JP6353790B2 - トランスボビンアッシー及びトランスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トランスボビンアッシー及びトランスの製造方法に関する。

一般に、トランスの一次側コイル及び二次側コイルは、電気絶縁性部材によって覆われている。たとえば特許文献１では、絶縁ボビン内に一次側コイル及び二次側コイルが収容されることによって一次側コイル及び二次側コイルがトランスの外部に対して電気的に絶縁されている。

特開２０１３−８９７８７号公報

トランスの絶縁状態を長期間好適に維持するために、電気絶縁性部材を多重化することが考えられる。たとえば、特許文献１に記載されたトランスに対して、このトランスの一次側コイル及び二次側コイルを絶縁ボビンに収容して組み立てられた組立体の外面をさらにモールド樹脂でオーバーモールドすることが考えられる。しかしながら、組立体の外面の全てに対してオーバーモールドをする場合、モールド樹脂が組立体の外面の全体に行き渡るように隙間を有する成形型が必要となり、オーバーモールドのための成形型の構造及びモールド形成工程が複雑である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、モールド樹脂を行き渡らせるための複雑な成形型を必要とせずに二重の絶縁が外面に施されたトランスボビンアッシー、及び、複雑な成形型を必要とせずに二重の絶縁を構成可能なトランスの製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のトランスボビンアッシーは、軸方向に並べて配される一次側コイル及び二次側コイルと、前記一次側コイル及び前記二次側コイルの少なくとも一部を内部に収容可能な電気絶縁性の第一収容体と、前記一次側コイル及び前記二次側コイルの少なくとも一部を内部に収容可能で前記第一収容体に係止可能な電気絶縁性の第二収容体と、前記第一収容体と前記第二収容体との外面に形成された電気絶縁性の樹脂被覆部と、前記一次側コイル及び前記二次側コイルと前記第一収容体又は第二収容体との間に位置するように前記第一収容体又は第二収容体の内部に配された電気絶縁性のインシュレータと、を備えたことを特徴とする。

本発明のトランスの製造方法は、一次側コイル及び二次側コイルを内部に収容可能な電気絶縁性のカバーの内面の一部に電気絶縁性のインシュレータを配し、前記一次側コイル及び前記二次側コイルを軸方向に並べて組み立てた筒状の組立体の両端面の一方に前記インシュレータが接するように前記組立体を前記カバーの内部に収容し、前記カバーの外面のうち、前記組立体の両端面の他方，前記組立体の内周面，及び前記組立体の外周面を覆う部位に電気絶縁性の樹脂による被覆部を形成することを特徴とする。

本発明では、一次側コイル及び二次側コイルが第一収容体及び第二収容体によって囲まれた状態にあり、第一収容体及び第二収容体によって一時側コイル及び二次側コイルからなる組立体全体が電気的に絶縁されている。さらに、一次側コイル及び二次側コイルの組立体と第一収容体又は第二収容体との間には、電気絶縁性のインシュレータが配されているので、インシュレータが配された部分は、第一収容体又は第二収容体とインシュレータとによって二重に絶縁されている。第一収容体の外面又は第二収容体の外面のうちインシュレータが配された部分を載置面として、第一収容体の外面及び第二収容体の外面にオーバーモールドを行うことで、載置面以外はモールド樹脂による樹脂被覆部が形成された状態となる。このとき、載置面以外は、第一収容体及び第二収容体と、樹脂被覆部とによって二重に絶縁されている。その結果、本発明によれば、載置面にモールド樹脂を行き渡らせるための複雑な成形型を必要とせずに二重の絶縁が外面に施されたトランスボビンアッシーを提供することができる。

本発明の一実施形態のトランスの分解斜視図である。 図１のトランスにおけるトランスボビンアッシーの一部を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図１のトランスの内部の構成要素を図１のＡ−Ａ線における断面で示す分解図である。 図２のトランスボビンアッシーにおける第二収容体の構成を示す斜視図である。 図１のトランスの製造方法を説明するための模式図である。

以下、図１〜図６を参照して本発明の一実施形態について本実施形態のトランスボビンアッシー２を備えたトランス１を例として説明する。
図１に示すように、本実施形態のトランス１は、トランスボビンアッシー２と、トランスコア３３とを備える。

