接においては、ろう付け又は半田付けによるいずれの方法であってもよい。ここで「一体化」とは、ワイヤ３１の導線３２とピン端子４０の連結部分４１とが互いに溶融して１つの部材とする場合や、ワイヤ３１の導線３２とピン端子４０の連結部分４１とをはんだ等の溶化材を用いて１つの部材とする場合等のように、ワイヤ３１とピン端子４０との接合部が連続性を有していることをいう。

また、上記実施の形態においてはピン端子４０が用いられていたが、ワイヤ３１の端部３４と連結される部分が環状に形成された端子であってもよい。ボビン１０の収容孔１４内に圧入された状態の端子における環状部分にワイヤ３１の端部３４を差し込んで半田付けを行い、端子とワイヤ３１の端部３４とを連結してもよい。

１ トランス、１０ ボビン、１１ 両フランジ部、１１ 上側フランジ部、１１ａ 鍔部、１１ｂ 壁部、１１ｃ 領域、１２ 下側フランジ部（収容部）、１２ａ 鍔部、１２ｂ 端子取付け部、１２ｃ 領域、１２ｄ 端子収容部、１３ 巻胴部、１４ 収容孔（孔）、１５ 孔、２１ 上側コア、２２ 下側コア、２３ 本体部分、２４ 突出部分、２５ 本体部分、２６ 突出部分、３０ コイル、３１ ワイヤ、３２ 導線、３３ 被覆部材、３４ 端部、４０ ピン端子（端子）、４１ 連結部分、４２ 挿通部分、４３ 拡径部、４４ 縮径部、４５ 突出部、ａ 軸線、ｄ 隙間、Ｚ１ 上側、Ｚ２ 下側

Claims (10)

1. ワイヤが巻回されて形成されたコイルを支持するボビンと、
   前記コイルから導出されている前記ワイヤと連結された端子と、
   を備えるトランスであって、
   前記ボビンは、前記端子を支持する支持部を有し、
   前記端子は、前記支持部に対して前記コイルの側に露出した状態で支持されていて、前記支持部に対して前記コイルの側で前記ワイヤと連結されている
   ことを特徴とするトランス。
2. 前記支持部には、前記支持部に対して前記コイルの側から前記コイルとは反対の側に貫通していて、前記端子が挿入されている孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記ワイヤと前記端子とは互いに直接的に接触して連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランス。
4. 前記ワイヤと前記端子とは互いに一体化して連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランス。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のトランスが備える端子であって、
   前記端子は、筒状に形成されていることを特徴とする端子。
6. 前記ワイヤが挿入される部分は、漏斗状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の端子。
7. 前記支持部に支持されている部分に、前記コイルと連結される側に向かって延びている突出部を有し、
   前記支持部に支持された状態において前記突出部で前記支持部に接触する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の端子。
8. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のトランスの製造方法であって、
   前記端子を前記支持部に支持する第１ステップと、
   前記コイルに面する側で前記端子に前記ワイヤを挿入する第２ステップと、
   前記ワイヤが前記端子に挿入された状態において、前記端子と前記ワイヤとを連結する第３ステップと、
   を含むことを特徴とするトランスの製造方法。
9. 前記第３ステップにおいて、前記端子をかしめることにより前記端子と前記ワイヤとを連結することを特徴とする請求項８に記載のトランスの製造方法。
10. 前記第３ステップにおいて、溶接により前記端子と前記ワイヤとを連結することを特徴とする請求項９に記載のトランスの製造方法。

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