JP2023020172A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】トランスのインダクタンスの安定性を高める。【解決手段】芯部１１は、前後方向に延びる中空部１１ａを有している。導電線１２は、芯部１１に巻き回されている。第一コアと第二コアは、磁性体を含む材料により形成されている。第一コアは、芯部１１の前後方向における一端部から中空部１１ａ内に延びる第一内側部分１３１ａと、少なくとも上方向と左右方向から導電線１２に対向する第一外側部分１３１ｂとを有している。第二コアは、芯部１１の前後方向における他端部から中空部１１ａ内に延びる第二内側部分１３２ａと、少なくとも上方向と左右方向から導電線１２に対向する第二外側部分１３２ｂとを有している。第一内側部分１３１ａの先端と第二内側部分１３２ａの先端は、前後方向に対向している。第一内側部分１３１ａの先端の直径と第二内側部分１３２ａの先端の直径は、相違している。【選択図】図４

Description

本発明は、トランスに関連する。

特許文献１は、芯部、導電線、第一コア、第二コア、およびシールド部材を備えたトランスを開示している。芯部は、第一方向に延びる中空部を有している。導電線は、芯部に巻き回されている。第一コアと第二コアの各々は、磁性体を含む材料により形成されている。第一コアは、芯部の第一方向における一端部から中空部内に延びる第一内側部分と、第一方向に直交する第二方向から導電線に対向する第一外側部分とを有している。第二コアは、芯部の第一方向における他端部から中空部内に延びる第二内側部分と、第二方向から導電線に対向する第二外側部分とを有している。シールド部材は、導電性を有する板材を折り曲げ加工することにより形成されている。シールド部材は、第二方向から導電線に対向する部分と、第一方向および第二方向と直交する第三方向から導電線に対向する部分とを有している。

特開２０１９－１５３７５７号公報

本発明の目的は、トランスのインダクタンスの安定性を高めることである。

上記の目的を達成するために提供されうる本発明の一態様は、トランスであって、
第一方向に延びる中空部を有する芯部と、
前記芯部に巻き回されている導電線と、
前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
を備えており、
前記第一内側部分の先端と前記第二内側部分の先端は、前記第一方向に対向しており、
前記第一内側部分の先端の最大寸法と前記第二内側部分の先端の最大寸法とは、前記第二方向と前記第三方向の少なくとも一方について相違している。

第一方向に対向する第一内側部分の先端の最大寸法と第二内側部分の先端の最大寸法とを、第二方向と第三方向の少なくとも一方について敢えて相違させることにより、第一コアと第二コアが所望の位置関係からずれた場合においても、第一方向に磁束が通過可能な領域の断面積の変化を抑制できる。したがって、様々な位置ずれ要因に対するトランスのインダクタンスの安定性を高めることができる。

一実施形態に係るトランスの外観を例示する分解斜視図である。 一実施形態に係るトランスの外観を例示している。 図１のトランスを下方から見た外観を例示している。 図３における線IV－IVに沿って矢印方向から見たトランスの断面を例示している。 図３における線V－Vに沿って矢印方向から見たトランスの断面を例示している。 比較例に係るトランスにおけるコアの位置ずれの影響を説明する図である。 図１のトランスにおけるコアの位置ずれの影響を説明する図である。 コアの位置ずれによるインダクタンスの変化率を示す図である。 シールドケースの外観を例示している。 一実施形態に係るトランスの意匠を例示する斜視図である。 図１０のトランスの意匠を例示する正面図である。 図１０のトランスの意匠を例示する背面図である。 図１０のトランスの意匠を例示する平面図である。 図１０のトランスの意匠を例示する底面図である。 図１０のトランスの意匠を例示する左側面図である。 図１０のトランスの意匠を例示する右側面図である。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。これらの方向に係る表現は、説明の便宜のために用いるものであり、図示された構造の実際の使用状態における姿勢や方向を限定するものではない。

本明細書で用いられる「前後方向」という語は、上記の前方向と後方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「上下方向」という語は、上記の上方向と下方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「左右方向」という語は、上記の左方向と右方向に沿う方向を意味している。

本明細書で用いられる「前後方向に延びる」という表現は、前後方向に対して傾いて延びることを含み、上下方向および左右方向と比較して前後方向に近い傾きで伸びることを意味する。

本明細書で用いられる「上下方向に延びる」という表現は、上下方向に対して傾いて延びることを含み、前後方向および左右方向と比較して上下方向に近い傾きで伸びることを意味する。

