JPH11307359A

JPH11307359A - 高電圧トランスおよびそれを用いた点火トランス

Info

Publication number: JPH11307359A
Application number: JP10112005A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sudo; 亮一須藤; Tetsuo Tajima; 哲夫田嶋; Kazutoshi Kobayashi; 和俊小林; Makoto Iida; 誠飯田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: US6191675B1; JP3422252B2

Abstract

(57)【要約】【課題】無機質充填材を含む注形樹脂と表面処理ボビン
を用い、耐熱性小形高電圧トランス及び点火トランスを
提供する。【解決手段】１次コイルと２次コイルと磁気コアからな
りコイル部分に注形樹脂を注形硬化させて得られ、出力
電圧が１０ｋＶ〜３５ｋＶのトランスにおいて、注形樹
脂の熱変形温度が１３０℃以上、コイルボビンの熱変形
温度が１３０℃以上であることを特徴とするトランスと
し、また、無機質充填材含有の注形樹脂とボビンを用
い、ボビンには表面処理を施すこともできる。これによ
り、ボビンと注形樹脂間の接着性が高度に保証でき、こ
の結果、過酷な温度サイクル条件における動作特性が確
保され、耐熱性高信頼性の小形高電圧トランスが得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１次および２次コ
イルと磁気コアから成る小形高電圧トランス及び点火ト
ランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用点火トランス、ブラウン管駆動
用水平出力トランスなどの小形トランスにおいては、出
力電圧が１０ｋＶ〜３５ｋＶの特殊なパルス状高電圧を
発生する機能が必要である。これらは１次および２次コ
イルと磁気コアを組立てた後、コイル部分に注形樹脂を
注入・硬化して形成されるものであり、１次コイルに特
殊なパルス電圧を入力し、これを２次コイルで昇圧して
高電圧を出力させるトランスである。

【０００３】直接点火方式の自動車用点火トランスは、
例えば、図１に示すようなものを次のようにして製造さ
れる。即ち、内部磁気コアＡ（１ー１）の周囲に２次ボ
ビン（２）に巻線した２次コイル（３）を配置させ、さ
らに、１次ボビン（４）に巻線した１次コイル（５）を
配置し、内部磁気コアＢ（１ー２）をコイル両端に付け
てこれら全体をケース（６）に収納する。次に、ケース
に注形樹脂（７）を入れ、トランス内すき間（８）、コ
イル内微小すき間（９）に流し込んだ後に注形樹脂を加
熱硬化させる。ケースの周囲に外部磁気コア（１−３）
を巻付けてトランスを完成させる。

【０００４】また、ブラウン管駆動用水平出力トランス
は、例えば、図２に示すようなものを次のようにして製
造される。即ち、１次ボビン（４）に巻線した１次コイ
ル（５）の周囲に、２次ボビン（２）に層間材（１０）
を介して巻線した２次コイル（３）を配置し、これらに
ケース（６）をはめ込む。次に、ケースに注形樹脂
（７）を入れ、トランス内すき間（８）、コイル内微小
すき間（９）に流し込んだ後に注形樹脂を加熱硬化させ
る。磁気コア（１）をはめ込みトランスを完成させる。

【０００５】これらのトランスは、狭い装置内空間の高
温雰囲気下で長期にわたり所定の機能を発生させる必要
があるため、耐熱・耐湿耐久性が望まれている。この種
の高電圧トランスでは、注形樹脂とボビン材との組合わ
せが重要であり、接着性が不足して両者間に剥離が生じ
たり、両者間の熱膨張係数の不一致に起因する熱応力に
より構成材割れが生ずると、放電によりコイル自体が電
気的に絶縁破壊する危険がある。また、ボビン材、注形
樹脂自体の耐電圧性も必要である。

【０００６】従来は、絶縁破壊防止の観点から、注形樹
脂とボビン材との接着性の優れた組合せが選定され、注
形樹脂として熱変形温度９０から１２０℃のエポキシ樹
脂、ボビン材として熱変形温度約１２０℃のポリフェニ
レンオキサイドとポリスチレン混合組成物（例えば、Ｇ
Ｅ社製、商品名ノリル）が広く用いられていた。ノリル
材表面は液状のエポキシ樹脂と接したとき、部分的に膨
潤し、エポキシ樹脂の硬化に伴って強固な接着層を形成
することが利用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の方法によ
ると、使用されるエポキシ樹脂とボビン材の熱変形温度
が低いために、高電圧トランスを１２０℃以上の高温雰
囲気に置くと、構成材の軟化が起こり、材料自体の電気
的絶縁破壊および機械的変形を生ずる問題があった。

