JPWO2013027447A1 - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】生産性及び汎用性と小型化並びに性能等を従来よりも大幅に向上させることができるトランスを提供する。【解決手段】コア１１と、第１巻線１５と、第２巻線１３とを備えるトランスであって、低圧側のコイル巻回部１７と高圧側のコイル巻回部１８とを設けて、各コイル巻回部１７，１８に第２巻線１３を巻回してなるボビン１２と、ボビン１２の外周を覆って配設されるとともに低圧側のコイル巻回部１７の位置に対応した外周に第１巻線１５を巻回してなるケース１４とを備えてなるトランス。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばメタルハライドランプを用いた車両用前照灯を点灯させる回路や、高圧から低圧に変換する回路に使用されるトランスに関するものである。

従来、始動時に高圧が必要となる高圧放電灯(例えば、メタルハライドランプ)を車両前照灯として使用する場合、高圧出力が得られる高圧トランスが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１で知られる従来の高圧トランスは、コアと、このコアを中空部に挿通した中空円筒形状のスプールと、スプールの外周に巻回された二次巻線と、その二次巻線が巻回されたスプールを覆った樹脂製のケースと、そのケース内にインサートされた一次巻線等により構成され、そのケース内にコアとスプールと二次巻線を収容し、かつ充填樹脂によって覆われ、固定、一体化されている。また、特許文献１には、ケースに配設された一次巻線の両端部をプリント基板のスルーホールに差し込み、コアとスプールと二次巻線とケースと一次巻線とプリント基板を一体化して構成することが開示されている。

特開平８−１３０１２７号公報

上述したように、特許文献１で知られるトランスのように、ケースをプリント基板に差し込み、かつスプールの外周とケース内面との間に樹脂材を充填して一体に固定する構造では、プリント基板の回路の配置等によってスルーホールの位置等が異なることから、汎用性に乏しいという問題点があった。

また、スプールの外周とケース内面との間に樹脂材を充填する作業を必要とするので、組立作業が複雑化し、作業工数が増え、さらに充填された樹脂材が硬化するまでの待ち時間を必要とする。このため、全体として生産性が悪く、コストアップになるという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、生産性及び汎用性と小型化並びに性能等を従来よりも大幅に向上させることができるトランスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るトランスは、コアと、第１巻線と、第２巻線とを備えるトランスにおいて、低圧側のコイル巻回部と高圧側のコイル巻回部とを設けて、各コイル巻回部に前記第２巻線を巻回してなるボビンと、該ボビンの外周を覆って配設されるとともに前記低圧側のコイル巻回部の位置に対応した外周に前記第１巻線を巻回してなるケースと、を備えてなるトランスを提供する。

この構成によれば、第２巻線を巻回したボビンの外周をケースで覆い、かつケースの外周に第２巻線の低圧側のコイル巻回部の位置に対応させて第１巻線を巻回すると形成することができる。このように、第１巻線を第２巻線の低圧側に重ね巻きすると、第１巻線によって第２巻線の高圧側に生じる寄生容量を低減できる。それにより、高周波での電力の損失を低減できる。また、第１巻線と第２巻線との間に電位差が大きくなるほど、寄生容量に蓄積されるエネルギーが大きくなることから、第２巻線の低圧側コイル巻線の外周に第１巻線を巻くことで、寄生容量に蓄積されるエネルギーを低減させ、高周波での漏れ電流による電力損失を低減させることが可能となる。さらに、第１巻線と第２巻線間の絶縁性も確保できる。

上記構成において、前記第２巻線は高圧巻線で前記第１巻線は低圧巻線であり、該第１巻線を前記低圧側コイル巻回部の両端部間の領域と対応する位置内に収めて巻回してなる、構成を採用できる。

この構成によれば、第１巻線を低圧側コイル巻回部の両端部間の領域と対応する位置内に収めて巻回することにより、第２巻線の高圧側のコイル巻線と第２巻線の低圧側のコイル巻線、及び、第２巻線の低圧側のコイル巻線と第１巻線との距離を近づけることができる。これにより、結合係数を大きくして高結合にすることができる。また、第１巻線をケースの外周に巻回することによってトランスの長手方向の大きさを短くすることができる。

