JP7302236B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、たとえばカレントトランスなどとして好ましく用いられるトランスに関する。

線路に流れる電流を検出する素子として、例えばカレントトランスが知られている。特許文献１に記載のカレントトランス（電流検出用トランス）では、１次側巻線を平板状とし、肉薄にして幅を大きくすることにより、断面積を大きくして抵抗値を小さくし、大電流化に対応することを可能としている。

しかしながら、特許文献１に記載のカレントトランスでは、大電流化に伴い生じ得る発熱の問題に対して十分な対策がなされているとはいえず、この種の問題を解決するための対策が必要とされる。

特開２００３－２９７６４４号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランスを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るトランスは、
第１コイルが内蔵されるとともに、第２コイルが巻回され、前記第２コイルのリード部が接続される一対の第２端子が固定されるボビンと、
前記ボビンに取り付けられるコアとを有し、
前記第１コイルには放熱部が設けられている。

本発明に係るトランスでは、第１コイルに放熱部が設けられている。そのため、第１コイルで発生した熱を、放熱部を介して放熱させることが可能である。したがって、大電流化に伴う第１コイルの発熱を低減し、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランスを実現することができる。

好ましくは、前記第１コイルは平板コイルからなり、前記放熱部は、前記第１コイルの外側に突出する突出形状からなる。このような構成とすることにより、放熱部の表面を熱の放出面として機能させ、第１コイルで発生した熱を放熱部の表面から効率的に放出させることができる。また、放熱部は第１コイルの外側に突出しているため、第１コイルに流れる電流の流路面積を十分に確保し、第１コイルに大電流を流しつつ、上記放熱効果を得ることができる。

好ましくは、前記ボビンの底面には第１凹部が形成されている。このような構成とすることにより、第１凹部の表面積に応じた分だけボビンの表面積が増大し、ボビンに伝達された第１コイルの熱をボビンの表面から効率的に放熱させることができる。

好ましくは、前記第１凹部は、前記ボビンの底面から前記第１コイルの配置位置まで延びている。このような構成とすることにより、第１凹部の表面積を大きく確保することが可能となり、ボビンの表面からの放熱量を増大させることができる。

好ましくは、前記第１コイルには第２凹部が形成されており、前記第２凹部の少なくとも一部は、前記放熱部に位置する。このような構成とすることにより、トランスの製造工程において、例えばボビンの内部に第１コイルをインサート成形する際、第２凹部の内部に位置決めピンを挿入し、第１コイルを金型内の所定位置に固定することが可能であり、第１コイルの位置決め精度を高めることができる。また、第２凹部の少なくとも一部を放熱部に配置させることにより、第１コイルの電流の流路面積が第２凹部によって狭められることを防止することが可能であり、第１コイルの断面積を大きくし、第１コイルに大電流を流すことができる。

好ましくは、前記第２凹部は、前記第１コイルの厚み方向に延びる貫通孔である。このような構成とすることにより、位置決めピンを第２凹部の内部に十分な深さで挿入することが可能となり、第１コイルを金型内に安定して固定することができる。

好ましくは、前記第１コイルには一対の第１端子が一体的に形成されており、前記第１端子の少なくとも一部は、前記ボビンの一方側から前記ボビンの外側に突出し、前記第２端子の一部は、前記ボビンの他方側から前記ボビンの外側に突出する。このような構成とすることにより、一対の第１端子と一対の第２端子とが、それぞれボビンの反対側からボビンの外側に突出することになるため、一対の第１端子と一対の第２端子とが十分に離間して配置され、一対の第１端子と一対の第２端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

好ましくは、前記第１コイルが配置されている範囲と、一対の前記第２端子が配置されている範囲とは、水平方向にオーバーラップしていない。このような構成とすることにより、第１コイルと一対の第２端子とが水平方向に十分に離間して配置され、第１コイルと一対の第２端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

好ましくは、前記コアと一対の前記第２端子との間に位置する前記ボビンの下方には、前記ボビンの下方側に突出する絶縁凸部が形成されている。このような構成とすることにより、絶縁凸部の突出量に応じた距離だけ、コアと一対の第２端子との間の沿面距離を延長することが可能となり、コアと一対の第２端子との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

好ましくは、前記第２コイルはワイヤからなり、前記ボビンにおける前記第２端子の突出位置の近傍には、前記リード部が係止される凸状の係止部が形成されている。第２コイルのリード部を係止部に係止させつつ第２端子に向けて引き出すことにより、リード部の引出方向のばらつきが抑えられ、リード部の引出距離が一定になるとともに、第２コイルの巻数が一定になり、トランスの磁気特性のばらつきを抑えることができる。

