JP4847159B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、ドラムコアとリングコアを有するトランスに関するものである。

従来から、端子を一体化した鍔の上にコアを載置したトランスが存在する（例えば特許文献１，２参照）。また、端子を一体化した端子板に、磁路を形成するドラムコアとリングコアを載置したトランスが存在する（例えば特許文献３参照）。

このように、磁気・電気特性に関係しない鍔、端子板などの構造物が存在すると、トランスの背が高くなるとともにトランス全体での体積が増し、トランスの体積あたりの電気的性能の向上の妨げとなる。

他方、そのような構造物のないトランスも存在する（例えば特許文献４参照）。例えば特許文献４に開示されているトランスでは、リングコアに端子が取り付けられており、その端子に巻線端末が固定されている。

特開平２０００−２１６４３号公報（図１等） 特開平９−１１５７４１号公報（図２等） 特開２０００−１２４０３８号公報（図１等） 意匠登録第１１５６５０６号公報

しかしながら、例えば特許文献４のような従来のトランスでは、ドラムコアとリングコアとの結合時にドラムコアとリングコアとの間に巻線端末が挟み込まれてしまい、ドラムコアとリングコアが密着しなかったり、巻線端末が損傷や断線し易くなる可能性があるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ドラムコアとリングコアとの結合時にドラムコアとリングコアとの間に巻線端末が挟み込まれにくいトランスを得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係るトランスは、ドラムコアと、リングコアと、ドラムコアとリングコアとの接合箇所に形成され複数の巻線端末が挿通される１つの孔と、その１つの孔において複数の巻線端末がそれぞれ独立して配置される複数の溝とを備える。

これにより、巻線端末を挿通させる孔を比較的大きく形成することができるため、ドラムコアとリングコアとの結合時にドラムコアとリングコアとの間に巻線端末が挟み込まれにくくすることができる。

また、本発明に係るトランスは、上記のトランスに加え、次のようにしてもよい。つまり、その場合、孔は、リングコアの凹部とドラムコアの上鍔部とにより形成される。また、複数の溝は、それぞれ、リングコアの上記凹部に形成され、凹部における複数の溝の間の１または複数の凸部は、ドラムコアとの間にギャップを形成する。

これにより、巻線端末を孔に挿通させる際に、仮に溝と溝との間の凸部に巻線端末が乗り上げてもドラムコアとリングコアとの間に巻線端末が挟み込まれずに済む。

また、本発明に係るトランスは、上記のトランスのいずれかに加え、次のようにしてもよい。つまり、その場合、リングコアは、略四角柱の外形を呈するとともに内部孔を有し、複数の溝は、その内部孔を中心に放射状に形成される。そして、端子片の巻線固定部は、リングコアの端面に沿って一列に、かつ複数の溝に対応する位置に配置される。

これにより、巻線固定部が一列に並んでいるため、はんだ付けにより巻線端末を端子片に固定する際に、複数の巻線端末を１度のはんだ付け作業で固定することができる。

本発明によれば、ドラムコアとリングコアとの結合時にドラムコアとリングコアとの間に巻線端末が挟み込まれにくいトランスを得ることができる。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るトランスの構成を示す図である。図１（Ａ）は、トランスの正面図であり、図１（Ｂ）は、トランスの上面図であり、図１（Ｃ）は、トランスの側面図であり、図１（Ｄ）は、トランスの底面図である。なお、図１では、巻線は図示しない。図２は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ面でのトランスの断面図である。

図１に示すトランスは、ドラムコア１、リングコア２、端子片３，４，５および端子片６，７，８を有する。

ドラムコア１は、磁性材料で構成されるコアであって、円盤状の上鍔部１ａおよび下鍔部１ｂ、並びに巻線２１を巻回される柱部１ｃからなる。この実施の形態では、ドラムコア１は、ニッケル系フェライトコアとされる。

また、リングコア２は、磁性材料で構成されるリング形状のコアであり、その形状は低背な略四角柱を呈し、高さ方向に内部孔を有する。この実施の形態では、リングコア２は、ニッケル系フェライトコアとされる。図３は、図１のリングコア２の正面図である。図４は、図１のリングコア２の上面図である。

図３および図４に示すように、リングコア２の上面には、正面側端面から内部孔２ｆまで凹部２ａが形成され、さらに、その凹部２ａの底面に３つの溝２ｂ，２ｃ，２ｄが形成される。溝２ｂ，２ｃ，２ｄの両端は、斜めに面取りされる。また、リングコア２の底面には、端子片３，４，５を接着する際の位置決め用の溝２ｅが形成される。