図１から図３までに示すように、トランスボビンアッシー２は、互いに絶縁された状態で軸方向に並べて配される一次側コイル３及び二次側コイル１４と、一次側コイル３及び二次側コイル１４を覆うカバー２２と、カバー２２内に配されたインシュレータ３１と、カバー２２の一部を覆う樹脂被覆部３２とを備えている。

図３及び図４に示すように、一次側コイル３は、第一コイル部４と、第二コイル部９とを備えている。第一コイル部４及び第二コイル部９は、直列又は並列となるように互いに接続される。

第一コイル部４は、導電性板材からなり渦巻き状に巻き回された複数の巻線部（第一巻線部６，第二巻線部７）からなる第一巻回板部５と、第一巻線部６と第二巻線部７とを絶縁する絶縁プレート８とを有している。

二つの巻線部６，７の端部同士が直列に接続されることで、二つの巻線部６，７は一続きの渦巻き状をなしている。第一コイル部４を構成する第一巻線部６と第二巻線部７との間に絶縁プレート８が設けられているため、第一巻線部６と第二巻線部７との接続部分を除き第一巻線部６と第二巻線部７との電気的な絶縁が図られている。

第二コイル部９は、導電性板材からなり渦巻き状に巻き回された複数の巻線部（第一巻線部１１，第二巻線部１２）からなる第二巻回板部１０と、第一巻線部１１と第二巻線部１２とを絶縁する絶縁プレート１３とを有している。

二つの巻線部１１，１２の端部同士が直列に接続されることで、二つの巻線部１１，１２は一続きの渦巻き状をなしている。第二コイル部９を構成する第一巻線部１１と第二巻線部１２との間に絶縁プレート１３が設けられているため、第一巻線部１１と第二巻線部１２との接続部分を除き第一巻線部１１と第二巻線部１２との電気的な絶縁が図られている。

一次側コイル３の各巻回板部５，１０には、一次側コイル３を外部に接続するための端子となる二つの端子板部が形成されている。たとえば第一コイル部４と第二コイル部９とが直列に接続されている場合、第一巻回板部５の長手方向の一端に端子板部５Ａ（図２参照）が形成され、第二巻回板部１０の長手方向の一端に端子板部１０Ａ（図２参照）が形成されている。

図３及び図４に示すように、二次側コイル１４は、第一コイル部４と第二コイル部９との間に配される。
二次側コイル１４は、導電性板材からなり円環状に形成された二つのリング板部１５，１６と、リング板部１５，１６に取り付けられた絶縁ケース部１８とを備える。

各リング板部１５，１６は、一周よりも若干短く形成され、平面視Ｃ字状を呈している。二つのリング板部１５，１６の端部同士は、二次側コイル１４が二周よりも若干短い渦巻き状となるように、溶接等により互いに接続されている。二次側コイル１４の二つのリング板部１５，１６には、二次側コイル１４を外部に接続するための端子となる三つの端子板部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが形成されている（図２参照）。端子板部１７Ａ，１７Ｂは、一方のリング板部１５の長手方向の両端に形成されている。残りの一つの端子板部１７Ｃは、他方のリング板部１６の長手方向の一端に形成されている。

絶縁ケース部１８は、二つのリング板部１５，１６を互いに絶縁するための電気絶縁性部材からなる中間プレート１９と、二つのリング部材１５，１６を一次側コイル３に対して絶縁するための電気絶縁性部材からなる一対の外装プレート２０，２１とを有している。

絶縁ケース部１８と第一コイル部４との間には、一次側コイル３と二次側コイル１４とを二重に絶縁するための絶縁シート２０Ａが設けられている。同様に、絶縁ケース部１８と第二コイル部９との間には、一次側コイル３と二次側コイル１４とを二重に絶縁するための絶縁シート２１Ａが設けられている。

図３及び図４に示すように、カバー２２は、一次側コイル３及び二次側コイル１４が軸方向に並べて組み立てられた筒状の組立体２Ａを内部に収容することができる電気絶縁性部材である。カバー２２は、電気絶縁性の第一収容体２３と、電気絶縁性の第二収容体２７とを有している。第一収容体２３及び第二収容体２７は互いに熱膨張係数が同じとなるように、例えば同じ材料からなる。

