WO2014041707A1 - トランスおよびそのケースの製造方法 - Google Patents

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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Definitions

  • the present invention relates to a transformer and a method of manufacturing the case, and more particularly, a transformer having a configuration in which a primary coil, a secondary coil, and a core around which the primary coil and the secondary coil are wound are accommodated in a cast case, and the transformer.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a case.
  • the transformer includes a primary coil to which primary side power is input, a secondary coil to which secondary side power is output, and a core (iron core) that is magnetically coupled by winding the primary and secondary coils. ).
  • a transformer for boosting in order to stably obtain a predetermined inductance performance (magnetic coupling degree) necessary for boosting operation, the relative positional relationship between these primary and secondary coils and the core is important. And must be maintained with high accuracy. In addition, they need to be electrically insulated from each other, and generate heat due to electrical loss and magnetic loss during the boosting operation, that is, energization, and therefore need to be efficiently cooled. If the above constraints are not met, the transformer may become inoperable. In addition, when the cooling is insufficient, an operation region where the voltage can be stably increased is reduced.
  • a conventional transformer is a composite material (generally called a glass epoxy) made of glass and epoxy having a predetermined thickness between a primary and secondary coil and a core. ) Made of plate-like pieces, and a similar plate-like piece is inserted between the primary coil and the secondary coil.
  • a thermosetting fluid resin hereinafter referred to as a thermosetting fluid resin
  • the relative positional relationship is completely maintained. Note that such a mold resin is also necessary to prevent loss of the insulating function due to foreign matter or moisture mixed into the case.
  • the case in which the subassembly is accommodated is joined to the heat sink by screws or the like, and heat generated in the subassembly is transmitted to the heat sink to be dissipated. Therefore, it is desirable that the case has a high thermal conductivity, aluminum is used as a material, and the case is molded by casting.
  • the core can contact the case in the widest area, so the bottom surface of the core is flat, and the core ground plane of the case facing this plane is also It is assumed to be a plane. Since the two flat surfaces are in close contact with each other, the heat in the sub-assembly is satisfactorily transmitted from the core to the case without disturbing the magnetic properties, and is radiated through the heat sink.
  • the lower surface of the case that is, the lower surface of the bottom where the core grounding surface is formed is joined to the heat sink, so that heat generated in the subassembly is effectively radiated from below.
  • heat transfer to the case is hindered by the mold resin filled between the subassembly and the case, and cooling may be insufficient.
  • the material of the mold resin generally has a low thermal conductivity and a poor heat transfer performance as compared with the metal material.
  • the inner surface of the case is drawn from the shape of the core at the time of casting, so that the inner wall of the case becomes thinner from the bottom core grounding surface toward the upper opening.
  • a layer (hereinafter referred to as a mold layer) between the core and the inner surface of the case becomes thicker toward the upper side. Since the heat sink is located on the lower side and the temperature distribution becomes higher toward the upper side, the thicker mold layer on the upper side of the case is more disadvantageous for cooling based on heat dissipation.
  • An object of the present invention is to provide a transformer having good heat dissipation performance and a method for manufacturing the case.
  • the transformer according to the first invention houses an input-side primary coil, an output-side secondary coil, a core around which the primary and secondary coils are wound, and a transformer body composed of these.
  • a transformer filled with mold resin between the case and the transformer main body the case includes an attachment surface portion to which the transformer main body is attached, and a side wall portion surrounding the attachment surface portion, An opening that is provided at a position facing the mounting surface portion and that accommodates the transformer main body and is filled with the mold resin; and an inner wall surface of the side wall portion and an opposing surface of the transformer main body that is in close proximity to the inner wall surface.
  • the thickness of the mold layer formed in the gap is constant within a predetermined length range from the opening side of the case toward the mounting surface portion.
  • Patent Document 1 the structure of the transformer is schematically illustrated, and at first glance, it seems that a configuration similar to the present invention is disclosed, but in the case of using a cast case. Focusing on the problem and creating the problem-solving means as described above as a configuration for solving the problem is based on the technical idea unique to the present invention. It is different and is not easily conceivable from such an invention.
  • the inner surface of the mounting surface portion is formed to have a predetermined surface roughness by cutting of the casting surface and is a core ground surface on which the core is grounded.
  • the outer surface of the mounting surface portion is a contact surface that is formed to have a predetermined surface roughness by cutting the casting surface and is in close contact with the heat dissipation means.
  • the case is a core manufacturing step in which the case is manufactured by a core manufacturing mold in which a split surface is set in a direction orthogonal to the cavity surface corresponding to the mounting surface portion of the case. And a casting method in which a case is cast using the core produced in the core production step.
  • a transformer case manufacturing method comprising: an input side primary coil; an output side secondary coil; a core around which the primary and secondary coils are wound; A casting case in which the main body is accommodated, and a mold resin is filled between the case and the transformer main body, and the case includes a mounting surface portion to which the transformer main body is attached, and a side wall portion that surrounds the mounting surface portion. And an opening in which the transformer body is accommodated and the mold resin is filled, and an inner wall surface of the side wall portion and the transformer body facing the proximity thereof.
  • the thickness of the mold layer formed in the gap between the surfaces is constant within a predetermined length range from the opening side of the case toward the mounting surface portion.