本明細書で用いられる「左右方向に延びる」という表現は、左右方向に対して傾いて延びることを含み、前後方向および上下方向と比較して左右方向に近い傾きで伸びることを意味する。

図１は、一実施形態に係るトランス１０の外観を例示する分解斜視図である。図２は、トランス１０を上右前方向から見た外観を例示している。図３は、トランス１０を下方から見た外観を例示している。図４は、図３における線IV－IVに沿って矢印方向から見たトランス１０の断面を例示している。図５は、図３における線V－Vに沿って矢印方向から見たトランス１０の断面を例示している。

図１、図４、および図５に例示されるように、トランス１０は、芯部１１と導電線１２を備えている。芯部１１は、前後方向に延びる中空部１１ａを有している。導電線１２は、芯部１１に巻き回されてコイルを形成している。前後方向は、第一方向の一例である。

トランス１０は、第一コア１３１を備えている。第一コア１３１は、磁性体を含む材料により形成されている。当該材料の例としては、フェライトが挙げられる。

第一コア１３１は、第一内側部分１３１ａと第一外側部分１３１ｂを有している。第一内側部分１３１ａは、芯部１１の前端部から中空部１１ａ内に延びている。第一外側部分１３１ｂは、上方向と左右方向から導電線１２に対向している。前端部は、芯部１１の第一方向における一端部の一例である。上方向は、第二方向の一例である。左右方向は、第三方向の一例である。

トランス１０は、第二コア１３２を備えている。第二コア１３２は、磁性体を含む材料により形成されている。当該材料の例としては、フェライトが挙げられる。

第二コア１３２は、第二内側部分１３２ａと第二外側部分１３２ｂを有している。第二内側部分１３２ａは、芯部１１の後端部から中空部１１ａ内に延びている。第二外側部分１３２ｂは、上方向と左右方向から導電線１２に対向している。後端部は、芯部１１の第一方向における他端部の一例である。

図１と図５から明らかなように、第一コア１３１の第一内側部分１３１ａと第二コア１３２の第二内側部分１３２ａの各々は、円柱形状を有している。図４に例示されるように、第一内側部分１３１ａの先端と第二内側部分１３２ａの先端は、前後方向に対向している。第一内側部分１３１ａの先端の直径と第二内側部分１３２ａの先端の直径は、相違している。直径は、第二方向と第三方向の各々における最大寸法の一例である。

図６から図８を参照しつつ、このような構成により得られる効果について説明する。図６は、比較例に係る第一コアの第一内側部分１３１ａ’と第二コアの第二内側部分１３２ａ’を示している。第一内側部分１３１ａ’の先端の直径と第二内側部分１３２ａ’の先端の直径は一致している。

このような構成において第一コアと第二コアが所望の位置関係からずれた場合、磁束が通過可能な領域の断面積Ａが、所定の値から変化する。したがって、インダクタンスの値もまた変化する。

他方、図７に例示されるように、前後方向に対向する第一内側部分１３１ａの先端の直径と第二内側部分１３２ａの先端の直径を敢えて相違させることにより、第一コア１３１と第二コア１３２が所望の位置関係からずれた場合においても、前後方向に磁束が通過可能な領域の断面積Ａの変化を抑制できる。したがって、様々な位置ずれ要因に対するトランス１０のインダクタンスの安定性を高めることができる。

図８において、破線で接続された複数の黒丸の各々は、比較例に係るトランスにおいて第一内側部分１３１ａ’と第二内側部分１３２ａ’の所定の位置関係からの径方向へのずれ量と、ずれがない場合からのインダクタンスの変化率との関係の実測値を示している。なお、第一内側部分１３１ａ’の直径と、第二内側部分１３２ａ’の直径は、ともに１．８ｍｍである。

同図において、実線で接続された複数の白丸の各々は、本実施形態に係るトランス１０において第一内側部分１３１ａと第二内側部分１３２ａの所定の位置関係からの径方向へのずれ量と、ずれがない場合からのインダクタンスの変化率との関係の実測値を示している。なお、第一内側部分１３１ａの直径は１．８ｍｍであり、第二内側部分１３２ａの直径は１．６ｍｍである。

この比較結果より、第一コア１３１と第二コア１３２の位置ずれ要因に対するトランス１０のインダクタンスの安定性が向上していることがわかる。

図１から図５に例示されるように、トランス１０は、シールドケース１４を備えている。シールドケース１４は、導電性を有する材料により形成されている。図２と図６に例示されるように、シールドケース１４は、スリットレスの箱型形状を有している。図４と図５に例示されるように、シールドケース１４は、前後方向、上方向、および左右方向から第一コア１３１と第二コア１３２を包囲している。