上記構成において、前記ケースは、前記ボビンを内部に収容する開口部を外周下面に設けた中空箱状体として形成されているとともに、収容された前記ボビンと係合する抜け止め用突起を前記開口部に設けてなる、構成を採用できる。

この構成によれば、ボビンの上方からケースを被せ、外周下面の開口部からケース内の所定の位置までボビンを収容すると、そのボビンがケースで覆われるとともに抜け止め用突起がボビンに係合し、ボビンとケースが互いに固定される。これにより、ケースとボビン間に絶縁樹脂等を充填して、ボビンとケースを固定する作業が不要になる。なお、ボビンを長手方向における端子台部側からケース内に収容する場合では、ボビンと一緒に取り付けられる端子台部も同時に逃がすことができる大きさを有した開口部を、ケース側に設ける必要があるのでケース全体の形も大きくなるが、この構成のように、下面に開口部を設けてボビンの上方からケースを被せる場合では、開口部の大きさは少なくともボビンの外径の大きさがあればよく、ボビンの形状を小さくすることができる。

上記構成において、前記ケースは、前記第１巻線が巻回される外周に絶縁テープを設けてなる、構成を採用できる。

この構成によれば、ケースの外周に巻回される第１巻線とボビンの外周に巻回される第２巻線の間の絶縁を絶縁テープで確実に図ることができる。

上記構成において、前記コアは、Ｉ型磁性体コアとＣ型磁性体コアでなる、構成を採用できる。

この構成によれば、Ｉ型磁性体コアとＣ型磁性体コアとで閉磁路を形成して、漏れ磁束を少なくすることができる。

本発明によれば、第２巻線が巻回されているボビンの外側をケースで覆い、かつ低圧側のコイル巻回部の位置と対応したケースの外周に第１巻線を巻回して一体化した構造としたので、第２巻線と第１巻線の間の絶縁性を図るのに、従来、第２巻線と第１巻線の間に充填をしていた樹脂材を無くし、作業を簡略化することができるので、作業工数の低減が図れ、生産性の向上が期待できる。また、第１巻線と第２巻線の距離を近づけて結合係数を上げ、高結合にすることができるので、高性能化が期待できる。

さらに、ボビンを覆ってケースを取り付けると、ケースとボビンが互いに固定結合される構造であり、プリント基板側のスルーホール等を加えてケースとボビンを一体化するものではないので、プリント基板等の形状に依存することなく汎用性のある製品となる。これにより、さらに生産性の向上及び形状の簡略化並びに小型化等が期待できる。

本発明の一実施形態におけるトランスを前側斜め上方向より見て示す外観斜視図。 同上トランスを後側斜め上方向より見て示す外観斜視図。 同上トランスを下側方向より見て示す拡大平面図。 図２のＡ−Ａ線概略縦断面図。 図４のＢ−Ｂ線概略縦断面図。 同上トランスのボビンにケースを取り付ける前の状態を説明する分解斜視図。 同上トランスのボビンにケースを取り付けた状態を説明する説明図。 本発明の他の実施形態におけるトランスを示す概略縦断面図。 図８のＣ−Ｃ線概略縦断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。

図１及び図２は本発明の一実施形態におけるトランスを示すもので、図１はそのトランスを前側斜め上方向より見て示す外観斜視図、図２はそのトランスを後側斜め上方向より見て示す外観斜視図、図３はそのトランスを下側方向より見て示す拡大平面図、図４は図２のＡ−Ａ線概略縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線概略縦断面図である。なお、以下の説明において、図１のＸ-Ｘ方向をトランスの前後方向、Ｙ-Ｙ方向を左右方向、Ｚ−Ｚ方向を上下方向として説明する。

図１乃至図５におけるトランス１０は、高圧トランスを一例としており、コア１１と、ボビン１２と、このボビン１２の外周に巻回した第２巻線１３と、ボビン１２の外周を覆って配設されたケース１４と、ケース１４の外周に巻回した第１巻線１５等により構成されている。なお、この実施例では、高圧トランスを一例としているが、本発明は高圧トランスに限定されるものではなく、広く一般のトランスに適用できるものである。

