JP2021145038A

JP2021145038A - 変圧器、変圧器ユニットおよび変圧器の製造方法

Info

Publication number: JP2021145038A
Application number: JP2020042633A
Authority: JP
Inventors: 真吾高渊; Shingo Takafuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: CN113394009A; JP6914384B1

Abstract

【課題】高い放熱性を備えた小型の変圧器、変圧器ユニットおよび変圧器の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】コア３、４と、平板状の部材からなりコア３、４の周りに１回巻かれた１次コイル部材３０と、平板上の部材からなりコア３、４の周りに１回巻かれた２次コイル部材４０とを備え、複数の１次コイル部材３０が電気的に直列に接続され、複数の２次コイル部材４０が電気的に直列に接続され、複数の１次コイル部材３０の少なくとも一部と複数の２次コイル部材４０の少なくとも一部とが絶縁部１７を挟んで交互に重ねられて配置される。【選択図】図１２

Description

本願は、変圧器、変圧器ユニットおよび変圧器の製造方法に関するものである。

絶縁型の電力変換装置に用いられる変圧器は、数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの高周波で駆動される。変圧器を高周波で駆動するとコイルの交流抵抗に起因する導通損失が増加するため、コイルとして平板状の導電体を用いることにより導通損失の増加を抑えながらコイルの放熱性を向上させている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−２０７９１９号公報

従来の変圧器では、コイルとして平板状の導電体が螺旋状に形成されたものを重ねて用いているため、導電体を螺旋状に形成するためのスペースが必要となり変圧器のサイズが大きくなるという課題があった。

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、高い放熱性を備えた小型の変圧器を提供することを目的とする。

本願に開示される変圧器は、環状のコアと、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材と、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材と、複数の１次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の１次コイル部材の両端に１次コイル端子が接続され、複数の２次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の２次コイル部材の両端に２次コイル端子が接続される接続部と、１次コイル部材および２次コイル部材を覆う樹脂部とを備え、１次コイル部材の中の少なくとも一部の１次コイル部材と２次コイル部材の中の少なくとも一部の２次コイル部材とは樹脂部を挟んで交互に重ねられて配置されている。

本願に開示される変圧器は、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材が電気的に直列に接続され、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材が電気的に直列に接続され、複数の１次コイル部材の少なくとも一部と複数の２次コイル部材の少なくとも一部とは交互に重ねられて配置されているので、高い放熱性を備えた小型の変圧器を得ることができる。

実施の形態１による変圧器の斜視図である。実施の形態１による変圧器を搭載した電力変換装置の電気回路略図である。実施の形態１によるコイル部品の斜視図である。実施の形態１による変圧器の製造方法の工程図である。実施の形態１による変圧器の製造方法のコイル構造体形成工程によって形成されたコイル構造体の斜視図である。実施の形態１による変圧器の製造方法のコイル構造体形成工程によって形成されたコイル構造体の側面図である。実施の形態１による変圧器の１次コイル部材および２次コイル部材の斜視図である。実施の形態１による変圧器の１次コイル部材および２次コイル部材の斜視図である。実施の形態１による変圧器の製造方法の樹脂部形成工程によって形成された樹脂部に覆われたコイル構造体の斜視図である。実施の形態１によるコイル部品の断面図である。実施の形態１によるコイル部品の断面図である。実施の形態１による変圧器の断面図である。実施の形態２による変圧器の斜視図である。実施の形態２による変圧器の斜視図である。実施の形態２による変圧器の断面図である。実施の形態２による変圧器の製造方法の工程図である。実施の形態３による変圧器ユニットの斜視図である。実施の形態３による変圧器ユニットの断面図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係る変圧器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による変圧器１の斜視図である。実施の形態１による変圧器１は、コイル部品２、コア３、コア４およびテープ５から構成されている。本願の説明においては、変圧器１のコイル軸線１００の方向をｙ方向、ｙ方向に直交しお互いに直交する２つの方向をｘ方向およびｚ方向としている。コア３およびコア４は、フェライトなどの磁性材で構成されている。なお、図１においては、コア４はコイル部品２に隠れており、示されていない。コア３およびコア４はコイル部品２に取り付けられ、コイル部品２とコア３とコア４とがテープ５によって固定されている。なお、コイル部品２とコア３とコア４とがテープ５によって固定されることなく、例えば、接着剤あるいは板バネなどで固定してもよい。