  • a case manufacturing method comprising: removing a tilted cast skin surface due to a draft angle of the core formed on the mounting surface portion of the case after the casting step to finish to a predetermined surface roughness And a process.
  • the thickness of the mold layer existing between the inner wall surface of the case and the opposing surface of the transformer main body that is in close proximity to the case is the same.
  • the actual length from the opening of the case to the mounting surface portion need not be exactly the same, and includes a shorter case.
  • the mounting surface portion of the case is provided with a core grounding surface and a contact surface having a predetermined surface roughness, so that the mounting posture of the transformer body in the case, Alternatively, not only can the case be mounted in a good position with respect to the heat dissipation means, but they can also be brought into close contact with each other to realize a reliable metal touch, efficiently transferring heat from the transformer body to the case and from the case to the heat dissipation means. It is possible to further improve the heat dissipation performance.
  • the “predetermined surface roughness” in the present invention refers to a surface roughness that allows the members to reliably adhere to each other and thereby realize good heat transfer.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the transformer, taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the transformer, taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a case for explaining a machining process, and is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a case for explaining a machining process, and is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 6.
  • FIG. 1 shows the transformer 1 of this embodiment in a partially disassembled state.
  • 2 and 3 are a sectional view taken along line II-II and a sectional view taken along line III-III in FIG. 1, respectively.
  • the transformer 1 includes a transformer main body 2 as a subassembly in which a boosting operation is performed, and a case 3 in which the transformer main body 2 is accommodated.
  • the mold resin 4 is filled in the gap between the transformer main body 2 and the case 3 or the gap of the transformer main body 2.
  • the mold resin 4 a silicone resin is used in the present embodiment, but an epoxy resin or an unsaturated polyester resin may be used as long as it is a thermosetting fluid resin.
  • the transformer body 2 includes a core 20 having a closed magnetic circuit structure, an input-side primary coil 21 disposed in the center of the core 20, and an output-side secondary coil 22 disposed outside the primary coil 21. .
  • the core 20 has a structure in which E-type cores 20A and 20B are joined vertically in the figure.
  • a cylindrical magnetic core portion 25 is provided at the center of the E-type cores 20A and 20B, and primary and secondary coils 21 and 22 are wound around the magnetic core portion 25.
  • the E-type cores 20A and 20B are provided with outer portions 26 and 26 on both ends in the diameter direction with the magnetic core portion 25 as the center.
  • the outer portions 26 and 26 and the magnetic core portion 25 are planar portions 27. It is connected with. Such a planar portion 27 has a constricted portion where the central magnetic core portion 25 is provided in plan view.
  • the case 3 is a casting made of metal (in this embodiment, aluminum) and has a substantially rectangular parallelepiped bottomed box shape having an opening 30 in the upper part. Therefore, the case 3 has a bottom surface portion 31 as a mounting surface portion that is vertically opposed to the opening 30 on the lower side, and from the outer periphery of the bottom surface portion 31, the side wall portion 32 along the short side and the long side. A side wall 33 is erected along the side. A constricted portion corresponding to the core 20 is formed on the center side of the bottom surface portion 31 (see also FIG. 6).
  • the inner surface of the bottom surface portion 31 is a flat core ground surface 31A finished to a predetermined surface roughness smaller than the surface roughness of the casting surface, the core 20 is placed on the core ground surface 31A, and the lower E The lower surface 27A of the planar portion 27 forming the mold core 20B and the core ground surface 31A are in close contact with each other.
  • the case 3 (transformer 1) is fixed on, for example, the heat sink 7 as a heat radiating means by a bolt inserted into a mounting portion 34 provided on the lower side.
  • the outer surface of the bottom surface portion 31 of the case 3 is also finished to a predetermined surface roughness and is a contact surface 31B that is in close contact with the upper surface of the heat sink 7.
  • the heat sink 7 a water-cooled type having a cooling water circuit inside is suitably used.
  • it may be an air-cooled heat sink provided with heat radiation fins and cooled by cooling air.
  • the structure described below is adopted to promote heat dissipation from the transformer main body 2 through the side mold resin 4 and the side walls 32 and 33 of the case 3. That is, in the cross-sectional view in the direction shown in FIG. 2, with respect to the inner wall surface 32A of the side wall portion 32 forming the case 3, the mold resin in which the outer surface 20C of the core 20 as the facing surface is filled in the gap A1.
  • the four mold layers 41 are in close proximity to each other.
  • the outer peripheral surface 22A of the secondary coil 22 as the opposing surface is filled in the gap A2 with respect to the inner wall surface 33A of the side wall 33 forming the case 3.
  • the mold resin 4 is in close proximity to each other through the mold layer 42.
  • the inner wall surface 33A and the outer peripheral surface have a predetermined length L2 (in the present embodiment, the axial length of the secondary coil 22) from the opening 30 side to the bottom surface portion 31 in the case 3. 22A is parallel, and the thickness T2 of the mold layer 42 in the gap A2 is constant.
  • This structure is realized by the fact that there is no draft in the vertical direction on the surface for forming the inner wall surfaces 32A and 33A in the core used in the casting process of the case 3.
  • the conventional core has a draft angle so that the area of the surface for forming the core ground contact surface of the case is smaller than the area of the surface for forming the opening. For this reason, the draft angle is transferred to the inner wall surface of the case so as to expand from the core ground surface toward the opening, and the thickness of the side wall becomes thinner as it goes to the opening. It was getting thicker as we headed to.
