WO2023007857A1 - トランス - Google Patents

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WO2023007857A1
WO2023007857A1 PCT/JP2022/015114 JP2022015114W WO2023007857A1 WO 2023007857 A1 WO2023007857 A1 WO 2023007857A1 JP 2022015114 W JP2022015114 W JP 2022015114W WO 2023007857 A1 WO2023007857 A1 WO 2023007857A1
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WO
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core
shield case
transformer
inner portion
conductive wire
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PCT/JP2022/015114
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French (fr)
Inventor
睦夫 西山
新 大休寺
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10Single-phase transformers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • This disclosure relates to transformers.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2019-153757 discloses a transformer comprising a core, conductive wires, a first core, a second core, and a shield member.
  • the core has a hollow extending in the first direction.
  • the conductive wire is wound around the core.
  • Each of the first core and the second core is made of a material containing a magnetic material.
  • the first core has a first inner portion extending into the hollow portion from one end of the core portion in the first direction, and a first outer portion facing the conductive wire in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the second core has a second inner portion extending into the hollow portion from the other end of the core in the first direction, and a second outer portion facing the conductive wire in the second direction.
  • the shield member is formed by bending a conductive plate material.
  • the shield member has a portion facing the conductive wire from the second direction and a portion facing the conductive wire from a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • a transformer a core having a hollow extending in a first direction; a conductive wire wound around the core; a first inner portion extending into the hollow portion from one end of the core portion in the first direction; a second direction perpendicular to at least the first direction; and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction.
  • a first core formed of a material containing a magnetic material, the first core having a first outer portion facing the conductive line in a direction; It has a second inner portion extending into the hollow portion from the other end of the core portion in the first direction, and a second outer portion facing the conductive wire from the second direction and the third direction.
  • a second core made of a material containing a magnetic material; and the tip of the first inner portion and the tip of the second inner portion face each other in the first direction;
  • the maximum dimension of the tip of the first inner portion and the maximum dimension of the tip of the second inner portion are different in at least one of the second direction and the third direction.
  • the first core and the second Even if the two cores deviate from the desired positional relationship, it is possible to suppress the change in the cross-sectional area of the region through which the magnetic flux can pass in the first direction. Therefore, it is possible to improve the stability of the inductance of the transformer against various misalignment factors.
  • a transformer a core having a hollow extending in a first direction; a conductive wire wound around the core; a first inner portion extending into the hollow portion from one end of the core portion in the first direction; a second direction perpendicular to at least the first direction; and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction.
  • a first core formed of a material containing a magnetic material, the first core having a first outer portion facing the conductive line in a direction; It has a second inner portion extending into the hollow portion from the other end of the core portion in the first direction, and a second outer portion facing the conductive wire from the second direction and the third direction.
  • a second core made of a material containing a magnetic material
  • a shield having a slitless box shape surrounding the first core and the second core from the first direction, the second direction, and the third direction, and made of a conductive material.
  • the shield case is provided to suppress the electromotive force that can be generated in the conductive wire by the magnetic field as noise coming from the outside of the transformer. In order to improve the noise resistance performance of the transformer, it is common to prepare a thicker shield case.
  • the inventor of the present application focused on the behavior of eddy currents flowing on the surface of the shield case due to an external magnetic field.
  • the eddy current produces a demagnetizing field and has the effect of reducing the influence of an external magnetic field. Therefore, the inventors came up with the idea that if a structure that does not easily block the flow of eddy currents can be provided, the influence of the external magnetic field can be efficiently reduced without increasing the thickness of the shield case.
  • the obstruction of the eddy current flow is caused by a slit that is inevitably formed between adjacent bent plate materials. found what was happening.
  • the shield case has a slitless box shape as described above, continuous conductive surfaces facing the first, second, and third directions are formed. This allows eddy currents generated by an external magnetic field to flow smoothly on the conductive surface. Therefore, noise resistance performance can be improved while suppressing an increase in the size of the transformer due to an increase in the thickness of the shield case.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the appearance of a transformer according to one embodiment
  • FIG. 1 illustrates an appearance of a transformer according to one embodiment
  • 2 illustrates the appearance of the transformer of FIG. 1 viewed from below.
  • 3 illustrates a cross section of the transformer viewed from the arrow direction along line IV--IV in FIG. 3 illustrates a cross section of the transformer viewed from the arrow direction along line VV in FIG.
  • the appearance of the shield case is illustrated. 3 shows another example of the configuration of the shield case.
  • 8 illustrates the appearance of a transformer having the shield case of FIG. 7
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the design of the transformer according to FIGS. 1 to 6
  • FIG. 10 is a front view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a rear view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a plan view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a bottom view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a left side view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a right side view illustrating the design of the transformer of FIG. 9;
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the design of the transformer according to FIGS. 7 and 8;
  • FIG. 17 is a front view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a rear view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a plan view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a plan view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a bottom view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a left side view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a right side view illustrating the design of the transformer of FIG. 16;
  • FIG. 4 shows another example of a cross section of the transformer viewed in the direction of the arrows along line IV--IV in FIG. 3; It is a figure explaining the influence of the position shift of the core in the transformer which concerns on a comparative example.