図２は、実施の形態１による変圧器１を搭載した電力変換装置の電気回路略図である。図２の電力変換装置２００は、低電圧側の１次回路２０１の１次コイル６から高電圧側の２次回路２０２の２次コイル７へ電力を伝送するものである。変圧器１は１次コイル６および２次コイル７を備えており、図１の変圧器１における１次コイル端子８、９が１次コイル６に接続され、２次コイル端子１０、１１が２次コイル７に接続されている。

図３は、実施の形態１によるコイル部品２の斜視図である。コイル部品２は、コイル構造体３００とその周囲を覆う樹脂部１７とで構成される。コイル構造体３００および樹脂部１７については、後にその詳細を説明する。コイル部品２には、コア３およびコア４を挿入するための貫通穴１２が設けられている。コア３およびコア４はＵ字状であり、図３におけるｙ軸のプラス方向に向かってからコア３を貫通穴１２に挿入し、図３におけるｙ軸のマイナス方向に向かってコア４を貫通穴１２に挿入し、貫通穴１２の内部においてＵ字状のコア３の先端の端面とＵ字状のコア４の先端の端面が突き合わされ、一体となったコア３とコア４が全体で環状となる。コイル部品２とコア３とコア４とをテープ５によって固定することにより、図１に示された変圧器１となる。なお、実施の形態１においてはコア３およびコア４のそれぞれをＵ字状としたが、コア３およびコア４の一方をＵ字状として他方をＩ字状としてもよい。また、最終的に一体となったコアの全体が環状になるのであれば、３つ以上のコアを一体化してもよい。

次に、本実施の形態１による変圧器の製造方法について説明する。図４は、実施の形態１による変圧器の製造方法の工程図である。以下に、各工程の詳細について説明するとともに、本実施の形態１による変圧器の内部構造の詳細について説明する。

図５は、ステップＳＴ１のコイル構造体形成工程において形成されたコイル構造体３００の斜視図である。図６は、コイル構造体３００の側面図であり、図５におけるコイル構造体３００をｘ軸のプラス方向から見たときのものである。コイル構造体３００は、端子部材１４、１次コイル部材３０、２次コイル部材４０および接続部１６から構成されている。接続部１６は、例えばガラスエポキシ樹脂に銅箔を貼り付けたプリント配線基板を用いる。ステップＳＴ１のコイル構造体形成工程においては、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１が連結部１３によって連結されて端子部材１４を構成している。連結部１３は、後に説明するステップＳＴ３の連結部除去工程において除去され、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１がそれぞれ独立した端子となる。端子部材１４の両端には、穴１５が設けられている。穴１５は、後に説明するステップＳＴ２の樹脂部形成工程において使用される。

図７および図８は、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の斜視図である。２次コイル部材４０は１次コイル部材３０と同じ形状をしている。図８の１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、図７に示した１次コイル部材３０および２次コイル部材４０を変圧器１のコイル軸線１００の方向であるｙ方向に垂直なｘｚ平面において裏返したものである。１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、図１に示される変圧器１においてコア３またはコア４の周りに１回巻かれる構成をしており、図７および図８においては、コイル軸線１００の周りに１回巻かれる構成となっている。また、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、変圧器１のコイル軸線１００の方向であるｙ方向に薄い平板状となっている。１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、例えば、銅あるいはアルミニウムなどの導電体で構成されており、表面にすずあるいはニッケルのめっきが一部または全体に施されたものを用いてもよい。１次コイル部材３０は導電体の両端に１次コイル部材端子３１、３２を備えており、１次コイル部材端子３１、３２はコイル軸線１００の方向であるｙ方向に垂直なｘｚ平面において一方に偏った位置に形成されている。２次コイル部材４０は２次コイル部材端子４１、４２を備えており、１次コイル部材端子３１、３２と同様の位置に形成されている。１次コイル部材端子３１、３２および２次コイル部材端子４１、４２をこのような位置に形成することにより、１次コイル部材３０として図７に示すものを用いて２次コイル部材４０として図８に示すものを用いてそれぞれを重ねて配置したときに、１次コイル部材端子３１、３２と２次コイル部材端子４１、４２の位置が離れることになる。１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、平板状の導電体をプレス機で打ち抜くなどで容易に安価に作成することができる。

