JP4006369B2 - トランス装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ方式の高周波加熱装置等に使用されるトランス装置及びその製造方法に関する。

インバータ方式の高周波加熱装置は、トランス装置をプリント基板に実装したトランスモジュールを内蔵している。トランス装置は、例えば１次巻線、２次巻線及びヒータ巻線が同心状に巻かれたボビンを有し、このボビンの中心にコアが両側から差し込まれた構造となる。トランス装置は、その底部に複数の接続ピンを有し、実装先のプリント基板のスルーホールに挿入されて、半田付けによりプリント基板の回路パターンに接続される。プリント基板の高電圧部品領域には、トランス装置が実装される他に、コンデンサやダイオード等の倍電圧整流回路を構成する高電圧部品が実装される。
特開平９−２８３２７１号公報（図１）

一般的にトランス装置のコアは、安全上アースに接続される。これにより、２次巻線と同電位となったときの安全性が確保されている。このような回路構成では、コアと巻線との間に高電圧を印加して、所要の耐電圧が確保されているか否かを試験する耐電圧試験がトランス装置の個々に対して行われる。

そのためトランス装置のコアにはコアアース接続体が接続された。図７は従来のコアアース接続体を有したトランス装置の分解斜視図である。トランス装置１は、ボビン３に巻線５を巻回し、二分割されたＵ字状のコア７がボビン３の両側から差し込まれる。コアアース接続体９は、Ｌ字状に折り曲げられた薄肉金属板からなり、一片９ａがコア挿入方向に平行なコア内面７ａとボビン側面３ａとの間に挟持されるとともに、他片９ｂがコア７の挿入先端面７ｂとボビン内面３ｂとの間に挟持されてコア７に導通された。トランス装置１は、図示しないプリント基板に実装されてトランスモジュールを構成し、プリント基板に設けられたアース端子にコアアース接続体９がケーブル等によって接続された。

近年、トランスモジュールの小型化の要請から、高電圧部品をトランス装置のボビンに実装することが提案されている。この場合、ボビンに設けられるコアアース接続体と、同じくボビンに実装される高電圧部品とはアースが共用化されていることが小型化の要請から好ましい。

しかしながら、上記の従来例によるトランスモジュールのように、高電圧部品がプリント基板に実装される構造では、トランス装置単独での耐電圧試験が支障なく実施できるが、高電圧部品が一体に実装されたトランス装置では、コアと高電圧部品のアースが共用化されていると、コアと巻線に高電圧を印加した際に、この試験電圧が高電圧部品へ流れ、高電圧部品を破壊してしまう虞が生じる。そして、トランス装置の生産性を考慮した場合には、ボビンに高電圧部品を実装した後に耐電圧試験を実施したい要請もあった。即ち、耐電圧試験を可能にしつつ、アースの共用化が容易なトランス装置が望まれていた。

また、図７に示した従来のトランス装置１は、コアアース接続体９の他片９ｂがコア７の挿入先端面７ｂとボビン内面３ｂとの間に挟持されるため、図８に示すように、他片９ｂが介在することにより、また、他辺９ｂのスプリングバックにより、一方のコア７Ａが他方のコア７Ｂから破線に示す位置にδだけ離反し、その結果、コア挿入位置にバラツキが生じ、トランス装置の特性安定化に支障を来す虞があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高電圧部品がボビンに保持され、コアと高電圧部品とのアースが共通化されるトランス装置において、耐電圧試験を可能にしつつ、耐電圧試験の後には双方を共通化して容易にアースすることができるトランス装置及びその製造方法を得ることにある。

上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載のトランス装置は、少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンの中心にコアが挿通され、該コアの一部に導通させて接地するコアアース接続体を備えたトランス装置であって、前記ボビンの側面に保持され前記２次巻線からの高周波高電圧を整流するための高電圧部品を具備し、該高電圧部品の端子に前記コアアース接続体を接続可能に構成し、前記コアアース接続体は高電圧部品の端子に接続して当該高電圧部品の端子を介してプリント基板上のアース接点に接続したことを特徴とする。

このトランス装置では、高電圧部品の端子にコアアース接続体が接続可能に設けられ、耐電圧試験の前にはコアと高電圧部品とが分離され、耐電圧試験の後には高電圧部品の端子にコアアース接続体が接続されて、コアと高電圧部品との双方が容易にアース可能となる。これにより、高電圧部品がボビンに保持され、コアと高電圧部品とのアースが共通化されるトランス装置において、耐電圧試験が可能となり、且つ耐電圧試験の後には生産性を低下させないように、コアのアースと高電圧部品のアースとの双方を共通化させたアースが可能となる。