  • the case 3 is cast using the core 5 as shown in FIG.
  • the thickness L1 is constant between the lengths L1
  • the thickness T2 of the mold layer 42 is constant between the predetermined lengths L2.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the core 5 and the core manufacturing mold 6 used for manufacturing the core 5.
  • the core 5 is illustrated with a core ground surface forming portion 51 for forming the core ground surface 31 ⁇ / b> A of the case 3 facing upward.
  • the side surfaces of the core 5 are an inner wall surface forming portion 52 for forming the inner wall surface 32A on the short side of the case 3 and an inner wall surface forming portion 53 for forming the inner wall surface 33A on the long side.
  • the surface illustrated as the lower surface in FIG. 4 of the core 5 is an opening forming portion 54 for forming the opening 30 of the case 3.
  • the core 5 is formed on the left and right objects with a vertical plane (YZ plane in FIG. 4) dividing the core ground plane forming part 51 and the inner wall surface forming part 52 in the left and right directions in the figure.
  • a boundary appears as a dividing line 55 at a position corresponding to the dividing surface 61 ⁇ / b> A of the pair of molds 61 and 61 constituting the core manufacturing die 6.
  • These molds 61 are also symmetric, and one mold 61 is removed on the positive side in the X direction in the figure, and the other mold 61 is removed on the negative side in the X direction, whereby the core 5 is formed. Is done.
  • the cavity 62 in the mold 61 is divided into a first cavity surface 62A for forming the core ground surface forming portion 51 of the core 5.
  • a draft angle ⁇ ⁇ b> 1 that widens toward the surface 61 ⁇ / b> A is provided. From this, it can be said that the dividing surface 61 ⁇ / b> A is set in a direction orthogonal to the first cavity surface 62 ⁇ / b> A corresponding to the bottom surface portion 31 of the case 3.
  • the second cavity surface 62B for forming the opening forming portion 54 is also provided with a draft angle ⁇ 1 that is expanded toward the dividing surface 61A (only the draft angle ⁇ 1 of the first cavity surface 62A is changed). (Illustrated).
  • Each of the third and fourth cavity surfaces 62C and 62D for forming the pair of inner wall surface forming portions 52 of the core 5 is provided with a draft angle ⁇ 2 that expands toward the dividing surface 61A side. (Only the draft angle ⁇ 2 of the third cavity surface 62C is shown).
  • the drafts ⁇ 1 and ⁇ 2 are transferred as they are to the core 5 as the draft ⁇ 1 of the core ground surface forming portion 51 and the draft ⁇ 2 of the inner wall surface forming portion 53.
  • the relationship between the other mold 61 and the core 5 is the same.
  • any of the core ground surface forming portion 51, the inner wall surface forming portions 52 and 53, and the opening forming portion 54 has a Y direction (long There is no draft angle inclined with respect to the side direction) and the Z direction (vertical direction).
  • the side wall portions 32 and 33 are provided. Is formed uniformly over the lengths L1 and L2. As described above, the side wall portions 32 and 33 do not taper toward the opening 30, and the thickness T1 of the mold layer 41 existing between the side wall portions 32 and 33 and the transformer body 2 is constant within the range of the length L1. Thus, the thickness T2 of the mold layer 42 is constant in the length L2 range.
  • the manufacturing method of case 3 generally includes a core manufacturing process, a casting process, and a machining process, and the case 3 is manufactured in this order.
  • the core manufacturing process as described with reference to FIG. 4, the core 5 is manufactured using the core manufacturing mold 6. That is, sand filling into the cavities 62 of the respective molds 61 is performed, and after the molds 61 are aligned with each other, only the mold 61 is divided again, and the sand mass is taken out to obtain the core 5.
  • FIGS. 6 to 8 show the case 3A before finishing.
  • the core 5 having the core contact surface forming portion 51 with the draft ⁇ 1 is used at the time of casting. It has become.
  • the inclined casting surface 31C is inappropriate as a core grounding surface for grounding the core 20 of the transformer body 2, and therefore needs to be finished.
  • the finishing process is the next machining step.
  • the cross-hatched portion in the drawing including the casting surface 31C of the bottom surface portion 31 is removed by milling using a cutting tool M such as an end mill (see FIGS. 6 and 7).
  • a cutting tool M such as an end mill (see FIGS. 6 and 7).
  • the core ground surface 31A finished to a predetermined surface roughness is obtained.
  • the contact surface 31B of the bottom surface portion 31 and the upper surface of the mounting portion 34 are also finished to the required surface roughness by machining.
  • the other parts remain as cast surfaces.
  • the case 3 is manufactured through the above steps.
  • the transformer body 2 is assembled in the sub-assembly process, and the transformer body 2 is inserted into the case 3 manufactured as described above from the opening 30 and positioned. Contain. After that, all the gaps including the gaps A1 and A2 between the transformer main body 2 and the case 3 are filled with 4 mold resins from the openings 30, and the whole is heated at a predetermined temperature to cure the mold resin. What is necessary is just to hold
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
  • the mounting surface portion of the case according to the present invention is the bottom surface portion 31 of the case 3 and is provided on the bottom side of the case 3, and the opening 30 corresponding to the opening is provided on the upper side of the case 3.