接続部１６は、金属配線パターンおよびスルーホールを備えている。ステップＳＴ１のコイル構造体形成工程においては、１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３１と１次コイル部材端子３２、２次コイル部材４０の２次コイル部材端子４１と２次コイル部材端子４２、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１が、接続部１６のスルーホールの金属配線パターンに例えばはんだによって接続される。

次に、コイルの構造について説明する。１次コイル６は１次コイル部材３０と接続部１６の金属配線パターンとから構成されており、２次コイル７は２次コイル部材４０と接続部１６の金属配線パターンとから構成されている。１次コイル部材３０と２次コイル部材４０とが変圧器１のコイル軸線１００の方向であるｙ方向に交互に重ねられて間隔をあけて配置されている。図５および図６に示すコイル構造体３００においては、１次コイル部材３０と２次コイル部材４０の一部とが等間隔に配置されている。

１次コイル６においては、複数の１次コイル部材３０が接続部１６の金属配線パターンによって電気的に直列に接続されている。図５においては、１次コイル端子８が図７に示される１番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３１に接続され、１番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３２は２番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３１に接続される。図７に示される１番目の１次コイル部材３０から４番目の１次コイル部材３０までが、図５の接続部１６の１次コイル部材接続部１６１において電気的に直列に接続されている。４番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３２は、接続部１６の金属配線パターンを通して、１次コイル部材接続部１６２において図８に示される５番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３１に接続されている。図８に示される５番目の１次コイル部材３０から最後の８番目の１次コイル部材３０までが、図５の接続部１６の１次コイル部材接続部１６２において電気的に直列に接続されている。最後の８番目の１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３２が、１次コイル端子９に接続されている。これにより、複数の１次コイル部材３０と接続部１６の金属配線パターンとによって構成される１次コイル６が、図１に示される変圧器１においてコア３およびコア４に巻きまわすように構成される。なお、配置される１次コイル部材３０の枚数が、１次コイル６の巻き数となる。

２次コイル７においては、複数の２次コイル部材４０が接続部１６の金属配線パターンによって電気的に直列に接続されている。図５においては、２次コイル端子１０が図８に示される１番目の２次コイル部材４０に接続され、２次コイル部材接続部１６３において図８に示される１番目から６番目までの２次コイル部材４０が直列に接続され、２次コイル部材接続部１６４において図７に示される７番目から１２番目までの２次コイル部材４０が電気的に直列に接続され、１２番目の２次コイル部材４０が２次コイル端子１１に接続されている。これにより、複数の２次コイル部材４０と接続部１６の金属配線パターンとによって構成される２次コイル７が、図１に示される変圧器１においてコア３およびコア４に巻きまわすように構成される。なお、配置される２次コイル部材４０の枚数が、２次コイル７の巻き数となる。

このように、平面方向で一方に偏った位置にコイル部材端子が形成されたコイル部材を１次コイル部材３０と２次コイル部材４０において裏返して用いることにより、１次コイル部材３０に接続される１次コイル端子８と２次コイル部材４０に接続される２次コイル端子１０との距離、および、１次コイル部材３０に接続される１次コイル端子９と２次コイル部材４０に接続される２次コイル端子１１との距離を大きくすることができ、小さなコイル構造体３００においても絶縁距離を確保することができる。なお、２次コイル部材４０は１次コイル部材３０と同じ形状のものが用いられるとしたが、絶縁距離が確保できる形状であれば異なる形状にしてもかまわない。

