JP3965193B2 - 縦型トランスおよびフェライト磁心 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器に使用される縦型トランスおよびその縦型トランスに組み込まれるフェライト磁心に関する。

事務機器や家電製品等に組み込まれるトランスに用いられるフェライト磁心として、端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するものがある。このような従来のフェライト磁心の中足部は円形、角形、長円形をなし、この形をなす中足部を、巻線を施したボビンの巻胴部に嵌めてトランスが構成されていた。特許文献１、２においては、トランスの小型化、薄型化を図るため、図８に示すように、フェライト磁心４０の中足部４１の断面形状を長円形または楕円形にしたものが開示されている。図８において、４２は磁心４０の外足部、４３はボビン、４４はボビンの巻胴部、４５、４６はボビンの一次巻線用端子台、二次巻線用端子台、４７は巻胴部４４に巻かれた巻線、４９、５０は一次巻線、二次巻線をそれぞれ接続する端子、５１、５２はそれぞれ一次巻線端末、二次巻線端末である。

実公平３−５３４６２号公報 実開平５−８７９１８公報

図８に示すように、中足部４１が長円形または楕円形である場合、中足部４１と外足部４２との間隔は、両者の間隔が中足部４１の全対向面で等しくなるように設けられているため、左右の外足部４２の一次巻線用端子台４５側の間隔Ｇ７と、二次巻線用端子台４６側の間隔Ｇ８は等しい（Ｇ７＝Ｇ８）。

ところで、近年、家庭電気等の電子機器は多機能化する傾向にあり、これに伴い、二次巻線の本数も増加している。このため、二次巻線を接続する端子５０の二次巻線用端子台４６側に引き出される二次巻線の端末の本数も増加している。このため、二次巻線の端末５２は、図面上、二次巻線用端子台４６の左右の端部側にした位置に引き出されることとなり、このため、磁心４０の外足部４２と二次巻線端末５２との絶縁距離ｄを確保することが困難となる傾向にある。このため、外足部４２側の二次巻線端末５２にはチューブやテープで被覆する等の特殊な絶縁構造を採用したり、複雑な端末の引き回し構造を採用したりしている。このため、巻線の端末の端子５０への接続作業に手間がかかり、能率低下を招いている。

このような不具合を解消するため、図９に示すように、二次巻線用端子台４６側の外足部４２間の間隔Ｇ８を、一次巻線用端子台４５側の外足部４２間の間隔Ｇ７より大きくする（Ｇ７＜Ｇ８）と、外足部４２と中足部４１との対向面の間隔が一定でなくなり、中足部４１と外足部４２との間の距離が近い部分に磁束が集中する傾向となり、その結果、磁気飽和を起こし易くなり、コンバータトランスの場合、直流電流に交流電流を重畳した状態で作動する際の重畳特性が低下する。

本発明は、上記問題点に鑑み、磁心の外足部の片側の間隔を他側の間隔より大きく設定しても、磁束が部分的に集中することがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れると共に、巻線端末の外足部との絶縁確保も容易となる縦型トランスとそれを用いるフェライト磁心を提供することを目的とする。

本発明の縦型トランスは、端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するフェライト磁心と、ボビンと、このボビンの巻胴部に巻回される巻線とを備え、前記ボビンは、前記中足部の断面形状と略同形状の巻胴部を有し、前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを設けた縦型トランスであって、
前記フェライト磁心は、前記外足部および前記中足部の先端側から見て、対をなす外足部どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸に直角をなす方向をＺ軸方向としたとき、前記中足部は、そのＹ軸方向の中心を原点として、その正方向、負方向に等しく隔たった各点におけるＸ軸方向の幅が異なる非対称形をなし、かつ前記中足部のＹ軸方向の幅はＸ軸方向の幅より大きく、
前記中足部のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部の端部間の間隔は、外足部の他端側の間隔より大きく、
前記中足部のＹ軸方向両端部と前記端面部の各Ｙ軸方向両端部どうしはそれぞれＺ軸方向に面一で、前記各外足部の前記中足部との対向面の反対側の面と前記端面部の対応する面とはＺ軸方向に面一で、かつ前記各外足部のＹ軸方向の両端部と前記端面部の対応する各Ｙ軸方向両端部とはＺ軸方向に面一であり、
前記中足部と前記各外足部の相互の対向面は、前記相互の対向面間の距離がほぼ一定であってＹ軸方向に対して全部または一部が傾斜および／または曲がって形成されており、
前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側の一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを、前記巻胴部の広幅側に二次巻線用端子台を対応させ、狭幅側に一次巻線用端子台を対応させて設け、
前記巻胴部に前記一対のフェライト磁心の前記中足部を挿入すると共に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台との間に、一方のフェライト磁心の外足部を嵌めてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
ことを特徴とする。

また本発明のトランスは、二次側の端子数が一次側の端子数より多い場合に好適に適用される。また、前記トランスに用いるフェライト磁心は、前記中足部の断面形状が略卵形をなすことが好ましい。