図１Ａは本発明の一実施形態に係るトランスの斜視図である。 図１Ｂは図１Ａに示すトランスの側面図である。 図１Ｃは図１Ａに示すトランスの底面図である。 図２は図１Ａに示すトランスの分解斜視図である。 図３Ａは図１Ａに示すIIIA－IIIA線に沿う断面図である。 図３Ｂは図１Ａに示すIIIB－IIIB線に沿う断面図である。 図４は図２に示すボビンに一体化されている第１コイルの斜視図である。 図５は図２に示すボビンに一体化されている第２端子の斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１Ａに示す本実施形態に係るトランス１０は、たとえばＥＶ（Electric Vehicle：電動輸送機器）、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle：プラグインハイブリッド自動車）、あるいはコミュータ（車両）用の車載用充電器、あるいは家庭用または産業用電気機器の電源回路、あるいはコンピュータ機器の電源回路などにおいて、たとえばカレントトランスとして用いられる。

図２に示すように、このトランス１０は、ボビン２０と、第１コア４０１および第２コア４０２から成るコア部（磁性コア）４０と、を有する。なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｚ軸は、トランス１０の高さ（厚み）に対応する。また、Ｘ軸は、後述する第２コイル３４１の巻軸に垂直であり、ボビン２０の第１台座２１０と第２台座２２０とが並ぶ方向に一致するようになっている。

ボビン２０は、巻芯部２３と、巻芯部２３のＺ軸方向の一方側（下方）に位置する台座２１と、巻芯部２３のＺ軸方向の他方側（上方）に位置する鍔部２２とを有する。台座２１と、鍔部２２と、巻芯部２３とは、一体に成形されている。

ボビン２０は、たとえばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＬＣＰ、ナイロンなどのプラスチックで一体的に成形してあるが、その他の絶縁部材で構成されても良い。ただし、本実施形態では、ボビン２０としては、たとえば１Ｗ／ｍ・Ｋ以上に熱伝導率が高いプラスチックで構成することが好ましく、たとえばＰＰＳ、ナイロンなどで構成してある。

巻芯部２３は、中空の筒形状からなり、台座２１と鍔部２２との間に配置されている。巻芯部２３には、その外周面にワイヤ３４を巻回してなる第２コイル３４１が配置される。詳細な図示は省略するが、巻芯部２３をＸ－Ｙ平面に平行な面に沿って切断したときの断面形状は、略長方形状からなる。

鍔部２２は、巻芯部２３の上端部に形成されており、Ｘ－Ｙ平面に平行な方向に沿って、ボビン２０の外方に突出している。鍔部２２の上面には、４つの位置決め部（コアガイド）２２ａが各々離間して形成されている。各位置決め部２２ａは、Ｚ軸上方に向けて突出する凸形状からなる。鍔部２２の上面に位置決め部２２ａを形成することにより、図１Ａに示すように、ボビン２０にコア４０を取り付けたときに、コア４０を位置決めすることが可能になるとともに、コア４０がＸ軸方向に沿って位置ずれすることを防止することが可能となる。

図２に示すように、台座２１は、巻芯部２３の下端部に形成されており、Ｘ－Ｙ平面に平行な方向に沿って、ボビン２０の外方に突出している。台座２１はＺ軸方向に所定の厚みを有しており、台座２１の内部には第１コイル３１の一部が内蔵されているとともに、ワイヤ３４（第２コイル３４１）のワイヤリード部３４２，３４３が接続される一対の第２端子３５，３６の一部が内蔵（固定）されている。

台座２１は、第１台座２１０と、第２台座２２０と、接続部２３０とを有する。第１コイル３１の一部（後述するコイル本体部３１１の全部）は、第１台座２１０と、第２台座２２０と、接続部２３０とに跨るように内蔵されている。第１台座２１０は巻芯部２３を挟んでＸ軸方向の一方側に配置され、第２台座２２０は巻芯部２３を挟んでＸ軸方向の他方側に配置されている。

図１Ｃに示すように、第１台座２１０と第２台座２２０とは、一対の接続部２３０，２３０で接続されている。一対の接続部２３０，２３０の各々は、Ｘ軸方向に沿って所定の長さで延在しており、当該長さは巻芯部２３のＸ軸方向幅に略等しくなっている。また、一対の接続部２３０，２３０の各々は、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置されており、当該間隔は巻芯部２３のＹ軸方向幅に略等しくなっている。接続部２３０のＹ軸方向幅は、後述する第１コイル３１のコイル本体部３１１のＹ軸方向幅と同程度となっている。

一対の接続部２３０，２３０の各々のＹ軸方向の外側端面は、台座２１０，２２０の各々のＹ軸方向の端面よりも内側（ボビン２０の中心側）に配置されており、接続部２３０，２３０の各々のＹ軸方向の外側端面と、台座２１０，２２０の各々のＹ軸方向の端面との間には段差が形成されている。この段差部分には、第２コア４０２の側脚部４８が配置される。

