JP4594238B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、直方体状のケース内にトランス本体が収納されレジンが充填固化された構成のトランスに関する。

従来の高絶縁性能を有する小型のトランスは、トランス本体のコイル（巻線）をレジン（高分子材料）によりコーティングすることにより実現されている。このようなトランスは、トランスファー金型にトランス本体を入れてレジンをトランスファー成形することにより、あるいはケースにトランス本体を収納してレジンを真空充填して加熱固化することにより、外形を一定の精度で構造化している。レジンの収縮による影響を受けにくいトロイダルトランス等の製造にはトランスファー金型が利用されており、感度の高い磁性材料を有するパーマロイトランス等の製造にはケースが利用されている。

上述したパーマロイトランス等は、全体形状をより小型化し、かつ耐圧性能及び絶縁性能を更に高性能化することが要求されてきている。ところが、小型化のためにケースを小さくすると、ケースとトランス本体との間隙が狭まるので、レジンが侵入し難くなり、また気泡が抜け難くなる場合がある。このような場合、ケース内をレジンで満たすことは困難となるので、耐圧性能や絶縁性能が低下する。この点を解消するには、ケースをより薄肉化してケースとトランス本体との間隙を広げれば良いが、ケースの薄肉化には限界があり、望むような小型化を達成することができない。

本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、小型であって耐圧性能及び絶縁性能が高いトランスを提供することにある。

上記目的達成のため、本発明に係るトランスでは、直方体状のケース内にトランス本体が収納されレジンが充填固化された構成のトランスにおいて、前記ケースは、一面が開口され、当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれており、テープが当該切欠き部を覆うように貼着されていることを特徴としている。これにより、ケースより十分に薄肉のテープがケースの切欠き部において側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難く、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

また、前記切欠き部は、前記側面における前記開口部側の縁部を除く他の縁部を残すように形成されていることを特徴としている。これにより、切欠き部を形成してもケースの強度をある程度保持することができるとともに、充填されるレジンの外部への流出を堰き止めることができる。また、前記切欠き部は、少なくとも前記側面の１つに形成されていることを特徴としている。これにより、所定の広さの間隙を少なくとも１箇所は確保することができるので、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

また、前記テープは、前記側面に巻回されて貼着されていることを特徴としている。これにより、テープの貼着を容易に行うことができる。また、前記レジンは、少なくとも前記トランス本体を構成するコイル及びコアにコーティングされていることを特徴としている。これにより、所定の耐圧性能や絶縁性能を確保することができる。

テープの材料としては、ポリエチレン・テレフタレート・テープ、ポリミド・テープ、アラミド・テープ、エポキシ含浸ポリエステル・テープのいずれかを用いることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の別の側面により提供されるのは、ケース内にトランス本体が収納されレジンが充填固化された構成のトランスであって、このケースは、底面部と、該底面部の四隅部分において底面部から立設するよう設けられる突起部とを有する。さらに、ケースには、テープが突起部をケース外部から覆うように貼着され、テープがケースの側面部を構成している。このような構成によれば、ケースより十分に薄肉のテープがケースの側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難く、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

本発明の別の側面により提供されるのは、トランスの製造方法であって、直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースを作成し、ケースの側面の切欠き部を覆うように、ケースの側面の周囲にテープを巻回し、ケース内にレジンを充填することを特徴とする。この製造方法により製造されたトランスにおいては、ケースより十分に薄肉のテープがケースの切欠き部において側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難く、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

本発明の別の側面により提供されるのは、トランスであって、直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースと、ケース内に収納されるトランス本体と、を備える。このトランスは、ケースの側面の切欠き部を覆うように前記ケースの側面の周囲にテープを巻回した状態で、前記ケース内にレジンが充填を充填し、その後、前記テープを前記ケースから外すことによって製造される。このような構成によれば、ケースより十分に薄肉のテープがケースの切欠き部において側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難く、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

本発明の別の側面により提供されるのは、トランスの製造方法であって、直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースを作成し、ケースの側面の切欠き部を覆うようにケースの側面の周囲にテープを巻回し、ケース内にレジンを充填し、レンジンを硬化させ、テープをケースから外すこと、を特徴とする。この製造方法により製造されたトランスにおいては、ケースより十分に薄肉のテープがケースの切欠き部において側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難く、レジンを容易に侵入させることができるとともに、気泡を完全に抜くことができる。

図１は、本発明の実施形態に係るトランスを示す斜視図である。 図２は、図１のケースの一例を示す斜視図である。 図３は、図１のトランス本体の一例を示す斜視図である。 図４は、図３の分解斜視図である。 図５（Ａ）は図１のレジンをケース内に充填する前の状態を示す平面図、図５（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図５（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。 図６は、図１のトランスの製造治具の一例を示す斜視図である。 図７（Ａ）から図７（Ｃ）は、図６の製造治具を使用したトランスの製造工程を示す図である。

