JP5356252B2 - トランス - Google Patents

Description

この発明は、回路基板への実装に適した小型トランスに関連し、より詳細には、回路基板実装時の実装面積が小さい低背型の横型トランスに関する。

従来、各種電子機器の回路基板には、仕様、用途等に応じて種々の形態のトランスが実装されている。このようなトランスの例として、実開平７−４２５０７号公報（以下、文献１と記す）に開示されているような縦型トランスや横型トランスがある。なお、ここでいう縦型トランスは、回路基板実装時にコイルの軸方向が回路基板の実装面と直交するように構成されたトランスであり、実装面積が小さく高密度実装に向いている。また、横型トランスは、コイルの軸方向が実装面と平行になるように構成されたトランスである。横型トランスは、コイルに挿入されるコアの長軸を実装面と平行に配置するため低背化が容易であり、高さ方向の実装スペースが限られた回路基板への実装に適している。

このようなトランスは、回路基板に接続するためのピン端子が設けられた端子台を備えており、その製造工程において、コイルボビンに巻き付けられた電線の先端がピン端子に半田付けされる。この際、電線の半田付け部周辺の被覆材が加熱溶融された半田の熱によって焼損され、この部分で電線の導体が露出される。この結果、電線の導体露出部と他の電線との距離、すなわち絶縁距離が短くなり、絶縁性を低下させる要因の一つとなっている。なお、本明細書でいう絶縁距離には、空間距離（すなわち２つの導体間の空気を通る最小距離）や沿面距離（すなわち２つの導体間の絶縁材の表面を沿った最小距離）が含まれる。

このような弊害、すなわち絶縁性の低下を補うために、例えば文献１の横型トランスのように、電線（例えば二次電線）の半田付け部と他の電線（例えば一次電線）との絶縁距離を十分に確保する必要がある。

具体的には、文献１の図４に示される横型トランスは、コイルボビンのフランジ部と端子台との間にガイド溝が形成され、このガイド溝を通って二次電線が引き出されてピン端子に半田付けされる構成となっている。この構成により、二次電線の半田付け部と、一次電線の巻線部とは、フランジ部およびガイド溝を介して互いに離隔されるため、十分な絶縁距離が確保されている。

また、文献１の図８に示される横型トランスは、端子台をコイルの軸方向に突出させてピン端子を巻胴部から離隔させて配置し、それぞれのピン端子に一次、二次電線を半田付けした構成となっている。この構成によれば、一次および二次電線の半田付け部と巻線部とがコイルの軸方向に十分に離隔し、一次電線と二次電線との絶縁距離が確保されることとなる。

近年、電子機器の小型化、薄型化に伴って、電子機器用トランスの小型化、薄型化が要求されている。横型トランスは、上述したように高さを低く抑える低背化が容易な構造であるが、電線の半田付け部と巻線部との距離を確保するために横方向の寸法を長くせざるを得なかった。従って、実装面積が縦型トランスに比べて大きくなる欠点があり、高密度実装、ひいては電気機器の小型化に対応できなかった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも小さな基板実装面積を実現可能な横型トランスを提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の一形態に係るトランスは、複数条の電線が巻き付けられた巻胴部と、巻胴部の軸方向両端に形成されたフランジ部と、フランジ部の各々の外側に形成され複数のピン端子が設けられた端子台と、を有するボビンを備える。そして、複数条の電線の少なくとも１条は、巻胴部からフランジ部の縁を回り込み、ピン端子へ引き回され、フランジ部の一部によって巻胴部から遮蔽される位置でピン端子に接合されている構成となっている。

このような構成によれば、少なくとも１条の電線とピン端子の接合部と巻胴部との絶縁距離が互いを結ぶ直線距離でなく、フランジ部を回り込む距離となる。従って、端子台を横方向に長く突出させた構成を採用することなく、接合部分と巻胴部との絶縁距離が延びることとなる。このため、トランスの横方向の寸法を短くすることができ、実装面積が抑えられ高密度実装に適した横型トランスを提供することが可能となる。

また、このようなトランスにおいて複数条の電線は一次側および二次側の電線を含み、一次側および二次側の電線は、それぞれ異なる端子台のピン端子に接合される構成としてもよい。また、少なくとも１条の電線は例えば二次側の電線である。