図１Ｂおよび図２に示すように、第２コア４０２と一対の第２端子３５，３６との間に位置する第１台座２１０の下方には、ボビン２０の下方側（Ｚ軸下方）に突出する絶縁凸部２１２が形成されている。絶縁凸部２１２は、第２コア４０２（ベース部４４）と一対の第２端子３５，３６（外部接続部３５２，３６２）との間の沿面距離を確保するために形成されたものであり、絶縁凸部２１２の下方への突出幅に応じた距離だけ、上記沿面距離を延長することが可能となっている。絶縁凸部２１２の下方への突出幅は、上記沿面距離を十分に確保できる範囲で適宜決定される。本実施形態では、絶縁凸部２１２は、第２コア４０２のベース部４４よりも下方に突出している。

また、第２コア４０２と、後述する第１コイル３１の一対の平板リード部（第１端子）３１２，３１３との間に位置する第２台座２２０の下方には、ボビン２０の下方側（Ｚ軸下方）に突出する絶縁凸部２２２が形成されている。絶縁凸部２２２は、第２コア４０２（ベース部４４）と一対の平板リード部３１２，３１３（接続部３１２ａ，３１３ａ）との間の沿面距離を確保するために形成されたものであり、絶縁凸部２２２の下方への突出幅に応じた距離だけ、上記沿面距離を延長することが可能となっている。絶縁凸部２２２の下方への突出幅は、上記沿面距離を十分に確保できる範囲で適宜決定される。本実施形態では、絶縁凸部２２２は、第２コア４０２のベース部４４よりも下方に突出している。

鍔部２２の上面から台座２１の下面に至るＺ軸方向に沿う領域には、コア脚用貫通孔２４が、巻芯部２３の内部を貫くように形成されている。コア脚用貫通孔２４は、後述する第１コア４０１および第２コア４０２の各々の中脚部４６が挿入されるように形成されている。

図１Ｃに示すように、第１台座２１０のＹ軸方向の両側には、２つの孔２１３，２１３が、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で形成されている。また、第２台座２２０のＹ軸方向の両側には、２つの孔２２３，２２３が、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で形成されている。各孔２１３，２２３の直径は、後述するように、ボビン２０の内部に第１コイル３１をインサート成形する際に用いる位置決めピン（図示略）の直径と略等しくなっている。

図３Ａに示すように、第１台座２１０に形成された孔２１３は、第１台座２１０（より詳細には、絶縁凸部２１２が形成された部分）の実装側底面２１１から、第１台座２１０の内部に向かって、Ｚ軸方向に沿って延びている。より詳細には、孔２１３は、第１台座２１０の内部に配置された第１コイル３１の配置位置の周辺部まで延びている。

また、第２台座２２０に形成された孔２２３は、第２台座２２０（より詳細には、絶縁凸部２２２が形成されていない部分）から、第２台座２２０の内部に向かって、Ｚ軸方向に沿って延びている。より詳細には、孔２２３は、第２台座２２０の内部に配置された第１コイル３１の配置位置の周辺部まで延びている。

なお、孔２１３，２２３は、仮に台座２１から第１コイル３１を省略したときに第１コイル３１の配置位置に形成される空間に接続されており、当該空間とボビン２０の外部空間とを連通している。

図２に示すように、第１台座２１０のＸ軸方向の外側端部には、切欠部２１４が形成されている。切欠部２１４は、第１台座２１０の上方に形成されており、Ｙ軸方向に所定の幅を有する略Ｌ字状の切り欠きからなる。この切欠部２１４により、第１台座２１０のＸ軸方向の外側端部には、略Ｌ字状の段差が形成されている。切欠部２１４のＹ軸方向に沿う幅は、一対の端子３５，３６のワイヤ接続部３５１，３６１の各々の間の間隔と略等しくなっている。

切欠部２１４のＹ軸方向の両端には、一対の係止部２１５，２１５が形成されている。係止部２１５は、Ｙ軸方向に突出する突出部（オーバーハング）からなり、その基端側から先端側に向けて先細となっている。係止部２１５は、凸状の曲面形状を有し、そのＹ－Ｚ平面に沿う断面形状は略三角形状あるいは略半円形状となっている。一対の係止部２１５，２１５の各々は、互いに向かい合うように突出しており、ボビン２０における第２端子３５，３６（ワイヤ接続部３５１，３６１）の突出位置の近傍に形成されている。係止部２１５，２１５は、Ｘ軸方向に所定の長さを有しており、そのＸ軸方向に沿って、ワイヤリード部３４２，３４３を当接させることが可能となっている。

ワイヤ３４のワイヤリード部３４２，３４３は、一対の係止部２１５，２１５に向けて第２コイル３４１から斜めに引き出され、係止部２１５，２１５に当接しつつ（係止されつつ）、第２端子３５，３６のワイヤ接続部３５１，３６１に接続される。すなわち、一対の係止部２１５，２１５は、ワイヤリード部３４２，３４３をワイヤ接続部３５１，３６１に案内する案内部としての役割を果たす。