符号の説明

１ 製造治具
２ 第１治具
３ 第２治具
１０ トランス
１１ テープ
１２ ケース
１３ トランス本体
１４ レジン
２１ 開口部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 側面
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 切欠き部
２４ａａ、２４ａｂ、２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ、２４ｄａ、２４ｄｂ、２４ａｃ、２４ｂｃ、２４ｃｃ、２４ｄｃ 縁部

図１は、本発明の実施形態に係るトランスを示す斜視図である。このトランス１０は、中空の直方体状のケース１２の図示側面にテープ１１が巻回され、ケース１２内にトランス本体１３が収納されレジン１４が充填固化された構成となっている。このトランス１０は、音声信号用トランスであり、小型でありながら高耐圧、高絶縁の性能を有している。トランス１０は、トランス本体１３の端子３４ｃ、３４ｄがケース１２の図示上面縁部から突出して形成されており、この上面側が回路基板面側を向くようにして回路基板に載置され、端子３４ｃ、３４ｄと回路基板に形成されている端子とが半田等により接続されて実装されるようになっている。

図２は、上記ケース１２の一例を示す斜視図である。このケース１２は、図示上面側が開口されており、この開口部２１からトランス本体１３が挿入されて図示底面側に載置される。さらに、ケース１２は、開口部２１の周縁に位置する４つの側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの一部が切欠かれている。各切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、各側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにおける開口部２１側の縁部を除く他の縁部、すなわち各側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ側の縁部２４ａａ、２４ａｂ、２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ、２４ｄａ、２４ｄｂと底面２５側の縁部２４ａｃ、２４ｂｃ、２４ｃｃ、２４ｄｃが残るように、矩形状に形成されている。

さらに、ケース１２は、底面２５にトランス本体１３の位置決め用の４つの凸部２５ａと１つの突起部２５ｂが形成されている。４つの凸部２５ａは、底面２５の四隅の近傍にそれぞれ形成されており、収納されるトランス本体１３を支持するようになっている。突起部２５ｂは、一側面２２ｂ側の一対の凸部２５ａの間に形成されており、トランス本体１３が方向を誤って収納された場合にフランジ３３ｂに形成されている突起部３３ａａ（図４参照）と干渉するようになっている。

このような構成のケース１２によれば、各切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを覆うようにテープ１１を貼着することにより、ケース１２の厚さ（例えば０．２ｍｍ程度）より十分に薄肉（例えば０．０２５ｍｍ〜０．０５０ｍｍ程度）のテープ１１がケース１２の各切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄにおいて側面を構成することになる。このため、ケース１２を小さくしてもトランス本体１３との間隙は狭くなり難く、レジン１４を各間隙から容易に侵入させることができるとともに、気泡を各間隙から完全に抜くことができる。特に、長辺側の切欠き部２３ａ、２３ｃからは、レジン１４がケース１２内部に侵入し、短辺側の切欠き部２３ｂ、２３ｄからは、レジン１４の侵入に伴ってケース１２内部の空気が排気される。したがって、小型であって耐圧性能及び絶縁性能が高いトランス１０を構成することができる。なお、長辺側の切欠き部２３ａ、２３ｃの形成は必須であるが、短辺側の切欠き部２３ｂ、２３ｄは特に形成しなくても良い。

また、ケース１２は４つの側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの全てに切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが形成されているため、側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの周囲に１本のテープ１１を巻回するのみで全ての切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを覆うことができ、テープ１１の貼着作業効率を高めることができる。ここで、テープ１１の材料としては、レジン１４の硬化温度及び硬化時間（例えば１００℃〜１１０℃で１時間）に耐え、かつ半田付けの温度及び時間（例えば２３０℃〜２５０℃で１分間）に耐えられれば良く、ポリエステルやポリプロピレン等が使用される。このテープ１１の表面に、例えば製造会社名や製造番号等を予め印刷しておけば、トランス１０の製造後に改めてトランス１０に製造会社名や製造番号等を印刷する必要が無くなるので、印刷工程を省略することができる。より具体的には、テープ１１の材料は、ポリエチレン・テレフタレート・テープ、ポリミド・テープ、アラミド・テープ、エポキシ含浸ポリエステル・テープ等である。

また、ケース１２は各側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ側の縁部２４ａａ、２４ａｂ、２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ、２４ｄａ、２４ｄｂと底面２５側の縁部２４ａｃ、２４ｂｃ、２４ｃｃ、２４ｄｃが残るように形成されている。このため、ケース１２は、ハンドリング時やレジン１４の充填時のケース１２の撓みを防止することができる補強の機能と、底面２５からのレジン１４の漏れを防止することができる堰き止めの機能を有している。