  • 24A and 24B are diagrams for explaining the effect of core positional deviation in the transformer of FIG. 23;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing a rate of change in inductance due to core positional deviation;
  • arrow F indicates the forward direction of the illustrated structure.
  • Arrow B indicates the rearward direction of the illustrated structure.
  • Arrow U indicates the upward direction of the illustrated structure.
  • Arrow D indicates the downward direction of the illustrated structure.
  • Arrow R indicates the right direction of the illustrated structure.
  • Arrow L indicates the left direction of the illustrated structure.
  • front-back direction used in this specification means a direction along the above-mentioned forward direction and backward direction.
  • vertical refers to directions along the upward and downward directions.
  • lateral refers to directions along the left and right directions described above.
  • extending in the front-rear direction includes extending at an angle with respect to the front-rear direction, and means extending at an inclination closer to the front-rear direction than in the up-down direction and the left-right direction.
  • extending in the vertical direction includes extending with an inclination with respect to the vertical direction, and means extending with an inclination closer to the vertical direction than in the front-rear direction and the horizontal direction.
  • extending in the left-right direction includes extending at an angle to the left-right direction, and means extending at an inclination closer to the left-right direction than in the front-rear direction and the up-down direction.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the appearance of a transformer 10 according to one embodiment.
  • FIG. 2 illustrates an appearance of the transformer 10 viewed from the upper right front direction.
  • FIG. 3 illustrates an appearance of the transformer 10 viewed from below.
  • FIG. 4 illustrates a cross-section of the transformer 10 viewed in the direction of the arrows along line IV--IV in FIG.
  • FIG. 5 illustrates a cross section of the transformer 10 viewed in the direction of the arrows along the line VV in FIG.
  • the transformer 10 includes a core portion 11 and a conductive wire 12.
  • the core portion 11 has a hollow portion 11a extending in the front-rear direction.
  • the conductive wire 12 is wound around the core portion 11 to form a coil.
  • the front-rear direction is an example of the first direction.
  • the transformer 10 has a first core 131 .
  • the first core 131 is made of a material containing a magnetic substance. Examples of such materials include ferrite.
  • the first core 131 has a first inner portion 131a and a first outer portion 131b.
  • the first inner portion 131a extends from the front end of the core 11 into the hollow portion 11a.
  • the first outer portion 131b faces the conductive wire 12 from above and from the left and right directions.
  • the front end is an example of one end of the core 11 in the first direction.
  • the upward direction is an example of the second direction.
  • the horizontal direction is an example of the third direction.
  • the transformer 10 has a second core 132 .
  • the second core 132 is made of a material containing a magnetic substance. Examples of such materials include ferrite.
  • the second core 132 has a second inner portion 132a and a second outer portion 132b.
  • the second inner portion 132a extends from the rear end of the core portion 11 into the hollow portion 11a.
  • the second outer portion 132b faces the conductive wire 12 from above and from the left and right directions.
  • the rear end is an example of the other end of the core 11 in the first direction.
  • the transformer 10 includes a shield case 14, as illustrated in FIGS.
  • the shield case 14 is made of a conductive material. As illustrated in FIGS. 2 and 6, the shield case 14 has a slitless box shape. As illustrated in FIGS. 4 and 5, the shield case 14 surrounds the first core 131 and the second core 132 in the longitudinal direction, upward direction, and lateral direction.
  • the shield case 14 is provided to suppress an electromotive force that may be generated in the conductive wire 12 by a magnetic field as noise arriving from the outside of the transformer 10 . In order to improve the noise resistance performance of the transformer, it is common to prepare a thicker shield case.
  • the inventor of the present application focused on the behavior of eddy currents flowing on the surface of the shield case due to an external magnetic field.
  • the eddy current produces a demagnetizing field and has the effect of reducing the influence of an external magnetic field. Therefore, the inventors came up with the idea that if a structure that does not easily block the flow of eddy currents can be provided, the influence of the external magnetic field can be efficiently reduced without increasing the thickness of the shield case.
  • the obstruction of the eddy current flow is caused by a slit that is inevitably formed between adjacent bent plate materials. found what was happening.
  • the shield case 14 has a slitless box shape, so that a continuous conductive surface facing upward, forward, backward, and leftward is formed. there is This allows eddy currents generated by an external magnetic field to flow smoothly on the conductive surface. Therefore, noise resistance performance can be improved while suppressing an increase in the size of the transformer due to an increase in the thickness of the shield case.
  • the shield case 14 can be a one-piece component formed by drawing a plate material.
  • the term "one-piece part” means a part of monolithic construction.
  • the term “one-piece part” is used to distinguish from parts that are integrated by joining multiple parts by various methods. Examples of various techniques include adhesion, bonding, welding, welding, engagement, fitting, and screwing.
  • the shield case 14 can be seamless. Structures with discontinuities such as seams can contribute to impeding the flow of eddy currents. That is, the shield case 14 formed by drawing can promote smooth flow of eddy currents.
  • the shield case 14 has a left wall 14a, a right wall 14b, a front wall 14c, a rear wall 14d, and an upper wall 14e.
  • the upper wall 14e and each of the left wall 14a, the right wall 14b, the front wall 14c, and the rear wall 14d are seamlessly connected by corners 14f.
