JP5740873B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、各種電気機器類において、比較的大きな電流が流れる高圧仕様の昇圧トランス等として用いて好適なトランスに関するものである。

一般に、高圧・大電流仕様のトランスにおいては、コイル間に所定の絶縁距離を確保する必要がある。このため、従来、コイル同士を上記絶縁距離を満足し得る所定の長さ離間させたり、上記コイルの露出面をテープ等の絶縁被覆によって覆ったり、上記コイルのボビンに中敷きとなる壁部を設ける等の構造が採用されている。

例えば、下記特許文献１においては、１次コイルおよび２次コイルが巻回されるボビンの中央部外周に、上記１次コイルおよび２次コイルの間に突出する環状の中鍔を形成し、かつケースの底部に、上記中鍔が係合するとともに上記２次コイルの外周を囲繞する絶縁カバーを一体に形成して、上記ボビンの外周および筒状部内に配置した磁性材と上記ボビンとを、ケース内に収納することにより、上記中鍔と絶縁カバーとによって１次コイルと２次コイルとの間の絶縁距離を確保したトランスが提案されている。

特開平６−３０２４３８号公報

ところが、このようなコイル間に所定の絶縁距離を確保する様々な構造を備えた従来のトランスにあっては、いずれも構造の複雑化や製品サイズの大型化、さらには製造時における組み立て工数の増加によるコスト高騰を招くという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、構造の複雑化や製品サイズの大型化を招来することなく、簡易な構造によって、所望の絶縁距離を容易に確保することができるとともに組み立ても容易になるトランスを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係るトランスは、各々コイルが巻回された複数の独立した筒状のボビンと、これらボビンを収納する絶縁素材からなるケース本体と、このケース本体の外周に配設されたコア部材とを備えてなり、各々の上記ボビンは、上記コイルが巻回される筒状の巻線部と、この巻線部の軸線方向両端に一体成形された鍔部とを備え、かつ上記ケース本体は、上記巻線部の外周を囲繞する環状の側板と、上記鍔部の端面に対向して上記巻線部の孔部側に延出するとともに上記孔部に連通する開口部が形成された端面板とが一体成形され、上記側板の内壁面には、隣接する上記ボビンの上記鍔部間に介装される絶縁壁部が、当該ボビンの全周にわたって形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記コア部材が、上記ケース本体の上記端面板および側板の外周を囲繞する外部コアと、上記開口部内に挿通される内部コアとを備えてなることを特徴とするものである。

請求項１または２に記載の発明においては、１次コイルが巻回されたボビンと２次コイルが巻回されたボビンとを、独立した部材として形成し、これらのボビンを収納するケース本体の内壁面に、隣接する上記ボビン間に突出する絶縁壁部を当該ボビンの全周にわたって形成しているために、隣接するボビン間に、上記絶縁壁部の突出量の約２倍の長さの絶縁距離を確保することができる。

そして、このケース本体の外周に、コア部材を配置している結果、ケース本体内のボビンに巻回されているコイルと、上記コア部材との間にも、上記ケース本体を絶縁板として容易に所定の絶縁距離を確保することが可能になる。

また、この種のトランスを大電力用として用いる場合には、大電流を流すために、コイルとして平角電線等の線径が太い線材を用いる必要があるが、従来の１つのボビンに１次コイルおよび２次コイルの巻線部が形成されたトランスにおいては、上記線材のスプリングバック現象等により、上記巻線部への巻回が困難であった。

これに対して、本発明に係るトランスにおいては、１次コイルが巻回されるボビンと２次コイルが巻回されるボビンとを、互いに独立した部材として形成しているために、上記コイルとして上述した太い線材を用いた場合にも、各々容易に巻回作業を行うことが可能になる。

このように、上記トランスによれば、構造の複雑化や製品サイズの大型化を招来することなく、簡易な構造によって、所望の絶縁距離を容易に確保することができるとともに、大電力仕様に対応すべく、コイルとして太い線材を用いた場合にも、当該線材を個々のボビンに巻回して、各々ケース本体内へ組み込めば良いために、組み立ても容易になるという効果が得られる。

本発明の一実施形態におけるケース本体およびボビンの形状を示す一部省略した分解斜視図である。 本実施形態に用いられるコア部材の形状を示すもので、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組み立てた状態の斜視図である。 本実施形態の全体形状を示す斜視図である。 ケース本体のボビンとの形状に基づく絶縁距離を示す断面視した概略構成図である。