図３は、上記トランス本体１３の一例を示す斜視図、図４は、その分解斜視図である。このトランス本体１３は、コア部３１とボビン部３２で構成されている。コア部３１は、例えばパーマロイ板が積層された一対のいわゆるＥ型コア３１ａ、３１ｂを備えている。ボビン部３２は、巻胴部３３と端子部３４を備えている。巻胴部３３は、中空筒状の巻胴部分３３ａと、巻胴部分３３ａの両側及び中央に設けられているフランジ３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。

巻胴部分３３ａにおけるフランジ３３ｂとフランジ３３ｃの間には、例えば１次コイル３５ａが巻回され、巻胴部分３３ａにおけるフランジ３３ｄとフランジ３３ｃの間には、例えば２次コイル３５ｂが巻回されている。各フランジ３３ｂ、３３ｃ、３３ｄには、巻胴部分３３ａの中空部に通じる中空部が空けられている。そして、一方のＥ型コア３１ａがフランジ３３ｂの中空部から巻胴部分３３ａの中空部に挿入され、他方のＥ型コア３１ｂがフランジ３３ｄの中空部から巻胴部分３３ａの中空部に挿入されている。

端子部３４は、２つの本体３４ａ、３４ｂと、各本体３４ａ、３４ｂから３本ずつ延びる端子３４ｃ、３４ｄを備えている。本体３４ａ、３４ｂは、絶縁材料により直方体状に形成されている。そして、本体３４ａ、３４ｂの端面３４ａａ、３４ｂａには、巻胴部分３３ａに巻回された１次コイル３５ａ、２次コイル３５ｂの引出線を引き出すための引出溝３４ａｃ、３４ｂｃがそれぞれ形成されている。

端子３４ｃ、３４ｄは、金属材料により略Ｚ字状に形成されている。そして、各端子３４ｃ、３４ｄは、それぞれ、本体３４ａ、３４ｂの端面３４ａａ、３４ｂａからそれぞれ３本ずつ突出するように、本体３４ａ、３４ｂと一体化されている。各端子３４ｃ、３４ｄは、それぞれ、本体３４ａ、３４ｂの端面３４ａａ、３４ｂａに近い元の部分が１次コイル３５ａ、２次コイル３５ｂの引出線を絡げる絡げ部として機能し、本体３４ａ、３４ｂの端面３４ａａ、３４ｂａから遠い先の部分が回路基板に実装される実装部分として機能する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、それぞれ、レジン１４をケース１２内に充填する前の状態を示すケース１２の平面図、Ａ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。ここで、レジン１４としては、熱硬化性の樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。このようなレジン１４は粘度が比較的高いため狭い間隙は侵入し難いが、ケース１２の側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに形成された切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによりテープ１１とトランス本体１３との間隙Ｃはケース１２のみに比べて広くなるので、レジン１４をケース１２の内部の隅々にまで充填することができる。特に、絶縁破壊が生じ易い図示ＰのＥ型コア３１ａ、３１ｂの積層部分をレジン１４で覆うことができるので、絶縁性能を高めることができる。

さらに、ケース１２の底面２５に形成された凸部２５ａにより底面２５とトランス本体１３との間隙Ｄは比較的広くなるので、レジン１４をケース１２の内部の隅々にまで充填することができる。特に、絶縁破壊が生じ易い図示Ｑの１次コイル３５ａ、２次コイル３５ｂの間部分をレジン１４で覆うことができるので、絶縁性能を高めることができる。また、レジン１４は硬化後であっても硬度が比較的低いため傷付き易いが、ケース１２の側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの周囲、特に切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの外側はテープ１１で覆われているので、レジン１４を保護することができる。

図６は、トランス１０の製造治具の一例を示す斜視図である。この製造治具１は、第１治具２と第２治具３を備えている。第１治具２は、例えばアルミニウム等で直方体状に形成されている。この第１治具２は、テープ１１が巻回されたケース１２が収納可能な凹部２ａが、直交する２面が開放された形で所定個数（この例では５個）並設されている。そして、凹部２ａの内面には、テープ１１が巻回されたケース１２との剥離を容易にするために、例えばシリコンラバー４ａが被覆されている。第２治具３は、例えばアルミニウム等で直方体状に形成されている。この第２治具３は、第１治具２における凹部２ａの一形成面２ｂに密着して凹部２ａの一開放面を閉塞可能に形成されている。そして、第１治具２における凹部２ａの一形成面２ｂと密着する面３ａには、テープ１１が巻回されたケース１２との剥離を容易にするために、例えばシリコンラバー４ｂが被覆されている。