  • the attachment surface portion and the opening may be located at any location according to the posture at the time of arrangement of the case, and are not limited to the above embodiment.
  • the thickness of the side walls 32 and 33 of the case 3 is made uniform by casting using the core 5, and thus the thickness of the mold layers 41 and 42 is constant within a predetermined length range.
  • the transformer body facing the side wall is also inclined to the gap between them.
  • the thickness of the existing mold layer may be constant within a predetermined length range.
  • the core ground surface 31A of the case 3 has been machined to a predetermined surface roughness.
  • the metal is interposed through the metal.
  • the machining may be omitted.
  • transformer 1 of the above embodiment has been described for boosting, the present invention may be applied to a step-down transformer.
  • the present invention can be used for a transformer in which a primary coil and a secondary coil are concentrically arranged, and also for a transformer having a structure in which primary and secondary coils are arranged in parallel.

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Description

トランスおよびそのケースの製造方法
　本発明は、トランスおよびそのケースの製造方法に係り、特に鋳造製のケース内に１次コイル、２次コイル、およびこれらが巻回されるコアを収容した構成のトランス、およびそのトランスに用いられるケースの製造方法に関する。
　トランスは、１次側の電力が入力される１次コイル、２次側の電力が出力される２次コイル、および１次、２次コイルが巻回されることで磁気結合されるコア（鉄心）を備えている。例えば、昇圧用のトランスでは、昇圧動作に必要な所定のインダクタンス性能（磁気的結合度）を安定的に得るために、これら１次、２次コイルおよびコアは、相対的な位置関係が重要とされ、精度良く保持される必要ある。また、それらは、互いに電気的に絶縁されている必要があるうえ、昇圧動作時すなわち通電時に、電気的損失や磁気的損失が生じて発熱することから、効率的に冷却される必要がある。以上の制約が満たされない場合、トランスは動作不能に至る可能性がある。また、冷却不足の場合、安定的に昇圧できる動作領域が小さくなってしまう。
　このため、特許文献１に示すように、従来のトランスは、１次、２次コイルとコアとの間に、所定の厚みのガラスおよびエポキシからなる複合材料（一般的にはガラエポと称される）製の板状片が挿入され、また、１次コイルと２次コイルとの間にも、同様な板状片が挿入された構成になっている。そして、トランスの組立工程においては、１次、２次コイルおよびコア相互の位置関係が精度よく保持されるようサブアセンブリされ、このサブアセンブリが収容されたケースに熱硬化性の流動性樹脂（以下、モールド樹脂と称する）を流し込み、加熱硬化させることにより、相対的な位置関係が完全に保持されることとなる。なお、このようなモールド樹脂は、ケース内への異物や水分の混入による絶縁機能の喪失を防ぐためにも必要である。
　ところで、サブアセンブリが収容されるケースは、ヒートシンクに対してねじ等によって接合され、サブアセンブリで生じた熱がヒートシンクに伝達され、放熱される。従って、ケースとしては、熱伝導率の大きいことが望ましく、材料としてアルミが用いられ、鋳造によって成形される。また、サブアセンブリにおいては、磁気特性の都合上、ケースと最も広い面積で接触できるのはコアであることから、コアの底面は平面になっており、この平面に対向するケースのコア接地面も平面とされている。両者の平面同士が密着することで、磁気特性を阻害することなしに、サブアセンブリでの熱がコアからケースに良好に伝達され、ヒートシンクを介して放熱される。
特開２００８－１５３２９３号公報