１次コイル部材３０および２次コイル部材４０を重ねて配置するときは、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の数の多い方、言い換えると、コイルの巻き数が多い方のコイル部材について、そのコイル部材端子が接続部１６の外側になるように配置している。すなわち、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の数の多い方が、数の少ない方に比べて接続部１６の外側で接続部１６に接続されている。実施の形態１におけるコイル構造体３００においては、２次コイル部材４０の数が１次コイル部材３０の数よりも多いので、２次コイル部材４０の２次コイル部材端子４１および２次コイル部材端子４２が、１次コイル部材３０の１次コイル部材端子３１および１次コイル部材端子３２よりも接続部１６の外側になるように配置している。このような配置することにより、高電圧側となる２次コイル７に接続される２次コイル端子１０と２次コイル端子１１との絶縁距離を大きくすることができる。言い換えると、高電圧側の端子間の絶縁距離を確保しつつ変圧器１を小型化することができる。

また、平板状の１次コイル部材３０と２次コイル部材４０について、１次コイル部材３０の中の少なくとも一部の１次コイル部材３０と２次コイル部材４０の中の少なくとも一部の２次コイル部材４０とが交互に重ねられて配置されることにより、１次コイル部材３０から発生する磁束と２次コイル部材４０から発生する磁束をお互いに打ち消しあうことになり、結果として漏れ磁束を小さくすることができる。さらに、コア３、４の周りに１回巻かれる平板状の１次コイル部材３０と２次コイル部材４０を重ねて配置しているので、螺旋状に形成された平板状のコイル部材を重ねて配置する場合と比べて、コイル軸線１００に垂直な平面すなわち図５におけるｘｚ平面において、変圧器１の大きさを小さくすることができる。

変圧器を高周波で駆動すると表皮効果により電流がコイルの表面により近い位置で移動し、コイルの有効断面積が減少して電力損失が増加するが、実施の形態１による変圧器１においては平板状の１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の有効断面積が大きな面を互いに重ねるように配置しているため、電力損失の増加を抑制することができる。これにより、変圧器１の発熱を抑制することができるため、冷却に必要な構造体を小さくすることができ、変圧器１を小型化することができる。

１次コイル部材３０および２次コイル部材４０を重ねて配置するときは、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の数の多い方、すなわち、コイルの巻き数が多いコイル部材を配置の重なりの両端になるように配置する。図６に示すコイル構造体３００においては、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０を重ねて配置するときに、数が多い２次コイル部材４０が両端に配置されている。このように配置することにより、より小さな体積でコイル部材の電力損失の抑制効果を得ることができるため、変圧器１を小型化することできる。

なお、図５に示すコイル構造体３００では、１次コイル６を低電圧側とし２次コイル７を高電圧側として、２次コイル部材４０の数が１次コイル部材３０の数より多い構成となっているが、変圧器１によって降圧する場合は２次コイル部材４０の数が１次コイル部材３０の数よりも少ない構成となる。１次コイル部材３０および２次コイル部材４０については、必要に応じてそれぞれの数を決めればよい。また、１次コイル部材接続部１６１において接続されている１次コイル部材３０の数と１次コイル部材接続部１６２において接続されている１次コイル部材３０の数を同じとし、２次コイル部材接続部１６３において接続されている２次コイル部材４０の数と２次コイル部材接続部１６４において接続されている２次コイル部材４０の数を同じとしたが、それぞれのコイル部材が直列に接続されていれば異なる数のコイル部材を重ねて配置してもよい。

１次コイル部材３０と２次コイル部材４０とが交互に重ねられて配置されるとしたが、１次コイル部材３０と２次コイル部材４０の数が異なる場合には配置の重なりの端において数が多い方のコイル部材を続けて配置してもよい。