図７は、上記製造治具１を使用したトランス１０の製造工程の一部を示す図である。先ず、射出成形等によりケース１２を作製し（図７（Ａ））、このケース１２の側面周囲にテープ１１を巻回する（図７（Ｂ））。そして、第１治具２における凹部２ａの一形成面２ｂと第２治具３のシリコンラバー４ｂの面とを予め密着させておき、テープ１１が巻回されたケース１２を凹部２ａ内に挿入する（図７（Ｃ））。続いて、予め組み立てられているトランス本体１３をケース１２内に収納し、レジン１４をケース１２内に真空充填する。そして、製造治具１ごと所定温度、所定時間で加熱硬化させた後、第１治具２と第２治具３を分離し、凹部２ａから完成したトランス１０を取り出すことにより１サイクルを完了する。

以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、上述した実施形態では、ケース１２の４つの側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの全てに切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを形成するようにしたが、少なくとも何れか１つの側面に切欠き部を形成しても同様の効果を得ることができる。その場合、テープ１１は当該切欠き部を覆うように貼着すれば良い。また、各切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは矩形状に形成したが、角部にＣやＲを形成することにより強度を高めることができる。

また、各切欠き部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、各側面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ側の縁部２４ａａ、２４ａｂ、２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ、２４ｄａ、２４ｄｂが残るように形成、すなわち断面がＬ字状となるように形成したが、断面がＣ形状やＲ形状となるように形成することにより強度を高めることができる。さらに、縁部２４ａａ、２４ａｂ、２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ、２４ｄａ、２４ｄｂの代わりに、底面２５の四隅に円柱や三角柱等のピンを立てるようにしても良い。

トランス１０は、通常はテープ１１が巻回された状態で使用されるが、テープ１１をケース１２から取り外した状態で使用されても良い。このように使用しても、レジン１４はケース１２内部の隅々まで充填された状態になっているので、トランス１０が奏する効果は維持される。なお、このようなトランスは、図７（ａ）から図７（ｃ）を参照して説明したトランス１０の製造方法の工程の最後に、つまり、レジン１４の硬化後にトランス１０を製造治具１から取り外した後、テープ１１をケース１２から取り外すことによって得られる。

以上説明したように本発明によれば、ケースより十分に薄肉のテープがケースの切欠き部において側面を構成することになるので、ケースを小さくしてもトランス本体との間隙は狭くなり難くなる。したがって、ケース内にレジンを容易に侵入させることができるとともに、ケース内から気泡を完全に抜くことができるので、耐圧性能及び絶縁性能が高い小型のトランスを構成することができる。

本発明は、収納ケースを備えた回路部品であればトランス以外の例えばテレビジョンや洗濯機等の家電品、自動車等に使用される高圧発生器、昇圧回路等にも適用可能である。

Claims (10)

1. 直方体状のケース内にトランス本体が収納されレジンが充填固化された構成のトランスにおいて、
   前記ケースは、一面が開口され、当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれており、テープが当該切欠き部を覆うように貼着されていることを特徴とするトランス。
2. 前記切欠き部は、前記側面における前記開口部側の縁部を除く他の縁部を残すように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記切欠き部は、少なくとも前記側面の１つに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
4. 前記テープは、前記側面に巻回されて貼着されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
5. 前記レジンは、少なくとも前記トランス本体を構成するコイル及びコアにコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
6. 前記テープの材料は、ポリエチレン・テレフタレート・テープ、ポリミド・テープ、アラミド・テープ、エポキシ含浸ポリエステル・テープのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
7. ケース内にトランス本体が収納されレジンが充填固化された構成のトランスであって、
   前記ケースは、底面部と、該底面部の四隅部分において前記底面部から立設するよう設けられる突起部とを有し、
   さらに、前記ケースには、テープが前記突起部を前記ケース外部から覆うように貼着され、前記テープが前記ケースの側面部を構成していることを特徴とするトランス。
8. 直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースを作成し、
   前記ケースの側面の切欠き部を覆うように、前記ケースの側面の周囲にテープを巻回し、
   前記ケース内にレジンを充填すること、
   を特徴とするトランスの製造方法。
9. 直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースと、
   前記ケース内に収納されるトランス本体と、を備えるトランスであって、
   前記ケースの側面の切欠き部を覆うように前記ケースの側面の周囲にテープを巻回した状態で、前記ケース内にレジンが充填を充填し、その後、前記テープを前記ケースから外すことによって製造されること、
   を特徴とするトランス。
10. 直方体状の形状の一面が開口され当該開口部の周縁に位置する側面の一部が切欠かれた構成を有するケースを作成し、
    前記ケースの側面の切欠き部を覆うように、前記ケースの側面の周囲にテープを巻回し、
    前記ケース内にレジンを充填し、
    前記レンジンを硬化させ、
    前記テープを前記ケースから外すこと、
    を特徴とするトランスの製造方法。

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