【０００８】自動車用点火トランスにおいては、動力制
御性向上のために、１個のトランスから複数のエンジン
部に配電する従来のディストリビュータ方式に替わり、
複数のトランスを同数のエンジン部分に直接接触させる
方式が導入されつつあり、また、ブラウン管駆動用水平
出力トランスにおいては、ディスプレイの軽量化、低価
格化が課題とされており、いずれの場合もトランスの耐
熱性向上と小形化が必要とされている。

【０００９】しかしながら、従来のトランスは限定され
た材料の組合わせしかないため、使用条件の過酷化、部
品の小形化要求に対応出来なくなっていた。また、コイ
ルの耐熱性を向上するために、熱変形温度の高いエポキ
シ樹脂および一般ボビン材を用いると、両者間の接着性
が確保できず、さらに両者間の熱膨張係数を合わせるこ
とも難しかった。

【００１０】本発明は、これらの従来の問題点を解決し
て、小型、耐熱性で低価格の高電圧トランス及び点火ト
ランスを得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、１次コ
イルと２次コイルと磁気コアからなりコイル部分に注形
樹脂を注形硬化させて得られ、出力電圧が１５ｋＶ〜３
５ｋＶのトランスにおいて、注形樹脂の熱変形温度が１
３０℃以上、コイルボビンの熱変形温度が１３０℃以上
であることを特徴とする高電圧トランスを形成すること
にある。

【００１２】熱変形温度は、注形樹脂硬化物、ボビン成
形物が高温中に静置されたときに変形を開始する温度を
示すが、一般的にはＡＳＴＭＤ６４８に従い、１．８
２ＭＰａの荷重をかけて測定した値で代替えできる。

【００１３】注形樹脂としては無機質充填材を３０重量
％から５５重量％含有するエポキシ樹脂を用いる。

【００１４】注形樹脂に含有される無機質充填材は、石
英または石英ガラスまたは石英と石英ガラスの混合物で
あり、必要に応じて、アルミナ、水和アルミナ、炭酸カ
ルシウム等その他の無機質充填材を加え特性改善を行う
ことができる。

【００１５】コイルボビンに含有される無機質充填材
は、ガラス繊維またはタルクまたはガラス繊維とタルク
の混合物であり必要に応じて、ガラス球、マイカ、石
英、アルミナ、炭酸カルシウム等その他の無機質充填材
を加え特性改善を行うことができる。

【００１６】コイルボビンとしては、無機質充填材を２
５重量％から７０重量％含有するポリフェニレンサリフ
ァイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテル
イミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー樹
脂を用いる。また、溶剤に膨潤するボビン材に対してあ
らかじめ固形エポキシ樹脂を被覆させる場合には、無機
質充填材を１０重量％から７０重量％含有させても良
い。

【００１７】コイルボビンの表面には、あらかじめサン
ドブラスト処理、固形エポキシ樹脂の被覆処理を施すこ
とが有効である。

【００１８】注形樹脂の熱変形温度を１３０℃以上に保
つには、エポキシ樹脂用主剤としてビスフェノールＡジ
グリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエ
ーテルがあり、熱変形温度を高く保つには特に脂環式エ
ポキシ化合物の添加が有効である。脂環式エポキシ化合
物は、硬化前に粘度が比較的に低く、エポキシ硬化物の
熱変形温度を向上させる作用を有するもので、例えば、
シクロヘキセンオキシド、３，４−エポキシシクロヘキ
シルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキ
シレートなどがある。

【００１９】エポキシ樹脂用硬化剤として、メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸が有用である。特に、メ
チルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸がエポキシ硬化物の熱変形温度を高める。

【００２０】エポキシ樹脂用硬化促進剤として、イミダ
ゾール類、特に、２ーエチルー４ーメチルイミダゾール
およびこれのアクリロニトリル付加物、１ーメチルー２
エチルイミダゾールなどがある。