同様に、正面とは反対側の背面側にも、背面側端面から内部孔２ｆまで凹部２ｇが形成され、さらに、その凹部２ｇの底面に３つの溝２ｈ，２ｉ，２ｊが形成される。溝２ｈ，２ｉ，２ｊの両端は、斜めに面取りされる。また、リングコア２の底面には、端子片６，７，８を接着する際の位置決め用の溝（図示せず）が形成される。

本実施の形態では、図３に示すように、凹部２ａ，２ｇは略扇形とされ、図４に示すように、凹部２ａ，２ｇの深さはＤ１とされ、溝２ｂ〜２ｄ，２ｈ〜２ｊの深さはそれぞれＤ２とされる。凹部２ａの深さＤ１は、巻線端末２１ａの断面最大径より十分大きい値とされる。また、溝２ｂ〜２ｄ，２ｈ〜２ｊの深さＤ２は、凹部２ａの深さＤ１と略同一か、あるいはＤ１の２分の１から２倍までの間のいずれかの値とされる。

正面側の溝２ｂ，２ｃ，２ｄは、正面に配列される複数の端子片３，４，５の数（ここでは３つ）と同数だけ形成される。同様に、背面側の溝２ｈ，２ｉ，２ｊは、背面に配列される複数の端子片６，７，８の数（ここでは３つ）と同数だけ形成される。また、これらの溝２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｈ，２ｉ，２ｊは、内部孔２ｆを中心とした放射方向に沿って形成される。つまり、溝２ｂ，２ｄは、中央の溝２ｃに対して斜めに形成され、溝２ｈ，２ｊは、中央の溝２ｉに対して斜めに形成される。

図１および図２に戻り、端子片３は、例えばりん青銅製の１つの金属片を３箇所のそれぞれで略直角に折り曲げて形成される。端子片３は、平板状の端子面３ａと突起状の巻線固定部３ｂを有する。端子面３ａは、２つの折り曲げ箇所の間であって、リングコア２へ装着された際に底面に位置し表面実装時に基板に接触する。また、巻線固定部３ｂは、端子面３ａ両端とは異なる折り曲げ箇所から端子片３の先端までの部分であって、リングコア２の外側に配置され巻線端末２１ａを固定される。巻線固定部３ｂの先端は幅広に形成される。

端子片４，５は、端子片３と同様の構成を有する。つまり、端子片４は端子面４ａおよび巻線固定部４ｂを有し、端子片５は端子面５ａおよび巻線固定部５ｂを有する。ただし、端子片５は、端子片３とは対称の形状を有し、中央の端子片４は、線対称の形状を有する。また、端子片６，７，８は、端子片３，４，５とそれぞれ同様のものである。

次に、本実施の形態に係るトランスの構造について説明する。

本実施の形態に係るトランスは、３本の巻線２１を有するトランスであって、正面側に３つの端子片３，４，５を有し、背面側に３つの端子片６，７，８を有し、底面に６つの端子面３ａ〜８ａを有するものである。例えば３本の巻線２１のうちの１本はフライバック巻線として使用することができる。各巻線２１は、１本の線材でもよいし、複数本の線材からなるより線でもよい。線材としては、例えばポリウレタン銅線が使用される。また、各巻線２１は、対向する端子片間を接続する。つまり、１本の巻線２１の一方の巻線端末２１ａは端子片３に固定され、他方の巻線端末２１ａは端子片８に固定される。別の巻線２１の一方の巻線端末２１ａは端子片４に固定され、他方の巻線端末２１ａは端子片７に固定される。さらに別の巻線２１の一方の巻線端末２１ａは端子片５に固定され、他方の巻線端末２１ａは端子片６に固定される。

ドラムコア１に３本の巻線２１が巻回された後、ドラムコア１の下鍔部１ｂおよび柱部１ｃがリングコア２の内部孔２ｆに挿入され、ドラムコア１がリングコア２に固定される。その際、ドラムコア１の上鍔部１ａとリングコア２の上面との当接箇所で接着剤により両者が互いに固定される。固定の際には、ドラムコア１の下鍔部１ｂとリングコア２の内壁との間の磁気ギャップＧが所定の長さとなるように位置決めされた上で、ドラムコア１がリングコア２に固定される。

これにより、リングコア２の凹部２ａ，２ｇが存在するため、リングコア２の正面側と背面側に孔１１，１２がそれぞれ形成される。孔１１，１２においては、ドラムコア１とリングコア２との間に、少なくともリングコア２の凹部２ａの深さＤ１のギャップが得られる。ドラムコア１がリングコア２に固定される際には、正面側の３本の巻線２１の巻線端末２１ａは、孔１１を挿通するように配置され、背面側の３本の巻線端末２１ａは、孔１２を挿通するように配置される。この孔１１，１２は３つの巻線固定部３ｂ〜５ｂ，６ｂ〜８ｂの幅に合わせて比較的幅広に設計されるため、巻線端末２１ａが孔１１，１２から外れてドラムコア１とリングコア２との間に挟まれにくい。

