JP5097498B2

JP5097498B2 - トランス装置

Info

Publication number: JP5097498B2
Application number: JP2007257174A
Authority: JP
Inventors: 新一水道; 裕一池尻
Original assignee: 四変テック株式会社
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: JP2009088312A

Description

本発明は、コアに一次巻線と二次巻線とがそれぞれ巻回されたトランス装置に関するものである。

従来のトランス装置では、コアを中心としてその外側に絶縁体を介して巻回された一次巻線が配置され、さらにその外側に絶縁体を介して巻回された二次巻線が配置されて、一次巻線の外周全てに二次巻線が積層している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、コアの外側に配置された絶縁体の一部に一次巻線を巻回すると共に、この一次巻線に隣接して二次巻線を巻回し、一次、二次巻線との間を絶縁性の隔壁によって区画したトランス装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平８−３３０１６３号公報特開平５−１５９９４５号公報特開平１０−２０８９４８号公報

ところで、上述の一次巻線の外周全てに二次巻線が積層したトランス装置では、一次巻線と二次巻線との電気的結合が非常によくなり、リーケージインダクタンス（漏れインダクタンス）が小さくなりすぎていた。

一方、一次巻線と二次巻線とが隣接するように配置されたトランス装置では、一次巻線と二次巻線との電気的結合が悪く、リーケージインダクタンスが大きくなりすぎていた。

このように、従来のトランス装置では、リーケージインダクタンスの大きさが両極端になっており、このリーケージインダクタンスの大きさを中程度の適当な大きさに調整することが困難であった。

そこで、この発明は、リーケージインダクタンスの大きさを容易に調整することができるトランス装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、この発明は、磁性体により形成されたコアと、該コアに一次ボビンを介して巻回された一次巻線と、前記コアに二次ボビンを介して巻回された二次巻線とを備えたトランス装置であって、
前記一次ボビンは、
中空円筒形状に形成され、内部に前記コアが挿入されるとともに外周面に前記一次巻線が巻回される一次巻枠部と、
この一次巻枠部の外周面の軸線方向の一方側に立設された隔壁と、
この隔壁に隣接して前記外周面に突出して形成された係止突起とを備え、
前記二次ボビンは、
中空円筒形状に形成され、前記一次巻線が巻回された前記一次巻枠部が内部に挿入されるとともに外周面に前記二次巻線が巻回される二次巻枠部と、
この二次巻枠部の軸線方向の一方側の端から軸線方向に突出して形成され、前記係止突起を嵌合させて、前記一次巻線を前記隔壁を中心にして前記二次巻線と積層する部分と前記二次巻線と積層しない部分とに区画する係止爪部とを備えることを特徴としている。

本発明に係るトランス装置によれば、一次巻線の一部が二次巻線と積層すると共に、一次巻線の一部が二次巻線と積層しないので、一次巻線の一部をコアの軸方向に沿って二次巻線に隣接させると同時に、一次巻線の一部をコアの法線方向に沿って二次巻線に積層させることとなる。

これにより、一次巻線と二次巻線との間に生じるリーケージインダクタンスは、両者が積層する部分では小さくなり、積層しない部分では大きくなる。

そのため、一次巻線の巻幅や巻数を調整することでトランス装置全体のリーケージインダクタンスを適当な大きさに変化させることが可能となり、このリーケージインダクタンスの大きさを容易に調整することができる。

また、二次巻線を一次巻線の外側に巻回してもよいので、構造が簡易になり、容易に製造することができる。

また、一次巻線は、二次巻線と積層する部分と積層しない部分との間が隔壁によって区画されてもよいので、この一次巻線がコアの軸方向に広がってしまうことを抑制して製造しやすくすると共に、一次巻線と二次巻線との間の絶縁性を確実に確保することが可能となる。

次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態のトランス装置を説明する。

図１に示すトランス装置１０は、磁性体により形成されたコア１１と、このコア１１に一次ボビン（一次絶縁部材）１２を介して巻回された一次巻線１３と、コア１１に二次ボビン（二次絶縁部材）１４を介して巻回された二次巻線１５とを備えている。

コア１１は、例えばフェライト等により形成され、一次ボビン１２に挿入される部分が円柱形状を呈したＥ型、Ｕ型等の周知の形状となっている。なお、図２には、一次ボビン１２へ挿入される部分のみ図示している。