【００２１】注形樹脂用無機質充填剤は各種あるが、電
気絶縁性、低熱膨張係数、低価格性などを考慮すると、
石英または石英ガラスまたは石英と石英ガラスの混合物
を主成分とするのが望ましい。これによって、注形樹脂
の電気絶縁性を確保したままで、熱膨張係数をコイルボ
ビンの値に近い水準に保つことが可能となる。

【００２２】この注形樹脂用無機質充填材は３０重量％
から５５重量％添加する。さらに好ましくは、該無機質
充填材が３５重量％から５０重量％添加する。含有量が
３０重量％以下になると、注形樹脂とボビン材との熱膨
張係数との差が大きくなり、トランス内の注形樹脂硬化
物が割れるなどの問題が生ずる。含有量が５５重量％以
上になると、注形樹脂の粘度が高くなり、注形樹脂をト
ランス内に注入し難くなる。

【００２３】コイルボビンとしては、射出成形が可能な
ポリフェニレンサリファイド樹脂、ポリエーテルサルホ
ン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂（通称：
液晶ポリマー）などの熱変形温度130℃以上の耐熱性高
分子材料を用いる。

【００２４】ただし、これらの材料はエポキシ系注形樹
脂と組合わせて用いた場合、トランスは動作時に絶縁破
壊に至るという問題がある。すなわち、注形樹脂とボビ
ン材間に相溶性が乏しいこととボビン成形品表面に内部
離型剤が析出しているために、接着性が劣りボビンと注
形樹脂間に剥離が生じ、また、この剥離が起点となって
注形樹脂に割れが生じ、トランスを動作させたとき絶縁
破壊を起こす。

【００２５】これを解決するために、コイルボビンに無
機質充填材を２５重量％から７０重量％含有させること
が有効なことをトランスの実働試験により見い出した。
さらに好ましくは、該無機質充填材を４５重量％から６
５重量％含有させる。含有量が２５重量％以下になる
と、注形樹脂とボビン材との接着性が劣り、剥離やトラ
ンス内の注形樹脂硬化物が割れるなどの問題が生ずる。
含有量が７０重量％以上になると、ボビンの成形性が劣
る。

【００２６】コイルボビンに含有される無機質充填材は
各種あるが、電気絶縁性、低熱膨張係数、低金型損傷
性、低価格性などを考慮すると、ガラス繊維またはタル
クまたはガラス繊維とタルクの混合物を主成分とするこ
とが望ましい。

【００２７】無機質充填材は、成形時の流動性を損なわ
ない範囲で多めに含有させることが有効である。コイル
ボビン中に充填された無機質充填剤はコイルボビン表面
に析出し、成形剤に添加された内部離型剤に表面被覆を
抑えると共にそれ自体がエポキシ樹脂と接着してボビン
と注形樹脂との接着性を向上する。

【００２８】耐熱性高分子材料の内で、ポリフェニレン
サリファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエ
ーテルイミド樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂は成
形時の流動性が優れるので比較的に多量の無機質充填材
の配合が可能となり、エポキシ樹脂との接着性を高水準
に保つことができる。ポリフェニレンサリファイド樹脂
は特に成形時の流動性が優れている。

【００２９】上記したような無機質充填剤含有の注形樹
脂と耐熱性高分子材料使用ボビンの組合わせでも高電圧
トランスの性能を発揮させることが可能であるが、ボビ
ン表面を処理することによって、トランスの信頼性確保
と一層の長寿命化を達成することができる。

【００３０】すなわち、コイルボビンの表面には、あら
かじめサンドブラスト処理、固形エポキシ樹脂の被覆処
理を施すことが有効である。

【００３１】サンドブラスト処理はボビン成形品に圧縮
空気とともに粉体を吹き付け成形品表面を薄く削り取る
ものである。成形品表面に存在していた内部離型剤およ
び成形時に付着した汚れを取り去り、表面を凹凸にして
接着性を促進させる働きがある。圧縮空気の圧力は０．
１から０．９ＭＰａが適当であり、特に、０．２から
０．５ＭＰａが望ましい。

