JPH073120U - トランス部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来に比べ大幅に薄型化かつ小型化されたト
ランス部品を作成する。 【構成】 自己融着線を単線または複数束ねて平面内で
渦巻状に巻き回して作成した中央に穴のある平面コイル
１と、絶縁シート４および５と、中足のあるコア２およ
びコア３を組み合わせて端子のあるケース部品６の中に
入れ、コイルからの引き出し線を端子９に接続し、ケー
ス部品内部を樹脂で封止して構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電子回路全般で使用される電力伝達または信号伝達のためのトラン ス部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のトランス部品は図１２のような構造であり、回路基板への接続のための 端子１３を有するボビン１１に巻き線１２を施し、これにフェライトなどの軟磁 性体からなるコア１４を組み込んでいた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来構造のトランス部品の場合には、全体の高さを低くするため にはボビンの高さを低くしなければならないが、その結果として十分な幅の巻き 線枠が確保できなくなるとかボビンの強度が保てないなどの問題点が生じていた 。一方、世界各国では電子機器の安全性を確保するため、トランスの一次回路間 や一次―二次回路間などの電極間の距離である、いわゆる沿面距離や空間距離の 値を国ごとに規定している。例えば商用交流電圧が２３０Ｖである欧州では、こ の一次―二次間の沿面距離は４．０ｍｍ以上取るべきであるとされている。この ためこの規定値を遵守しながらトランスを小型化するのは困難であった。上記の 電極間が空気ではなく樹脂等の絶縁物で隙間なく埋められている場合には強化絶 縁が施されているとみなされ、ＩＥＣ９５０によればこの電極間距離は０．４ｍ ｍ以上あればよい。従ってトランス部品を小型化するためには、まず第一にトラ ンスの端子以外の全体を樹脂で封止してしまうことが考えられる。しかし従来構 造のトランスを樹脂で封止しようとすれば、従来沿面距離の確保の為にボビンの 鍔部に密着させて巻いていたバリヤーテープを取り去り、鍔部と巻き線の間に隙 間を設けながら巻き線をボビンに施し、その後この隙間に樹脂を注入するという 工程になると予想される。しかし鍔部との間に隙間を確保しながらボビンの一定 の位置に巻き線を施すことは、その巻き始めの位置が固定されないために工法上 困難な点が多い。この巻き線工程上の問題点も障害の一つとなって、トランス小 型化の手段として有効であると考えられる樹脂封止トランスは、現在のところ広 く商品化されるまでには至っていない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は以上の問題点を解決するためのものであり、樹脂封止トランスを容易 に実現できる構造を有し、なおかつトランス全体の高さを従来に比べて飛躍的に 低くすることを可能としたものである。本考案では、コイル全体の薄型化を実現 するために、コイルとしては線状導体を絶縁層で被覆しさらにその上に自己融着 層を塗布したいわゆる自己融着線を単線または複数束ねて、平面内で渦巻状に巻 き回して線材を相互に融着することにより作成した中央に穴のある平面コイルを 用いる。この平面コイルの例を図３、図４に示す。 本考案において用いられるコアは、図５に示すように２枚の平板の片方の合い 向かう面の中央部（いわゆる中足）および外周部に磁束の通る凸部を設けた軟磁 性体からなるものを使用する。外周部の凸部は図５に示すように複数に分割され て離れた位置にある。 また本考案においては絶縁を確保しながら全体を小型化するために、トランス 全体またはコイル部分のみを樹脂で封止している。先に述べた樹脂封止トランス の作成工程上の問題点は巻き線の巻き位置を一定に保つことが困難であり、コイ ル相互間の絶縁に不安がある点にあったが、本考案では各平面コイルがコイル間 の絶縁のための絶縁シートに接着またははめ込み等の手法によって固定保持され ているため、コイル―コイル間およびコイル―コア間の絶縁に要する距離を必要 とされる一定の値以上に保つことは容易である。