  • the corner portion 14f extends in the front-rear direction or the left-right direction.
  • each of the left wall 14a, the right wall 14b, the front wall 14c, and the rear wall 14d is seamlessly connected to the adjacent wall by corners 14g.
  • the corner portion 14g extends vertically.
  • each of the corners 14f and 14g of the shield case 14 is curved. By eliminating straight boundaries from the shield case 14, eddy current flow may be promoted. By forming the shield case 14 by drawing as described above, curved corners can be easily formed.
  • the transformer 10 includes a base 15 and multiple terminals 16 .
  • the base 15 is made of an electrically insulating material.
  • Each of the plurality of terminals 16 is made of a conductive material.
  • Each of the plurality of terminals 16 is integrally formed with the base 15.
  • Each of the plurality of terminals 16 has a coil terminal 161 and a mounting terminal 162 .
  • An end (not shown) of the conductive wire 12 wound around the core 11 is electrically connected to the coil terminal 161 .
  • the mounting terminals 162 are electrically connected to circuit elements formed on the circuit board when the transformer 10 is mounted on the circuit board. Thereby, the conductive line 12 and the circuit element on the circuit board are electrically connected.
  • the transformer 10 has a regulating member 17.
  • the regulating member 17 is made of a conductive material.
  • the regulating member 17 is made of the same material as the shield case 14 .
  • the restricting member 17 has a first portion 17a.
  • the first portion 17a is arranged to face the conductive wire 12 from below.
  • the downward direction is an example of the fourth direction.
  • first portion 17a is positioned between conductive line 12 and the circuit board.
  • the restricting member 17 extends in the left-right direction.
  • the restricting member 17 has a second portion 17b and a third portion 17c.
  • the second portion 17b extends continuously from the left end of the first portion 17a and is joined to the left wall 14a of the shield case 14.
  • the third portion 17c continuously extends from the right end of the first portion 17a and is joined to the right wall 14b of the shield case 14.
  • the connection with the shield case 14 can be achieved through various methods such as adhesion, bonding, welding, welding, engagement, fitting, and screwing. Thereby, the shield case 14 is restricted from being displaced upward with respect to the base 15 .
  • the shield case 14 has a box-like shape that opens downward. Therefore, the shield case 14 cannot cover the conductive wires 12 from below.
  • the regulating member 17 for regulating the position of the shield case 14 with respect to the base 15 can serve to enhance the shielding performance against noise from below.
  • the shield case 14 and the restricting member 17 may be integrally formed.
  • the regulating member 17 according to this example includes a first regulating piece 17d and a second regulating piece 17e.
  • the first restricting piece 17 d extends downward from the left wall 14 a of the shield case 14 .
  • the second restricting piece 17 e extends downward from the right wall 14 b of the shield case 14 .
  • the tip of the first restricting piece 17d and the tip of the second restricting piece 17e are joined below the core portion 11 so that the top of the shield case 14 with respect to the base 15 is secured.
  • Directional displacement is restricted.
  • the connecting portion of the first restricting piece 17d and the second restricting piece 17e is arranged so as to face the conductive wire 12 from below.
  • first restricting piece 17d and the second restricting piece 17e can be omitted.
  • the first restricting piece 17d is connected to the portion arranged to face the conductive wire 12 from below the base 15 and the left wall 14a of the shield case 14. and a distal end. That is, the first restricting piece 17d extends from the right wall 14b of the shield case 14 to the left wall 14a of the shield case 14 via below the base 15, and displaces the shield case 14 upward with respect to the base 15. can be configured to have a length that can regulate the
  • the front wall 14c and the rear wall 14d of the shield case 14 face the first core 131 and the second core 132 in the front-rear direction.
  • Each of the front wall 14 c and the rear wall 14 d is in contact with the base 15 .
  • Each of the front wall 14c and the rear wall 14d is an example of a first wall.
  • the upper wall 14e of the shield case 14 faces the first core 131 and the second core 132 from above with a gap therebetween.
  • the upper wall 14e is an example of a second wall.
  • the shield case 14 is positioned with respect to the base 15 in the vertical direction by the contact of the front wall 14c and the rear wall 14d with the base 15. In other words, it is possible to prevent a gap from forming between the lower end of the shield case 14 and the base 15 due to the upper wall 14 e contacting the first core 131 and the second core 132 first. Therefore, it is possible to suppress the intrusion of external noise from below.
  • the first outer portion 131b of the first core 131 has a rounded corner portion 131c facing the corner portion 14f of the shield case 14.
  • the second outer portion 132b of the second core 132 has a rounded corner portion 132c facing the corner portion 14f of the shield case 14. As shown in FIG.
  • each of the rounded corner portion 131c and the rounded corner portion 132c includes a portion having a curved shape along the corner portion 14f.
  • a first outer portion 131b of the first core 131 has a rounded corner portion 131d that faces the core portion 11 .
  • the rounded corner portion 131d includes a portion having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the core portion 11 in the radial direction. In other words, the round corner portion 131d is formed so as to minimize the gap between it and the core portion 11 .
  • the second outer portion 132b of the second core 132 has a rounded corner portion 132d that faces the core portion 11 .
  • the rounded corner portion 132d includes a portion having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the core portion 11 in the radial direction. In other words, the rounded corner portion 132d is formed so as to minimize the gap between it and the core portion 11. As shown in FIG.