請求項２記載のトランス装置の製造方法は、少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンの中心にコアが挿通され、前記ボビンの側面に保持され前記トランスの２次巻線からの高周波高電圧を整流するための高電圧部品と、該コアの一部に導通させて接地するコアアース接続体を備えたトランス装置に対し、コア・巻線間に高電圧を印加する耐電圧試験を実施するトランス装置の製造方法であって、前記ボビンに前記１次巻線及び２次巻線を取り付ける工程と、前記コアアース接続体を一部に係止させた前記ボビンに、前記コアを挿入して前記ボビンに前記コアアース接続体を挟み込ませる工程と、前記コアアース接続体を挟み込んだ状態で、前記コアと巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行う工程と、該耐電圧評価の後に、前記コアアース接続体を高電圧部品の端子に接続して当該高電圧部品の端子をプリント基板上のアース接点に接続する工程と、を含むことを特徴とする。

このトランス装置の製造方法では、コアと巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行った後に、コアアース接続体がアースに接続されるので、コアのアースと、高電圧部品のアースとを共通化させる構造において、本来、コアと巻線とが導通していて実施できない耐電圧試験が、コアアース接続体と高電圧部品とが分離されていることで実施可能となり、しかも、耐電圧試験の後には、近接配置されるこれらコアアース接続体とアースとが接続されて、双方のアースが容易に共通化される。

本発明に係るトランス装置によれば、１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンの中心に挿通されるコアと、コアの一部に導通してコアを接地させるコアアース接続体と、ボビンの側面に保持され２次巻線からの高周波高電圧を整流するための高電圧部品とを具備し、この高電圧部品の端子にコアアース接続体を接続可能にしているので、耐電圧試験の前にはコアと高電圧部品とを分離しておき、耐電圧試験の後には高電圧部品の端子にコアアース接続体を接続して、コアと高電圧部品との双方を容易にアースすることができる。
この結果、高電圧部品がボビンに保持され、コアと高電圧部品とのアースが共通化されるトランス装置において、耐電圧試験を可能にしつつ、耐電圧試験の後には生産性を低下させないように、双方を共通化して容易にアースすることができる。

本発明に係るトランス装置の製造方法によれば、コアアース接続体を一部に係止させたボビンに、コアを挿入してボビンにコアアース接続体を挟み込ませる工程と、コアアース接続体を挟み込んだ状態で、コアと巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行う工程と、耐電圧評価の後に、コアアース接続体をアースに接続する工程とを含むので、コアのアースと、高電圧部品のアースとを共通化させる構造において、本来、コアと巻線とが導通して実施できない耐電圧試験が、コアアース接続体と高電圧部品を分離しておくことで実施可能となり、しかも、耐電圧試験の後には、近接配置されるこれらコアアース接続体とアースとを接続して、双方のアースを容易に共通化することができる。

以下、本発明に係るトランス装置及びその製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るトランス装置の斜視図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１に示したトランス装置を実装したトランスモジュールの回路図、図４はコアアース接続体の挿入前の分解斜視図である。

トランス装置１００は、Ｕ字状の一対のコア１１ａ，１１ｂをボビン１３の両端側から挿入したもので、ボビン１３の外側を回るコアがプリント基板１５から一定距離離れたボビンの側方位置となる形態で、プリント基板１５に取り付けられている。

ボビン１３は、中心軸がプリント基板１５と平行になるため、１次巻線１７、２次巻線１９、ヒータ巻線２１はプリント基板１５に対して縦型の配置となる。 ボビン１３には部品保持部である図２に示す挟持片２５，２７が突設され、挟持片２５，２７は高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路２３（図３参照）を構成する高電圧部品のリード線を挟持するようになっている。各挟持片２５，２７は、先端にリード線が嵌合する係合溝を形成したもので、挟持片２５はダイオード２９の保持用、挟持片２７はコンデンサ３１の保持用である。

従って、トランス装置１００及びこのトランス装置１００をプリント基板１５に実装してなるトランスモジュール２００は、ボビン１３の側面に、コンデンサ３１やダイオード２９等の高電圧部品を保持する部品保持部を備えた構成としているので、この部品保持部に高電圧部品を保持させることにより、プリント基板１５へ実装する高電圧部品の部品数を大きく削減することができる。

これにより、トランス装置１００の性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、プリント基板１５の大きさを小さくすることができ、トランスモジュール２００の小型化を図ることができる。そして、コンパクト化及び高機能化が要求されている高周波加熱装置に用いて好適なトランス装置１００とすることができる。