コア４０１，４０２は、本実施形態では、同じ形状であり、Ｘ－Ｙ断面で断面Ｅ字形状を有し、いわゆるＥ型コアを構成する。なお、コア４０１，４０２の態様は図２に示す態様に限定されるものではなく、たとえばコア４０１，４０２は、それぞれ一体に成形してあってもよく、または、それぞれ複数に分割されていてもよい。また、コア４０１，４０２は、熱伝導性に優れたベルト６０などでボビン２０と共に固定されていてもよい（図１Ａ参照）。

コア４０１，４０２は、それぞれＹ軸方向に延びるベース部４４と、ベース部４４のＹ軸方向の両端からＺ軸方向に突出している一対の側脚部４８，４８と、これらの側脚部４８，４８の間でＹ軸方向の中央からＺ軸方向に突出する中脚部４６とを有する。

中脚部４６は、ボビン２０のコア脚用貫通孔２４の内部にＸ軸方向の両側から挿入されるようになっている。ボビン２０のコア脚用貫通孔２４の内部において、中脚部４６，４６の先端は、接触して付き合わされていてもよいし、所定のギャップを挟んで向き合うように構成してもよい。なお、ギャップを形成することにより、ギャップの幅に応じてリーケージ特性を調整することができる。

中脚部４６，４６は、コア脚用貫通孔２４の内周面形状に一致するように、略四角柱形状を有しているが、その形状は、特に限定されず、コア脚用貫通孔２４の形状に合わせて変化させても良い。また、側脚部４８，４８は、Ｘ－Ｚ平面に平行な平面からなる外面を有し、台座２１および鍔部２２のＹ軸方向の外側に配置される。本実施形態では、各コア４０１，４０２の材質は、金属、フェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。

本実施形態では、巻芯部２３の外周部に、ワイヤ３４が巻回されており、第２コイル３４１からなる二次コイルが形成されている。ワイヤ３４は、単線で構成されてもよく、あるいはリッツ線などの撚り線で構成されてもよい。ワイヤ３４の線径は、特に限定されないが、好ましくは０．１～０．４ｍｍの範囲である。ワイヤ３４は、金属線などの導電線で構成されるが、絶縁被覆ワイヤであってもよい。ワイヤ３４の巻き数（ターン数）は、特に限定されないが、たとえば一次コイルのターン数の数十倍から数千倍の巻き数である。

図４に示すように、第１コイル３１は、略Ｃ字形状の平板導体（平板コイル）からなり、一次コイルを構成する。第１コイル３１は、コイル本体部３１１と、一対の平板リード部（第１端子）３１２，３１３と、複数（図示の例では、４つ）の放熱部３１４と、複数（図示の例では、４つ）の貫通孔３１５とを有する。

一対の平板リード部３１２，３１３の各々は、コイル本体部３１１の両端部に一体的に形成されている。図１Ｂに示すように、平板リード部３１２，３１３の各々の一部は、ボビン２０のＸ軸方向の一方側（第２端子３５，３６が配置されている側とは反対側）からボビン２０の外側に突出しており、平板リード部３１２，３１３と、第２端子３５，３６との間の絶縁距離（沿面距離）を十分に確保することが可能となっている。

図４に示すように、一対の平板リード部３１２，３１３は、接続部３１２ａ，３１３ａと実装部３１２ｂ，３１３ｂとを有する。実装部３１２ｂ，３１３ｂは、図３Ａに示すように、第２台座２２０の実装側底面２２１に平行な面からなり、外部基板などの外部回路との実装接続部となる。実装部３１２ｂ,３１３ｂは、第１台座２２０の実装側底面２２１に沿って、ボビン２０のＸ軸方向の外側（ただし、第２端子３５，３６の突出方向とは反対側）に向かって延在し、第２台座２０のＸ軸方向の端部よりも外側に突出している。

図４に示すように、接続部３１２ａ，３１３ａは、Ｚ軸方向に沿って延びており、実装部３１２ｂ，３１３ｂとコイル本体部３１１とを接続する。図３Ａに示すように、接続部３１２ａ，３１３ａの下端部は、第２台座２２０（絶縁凸部２２２が形成されていない部分）の実装側底面２２１から、ボビン２０の下方に向かって延在し、絶縁凸部２２２よりも下方に突出している。

本実施形態では、第１コイル３１がボビン２０とインサート成形されることにより、コイル本体部３１１が台座２１の内部に埋め込まれる。なお、ボビン２０は、第１コイル３１が金型内にインサートされている状態で樹脂などで一体成形される。

図４に示すように、コイル本体部３１１は、略１ターン分（より詳細には、略３/４ターン分）のリング板形状（略Ｃ字形状）を有する。コイル本体部３１１は、台座２１の内部に一体化して埋め込まれている（図３Ｂ参照）。

コイル本体部３１１には、４つの放熱部３１４の各々が局所的に設けられている。４つの放熱部３１４の各々は、第１コイル３１（コイル本体部３１１）の外側（図示の例では、Ｙ軸方向の外側であり、コイル本体部３１１の長手方向または延在方向に直交する方向）に突出する突出形状（凸部）からなり、コイル本体部３１１に一体に形成されている。放熱部３１４は、コイル本体部３１１を局所的に外側に拡張させる（幅広にする）ことで構成され、コイル本体部３１１と同様の材料で構成されている。放熱部３１４の厚みは、コイル本体部３１１の厚みと同様である。