  • each of the left wall 14a, right wall 14b, front wall 14c, rear wall 14d, and top wall 14e of the shield case 14 has a flat portion. If the shield case 14 has a slitless box shape, at least one of the left wall 14a, the right wall 14b, the front wall 14c, the rear wall 14d, and the top wall 14e has a shape without a flat portion. can be
  • the shield case 14 may be formed by bending a plate material and joining the end surfaces thereof.
  • the curved corner portions 14f and 14g may be formed by cutting or the like.
  • the shield case 14 may be formed of a copper alloy, an aluminum alloy, or the like by die casting. Since this manufacturing method is excellent in productivity, by forming the same shape as the shield case 14 formed by drawing, it is possible to suppress the rise in the manufacturing cost while ensuring the desired characteristics.
  • each of the first inner portion 131a of the first core 131 and the second inner portion 132a of the second core 132 has a circular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of each of the first inner portion 131a and the second inner portion 132a can be determined as appropriate.
  • the first inner portion 131a and the second inner portion 132a may have different maximum dimensions in at least one of the vertical direction and the horizontal direction.
  • FIG. 9 is a perspective view.
  • FIG. 10 is a front view.
  • FIG. 11 is a rear view.
  • FIG. 12 is a plan view.
  • FIG. 13 is a bottom view.
  • FIG. 14 is a left side view.
  • FIG. 15 is a right side view.
  • FIG. 16 is a perspective view.
  • FIG. 17 is a front view.
  • FIG. 18 is a rear view.
  • FIG. 19 is a plan view.
  • FIG. 20 is a bottom view.
  • FIG. 21 is a left side view.
  • FIG. 22 is a right side view.
  • the diameter of the tip of the first inner portion 131a and the diameter of the tip of the second inner portion 132a may be different.
  • a diameter is an example of a maximum dimension in each of the second and third directions.
  • FIG. FIG. 24 shows a first inner portion 131a' of a first core and a second inner portion 132a' of a second core according to a comparative example.
  • the tip diameter of the first inner portion 131a' and the tip diameter of the second inner portion 132a' are the same.
  • the diameter of the tip of the first inner portion 131a and the diameter of the tip of the second inner portion 132a, which face each other in the front-rear direction, are intentionally made different, so that the first core 131 and the second core Even if 132 deviates from the desired positional relationship, it is possible to suppress the change in the cross-sectional area A of the region through which the magnetic flux can pass in the front-rear direction. Therefore, it is possible to improve the stability of the inductance of the transformer 10 with respect to various misalignment factors.