一次ボビン１２は硬質プラスチック等の絶縁部材により形成され、図２に示すように、コア１１が挿入される中空円筒形状の一次巻枠部１２ａと、この一次巻枠部１２ａの周面に形成された一対の第一鍔部（隔壁）１２ｂ，１２ｂと、これら第一鍔部１２ｂ，１２ｂに隣接して一次巻枠部１２ａの周面に多数形成された複数の第二鍔部１２ｃ，・・・と、一次巻枠部１２ａの一方の端部に形成された係止突起１２ｄとを有している。

なお、図２中１２ｅは、一次巻枠部１２ａに挿入されたコア１１を保持するコア保持部であり、このコア保持部１２ｅの側方に形成された複数の１２ｆ，・・・は、一次巻線１３の端部が接続される端子部である。各端子部１２ｆには、一次巻枠部１２ａの軸線方向に対して直交する方向に突出する図示しない金属製の端子が取り付けられるようになっている。

一次巻枠部１２ａは、一次巻線１３が巻回される枠体である。この一次巻枠部１２ａの内径はコア１１の外径とほぼ同じであり、挿入されたコア１１が一次巻枠部１２ａの内周面に密着するようになっている。また、この一次巻枠部１２ａの両端は開放している。

一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂは、第一巻枠部１２ａの軸方向に沿って一定の間隔をあけて設けられている。各第一鍔部１２ｂは、それぞれ一次巻枠部１２ａの径方向に突出したフランジ形状を呈しており、一次巻枠部１２ａのほぼ全周を取り囲むと共に、一部が切りかかれて間隙部１２ｂ´が形成されている。

なお、各間隙部１２ｂ´は、一次巻枠部１２ａの軸方向に沿って互いに対向する位置に形成されている。

複数の第二鍔部１２ｃ，・・・は、第一鍔部１２ｂに隣接すると共に、第一巻枠部１２ａの軸方向に沿って一定間隔をあけて設けられている。各第二鍔部１２ｃは、それぞれ一次巻枠部１２ａの径方向に突出したフランジ形状を呈しており、一次巻枠部１２ａのほぼ全周を取り囲むと共に、一部が切りかかれて間隙部１２ｃ´が形成されている。

なお、各間隙部１２ｃ´は、一次巻枠部１２ａの軸方向に沿って互いに対向する位置に形成されると共に、第一鍔部１２ｂの間隙部１２ｂ´にも対向している。

ここで、一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂは、複数の第二鍔部１２ｃ，・・・よりも大きく突出している。

係止突起１２ｄは、第一鍔部１２ｂと、第二鍔部１２ｃとの間に形成されている。この係止突起１２ｄは、第一巻枠部１２ａの径方向に突出した板形状を呈しており、先端部が後述する係止爪部１４ｃに嵌合可能な大きさになっている。

二次ボビン１４は硬質プラスチック等の絶縁部材により形成され、図２に示すように、中空円筒形状の二次巻枠部１４ａと、この二次巻枠部１４ａの両端部に多数形成された端子部１４ｂ，・・・と、二次巻枠部１４ａの一方の端部に形成された係止爪部１４ｃとを有している。

二次巻枠部１４ａは、二次巻線１５が巻回される枠体である。この二次巻枠部１４ａの内径は、一次巻線１３が巻回された一次巻枠部１２ａが挿入可能な大きさに形成され、一次巻枠部１２ａが挿入された際に、巻回された一次巻線１３が二次巻枠部１４ａの内周面に密着するようになっている。また、この二次巻枠部１４ａの両端は開放している。

そして、この二次巻枠部１４ａの軸線方向の全長は、一次巻枠部１２ａの軸方向の全長よりも短くなるように形成されている。これにより、一次巻枠部１２ａが二次巻枠部１４ａに挿入された際に、この一次巻枠部１２ａの一部が露出するようになっている。すなわち、ここでは一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂの間が露出するようになっている。

端子部１４ｂは、二次巻枠部１４ａの軸線方向に対して直交する方向に突出しており、この端子部１４ｂによって二次巻枠部１４ａに巻回された二次巻線１５の軸方向への広がりを規制する。

また、各端子部１４ｂには、図示しない金属製の端子が取り付けられるようになっている。なお、この図示しない端子には、二次巻枠部１４ａに巻回された二次巻線１５の端部が接続される。

係止爪部１４ｃは、二次巻枠部１４ａの軸線方向に沿って突出しており、先端部に一次ボビン１２の係止突起１２ｄが嵌合するようになっている。

そして、この係止爪部１４ｃに係止突起１２ｄが嵌合することで、一次ボビン１２と二次ボビン１４とが組み付け固定される。

一次巻線１３は、一次ボビン１２の一次巻枠部１２ａに巻回されるエナメル線等から構成され、両端部がそれぞれ端子部１２ｆに接続される。

この一次巻線１３は、一方の間隙部１２ｂ´を介して一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂ間に巻回された後に、他方の間隙部１２ｂ´を介して第二鍔部１２ｃ，１２ｃ間に配索され、複数の第二鍔部１２ｃ，・・・に沿って巻回される。なお、この一次巻線１３は、複数の第二鍔部１２ｃ，・・・に沿って巻回する際にも、間隙部１２ｃ´を介して配索される。