放熱部３１４のコイル本体部３１１からの突出幅Ｗ１と、平板リード部３１２，３１３との境界部分に位置するコイル本体部３１１の幅（コイル本体部３１１の長手方向に直交する幅）Ｗとの比Ｗ１／Ｗは、好ましくは０．５～１．０である。図示の例では、上記突出幅Ｗ１は、上記幅Ｗよりも小さくなっている。

図３Ｂに示すように、放熱部３１４のＹ軸方向外側への突出幅は、第１台座２１０および第２台座２２０の各々のＹ軸方向の端部よりも外側にはみ出さない範囲で設定される。本実施形態では、第１コイル３１のうち、平板リード部３１２，３１３のみが、ボビン２０（第２台座２２０）のＸ軸方向の端部において、ボビン２０の外側に露出（突出）している一方で、コイル本体部３１１は、ボビン２０のＸ軸方向およびＹ軸方向の端部において、ボビン２０の外側には露出していない。そのため、第１コイル３１と、コア４０あるいは第２端子３５，３６との絶縁距離（沿面距離）を十分に確保することが可能となっている。

ここで、図４に示すように、コイル本体部３１１の外縁部は、Ｙ軸方向に沿って延在する短手状外縁部３１１ａと、短手状外縁部３１１ａのＹ軸方向の一端および他端に接続され、Ｘ軸方向に沿って延在する一対の長手状外縁部３１１ｂ，３１１ｂとに大別される。一対の長手状外縁部３１１ｂ，３１１ｂの各々には、２つの放熱部３１４，３１４が形成されている。各長手状外縁部３１１ｂに形成された２つの放熱部３１４，３１４のうち、一方の放熱部３１４は、長手状外縁部３１１ｂのＸ軸方向の一端において、平板リード部３１２（３１３）に近接して配置されている。他方の放熱部３１４は、長手状外縁部３１１ｂのＸ軸方向の他端において、略Ｃ字形状からなる第１コイル３１の角部（屈曲部分）に近接して配置されている。すなわち、４つの放熱部３１４の各々は、コイル本体部３１１のＸ軸方向の端部または屈曲部分（角部）に配置され、コア本体部３１１のＸ軸方向の中央部（図３Ｂに示す第２コア４０２の側脚部４８が位置する部分）には配置されていない。

放熱部３１４をＺ軸方向から見た形状は、台形状となっているが、特に限定されるものではなく、半円状や長方形状あるいは三角形状でもよい。

４つの放熱部３１４の各々には、第１コイル３１の厚み方向に延びる貫通孔３１５が形成されている。貫通孔３１５の直径は、前述のボビン２０に形成された孔２１３，２２３の直径と略等しくなっている。

後述するようにボビン２０の内部に第１コイル３１をインサート成形する際には、各貫通孔３１５の内部に各位置決めピン（図示略）が挿入され、金型の内部において、第１コイル３１がボビン本体２１の内部の所定位置に位置決めされる。なお、位置決めピンは、ボビン２０が成形された後、前述の孔２１３，２２３に沿って引き抜かれる。すなわち、孔２１３，２２３は、位置決めピンが引き抜かれた跡として、ボビン２０に形成される。

本実施形態では、貫通孔３１５は、コイル本体部３１１側にはみ出すことなく、放熱部３１４の内側に形成されている。貫通孔３１５は、可能な限り、放熱部３１４のＹ軸方向の外側に配置されていることが好ましい。ただし、貫通孔３１５の少なくとも一部が放熱部３１４に位置していれば、その配置は適宜変更してもよい。すなわち、貫通孔３１５の一部はコイル本体部３１１側にはみ出していてもよく、貫通孔３１５は放熱部３１４とコイル本体部３１１とに跨って配置されていてもよい。図３Ａに示すように、各貫通孔３１５は、ボビン２０に形成された孔２１３，２２３とＺ軸方向に連通している。

第１コイル３１は、たとえば銅、アルミニウム、スズ、ニッケルなどの金属、またはこれらの合金などの導電性板材で構成してある。第１コイル３１の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．３～０．８ｍｍである。第１コイル３１の表面、特に、平板リード部３１２，３１３の実装部３１２ｂ，３１３ｂの表面には、ハンダなどの接合部材との密着性を向上させるためなどの目的でメッキ処理や粗面化処理が施されていてもよい。

図１Ｂに示すように、一対の第２端子３５，３６は、第１コイル３１の平板リード部３１２，３１３とはＸ軸方向の反対側に配置され、その一部は、ボビン２０のＸ軸方向の他方側からボビン２０の外側に突出している。第２端子３５，３６は、ボビン２０の成形の際に、インサート成形により第１台座２１０に一体化される。第２端子３５，３６の材質は、第１コイル３１の材質と同様である。