　しかしながら、特許文献１のトランスでは、ケースの下面、つまりコア接地面が形成されている底部の下面がヒートシンクに接合されるため、サブアセンブリで生じた熱が下側から効果的に放熱される反面、その他の部分では、サブアセンブリとケースとの間に充填されたモールド樹脂によってケースへの熱伝達が阻害され、冷却不足となる可能性がある。すなわち、モールド樹脂の材料は、金属材料と比較して一般的に熱伝導率が小さく、伝熱性能が悪いのである。特に、上方側が開口したケースを鋳造によって形成すると、ケースの鋳造時の中子の形状から、ケースの内面には、底側のコア接地面から上側の開口に向けて薄肉となるように抜き勾配が形成されるので、上側ほどコアとケースの内面との間のモールド樹脂による層（以下、モールド層と称する）が厚くなる。下側にヒートシンクが位置することで、上側に向かうに従って高い温度分布となるのに対し、ケースの上側ほどモールド層が厚くなることは、放熱に基づく冷却にとって一層不利である。
　本発明の目的は、放熱性能が良好なトランスおよびそのケースの製造方法を提供することである。
　第１発明に係るトランスは、入力側の１次コイルと、出力側の２次コイルと、前記１次、２次コイルが巻回されるコアと、これらで構成されるトランス本体が収容される鋳造製のケースとを備えるとともに、前記ケースおよび前記トランス本体の間にモールド樹脂が充填されるトランスにおいて、前記ケースは、前記トランス本体が取り付けられる取付面部と、前記取付面部を囲う側壁部と、前記取付面部と対向した位置に設けられ、かつ前記トランス本体の収容および前記モールド樹脂の充填が行われる開口とを備え、前記側壁部の内壁面およびこれに近接対向する前記トランス本体の対向面の間の隙間に形成されたモールド層の厚みは、前記ケースの前記開口側から前記取付面部に向かう所定の長さの範囲で一定であることを特徴とする
　なお、前述した特許文献１においては、トランスの構造が模式的に図示されることで、一見すると本発明と同様な構成が開示されているように思われるが、鋳造製のケースを用いる場合の課題に着目し、これを解決するための構成として上記のような課題解決手段を創出したことは、本発明独自の技術的思想に基づくものであり、特許文献１で開示されている発明とは異なるうえ、そのような発明から容易に想到できるものでもない。
　第２発明に係るトランスでは、前記取付面部の内面は、鋳肌面の切削加工により所定の表面粗さに形成されて前記コアが接地されるコア接地面になっていることを特徴とする。
　第３発明に係るトランスでは、前記取付面部の外面は、鋳肌面の切削加工により所定の表面粗さに形成されて放熱手段と密接される接触面になっていることを特徴とする。
　第４発明に係るトランスでは、前記ケースは、当該ケースの前記取付面部に対応したキャビティ面と直交する方向に分割面が設定された中子作製用型にて中子を作製する中子作製工程と、前記中子作製工程で作製された中子を用いてケースを鋳込む鋳造工程とを備える製造方法にて製造されていることを特徴とする。
　第５発明に係るトランスのケースの製造方法は、入力側の１次コイルと、出力側の２次コイルと、前記１次、２次コイルが巻回されるコアと、これらで構成されるトランス本体が収容される鋳造製のケースとを備えるとともに、前記ケースおよび前記トランス本体の間にモールド樹脂が充填され、前記ケースは、前記トランス本体が取り付けられる取付面部と、前記取付面部を囲う側壁部と、前記取付面部と対向した位置に設けられ、かつ前記トランス本体の収容および前記モールド樹脂の充填が行われる開口とを備え、前記側壁部の内壁面およびこれに近接対向する前記トランス本体の対向面の間の隙間に形成されたモールド層の厚みは、前記ケースの前記開口側から前記取付面部に向かう所定の長さの範囲で一定であるトランスのケースの製造方法において、前記ケースの前記取付面部に対応したキャビティ面と直交する方向に分割面が設定された中子作製用型にて中子を作製する中子作製工程と、前記中子作製工程で作製された中子を用いてケースを鋳込む鋳造工程とを備えることを特徴とする。
　第６発明に係るケースの製造方法は、前記鋳造工程後のケースの前記取付面部に形成された前記中子の抜き勾配による傾斜した鋳肌面を除去して所定の表面粗さに仕上げる機械加工工程とをさらに備えることを特徴とする。
　第１発明によれば、ケースの開口に近い領域を含む範囲では、ケースの内壁面およびこれに近接対向するトランス本体の対向面間に存在するモールド層の厚みが同じであるから、コアからモールド層を介してケースに伝達される熱の分布状態を、ケースの取付面部から離間した側でも均一化でき、トランス全体としての放熱性能を向上させることができる。
　従って、本発明での「所定の長さ」とは、ケースの側壁部に伝達される熱による熱分布が、開口から取付面部までの間で略均一化されるのに十分な長さをいい、ケースの開口から取付面部までの実際の長さと厳密に同じである必要はなく、より短い場合も含まれる。
　第２、第３、第６発明によれば、ケースの取付面部には、所定の表面粗さを有したコア接地面や接触面が形成されるので、ケース内でのトランス本体の取付姿勢、あるいは放熱手段に対するケースの取付姿勢を良好にできるだけではなく、それら相互を密着させて確実なメタルタッチを実現でき、トランス本体からケースへの熱伝達、およびケースから放熱手段への熱伝達を効率よくできて、放熱性能を一層向上させることができる。
　すなわち、本発明での「所定の表面粗さ」とは、部材間相互の密着が確実に行われ、これにより良好な熱伝達を実現できる程度の表面粗さをいう。
　第４、第５発明によれば、側壁部に抜き勾配が存在しないケースを確実に製造でき、放熱性能を向上させることができるケースを提供できる。