他方、端子片３〜８が、リングコア２の底面の溝２ｅに合わせてリングコア２の底面側に装着され、リングコア２に固定される。その際、エポキシ樹脂などの接着剤により端子片３〜８がリングコア２に接着される。これにより、端子面３ａ〜８ａがリングコア２の底面に配置され、巻線固定部３ｂ〜８ｂがリングコア２の正面外側および背面外側にそれぞれ３つずつ配列して配置される。巻線固定部３ｂ〜８ｂは、リングコア２の高さ方向において、リングコア２の溝２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｈ，２ｉ，２ｊに重ならない位置に配置される。さらに、巻線固定部３ｂ〜８ｂは、リングコア２の正面側または背面側端面に対して垂直に延出するように配置される。また、巻線固定部３ｂ，５ｂは、リングコア２の正面側端面の長手方向において、それぞれの溝２ｂ，２ｄの中央よりやや内側、つまり巻線固定部４ｂ寄りに配置される。同様に、巻線固定部６ｂ，８ｂは、リングコア２の背面側端面の長手方向において、それぞれの溝２ｈ，２ｊの中央よりやや内側、つまり巻線固定部７ｂ寄りに配置される。

そして、孔１１からリングコア２の外側へ延出している３本の巻線端末２１ａが、端子片３，４，５の巻線固定部３ｂ，４ｂ，５ｂにそれぞれ絡げられ、はんだ付け等により固定される。その際、各巻線端末２１ａは、対応する巻線固定部３ｂ，４ｂ，５ｂへ向けていずれかの溝２ｂ，２ｃ，２ｄを通り、かつリングコア２の底面方向へ適度に引き張られるため、各巻線端末２１ａは、１本ずつ独立して、いずれかの溝２ｂ，２ｃ，２ｄに配置される。なお、その際、溝２ｂ，２ｃ，２ｄの両端は面取りされているため、巻線端末２１ａが損傷せずに済む。また、同様にして、背面側においても、巻線端末２１ａが巻線固定部６ｂ，７ｂ，８ｂに固定される。

なお、はんだ付けにより巻線端末２１ａが固定される場合、溝２ｂと溝２ｃとの間、溝２ｃと溝２ｄとの間、溝２ｈと溝２ｉとの間、および溝２ｉと溝２ｊとの間に凸部が形成されているため、溶解したはんだの意図せぬ拡散を抑制でき、端子片間や巻線端末２１ａ間のはんだブリッジの発生が抑えられる。また、リングコア２の正面側端面上方に巻線固定部３ｂ，４ｂ，５ｂが１列に配列しているため、１回のはんだ付け作業で３本の巻線端末２１ａのはんだ付けが可能である。同様に、リングコア２の背面側端面上方に巻線固定部６ｂ，７ｂ，８ｂが１列に配列しているため、１回のはんだ付け作業で３本の巻線端末２１ａのはんだ付けが可能である。したがって、リングコア２の上面と下面を除く４面のうちの正面と背面について計２回のはんだ付けだけで６本の巻線端末２１ａの固定が可能である。

このような構造により、本実施の形態では、ドラムコア１とリングコア２で磁路が形成され、３本の巻線２１を有するトランスが得られる。例えば、このトランスは、リフローによるはんだ付けにて基板に電気的かつ機械的に接続されて使用される。

以上のように、上記実施の形態に係るトランスは、ドラムコア１と、リングコア２と、ドラムコア１とリングコア２との接合箇所に形成され複数の巻線端末２１ａが挿通される１つの孔１１（あるいは孔１２）と、その１つの孔１１（あるいは孔１２）において複数の巻線端末２１ａがそれぞれ独立して配置される複数の溝２ｂ，２ｃ，２ｄ（あるいは溝２ｈ，２ｉ，２ｊ）とを備える。これにより、巻線端末２１ａを挿通させる孔１１（あるいは孔１２）を比較的大きく形成することができるため、ドラムコア１とリングコア２との結合時にドラムコア１とリングコア２との間に巻線端末２１ａが挟み込まれにくくすることができる。また、同時に、溝２ｂ〜２ｄ（あるいは溝２ｈ〜２ｊ）により巻線端末２１ａが分離されるため、はんだブリッジを発生しにくくすることができる。

