JPH11340068A - トランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で、低コストで、コンパクトであ
り、しかも性能の向上を図り得るトランスの製造方法を
提供する。 【解決手段】 平角線を時計回り又は反時計回りに、か
つ巻き層間に空隙を有するように加工したスパイラルコ
イルで１次コイル１と２次コイル２を形成する工程と、
前記１次コイルの巻き終わり１ｂに２次コイルの巻き始
め２ａを重ね、前記１次コイル１を固定したまま、前記
２次コイル２を反時計回り又は時計回りに回転させて、
前記１次コイル１の巻き層間の空隙に前記２次コイル２
を進入させて１次コイル１と２次コイル２との組み立て
を行う工程とを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
用の高周波トランスの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源（以下、単に電源とい
う）で１次側と２次側を電気的に絶縁する必要がある、
いわゆる絶縁形電源の場合には、変換トランス（以下、
単にトランスという）を使用し、１次側の電流を断続す
ることにより２次側に得られる交流電圧を整流しなけれ
ばならない。

【０００３】従来、このトランスとしては、以下のよう
な物が使用されてきた。 ボビンと称するプラスチック製の枠にエナメル線と称
される細線を１次側、２次側に対応してそれぞれ巻き、
ボビンの中央部に形成されている穴にフェライトコアを
挿入して固定し、磁気回路を形成してトランスを構成す
る。１次コイルと２次コイルはトランスの性能（結合係
数を１に近づけてリーケージインダクタンスを減らすと
良い）を上げるため、例えば２組ずつ作られ、順に１
次、２次、１次、２次のように配置し、１次同士、２次
同士をそれぞれ並列接続して使用する（通称サンドイッ
チ巻き）のが一般的である。

【０００４】両面スルーホールガラスエポキシ基板に
銅エッチング作業で１ターンから数ターンのコイルブロ
ックを形成し、これらのブロックを絶縁シートを間に挟
みながら何層か積み上げて、端子リードの部分で１次側
と２次側を接続して巻線部を作り、最後にガラスエポキ
シ基板の中心部にある穴にフェライトコアを挿入固定し
て磁気回路を形成し、トランスを構成する。こちらのタ
イプでものタイプと同様サンドイッチ巻きにする。

【０００５】一例として、１０対３のトランスの場合、
１次側は５ターンのブロックを２個用意し、直列に接続
することで１０ターン、２次側は３ターンのブロックを
２個用意し、並列接続して使用する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のトランスにおいて、トランスの厚さを５ｍｍ程
度まで薄くした場合には以下の問題があった。上記の
タイプでは、ボビンの部分に巻く線の領域が少なくなっ
て巻線部の直流抵抗が大きくなり、トランスの性能が悪
くなる。

【０００７】また、ボビンの金型が数百万円と非常に高
価で大きな初期投資が必要。さらに、大量に生産しない
とボビン自体の製造単価が割高になる。上記のタイプ
では、性能を維持したまま薄く作ることは比較的容易に
できるが、トランスの場合には使用者の回路に合わせて
１次と２次の巻数を個別に作るため標準品というものが
殆ど無く、オーダーメイドとなっているため、生産数が
少ないという理由により、両面スルーホールガラスエポ
キシ基板は非常に高価な物になってしまい、従ってトラ
ンスも高価になる。

【０００８】また、両面スルーホールガラスエポキシ基
板に巻線のパターンを形成するためのマスク（エッチン
グ工程のため）費用も数十万円の単価で必要となる。さ
らに、端子部も新規に開発するとなれば、数百万円の金
型費用が必要になる。また、図５は従来の平角線（リボ
ン銅線）を使用したチョークコイルの構成図であり、図
５（ａ）はそのチョークコイルの平面図、図５（ｂ）は
そのチョークコイルの側面図、図５（ｃ）はそのチョー
クコイルの立体斜視図である。

【０００９】これらの図に示すように、フェライトコア
材１０３及び１０４との組合せによる単一の巻線でこと
足りるチョークコイルとして、これまで実用化されては
いるが、複数の巻線が必要となるトランスを作ることは
できなかった。なお、図５において、１０１はコイル、
１０１ａはコイルの巻き始め、１０１ｂはコイルの巻き
終わりである。