シールドケース１４は、トランス１０の外部から到来するノイズとしての磁場によって導電線１２に生じうる起電力を抑制するために設けられている。トランスの耐ノイズ性能を高めるためには、より厚いシールドケースを用意するという対策がとられることが一般的である。

本願の発明者は、外部磁場によりシールドケースの表面に流れる渦電流の挙動に着目した。渦電流は、反磁場を生じ、外部磁場の影響を軽減する効果を奏する。したがって、渦電流の流れを阻害しにくい構造を提供できれば、シールドケースの厚みを増さずとも外部磁場の影響を効率的に軽減できるとの着想を得た。そして、渦電流の流れの阻害は、板金を折り曲げ加工して形成されることが一般的であるシールドケースにおいて不可避的に形成されるスリットにおいて生じていることを見出した。

前述のように、本実施形態に係るシールドケース１４は、スリットレスの箱型形状を有していることにより、上方向、前後方向、および左右方向に面する連続的な導電面が形成されている。これにより、外部磁場により生じる渦電流は、当該導電面上を円滑に流れることができる。したがって、シールドケースの厚み増に伴うトランスの大型化を抑制しつつも、耐ノイズ性能を高めることができる。

本実施形態に係るシールドケース１４は、板材を絞り加工することによって形成されたワンピース部品でありうる。本明細書で用いられる「ワンピース部品」という語は、モノリシックな構造を有する部品を意味している。「ワンピース部品」という語は、各種の手法により複数の部品が結合されることによって一体化されている部品と区別する意味で用いられる。各種の手法の例としては、接着、接合、溶着、溶接、係合、嵌合、螺合などが挙げられる。

この場合、折り曲げに係る工程を省略できるだけでなく、シールドケース１４から継目をなくすことができる。継目のような非連続性を伴う構造は、渦電流の流れを阻害する一因となりうる。すなわち、絞り加工により形成されたシールドケース１４は、渦電流の円滑な流れを促進しうる。

図４に例示されるように、トランス１０は、基台１５と複数の端子１６を備えている。基台１５は、電気的に絶縁性を有する材料により形成されている。複数の端子１６の各々は、導電性を有する材料により形成されている。

複数の端子１６の各々は、基台１５と一体に成形されている。複数の端子１６の各々は、コイル用端子１６１と実装用端子１６２を有している。芯部１１に巻き回された導電線１２の端部（不図示）は、コイル用端子１６１と電気的に接続される。実装用端子１６２は、トランス１０が回路基板に実装される際に、当該回路基板に形成された回路要素と電気的に接続される。これにより、導電線１２と回路基板上の回路要素とが電気的に接続される。

図１に例示されるように、トランス１０は、規制部材１７を備えている。規制部材１７は、導電性を有する材料により形成されている。好ましくは、規制部材１７は、シールドケース１４と同じ材料により形成されている。

図４に例示されるように、規制部材１７は、第一部分１７ａを有している。第一部分１７ａは、下方向から導電線１２に対向するように配置されており、左右方向に延びている。下方向は、第四方向の一例である。トランス１０が回路基板に実装されると、第一部分１７ａは、導電線１２と回路基板の間に配置される。

図５に例示されるように、規制部材１７は、第二部分１７ｂと第三部分１７ｃを有している。第二部分１７ｂは、第一部分１７ａの左端から連続して延びており、シールドケース１４の左壁１４ａと結合されている。第三部分１７ｃは、第一部分１７ａの右端から連続して延びており、シールドケース１４の右壁１４ｂと結合されている。シールドケース１４との結合は、接着、接合、溶着、溶接、係合、嵌合、螺合などの各種の手法を通じてなされうる。これにより、シールドケース１４は、基台１５に対する上方向への変位を規制されている。

図９に例示されるように、シールドケース１４は、下方向に開口する箱型形状を有している。したがって、シールドケース１４は、導電線１２を下方向から覆うことができない。しかしながら、上記のような構成によれば、基台１５に対するシールドケース１４の位置規制を行なう規制部材１７に下方向からのノイズに対するシールド性も高める役割を担わせることができる。

図４に例示されるように、シールドケース１４は、前壁１４ｃと後壁１４ｄを有している。前壁１４ｃと後壁１４ｄは、前後方向から第一コア１３１と第二コア１３２に対向している。前壁１４ｃと後壁１４ｄの各々は、基台１５に接している。前壁１４ｃと後壁１４ｄの各々は、第一壁部の一例である。