接続部１６には、穴１６５、１６６、１６７および切り欠き１６８が設けられている。穴１６５と切り欠き１６８は、はんだによる接続を行うときの位置決めに用いられる。これにより、はんだによる接続を精度良く行うことがでる。結果として、はんだによる接続のばらつきによるコイルの発熱量のばらつきを抑制することができ、冷却に必要な構造体を必要最小限のものにすることができる。２つの穴１６６は、後で説明するステップＳＴ２の樹脂部形成工程において樹脂の流動の調整に使用され、これによって安定した樹脂部１７の形成ができる。また、２つの穴１６７により、１次コイル部材接続部１６１と２次コイル部材接続部１６３との間の絶縁距離、および、１次コイル部材接続部１６２と２次コイル部材接続部１６４との間の絶縁距離を確保することができる。よって、穴１６７を設けることにより、穴１６７が無い場合と比べて接続部１６を小さくすることができる。

なお、実施の形態１においては接続部１６にプリント配線基板を用いたが、金属部材を用いて端子間を接続してもよい。また、各端子を直接に溶接あるいは接着してもよい。

ステップＳＴ２の樹脂部形成工程では、ステップＳＴ１のコイル構造体形成工程で形成されたコイル構造体３００の一部を樹脂によって覆うことにより樹脂部１７を形成する。図９は、ステップＳＴ２の樹脂部形成工程において形成された樹脂部１７に覆われたコイル構造体３００を示す斜視図である。樹脂部１７は、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いて、トランスファー成形あるいはインサート成形によってコイル構造体３００を覆うように形成される。このように樹脂部１７を形成することにより、１次コイル部材３０と２次コイル部材４０との間に必要最小限の絶縁距離を確保することができる。なお、樹脂部１７を熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いてトランスファー成形によって形成した場合は、熱硬化性樹脂が熱可塑性樹脂よりも樹脂の流動性が良いため、熱可塑性樹脂で形成した場合に比べて樹脂の厚さを薄くすることができる。その結果、変圧器１を小型にすることができる。なお、樹脂部１７は、高熱伝導の熱可塑性樹脂を用いてインサート成形で形成してもよい。

樹脂部１７は、コイル構造体３００をインサート物としてその周囲を覆うように形成され、端子部材１４の一部すなわち１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１の一部は露出され、外周部に突起部１８が設けられる。突起部１８は、冷却器などを設置するときの位置決めに用いられる。これによって冷却器などの設置が精度よく行うことができるため、冷却器による放熱を効率よく行うことができる。また、コア３およびコア４を挿入する位置、すなわち、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０から巻き込まれる位置には、貫通穴１２が設けられる。樹脂部１７は、接続部１６の上面部分については、１次コイル部材端子３１、３２と２次コイル部材端子４１、４２を覆うように形成され、他の部分についてはその一部が露出するように形成されている。樹脂部１７は、接続部１６の下面部分についても、上面部分と同様にその一部が露出するように形成されている。このような構成にすることにより、必要な部分は絶縁を確保し、不要な部分については樹脂を使用せずに樹脂の使用量を削減することができる。また、露出される接続部１６の一部の領域については、トランスファー成形するときの金型の当て面として使用することにより、トランスファー成形を安定して行うことができる。

図１０は、図９におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。図１１は、図９におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図１１においては、コイル軸線１００は貫通穴１２の中を奥行き方向であるｙ方向に貫いている。図１０示すように、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の底面すなわちｚ軸のマイナス方向の端については、その部分を覆う樹脂部１７の厚さＴが他の部分よりも薄くなっている。また、図１１に示すように、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０の側面すなわちｘ軸の両方の端については、その部分を覆う樹脂部１７の厚さＴが他の部分よりも薄くなっている。このように樹脂部１７を形成することにより、トランスファー成形あるいはインサート成形を行う時に樹脂の流れを確保しつつ、放熱に最も影響がある箇所の厚さのみを薄くして熱抵抗を小さくすることにより、効率よく放熱することができるとともに変圧器１を小さくすることができる。

端子部材１４の両端に設けられた穴１５は、樹脂部１７をトランスファー成形によって形成するときの成型金型との位置決めに使用される。これにより、樹脂部１７の形成を精度よく行うことができる。また、連結部１３を設けることにより、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１の先端方向に樹脂が流れ込むことを抑制し、樹脂によるバリができることを抑制することができる。