  • each of a plurality of black circles connected by dashed lines indicates the amount of radial deviation from the predetermined positional relationship between the first inner portion 131a′ and the second inner portion 132a′ in the transformer according to the comparative example, Measured values are shown in relation to the rate of change in inductance from the case of no deviation.
  • the diameter of the first inner portion 131a' and the diameter of the second inner portion 132a' are both 1.8 mm.
  • each of a plurality of white circles connected by solid lines indicates the amount of radial deviation from the predetermined positional relationship between the first inner portion 131a and the second inner portion 132a in the transformer 10 according to the present embodiment, Measured values are shown in relation to the rate of change in inductance from the case of no deviation.
  • the diameter of the first inner portion 131a is 1.8 mm
  • the diameter of the second inner portion 132a is 1.6 mm.
  • Japanese Patent Application No. 2021-125405 filed on July 30, 2021
  • Japanese Patent Application No. 2021-125406 filed on July 30, 2021
  • the contents of Japanese Patent Application No. 2021-210500 filed on December 24, 2021 are incorporated.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

芯部(11)は、前後方向に延びる中空部(11a)を有している。導電線(12)は、芯部(11)に巻き回されている。第一コアと第二コアは、磁性体を含む材料により形成されている。第一コアは、芯部(11)の前後方向における一端部から中空部(11a)内に延びる第一内側部分(131a)と、少なくとも上方向と左右方向から導電線(12)に対向する第一外側部分(131b)とを有している。第二コアは、芯部(11)の前後方向における他端部から中空部(11a)内に延びる第二内側部分(132a)と、少なくとも上方向と左右方向から導電線(12)に対向する第二外側部分(132b)とを有している。第一内側部分(131a)の先端と第二内側部分(132a)の先端は、前後方向に対向している。第一内側部分(131a)の先端の直径と第二内側部分(132a)の先端の直径は、相違している。

Description

トランス
 本開示は、トランスに関連する。
 日本国特許出願公開2019-153757号公報は、芯部、導電線、第一コア、第二コア、およびシールド部材を備えたトランスを開示している。芯部は、第一方向に延びる中空部を有している。導電線は、芯部に巻き回されている。第一コアと第二コアの各々は、磁性体を含む材料により形成されている。第一コアは、芯部の第一方向における一端部から中空部内に延びる第一内側部分と、第一方向に直交する第二方向から導電線に対向する第一外側部分とを有している。第二コアは、芯部の第一方向における他端部から中空部内に延びる第二内側部分と、第二方向から導電線に対向する第二外側部分とを有している。シールド部材は、導電性を有する板材を折り曲げ加工することにより形成されている。シールド部材は、第二方向から導電線に対向する部分と、第一方向および第二方向と直交する第三方向から導電線に対向する部分とを有している。
 トランスのインダクタンスの安定性を高めることが求められている(第一の要求)。
 トランスの耐ノイズ性能を高めることが求められている(第二の要求)。
 上記第一の要求に応えるために提供されうる本開示の一態様は、トランスであって、
 第一方向に延びる中空部を有する芯部と、
 前記芯部に巻き回されている導電線と、
 前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
 前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
を備えており、
 前記第一内側部分の先端と前記第二内側部分の先端は、前記第一方向に対向しており、
 前記第一内側部分の先端の最大寸法と前記第二内側部分の先端の最大寸法とは、前記第二方向と前記第三方向の少なくとも一方について相違している。
 第一方向に対向する第一内側部分の先端の最大寸法と第二内側部分の先端の最大寸法とを、第二方向と第三方向の少なくとも一方について敢えて相違させることにより、第一コアと第二コアが所望の位置関係からずれた場合においても、第一方向に磁束が通過可能な領域の断面積の変化を抑制できる。したがって、様々な位置ずれ要因に対するトランスのインダクタンスの安定性を高めることができる。
 上記第二の要求に応えるために提供されうる本開示の一態様は、トランスであって、
 第一方向に延びる中空部を有している芯部と、
 前記芯部に巻き回されている導電線と、
 前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
 前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
 前記第一方向、前記第二方向および前記第三方向から前記第一コアと前記第二コアを包囲するスリットレスの箱型形状を有しており、導電性を有する材料により形成されているシールドケースと、
を備えている。
 シールドケースは、トランスの外部から到来するノイズとしての磁場によって導電線に生じうる起電力を抑制するために設けられている。トランスの耐ノイズ性能を高めるためには、より厚いシールドケースを用意するという対策がとられることが一般的である。