図５に示すように、一対の第２端子３５，３６は、ワイヤ接続部３５１，３６１と、外部接続部３５２，３６２と、連結部３５３，３６３とを有する。ワイヤ接続部３５１，３６１は、Ｘ軸方向に向かって延びる直線形状を有する。図３Ａに示すように、ワイヤ接続部３５１，３６１の一部は第１台座２１０のＸ軸方向の端部から、ボビン２０の外側（ただし、平板リード部３１２，３１３の突出方向とは反対方向）に突出し、残りの一部は第１台座２１０の内部にインサート成形により埋め込まれている。ワイヤ接続部３５１，３６１の上記突出部分には、ワイヤ３４のワイヤリード部３４２，３４３が絡げられて接続される。

ワイヤリード部３４２，３４３がそれぞれ絡げられたワイヤ接続部３５１，３６１には、ハンダによる接合、あるいはレーザによる接合、あるいは抵抗溶接などのその他の接合手段による接合がなされてもよい。

図５に示すように、外部接続部３５２，３６２は、Ｚ軸方向に延在する基端部と、Ｘ軸方向に延在する先端部とを有する。外部接続部３５２，３６２は、その基端部から先端部にかけて、Ｚ軸方向からＸ軸方向に向かって屈曲した形状を有する。図３Ａに示すように、外部接続部３５２，３６２の基端部の一部は、第１台座２１０の内部に埋め込まれており、残りの一部は、第１台座２１０の実装側底面２１１からＺ軸方向の下方に突出している。また、外部接続部３５２，３６２の先端部は、第１台座２１０の実装側底面２１１に沿って、ワイヤ接続部３５１，３６１と同一の方向に突出している。ワイヤ接続部３５１，３６１の先端部は、外部基板などの外部回路との実装接続部となる。

図５に示すように、連結部３５３，３６３は、Ｙ軸方向に向かって延びる直線形状を有する。連結部３５３，３６３は、ワイヤ接続部３５１，３６１と外部接続部３５２，３６２との間に配置され、ワイヤ接続部３５１，３６１の基端部と、外部接続部３５２，３６２の基端部とを連結している。ワイヤ接続部３５１，３６１と外部接続部３５２，３６２とは、連結部３５３，３６３を介して連結されているため、Ｙ軸方向に位置ずれして配置されている。連結部３５３，３６３は、図３Ａに示す第１台座２１の内部に埋め込まれている。

図３Ｂに示すように、本実施形態では、第１コイル３１が配置されている範囲と、一対の第２端子３５，３６が配置されている範囲とは、水平方向（Ｘ－Ｙ平面に平行な方向）にオーバーラップしていない。すなわち、第２端子３５，３６のＸ軸方向の一方側の端部（連結部３５３，３６３）と、第１コイル３１のＸ軸方向の他方側の端部（短手状外延部３１１ｂ）との間には、Ｘ軸方向に幅Ｗ２の隙間が形成されている。

本実施形態に係るトランス１０は、図２に示す各部材を組み立てるとともに、ボビン２０の巻芯部２３にワイヤ３４を巻回することによって製造される。以下に、トランス１０の製造方法の一例を、図２等を用いて説明する。トランス１０の作製においては、まず、ボビン２０を準備する。

ボビン２０には、第１コイル３１のコイル本体部３１１が、台座２１（第１台座２１０、第２台座２２０および接続部２３０）の内部に埋め込まれるように、インサート成形により一体化されている。その際には、図４に示す第１コイル３１の各貫通孔３１５の内部に各位置決めピン（図示略）を挿入し、当該第１コイル３１を金型内の所定位置に固定しておく。また、ボビン２０には、端子３５，３６の一部（連結部３５３，３６３、ワイヤ接続部３５１，３６１および外部接続部３５２，３６２の各々の一部）が、第１台座２１０の内部に埋め込まれるように、インサート成形により一体化されている。

次に、巻芯部２３の外周にワイヤ３４を巻回し、第２コイル３４１を形成する。ワイヤ３４としては、特に限定されないが、リッツ線等が好適に使用される。また、ワイヤ３４の両端部であるワイヤリード部３４２，３４３は、係止部２１５，２１５に向けて引き出され、係止部２１５，２１５に係止されつつ、一対の端子３５，３６のワイヤ接続部３５１，３６１まで引き出される。そして、ワイヤリード部３４２，３４３は、ワイヤ接続部３５１，３６１に絡げられた後、たとえばハンダ付けで接続される。

次に、Ｚ軸方向の両方向からコア４０１，４０２を取り付ける。すなわち、コア４０１，４０２の中脚部４６，４６の先端同士の間にギャップを持たせつつ、側脚部４８，４８の先端同士を接合する。なお、ギャップは０であっても良い。コア４０１，４０２からなるコア部４０をボビン２０に取り付けた後に、ベルト６０でコア４０をボビン２０に固定するとともに、第１コア４０１のベース部４４と鍔部２２の上面との間に接着剤７０を塗布してもよい（図１Ａ参照）。