【００３２】吹き付ける粉体としては、アルミナ、石
英、シリコンカーバイト、ガラス、ナイロンなどの硬質
樹脂類があり、粒径は０．０４〜１ｍｍ、特に、０．１
〜０．５ｍｍが望ましい。固形エポキシ樹脂の被覆処理
は、常温で固形のエポキシ樹脂を溶剤に溶かした塗布液
中へコイルボビンを浸漬した後、ボビンを引き上げ溶剤
を乾燥することによって行われる。固形エポキシ樹脂
は、特に限定はないが例えば、ビスフェノールAとエピ
クロルヒドリンとの脱塩化水素縮合反応によって生成す
るオリゴマーがあり、エポキシ当量４５０〜５０００、
環球法軟化点６４〜１４４℃のものが有用であり、特
に、エポキシ当量８００〜２２００、軟化点９３〜１２
８℃のものが望ましい。

【００３３】固形エポキシ樹脂用溶剤としては、これを
溶解するものならば特に限定はないが、溶解性、作業
性、安全性などを考慮すると、酢酸ｎーブチル、アセト
ン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノエチ
ルエーテル、トルエン、Ｎーメチルー２ーピロリドン、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが有
用である。溶液中の固形エポキシ樹脂濃度は１〜２０重
量％が適当である。

【００３４】ボビン表面への固形エポキシ樹脂の被覆処
理は、ボビンと注形樹脂間の接着性向上の次の理由で役
立つ。すなわち、ボビン表面に出てきた内部離型剤の溶
解除去、溶剤によるボビン表面の部分溶解によりボビン
表面と固形エポキシ樹脂との親和性向上、ボビン表面を
被覆した固形エポキシ樹脂と注形樹脂との硬化反応が起
こり、ボビンと注形樹脂間の接着性が向上する。

【００３５】本発明で用いるボビン材用耐熱高分子材料
の中で、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルイミ
ド樹脂は非晶質性なので、有機溶剤に膨潤し易い傾向が
あるが、特殊な溶剤例えば、Ｎーメチルー２ーピロリド
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど
には特に徐々に溶解する。これらの溶剤を含む塗布液は
ボビン材とエポキシ樹脂との親和性を著しく向上させ
る。そのため、ボビン材としてポリエーテルサルホン樹
脂、ポリエーテルイミド樹脂を用いたときは無機質充填
材の含有量が１０重量％から７０重量％ならば、ボビン
とエポキシ樹脂との接着性を確保できる。

【００３６】なお、コイルボビン表面を清浄にするに
は、本発明に関わるサンドブラスト処理、固形エポキシ
樹脂の被覆処理に加えて、酸素プラズマ処理または紫外
線オゾン処理またはコロナ放電処理のような従来から知
られた方法も併用できる。

【００３７】酸素プラズマ処理はボビン成形品をチャン
バ内に置き、減圧にした後、微量の酸素を導入しながら
プラズマを発生させて成形品表面に存在していた内部離
型剤および成形時に付着した汚れを取り去ることができ
る。

【００３８】紫外線オゾン処理は、空気中でボビン成形
品に波長２００ｎｍ付近の紫外線を照射してオゾンを発
生させながら成形品表面を紫外線で活性化させて表面の
汚れを取り去る。コロナ放電処理は、空気中でボビン成
形品と対電極との間に高電圧をかけてコロナ放電を発生
させてこのエネルギーにより成形品表面の汚れを取り去
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を詳述す
る。（実施例１）エポキシ樹脂としてビスフェノールＡジグ
リシジルエーテルとビスフェノールＦジグリシジルエー
テル、脂環式エポキシ化合物を主成分とする化合物、硬
化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘ
キサヒドロ無水フタル酸との混合物、硬化促進剤として
イミダゾールを配合し、これに所定量の無機質充填材を
配合して液状のエポキシ注形樹脂組成物を用意した。エ
ポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤の配合比を選ぶと、加
熱硬化したときに所定の熱変形温度を示す組成物とする
ことができる。

【００４０】さらに、上記樹脂組成物を注形する高電圧
トランスとして、図１で述べたような構造を有する直接
点火方式の自動車用点火トランスを用意した。このトラ
ンスは直径２２ｍｍ、長さ１００ｍｍで、直径１９ｍ
ｍ、長さ９０ｍｍの１次コイル、直径１５ｍｍ、長さ９
０ｍｍの２次コイルを有する。各種材料から成る１次お
よび２次ボビンを成形してから所定の巻線を施し、それ
ぞれ１次および２次コイルを形成した。