本発明の一実施形態に係るトランスを示す分解斜視図。 トランスの縦断面図であり、図１のII－II線断面図。 トランスの縦断面図であり、図１のIII－III線断面図。 中子を説明するための斜視図。 トランスを構成するケースの製造方法を説明するための流れ図。 機械加工工程を説明するためのケースの平面図。 機械加工工程を説明するためのケースの縦断面図であり、図６のVII－VII線断面図。 機械加工工程を説明するためのケースの縦断面図であり、図６のVIII－VIII線断面図。
　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１には、本実施形態のトランス１が一部分解された状態で示されている。図２、図３はそれぞれ、図１のII－II線断面図、III－III線断面図である。図１～図３において、トランス１は、昇圧動作が行われるサブアセンブリとしてのトランス本体２と、トランス本体２が収容されるケース３とを備える。ケース３内にトランス本体２が収容された状態では、トランス本体２およびケース３の間の隙間や、トランス本体２が有する隙間にモールド樹脂４が充填される。モールド樹脂４としては、本実施形態では、シリコーン樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル系樹脂などでもよく、熱硬化性の流動性樹脂であればよい。
　トランス本体２は、閉磁路構造のコア２０と、コア２０の中央に配置された入力側の１次コイル２１と、１次コイル２１の外側に配置された出力側の２次コイル２２とを備える。コア２０は、Ｅ型コア２０Ａ，２０Ｂを図中上下に接合した構造である。Ｅ型コア２０Ａ、２０Ｂの中央には、円柱状の磁心部２５が設けられ、磁心部２５を中心として１次、２次コイル２１，２２が巻回されている。また、Ｅ型コア２０Ａ，２０Ｂには、磁心部２５を中心として、その直径方向の両端側に外側部２６，２６が設けられ、これらの外側部２６、２６および磁心部２５は面状部２７で連結されている。このような面状部２７は、平面視にて中央の磁心部２５が設けられる部分がくびれた形状とされている。
　ここで、１次コイル２１と２次コイル２２との間、１次コイル２１と磁心部２５との間、１次、２次コイル２１，２２と上下の各面状部２７との間、および２次コイル２２と外側部２６との間には、それぞれ隙間が形成され、これらの隙間にモールド樹脂４が充填される。なお、各隙間を維持するためには、ガラエポ製のスペーサ等が用いられるが、ここでは、そのスペーサの図示を省略してある。また、１次コイル２１には電力入力用の一対のケーブルが接続され、２次コイル２２には電力出力用の一対のケーブルが接続されているが、これらのケーブルについても図示を省略してある。
　ケース３は、金属製（本実施形態では、アルミニウム）の鋳物であり、上部に開口３０を有する略直方体の有底箱状とされている。従って、ケース３は、開口３０に対して上下に対向した取付面部としての底面部３１を下部側に有しており、底面部３１の外周からは、短辺側に沿った側壁部３２および長辺側に沿った側壁部３３が立設されている。底面部３１の中央側には、コア２０に対応したくびれ部分が形成されている（図６をも参照）。底面部３１の内面は、鋳肌の表面粗さよりも小さい所定の表面粗さに仕上げられた平坦なコア接地面３１Ａとされ、コア接地面３１Ａ上にコア２０が載置され、下側のＥ型コア２０Ｂを形成する面状部２７の下面２７Ａとコア接地面３１Ａとが密着する。
　一方、ケース３（トランス１）は、下部側に設けられた取付部３４に挿通されるボルトにより、例えば、放熱手段としてのヒートシンク７上に固定される。ケース３の底面部３１の外面は、やはり所定の表面粗さに仕上げられているとともに、ヒートシンク７の上面と密着する接触面３１Ｂになっている。この結果、トランス本体２で生じた熱の多くは、下側のＥ型コア２０Ｂの面状部２７から、ケース３の底面部３１を介してヒートシンク７に伝達され、放熱される。なお、ヒートシンク７としては、内部に冷却水回路を有した水冷式のものが好適に用いられる。ただし、放熱フィンを備えて、冷却空気により冷却する空冷式のヒートシンクであってもよい。
　さらに、本実施形態では、トランス本体２から側方のモールド樹脂４およびケース３の側壁部３２，３３を通しての放熱促進のために、以下に説明する構造が採用されている。
　すなわち、図２に示す方向での断面視において、ケース３を形成する側壁部３２の内壁面３２Ａに対しては、対向面としてのコア２０の外側面２０Ｃが、隙間Ａ１に充填されたモールド樹脂４のモールド層４１を介して近接対向している。この際、ケース３での開口３０側から底面部３１に向かうまでの間の所定の長さＬ１（本実施形態では、開口３０近傍から底面部３１近傍までの長さ）では、内壁面３２Ａと外側面２０Ｃとが平行であり、隙間Ａ１でのモールド層４１の厚みＴ１が一定である。
　また、図３に示す方向での断面視において、ケース３を形成する側壁部３３の内壁面３３Ａに対しては、対向面としての２次コイル２２の外周面２２Ａが、隙間Ａ２に充填されたモールド樹脂４のモールド層４２を介して近接対向している。この際、ケース３での開口３０側から底面部３１に向かうまでの間の所定の長さＬ２（本実施形態では、２次コイル２２の軸方向の長さ）では、内壁面３３Ａと外周面２２Ａとが平行であり、隙間Ａ２でのモールド層４２の厚みＴ２が一定である。