このように、一次巻線１３は、間隙部１２ｂ´，１２ｃ´を介して配索されるので、第一、第二鍔部１２ｂ，１２ｃと干渉することはない。

そして、二次巻線１５は、二次ボビン１４の二次巻枠部１４ａに巻回されるエナメル線等から構成され、両端部がそれぞれ端子部１４ｂに接続される。

ここでは、図示しないが、複数の二次巻線１５が二次巻枠部１４ａの径方向に積層されている。また、二次巻枠部１４ａに巻回された二次巻線１５の軸方向への広がりは、両端部に設けられた複数の端子部１４ｂ，・・・によって規制される。

次に、この発明のトランス装置１０の作用について説明する。

このトランス装置１０を組み立てるには、まず一次ボビン１２の一次巻枠部１２ａのほぼ全長にわたって一次巻線１３を巻回する。巻回された一次巻線１３の両端部は、一次ボビン１２の端子部１２ｆに接続されて固定される。

このとき、一次巻線１３は、間隙部１２ｂ´，１２ｃ´を介して配索されるので、第一、第二鍔部１２ｂ，１２ｃと干渉することはない。

また、一次巻線１３を一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂ間に位置させることで、この一次巻線１３が一次巻枠部１２ａの軸方向に広がることを規制でき、容易に巻回することができる。

さらに、一次巻線１３を複数の第二鍔部１２ｃ，・・・に沿って巻回することで、一次巻線１３を容易に整列することができ、耐電圧性能の劣化を防止することができる。

また、一次巻線１３の端部を端子部１２ｆにまで引き出す際に、この引き出し部分が第一、第二鍔部１２ｂ，１２ｃの先端に支持され、巻回部分との間に所定の絶縁距離を確保することが可能となる。

次に、二次ボビン１４の二次巻枠部１４ａのほぼ全長にわたって二次巻線１５を巻回する。巻回された二次巻線１５の両端部は、二次ボビン１４の端子部１４ｂに接続されて固定される。

このとき、二次巻線１５は、複数の端子部１４ｂ，・・・によって二次巻枠部１４ａの軸方向への広がりが規制されるので、容易に巻回することができる。

なお、ここでは図示しないが、複数の二次巻線１５が二次巻枠部１４ａの径方向に積層されている。そして、各層の間には図示しない絶縁シートが介在されている。また、最外層を絶縁シートによって覆ってもよい。

そして、一次巻線１３が巻回された一次ボビン１２を、二次巻線１５が巻回された二次ボビン１４内に挿入する。このとき、図２に示すように、一次ボビン１２の第二鍔部１２ｃ，・・・が設けられた方の端部を、二次ボビン１４の係止爪部１４ｃが設けられた方の端部に向けた状態で挿入する。

そして、一次ボビン１２が所定長さ挿入されると、図３に示すように、この一次ボビン１２に設けられた係止突起１２ｄが二次ボビン１４に設けられた係止爪部１４ｃに嵌合し、一次ボビン１２と二次ボビン１４とが組み付け固定される。

最後に、一次ボビン１２内にコア１１を挿入し、図示しない固定手段によってコア１１を固定する。

ここで、二次ボビン１４の二次巻枠部１４ａの軸方向の全長は、一次ボビン１２の一次巻枠部１２ａの軸方向の全長よりも短くなっていると共に、第一鍔部１２ｂと第二鍔部１２ｃとの間に形成された係止突起１２ｄに係止爪部１４ｃが嵌合固定されている。

これにより、図１に示すように、一次巻線１３のうち、一対の第一鍔部１２ｂ，１２ｂ間に巻回された部分は露出して二次巻線１５と積層せず、複数の第二鍔部１２ｃ，・・・に沿って巻回された部分は二次ボビン１４内に挿入されて二次巻線１５と積層することとなる。

すなわち、一次巻線１３は、一部がコア１１の軸方向に沿って二次巻線１５に隣接すると同時に、一部がコア１１の法線方向に沿って二次巻線１５に積層する。

なお、図１において、複数の第二鍔部１２ｃ，・・・は最端部に位置したもののみ示している。

このとき、一次巻線１３と二次巻線１５とが積層している部分（図１においてＡで示す）では、互いの電気的結合が良好であり、一次巻線１３と二次巻線１５とが積層していない部分（図１においてＢで示す）では、互いの電気的結合が疎となっている。