前記コア１１は、直方体をなすＩ型磁性体コアであり、例えばフェライト材で形成されている。

前記ボビン１２は、樹脂製であり、図４乃至図７において詳細に示しているように、コア１１を収容配置するための前後方向(長手方向)に貫通している中空部１６を内部に設けて、断面矩形状に形成された概略筒状の中空本体部１２ａと、この中空本体部１２ａの前後の端部にそれぞれ設けた端子台部１２ｂ，１２ｃを一体に有してなる。

前記中空本体部１２ａの外周部には、トランス１０の高圧巻線として機能する第２巻線１３の低圧側のコイル巻線１３ａ(以下、「低圧側コイル巻線１３ａ」という)を所定数巻回してなる低圧側コイル巻回部１７と、この低圧側コイル巻回部１７の端部から始まるようにして第２巻線１３の高圧側のコイル巻線１３ｂ(以下、「高圧側コイル巻線１３ｂ」という)を所定数巻回してなる高圧側コイル巻回部１８が、順に長手方向に並設されている。また、中空体本体部１２ａの外周部には、低圧側コイル巻回部１７と高圧側コイル巻回部１８との間の仕切り、及び、低圧側コイル巻回部１７と高圧側コイル巻回部１８の内部をそれぞれ複数のセクションに仕切るようにして、複数個の鍔状をした仕切板部１９が各々長手方向に離間して一体に設けられている。

前記端子台部１２ｂは、低圧側コイル巻回部１７側で中空本体部１２ａの下端側から長手方向外側前方に向かって突出した状態にして中空本体部１２ａと一体に形成されており、前記端子台部１２ｃは、高圧側コイル巻回部１８側で中空本体部１２ａの下端側から長手方向外側後方に向かって突出した状態にして中空本体部１２ａと一体に形成されている。また、ボビン１２の成形時、端子台部１２ｂには端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃをインサートして設け、端子部１２ｃには端子２０ｄ，２０ｅ，２０ｆをインサートして設けている。

前記ケース１４は、図４乃至図７で詳細に示しているように、中空本体部１２ａの上面及び左右の側面並びに前後の端面をそれぞれ覆ってボビン１２に取り付けられる、内部が中空となった箱状の樹脂成形体であり、ケース１４の下面にはボビン１２を内部に挿入するための開口部２１が設けられている。

また、その開口部２１には、ボビン１２がケース１４内に所定の位置まで挿入されると、仕切板部１９の下面と係合されてボビン１２をケース１４内に抜け止め固定保持するための爪状をした抜け止め用突起２２(以下、「係止爪２２」という)が、それぞれ左右両側に複数個ずつ設けられている。

前記トランス１０の低圧巻線として機能する前記第１巻線１５が巻回されるケース１４の外周面には、その前後の端部にそれぞれ、前側仕切板部２３ａと後側仕切板部２３ｂが形成されている。また、前側仕切板部２３ａと後側仕切板部２３ｂとの間には、中間仕切板部２３ｃが形成されている。

中間仕切板部２３ｃは、ボビン１２における中空本体部１２aの外周に形成された低圧側コイル巻回部１７と高圧側コイル巻回部１８の間を仕切っている仕切板部１９(図４及び図６において矢印Ｋで指す位置の仕切板部１９)とほぼ対応した位置に設けられている。後側仕切板部２３ｂと中間仕切板部２３ｃの間のケース１４の外周面は埋められている。

そして、図４に示すように、第１巻線１５を前側仕切板部２３ａと中間仕切板部２３ｃの間の外周領域全体にわたって巻回すると、この第１巻線１５の両端部がボビン１２の低圧側コイル巻回部１７に巻回された低圧側コイル巻線１３ａの両端部と位置的に合わされ、第１巻線１５は低圧側コイル巻線１３ａと重ねられた状態で巻回されるようになっている。

次に、このように構成されたトランス１０の組み立て手順の一例を説明する。まず、ボビン１２の低圧側コイル巻回部１７に第２巻線１３の低圧側コイル巻線１３ａを巻回し、この低圧側コイル巻線１３ａに続けて高圧側コイル巻回部１８に第２巻線１３の高圧側コイル巻線１３ｂを巻回する。なお、この際、低圧側コイル巻線１３ａのコイル端は端子２０ｃに絡げられ、高圧側コイル巻線１３ｂのコイル端は端子２０ｄに絡げられる。また、必要に応じて、各コイル端と端子２０ｃ，２０ｄの間は半田等で固定される。

