JP2021118328A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】巻き線の巻き数の増加を図ることができるトランスを提供することである。【解決手段】実施形態に係るトランスは、筒状の胴部と、前記胴部に設けられた第１のフランジと、前記第１のフランジと離隔させて前記胴部に設けられた第２のフランジと、を有するボビンと；一部が前記胴部の内部に設けられたコアと；前記胴部の外側に巻き付けられた第１の巻き線と、巻き付けられた前記第１の巻き線の端部と前記第１のフランジとの間に設けられた第１のバリアと、を有する第１の層と；前記第１の層の外側に巻き付けられた第２の巻き線と、巻き付けられた前記第２の巻き線の端部と前記第２のフランジとの間に設けられた第２のバリアと、を有する第２の層と；を具備している。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、トランスに関する。

電源回路には、電圧を所望の電圧に変換するためにトランスが設けられる。所望の電圧によっては、ボビンに巻き線を多数回巻き付ける必要があるので、多層巻きとなる場合がある。この場合、各層において巻き緩みがあると、各層の端部において巻き線の位置がズレ、いわゆる層崩れが発生する場合がある。各層の端部において巻き線の位置がズレると、位置がズレた巻き線が、上方の層の巻き線、または下方の層の巻き線と接触したり、各層間における耐圧が不足したりするおそれがある。そのため、各層において、巻き付けられた巻き線の両側の端部とボビンのフランジとの間にバリアテープを巻き付ける技術が提案されている。

しかしながら、巻き付けられた巻き線の両側の端部とフランジとの間にバリアテープを巻き付けると、各層における巻き線の巻き数がバリアテープの分だけ少なくなる。この場合、各層における巻き線の巻き数を変えずにバリアテープを巻き付けると、ボビンの小型化、ひいてはトランスの小型化が困難となる。

そこで、トランスの大型化を招くことなく、巻き線の巻き数の増加を図ることができるトランスの開発が望まれていた。

特開２０１３−２２９９９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、巻き線の巻き数の増加を図ることができるトランスを提供することである。

実施形態に係るトランスは、筒状の胴部と、前記胴部に設けられた第１のフランジと、前記第１のフランジと離隔させて前記胴部に設けられた第２のフランジと、を有するボビンと；一部が前記胴部の内部に設けられたコアと；前記胴部の外側に巻き付けられた第１の巻き線と、巻き付けられた前記第１の巻き線の端部と前記第１のフランジとの間に設けられた第１のバリアと、を有する第１の層と；前記第１の層の外側に巻き付けられた第２の巻き線と、巻き付けられた前記第２の巻き線の端部と前記第２のフランジとの間に設けられた第２のバリアと、を有する第２の層と；を具備している。

本発明の実施形態によれば、巻き線の巻き数の増加を図ることができるトランスを提供することができる。

本実施の形態に係るトランスを例示するための模式斜視図である。 図１におけるトランスのＡ−Ａ線方向の模式断面図である。 ボビンの模式斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例に係るバリアの配置について例示するための模式断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係るバリアの配置について例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係るトランスは、電圧を所望の電圧に変換するものとすることができる。電圧を変換するトランスとしては、例えば、ＤＣ/ＤＣ変換回路に用いられるトランスを例示することができる。本実施の形態に係るトランスの用途は、例示をしたものに限定されるわけではないが、絶縁型であり、高い電圧(例えば、ＤＣ４００Ｖ)を低い電圧(例えば、ＤＣ８５Ｖ)に変換する場合に好適である。

図１は、本実施の形態に係るトランス１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１におけるトランス１のＡ−Ａ線方向の模式断面図である。
図３は、ボビン１０の模式斜視図である。
図１および図２に示すように、トランス１には、ボビン１０、コア２０、巻き線部３０、および巻き線部４０を設けることができる。

図３に示すように、ボビン１０は、胴部１１、フランジ１２、フランジ１３、フランジ１４、端子１５、および端子１６を有することができる。胴部１１、フランジ１２、フランジ１３、およびフランジ１４は、樹脂などの絶縁性材料を用いて一体に形成することができる。