本実施形態に係るトランス１０では、第１コイル３１に放熱部３１４が設けられている。そのため、第１コイル３１で発生した熱を、放熱部３１４を介して放熱させることが可能である。したがって、大電流化に伴う第１コイル３１の発熱を低減し、大電流に対して優れた放熱特性を有するトランス１０を実現することができる。

また、本実施形態では、第１コイル３１は平板コイルからなり、放熱部３１４は、第１コイル３１の外側に突出する突出形状からなる。そのため、放熱部３１４の表面を熱の放出面として機能させ、第１コイル３１で発生した熱を放熱部３１４の表面から効率的に放出させることができる。また、放熱部３１４は第１コイル３１の外側に突出しているため、第１コイル３１に流れる電流の流路面積を十分に確保し、第１コイル３１に大電流を流しつつ、上記放熱効果を得ることができる。

また、本実施形態では、ボビン２０の底面には孔２１３，２２３が形成されている。そのため、孔２１３，２２３の表面積に応じた分だけボビン２０の表面積が増大し、ボビン２０に伝達された第１コイル３１の熱をボビン２０の表面から効率的に放熱させることができる。

また、本実施形態では、孔２１３，２２３は、ボビン２０の底面から第１コイル３１の配置位置まで延びている。そのため、孔２１３，２２３の表面積を大きく確保することが可能となり、ボビン２０の表面からの放熱量を増大させることができる。

また、本実施形態では、第１コイル３１には貫通孔３１５が形成されており、貫通孔３１５の少なくとも一部（本実施形態では、全部）が、放熱部３１４に位置する。そのため、トランス１０の製造工程において、例えばボビン２０の内部に第１コイル３１をインサート成形する際、貫通孔３１５の内部に位置決めピンを挿入し、第１コイル３１を金型内の所定位置に固定することが可能であり、第１コイル３１の位置決め精度を高めることができる。また、貫通孔３１５の少なくとも一部（本実施形態では、全部）を放熱部３１４に配置させることにより、第１コイル３１の電流の流路面積が貫通孔３１５によって狭められることを防止することが可能であり、第１コイル３１の断面積を大きくし、第１コイル３１に大電流を流すことができる。

また、本実施形態では、貫通孔３１５は、第１コイル３１の厚み方向に延びる貫通孔である。そのため、位置決めピンを貫通孔３１５の内部に十分な深さで挿入することが可能となり、第１コイル３１を金型内に安定して固定することができる。

また、本実施形態では、第１コイル３１には一対の平板リード部（第１端子）３１２，３１３が一体的に形成されており、平板リード部３１２，３１３の一部は、ボビン２０の一方側からボビン２０の外側に突出し、第２端子３５，３６の一部は、ボビン２０の他方側からボビン２０の外側に突出している。このような構成とすることにより、一対の平板リード部３１２，３１３と一対の第２端子３５，３６とが、それぞれボビン２０の反対側からボビン２０の外側に突出することになるため、一対の平板リード部３１２，３１３と一対の第２端子３５，３６とが十分に離間して配置され、一対の平板リード部３１２，３１３と一対の第２端子３５，３６との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、第１コイル３１が配置されている範囲と、一対の第２端子３５，３６が配置されている範囲とが、水平方向にオーバーラップしていない。そのため、第１コイル３１と一対の第２端子３５，３６とが水平方向に十分に離間して配置され、第１コイル３１と一対の第２端子３５，３６との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、第２コア４０２と一対の第２端子３５，３６との間に位置するボビン２０の下方には、ボビン２０の下方側に突出する絶縁凸部２１２が形成されている。そのため、絶縁凸部２１２の突出量に応じた距離だけ、第２コア４０２と一対の第２端子３５，３６との間の沿面距離を延長することが可能となり、第２コア４０２と一対の第２端子３５，３６との間の絶縁距離を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、第２コイル３４１はワイヤ３４からなり、ボビン２０における第２端子３５，３６の突出位置の近傍には、ワイヤリード部３４２，３４３が係止される凸状の係止部２１５，２１５が形成されている。第２コイル３４１のワイヤリード部３４２，３４３を係止部２１５，２１５に係止させつつ第２端子３５，３６に向けて引き出すことにより、ワイヤリード部３４２，３４３の引出方向のばらつきが抑えられ、ワイヤリード部３４２，３４３の引出距離が一定になるとともに、第２コイル３４１の巻数が一定になり、トランス１０の磁気特性のばらつきを抑えることができる。

また、本実施形態では、第１コイル３１がボビン２０の台座２１の内部にインサート成形等で一体化されている。そのため、ボビン２０の成形が容易になるとともに、トランス１０の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上記実施形態では、本発明のカレントトランスへの適用例について示したが、他のトランスに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、コア部４０を同じＥ型のコア４０１，４０２を組み合わせて構成したが、一方のコアをＥ型コアとし、他方のコアをＩ型コアなどに構成し、相互に異なる形状のコアを組み合わせて構成してもよい。