ステップＳＴ３の連結部除去工程では、図９に示した樹脂部１７に覆われたコイル構造体３００から連結部１３が切り離され、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１の先端が折り曲げられる。これにより、図３に示されるコイル部品２が得られる。

ステップＳＴ４のコア挿入工程では、コイル部品２の貫通穴１２にコア３およびコア４を挿入し、コイル部品２とコア３とコア４とをテープ５によって固定することにより、図１に示された変圧器１が得られる。

図１２は、ステップＳＴ４のコア挿入工程によって得られた変圧器１の断面図であり、図１におけるＣ−Ｃ断面を示している。図１２を、図９に示すステップＳＴ２の樹脂部形成工程において形成された樹脂部１７に覆われたコイル構造体３００と比べると、２次コイル端子１１の先端が折り曲げられ、コイル部品２の貫通穴１２にコア３およびコア４が挿入され、コイル部品２とコア３とコア４とがテープ５によって固定されている。

なお、実施の形態１のコイル構造体形成工程において１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１が連結部１３によって連結された端子部材１４を用いているが、連結部１３を持たない１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１を用いてもよい。この場合は、ステップＳＴ３の連結部除去工程において連結部１３の除去が不要となる。また、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１は先端が折り曲げられた構造としたが、折り曲げられないまっすぐな構造でもよく、あるいは複数回折り曲げられた構造でもよい。また、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１の先端にねじ穴を設けてもよい。

以上のように、本実施の形態１による変圧器１は、コア３またはコア４の周りに１回巻かれる平板状の１次コイル部材３０および２次コイル部材４０を交互に重ねて配置し、１次コイル部材３０を直列に接続して１次コイル６を形成し、２次コイル部材を直列に接続して２次コイル７を形成しているので、高い放熱性を備えるとともに、変圧器１の大きさを小さくすることができる。

実施の形態２．
図１３および図１４は実施の形態２による変圧器１ａの斜視図であり、図１４は図１３に示す変圧器１ａをｚ軸のマイナス方向から見たものである。図１５は、図１３におけるＤ−Ｄ断面を示す断面図である。図１３、図１４および図１５における変圧器１ａは、樹脂部１７ａがコア３およびコア４までを覆っていることが実施の形態１による変圧器１と異なっている。

次に、本実施の形態２による変圧器１ａの製造方法について説明する。図１６は、実施の形態２による変圧器１ａの製造方法の工程図である。最初のステップＳＴ１のコイル構造体形成工程は、実施の形態１の製造方法におけるステップＳＴ１と同じである。次のステップＳＴ４ａのコア挿入工程では、ステップＳＴ１で形成されたコイル構造体３００の貫通穴１２に相当する部分にコア３およびコア４を挿入する。

ステップＳＴ２ａの樹脂部形成工程では、ステップＳＴ４ａのコア挿入工程で形成されたコア３およびコア４の入ったコイル構造体３００を樹脂によって覆うことにより樹脂部１７ａを形成する。このとき、コア３およびコア４の上部および側面は樹脂によって覆うが、コア３およびコア４の底面であるコア底面１９の少なくとも一部は樹脂で覆わずに露出させておく。

ステップＳＴ３の連結部除去工程では、ステップＳＴ２ａの樹脂部形成工程で得られたコア３およびコア４が挿入され樹脂部１７ａで覆われたコイル構造体３００に対して、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１から連結部１３が切り離され、１次コイル端子８、９および２次コイル端子１０、１１の先端が折り曲げられる。これにより、図１３、図１４および図１５に示された変圧器１ａが得られる。

このように、コア３およびコア４が挿入されたコイル構造体３００を樹脂によって覆って樹脂部１７ａを形成することにより、実施の形態１による変圧器１で得られる効果に加えて、テープ５などの部品が不要となり、組立てコストが低減でき、変圧器１ａの製造コストを低減することができる。また、コア３およびコア４とコイル構造体３００との間に隙間がなくなるため、放熱性が向上する。