次いで、図６に示すように低圧側コイル巻線１３ａと高圧側コイル巻線１３ｂが巻回されたボビン１２の上方からケース１４を被せ、そのケース１４内にボビン１２の中空本体部１２ａを挿入する。そして、ボビン１２がケース１４内の所定の位置まで挿入されると、開口部２１の係止爪２２が仕切板部１９の下面に係合され、ケース１４がボビン１２の上面及び左右の側面並びに前後の端面をそれぞれ覆った状態でケース１４とボビン１２が互いに固定し合って一体化される。図７は、このケース１４とボビン１２が一体化された直後の状態を示している。

続いて、第１巻線１５が巻回されるケース１４上の位置、すなわち前側仕切板部２３ａと中間仕切板部２３ｃの間の領域と対応している外周部分に絶縁テープ２４ａを少なくとも一周以上巻き付け、第２巻線１３とその後から巻かれる第１巻線１５の間の絶縁を確保する。

次いで、ケース１４の前側仕切板部２３ａと中間仕切板部２３ｃの間の領域外周上に第１巻線１５を所定数巻回し、かつそのコイル端をそれぞれの端子２０ａと端子２０ｂに絡げて接続する。また、必要に応じて各コイル端と端子２０ａ，２０ｂの間を半田等で固定する。その第１巻線１５におけるコイル端の処理が終わったら、第１巻線１５の外側から絶縁テープ２４ｂを第１巻線１５の外周面を覆うようにして少なくとも一周以上巻き付け、第１巻線１５が外部の部品等と触れてショートするのを防ぐ。これにより組立が完了する。

したがって、このように構成されたトランス１０は、第２巻線１３が巻回されたボビン１２の上方から中空箱体形のケース１４を被せ、そのケース１４の開口部２１側からボビン１２をケース１４内に所定の位置まで収容すると、中空本体部１２ａがケース１４で覆われるとともに、ケース１４の係止爪２２がボビン１２に係合して抜け止められ、ボビン１２とケース１４を簡単に固定して一体化することができるので、従来のトランス構造でボビンとケースを固定する際に行っていたボビンとケースの間に絶縁樹脂を充填する作業が不要になる。

また、ボビン１２をケース１４内に収容する場合、本実施例の構造のようにケース１４の下面に開口部２１を設けて、ボビン１２の上方からケース１４を被せて収容する場合では、開口部２１の大きさは少なくとも中空本体部１２ａの外径の大きさがあればよいことになる。この結果、ケース１４の大きさを小さくすることができ、トランス１０の小型化が可能になるとともに、第１巻線１５と第２巻線１３との距離を近づけて高結合効果を得ることができる。

さらに、プリント基板側のスルーホール等を加えてボビンとケースを一体化するような構造でもないので、プリント基板等に依存する形状ではなく、汎用性のある形状構造とすることができる。

また、第１巻線１５の両端部を第２巻線１３の低圧側コイル巻線１３ａの両端部に合わせて、第１巻線１５を第２巻線１３の低圧側コイル巻線１３aと重ね巻きしているため、第１巻線１５によって第２巻線１３の高圧側コイル巻線１３ｂに生じる寄生容量を低減できる。それにより、高周波での電力の損失を低減できる。また、第１巻線１５と第２巻線１３との間に電位差が大きくなるほど、寄生容量に蓄積されるエネルギーが大きくなることから、第２巻線１３の低圧側コイル巻線１３aの外周に第１巻線１５を巻くことで、寄生容量に蓄積されるエネルギーを低減させ、高周波での漏れ電流による電力損失を低減させることが可能となる。しかも、第２巻線１３の低圧側コイル巻線１３ａと重なるようにして第１巻線１５をケース１４の外周に巻回しているので、第１巻線１５と第２巻線１３間の絶縁性も確保できる。