また、上記実施の形態によれば、孔１１，１２は、リングコア２の凹部２ａとドラムコアの上鍔部１ａとにより形成される。また、複数の溝２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ、リングコア２の凹部２ａに形成され、凹部２ａにおける複数の溝２ｂ，２ｃ，２ｄの間の凸部は、ドラムコア１との間にギャップを形成する。同様に、複数の溝２ｈ，２ｉ，２ｊは、それぞれ、リングコア２の凹部２ｇに形成され、凹部２ｇにおける複数の溝２ｈ，２ｉ，２ｊの間の凸部は、ドラムコア１との間にギャップを形成する。これにより、巻線端末２１ａを孔１１，１２に挿通させる際に、仮に溝と溝との間の凸部に巻線端末２１ａが乗り上げてもドラムコア１とリングコア２との間に巻線端末２１ａが挟み込まれずに済む。

また、上記実施の形態によれば、リングコア２は、略四角柱の外形を呈するとともに内部孔２１ｆを有し、複数の溝２ｂ〜２ｄ，２ｈ〜２ｊは、その内部孔２１ｆを中心に放射状に形成される。そして、端子片３〜５の巻線固定部３ｂ〜５ｂは、リングコア２の端面に沿って一列に、かつ複数の溝２ｂ〜２ｄに対応する位置に配置される。同様に、端子片６〜８の巻線固定部６ｂ〜８ｂは、リングコア２の端面に沿って一列に、かつ複数の溝２ｈ〜２ｊに対応する位置に配置される。これにより、巻線固定部３ｂ〜５ｂおよび巻線固定部６ｂ〜８ｂがそれぞれ一列に並んでいるため、はんだ付けにより巻線端末２１ａを端子片３〜５または端子片６〜８に固定する際に、３本の巻線端末２１ａを１度のはんだ付け作業で固定することができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、巻線端末２１ａ、端子片３〜８、および溝２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｈ，２ｉ，２ｊの数はそれぞれ６であるが、４あるいは８以上の偶数としてもよい。つまり、上記実施の形態では、正面側と背面側にそれぞれ３つの巻線端末２１ａ、端子片３〜５，６〜８、および溝２ａ〜２ｃ，２ｈ〜２ｊが存在するが、２つあるいは４つ８以上存在してもよい。

また、上記実施の形態では、ドラムコア１およびリングコア２のうちのリングコア２のみに凹部２ａを設けて孔１１，１２を形成しているが、孔１１，１２を形成するための凹部または切欠をドラムコア１の上鍔部１ａに設けるようにしてもよい。あるいは、凹部または切欠をドラムコア１の上鍔部１ａにのみ設け、リングコア２には凹部２ａを設けずに溝２ｂ〜２ｄ，２ｈ〜２ｊのみを設けるようにしてもよい。

本発明は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ用の昇圧トランス、降圧トランスなどに適用可能である。

本発明の実施の形態に係るトランスの構成を示す図である。 図１（Ｂ）のＡ−Ａ面でのトランスの断面図である。 図１のトランスのリングコアの正面図である。 図１のトランスのリングコアの上面図である。

符号の説明

１ ドラムコア
１ａ 上鍔部
２ リングコア
２ａ 凹部
２ｂ〜２ｄ，２ｈ〜２ｊ 溝
２ｆ 内部孔
３〜５，６〜８ 端子片
３ｂ〜５ｂ，６ｂ〜８ｂ 巻線固定部
１１，１２ 孔
２１ａ 巻線端末

Claims (3)

1. ドラムコアと、
   リングコアと、
   上記ドラムコアと上記リングコアとの接合箇所であって、上記リングコアに凹部が設けられた巻線端末が挿通される１つの孔と、
   上記１つの孔において上記巻線端末がそれぞれ独立して配置されるように上記凹部に設けられた溝と、
   を備えることを特徴とするトランス。
2. 前記孔は、前記リングコアの凹部と前記ドラムコアの上鍔部とにより形成され、
   前記溝は、それぞれ、前記リングコアの上記凹部に複数形成され、
   上記凹部における前記複数の溝の間の１または複数の凸部は、前記ドラムコアとの間にギャップを形成すること、
   を特徴とする請求項１記載のトランス。
3. 前記複数の巻線端末が固定される端子片を備え、
   前記リングコアは、略四角柱の外形を呈するとともに内部孔を有し、
   前記溝は、上記内部孔を中心に放射状に複数形成され、
   前記端子片の巻線固定部は、前記リングコアの端面に沿って一列に、かつ前記複数の溝に対応する位置に配置されること、
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のトランス。
   

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