【００１０】本発明は、上記問題点を除去し、製造が容
易で、低コストで、コンパクトであり、しかも性能の向
上を図り得るトランスの製造方法を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕トランスの製造方法において、平角線を時計回り
又は反時計回りに、かつ巻き層間に空隙を有するように
加工したスパイラルコイルで１次コイルと２次コイルを
形成する工程と、前記１次コイルの巻き終わりに２次コ
イルの巻き始めを重ね、前記１次コイルを固定したま
ま、前記２次コイルを反時計回り又は時計回りに回転さ
せて、前記１次コイルの巻き層間の空隙に前記２次コイ
ルを進入させて前記１次コイルと２次コイルとの組み立
てを行う工程とを施すようにしたものである。

【００１２】〔２〕上記〔１〕記載のトランスの製造方
法において、更に、前記１次コイルの巻き始めと巻き終
わりの部分を同じ側に導出し、前記２次コイルの巻き始
めと巻き終わりの部分が前記１次コイルの反対の位置に
なるように配置し、フェライトコアの中足部に前記１次
コイル及び２次コイルの中心部を挿入し、フェライトコ
ア板を載せて仮り止めした後、ワニス処理を行ってコイ
ル部とフェライトコア部を相互に固定するようにしたも
のである。

【００１３】〔３〕トランスの製造方法において、平角
線を時計回り又は反時計回りに、かつ巻き層間に空隙を
有するように加工したスパイラルコイルで１次コイルと
２次コイルと補助コイルを形成する工程と、前記１次コ
イルの巻き終わりに２次コイルの巻き始めを重ね、前記
１次コイルを固定したまま、前記２次コイルを反時計回
り又は時計回りに回転させて、前記１次コイルの中に前
記２次コイルを進入させて前記１次コイルと２次コイル
との組み立てを行う工程と、前記１次コイルと２次コイ
ルを固定したまま、前記補助コイルを反時計回り又は時
計回りに回転させて、前記１次コイルと２次コイルの巻
き層間の空隙に前記補助コイルを進入させて前記１次コ
イルと２次コイルと補助コイルの組み立てを行う工程と
を施すようにしたものである。

【００１４】〔４〕上記〔３〕記載のトランスの製造方
法において、更に、前記１次コイルの巻き始めと巻き終
わりの部分を同じ側に導出し、前記２次コイルの巻き始
めと巻き終わりの部分が前記１次コイルの巻き始めと巻
き終わりの反対の位置になるように配置し、前記補助コ
イルの巻き始めと巻き終わりの部分を前記１次コイル又
は２次コイル側に配置し、フェライトコアの中足部に前
記１次コイル、２次コイル及び補助コイルの中心部を挿
入し、フェライトコア板を載せて仮り止めした後、ワニ
ス処理を行ってコイル部とフェライトコア部を相互に固
定するようにしたものである。

【００１５】〔５〕上記〔４〕記載のトランスの製造方
法において、前記コイルの端子形状を複数列に配置する
ようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例を示すト
ランスの構成図であり、図１（ａ）はそのトランスの上
面図、図１（ｂ）はそのトランスの側面図、図２はその
トランスのフェライトコアの構成図であり、図２（ａ）
はそのトランスの基部のフェライトコアの平面図、図２
（ｂ）はそのトランスのフェライトコアの側面図、図３
はそのトランスのスパイラル状のコイルの模式図（１次
コイルと２次コイルの組み合わせを示すイメージ図）で
ある。

【００１７】これらの図に示すように、３は基部フェラ
イトコア、４はフェライトコア板であり、この部分はト
ランスの厚さを薄くするために、従来のガラスエポキシ
基板を使用するタイプと同様のものを使用している。１
は１次コイル、２は２次コイル、１ａは１次コイルの巻
き始め、１ｂは１次コイルの巻き終わり、２ａは２次コ
イルの巻き始め、２ｂは２次コイルの巻き終わりであ
り、この部分が、従来のものと大きく異なる。

【００１８】この線は従来のように断面が円形である銅
細線とは異なり、通称平角線（線材メーカー名はリボン
銅線）と言われ、断面が長方形の銅線を加工したものを
用いる。この平角線は、断面が長方形の線材を、左右の
間隔が異なる（左右の圧縮率を変えるように）ローラー
の間を通すと、線材の内側の部分は圧縮され外側の部分
は引き伸ばされて一定の直径を持ったスパイラル状のコ
イル（イメージ図を図３に示す）となる。