本実施の形態のトランスモジュール２００の回路は、図３に示すように、商用電源３５が、ダイオードブリッジ等の整流回路３７によって全波整流され、インバータ３９によって高周波電圧に変換されてトランス装置１００の１次巻線１７に印加される。これにより、トランス装置１００の２次巻線１９に数ｋＶの高周波の高電圧が発生する。そして、この高周波高電圧は、コンデンサ３１やダイオード２９からなる倍電圧整流回路２３によって整流される。これにより、マイクロ波発生器であるマグネトロン４１に高電圧が印加される。また、ヒータ巻線２１は、マグネトロン４１のフィラメント４３に接続され、フィラメント４３を加熱する。そして、マグネトロン４１は、フィラメント４３の加熱と高電圧の印加によりマイクロ波を発振する。

本実施の形態の場合、部品保持部上に配置される高電圧部品としてのコンデンサ３１及びダイオード２９は、２次巻線１９やヒータ巻線２１に接続されるリード線Ｌ（図２参照）に、中継端子５１がスポット溶接等によって接合されている。中継端子５１は、例えばリン青銅板のような金属板によって形成されたもので、巻線を巻き付け接続するフック状の先端部と、高電圧部品のリード線Ｌに接合される基端部及び、先端部に対向する可撓部とからなる。そして、２次巻線１９の接続端部及びヒータ巻線２１の接続端部は、いずれもボビン１３上に突設したポスト５３、巻線Ｍを経由して、中継端子５１に接続している。

また、部品保持部上の高電圧部品のリード線相互の電気接続は、直接ではなく、板状の接続端子５５を介して行っている。図示例では、一対のダイオード２９，２９相互を直列に接続する箇所で、板状の接続端子５５を使用している。この接続端子５５は、導電性は元より放熱性（熱伝導性）に優れた特性を持つ金属板が好ましく、例えば、リン青銅板等を使用することができる。

本実施の形態によるトランス装置１００は、コア１１及び部品保持部上の倍電圧整流回路２３をプリント基板１５上のアース接点５７に接続するコアアース接続体５９が備えられている。コアアース接続体５９は、後に詳述するように、例えば薄肉金属板からなり、コア１１ｂとボビン１３との間に嵌入されることでコア１１ｂに接続されている。そして、このコアアース接続体５９は、倍電圧整流回路２３を構成する高電圧部品の端子であるリード線Ｌ（本例では、ダイオード２９のカソード）に接続される。

コアアース接続体５９は、ダイオード２９のリード線Ｌに接続可能に構成されている。即ち、コアアース接続体５９は、リード線Ｌに接続された状態にあることを要さず、容易な接続が可能なように、近接して配置される構成を有していればよい。具体的には、薄肉金属板からなるコアアース接続体５９は、ボビン１３の側面からその一部分を突出させ、リード線Ｌに対して容易に折り曲げ接触可能となっている。また、薄肉金属板からなることで、例えばスポット溶接によるリード線Ｌとの接続も容易となっている。

図４に示すように、コアアース接続体５９は、中央部近傍が段部状に折り曲げられた短冊の薄肉金属板で形成される。コアアース接続体５９は、一端が挿入部５９ａとなり、段部５９ｂを挟んで反対側の他端が接続部５９ｃとなる。また、段部５９ｂには後述の開口孔５９ｄが穿設される。このコアアース接続体５９としては、上記の接続端子５５と同様に、導電性は元より放熱性（熱伝導性）に優れた特性を持つ金属板が好ましく、例えば、リン青銅板等を使用することができる。

コアアース接続体５９は、図１に示すように、コア１１ｂのボビン１３への挿入方向に平行な側面１１ｃ（図４参照）とボビン１３との間に挿入部５９ａが嵌入される。このように、挿入部５９ａがボビン１３と、挿入方向に平行なコア側面１１ｃとの間に嵌入されることで、挿入部５９ａは、コア１１の挿入先端面と当接しなくなる。従って、例えばボビン１３の両端側から分割された二つのコア１１ａ，１１ｂを挿入する本例の場合、図８に示した構造のように、コア１１ｂの挿入先端面とボビン１３との間に挿入部５９ａが挟まれなくなり、コア１１ｂの挿入位置にバラツキが生じなくなる。これにより、特性の安定化したトランス装置が量産可能となる。

本実施の形態では、高電圧部品がボビン１３の２次巻線１９側（の右側）に保持されている。そして、コアアース接続体５９は、ボビン１３の２次巻線１９側でコア１１ｂに接続されている。従って、２次巻線１９側に保持される高電圧部品とコアアース接続体５９とが近接配置され、アース共通化のための接続距離が短くなる効果を奏している。