図１〜図４は、本発明に係るトランスの一実施形態を示すもので、このトランスにおいては、ケース本体１内に、複数組（本実施形態においては２組）の同形状のボビン２が収納されている。ここで、ボビン２は、筒状の巻線部３と、この巻線部３の軸線方向両端部に一体成形された平板環状の鍔部４とによって概略構成されている。そして、このボビン２は、対向する平行部２ａと、この平行部２ａの両端部間を繋ぐ半円弧状部２ｂとによって扁平な筒状に形成されており、平行部２ａ同士は、互いの中央部間に一体形成された隔壁兼補強板部２ｃによって連結されている。

これにより、このボビン２の巻線部３の裏面側には、平行部２ａ、半円弧状部２ｂおよび隔壁兼補強板部２ｃによって画成された２つの孔部５が形成されている。また、巻線部３のコイル巻回面には、鍔部４間の中央位置に、当該巻線部３を２つの巻線空間３ａ、３ｂに分割する仕切板６が一体に形成されている。この仕切板６は、鍔部４と同一の外周形状に形成されており、その所定箇所には、上記巻線空間３ａ、３ｂを連通させる切り欠き部６ａが形成されている。

そして、一方のボビン２の巻線部３に、１次コイル７（図４参照）が巻回されている。この１次コイル７は、本実施形態においては平角電線が用いられており、当該平角電線は、仕切板６の切り欠き部６ａを介して一方の巻線空間３ａと他方の巻線空間３ｂとに交互に巻回されるα巻によって、巻線部３に巻回されている。また、他方のボビンの巻線部３には、平角電線からなる２次コイル８（図４参照）が同様にして巻回されている。

他方、ケース本体１は、絶縁性を有する合成樹脂によって成形されたもので、ボビン２の巻線部３に巻回された１次コイル７および２次コイル８を外周側から囲繞する筒状の側板１０と、この側板１０の軸線方向両端部に一体成形されて、ボビン２の鍔部４の外面と対向する端面板１１とから概略構成されたものである。ここで、端面板１１は、中央部に巻線部３の孔部５と連通する開口部が形成された環状に形成されている。

さらに、このケース本体１には、側板１０の内壁面であって、かつ端面板１１間の中央位置に、当該側板１０から内方に突出する環状の絶縁壁部１２が形成されている。この絶縁壁部１２は、当該ケース本体１の内方に突出する一対の絶縁板１３と、これら絶縁板１３の内端縁間を塞ぐ底板１４とにより断面コ字状に形成されている。

これにより、ケース本体１内には、端面板１１と絶縁壁部１２との間に、各ボビン２の収納溝部１５が形成されている。また、絶縁壁部１２の絶縁板１３間には、外周側に開口する凹部１２ａが形成されている。
そして、このケース本体１は、２組のボビン２の各々半分を収納する一対の分割体１ａ（図１では、その一方のみを示す。）が、互いの分割面において接合一体化されることにより構成されている。

さらに、ケース本体１の側板１０における円弧部分には、内部に収納したボビン２の各々の巻線空間３ａ、３ｂに連通して、１次コイル７または２次コイル８の端部７ａ、８ａを引き出すための切り欠き部１０ａ、１０ｂが穿設されている。なお、図中符号７ｂ、８ｂは、各々１次コイル７の端部７ａまたは２次コイル８の端部８ａに接続された端子金物である。

そして、このケース本体１の外周には、２組のコア部材１６が配置されている。このコア部材１６は、図２に示すように、一対のＥ型コア１６ａが対向配置されることにより全体として日字状に形成されたものである。すなわち、各Ｅ型コア１６ａは、ケース本体１の端面板１１をその短手方向に横断するように囲繞し、かつ側板１０の幅寸法の約半分を囲繞するコ字状の外部コア１７と、この外部コア１７の内面中央から突出して、ケース本体１の開口部を介して一方のボビン２の孔部５内に挿入される内部コア１８とから構成されている。

次いで、上記構成からなるトランスの組み立て手順について説明する。
先ず、２組のボビン２の一方の巻線部３に、１次コイル７をα巻きによって巻回し、その端部を各々巻線空間３ａ、３ｂから外部に引き出して端部７ａに端子金物７ｂを接続する。同様にして、他方のボビン２の巻線部３に、２次コイル８をα巻きによって巻回し、その端部を各々巻線空間３ａ、３ｂから外部に引き出して端部８ａに端子金物８ｂを接続する。