胴部１１は、筒状を呈し、コア２１の巻装部２１ａおよびコア２２の巻装部２２ａを内部に収納することができる。胴部１１の形状は角筒状や円筒状とすることができるが、巻装部２１ａ、２２ａが収納されることを考慮すると、四角筒状とすることが好ましい。

フランジ１２は、板状を呈し、胴部１１の一方の端部に設けることができる。胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１２の寸法は、胴部１１の寸法よりも大きくすることができる。

フランジ１３は、板状を呈し、胴部１１の他方の端部に設けることができる。胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１３の寸法は、胴部１１の寸法よりも大きくすることができる。

フランジ１４は、板状を呈し、胴部１１の軸方向において、フランジ１２とフランジ１３との間に設けることができる。胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１４の寸法は、胴部１１の寸法よりも大きくすることができる。この場合、胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１２、１３、１４の寸法は同じとすることもできるし、異なるものとすることもできる。

端子１５は、胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１２の端部に設けることができる。端子１５には、複数の導電端子が設けられている。複数の導電端子には、巻き線部３０に設けられた巻き線３１の端部を電気的に接続することができる。また、複数の導電端子には、外部の電気部品などに設けられた配線を電気的に接続することができる。

端子１６は、胴部１１の軸方向に直交する方向において、フランジ１３の端部に設けることができる。端子１６には、複数の導電端子が設けられている。複数の導電端子には、巻き線部４０に設けられた巻き線４１の端部を電気的に接続することができる。また、複数の導電端子には、外部の電気部品などに設けられた配線を電気的に接続することができる。

図１および図２に示すように、コア２０は、コア２１、コア２２、および保護シート２３を有することができる。
コア２１は、ボビン１０の、フランジ１２側の端部に設けられている。コア２１は、平面形状がＥ形のシートを複数積層したものとすることができる。
コア２２は、ボビン１０の、フランジ１３側の端部に設けられている。コア２２は、平面形状がＥ形のシートを複数積層したものとすることができる。

コア２１およびコア２２の材料は、例えば、ケイ素鋼板、パーマロイ、フェライトなどとすることができる。ボビン１０の外部において、コア２１の端部とコア２２の端部とを接触させることで、磁気回路を形成することができる。ボビン１０（胴部１１）の内部において、コア２１の巻装部２１ａとコア２２の巻装部２２ａとの間には所定の隙間を設けることができる。

保護シート２３は、コア２１の外側面と、コア２２の外側面とを覆う様に設けることができる。例えば、保護シート２３は、絶縁性を有する樹脂のシートなどとすることができる。

図２に示すように、巻き線部３０は、ボビン１０の胴部１１の外側であって、フランジ１２とフランジ１４との間に設けられている。巻き線部３０は、巻き線３１、バリア３２、絶縁シート３３、および保護シート３４を有することができる。
巻き線３１は、銅などの金属から形成された丸線や平角線とすることができる。また、巻き線３１は、銅などの金属から形成された細い線を複数集めてねじった線（より線）とすることもできる。巻き線３１は、胴部１１の軸方向に沿って複数回巻き付けることができる。

バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１の一方の端部側に設けることができる。例えば、バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１とフランジ１２との間に設けることができる。バリア３２は、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。バリア３２は、例えば、スリットなどが設けられた環状の絶縁部材とすることもできるし、バリアテープをボビン１０の胴部１１の周りに巻き付けることで形成することもできる。この場合、ボビン１０の胴部１１の周りに巻き線３１を巻き付ける前に、バリアテープを巻き付けることができる。バリア３２の幅寸法（胴部１１の軸方向におけるバリア３２の寸法）は、例えば、ＪＩＳ規格（JIS C 6950）に基づいて動作電圧に応じた絶縁距離が確保できるようにすることが望ましい。この様にすれば、後述する耐圧に対する信頼性を向上させることができる。

巻き線３１とバリア３２を含む層の上には、胴部１１の軸方向に沿って巻き線３１を巻き付けることができる。バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１の他方の端部側に設けることができる。例えば、バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１とフランジ１４との間に設けることができる。

この様に、巻き線部３０は、巻き線３１とバリア３２を含む層を、胴部１１の軸方向に直交する方向に複数有することができる。そして、１つの層において、バリア３２を、巻き付けられた巻き線３１とフランジ１２との間に設けた場合には、その層の上に設けられた層において、バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１とフランジ１４との間に設けることができる。すなわち、バリア３２は、各層の片側に互い違いに設けることができる。