【００１９】以下、本発明の第１実施例を示すトランス
の動作について説明する。現在スイッチング電源の動作
周波数は、ＭＯＳ型ＦＥＴの出現により、５００ＫＨｚ
前後までは簡単に実現できるようになった。その結果、
小出力電源として多用されるフォワード型スイッチング
電源では、入力直流電圧１２０Ｖ〜５０Ｖに対し、電源
トランスの巻線数は、図３に示すように、１次コイル１
側が２０ターン〜１０ターン、２次コイル２側が５ター
ン〜２ターン程度の巻き数が必要である。

【００２０】いま、１次コイルとして、元の厚さ０．１
ｍｍの平角線を上記したように加工して、１０ターンの
巻き層間に空隙ａを有するスパイラルコイルに加工した
場合、コイル全体の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍで出来上が
る。このコイルは平角線の幅が数ｍｍあるため、ある程
度の強度を有しており、加工後、トランスの端子部とし
て、そのまま使用することが可能である。

【００２１】一方、２次コイルとしては３ターンの巻き
層間に空隙ａを有するスパイラルコイルを想定し、例え
ば、元の厚さ０．３ｍｍの平角線を加工して３ターンの
スパイラルコイルにした場合、コイル全体の厚さは、や
はり１ｍｍ〜２ｍｍで出来上がる。このコイルは１次コ
イルよりもさらに強度を有しており、もちろん加工後ト
ランスの端子部としてそのまま使用できる。

【００２２】さて、１次コイルと２次コイルはトランス
の性能を上げるため、従来例のようにサンドイッチ巻き
にする必要があるが、本発明では以下のようにして実現
する。１次コイルと２次コイルはいずれもほぼ同一形状
のスパイラルコイルであるから、仮に、図３に示すよう
に双方が反時計周りに巻かれているとすれば、１次コイ
ル１の巻き終わり１ｂに２次コイル２の巻き始め２ａを
重ね、１次コイル１を固定したまま２次コイル２を時計
周りに回転させると、１次コイル１の層間の空隙ａ中に
２次コイル２が回転しながら進入していく。そして２次
コイル２全体が１次コイル１の層間の空隙ａ中に入り、
かつ２次コイル２の巻き始め２ａと２次コイルの巻き終
わり２ｂの部分が１次コイルの巻き始め１ａ及び１次コ
イルの巻き終わり１ｂの反対側の位置に固定される〔図
１（ａ）参照〕。

【００２３】この場合、１次コイル１と２次コイル２は
部分的に接触する個所も発生するが、平角線自体が強固
な樹脂塗装を施されているため、前記ローラーの間を通
過した後もＤＣ５００Ｖ程度の絶縁耐圧を有しており、
ＤＣ２００Ｖ程度の耐圧が必要な通常の用途であれば問
題とはならない。その後、図１に示すように、基板フェ
ライトコア３の中央の円柱部分３ａ（中足という）に、
前述した１次コイル１と２次コイル２の組合せたものの
中心部を挿入し、フェライトコア板４を載せて接着剤、
またはテープなどで仮り止めした後、ワニス処理を行っ
てコイル部と基板フェライトコア３を相互に固定する。

【００２４】最後に、スパイラルコイル巻き始めと巻き
終わりの部分各２箇所（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）の絶
縁被膜を取り去り、半田仕上げ処理を行い、所定の端子
形状に曲げ加工して出来上がる。このように、第１実施
例では平角線を加工したスパイラルコイルで１次と２次
コイル（巻線）を形成し、１次コイルの巻き終わり１ｂ
に２次コイルの巻き始め２ａを重ね、１次コイル１を固
定したまま２次コイル２を時計周りに回転させると１次
コイル１の層間の空隙ａ中に２次コイル２が進入してい
く現象を利用し、２次コイル２全体が１次コイル１の中
に入り、かつ２次コイル２の巻き始め２ａ及び巻き終わ
り２ｂの部分が、１次コイル１の巻き始め１ａ及び巻き
終わり１ｂの反対側の位置になるように配置し、基部フ
ェライトコア３の中足３ａに前述した１次コイル１及び
２次コイル２の中心部を挿入し、フェライトコア板４を
載せて仮り止めした後、ワニス処理を行ってコイル部と
基板フェライトコア３を相互に固定し、最後にスパイラ
ルコイル巻き始めと巻き終わりの部分各２個所の絶縁被
覆を取り去り、半田仕上げ処理を行い、所定の端子形状
に曲げ加工してトランスとした。