【００４１】内部磁気コア（１−１、１−２）、２次ボ
ビン（２）とコイル（３）、１次ボビン（４）とコイル
（５）、ケース（６）を組み立てた後、全体を１１５℃
の加熱炉中で加熱乾燥し、付着水分を除いた。これを真
空中に置き、あらかじめ用意しておいた液状のエポキシ
注形樹脂組成物（７）を注入した。

【００４２】注形樹脂の硬化は常温付近から昇温させて
行なったが、最終硬化条件を厳密に管理した。

【００４３】エポキシ樹脂硬化物入りのケース（６）の
外側に外部磁気コア（１−３）をはめ込み、点火トラン
スの完成品を得た。

【００４４】トランスの初期状態は外観検査と電気的定
格動作により判定した。さらに、このトランスを−４０
℃１ｈと１３０℃１ｈを１サイクルとする温度サイクル
試験にかけ、サイクル毎にトランスを動作試験し、絶縁
破壊状態を点検した。絶縁破壊が検知される時点を寿命
として表示することにした。表１から表５は上記条件の
試料を用いて得られた結果である。

【００４５】表１は注形樹脂組成の選定状況を示したも
のである。トランスを製作する際の注形樹脂とボビンの
条件およびこのトランスの特性が示されている。表１の
比較Ｎｏ．１は従来トランスの水準を示している。ボビ
ン材としてＡＳＴＭＤ６４８（測定荷重：１．８２Ｍ
Ｐａ）熱変形温度約１３０℃のポリフェニレンオキサイ
ドとポリスチレン混合組成物（ＰＰＯ組成物、例えば、
ＧＥ社製、商品名ノリル）が広く用いられていた。この
材料を実機トランスに組み立てて使用したとき、１２０
℃以上の温度で徐々に変形が始まるため、最終硬化条件
は１１５℃／３ｈに抑えている。比較Ｎｏ．１のトラン
スは初期特性は良好であるが、温度サイクルを１サイク
ル掛けただけで注形樹脂とボビンが変形したために２次
コイルの内部で絶縁破壊を生じた。これをなくす目的で
比較Ｎｏ．２と比較Ｎｏ．３のように注形樹脂の熱変形
温度を上げたところ樹脂硬化時にボビンが変形した。比
較Ｎｏ．４と比較Ｎｏ．５は、注形樹脂の熱変形温度を
１５０℃に保つと同時に、無機質充填材含有のポリフェ
ニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いてボビンの熱
変形温度を２７０℃に上げて製作したトランスである。
比較Ｎｏ．４のトランスは、注形樹脂中の無機質充填材
が１０重量％と不足していたため、注形樹脂自体に割れ
が見られた。比較Ｎｏ．５のトランスは初期状態は良好
であったが、温度サイクル寿命が５０しかなく、第１次
目標の３００サイクルに至らなかった。注形樹脂中の無
機質充填材が３０重量％から５５重量％の範囲で実施Ｎ
ｏ．１から５に示すようにトランスの特性が初期状態で
良好、温度サイクル寿命３００サイクル以上となり、第
１次目標を満たすようになる。ただし、比較Ｎｏ．６の
ように、注形樹脂中の無機質充填材が６０重量％を超え
ると、注形樹脂の粘度が上がりすぎてトランスへの注入
不良を生ずる。

【００４６】

【表１】

【００４７】（実施例２）表２は、ボビン材中の充填材
組成の選定状況を示したものである。比較Ｎｏ．７はボ
ビン材として、充填材を添加しないＰＰＳを用いたトラ
ンスの例である。ボビンに充填材が含まれないと、注形
樹脂との間で熱ストレスが生じ、注形樹脂が割れる。比
較Ｎｏ．８のように、ＰＰＳに充填材が含まれると初期
状態で注形樹脂は割れなくなるが、未だ充填材添加量が
１０重量％と低めなので、温度サイクル試験で１０サイ
クルしかもたず、絶縁破壊しやすい。ＰＰＳに含まれる
無機充填材が２５重量％から７０重量％になると、実施
Ｎｏ．６から実施Ｎｏ．１１に示すように、初期状態が
良好で、３００サイクルおよびそれ以上の温度サイクル
に耐える。無機充填材が７５重量％になると、ボビンの
成形性が劣り実用的でない。