絶縁シート３３は、巻き線３１とバリア３２を含む層同士の間に設けることができる。絶縁シート３３は、膜状を呈し、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。

保護シート３４は、最外層の、巻き付けられた巻き線３１とバリア３２を覆うように設けることができる。保護シート３４は、膜状を呈し、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。保護シート３４と絶縁シート３３は、例えば、同じ樹脂シートから形成することもできる。

巻き線部４０は、ボビン１０の胴部１１の外側であって、フランジ１３とフランジ１４との間に設けられている。巻き線部４０は、巻き線４１、バリア４２、絶縁シート４３、および保護シート４４を有することができる。

巻き線４１は、銅などの金属から形成された丸線や平角線とすることができる。また、巻き線４１は、銅などの金属から形成された細い線を複数集めてねじった線（より線）とすることもできる。巻き線４１の断面寸法、断面形状、および材料は、巻き線３１と同じとすることができる。また、巻き線４１の断面寸法、断面形状、および材料の少なくともいずれかは、巻き線３１と異なるものとすることもできる。巻き線４１は、胴部１１の軸方向に沿って複数回巻き付けることができる。巻き線４１の巻き数は、巻き線３１の巻き数と異なるものとすることができる。

バリア４２は、巻き付けられた巻き線４１の一方の端部側に設けることができる。例えば、バリア４２は、巻き付けられた巻き線４１とフランジ１４との間に設けることができる。バリア４２は、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。バリア４２は、例えば、スリットなどが設けられた環状の絶縁部材とすることもできるし、バリアテープをボビン１０の胴部１１の周りに巻き付けることで形成することもできる。この場合、ボビン１０の胴部１１の周りに巻き線４１を巻き付ける前に、バリアテープを巻き付けることができる。バリア４２の幅寸法（胴部１１の軸方向におけるバリア４２の寸法）は、例えば、ＪＩＳ規格（JIS C 6950）に基づいて動作電圧に応じた絶縁距離が確保できるようにすることが望ましい。この様にすれば、後述する耐圧に対する信頼性を向上させることができる。

巻き線４１とバリア４２を含む層の上には、胴部１１の軸方向に沿って巻き線４１を巻き付けることができる。バリア４２は、巻き付けられた巻き線４１の他方の端部側に設けることができる。例えば、バリア４２は、巻き付けられた巻き線４１とフランジ１３との間に設けることができる。

この様に、巻き線部４０は、巻き線４１とバリア４２を含む層を、胴部１１の軸方向に直交する方向に複数有することができる。そして、１つの層において、バリア４２を、巻き付けられた巻き線４１とフランジ１４との間に設けた場合には、その層の上に設けられた層において、バリア４２は、巻き付けられた巻き線４１とフランジ１３との間に設けることができる。すなわち、バリア４２は、各層の片側に互い違いに設けることができる。

なお、巻き線４１とバリア４２を含む層の層数は、巻き線３１とバリア３２を含む層の層数と同じとすることもできるし、異なるものとすることもできる。

絶縁シート４３は、巻き線４１とバリア４２を含む層同士の間に設けることができる。絶縁シート４３は、膜状を呈し、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。

保護シート４４は、最外層の、巻き付けられた巻き線４１とバリア４２を覆うように設けることができる。保護シート４４は、膜状を呈し、樹脂などの絶縁性を有する材料から形成することができる。保護シート４４と絶縁シート４３は、例えば、同じ樹脂シートから形成することもできる。

また、バリア３２とバリア４２は同じ材料から形成することもできる。絶縁シート３３、保護シート３４、絶縁シート４３、および保護シート４４は同じ材料から形成することもできる。

次に、バリア３２、４２の配置についてさらに説明する。
ここでは、バリア３２の配置について説明するが、バリア４２の配置についても同様とすることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係るバリア１３２の配置について例示するための模式断面図である。
図４（ａ）に示すように、巻き線３１とバリア１３２を含む層において、バリア１３２は、巻き付けられた巻き線３１の両側の端部のそれぞれに設けることができる。この場合、各層間の絶縁は、絶縁シート３３およびバリア１３２により行うことができる。また、バリア１３２が、巻き付けられた巻き線３１の両側の端部のそれぞれに設けられていれば、沿面距離を長くすることができる。