実施の形態３．
図１７は実施の形態３による変圧器ユニット４００の斜視図であり、図１８は図１７におけるＥ−Ｅ断面を示す断面図である。変圧器ユニット４００は、図１に示す変圧器１と放熱ケース２０と放熱封止樹脂２１とから構成されている。放熱ケース２０は、冷却器（図示しない）と一体のものあるいは変圧器１の熱を冷却器へ放熱するものであり、例えばアルミニウム製である。コア３およびコア４の底面であるコア底面１９は、放熱ケース２０に接している。放熱ケース２０の内部の底には窪み２２が設けられており、コイル部品２の底面すなわち樹脂部１７の底面である樹脂部底面２３は窪み２２において放熱ケース２０から離されている。このような構成にすることにより、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０から発せられた熱をコア３、４を介して放熱ケース２０へ放熱することができ、変圧器１を効率よく冷却することができる。

また、変圧器１と放熱ケース２０との間の空間には放熱封止樹脂２１が充填されており、放熱封止樹脂２１によって変圧器１が放熱ケース２０に固定される。また、変圧器１からの熱を放熱封止樹脂２１を介して放熱ケース２０へ排熱することができ、変圧器１を効率よく冷却することができる。また、１次コイル部材３０および２次コイル部材４０は、その全体が樹脂部１７で覆われているため、ケースとの間の絶縁は確保されており、コイル部品２の全体を放熱封止樹脂２１で覆う必要はない。よって、コイル部品２の上部は放熱封止樹脂２１で覆っておらず、放熱封止樹脂２１の使用量を削減できるとともに、コイル部品２の上部空間を他の目的に活用することもできる。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１、１ａ変圧器、２コイル部品、３、４コア、５テープ、６１次コイル、
７２次コイル、８、９１次コイル端子、１０、１１２次コイル端子、
１２貫通穴、１３連結部、１４端子部材、１５穴、１６接続部、
１７、１７ａ樹脂部、１８突起部、１９コア底面、２０放熱ケース、
２１放熱封止樹脂、２２窪み、２３樹脂部底面、３０１次コイル部材、
３１、３２１次コイル部材端子、４０２次コイル部材、
４１、４２２次コイル部材端子、１００コイル軸線、
１６１、１６２１次コイル部材接続部、１６３、１６４２次コイル部材接続部、
１６５、１６６、１６７穴、１６８切り欠き、２００電力変換装置、
２０１１次回路、２０２２次回路、３００コイル構造体、
４００変圧器ユニット

本願に開示される変圧器は、環状のコアと、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材と、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材と、複数の１次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の１次コイル部材の両端に１次コイル端子が接続され、複数の２次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の２次コイル部材の両端に２次コイル端子が接続される接続部と、１次コイル部材および２次コイル部材を覆う樹脂部とを備え、１次コイル部材の中の少なくとも一部の１次コイル部材と２次コイル部材の中の少なくとも一部の２次コイル部材とは樹脂部を挟んで交互に重ねられて配置され、１次コイル部材および２次コイル部材の底面および側面を覆う樹脂部の厚さが他の部分よりも薄いことを特徴とする。

本願に開示される変圧器は、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材が電気的に直列に接続され、平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材が電気的に直列に接続され、複数の１次コイル部材の少なくとも一部と複数の２次コイル部材の少なくとも一部とは交互に重ねられて配置され、１次コイル部材および２次コイル部材の底面および側面を覆う樹脂部の厚さが他の部分よりも薄いので、高い放熱性を備えた小型の変圧器を得ることができる。