　この構造は、ケース３の鋳造工程で用いられる中子において、内壁面３２Ａ，３３Ａを形成するための面に鉛直方向に対する抜き勾配が存在しないことで実現している。従来の中子は、ケースのコア接地面を形成するための面の面積が開口を形成するための面の面積よりも小さくなるように抜き勾配を有していた。このため、ケースの内壁面には、コア接地面から開口に向かって拡開するように抜き勾配が転写され、側壁の厚さが開口に向かうに従って薄くなり、反対にモールド樹脂の厚さは開口に向かうに従って厚くなっていた。これに対して本実施形態では、ケース３を図４に示すような中子５を用いて鋳造することで、側壁部３２，３３の厚みを一定にし、モールド層４１の厚みＴ１を所定の長さＬ１間で一定にし、モールド層４２の厚みＴ２を所定の長さＬ２間で一定にしている。
　図４は、中子５およびその作製に用いられる中子作製用型６を示す斜視図である。
　図４において、中子５は、ケース３のコア接地面３１Ａを形成するためのコア接地面形成部５１が上方を向いて図示されている。中子５の側面は、ケース３の短辺側の内壁面３２Ａを形成するための内壁面形成部５２、および長辺側の内壁面３３Ａを形成するための内壁面形成部５３になっている。中子５の図４中の下面として図示される面は、ケース３の開口３０を形成するための開口形成部５４である。
　中子５は、コア接地面形成部５１および内壁面形成部５２を図中で左右に２分する鉛直な平面（図４中でのＹＺ平面）を境界にして左右対象に形成されている。このような境界は、中子作製用型６を構成する一対の型枠６１，６１の分割面６１Ａに対応した位置に、分割線５５として出現する。これらの型枠６１も左右対称であり、一方の型枠６１が図中のＸ方向の正側に、他方の型枠６１がＸ方向の負側にそれぞれ抜かれることで、中子５が形成される。
　このため、一方の型枠６１について代表して説明すると、型枠６１内のキャビティ６２にあっては、中子５のコア接地面形成部５１を形成するための第１キャビティ面６２Ａに、分割面６１Ａ側に向かって拡開した抜き勾配θ１が設けられている。このことから、分割面６１Ａは、ケース３の底面部３１に対応した第１キャビティ面６２Ａと直交する方向に設定されているといえる。
　加えて、開口形成部５４を形成するための第２キャビティ面６２Ｂにも、分割面６１Ａ側に向かって拡開した抜き勾配θ１が設けられている（第１キャビティ面６２Ａの抜き勾配θ１のみを図示）。また、中子５の一対の内壁面形成部５２を形成するための第３、第４キャビティ面６２Ｃ，６２Ｄのそれぞれには、分割面６１Ａ側に向かって拡開した抜き勾配θ２が設けられている（第３キャビティ面６２Ｃの抜き勾配θ２のみを図示）。そして、抜き勾配θ１，θ２はそのまま、コア接地面形成部５１の抜き勾配θ１および内壁面形成部５３の抜き勾配θ２として、中子５に転写される。他方の型枠６１と中子５との関係も同様である。
　従って、中子５のコア接地面形成部５１、内壁面形成部５２，５３、開口形成部５４では、コア接地面形成部５１、内壁面形成部５２、開口形成部５４において、図４中のＸ方向（短辺方向）に対して傾斜した抜き勾配θ１，θ２は存在するが、コア接地面形成部５１、内壁面形成部５２，５３、開口形成部５４のいずれにも、Ｙ方向（長辺方向）およびＺ方向（上下方向）に対して傾斜した抜き勾配は存在しない。つまり、内壁面形成部５２，５３によって形成されるケース３の内壁面３２Ａ，３３Ａは、中子５から転写される少なくとも上下方向に対しての抜き勾配が存在しないことから、側壁部３２，３３の厚さは長さＬ１，Ｌ２にわたって一様に形成される。以上のことにより、側壁部３２，３３は、開口３０に向かうに従って先細りとはならず、側壁部３２，３３およびトランス本体２間に存在するモールド層４１の厚みＴ１が長さＬ１の範囲で一定になり、モールド層４２の厚みＴ２が長さＬ２範囲で一定になる。
　以下には、ケース３の製造方法およびトランス１の製造方法について説明する。
　ケース３の製造方法としては、図５に示すように大略、中子作製工程、鋳造工程、および機械加工工程を備え、この順序でケース３が製造される。
　中子作製工程では、図４に基づいて説明したように、中子作製用型６を用いて中子５を作製する。つまり、各型枠６１のキャビティ６２内への砂詰めを行い、型枠６１を互いに合わせた後に、型枠６１のみを再度分割し、砂塊を取り出して中子５を得る。
　鋳造工程では、鋳型内に中子５を配置した後に、通常行われている鋳造方法にて溶融金属（本実施形態ではアルミニウム）の鋳込みを行い、仕上げ前のケース３Ａを得る。
　ここで、図６～図８に仕上げ前のケース３Ａを示す。ケース３Ａでは、鋳造時に抜き勾配θ１のコア接地面形成部５１を有した中子５を使用する関係で、ケース３Ａの底面部３１の上面は、抜き勾配θ１が転写された鋳肌面３１Ｃとなっている。傾斜した鋳肌面３１Ｃは、トランス本体２のコア２０を接地するコア接地面としては不適切であるため、仕上げを行う必要がある。その仕上げを行うのが、次の機械加工工程である。
　機械加工工程では、底面部３１の鋳肌面３１Ｃを含む図中のクロスハッチ部分を、例えばエンドミル等の切削工具Ｍ（図６、図７参照）を用いたフライス加工により除去する。この機械加工により、所定の表面粗さに仕上げられたコア接地面３１Ａを得る。また、底面部３１の接触面３１Ｂや取付部３４の上面なども、機械加工によって必要な表面粗さに仕上げる。その他の部分は、鋳肌のままである。
　以上の各工程を経てケース３が製造される。
　そして、トランス１の製造については、先ず、サブアセンブリ工程にてトランス本体２を組み立てておき、そのトランス本体２を前述のようにして造られたケース３の内部に開口３０から入れ込んで位置決めし、収容する。この後、トランス本体２とケース３との間の隙間Ａ１，Ａ２を含む全隙間部分に開口３０からモールド樹脂を４充填し、全体を所定温度で加熱してモールド樹脂を硬化させ、これによりトランス本体２を硬化したモールド樹脂４によってケース３内に保持させればよい。