また、上記のトランスは、ボビンに装着されるコアを更に備え、少なくとも１条の電線が接合される端子台に、コアをピン端子と電線との接合部から遮蔽する第１の突出部が設けられている構成としてもよい。この場合、コアと接合部との絶縁距離が互いを結ぶ直線距離でなく、突出部を回り込む距離となる。このため、コアと接合部とを長い距離離す必要がなくなり、より小型化されたトランスを提供することができるようになる。なお、このような第１の突出部は、例えば端子台の外側面のうち巻胴部と反対側に位置する面に設けられている。

第１の突出部は、巻胴部の軸方向に突出するように設けられていても良い。

少なくとも１条の電線が接合される端子台には、巻胴部を、ピン端子と電線の接合部から遮蔽する第２の突出部が設けられていても良い。この場合、第２の突出部は、巻胴部の軸方向と直交する方向（例えば、下方）に突出するよう設けられていても良い。

本発明の実施の形態のトランスの外観斜視図である。 本発明の実施の形態のトランスを図１の矢印Ａ方向から観察したときの外観側面図である。 本発明の実施の形態のトランスを図１の矢印Ｂ方向から観察したときの外観側面図である。 本発明の実施の形態のトランスを図１の矢印Ｃ方向から観察したときの外観側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態のトランス１００の外観斜視図である。また、図２は、トランス１００を図１の矢印Ａ方向から観察したときの外観側面図である。これらの図に示されるように、トランス１００は、例えばフェノール樹脂等の絶縁材で成形されたコイルボビン１を備える。コイルボビン１は、中空状の巻胴部１ａを有している。そして、巻胴部１ａの両端にはフランジ部１ｂが形成されている。また、それぞれのフランジ部１ｂには、その外側面にコイルの軸方向に僅かに突出した端子台１ｃ、１ｄが形成されている。

巻胴部１ａの外周には、一次電線２および二次電線３が一様に巻き付けられている（図２の破線参照）。そして、トランス１００の絶縁性を向上させるため、絶縁テープ７が一次電線２および二次電線３による巻線部を覆うように貼付されている。

なお、本実施形態では、一次電線２は絶縁被覆の薄いエナメル線であり、二次電線３は絶縁被覆が厚く絶縁性の高い三層絶縁被覆電線である。また、図２によれば、最初に一次電線２が巻き付けられ、次いで二次電線３が巻き付けられ、最後に一次電線２が再び巻き付けられた構成となっている。なお、電線の構成や巻き方はこれに限られるものではなく、必要な特性や条件に応じて別の電線や巻き方を用いてもよい。

一次電線２および二次電線３が巻き付けられたコイルボビン１には、図１の破線で示されるように、コイルの軸方向両側から略Ｅ字状に形成された一対のコア６の中足が互いに突き合わせられる位置まで挿入されている（コア６の中足が突き合わせられると同時にコア６の外足も互いに突き合わせられる）。これにより、互いに付き合わされた一対のコア６は、巻胴部１ａを貫通するとともに、一次電線２および二次電線３の巻線部の外周を囲む閉磁路を形成する。このため、一次電線２に電流を供給することにより、二次電線３で変圧比に応じた起電力が得られることとなる。なお、コア６の中足を外足よりも短く形成してもよい。この場合、外足が互いに突き合わせられたときに中足が突き合うことなく、中足同士が僅かに離間する構成となる。

トランス１００を回路基板上に実装し動作させるためには、一次電線２および二次電線３の始端部、終端部のそれぞれを、回路基板へ接続するためのピン端子に半田付けする必要がある。以下、図１および２に加えて図３、４も参照し、これについて詳説する。なお、図３、４はそれぞれ、トランス１００を図１の矢印Ｂ、Ｃ方向から観察したときの外観側面図である。