【０００５】 本考案の請求項１のトランス部品の構成の一例を図１に示す。絶縁シート４は コイルとコアの間の絶縁を保障するため、中足とコア内壁に沿って曲げられてい る。この絶縁シートはフィルム状の樹脂を切り抜き折り曲げるか、あるいは所定 の形状の金型を用いて樹脂を成形することにより作成される。全体の組立はつぎ のようにして行われる。コア２の中足に絶縁シート４をはめ込み、平面コイル１ をその上にはめる。さらにもう一枚の絶縁シート４をはめ込んで、その上に二番 目の平面コイル１をはめ込む。以上の作業を所定のコイルの層数だけ繰り返し、 最後に平面状絶縁シート５を置いてその上に平板状コア３をのせる。 この例で は平面コイルをあらかじめその内部にコイルが収容できる形に成形した絶縁シー トにはめこんだが、図６の断面図に示すように、平面コイル１を平面状の絶縁シ ート５に接着剤１５で接着しておいてこれを積み重ねてもよい。また図７の断面 図に示すように、コア２の中足が入る穴をあけておいた小径の絶縁シート１６の 周りに自己融着線を巻き回して平面コイル１を作成し、絶縁シート５をその間に はさみながら積み重ねてもよい。図６、図７の断面図は樹脂封止前のものであり 、簡単のためにケース部品またはベース部品は省略してある。 以上の組み立てた部品全体をケース部品６の中に入れ、固定用金具７で押さえ て固定する。ケース部品６には固定用金具７の位置がずれないよう図１に示すよ うに凹部８を設けておくほうがよい。コイルからの引き出し線をケース部品の外 部に設けた端子９にからげ半田あげしたのち、ケース部品６の内部に樹脂を注型 し硬化させて組立が完了する。図２に組立て中の樹脂封止前のものの外観図を示 す。

【０００６】 次に本考案の請求項２のトランス部品の構成の例を図８に示す。平面コイル１ 、コア２、３、絶縁シート５は請求項１と同様であるが、端子９を有するベース 部品１０でコアを保持している。請求項２での平面コイルの固定の仕方は請求項 １と同様に、絶縁シートへのはめこみ、接着、小径の絶縁シートの周りへ自己融 着線を巻き回すことによる平面コイルの作成などによる。図８では接着剤によっ て平面コイル１を平面状絶縁シート５にあらかじめ接着している。コア２とコア ３の間、およびコア２とベース部品１０の間の固定は図８の場合は接着剤を使っ て行うが、図１と同様に固定用金具で押さえて固定してもよい。コイルからの引 き出し線を端子９にからげ半田あげしたのち、コイル部分のみを、または端子以 外のコア、コイル、ベース部分の全体を樹脂で封止して組立が完了する。図９に 組立完了後の断面図を示す。樹脂２１が平面コイル１の周囲に隙間なく充填され るように、樹脂の流れる向きや絶縁シートの形状を考慮する必要がある。

【０００７】

【作用】

本考案は、自己融着線による渦巻状平面コイルと低背型のコアの採用によって トランス部品を大幅に薄型化し、さらにコイルの引き出し線を接続する端子を有 するケース部品に平面コイルを納めてこのケース内部を樹脂で充填することによ り、あるいはコイルからの引き出し線をベース部品の端子に接続して端子以外の 部分を樹脂で封止することにより、コイル―コア間およびコイル―コイル間の沿 面距離と空間距離を不要として全体の占有体積を著しく低減している。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて述べる。

