JP6407769B2 - カレントトランス - Google Patents

Description

本発明は、小型化を図る際にも、実装スペースを広げることなく所望の絶縁距離を確保することが可能になるカレントトランスに関するものである。

通信機器用や車載用として用いられている電流検出トランス（以下、カレントトランスと称する。）は、例えば下記特許文献１、２に見られるように、外周部に二次側コイルが巻回されるボビンの一方のフランジ内に、電流を検出する回路に接続される一次側コイルを同軸的に埋め込んだ構成が採用されている。

図６〜図８は、従来のこの種のカレントトランスを示すもので、銅板等を打ち抜き加工してＵ字状に形成されるとともに両端部１ａが実装端子とされた一次側コイル１および二次側コイルの実装端子２ａが、インサート成型によって絶縁性樹脂からなるボビン３内に埋め込まれ、ボビン３の外周部に形成された巻線部３ａに二次側コイル２が巻回されてその端部が実装端子２ａに絡げられるとともに、ボビン３の外周および中心部の貫通孔に、一対のＥ型コア４が対向配置されたものである。

ここで、一次側コイル１には、Ｕ字状の頂部に外方に突出するコイル保持部１ｂが一体に形成されており、インサート成型によってボビン３を射出成型する際に、金型内において上記コイル保持部１ｂを金型内に保持して位置決めすることにより、樹脂圧による一次側コイルの上下動を防止するようになっている。

この結果、上記カレントトランスにおいては、ボビン３内に一次側コイル１および二次側コイルの実装端子２ａを、互いの実装端子１ａ、２ａが互いに反対側に引き出されるように配置しているにも拘わらず、ボビン３の二次側コイルの実装端子２ａの引き出し側の外面３ａに一次側コイル１のコイル保持部１ｂが露出してしまう。

このため、図８（ｃ）に示すように、コイル保持部１ｂ（一次側コイル１）と二次側コイル２との距離Ｌ_１あるいはその実装端子２ａとの距離Ｌ_２が短くなり、所望の沿面距離を確保するためには、ボビン３のサイズを大きくして対応せざるを得ないという問題点があり、広い実装スペースが必要となって搭載機器の小型化を図るうえでの阻害要因となっていた。

特開２００３−７７７４４号公報 特開２００３−２９７６４４号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ボビンを大型化することなく所望の絶縁距離を確保することができ、よって一層の小型化を実現することが可能になるカレント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に記載の発明は、板状の一次側コイルがインサート成型によって埋め込まれるとともに、外周部に形成された巻線部に二次側コイルが巻回されたボビンと、このボビンを囲繞して閉磁路を形成するコアとを備えたカレントトランスにおいて、上記ボビンは、上記一次側コイルがインサート成型によって絶縁性樹脂に埋め込まれるとともに当該一次側コイルの端子および上記インサート成型時に上記一次側コイルを保持するためのコイル保持部を外面から突出させた一次側インサート体と、この一次側インサート体および上記コイル保持部がインサート成型によって絶縁性樹脂に埋め込まれるとともに上記一次側インサート体に隣接して上記巻線部が上記一次側コイルと同軸的に形成された二次側インサート体とからなることを特徴とするものである。

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、上記ボビンには、上記二次側インサート体の上記巻線部の中心部から上記一次側インサート体の上記一次側コイルの中心部を貫通して上記コアが挿入される貫通孔が形成されるとともに、上記一次側インサート体の外周面であって上記貫通孔と上記コイル保持部との間に、上記コイル保持部と上記コアとの間の沿面距離を増加させる凸部または凹部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記一次側インサート体には、上記二次側インサート体の成型時に上記一次側インサート体を金型内に保持することにより成型後に端面が上記ボビンの外周面に露出する支承部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記一次側コイルは、上記一次側インサート体内において上記巻線部から離間する方向に屈曲されて上記ボビンから外方へ延出されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、先ずコイル保持部を利用して一次側コイルのみをインサート成型によって一次側インサート体に埋設し、さらにこの一次側インサート体をインサート成型によって二次側インサート体に埋設しているために、一次側インサート体から突出する上記コイル保持部を、二次側インサート体の内部に埋設することができる。

この結果、上記コイル保持部（一次側コイル）と、二次側コイルおよびその実装端子との間の沿面距離を考慮する必要が無いために、ボビンを大型化することなく一次側コイルと二次側コイルとの間に所望の絶縁距離を確保することができ、よって一層の小型化を実現することも可能になる。

ところで、上述したように一次側インサート体をインサート成型して二次側インサート体内に埋め込むことにより、一次側インサート体から露出するコイル保持部を完全に絶縁性樹脂で覆うことができるが、一次側インサート体と二次側インサート体の界面は、完全に密着させることはできない。このため、上記界面は、一次側インサート体から露出するコイル保持部と貫通孔内に挿入されたコアとの間の沿面距離として考慮する必要がある。