 本願の発明者は、外部磁場によりシールドケースの表面に流れる渦電流の挙動に着目した。渦電流は、反磁場を生じ、外部磁場の影響を軽減する効果を奏する。したがって、渦電流の流れを阻害しにくい構造を提供できれば、シールドケースの厚みを増さずとも外部磁場の影響を効率的に軽減できるとの着想を得た。そして、渦電流の流れの阻害は、板材の一部を折り曲げ加工して形成されることが一般的であるシールドケースにおいて、隣り合う折り曲げられた板材同士の間に不可避的に形成されるスリットにおいて生じていることを見出した。
 上記のようにシールドケースがスリットレスの箱型形状を有していることにより、第一方向、第二方向、および第三方向に面する連続的な導電面が形成されている。これにより、外部磁場により生じる渦電流は、当該導電面上を円滑に流れることができる。したがって、シールドケースの厚み増に伴うトランスの大型化を抑制しつつも、耐ノイズ性能を高めることができる。
一実施形態に係るトランスの外観を例示する分解斜視図である。 一実施形態に係るトランスの外観を例示している。 図1のトランスを下方から見た外観を例示している。 図3における線IV-IVに沿って矢印方向から見たトランスの断面を例示している。 図3における線V-Vに沿って矢印方向から見たトランスの断面を例示している。 シールドケースの外観を例示している。 シールドケースの構成の別例を示している。 図7のシールドケースを備えたトランスの外観を例示している。 図1から図6に係るトランスの意匠を例示する斜視図である。 図9のトランスの意匠を例示する正面図である。 図9のトランスの意匠を例示する背面図である。 図9のトランスの意匠を例示する平面図である。 図9のトランスの意匠を例示する底面図である。 図9のトランスの意匠を例示する左側面図である。 図9のトランスの意匠を例示する右側面図である。 図7と図8に係るトランスの意匠を例示する斜視図である。 図16のトランスの意匠を例示する正面図である。 図16のトランスの意匠を例示する背面図である。 図16のトランスの意匠を例示する平面図である。 図16のトランスの意匠を例示する底面図である。 図16のトランスの意匠を例示する左側面図である。 図16のトランスの意匠を例示する右側面図である。 図3における線IV-IVに沿って矢印方向から見たトランスの断面の別例を示している。 比較例に係るトランスにおけるコアの位置ずれの影響を説明する図である。 図23のトランスにおけるコアの位置ずれの影響を説明する図である。 コアの位置ずれによるインダクタンスの変化率を示す図である。
 添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。添付の図面において、矢印Fは、図示された構造の前方向を示している。矢印Bは、図示された構造の後方向を示している。矢印Uは、図示された構造の上方向を示している。矢印Dは、図示された構造の下方向を示している。矢印Rは、図示された構造の右方向を示している。矢印Lは、図示された構造の左方向を示している。これらの方向に係る表現は、説明の便宜のために用いるものであり、図示された構造の実際の使用状態における姿勢や方向を限定するものではない。
 本明細書で用いられる「前後方向」という語は、上記の前方向と後方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「上下方向」という語は、上記の上方向と下方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「左右方向」という語は、上記の左方向と右方向に沿う方向を意味している。
 本明細書で用いられる「前後方向に延びる」という表現は、前後方向に対して傾いて延びることを含み、上下方向および左右方向と比較して前後方向に近い傾きで伸びることを意味する。
 本明細書で用いられる「上下方向に延びる」という表現は、上下方向に対して傾いて延びることを含み、前後方向および左右方向と比較して上下方向に近い傾きで伸びることを意味する。
 本明細書で用いられる「左右方向に延びる」という表現は、左右方向に対して傾いて延びることを含み、前後方向および上下方向と比較して左右方向に近い傾きで伸びることを意味する。
 図1は、一実施形態に係るトランス10の外観を例示する分解斜視図である。図2は、トランス10を上右前方向から見た外観を例示している。図3は、トランス10を下方から見た外観を例示している。図4は、図3における線IV-IVに沿って矢印方向から見たトランス10の断面を例示している。図5は、図3における線V-Vに沿って矢印方向から見たトランス10の断面を例示している。
 図1、図4、および図5に例示されるように、トランス10は、芯部11と導電線12を備えている。芯部11は、前後方向に延びる中空部11aを有している。導電線12は、芯部11に巻き回されてコイルを形成している。前後方向は、第一方向の一例である。
 トランス10は、第一コア131を備えている。第一コア131は、磁性体を含む材料により形成されている。当該材料の例としては、フェライトが挙げられる。
 第一コア131は、第一内側部分131aと第一外側部分131bを有している。第一内側部分131aは、芯部11の前端部から中空部11a内に延びている。第一外側部分131bは、上方向と左右方向から導電線12に対向している。前端部は、芯部11の第一方向における一端部の一例である。上方向は、第二方向の一例である。左右方向は、第三方向の一例である。
 トランス10は、第二コア132を備えている。第二コア132は、磁性体を含む材料により形成されている。当該材料の例としては、フェライトが挙げられる。
 第二コア132は、第二内側部分132aと第二外側部分132bを有している。第二内側部分132aは、芯部11の後端部から中空部11a内に延びている。第二外側部分132bは、上方向と左右方向から導電線12に対向している。後端部は、芯部11の第一方向における他端部の一例である。
 図1から図5に例示されるように、トランス10は、シールドケース14を備えている。シールドケース14は、導電性を有する材料により形成されている。図2と図6に例示されるように、シールドケース14は、スリットレスの箱型形状を有している。図4と図5に例示されるように、シールドケース14は、前後方向、上方向、および左右方向から第一コア131と第二コア132を包囲している。
 シールドケース14は、トランス10の外部から到来するノイズとしての磁場によって導電線12に生じうる起電力を抑制するために設けられている。トランスの耐ノイズ性能を高めるためには、より厚いシールドケースを用意するという対策がとられることが一般的である。
 本願の発明者は、外部磁場によりシールドケースの表面に流れる渦電流の挙動に着目した。渦電流は、反磁場を生じ、外部磁場の影響を軽減する効果を奏する。したがって、渦電流の流れを阻害しにくい構造を提供できれば、シールドケースの厚みを増さずとも外部磁場の影響を効率的に軽減できるとの着想を得た。そして、渦電流の流れの阻害は、板材の一部を折り曲げ加工して形成されることが一般的であるシールドケースにおいて、隣り合う折り曲げられた板材同士の間に不可避的に形成されるスリットにおいて生じていることを見出した。