また、トランス装置１００は、少なくともコアアース接続体５９が取り付けられるボビン１３の領域Ｓ（図１参照）、或いはボビン１３全体が透明又は半透明であることが好ましい。これによれば、ボビン１３とコア１１ｂとの間に挟み込まれたコアアース接続体５９が、透明又は半透明なボビン１３の領域Ｓを介して外部から視認可能となり、コアアース接続体５９とコア１１ｂとの接続状態が容易に確認可能となる。

ここで、図５にコアアース接続体の接続手順を（ａ）（ｂ）（ｃ）で表した接続手順の説明図を示した。

コアアース接続体５９の略中央部には上記した開口孔５９ｄが設けられ、開口孔５９ｄはボビン１３側に形成される図５（ａ）に示す突起６１に係合するようになっている。また、ボビン１３の係合端縁にはコアアース接続体５９を収容する凹部６３が形成され、コアアース接続体５９は、段部５９ｂが凹部６３に落とし込まれ、更に突起６１に開口孔５９ｄが係合することで、ボビン１３の所定位置に位置決め固定される。そして、開口孔５９ｄが突起６１に係合することから、特に挿入部５９ａが図５の下方へ引っ張られる力に対しての強度が高められている。

コアアース接続体５９は、図５（ｂ）に示すように、開口孔５９ｄをボビン１３の突起６１に係合してボビン側に掛止される。これにより、コアアース接続体５９は、コア１１ｂの挿入時においても、摩擦によってコア１１ｂと共にボビン１３との隙間に没入することなく、接続部５９ｃをボビン１３から突出させた所定の位置で保持される。

ボビン１３とコア１１ｂとの間隙から突出された接続部５９ｃは、図５（ｃ）に示すように、高電圧部品のリード線Ｌに折り曲げにより接触され、その後、溶接によってリード線Ｌと確実に導通される。即ち、リード線Ｌに近接配置された接続部５９ｃが折り曲げられることで、リード線Ｌが接触され、更にこれらが溶接されることで、コアアース接続体５９とリード線Ｌとの位置合わせ及び導通が確実且つ容易に可能となる。

このトランス装置１００によれば、高電圧部品のリード線Ｌにコアアース接続体５９が接続可能に設けられ、耐電圧試験の前にはコア１１と高電圧部品とが分離され、耐電圧試験の後には高電圧部品のリード線Ｌにコアアース接続体５９が接続されて、コア１１と高電圧部品との双方が容易にアース可能となる。

このように、コアアース接続体５９を用いると、一本のリード線Ｌが、倍電圧整流回路２３のアース接続とコア１１ｂのアース接続とを兼用するため、それぞれ個別にアース接続する場合と比較すると、アース接続端子の使用数量を減らすと同時に、アース接続の作業工程を減らすことができ、生産性の向上と、部品削減によるコストの低減を図ることができる。また、このコアアース接続体５９とリード線Ｌとは、トランス装置１００の耐電圧試験後に接続することで、高電圧部品を実装したままトランス装置１００の耐圧試験を実施することができる。

これにより、高電圧部品がボビン１３に保持され、コア１１と高電圧部品とのアースが共通化されるトランス装置１００において、耐電圧試験が可能となり、且つ耐電圧試験の後には生産性を低下させないように、コア１１のアースと高電圧部品のアースとの双方を共通化させたアースが可能となる。

次に、トランス装置１００の製造方法を説明する。

図６はトランス装置の製造手順を表したフローチャートである。

トランス装置１００は、先ず、ボビン１３に１次巻線１７、２次巻線１９及びヒータ巻線２１を取り付ける（ｓｔ１）。

ボビン１３の側面に、ダイオード２９、コンデンサ３１等の高電圧部品を取り付ける（ｓｔ２）。

次いで、コアアース接続体５９を、凹部６３の突起６１に係止させたボビン１３に取付ける（ｓｔ３）。

つまり、コアアース接続体５９は、ボビン１３の２次巻線１９側に位置するコア１１ｂに接続される。このように、コアアース接続体５９がボビン１３の２次巻線１９側に位置するコア１１ｂに接続されることで、２次巻線１９側に保持される高電圧部品とコアアース接続体５９とが近接配置され、アース共通化のために接続されるコアアース接続体５９と高電圧部品のリード線Ｌとの間の接続距離が短くなる。