したがって、請求項２に記載の発明のように、一次側インサート体の外周面であって上記貫通孔とコイル保持部との間に、コイル保持部とコアとの間の沿面距離を増加させる凸部または凹部を形成すれば、ボビンの小型化を図る場合にも、所望の沿面距離を確保することができて好適である。

また、一次側インサート体をインサート成型して二次側インサート体とする際に、当該一次側インサート体が金型内において樹脂圧により移動する可能性がある場合には、請求項３に記載の発明のように、上記一次側インサート体に、上記二次側インサート体の成型時に上記一次側インサート体を金型内に保持する支承部を形成することが好ましい。なお、この支承部を形成した場合には、当該支承部の端面は、ボビンの外周面に露出することになる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、一次側コイルを一次側インサート体内において巻線部から離間する方向に屈曲してボビンから外方へ延出させているために、上記一次側コイルを実装面により近い部分から外方に延出させることができ、この結果巻線部に巻回される二次側コイルとの間の沿面距離を長く確保することが可能になる。

本発明の一実施形態を示す全体の斜視図である。 一次側インサート体の構造を示す分解斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図１のカレントトランスを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 （ａ）は図１の底面図、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線視断面図である。 従来のカレントトランスを示す全体の斜視図である。 図６の分解斜視図である。 図６のカレントトランスを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は底面図である。

図１〜図５は、本発明に係るカレントトランスの一実施形態を示すもので、このカレントトランスのボビン１０は、一次側コイル１１が絶縁性樹脂を用いたインサート成型によって一次側インサート体１２内に埋め込まれ、さらにこの一次側インサート体１２が絶縁性樹脂を用いたインサート成型によって二次側インサート体１３内に埋め込まれることによって形成されたものである。

上記一次側コイル１１は、銅板等を打ち抜き加工することによって外観略Ｕ字状に形成されたもので、両端の先端部分が実装端子１１ａとされている。ここで、一次側コイル１１は、実装端子１１ａ側に向けて順次同じ面外方向に２段階に屈曲されることにより、２つの平行部分１１ｃ、１１ｄが形成され、先端側の平行部分１１ｄの裏面が、実装基板への接合面となっている。また、この一次側コイル１１の中央部には、外方に突出するコイル保持部１１ｂが一体に形成されている。

そして、この一次側コイル１１は、一次側インサート体１２の外面から金型内において保持されていたコイル保持部１１ｂの先端部分を突出させるとともに、一段目の平行部分１１ｃの中央部から先端側を延出させて、上記一次側インサート体１２内に埋設されている。

この一次側コイル１１を内包した一次側インサート体１２には、一次側コイル１１の中心部を貫通する貫通孔１４が形成されている。また、一次側インサート体１２の外周面であって貫通孔１４とコイル保持部１１ｂの突出部分との間には、コイル保持部１１ｂの延在方向と直交する方向に環状に突出する２条の凸部１５ａ、１５ｂが、コイル保持部１１ｂの延在方向に間隔をおいて一体成型されている。

加えて、環状の凸部１５ａ、１５ｂの対向辺には、後述する二次側インサート体１３にインサート成型される二次側コイル１７の実装端子１７ａとの間に介在される凸部１６ａ、１６ｂが一体に形成されている。

さらに、この一次側インサート体１２には、上記凸部１６ｂの外方にそれぞれ支柱（支承部）１８が一体成型されている。これらの支柱１８は、二次側インサート体１３の成型時に一次側インサート体１２を金型内に保持するためのもので、両端面１８ａが二次側インサート体１３の外形を画成するキャビティの内面に当接する寸法に形成されている。

以上の構成からなる一次側インサート体１２をインサート成型した二次側インサート体１３には、一次側インサート体１２に隣接して巻線部１９が一次側コイル１１と同軸的に形成されている。また、この巻線部１９の反対側にはフランジ部２０が形成されるとともに、巻線部１９の中心部には、内部の一次側インサート体１２の貫通孔１４と連通する貫通孔２１が形成されている。

そして、このカレントトランスは、巻線部１９に二次側コイル１７が巻回されてその端部が実装端子１７ａに絡げられるとともに、ボビン１０の外周および二次側インサート体１３および一次側インサート体１２に形成された貫通孔２１、１４に、一対のニッケル系のＥ型コア２２の外足２２ａおよび中足２２ｂがそれぞれ対向配置されることによって構成されている。なお、図中の符号１８ａは、二次側インサート体１３の成型時に一次側インサート体１２を金型内に保持することにより成型後にボビン１０の表面に露出する支柱１８の端面である。