上記実施形態では、図３Ａに示すように、ボビン２０の台座２１０，２２０に孔２１３，２２３が形成されていたが、孔２１３，２２３に代えて凹部（第１凹部）を形成してもよい。すなわち、台座２１０，２２０の実装側底面２１１，２２１には、ボビン２０のＺ軸方向の上方に向かって凹む（延びる）凹部が形成されていてもよい。

上記実施形態では、図４に示すように、第１コイル３０の放熱部３１４に貫通孔３１５が形成されていたが、貫通孔３１５に代えて凹部（第２凹部）を形成してもよい。すなわち、第１コイル３１の下面（図面の下側に位置する面）には、その厚み方向に凹む（延びる）凹部が形成されていてもよい。

あるいは、第１コイル３１には、貫通孔３１５に代えて凸部を形成してもよい。この場合、ボビン２０の内部に第１コイル３１をインサート成形する際には、中空の位置決めピンを用意しておき、その内部に上記凸部を挿入することにより、位置決めピンを第１コイル３１に固定し、第１コイル３１を金型内の所定位置に固定することができる。

上記実施形態において、放熱部３１４の数は１～３個でもよく、あるいは５個以上であってもよい。また、貫通孔３１５の数は１～３個でもよく、あるいは５個以上であってもよい。

上記実施形態では、図３Ａに示すように、平板リード部３１２，３１３の一部がボビン２０の外側に突出していたが、平板リード部３１２，３１３の全部がボビン２０の外側に突出していてもよい。

１０…トランス
２０…ボビン
２１…台座
２１０…第１台座
２１１…実装側底面
２１２…絶縁凸部
２１３…孔
２１４…切欠部
２１５…係止部
２２０…第２台座
２２１…実装側底面
２２２…絶縁凸部
２２３…孔
２３０…接続部
２２…鍔部
２２ａ…位置決め部
２３…巻芯部
２４…コア脚用貫通孔
３１…第１コイル
３１１…コイル本体部
３１１ａ…短手状外縁部
３１１ｂ…長手状外縁部
３１２，３１３…平板リード部（第１端子）
３１２ａ，３１３ａ…接続部
３１２ｂ，３１３ｂ…実装部
３１４…放熱部
３１５…貫通孔
３４…ワイヤ
３４１…第２コイル
３４２，３４３…ワイヤリード部
３５，３６…第２端子
３５１，３６１…ワイヤ接続部
３５２，３６２…外部接続部
３５３，３６３…連結部
４０…磁性コア
４０１…第１コア
４０２…第２コア
４４…ベース部
４６…中脚部
４８…側脚部
６０…ベルト
７０…接着剤

Claims (10)

1. コイル状に巻回された巻回部を有する第１コイルが内蔵されるとともに、第２コイルが巻回され、前記第２コイルのリード部が接続される一対の第２端子が固定されるボビンと、
   前記ボビンに取り付けられるコアとを有し、
   前記第１コイルには、前記ボビンの側方に突出する前記第２端子の突出方向に垂直な方向に向けて、前記巻回部から外側に突出するとともに、前記ボビンの側端から露出することなく前記ボビンに埋設された複数の放熱部が設けられており、
   前記ボビンの内部には、前記ボビンの底から前記放熱部に向かって、前記巻回部の巻軸方向に延在する内部空間が形成されており、
   前記放熱部の少なくとも一部は、前記内部空間に面しているトランス。
2. 前記第１コイルは平板コイルからなる請求項１に記載のトランス。
3. 前記ボビンの底面には第１凹部が形成されている請求項１または２に記載のトランス。
4. 前記第１凹部は、前記ボビンの底面から前記第１コイルの配置位置まで延びている請求項３に記載のトランス。
5. 前記第１コイルには第２凹部が形成されており、
   前記第２凹部の少なくとも一部は、前記放熱部に位置する請求項１～４のいずれかに記載のトランス。
6. 前記第２凹部は、前記第１コイルの厚み方向に延びる貫通孔である請求項５に記載のトランス。
7. 前記第１コイルには一対の第１端子が一体的に形成されており、
   前記第１端子の少なくとも一部は、前記ボビンの一方側から前記ボビンの外側に突出し、
   前記第２端子の一部は、前記ボビンの他方側から前記ボビンの外側に突出する請求項１～６のいずれかに記載のトランス。
8. 前記第１コイルが配置されている範囲と、一対の前記第２端子が配置されている範囲とは、水平方向にオーバーラップしていない請求項１～７のいずれかに記載のトランス。
9. 前記コアと一対の前記第２端子との間に位置する前記ボビンの下方には、前記ボビンの下方側に突出する絶縁凸部が形成されている請求項１～８のいずれかに記載のトランス。
10. 前記第２コイルはワイヤからなり、
    前記ボビンにおける前記第２端子の突出位置の近傍には、前記リード部が係止される凸状の係止部が形成されている請求項１～９のいずれかに記載のトランス。
    
    

Images