【００２５】このようにトランスを構成したので、 （１）ボビンを使用するタイプと異なり高価な金型が不
要である。トランスの端子リードの曲げに金型が必要と
なるが、それは安価なもので、かつ、他の物と兼用が可
能である。 （２）両面スルーホールガラスエポキシ基板を使用する
タイプと比較すると、試作中の巻線数の変更に対し、費
用負担なく容易に対処可能である。

【００２６】（３）数量効果が大きいボビンや両面スル
ーホールガラスエポキシ基板を使用せず、主要原材料が
フェライトコアと平角線だけであるから、製造数量が少
なくても製造部品費用が変わらず、従って価格も安い。 （４）１次コイルと２次コイルの結合が密であるから、
リーケージインダクタンスが小さく、トランスの性能が
良い。

【００２７】（５）ボビンやガラスエポキシ基板を使用
していないため、銅線の断面積が大きく、従って直流抵
抗が小さくトランスの性能が良い。次に、本発明の第２
実施例について説明する。図４は本発明の第２実施例を
示すトランスの構成図であり、図４（ａ）はそのトラン
スの上面図、図４（ｂ）はそのトランスの側面図、図４
（ｃ）はそのトランスの立体斜視図である。

【００２８】この実施例では、前述した第１実施例の場
合の１次コイル１と２次コイル２に加え、補助コイル５
を追加した形になっている。なお、５ａは補助コイル５
の巻き始め、５ｂは補助コイル５の巻き終わりを示して
いる。以下、第２実施例のトランスの動作について説明
する。第１実施例のように、１次コイル１に２次コイル
２を挿入させたのと同様の方法で、補助コイル５を追加
してサンドイッチ巻きにすることにより構成する。１次
コイル１に２次コイル２及び補助コイル５を挿入させる
位置は、適宜変更可能であるが、ここでは、図４に示し
た一例を挙げる。

【００２９】図４では、補助コイル５を１次側として使
用する場合についての構成を示す。まず、１次コイル１
の層間の空隙ａに２次コイル２を挿入させ（図３参
照）、その後、１次コイル１と２次コイル２の層間の空
隙ａに補助コイル５を挿入させる。以下、第１実施例と
同様に基部フェライトコア３の中央の円柱部分３ａ（中
足）に１次コイル１と２次コイル２と補助コイル５を組
み合わせた中心部を挿入し、フェライトコア板４を載せ
て、接着剤、またはテープなどで仮り止めした後、ワニ
ス処理を行ってコイル部とフェライトコア部を相互に固
定する。

【００３０】その後、スパイラルコイルの巻き始めと巻
き終わりの部分各２個所（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，５
ａ，５ｂ）の絶縁被覆を取り去り、半田仕上げ処理を行
う。最後に、端子形状の成形であるが、図４（ｃ）に示
すように、端子を２列に配置する形に曲げ加工して出来
上がる。このように構成したので、第２実施例によれ
ば、１次コイルと２次コイルに加えて、補助コイルを挿
入させて、コンパクトにしかも容易に製造することがで
きる。

【００３１】また、端子形状を２列，３列と工夫するこ
とによって、複数個の補助コイルを追加することができ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。製造が
容易で、低コストで、コンパクトであり、しかも性能の
向上を図り得るトランスの製造方法を提供することがで
きる。

【００３３】より具体的には、 ボビンを使用するタイプと異なり高価な金型が不要で
ある。トランスの端子リードの曲げに金型が必要となる
が、それは安価なもので、かつ、他の物と兼用が可能で
ある。 両面スルーホールガラスエポキシ基板を使用するタイ
プと比較すると、試作中の巻線数の変更に対し、費用負
担なく容易に対処可能である。