【００４８】

【表２】

【００４９】（実施例３）表３は、ボビン材中の樹脂組
成の選定状況およびトランスの特性に及ぼすボビン表面
処理の効果を示したものである。ボビン材としてはポリ
エーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド
樹脂（ＰＥＩ、例えば、ＧＥ社製、商品名ウルテム）、
ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、液晶性
芳香族ポリエステル樹脂（通称：液晶ポリマー、例え
ば、ポリプラスチックス社製、商品名ベクトラ）などの
熱変形温度１３０℃以上の耐熱性高分子材料を用いた。
比較Ｎｏ．１１から比較Ｎｏ．１４に示すように、無機
質充填材を２０重量％程度しか含まないボビンを用いた
トランスは温度サイクル寿命が劣っている。それに比し
て、実施Ｎｏ．１２から実施Ｎｏ．１５に示すように、
無機質充填材を５０重量％程度含むボビンを用いたトラ
ンスは３００サイクル以上の温度サイクル試験に耐えら
れるようになる。各種のボビン成形品表面に粒径約０．
１ｍｍのアルミナ粉を０．４ＭＰａ圧力で吹き付け表面
ブラスト処理を施した。ボビン表面は約０．０５ｍｍの
深さに削れ０．０１ｍｍの凹凸状態を呈していた。ブラ
スト処理ボビンを用いてトランスを製作し、評価したと
ころ、実施Ｎｏ．１６から実施Ｎｏ．１９に示すよう
に、初期状態が良好で、しかも５００サイクル以上のレ
ベルまで温度サイクルに耐えられることが判明した。

【００５０】

【表３】

【００５１】（実施例４）表４は、トランスの特性に及
ぼすＰＰＳ製ボビン表面処理の効果を示したものであ
る。ブラスト用粉体として、粒径約０．１ｍｍのガラス
球、粒径約０．４ｍｍのナイロン粉、粒径約０．１ｍｍ
のアルミナ粉を用意し、無機質充填材を含むＰＰＳ製ボ
ビンに０．２ＭＰａ圧力で吹き付け、ブラスト処理を施
した。吹き付けた粉体の種類により、ボビン表面の光反
射状況は異なっていたが表面を顕微鏡で観察して見る
と、いずれのブラスト表面も一皮剥けた状態で処理が成
されていることを確認できた。実施Ｎｏ．２０から実施
Ｎｏ．２３、実施Ｎｏ．２７に示すように、ブラスト処
理を施したボビンを用いたトランスは初期状態だけでな
く、温度サイクル寿命が伸びる傾向がある。また、ボビ
ン表面への固形エポキシ樹脂の被覆処理は、次のように
行った。ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂をメチル
エチルケトンに溶かし、固形分５重量％の塗布用溶液と
した。ボビン成形品を塗布用溶液中に５ｓ間浸漬してか
ら引き上げ、溶剤乾燥して、固形エポキシ樹脂をボビン
表面に塗布した。このボビンを用いてトランスを製作し
性能評価したところ、実施Ｎｏ．２４、実施Ｎｏ．２
３、実施Ｎｏ．２８に示すように、固形エポキシ樹脂の
被覆処理による温度サイクル寿命向上の効果が確認でき
た。さらに、実施Ｎｏ．２６、実施Ｎｏ．２９に示すよ
うに、ボビンに対するブラスト処理と固形エポキシ樹脂
被覆処理の併用によっても、トランスの寿命が向上す
る。