 前述のように、本実施形態に係るシールドケース14は、スリットレスの箱型形状を有していることにより、上方向、前後方向、および左右方向に面する連続的な導電面が形成されている。これにより、外部磁場により生じる渦電流は、当該導電面上を円滑に流れることができる。したがって、シールドケースの厚み増に伴うトランスの大型化を抑制しつつも、耐ノイズ性能を高めることができる。
 本実施形態に係るシールドケース14は、板材を絞り加工することによって形成されたワンピース部品でありうる。本明細書で用いられる「ワンピース部品」という語は、モノリシックな構造を有する部品を意味している。「ワンピース部品」という語は、各種の手法により複数の部品が結合されることによって一体化されている部品と区別する意味で用いられる。各種の手法の例としては、接着、接合、溶着、溶接、係合、嵌合、螺合などが挙げられる。
 この場合、折り曲げに係る工程を省略できるだけでなく、シールドケース14から継目をなくすことができる。継目のような非連続性を伴う構造は、渦電流の流れを阻害する一因となりうる。すなわち、絞り加工により形成されたシールドケース14は、渦電流の円滑な流れを促進しうる。
 図4から図6に例示されるように、シールドケース14は、左壁14a、右壁14b、前壁14c、後壁14d、および上壁14eを有している。上壁14eと左壁14a、右壁14b、前壁14c、後壁14dの各々とは、角部14fにより継目なく接続されている。角部14fは、前後方向または左右方向に延びている。加えて、左壁14a、右壁14b、前壁14c、後壁14dの各々は、隣り合う壁と角部14gにより継目なく接続されている。角部14gは、上下方向に延びている。
 本願発明者は、平坦な側面同士が直線的な境界を共有することで形成される角部をシールドケースが有している場合、当該境界において渦電流の流れが阻害される傾向にあることも見出した。本実施形態においては、シールドケース14の角部14fと角部14gの各々が湾曲面とされている。シールドケース14から直線的な境界を削減することにより、渦電流の流れが促進されうる。上記のような絞り加工でシールドケース14を形成することにより、湾曲した角部を容易に形成できる。
 図4に例示されるように、トランス10は、基台15と複数の端子16を備えている。基台15は、電気的に絶縁性を有する材料により形成されている。複数の端子16の各々は、導電性を有する材料により形成されている。
 複数の端子16の各々は、基台15と一体に成形されている。複数の端子16の各々は、コイル用端子161と実装用端子162を有している。芯部11に巻き回された導電線12の端部(不図示)は、コイル用端子161と電気的に接続される。実装用端子162は、トランス10が回路基板に実装される際に、当該回路基板に形成された回路要素と電気的に接続される。これにより、導電線12と回路基板上の回路要素とが電気的に接続される。
 図1に例示されるように、トランス10は、規制部材17を備えている。規制部材17は、導電性を有する材料により形成されている。好ましくは、規制部材17は、シールドケース14と同じ材料により形成されている。
 図4に例示されるように、規制部材17は、第一部分17aを有している。第一部分17aは、下方向から導電線12に対向するように配置されている。下方向は、第四方向の一例である。トランス10が回路基板に実装されると、第一部分17aは、導電線12と回路基板の間に配置される。
 図5に例示されるように、規制部材17は、左右方向に延びている。規制部材17は、第二部分17bと第三部分17cを有している。第二部分17bは、第一部分17aの左端から連続して延びており、シールドケース14の左壁14aと結合されている。第三部分17cは、第一部分17aの右端から連続して延びており、シールドケース14の右壁14bと結合されている。シールドケース14との結合は、接着、接合、溶着、溶接、係合、嵌合、螺合などの各種の手法を通じてなされうる。これにより、シールドケース14は、基台15に対する上方向への変位を規制されている。
 図6に例示されるように、シールドケース14は、下方向に開口する箱型形状を有している。したがって、シールドケース14は、導電線12を下方向から覆うことができない。しかしながら、上記のような構成によれば、トランス10において芯部11の径方向外側から導電線12が包囲される部分を確保できる。すなわち、基台15に対するシールドケース14の位置規制を行なう規制部材17に下方向からのノイズに対するシールド性も高める役割を担わせることができる。
 図7に例示されるように、シールドケース14と規制部材17が一体に成形されてもよい。本例に係る規制部材17は、第一規制片17dと第二規制片17eを含んでいる。第一規制片17dは、シールドケース14の左壁14aから下方に延びている。第二規制片17eは、シールドケース14の右壁14bから下方に延びている。
 この場合、図8に例示されるように、第一規制片17dの先端と第二規制片17eの先端が芯部11の下方にて結合されることにより、基台15に対するシールドケース14の上方向への変位が規制される。第一規制片17dと第二規制片17eの結合部は、下方向から導電線12に対向するように配置される。
 このような構成によれば、部品点数を削減できるとともに、シールドケース14を基台15に固定する工程を簡略化できる。
 なお、第一規制片17dと第二規制片17eの一方は省略されうる。例えば、第二規制片17eが省略される場合、第一規制片17dは、基台15の下方から導電線12に対向するように配置される部分と、シールドケース14の左壁14aに結合される先端部とを有するように構成される。すなわち、第一規制片17dは、シールドケース14の右壁14bから基台15の下方を経由してシールドケース14の左壁14aまで延びつつ、シールドケース14の基台15に対する上方向への変位を規制しうる長さを有するように構成されうる。
 図4に例示されるように、シールドケース14の前壁14cと後壁14dは、前後方向から第一コア131と第二コア132に対向している。前壁14cと後壁14dの各々は、基台15に接している。前壁14cと後壁14dの各々は、第一壁部の一例である。
 シールドケース14の上壁14eは、上方向から間隙を介して第一コア131と第二コア132に対向している。上壁14eは、第二壁部の一例である。
 上記のような構成によれば、前壁14cおよび後壁14dの基台15に対する接触により、上下方向におけるシールドケース14の基台15に対する位置決めがなされる。換言すると、上壁14eが第一コア131および第二コア132に先に接触してしまうことによってシールドケース14の下端と基台15の間に隙間が生じることを防止できる。したがって、下方からの外部ノイズの侵入を抑制できる。
 図4と図5に例示されるように、第一コア131の第一外側部分131bは、シールドケース14の角部14fに対向する丸角部131cを有している。同様に、第二コア132の第二外側部分132bは、シールドケース14の角部14fに対向する丸角部132cを有している。