Claims

環状のコアと、
平板状の部材からなり前記コアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材と、
平板状の部材からなり前記コアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材と、
複数の前記１次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の前記１次コイル部材の両端に１次コイル端子が接続され、複数の前記２次コイル部材が電気的に直列に接続され、直列に接続された複数の前記２次コイル部材の両端に２次コイル端子が接続される接続部と、
前記１次コイル部材および前記２次コイル部材を覆う樹脂部とを備え、
前記１次コイル部材の中の少なくとも一部の前記１次コイル部材と前記２次コイル部材の中の少なくとも一部の前記２次コイル部材とは樹脂部を挟んで交互に重ねられて配置されたことを特徴とする変圧器。
前記１次コイル端子の一部および前記２次コイル端子の一部は前記樹脂部から露出されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
前記１次コイル部材と前記２次コイル部材との少なくとも一部は等間隔に配置され、
前記１次コイル部材と前記２次コイル部材との数の多い方は数の少ない方に比べて前記接続部の外側において前記接続部に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器。
前記１次コイル部材はコイル軸線に垂直な平面方向で一方に偏った位置において導電体の両端に形成された１次コイル部材端子を備えており、
前記２次コイル部材はコイル軸線に垂直な平面方向で一方に偏った位置において導電体の両端に形成された２次コイル部材端子を備えており、
前記１次コイル部材と前記２次コイル部材とが重ねられて配置されたときに前記１次コイル部材端子と前記２次コイル部材端子が離れたところに配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の変圧器。
前記１次コイル部材または前記２次コイル部材の数が多い方が配置の重なりの両端に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の変圧器。
前記接続部の一部は前記樹脂部から露出されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の変圧器。
前記接続部は前記１次コイル部材を電気的に直列に接続する１次コイル部材接続部と前記２次コイル部材を電気的に直列に接続する２次コイル部材接続部との間に穴を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の変圧器。
前記接続部は銅箔を貼り付けたプリント配線基板であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の変圧器。
前記１次コイル部材および前記２次コイル部材の底面および側面を覆う前記樹脂部の厚さが他の部分よりも薄いことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の変圧器。
前記樹脂部は外周部に突起部を備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の変圧器。
前記樹脂部は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の変圧器。
前記コアの一部は前記樹脂部で覆われていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の変圧器。
請求項１から１２のいずれか１項に記載の変圧器と、
前記変圧器の熱を放熱する放熱ケースとを備え、
前記コアの底面は前記放熱ケースに接しており、
前記樹脂部の底面は前記放熱ケースから離れていることを特徴とする変圧器ユニット。
前記変圧器と前記放熱ケースとの間に放熱封止樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１３に記載の変圧器ユニット。
平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材を電気的に直列に接続し、
平板状の部材からなり前記コアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材を電気的に直列に接続し、
複数の前記１次コイル部材の中の少なくとも一部の前記１次コイル部材と複数の前記２次コイル部材の中の少なくとも一部の前記２次コイル部材とを間隔をあけて交互に重ね、
電気的に直列に接続された複数の前記１次コイル部材の両端を１次コイル端子に接続し、
電気的に直列に接続された複数の前記２次コイル部材の両端を２次コイル端子に接続してコイル構造体を形成するコイル構造体形成工程と、
前記１次コイル部材および前記２次コイル部材に巻き込まれる位置に貫通穴を設けて前記１次コイル部材および前記２次コイル部材を樹脂で覆って樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、
前記貫通穴に前記コアを挿入するコア挿入工程とを含む変圧器の製造方法。
平板状の部材からなりコアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の１次コイル部材を電気的に直列に接続し、
平板状の部材からなり前記コアの周りにそれぞれ１回巻かれた複数の２次コイル部材を電気的に直列に接続し、
複数の前記１次コイル部材の中の少なくとも一部の前記１次コイル部材と複数の前記２次コイル部材の中の少なくとも一部の前記２次コイル部材とを間隔をあけて交互に重ね、
電気的に直列に接続された複数の前記１次コイル部材の両端を１次コイル端子および２次コイル端子が連結部によって連結された端子部材の前記１次コイル端子に接続し、
電気的に直列に接続された複数の前記２次コイル部材の両端を前記端子部材の前記２次コイル端子に接続してコイル構造体を形成するコイル構造体形成工程と、
前記１次コイル部材および前記２次コイル部材に巻き込まれる位置に貫通穴を設けて前記１次コイル部材および前記２次コイル部材を樹脂で覆って樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、
前記連結部を除去する連結部除去工程と、
前記貫通穴に前記コアを挿入するコア挿入工程とを含む変圧器の製造方法。