【００３４】数量効果が大きいボビンや両面スルーホ
ールガラスエポキシ基板を使用せず、主要原材料がフェ
ライトコアと平角線だけであるから、製造数量が少なく
ても製造部品費用が変わらず、低価格を図ることができ
る。 １次コイルと２次コイルの結合が密であるから、リー
ケージインダクタンスが小さく、トランスの性能が良好
である。

【００３５】ボビンやガラスエポキシ基板を使用して
いないため、銅線の断面積が大きく、従って直流抵抗が
小さくトランスの性能が良好である。 １次コイルと２次コイルに加えて、補助コイルを挿入
させたトランスを、コンパクトにしかも容易に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すトランスの構成図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例を示すトランスのフェライ
トコアの構成図である。

【図３】本発明の第１実施例を示すトランスのスパイラ
ル状のコイルの模式図（１次コイルと２次コイルの組み
合わせを示すイメージ図）である。

【図４】本発明の第２実施例を示すトランスの構成図で
ある。

【図５】従来の平角線（リボン銅線）を使用したチョー
クコイルの構成図である。

【符号の説明】

１ １次コイル １ａ １次コイルの巻き始め １ｂ １次コイルの巻き終わり ２ ２次コイル ２ａ ２次コイルの巻き始め ２ｂ ２次コイルの巻き終わり ３ 基部フェライトコア ３ａ フェライトコアの中央の円柱部分（中足） ４ フェライトコア板 ５ 補助コイル ５ａ 補助コイルの巻き始め ５ｂ 補助コイルの巻き終わり

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）平角線を時計回り又は反時計回り
   に、かつ巻き層間に空隙を有するように加工したスパイ
   ラルコイルで１次コイルと２次コイルを形成する工程
   と、（ｂ）前記１次コイルの巻き終わりに２次コイルの
   巻き始めを重ね、前記１次コイルを固定したまま、前記
   ２次コイルを反時計回り又は時計回りに回転させて、前
   記１次コイルの巻き層間の空隙に前記２次コイルを進入
   させて前記１次コイルと２次コイルとの組み立てを行う
   工程とを施すことを特徴とするトランスの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトランスの製造方法にお
   いて、更に、前記１次コイルの巻き始めと巻き終わりの
   部分を同じ側に導出し、前記２次コイルの巻き始めと巻
   き終わりの部分が前記１次コイルの巻き始めと巻き終わ
   りの反対の位置になるように配置し、フェライトコアの
   中足部に前記１次コイル及び２次コイルの中心部を挿入
   し、フェライトコア板を載せて仮り止めした後、ワニス
   処理を行ってコイル部とフェライトコア部を相互に固定
   することを特徴とするトランスの製造方法。
3. 【請求項３】（ａ）平角線を時計回り又は反時計回り
   に、かつ巻き層間に空隙を有するように加工したスパイ
   ラルコイルで１次コイルと２次コイルと補助コイルを形
   成する工程と、（ｂ）前記１次コイルの巻き終わりに２
   次コイルの巻き始めを重ね、前記１次コイルを固定した
   まま、前記２次コイルを反時計回り又は時計回りに回転
   させて、前記１次コイルの中に前記２次コイルを進入さ
   せて前記１次コイルと２次コイルとの組み立てを行う工
   程と、（ｃ）前記１次コイルと２次コイルを固定したま
   ま、前記補助コイルを反時計回り又は時計回りに回転さ
   せて、前記１次コイルと２次コイルの巻き層間の空隙に
   前記補助コイルを進入させて前記１次コイルと２次コイ
   ルと補助コイルの組み立てを行う工程とを施すことを特
   徴とするトランスの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のトランスの製造方法にお
   いて、更に、前記１次コイルの巻き始めと巻き終わりの
   部分を同じ側に導出し、前記２次コイルの巻き始めと巻
   き終わりの部分が前記１次コイルの巻き始めと巻き終わ
   りの反対の位置になるように配置し、前記補助コイルの
   巻き始めと巻き終わりの部分を前記１次コイル又は２次
   コイル側に配置し、フェライトコアの中足部に前記１次
   コイル、２次コイル及び補助コイルの中心部を挿入し、
   フェライトコア板を載せて仮り止めした後、ワニス処理
   を行ってコイル部とフェライトコア部を相互に固定する
   ことを特徴とするトランスの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のトランスの製造方法にお
   いて、前記コイルの端子形状を複数列に配置することを
   特徴とするトランスの製造方法。