図３に示されるように、端子台１ｃの下面には、複数のピン端子４がコイルの軸方向と直交する方向に一列に等間隔で設けられている。また、端子台１ｃの下面には、隣り合うピン端子４の間にガイド溝１１ｃが形成されている。また、ピン端子４が設けられている箇所の近傍には、コイルの軸方向に僅かに突出したガイド突起１２ｃが形成されている。そして、巻線部から引き出された一次電線２は、ガイド溝１１ｃを通ってガイド突起１２ｃにガイドされ、端子台１ｃのピン端子４に半田付けされている。なお、トランス１００は一次側から直流又は交流の入力を受ける構成であるため、図３では、三本の一次電線２の始端部と終端部、すなわち六つの端部がピン端子４に半田付けされている。

コア６は電流供給時に一次電線２と同極となるため、一次電線とコア６との間の絶縁は低くてもよい。従って、一次電線２（より正確には、ピン端子４との半田付けによって導体が露出した部分であり、説明の便宜上、ここでは「半田付け部４ａ」と呼ぶ）は、少なくとも二次電線３と絶縁されていればよい。また、二次電線３の絶縁被覆が厚く絶縁性能が高い等の理由から、半田付け部４ａと巻線部は長い絶縁距離が確保されなくてもよい。ここでは、必要な絶縁性を維持しつつ半田付け部４ａと巻線部との絶縁距離を長くせずに、回路基板実装時の実装面積を抑える構成が採用されている。すなわち端子台１ｃは、横方向（回路基板実装時に実装面と平行になる方向）の寸法が短く、この方向に巻線部から突出する量が抑えられた構成となっている。

一方で、導体が露出している二次電線３の半田付け部５ａは、一次電線２から絶縁される必要がある。そして、一次電線２の絶縁被覆が薄く絶縁性能が低い等の理由から、半田付け部５ａと巻線部（より正確には、巻線部に含まれる一次電線２）との間では、長い絶縁距離が確保されなければならない。

そこで、トランス１００は、半田付け部５ａと巻線部との絶縁距離を確保するため、次のように構成されている。すなわち図４に示されるように、端子台１ｄの下面には、複数のピン端子５がコイルの軸と直交する方向に一列に等間隔で設けられている。また、端子台１ｄの壁面１ｄ”には、ピン端子５が設けられている箇所の近傍に、コイルの軸方向に僅かに突出したガイド突起１２ｄが形成されている。そして、巻線部から引き出された二次電線３は、端子台１ｄ（別の表現では端子台１ｄを有するフランジ部１ｂ）の側壁面１ｄ’から壁面１ｄ”へ各壁面に沿って回り込み、ガイド突起１２ｄにガイドされて、ピン端子５に半田付けされている。

二次電線３の引き出し部分は、巻線部から側壁面１ｄ’を回り込みピン端子５に至る距離が最短となるように、側壁面１ｄ’および壁面１ｄ”に沿って略弛み無く配線されている。従って、当該引き出し部分は、例えばトランス１００が振動しても、側壁面１ｄ’や壁面１ｄ”との摩擦によりその引き回し位置から大きくずれることがない。このためトランス１００は、例えば文献１（実開平７−４２５０７号公報）の図４に示されるトランスのガイド溝に相当する構成、すなわち引き出し線をラフガイドする構成を別途備える必要がなく、巻胴部１ａに対する端子台１ｄの横方向の突出量が抑えられた構成となる。

また、端子台１ｄには、巻線部から半田付け部５ａを遮蔽、すなわち導体が露出した半田付け部５ａを隠すように突出した突出板１３ｄが形成されている。突出板１３ｄは、ピン端子５の配列方向に長く延びた形状を有し、トランス１００を図１の矢印Ｃ方向から観察したときにピン端子５の背面に位置する（図４参照）。突出板１３ｄは、端子台１ｄの底面から下方に突出するように設けられている。

突出板１３ｄを形成することにより、半田付け部５ａと巻線部との絶縁距離は、それらを結ぶ直線距離でなく、巻線部（より正確には、巻線部の一次電線２の中で当該半田付け部５ａに最も近い一次電線２）から突出板１３ｄを回り込んで当該半田付け部５ａに至る距離となる。従って、端子台１ｄを横方向に長く突出させることによって絶縁距離を稼ぐ構成を採用することなく、半田付け部５ａと巻線部との間に長い絶縁距離をとることができる。このため、トランス１００（コイルボビン１又は端子台１ｄ）の横方向の寸法を短くすることができ、実装面積が抑えられ高密度実装に向いた横型トランスが提供されるようになる。