第一収容体２３は、環状の第一底板部２４と、第一底板部２４の外周から第一底板部２４に対して垂直に延びる第一外周筒部２５と、第一底板部２４の内周から第一底板部２４に対して垂直に延びる第一内周筒部２６とを有している。

第一外周筒部２５は、組立体２Ａの外周に沿う筒状形状をなし、第一底板部２４に繋がっている。第一外周筒部２５の軸方向において第一底板部２４との境界をなす端と反対側の端には、第二外周筒部２９に接続するための段部２５ａが形成されている。

第一内周筒部２６は、組立体２Ａの内周に沿う筒状形状をなし、第一底板部２４に繋がっている。第一内周筒部２６の軸方向において第一底板部２４との境界をなす端と反対側の端には、第二内周筒部３０に接続するための段部２６ａが形成されている。

第一内周筒部２６には、後述する第二収容体２７の第二内周筒部３０の一部（爪部３０ｂ）が入り込む凹部２６ｂが形成されている。第一内周筒部２６の凹部２６ｂは、第一内周筒部２６を貫通する貫通孔であってもよい。

凹部２６ｂは、第二収容体２７の爪部３０ｂが凹部２６ｂ内でカバー２２の軸方向に進退可能となる程度に、第一収容体２３の軸方向に長い。凹部２６ｂ内で爪部３０ｂが進退移動可能な量は、トランス１の製造過程及び使用時における熱の影響による第一収容体２３及び第二収容体２７の膨張や収縮の量を考慮して設定される。このように、凹部２６ｂ内で爪部３０ｂが移動可能であることにより、凹部２６ｂに爪部３０ｂが係止された状態でカバー２２が熱により膨張したり収縮したりしても凹部２６ｂ又は爪部３０ｂが破損しにくくなる。

第二収容体２７は、環状の第二底板部２８と、第二底板部２８の外周から第二底板部２８に対して垂直に延びる第二外周筒部２９と、第二底板部２８の内周から第二底板部２８に対して垂直に延びる第二内周筒部３０とを有している。

第二外周筒部２９は、組立体２Ａの外周に沿う筒状形状をなし、第二底板部２８に繋がっている。第二外周筒部２９の軸方向において第二底板部２８との境界をなす端と反対側の端には、第一収容体２３の第一外周筒部２５に接続するための段部２９ａが形成されている。第一外周筒部２５に形成された段部２５ａと第二外周筒部２９に形成された段部２９ａとが組み合わされると、組立体２Ａの外周はカバー２２の外部に対して電気的に絶縁される。

第二内周筒部３０は、組立体２Ａの内周に沿う筒状形状をなし、第二底板部２８に繋がっている。第二内周筒部３０の軸方向において第二底板部２８との境界をなす端と反対側の端には、第一収容体２３の第一内周筒部２６に接続するための段部３０ａが形成されている。第二内周筒部３０に形成された段部３０ａと第一内周筒部２６に形成された段部２６ａとが組み合わされると、組立体２Ａの内周はカバー２２の外部に対して電気的に絶縁される。
第二内周筒部３０には、第一収容体２３の第一内周筒部２６に形成された凹部２６ｂに入り込んで凹部２６ｂに係止される爪部３０ｂが形成されている。第二内周筒部３０に形成された段部３０ａと第一内周筒部２６に形成された段部２６ａとが組み合わされた状態で第二内周筒部３０の爪部３０ｂが第一内周筒部２６の凹部２６ｂに入り込むことにより、爪部３０ｂと凹部２６ｂとによって、第二収容体２７と第一収容体２３とは互いに連結される。

インシュレータ３１は、第一底板部２４の形状に倣い、第一底板部２４と第一外周筒部２５と第一内周筒部２６とによって囲まれた空間内で第一底板部２４に接する、電気絶縁性の環状部材である。

樹脂被覆部３２は、互いに連結された第一収容体２３の外面と第二収容体２７の外面とに形成された樹脂による被覆部である。樹脂被覆部３２を構成する樹脂は電気絶縁性を有する。樹脂被覆部３２は、第二収容体２７の外面の全て、並びに第一外周筒部２５の外周面２５ｂ及び第一内周筒部２６の内周面２６ｃに設けられている。樹脂被覆部３２は、第一収容体２３及び第二収容体２７と熱膨張係数が互いに等しい（熱膨張係数が略等しい態様を含む）。