【０００９】 実施例１ 発振周波数を５００ｋＨｚに固定した他励式フライバックコンバータ方式の入 力電圧ＡＣ８５〜２７６Ｖ、出力電圧５Ｖ、出力電流６ＡのＡＣ／ＤＣコンバー タ用のトランスについて、本考案の請求項１に記述した構造のものを試作した。 使用したコアの材質は日立フェライト（株）製のＳＢ―１Ｍで、大きさが２１． ５×１８．５×７．０Ｈ（ｍｍ）のものである。使用した平面コイルは全て自己 融着線の１ＵＥＷを巻き回しており、制御用コイルとしては０．２０φ単線で９ Ｔ巻いている。二次コイルとしては０．３０φを１２本束ねてコイルの厚みが０ ．７ｍｍとなるようにして３Ｔ渦巻状に巻き回し、一次コイルとしては０．２０ φを２本束ねて２３Ｔ巻き回したものを２枚作る。この一次コイルの間に二次側 コイルをはさんだいわゆるサンドイッチ構造としている。一次、二次コイルの巻 き幅はほぼ同じで約５．４ｍｍであり、一次二次間の結合を改良してリーケージ フラックスを低減している。一次および二次コイルの断面図を各々図１０および 図１１に示す。図中の数字は巻き数の順序を示し、例えば３とあるのは３ターン 目であることを意味している。ここで図１１に示すように、束をなす各細線は必 ずしもお互いに整列して巻かれていなくてもよい。各細線を整列巻きすることは 巻き幅を狭くするという点では有意義であるが、線間容量などの電気的な特性に おいては整列巻きがある程度乱れていても大きな差は生じない。これは細線が多 数本並列に巻かれているためで、従来のコモンモードチョークコイルのように単 線を整列巻きに多数回巻いている場合とは事情が異なる。 この実施例１のトランスの構成は平面コイルの枚数が違うことを除けば図１に 示す通りである。中足のあるコアをケース部品中に入れ、絶縁シートにコイルを はめこんで順々に積み重ねていき、一番上に平面状の絶縁シートをのせてさらに 平板コアを置き、金具で固定したのちケース部品中に樹脂を注入し硬化させて組 立が完了する。 組立完了後の本考案請求項１の構造のトランスの端子部分も含めた実装寸法は ２９×２３×９．０Ｈ（ｍｍ）であった。一方、このＡＣ／ＤＣコンバーター用 のトランスを従来構造のままで樹脂封止することなく作成した場合には、使用す るコアはＥＰＣ―２７となり、端子がピンタイプのボビンを使用した場合にはそ の実装寸法は３２×２７×１６Ｈ（ｍｍ）となった。したがって、本考案の実施 によってトランスの実装面積は従来の約８割に、実装体積は従来の約４割に低減 される。従来構造品として端子が横に出たいわゆるＳＭＤタイプのボビンを採用 した場合には、ピンタイプのボビンよりも高さは低くなるものの実装面積は端子 の分だけ大きくなるので、実装体積としてはピンタイプ品とあまり変わらない。 上の仕様のトランスを本考案請求項２の構成で実現した場合には、コア寸法
お よび巻き線構造は請求項１とまったく同様であり、実装寸法はケース部品が不要 であるために高さなどををさらに小さくすることができて２８×２５×７．５Ｈ （ｍｍ）となった。この実装体積は従来構造品の３８％に相当する。

【００１０】 実施例２ 周波数２００ｋＨｚのフォワードコンバーター方式の入力電圧ＡＣ８５〜２７ ６Ｖ、出力電圧５Ｖ、出力電流１０ＡのＡＣ／ＤＣコンバーター用のトランスに ついて、本考案請求項１の構造のものを試作した。使用したコアの材質は日立フ ェライト（株）製のＳＢ―３Ｍで、その寸法は２７．５×２４．５×１０．７Ｈ （ｍｍ）である。使用した平面コイルは全て１ＵＥＷの自己融着線を巻き回して 作成したもので、二次コイルは０．３０φを２０本束ねて１．０ｍｍの厚みで３ Ｔ巻き回し、一次コイルは０．２５φを４本垂直方向に並列に並べて２３Ｔ巻き 回している。巻き線の重ね方は実施例１の図１０および図１１と同様である。ま た一次のリセット用コイルとして０．２５φの単線を２３Ｔ巻いている。以上の ３個の平面コイルの巻き幅は約６．６ｍｍと同一であり、リーケージフラックス が低減されている。また制御用巻き線として０．２０φを２本水平方向に並列に 並べて３Ｔ巻き回している。 以上４枚の平面コイルと適切な枚数の絶縁シートを図１と同様に積み重ね、実 施例１と同様にして組み立てる。組立完了後の実装寸法は３６×２９×１２．７ Ｈ（ｍｍ）であった。このＡＣ／ＤＣコンバーターのトランスを樹脂封止をしな い従来構造で作成した場合には、コアとしてはＥＥＲ―２８Ｌを用い、ボビンは ピンタイプのものを使用して、その実装寸法は３４×２９×２６Ｈ（ｍｍ）であ った。 この仕様のトランスを本考案請求項２の構造で試作した場合には実装寸法は請 求項１の場合よりさらに小さくなり、３５×２９×１１．２Ｈ（ｍｍ）であった 。 この実装体積は従来構造のものの４４％である。