次いで、コアアース接続体５９の取付けられたボビン１３に、コア１１ｂを挿入し（ｓｔ４）、ボビン１３とコア１１ｂとの間隙に、コアアース接続体５９の挿入部５９ａを挟み込ませる。従って、コアアース接続体５９がボビン１３と、挿入方向に平行なコア側面との間に嵌入される。これにより、特別な保持構造を設けることなく、ボビン１３とコア１１との挿入間隙を有効利用して、コアアース接続体５９とコア１１とが大きな面積で確実且つ容易に接続可能となる。

コアアース接続体５９の取り付けが完了したなら、コア１１と巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行う（ｓｔ５）。

耐電圧評価の後に、コアアース接続体５９を折り曲げてリード線Ｌに接触させた後、更に溶接を行い、コアアース接続体５９とリード線Ｌとを接続する（ｓｔ６）。即ち、コアアース接続体５９は、ダイオード２９のリード線Ｌに接続することで、リード線Ｌを介してアース接点５７に接続される。

この場合、コアアース接続体５９がボビン１３とコア１１との間に嵌入されて、その一部分がボビン１３の側面から突出される。一方、従来では基板に実装されていた高電圧部品が本実施の形態では省スペース化のためにボビン１３の側面に実装されている。従って、ボビン１３の側面に実装された高電圧部品のリード線Ｌがコアアース接続体５９に近接して配置されており、この位置関係が有効利用されることで、双方のアースの共通化が容易に可能となる。以上のようにしてコアアース接続体５９とリード線Ｌとが接続されることで、トランス装置１００が完成する（ｓｔ７）。

従って、このトランス装置１００の製造方法によれば、コア１３と巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行った後に、コアアース接続体５９がアースに接続されるので、コア１１のアースと、高電圧部品のアースとを共通化させる構造において、本来、コア１１と巻線とが導通していて実施できない耐電圧試験が、コアアース接続体５９と高電圧部品とが分離されていることで実施可能となり、しかも、耐電圧試験の後には、近接配置されるこれらコアアース接続体５９とアースとが接続されて、双方のアースが容易に共通化される。

なお、上記各実施形態以外にも、ボビン１３とは別体に構成した部品固定板上に部品保持部を形成し、ボビン１３と一体化することも可能である。

本発明に係るトランス装置の斜視図である。 図１のＡ矢視図である。 図１に示したトランス装置を実装したトランスモジュールの回路図である。 コアアース接続体の挿入前の分解斜視図である。 コアアース接続体の接続手順を（ａ）（ｂ）（ｃ）で表した接続手順の説明図である。 トランス装置の製造手順を表したフローチャートである。 従来のコアアース接続体を有したトランス装置の分解斜視図である。 コアの位置にバラツキが生じた従来のトランス装置の説明図である。

符号の説明

１１ コア
１１ｃ コアのボビンへの挿入方向に平行な側面
１３ ボビン
１７ １次巻線
１９ ２次巻線
２９ ダイオード（高電圧部品）
３１ コンデンサ（高電圧部品）
５９ コアアース接続体
５９ｄ 開口孔
６１ ボビン側の突起
１００ トランス装置
Ｌ リード線（高電圧部品の端子）

Claims (2)

1. 少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンの中心にコアが挿通され、該コアの一部に導通させて接地するコアアース接続体を備えたトランス装置であって、
   前記ボビンの側面に保持され前記２次巻線からの高周波高電圧を整流するための高電圧部品を具備し、
   該高電圧部品の端子に前記コアアース接続体を接続可能に構成し、
   前記コアアース接続体は高電圧部品の端子に接続して当該高電圧部品の端子を介してプリント基板上のアース接点に接続したことを特徴とするトランス装置。
2. 少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンの中心にコアが挿通され、
   前記ボビンの側面に保持され前記トランスの２次巻線からの高周波高電圧を整流するための高電圧部品と、該コアの一部に導通させて接地するコアアース接続体を備えたトランス装置に対し、コア・巻線間に高電圧を印加する耐電圧試験を実施するトランス装置の製造方法であって、
   前記ボビンに前記１次巻線及び２次巻線を取り付ける工程と、
   前記コアアース接続体を一部に係止させた前記ボビンに、前記コアを挿入して前記ボビンに前記コアアース接続体を挟み込ませる工程と、
   前記コアアース接続体を挟み込んだ状態で、前記コアと巻線との間に高電圧を印加して耐電圧評価を行う工程と、
   該耐電圧評価の後に、
   前記コアアース接続体を高電圧部品の端子に接続して当該高電圧部品の端子をプリント基板上のアース接点に接続する工程と、を含むことを特徴とするトランス装置の製造方法。

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