図１に示すトランスコア３３は、第一内周筒部２６及び第二内周筒部３０（図３参照）内を通るようにトランスボビンアッシー２に挿通される軸部３４と、軸部３４と繋がり第一底板部２４及び第二底板部２８の外面２４ａ，２８ａ（図３参照）に沿った方向に延びる一対のベース部３５と、一対のベース部３５に繋がり第一外周筒部２５及び第二外周筒部２９の外周側に配される外郭部３６とを有している。軸部３４，ベース部３５，及び外郭部３６は磁性体からなる。

次に、本実施形態のトランスボビンアッシー２の製造方法について説明する。
まず、カバー２２の内面のうち、第一収容体２３の第一底板部２４が位置する部位に、インシュレータ３１を取り付ける（図３及び図５参照）。
続いて、一次側コイル３と二次側コイル１４との組立体２Ａを、一次側コイル３及び二次側コイル１４が第一内周筒部２６を囲む位置関係となるように、第一収容体２３内に収容する。この状態では、組立体２Ａの一部が第一収容体２３からはみ出した状態となっている。続いて、第二内周筒部３０が一次側コイル３及び二次側コイル１４に挿入されるように、第二収容体２７を組立体２Ａに被せ、第二収容体２７の爪部３０ｂが第一収容体２３の凹部２６ｂに挿入されるまで第二収容体２７を第一収容体２３側へと押し込む。

第二収容体２７の爪部３０ｂが第一収容体２３の凹部２６ｂに挿入されることによって第一収容体２３と第二収容体２７とは互いに連結され、第一内周筒部２６と第二内周筒部３０とは組立体２Ａの内周部分をカバー２２の外部に対して電気的に絶縁する。さらに、第一外周筒部２５と第二外周筒部２９とは組立体２Ａの外周部分をカバー２２の外部に対して電気的に絶縁する。

第一底板部２４，第二底板部２８，第一外周筒部２５，第二外周筒部２９，第一内周筒部２６，及び第二内周筒部３０によって、組立体２Ａの外面の全てが、カバー２２の外部に対して電気的に絶縁される。さらにこのとき、第一底板部２４と組立体２Ａとの間にインシュレータ３１が配されているので、組立体２Ａの軸方向の両端面のうちインシュレータ３１側に向けられた面２Ａ１（図３参照）は、インシュレータ３１及び第一底板部２４によって二重に絶縁されている。

第一収容体２３と第二収容体２７とが連結されている状態では、一次側コイル３及び二次側コイル１４は、カバー２２の内部でカバー２２により保持されている。このため、一次側コイル３と二次側コイル１４との位置ずれが起こりにくい。

カバー２２の内部に組立体２Ａが収容された後、図３に示すように、カバー２２の外面のうち、第二底板部２８の外面２８ａと、第一外周筒部２５及び第二外周筒部２９の外周面２５ｂ，２９ｂと、第一内周筒部２６及び第二内周筒部３０の内周面２６ｃ，３０ｃとに、絶縁性の樹脂からなる樹脂被覆部３２を形成する。樹脂被覆部３２を形成する工程では、図６に示すように、第一底板部２４の外面２４ａを載置面として、インサート成形のための成形型４０に第一底板部２４の外面２４ａが接した状態で、第一底板部２４の外面２４ａ（載置面）以外の面に絶縁性の樹脂の流動体３２ａを注入して硬化させる。絶縁性の樹脂の流動体３２ａは、成形型４０内で硬化することで樹脂被覆部３２となる。