　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば、前記実施形態では、本発明に係るケースの取付面部がケース３の底面部３１であって、ケース３の底側に設けられ、開口に相当する開口３０がケース３の上側に設けられていたが、取付面部や開口は、ケースの配置時の姿勢に応じていずれの箇所に位置してもよく、前記実施形態に限定されない。
　前記実施形態では、中子５を用いた鋳造を行うことでケース３の側壁部３２，３３の厚さを一様にし、よってモールド層４１，４２の厚さを所定の長さの範囲で一定にしていたが、従来のような中子を用いることで、側壁部に抜き勾配が存在する場合には、この側壁部に近接対向するトランス本体側にも傾斜を施し、これらの間の隙間に存在するモールド層の厚さを所定の長さの範囲で一定にしてもよい。
　前記実施形態では、ケース３のコア接地面３１Ａが所定の表面粗さに機械加工されていたが、鋳肌面に対して鑞付け等によりコアを固着する場合のように、鑞金属を介すことでコアとケースとの固定や、コアからケースへの熱伝達が良好に行われる可能性がある場合には、機械加工を省略してもよい。
　前記実施形態のトランス１は、昇圧用として説明したが、本発明を降圧用のトランスに適用してもよい。
　本発明は、１次コイルと２次コイルとが同心上に配置されたトランスに利用できる他、１次、２次コイルが並設された構造のトランスにも利用できる。
　１…トランス、２…トランス本体、３…ケース、４…モールド樹脂、５…中子、６…中子作製用型、７…放熱手段であるヒートシンク、２０…コア、２０Ｃ…対向面である外側面、２１…１次コイル、２２…２次コイル、２２Ａ…対向面である外周面、３０…開口、３１…取付面部である底面部、３１Ａ…コア接地面、３１Ｂ…接触面、３１Ｃ…鋳肌面、３２，３３…側壁部、３２Ａ，３３Ａ…内壁面、４１，４２…モールド層、６２Ａ…キャビティ面である第１キャビティ面、６１Ａ…分割面、Ｌ１，Ｌ２…長さ、Ｔ１，Ｔ２…厚み、θ１…抜き勾配。

Claims (6)

  1. 　入力側の１次コイルと、出力側の２次コイルと、前記１次、２次コイルが巻回されるコアと、これらで構成されるトランス本体が収容される鋳造製のケースとを備えるとともに、前記ケースおよび前記トランス本体の間にモールド樹脂が充填されるトランスにおいて、
    　前記ケースは、前記トランス本体が取り付けられる取付面部と、前記取付面部を囲う側壁部と、前記取付面部と対向した位置に設けられ、かつ前記トランス本体の収容および前記モールド樹脂の充填が行われる開口とを備え、
    　前記側壁部の内壁面およびこれに近接対向する前記トランス本体の対向面の間の隙間に形成されたモールド層の厚みは、前記ケースの前記開口側から前記取付面部に向かう所定の長さの範囲で一定である
    　ことを特徴とするトランス。
  2. 　請求項１に記載のトランスにおいて、
    　前記取付面部の内面は、鋳肌面の切削加工により所定の表面粗さに形成されて前記コアが接地されるコア接地面になっている
    　ことを特徴とするトランス。
  3. 　請求項２に記載のトランスにおいて、
    　前記取付面部の外面は、鋳肌面の切削加工により所定の表面粗さに形成されて放熱手段と密接される接触面になっている
    　ことを特徴とするトランス。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のトランスにおいて、
    　前記ケースは、
    　当該ケースの前記取付面部に対応したキャビティ面と直交する方向に分割面が設定された中子作製用型にて中子を作製する中子作製工程と、
    　前記中子作製工程で作製された中子を用いてケースを鋳込む鋳造工程とを備える製造方法にて製造されている
    　ことを特徴とするトランス。
  5. 　入力側の１次コイルと、出力側の２次コイルと、前記１次、２次コイルが巻回されるコアと、これらで構成されるトランス本体が収容される鋳造製のケースとを備えるとともに、前記ケースおよび前記トランス本体の間にモールド樹脂が充填され、前記ケースは、前記トランス本体が取り付けられる取付面部と、前記取付面部を囲う側壁部と、前記取付面部と対向した位置に設けられ、かつ前記トランス本体の収容および前記モールド樹脂の充填が行われる開口とを備え、前記側壁部の内壁面およびこれに近接対向する前記トランス本体の対向面の間の隙間に形成されたモールド層の厚みは、前記ケースの前記開口側から前記取付面部に向かう所定の長さの範囲で一定であるトランスのケースの製造方法において、
    　前記ケースの前記取付面部に対応したキャビティ面と直交する方向に分割面が設定された中子作製用型にて中子を作製する中子作製工程と、
    　前記中子作製工程で作製された中子を用いてケースを鋳込む鋳造工程とを備える
    　ことを特徴とするトランスのケースの製造方法。
  6. 　請求項５に記載のケースの製造方法において、
    　前記鋳造工程後のケースの前記取付面部に形成された前記中子の抜き勾配による傾斜した鋳肌面を除去して所定の表面粗さに仕上げる機械加工工程とをさらに備える
    　ことを特徴とするトランスのケースの製造方法。
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