【００５２】

【表４】

【００５３】（実施例５）表５は、ＰＥＳおよびＰＥＩ
製ボビンへの固形エポキシ樹脂被覆処理がトランスの特
性に及ぼす効果を示したものである。ＰＥＳおよびＰＥ
Ｉを部分的に溶解する特殊な溶剤としてＮーメチルー２
ーピロリドンを用意し、これに固形エポキシ樹脂を加え
て、固形分３重量％の塗布用溶液とした。ＰＥＳまたは
ＰＥＩから成るボビン成形品塗布用溶液中に２ｓ間浸漬
してから引き上げ、すばやく溶剤乾燥して、固形エポキ
シ樹脂をボビン表面に塗布した。ボビン表面では、ボビ
ン材と固形エポキシ樹脂が混じりあう層が見られた。こ
のボビンを用いてトランスを製作し性能評価した。比較
Ｎｏ．１５はボビン材が無機質充填材を含まないために
注形樹脂との間でストレスを生じ、注形樹脂割れに至っ
た。比較Ｎｏ．１６と比較Ｎｏ．１８ではボビン中に無
機質充填材が含まれるため、初期状態は良好と成るが、
温度サイクル寿命が劣っていた。ボビン表面に固形エポ
キシ樹脂被覆を施したものは、実施Ｎｏ．３０から実施
Ｎｏ．３２、実施Ｎｏ．３３から実施Ｎｏ．３５に示す
ように、温度サイクル寿命向上の効果が確認できた。ボ
ビン表面に固形エポキシ樹脂を被覆することによるトラ
ンスの寿命向上は、実施Ｎｏ．３６と実施Ｎｏ．３７に
示すように、ボビン材としてＰＥＥＫ、液晶ポリマを用
いたときにも認められた。

【００５４】

【表５】

【００５５】（実施例６）高電圧トランスとして、図２
で述べたような構造を有するブラウン管駆動用水平出力
トランスを用意した。このトランスは直径４０ｍｍ、長
さ５２ｍｍで、直径１７ｍｍ、長さ４５ｍｍの１次コイ
ル、直径３０ｍｍ、長さ３０ｍｍの２次コイルを有す
る。各種材料から成る１次および２次ボビンを成形して
から所定の巻線を施し、それぞれ１次および２次コイル
を形成した。１次ボビン（４）とコイル（５）の外側
に、２次ボビン（２）にポリイミドフィルム製層間材
（１０）を介して巻線した２次コイル（３）をはめ込
み、さらにケース（６）を組み立てた後、全体を１１５
℃の加熱炉中で加熱乾燥し、付着水分を除いた。これを
真空中に置き、あらかじめ用意しておいた液状のエポキ
シ注形樹脂組成物（７）を注入した。注形樹脂の硬化は
常温付近から昇温させて行なったが、最終硬化条件を厳
密に管理した。１次ボビン（４）の中心を通して磁気コ
ア（１）をはめ込み、水平出力トランスの完成品を得
た。トランスの初期状態は外観検査と電気的定格動作に
より判定した。さらに、このトランスを−４０℃１ｈと
１３０℃１ｈを１サイクルとする温度サイクル試験にか
け、サイクル毎にトランスを動作試験し、絶縁破壊状態
を点検した。絶縁破壊が検知される時点を寿命として表
６に示した。ブラウン管駆動用水平出力トランスの場合
においても、実施例１〜５に示した点火トランスの場合
とほぼ同様な結果が得られた。

【００５６】

【表６】

【００５７】（実施例７）断面を平滑にした直径３．６
ｍｍのアルミニウム製丸棒を厚さ３ｍｍのボビン用プラ
スチックス板上に垂直に立て、接触部分にエポキシ樹脂
を塗付して硬化接着した。接着剤としては、実施例１の
表１実施Ｎｏ．３に示した注形樹脂と同様のものを用い
た。プラスチックス板を固定してアルミニウム製丸棒を
垂直に引き上げ、接着強さを測定したところ、表７の結
果を得た。プラスチックス板としてＰＰＯ組成物を用い
たとき、比較Ｎｏ．２３と比較Ｎｏ．２４に示したよう
に、接着試験後の破壊状態はいずれも凝集破壊となり、
接着強さは２０ＭＰａ以上の良好な結果を示している。
しかしながら、ＰＰＯ組成物は熱変形温度が低い問題が
見られる。これに対処するために、耐熱性のＰＰＳを用
いると、比較Ｎｏ．２５に示したように、接着試験後の
破壊状態は界面破壊となり接着強さが低下する。実施Ｎ
ｏ．４７から実施Ｎｏ．２４に示したように、本発明に
関わる材料は耐熱性と接着性の両方を満たしている。