組立体２Ａの外面のうちインシュレータ３１側に向けられた面２Ａ１以外の面は、樹脂被覆部３２とカバー２２とによって、二重に絶縁されている。

このように、本実施形態では、カバー２２、インシュレータ３１、及び樹脂被覆部３２によって、組立体２Ａの外面は全て二重に絶縁されている。

上記の製造方法を用いて製造されたトランスボビンアッシー２にトランスコア３３を取り付けることにより、本実施形態のトランス１を製造することができる。本実施形態のトランス１の製造方法によれば、樹脂被覆部３２を構成する絶縁性の樹脂の流動体（モールド樹脂）を第一底板部２４の外面２４ａに注入する必要がないので、成形型４０内でカバー２２を浮かせて保持するような複雑な成形型４０を必要としない。
また、本実施形態のトランスボビンアッシー２は、カバー２２、インシュレータ３１、及び樹脂被覆部３２によって、組立体２Ａが外部に対して二重に絶縁されるので、トランス１の電気絶縁性を長期間好適に維持できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ トランス
２ トランスボビンアッシー
２Ａ 組立体
３ 一次側コイル
４ 第一コイル部
５ 第一巻回板部
５Ａ 端子板部
６ 第一巻線部
７ 第二巻線部
８ 絶縁プレート
９ 第二コイル部
１０ 第二巻回板部
１０Ａ 端子板部
１１ 第一巻線部
１２ 第二巻線部
１３ 絶縁プレート
１４ 二次側コイル
１５，１６ リング板部
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 端子板部
１８ 絶縁ケース部
１９ 中間プレート
２０，２１ 外装プレート
２２ カバー
２３ 第一収容体
２４ 第一底板部
２４ａ 外面
２５ 第一外周筒部
２５ａ 段部
２５ｂ 外周面
２６ 第一内周筒部
２６ａ 段部
２６ｂ 凹部
２６ｃ 内周面
２７ 第二収容体
２８ 第二底板部
２８ａ 外面
２９ 第二外周筒部
２９ａ 段部
２９ｂ 外周面
３０ 第二内周筒部
３０ａ 段部
３０ｂ 爪部
３０ｃ 内周面
３１ インシュレータ
３２ 樹脂被覆部
３３ トランスコア
３４ 軸部
３５ ベース部
３６ 外郭部
４０ 成形型

Claims (6)

1. 軸方向に並べて配される一次側コイル及び二次側コイルと、
   前記一次側コイル及び前記二次側コイルの少なくとも一部を内部に収容可能な電気絶縁性の第一収容体と、
   前記一次側コイル及び前記二次側コイルの少なくとも一部を内部に収容可能で前記第一収容体に係止可能な電気絶縁性の第二収容体と、
   前記第一収容体の外面と前記第二収容体の外面とに形成された電気絶縁性の樹脂被覆部と、
   前記一次側コイル及び前記二次側コイルと前記第一収容体又は第二収容体との間に位置するように前記第一収容体又は第二収容体の内部に配された電気絶縁性のインシュレータと、
   を備えたことを特徴とするトランスボビンアッシー。
2. 前記インシュレータは、前記一次側コイル及び前記二次側コイルを前記軸方向に組み立てた筒状の組立体における前記軸方向の両端面のいずれか一方に配され、
   前記樹脂被覆部は、前記第一収容体と前記第二収容体のそれぞれの外面のうち、前記組立体の両端面の他方，前記組立体の内周面，及び前記組立体の外周面を覆う部位に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランスボビンアッシー。
3. 前記第一収容体は、前記第二収容体の一部が入り込む凹部を有し、
   前記第二収容体は、前記凹部に入り込んで係止される弾性変形可能な爪部を有する
   請求項１または請求項２に記載のトランスボビンアッシー。
4. 前記第一収容体と前記第二収容体と前記樹脂被覆部とは、互いに熱膨張係数が等しい樹脂材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトランスボビンアッシー。
5. 一次側コイル及び二次側コイルを内部に収容可能な電気絶縁性のカバーの内面の一部に電気絶縁性のインシュレータを配し、
   前記一次側コイル及び前記二次側コイルを軸方向に並べて組み立てた筒状の組立体の両端面の一方に前記インシュレータが接するように前記組立体を前記カバーの内部に収容し、
   前記カバーの外面のうち、前記組立体の両端面の他方，前記組立体の内周面，及び前記組立体の外周面を覆う部位に電気絶縁性の樹脂による被覆部を形成する
   ことを特徴とするトランスの製造方法。
6. 前記被覆部を形成する工程では、
   前記カバーの外面のうち前記組立体の両端面の前記一方を覆う部位を載置面として前記組立体及び前記カバーを内部に載置可能な成形型に前記カバーを載置し、
   前記成形型の内部に配された前記カバーの外面のうち前記載置面以外に前記樹脂の流動体を付着させて前記成形型内で前記流動体を硬化させる
   ことを特徴とする請求項５に記載のトランスの製造方法。

Images