シールドケース１４は、上壁１４ｅを有している。上壁１４ｅは、上方向から間隙を介して第一コア１３１と第二コア１３２に対向している。上壁１４ｅは、第二壁部の一例である。

上記のような構成によれば、前壁１４ｃおよび後壁１４ｄの基台１５に対する接触により、上下方向におけるシールドケース１４の基台１５に対する位置決めがなされる。換言すると、上壁１４ｅが第一コア１３１および第二コア１３２に先に接触してしまうことによってシールドケース１４の下端と基台１５の間に隙間が生じることを防止できる。したがって、下方からの外部ノイズの侵入を抑制できる。

図４と図５に例示されるように、第一コア１３１の第一外側部分１３１ｂは、シールドケース１４の内壁面に対向する丸角部１３１ｃを有している。同様に、第二コア１３２の第二外側部分１３２ｂは、シールドケース１４の内壁面に対向する丸角部１３２ｃを有している。

このような構成によれば、第一コア１３１および第二コア１３２の各々の角部とシールドケース１４の内壁面との干渉を回避しやすくなる。したがって、干渉に起因してシールドケース１４が所定の位置からずれることにより耐ノイズ性能が低下する事態の発生を抑制できる。加えて、干渉を避けるためにシールドケース１４の寸法を大きくする必要性が低下し、トランス１０の大型化を抑制できる。特にシールドケース１４が絞り加工により形成される場合は、上壁１４ｅと各側壁との角部が湾曲形状を呈するので、当該効果がより顕著となる。

第一コア１３１の第一外側部分１３１ｂは、芯部１１に対向する丸角部１３１ｄを有している。換言すると、丸角部１３１ｄは、芯部１１との間に生じる隙間を最小限とするように形成されている。同様に、第二コア１３２の第二外側部分１３２ｂは、芯部１１に対向する丸角部１３２ｄを有している。換言すると、丸角部１３２ｄは、芯部１１との間に生じる隙間を最小限とするように形成されている。

このような構成によれば、丸角部１３１ｃの形成に伴う第一コア１３１の肉厚減少を抑制できる。これにより、丸角部１３１ｃの形成に伴う第一コア１３１のインダクタンスの低下と剛性の低下を抑制できる。同様に、丸角部１３２ｃの形成に伴う第二コア１３２の肉厚減少を抑制できる。これにより、丸角部１３２ｃの形成に伴う第二コア１３２のインダクタンスの低下と剛性の低下を抑制できる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態においては、第一コア１３１の第一内側部分１３１ａと第二コア１３２の第二内側部分１３２ａの各々は、円形の断面形状を有している。しかしながら、第一内側部分１３１ａと第二内側部分１３２ａの各々の断面形状は、適宜に定められうる。その場合、第一内側部分１３１ａと第二内側部分１３２ａは、上下方向と左右方向の少なくとも一方について最大寸法が相違していればよい。

スリットレスな箱型形状を有するシールドケース１４を提供できるのであれば、絞り加工以外の製法も採用されうる。例えば、板材を折り曲げ加工して端面同士を接合することによってシールドケース１４が形成されてもよい。

一実施形態例に係るトランスの意匠を、図１０から図１６に例示する。図１０は斜視図である。図１１は正面図である。図１２は背面図である。図１３は平面図である。図１４は底面図である。図１５は左側面図である。図１６は右側面図である。

１０：トランス、１１：芯部、１１ａ：中空部、１２：導電線、１３１：第一コア、１３１ａ：第一内側部分、１３１ｂ：第一外側部分、１３２：第二コア、１３２ａ：第二内側部分、１３２ｂ：第二外側部分、１４：シールドケース

Claims (3)

1. 第一方向に延びる中空部を有する芯部と、
   前記芯部に巻き回されている導電線と、
   前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
   前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
   を備えており、
   前記第一内側部分の先端と前記第二内側部分の先端は、前記第一方向に対向しており、
   前記第一内側部分の先端の最大寸法と前記第二内側部分の先端の最大寸法とは、前記第二方向と前記第三方向の少なくとも一方について相違している、
   トランス。
2. 前記第一方向、前記第二方向、および前記第三方向から前記第一コアと前記第二コアを包囲するスリットレスの箱型形状を有しており、導電性を有する材料により形成されているシールドケースを備えている、
   請求項１に記載のトランス。
3. 前記シールドケースは、絞り加工により形成されている、
   請求項２に記載のトランス。

Images