次いで、図１に示すように、ケース本体１の分割体１ａにおける一方の端面板１１と絶縁壁部１２との間に形成された収納溝部１５に、１次コイルを巻回したボビン２の半分を収納し、他方の端面板１１と絶縁壁部１２との間に形成された収納溝部１５に、２次コイルを巻回したボビン２の半分を収納する。なお、図１においては、ケース本体１の分割体１ａおよびボビン２の形状を示すために、２次コイルを巻回したボビン２および１次コイル７の図示を省略してある。

次いで、上記一方のケース本体１の分割体１ａから露出する２組のボビン２の半分を、他方の分割体１ａ内に収納し、これら分割体１ａ同士を接合一体化することにより、２組のボビン２を収納したケース本体１が完成する。この際に、ボビン２に巻回した１次コイル７および２次コイル８の端部７ａ、８ａを、ケース本体１の側板１０に形成した切り欠き部１０ａ、１０ｂから外部に引き出し、端部に端子金物７ｂ、８ｂを固定する。ちなみに、本実施形態においては、１次コイル７および２次コイル８が、各々ケース本体１の長手方向の反対側に引き出されている。

そして次に、２組のコア部材１６について、各々のコア部材１６を構成する一対のＥ型コア１６ａの内部コア１８を、各々ケース本体１の両端面板１１側から内部の孔部５内に挿入して、外部コア１７の対向面を当接させ、両外部コア１７を、例えばテープ１９等によって互いに接着・固定することにより、図３に示すように、これら２組のコア部材１６をケース本体１の外周に配設する。

以上の構成からなるトランスにおいては、１次コイル７が巻回されたボビン２と２次コイル８が巻回されたボビン２とを、独立した部材として形成し、これらのボビン２を収納するケース本体１の側板１０の内壁面に、隣接するボビン２間に突出する絶縁壁部１２をボビン２の全周にわたって形成している。このため、図４に示すように、隣接するボビン２の１次コイル７および２次コイル８間に、図中点線で示すように、絶縁壁部１２の突出量の約２倍、より正確には、少なくともボビン２の鍔部４の外周縁から絶縁壁部１２の底板１４間での長さの２倍の絶縁距離Ｌ_１を確保することができる。

また、同図に示すように、このケース本体１の外周に、コア部材１６を配置しているために、ケース本体１内のボビン２に巻回されている２次コイル８と、コア部材１６との間にも、少なくともボビン２の鍔部４の外周縁からケース本体１の端面板１１の内周縁までの長さに相当する絶縁距離Ｌ２を確保することができる。

加えて、１次コイル７が巻回されるボビン２と、２次コイル８が巻回されるボビン２とを、互いに独立した部材として形成しているために、１次コイル７や２次コイル８として本実施形態に示した平角電線のような、太い線材を用いた場合にも、容易に各ボビン２に巻回作業を行うことが可能になる。

なお、上記実施形態においては、ケース本体１内に、独立した２組のボビン２を収納するとともに、ケース本体１の内壁面に上記ボビン２間に介装される絶縁壁部１２を形成した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、上記ケース本体１内に、各々コイルが巻回された３組以上のボビン２を収納し、互いに隣接するボビン２間に、同様の絶縁壁部１２を介装する場合にも適用することが可能である。

各種の電気機器類において、高圧仕様の昇圧トランス等として利用可能である。

１ ケース本体
２ ボビン
３ 巻線部
４ 鍔部
５ 孔部
７ １次コイル
８ ２次コイル
１０ 側板
１１ 端面板
１２ 絶縁壁部
１６ コア部材
１６ａ Ｅ型コア
１７ 外部コア
１８ 内部コア

Claims (2)

1. 各々コイルが巻回された複数の独立した筒状のボビンと、これらボビンを収納する絶縁素材からなるケース本体と、このケース本体の外周に配設されたコア部材とを備えてなり、
   各々の上記ボビンは、上記コイルが巻回される筒状の巻線部と、この巻線部の軸線方向両端に一体成形された鍔部とを備え、
   かつ上記ケース本体は、上記巻線部の外周を囲繞する環状の側板と、上記鍔部の端面に対向して上記巻線部の孔部側に延出するとともに上記孔部に連通する開口部が形成された端面板とが一体成形され、
   上記側板の内壁面には、隣接する上記ボビンの上記鍔部間に介装される絶縁壁部が、当該ボビンの全周にわたって形成されていることを特徴とするトランス。
2. 上記コア部材は、上記ケース本体の上記端面板および側板の外周を囲繞する外部コアと、上記開口部内に挿通される内部コアとを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のトランス。

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