以上の構成からなるカレントトランスによれば、コイル保持部１１ｂを利用して一次側コイル１１のみをインサート成型によって一次側インサート体１２に埋設し、さらにこの一次側インサート体１２をインサート成型によって二次側インサート体１３に埋設しているために、一次側インサート体１２から突出するコイル保持部１１ｂを、二次側インサート体１３の絶縁性樹脂によって完全に覆うことができる。この結果、コイル保持部１１ｂと、二次側コイル１７やその実装端子１７ａとの間の沿面距離を考慮する必要が無い。

しかも、一次側インサート体１２の外周面であって貫通孔１４とコイル保持部１１ｂとの間に、コイル保持部１１ｂの延在方向と直交する方向に環状に突出する２条の凸部１５ａ、１５ｂを一体に形成しているために、図５（ｂ）に示すように、一次側インサート体１２と二次側インサート体１３との間の界面を介したコイル保持部１１ｂとコアとの間の沿面距離Ｌを長く確保することができる。

加えて、凸部１５ａ、１５ｂの対向辺に、二次側インサート体１３にインサート成型される二次側コイル１７の実装端子１７ａとの間に介装される凸部１６ａ、１６ｂを一体に形成しているために、同様に一次側インサート体１２と二次側インサート体１３との間の界面を介したコイル保持部１１ｂと上記実装端子１１ａとの間の沿面距離も増加させることができる。

さらに、一次側コイル１１を、実装端子１１ａ側に向けて順次巻線部１９から離間する方向に２段階に屈曲することにより２つの平行部分１１ｃ、１１ｄを形成し、一段目の平行部分１１ｃの中央部から実装端子１１ａ側をボビン１０から外方に延出させているために、図４（ｂ）に示すように、一次側コイル１１を実装面により近い部分から外方に延出させることができ、この結果巻線部１９に巻回される二次側コイル１７との間の沿面距離Ｌ_４を図８（ｂ）に示した従来のカレントトランスにおける沿面距離Ｌ_３よりも長く確保することができる。

以上のように、上記カレントトランスによれば、ボビン１０を大型化することなく一次側コイル１１と二次側コイル１７およびコア２２との間に所望の絶縁距離を確保することができ、よって一層の小型化を実現することも可能になる。

また、一次側インサート体１２に、二次側インサート体１３のインサート成型時に一次側インサート体１２を金型内に固定するための支柱１８を形成しているために、金型内において樹脂圧により一次側インサート体１２が移動することを確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、一次側インサート体１１に、二次側インサート体１３の成型時に当該一次側インサート体１２を金型内に保持するための支承部として、支柱１８を一体に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金型の形状や絶縁性樹脂の射出方向等の条件によって、一次側インサート体１２を金型内に保持するための様々な形態を採用することが可能である。

１０ ボビン
１１ 一次側コイル
１１ａ 実装端子（端子）
１１ｂ コイル保持部
１２ 一次側インサート体
１３ 二次側インサート体
１４、２１ 貫通孔
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ 凸部
１７ 二次側コイル
１７ａ 実装端子
１８ 支柱（支承部）
１８ａ 端面
１９ 巻線部
２２ Ｅ型コア

Claims (4)

1. 板状の一次側コイルがインサート成型によって埋め込まれるとともに、外周部に形成された巻線部に二次側コイルが巻回されたボビンと、このボビンを囲繞して閉磁路を形成するコアとを備えたカレントトランスにおいて、
   上記ボビンは、上記一次側コイルがインサート成型によって絶縁性樹脂に埋め込まれるとともに当該一次側コイルの端子および上記インサート成型時に上記一次側コイルを保持するためのコイル保持部を外面から突出させた一次側インサート体と、この一次側インサート体および上記コイル保持部がインサート成型によって絶縁性樹脂に埋め込まれるとともに上記一次側インサート体に隣接して上記巻線部が上記一次側コイルと同軸的に形成された二次側インサート体とからなることを特徴とするカレントトランス。
2. 上記ボビンには、上記二次側インサート体の上記巻線部の中心部から上記一次側インサート体の上記一次側コイルの中心部を貫通して上記コアが挿入される貫通孔が形成されるとともに、上記一次側インサート体の外周面であって上記貫通孔と上記コイル保持部との間に、上記コイル保持部と上記コアとの間の沿面距離を増加させる凸部または凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
3. 上記一次側インサート体には、上記二次側インサート体の成型時に上記一次側インサート体を金型内に保持することにより成型後に端面が上記ボビンの外周面に露出する支承部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカレントトランス。
4. 上記一次側コイルは、上記一次側インサート体内において上記巻線部から離間する方向に屈曲されて上記ボビンから外方へ延出されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカレントトランス。

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