本発明の縦型トランスに用いるフェライト磁心は、中足部の断面形状を、略卵形等のように、対をなす外足部の対向方向（Ｘ軸方向）の線であって、中足部のＹ軸方向の中心点を通る線に対して非対称形をなす形状とすることにより、Ｘ軸方向について広幅となる中足部の側面と対向する外足部の一端部どうしの間隔は、狭幅側に対向する外足部の他端部どうしの間隔より大きくすることができる。すなわち中足部の広幅側に対向する側の外足部の端部どうしの間隔を他側の間隔より大きく設定しても、中足部と外足部との間隔を中足部の側面全体について等間隔に設定できるので、縦型トランスとして構成した場合、磁束が部分的に集中して磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れる。

また、少なくとも一方の外足部の端部の間隔が拡大されるので、その拡大された外足部間から引き出される巻線端末の数を増加させることができる。また、ワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力が可能なトランスを提供することができる。また、その増加した巻線端末または太線や撚線の引き出しを、外足部どうしの間隔が拡大された部分において行なうことにより、巻線端末と外足部との間の絶縁確保のためのチューブやテープ等が不要になる等、作業能率の向上にも貢献できる。

本発明の縦型トランスは、二次巻線用端子台側を、巻胴部の広幅側である外足部間の間隔が大きい方の端部に対応させたので、本数の多い二次巻線端末の引き出し領域を広く確保することができ、前述のように、磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れる上、二次巻線に太線、撚線を使用して出力容量の増大を図ったり、本数を増やして新たな機器需要に容易に対応することができる上、巻線端末の引き出しが容易となる。

図１は本発明の縦型トランスに用いるフェライト磁心の一実施の形態を示す平面図、図２はその背面図である。このフェライト磁心１は、端面部２と、その端面部２の両端より突出して設けた一対の外足部３、３と、一対の外足部３、３の間に端面部２より突出して設けた中足部４とを有する。ここで、外足部３および中足部４の先端側から見て、対をなす外足部３、３どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、中足部４のＹ軸方向の幅はＸ軸方向の幅より大きく形成する。中足部４は、そのＹ軸方向の中心を原点Ｏとして、その正方向、負方向に等しく隔たった＋Δｙ、−Δｙの各点におけるＸ軸方向の幅Ｗ１、Ｗ２が異なる（Ｗ１＜Ｗ２）非対称形の略卵形に形成している。そして、中足部４のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部３、３の端部間の間隔Ｇ２を、外足部３、３の他端側の間隔Ｇ１より大きく形成する（Ｇ１＜Ｇ２）。また、中足部４のＹ軸方向両端部と端面部２の各Ｙ軸方向両端部どうしはそれぞれＺ軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸に直角をなす方向）に面一で、各外足部３の中足部４との対向面（内面）の反対側の面（外面）と端面部の対応する面（外面）とはＺ軸方向に面一で、かつ各外足部３のＹ軸方向の両端部と端面部２の対応する各Ｙ軸方向両端部とは面一に形成する。また、中足部４と各外足部３の相互の対向面は、相互の対向面間の距離がほぼ一定に保たれるようにＹ軸方向に対して曲がって形成されている。

このように中足部４の断面形状を非対称形状に形成すれば、中足部４の広幅側に対向する側の外足部３の間隔Ｇ２を他側の間隔Ｇ１より大きく設定しても、中足部４と外足部３との間隔を中足部の側面全体について等間隔に設定できるので、トランスとして構成した場合にも、磁束が部分的に集中して磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れる。また、図８に示したように中足部２１の断面形状を長円形や楕円形に形成した場合に比較し、外足部３の広幅側の先端部分の幅を薄くすることができるため、磁心１のＸ軸方向の幅を小さくすることができ、小型化が図れる。

また、少なくとも外足部３、３の一方の端部の間隔Ｇ２が拡大されるので、その拡大された外足部間から引き出される巻線端末の数を増加させることができる。また、ワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力の可能なトランスを提供することが可能となる。その増加した巻線端末または太線や撚線の引き出しを、外足部どうしの間隔が拡大された部分において行なうことにより、絶縁確保が容易となる。

図３はこのフェライト磁心１を用いて構成された縦型トランスの一実施の形態を示す正面図、図４、図５、図６はそれぞれその側面図、背面図、横断面図である。５はボビンであり、６はその巻胴部、７は一次巻線用端子台、８は二次巻線用端子台、９は巻胴部６の頂部に設けたフランジである。１０は前記巻胴部６に巻かれかつ外周にテープを巻いた巻線であり、一次巻線と二次巻線とが含まれる。１１は一次巻線端末、１２は二次巻線端末、１３は一次巻線用端子台７に固定された一次巻線用端子、１４は二次巻線用端子台８に固定された二次巻線用端子である。

図６に示すように、中足部４を挿入する巻胴部６は、中足部４の断面形状に対応した略卵形をなす非対称形の断面形状を有する。図３〜図５に示すように、一次巻線用端子台７と二次巻線用端子台８は、巻胴部６の軸心方向の一端側に形成される。図６に示すように、二次巻線用端子台８は巻胴部６の広幅側に形成し、一次巻線用端子台７は狭幅側に形成する。