【００１１】

【考案の効果】

本考案のトランス部品によれば、 （１）世界各国の入力電圧の違いを考慮しながらトランスの設計を単一の世界共 通仕様とした場合でも、トランス部品を従来に比べ大幅に薄型化かつ小型化する ことができ、その結果として電子機器を著しく小型化することができる。 （２）従来の樹脂封止トランスでは各コイルを一定の位置に保持することが難し くコイル間の絶縁の確保に不安があったが、本考案では各コイルを一定の位置に 保持でき、しかもその間が絶縁シートで分離された状態で樹脂封止されるので、 部品としての安全性、信頼性が高い。 （３）平面コイルの巻線工程は完全に自動化することが容易であり、従来しばし ば発生した巻き数違いの不良は完全に防止できる。 （４）トランス部品の上面が平らであるために、基板への実装時にバキュームピ ンセットによる自動装着が可能となり、基板実装工程が簡易化される。 など数多くの利点があり、その産業上の効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案請求項１記載のトランス部品の構成例で
ある。

【図２】図１の構成例の組立中の外観斜視図（樹脂封止
前）である。

【図３】本考案で用いる平面コイルの一例の斜視図であ
る。

【図４】本考案で用いる平面コイルの他の例の斜視図で
ある。

【図５】本考案で用いるコアの一例の斜視図である。

【図６】本考案における平面コイルの絶縁シートへの固
定の一例の断面図（樹脂封止前）である。

【図７】本考案における平面コイルの絶縁シートへの固
定の他の例の断面図（樹脂封止前）である。

【図８】本考案請求項２記載のトランス部品の構成例で
ある。

【図９】図６の構成例の組立後の断面図である。

【図１０】本考案実施例１記載の一次コイルの断面図で
ある。

【図１１】本考案実施例１記載の二次コイルの断面図で
ある。

【図１２】従来のトランス部品の外観斜視図である。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導線の絶縁層の上に加熱または溶剤塗布
   により相互に融着する自己融着線層を塗布したいわゆる
   自己融着線を、単線または複数束ねて平面内で渦巻状に
   巻き回して線材を相互に融着することにより作成した中
   央に穴のある平面コイルを複数個備え、これらコイルに
   コイル−コイル間およびコイル−コア間の絶縁のための
   絶縁シートと、軟磁性体からなるコアとを組み合わせた
   ものをその外側に端子を有するケース部品の中に入れ、
   コイルの引き出し線を端子に接続し、さらにケース部品
   内部を樹脂で封止して構成されることを特徴とするトラ
   ンス部品。
2. 【請求項２】 自己融着線を用いて作成した前記の平面
   コイル複数個と、コイル−コイル間およびコイル−コア
   間の絶縁のための絶縁シートと、軟磁性体からなるコア
   と、該コアの外形に沿って形成され前記平面コイルから
   引き出された線を接続する端子を有するベース部品とに
   よって構成され、さらにコイル部分のみを樹脂で封止す
   るか、または端子部分を除くコアとコイルとベース部品
   の全体を樹脂で封止して構成されることを特徴とするト
   ランス部品。