さらに、第１巻線１５をケース１４の外周に巻回することにより、同一ボビンに第１巻線と第２巻線が巻回されるタイプに比べて、トランスの長手方向の長さを短くすることも可能となる。また、実験によれば、同一ボビンに第１巻線と第２巻線が巻回されるタイプの場合の結合係数は０．５５前後であるのに対して、第１巻線１５をケース１４の外周に巻回した本実施例の構造とした場合の結合係数は０．９前後となり、結合係数の向上が図れる。

図８及び図９は本発明の他の実施形態であるトランスを示すもので、図８はそのトランスの概略縦断面図、図９は図８のＣ-Ｃ線概略縦断面図である。

図８及び図９に示すトランス１０は、コアをＩ型磁性体コア１１とＣ型磁性体コア２５でなる構成としたものであり、他の構成は図１乃至図７に示したトランス１０と同一である。したがって、同一の構成部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

図８及び図９において、Ｃ型磁性体コア２５は、両端部間の内幅がボビン１２における中空本体部１２ａの長手方向における外面間の距離とほぼ一致している。また、Ｃ型磁性体コア２５は、ケース１４の上面外側に配置され、その両端部がケース１４の貫通孔２６ａ，２６ｂから内部に各々挿入されて、Ｉ型磁性体コア１１の両端部にそれぞれ対向近接した状態で配置され、Ｉ型磁性体コア１１と閉磁路を形成した構成となっている。

このようにＩ型磁性体コア１１とＣ型磁性体コア２５とで閉磁路を形成してなるトランス１０では、漏れ磁束を更に少なくすることができる。

また、他の実施形態として、Ｉ型磁性体コア１１とＣ型磁性体コア２５の両方を使用したトランスを説明したが、Ｉ型磁性体コア１１は用いずに、２つのＣ型磁性体コア２５だけを用いて構成することや、２つのＥ型磁性体コアだけを用いて構成することも可能である。さらに、Ｃ型磁性体コアをケースの上面外側ではなく、側面外側に配置しても良い。

なお、本実施形態では、低圧巻線として機能する第１巻線と、高圧巻線として機能する第２巻線として説明してきたが、入力電圧は、第１巻線もしくは第２巻線のどちらに印加してもよく、その場合の出力電圧は、第２巻線もしくは第１巻線となる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、上記以外の多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。

上記実施の形態では、高圧トランスに適用した場合について説明したが、高圧トランス以外の巻線部品にも応用できる。

１０ トランス
１１ コア(Ｉ型磁性体コア)
１２ ボビン
１２ａ 中空本体部
１２ｂ 端子台部
１２ｃ 端子台部
１３ 第２巻線
１３ａ 低圧側のコイル巻線
１３ｂ 高圧側のコイル巻線
１４ ケース
１５ 第１巻線
１６ 中空部
１７ 低圧側コイル巻回部
１８ 高圧側コイル巻回部
１９ 仕切板部
２０ａ〜２０ｆ 端子
２１ 開口部
２２ 抜け止め用突起(係止爪)
２３ａ 前側仕切板部
２３ｂ 後側仕切板部
２３ｃ 中間仕切板部
２４ａ 絶縁テープ
２４ｂ 絶縁テープ
２５ コア（Ｃ型磁性体コア）
２６ａ，２６ｂ 貫通孔

Claims (5)

1. コアと、第１巻線と、第２巻線とを備えるトランスにおいて、
   低圧側のコイル巻回部と高圧側のコイル巻回部とを設けて、各コイル巻回部に前記第２巻線を巻回してなるボビンと、
   該ボビンの外周を覆って配設されるとともに前記低圧側のコイル巻回部の位置に対応した外周に前記第１巻線を巻回してなるケースと、
   を備えることを特徴とするトランス。
2. 前記第２巻線は高圧巻線で前記第１巻線は低圧巻線であり、該第１巻線を前記低圧側コイル巻回部の両端部間の領域と対応する位置内に収めて巻回してなることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記ケースは、前記ボビンを内部に受け入れて収容する開口部を外周下面に設けた中空箱状体として形成されているとともに、収容された前記ボビンと係合する抜け止め用突起を前記開口部に設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランス。
4. 前記ケースは、前記第１巻線が巻回される外周に絶縁テープを設けてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のトランス。
5. 前記コアは、Ｉ型磁性体コアとＣ型磁性体コアでなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のトランス。

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