磁心１のボビン５に対する組み合わせは、巻胴部６に一対の磁心１、１の各中足部４を挿入すると共に、一方の磁心１の外足部３、３は、一次巻線用端子台７と二次巻線用端子台８との間に嵌めて行ない、組み合わせた磁心１、１の外周にテープ（図示せず）を貼り付けて固定するか、あるいは接着等により固定する。

この構成によれば、図６に示すように、巻線の本数が多い二次巻線端末１２の引き出し側の外足部３、３の端部間の幅Ｇ２が、一次巻線端末１１の引き出し側の外足部３、３の端部間の幅Ｇ１より大きく形成されているので、一次巻線用端子台７に形成された引き出し部１５の幅ａより、二次巻線用端子台８に形成された引き出し部１６の幅ｂを広く（ａ＜ｂ）形成することができ、二次巻線端末１２の引き出しが容易となる。また、最も外側の二次巻線端末１２と外足部３との間の絶縁距離ｄも一次巻線端末１１と外足部３との絶縁距離ｃと同様に十分に確保することができる。このため、最も外側の二次巻線端末１２と外足部３との間の絶縁のためのチューブやテープを施す作業が必ずしも必要ではなくなり、二次巻線端末１２の端子１４への接続作業も容易となる。

また、二次巻線端末１２の引き出し部１６が拡大されるので、二次巻線端末１２の本数を増加させることができる。また、二次巻線のワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力の可能なトランスを提供することが可能となる。

図７は本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図であり、この実施の形態は、端面部２Ａより突出させて形成した中足部４Ａの断面形状を略三角形に形成したものである。すなわち、この実施の形態においては、中足部４Ａの各点から外足部３Ａの対向面は、相互の対向面間の距離がほぼ一定に保たれるようにＹ軸方向に対して一部が傾斜し残部が曲がって形成されている。この実施の形態によっても外足部３Ａ間の一方の端部間の間隔Ｇ４を他方の端部間の間隔Ｇ３より拡大することができ、前記と同様の効果をあげることができる。

また、二次巻線のみならず、一次巻線側の本数を増加させる場合にも容易に対応させることができ、より多種の出力電圧が得られるトランスを構成しやすくなる。

本発明による磁心の一実施の形態を示す平面図である。 図１の背面図である。 図１、図２の磁心を用いて構成された縦型トランスの一実施の形態を示す正面図である。 図３にトランスの側面図である。 図３に示すトランスの背面図である。 図３に示すトランスの横断面図である。 本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図である。 従来のトランスの横断面図である。 従来の磁心の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１：磁心、２：端面部、３、３Ａ：外足部、４、４Ａ：中足部、５：ボビン、６：巻胴部、７：一次巻線用端子台、８：二次巻線用端子台、９：フランジ、１０：巻線、１１：一次巻線端末、１２：二次巻線端末、１３：一次巻線用端子、１４：二次巻線用端子、１５、１６：巻線の引き出し部

Claims (3)

1. 端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するフェライト磁心と、ボビンと、このボビンの巻胴部に巻回される巻線とを備え、前記ボビンは、前記中足部の断面形状と略同形状の巻胴部を有し、前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを設けた縦型トランスであって、
   前記フェライト磁心は、前記外足部および前記中足部の先端側から見て、対をなす外足部どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸に直角をなす方向をＺ軸方向としたとき、前記中足部は、そのＹ軸方向の中心を原点として、その正方向、負方向に等しく隔たった各点におけるＸ軸方向の幅が異なる非対称形をなし、かつ前記中足部のＹ軸方向の幅はＸ軸方向の幅より大きく、
   前記中足部のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部の端部間の間隔は、外足部の他端側の間隔より大きく、
   前記中足部のＹ軸方向両端部と前記端面部の各Ｙ軸方向両端部どうしはそれぞれＺ軸方向に面一で、前記各外足部の前記中足部との対向面の反対側の面と前記端面部の対応する面とはＺ軸方向に面一で、かつ前記各外足部のＹ軸方向の両端部と前記端面部の対応する各Ｙ軸方向両端部とはＺ軸方向に面一であり、
   前記中足部と前記各外足部の相互の対向面は、前記相互の対向面間の距離がほぼ一定であってＹ軸方向に対して全部または一部が傾斜および／または曲がって形成されており、
   前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側の一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを、前記巻胴部の広幅側に二次巻線用端子台を対応させ、狭幅側に一次巻線用端子台を対応させて設け、
   前記巻胴部に前記一対のフェライト磁心の前記中足部を挿入すると共に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台との間に、一方のフェライト磁心の外足部を嵌めてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
   ことを特徴とする縦型トランス。
2. 請求項１に記載の縦型トランスにおいて、
   二次側の端子数が一次側の端子数より多い
   ことを特徴とする縦型トランス。
3. 請求項１または２に記載の縦型トランスに用いるフェライト磁心であって、
   前記中足部の断面形状が略卵形をなす
   ことを特徴とするフェライト磁心。

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