なお、二次電線３は、始端部および終端部の被覆材を予め剥離して半田が付着し易いようにし、加熱溶融された半田の熱による被覆材の焼損が軽減されるようにしている。

また、二次電線３は電流供給時にコア６と極性が異なるため、半田付け部５ａとコア６との間に長い絶縁距離をとることが望ましい。このため、端子台１ｄのコア６と近接する部分は、コイルの軸方向に突出し、かつ、ピン端子５の配列方向に長く延びた突出板１４として形成され、ピン端子５とコア６の絶縁距離を稼ぐ構成となっている。

すなわち、突出板１４ｄを形成することにより、半田付け部５ａとコア６との絶縁距離は、半田付け部５ａから突出板１４ｄを回り込んでコア６に至る距離となる。従って、半田付け部５ａとコア６との間に長い絶縁距離をとるために、それらを上下方向に長い距離離して配置する必要がなくなり、トランス１００（コイルボビン１又は端子台１ｄ）の高さ方向が抑えられる。

以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、コアやボビンの形状、材料を始めとする種々のパラメータは、本明細書に記載されるものや図面に示されるものに限定されず、設計に応じて適宜選択される。

また、別の実施の形態では、巻線部から引き出された二次電線３が、突出板１３ｄの側壁面から突出板１３ｄの壁面（ピン端子５に対向する面）へ各壁面に沿って略弛み無く引き回されてガイド突起１２ｄにガイドされ、ピン端子５に半田付けされているようにしてもよい。

また、更に別の実施の形態では巻線部から半田付け部４ａを遮蔽、すなわち導体が露出した半田付け部４ａを隠すように突出した、突出板１３ｄと同様の突出板が端子台１ｃに形成されていてもよい。この場合、巻線部から引き出された一次電線２は、当該突出板の側壁面から壁面（ピン端子４に対向する面）へ各壁面に沿って略弛み無く引き回されてピン端子４に半田付されることとなる。このような構成によれば、巻線部と半田付け部４ａとの間の絶縁距離を長くとることができ、巻線部と一次電線２との絶縁性が向上する効果が得られる。

Claims (8)

1. 複数条の電線が巻き付けられた巻胴部と、
   前記巻胴部の軸方向両端に形成された一対のフランジ部と、
   前記フランジ部の各々の外側に形成され、複数のピン端子が設けられた端子台と、
   を有するボビンを備え、
   前記複数条の電線の少なくとも１条は、前記巻胴部から前記端子台へ引き出されて該端子台の側壁面を回り込み、前記ピン端子へ引き回され、前記フランジ部の一部によって前記巻胴部から遮蔽される位置で前記ピン端子に接合されている、
   トランス。
2. 前記複数条の電線は一次側および二次側電線を含み、
   前記一次側電線、二次側電線は、それぞれ異なる前記端子台のピン端子に接合されている、
   請求項１に記載のトランス。
3. 前記少なくとも１条は前記二次側電線であり、
   前記端子台は、前記ピン端子の近傍にガイド突起が形成されており、
   前記側壁面を回り込み前記ピン端子へ引き回された二次側電線は、前記ガイド突起にガイドされた状態で該ピン端子に半田付けされている、
   請求項２に記載のトランス。
4. 前記ボビンに装着されるコア
   を更に備え、
   前記少なくとも１条の電線が接合される端子台に、前記コアを前記ピン端子と前記電線との接合部から遮蔽する第１の突出部が設けられている、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のトランス。
5. 前記第１の突出部は、前記少なくとも１条の電線が接合される端子台の外側面のうち前記巻胴部と反対側に位置する面に設けられている、
   請求項４に記載のトランス。
6. 前記第１の突出部は、前記巻胴部の軸方向に突出するように設けられている、
   請求項４又は請求項５に記載のトランス。
7. 前記少なくとも１条の電線が接合される端子台には、前記巻胴部を前記ピン端子と前記電線の接合部から遮蔽する第２の突出部が設けられている、
   請求項４から請求項６の何れか一項に記載のトランス。
8. 前記第２の突出部は、前記巻胴部の軸方向と直交する方向に突出するよう設けられている、
   請求項７に記載のトランス。

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