【００５８】

【表７】

【００５９】（実施例８）表１の実施Ｎｏ．３に示した
注形樹脂とボビンを用い、図３に示すような直接点火方
式の自動車用点火トランス（１１）を形成した。この点
火トランス（１１）は、直径２２ｍｍ、長さ１３０ｍｍ
である。これは２次ボビン（２）とコイル（３）、１次
ボビン（４）とコイル（５）、ケース（６）、およびエ
ポキシ注形樹脂（７）から成るコイル部（１２）に内部
磁気コア（１−１、１−２）、外部磁気コア（１−３）
を配置したものである。入力部（１３）に入った信号は
制御回路（１４）を経てコイル部（１２）でピーク時電
圧約１５ｋＶの高電圧に昇圧された後、整流部（１５）
を経て出力部（１６）より出力される。点火トランス
（１１）は、エンジン内において、吸気口（１７）、排
気口（１８）、調節弁（１９）などと共に燃焼筒（２
０）に配置された点火プラグ（２１）に接続してプラグ
ホール（２２）内に置かれて使用される。本点火トラン
スは、１５０℃で連続運転しても１０００ｈ以上にわた
り、正常に動作した。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、耐
熱性、高信頼性の小形高電圧トランスが低価格で製造可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用点火トランスの説明図。

【図２】ブラウン管駆動用水平出力トランスの説明図。

【図３】自動車用点火トランスの使用状態説明図。

【符号の説明】

１…磁気コア、２…２次ボビ
ン、３…２次コイル、４…１次ボ
ビン、５…１次コイル、６…ケー
ス、７…注形樹脂、８…トラン
ス内すき間、９…コイル内すき間、１
０…層間材、１１…点火トランス、１
２…コイル部、１３…入力部、
１４…制御回路、１５…整流部、
１６…出力部、１７…吸気口、
１８…排気口、１９…調節弁、
２０…燃焼筒、２１…点火プラグ、
２２…プラグホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｆ 31/00 ５０１Ｅ (72)発明者飯田誠神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次コイルと２次コイルと磁気コアからな
りコイル部分に注形樹脂を注形硬化させて得られ、出力
電圧が１０ｋＶ〜３５ｋＶのトランスにおいて、注形樹
脂の熱変形温度が１３０℃以上、コイルボビンの熱変形
温度が１３０℃以上であり、注形樹脂が無機質充填材３
０重量％から５５重量％を含有するエポキシ樹脂であ
り、コイルボビンが無機質充填材２５重量％から７０重
量％を含有するポリフェニレンサリファイド樹脂、ポリ
エーテルサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリ
エーテルケトン樹脂、液晶ポリマー樹脂であることを特
徴とする高電圧トランス。
【請求項２】上記注形樹脂に含有される無機質充填材
が、石英または石英ガラスまたは石英と石英ガラスの混
合物から成ることを特徴とする請求項１記載の高電圧ト
ランス。
【請求項３】上記コイルボビンに含有される無機質充填
材が、ガラス繊維またはタルクまたはガラス繊維とタル
クの混合物から成ることを特徴とする請求項１記載の高
電圧トランス。
【請求項４】上記コイルボビンの表面に、あらかじめサ
ンドブラスト処理を施すことを特徴とする請求項１記載
の高電圧トランス。
【請求項５】上記コイルボビンの表面に、あらかじめ固
形エポキシ樹脂の被覆処理を施すことを特徴とする請求
項１記載の高電圧トランス。
【請求項６】１次コイルと２次コイルと磁気コアからな
りコイル部分に注形樹脂を注形硬化させて得られ、出力
電圧が１０ｋＶ〜３５ｋＶのトランスにおいて、注形樹
脂の熱変形温度が１３０℃以上、コイルボビンの熱変形
温度が１３０℃以上であり、注形樹脂が無機質充填材３
０重量％から５５重量％を含有するエポキシ樹脂であ
り、コイルボビンが無機質充填材１０重量％から７０重
量％を含有するポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテ
ルイミド樹脂であり、コイルボビンの表面にボビンとエ
ポキシ樹脂との相溶層を形成させたことを特徴とする高
電圧トランス。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の高電圧
トランスを有する点火トランス。