これにより、一次巻線１３と二次巻線１５との間に生じるリーケージインダクタンスは、二次巻線１５と積層する部分Ａでは小さくなり、積層しない部分Ｂでは大きくなる。

そのため、一次巻線１３の巻幅や巻数を調整すれば、トランス装置１０の全体としてのリーケージインダクタンスを適当な大きさに変化させることが可能となる。そして、リーケージインダクタンスの大きさを容易に調整することができる。

また、リーケージインダクタンスを変化させるには、一次巻線１３の巻幅や巻数を調整するだけなので、トランスと直列に接続されるインダクタンス（コイル）等を設ける必要がなく、追加する装置等が不要になって部品点数の増加や製造コストの上昇を抑制することができる。

さらに、ギャップの長さによってリーケージインダクタンスの大きさを調整する必要がなくなるので、ギャップを大きく広げることがなくなり、このトランス装置１０から発生する磁界を低減させたり、このトランス装置１０の温度上昇を抑制したりすることも可能となる。

そして、上述の実施の形態では、一次巻線１３と二次巻線１５とが積層する部分Ａでは、二次巻線１５が一次巻線１３の外側に巻回配置されている。

これにより、一次ボビン１２及び二次ボビン１４の構造が簡易になり、トランス装置１０を容易に製造することができる。

また、一次巻線１３は、二次巻線１５と積層する部分Ａと積層しない部分Ｂとの間が、第一鍔部１２ｂによって区画されている。

そのため、一次巻線１３がコア１１の軸方向に広がってしまうことを抑制して製造しやすくすると共に、一次巻線１３と二次巻線１５との間の絶縁性を確実に確保することが可能となる。

特に、この第一鍔部１２ｂが第二鍔部１２ｃよりも大きく突出しているため、この第一鍔部１２ｂの先端部が二次ボビン１４に近接し、より絶縁性を向上させることが可能となる。

以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。

例えば、上述の実施の形態では、二次ボビン１４に巻回された二次巻線１５は、複数が積層するように巻回されているが、これに限らない。

図４に示すように、二次ボビン１４の二次巻枠部１４ａの周面に、複数の隔壁１４ｄ，・・・を設け、この隔壁１４ｄ，・・・によって複数の二次巻線１５，・・・を分割した、いわゆる分割巻線構造（セクション巻線構造）としてもよい。

この場合であっても、一次巻線１３は、二次巻線１５と積層する部分と、積層しない部分とを有し、リーケージインダクタンスの調整が可能となる。

さらに、上述の実施の形態では、二次巻線１５が一次巻線１３の外側に位置しているが、一次巻線１３の一部が二次巻線１５の外側に位置してもよい。

また、一次ボビン１２及び二次ボビン１４は、絶縁シート等の絶縁物であってもよい。

本発明の実施の形態に係るトランス装置を模式的に示す断面図である。本発明の実施の形態に係るトランス装置の一次ボビンと二次ボビンを示す斜視図である。図２に示す一次ボビンと二次ボビンとが組み付けられた状態を示す斜視図である。本発明の他の実施例に係るトランス装置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１０トランス装置
１１コア
１２一次ボビン（一次絶縁部材）
１３一次巻線
１４二次ボビン（二次絶縁部材）
１５二次巻線
Ａ一次巻線と二次巻線とが積層する部分
Ｂ一次巻線と二次巻線とが積層しない部分

Claims

磁性体により形成されたコアと、該コアに一次ボビンを介して巻回された一次巻線と、前記コアに二次ボビンを介して巻回された二次巻線とを備えたトランス装置であって、
前記一次ボビンは、
中空円筒形状に形成され、内部に前記コアが挿入されるとともに外周面に前記一次巻線が巻回される一次巻枠部と、
この一次巻枠部の外周面の軸線方向の一方側に立設された隔壁と、
この隔壁に隣接して前記外周面に突出して形成された係止突起とを備え、
前記二次ボビンは、
中空円筒形状に形成され、前記一次巻線が巻回された前記一次巻枠部が内部に挿入されるとともに外周面に前記二次巻線が巻回される二次巻枠部と、
この二次巻枠部の軸線方向の一方側の端から軸線方向に突出して形成され、前記係止突起を嵌合させて、前記一次巻線を前記隔壁を中心にして前記二次巻線と積層する部分と前記二次巻線と積層しない部分とに区画する係止爪部とを備えることを特徴とするトランス装置。