しかしながら、バリア１３２が、巻き付けられた巻き線３１の両側の端部のそれぞれに設けられていれば、巻き線３１の巻き数がバリア１３２の分だけ少なくなる。この場合、各層における巻き３１線の巻き数を変えずにバリア１３２を設けると、ボビン１０の小型化、ひいてはトランス１の小型化が困難となる。

図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、バリア１３２を、巻き付けられた巻き線３１の片側の端部に設けるようにすれば、片側のバリア１３２が省かれる分だけ巻き線３１の巻き数を増やすことができる。各層間の絶縁は、絶縁シート３３およびバリア１３２により行われる。ところが、バリア１３２が省かれた側においては、絶縁シート３３のみで各層間の絶縁を行うことになる。そのため、絶縁シート３３の位置がズレたりすると、上層の巻き線３１と下層の巻き線３１が接触するおそれがある。また、沿面距離が短くなり、耐圧などに対する信頼性が低下するおそれがある。

図５（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係るバリア３２の配置について例示するための模式断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るトランス１においては、バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１の一方の端部側に設けられている。また、その層の上層または下層においては、バリア３２は、巻き付けられた巻き線３１の他方の端部側に設けられている。すなわち、バリア３２は、各層の片側に互い違いに設けることができる。

例えば、図２および図５（ａ）に例示をしたものの場合には、ボビン１０は、筒状の胴部１１と、胴部１１に設けられたフランジ１２（第１のフランジ）と、フランジ１２と離隔させて胴部１１に設けられたフランジ１４（第２のフランジ）と、を有する。コア２１の一部が胴部１１の内部に設けられている。第１の層は、胴部１１の外側に巻き付けられた巻き線３１（第１の巻き線）と、巻き付けられた巻き線３１の端部とフランジ１２との間に設けられたバリア３２（第１のバリア）と、を有する。第２の層は、第１の層の外側に巻き付けられた巻き線３１（第２の巻き線）と、巻き付けられた巻き線３１の端部とフランジ１４との間に設けられたバリア３２（第２のバリア）と、を有する。
またさらに、第１の層と、第２の層との間には、絶縁シート３３を設けることができる。

この様にすれば、片側のバリア３２が省かれる分だけ巻き線３１の巻き数を増やすことができる。各層間の絶縁は、絶縁シート３３およびバリア３２により行われる。この場合、バリア３２が省かれた部分の上方または下方にはバリア３２があるので、バリア３２が省かれた側においても、絶縁シート３３およびバリア３２により各層間の絶縁を行うことができる。そのため、絶縁シート３３の位置がズレたりしても、上層の巻き線３１と下層の巻き線３１が接触するのを抑制することができる。また、バリア３２が省かれた部分の上方または下方にはバリア３２があるので、沿面距離が短くなるのを抑制することができる。そのため、耐圧などに対する信頼性を向上させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ トランス、１０ ボビン、１１ 胴部、１２ フランジ、１３ フランジ、１４ フランジ、２０ コア、２１ コア、２２ コア、３０ 巻き線部、３１ 巻き線、３２ バリア、３３ 絶縁シート、３４ 保護シート、４０ 巻き線部、４１ 巻き線、４２ バリア、４３ 絶縁シート、４４ 保護シート

Claims (2)

1. 筒状の胴部と、前記胴部に設けられた第１のフランジと、前記第１のフランジと離隔させて前記胴部に設けられた第２のフランジと、を有するボビンと；
   一部が前記胴部の内部に設けられたコアと；
   前記胴部の外側に巻き付けられた第１の巻き線と、巻き付けられた前記第１の巻き線の端部と前記第１のフランジとの間に設けられた第１のバリアと、を有する第１の層と；
   前記第１の層の外側に巻き付けられた第２の巻き線と、巻き付けられた前記第２の巻き線の端部と前記第２のフランジとの間に設けられた第２のバリアと、を有する第２の層と；を具備したトランス。
2. 前記第１の層と、前記第２の層と、の間に設けられた絶縁シートをさらに具備した請求項１記載のトランス。

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