 このような構成によれば、第一コア131および第二コア132の各々の角部とシールドケース14の内壁面との干渉を回避しやすくなる。したがって、干渉に起因してシールドケース14が所定の位置からずれることにより耐ノイズ性能が低下する事態の発生を抑制できる。加えて、干渉を避けるためにシールドケース14の寸法を大きくする必要性が低下し、トランス10の大型化を抑制できる。特にシールドケース14が絞り加工により形成される場合は、角部14fが湾曲形状を呈するので、当該効果がより顕著となる。すなわち、この場合、丸角部131cと丸角部132cの各々は、角部14fに沿う湾曲形状を有する部分を含んでいる。
 第一コア131の第一外側部分131bは、芯部11に対向する丸角部131dを有している。丸角部131dは、芯部11の径方向における外周面に対応する形状を有する部分を含んでいる。換言すると、丸角部131dは、芯部11との間に生じる隙間を最小限とするように形成されている。同様に、第二コア132の第二外側部分132bは、芯部11に対向する丸角部132dを有している。丸角部132dは、芯部11の径方向における外周面に対応する形状を有する部分を含んでいる。換言すると、丸角部132dは、芯部11との間に生じる隙間を最小限とするように形成されている。
 このような構成によれば、第一コア131において芯部11の一部を包囲する部分の形成に伴う肉厚減少を抑制できる。これにより、第一コア131のインダクタンスの低下と剛性の低下を抑制できる。同様に、第二コア132において芯部11の一部を包囲する部分の形成に伴う肉厚減少を抑制できる。これにより、第二コア132のインダクタンスの低下と剛性の低下を抑制できる。
 上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更されうる。
 上記の実施形態においては、シールドケース14の左壁14a、右壁14b、前壁14c、後壁14d、および上壁14eの各々は、平坦な部分を有している。シールドケース14がスリットレスな箱型形状を有するのであれば、左壁14a、右壁14b、前壁14c、後壁14d、および上壁14eの少なくとも一つは、平坦な部分を有しない形状とされうる。
 スリットレスな箱型形状を有するシールドケース14を提供できるのであれば、絞り加工以外の製法も採用されうる。一例として、板材を折り曲げ加工して端面同士を接合することによってシールドケース14が形成されてもよい。湾曲形状を有する角部14fおよび角部14gは、切削加工などにより形成されてもよい。別例として、ダイキャスト製法により、銅合金やアルミニウム合金等のシールドケース14が形成されてもよい。この製法は生産性に優れているので、絞り加工により形成されたシールドケース14と同様の形状に形成することにより所望の特性を確保しつつ、製造コストの上昇を抑制できる。
 上記の実施形態においては、第一コア131の第一内側部分131aと第二コア132の第二内側部分132aの各々は、円形の断面形状を有している。しかしながら、第一内側部分131aと第二内側部分132aの各々の断面形状は、適宜に定められうる。その場合、第一内側部分131aと第二内側部分132aは、上下方向と左右方向の少なくとも一方について最大寸法が相違していればよい。
 図1から図6を参照して説明した実施形態例に係るトランスの意匠を、図9から図15に例示する。図9は斜視図である。図10は正面図である。図11は背面図である。図12は平面図である。図13は底面図である。図14は左側面図である。図15は右側面図である。
 図7と図8を参照して説明した実施形態例に係るトランスの意匠を、図16から図22に例示する。図16は斜視図である。図17は正面図である。図18は背面図である。図19は平面図である。図20は底面図である。図21は左側面図である。図22は右側面図である。
 図23に例示されるように、第一内側部分131aの先端の直径と第二内側部分132aの先端の直径は、相違していてもよい。直径は、第二方向と第三方向の各々における最大寸法の一例である。
 図24から図26を参照しつつ、このような構成により得られる効果について説明する。図24は、比較例に係る第一コアの第一内側部分131a’と第二コアの第二内側部分132a’を示している。第一内側部分131a’の先端の直径と第二内側部分132a’の先端の直径は一致している。
 このような構成において第一コアと第二コアが所望の位置関係からずれた場合、磁束が通過可能な領域の断面積Aが、所定の値から変化する。したがって、インダクタンスの値もまた変化する。
 他方、図25に例示されるように、前後方向に対向する第一内側部分131aの先端の直径と第二内側部分132aの先端の直径を敢えて相違させることにより、第一コア131と第二コア132が所望の位置関係からずれた場合においても、前後方向に磁束が通過可能な領域の断面積Aの変化を抑制できる。したがって、様々な位置ずれ要因に対するトランス10のインダクタンスの安定性を高めることができる。
 図26において、破線で接続された複数の黒丸の各々は、比較例に係るトランスにおいて第一内側部分131a’と第二内側部分132a’の所定の位置関係からの径方向へのずれ量と、ずれがない場合からのインダクタンスの変化率との関係の実測値を示している。なお、第一内側部分131a’の直径と、第二内側部分132a’の直径は、ともに1.8mmである。
 同図において、実線で接続された複数の白丸の各々は、本実施形態に係るトランス10において第一内側部分131aと第二内側部分132aの所定の位置関係からの径方向へのずれ量と、ずれがない場合からのインダクタンスの変化率との関係の実測値を示している。なお、第一内側部分131aの直径は1.8mmであり、第二内側部分132aの直径は1.6mmである。
 この比較結果より、第一コア131と第二コア132の位置ずれ要因に対するトランス10のインダクタンスの安定性が向上していることがわかる。
 本開示の一部を構成するものとして、2021年7月30日に提出された日本国特許出願2021-125405号、2021年7月30日に提出された日本国特許出願2021-125406号、および2021年12月24日に提出された日本国特許出願2021-210500号の内容が援用される。

Claims (7)

  1.  第一方向に延びる中空部を有する芯部と、
     前記芯部に巻き回されている導電線と、
     前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
     前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
    を備えており、
     前記第一内側部分の先端と前記第二内側部分の先端は、前記第一方向に対向しており、
     前記第一内側部分の先端の最大寸法と前記第二内側部分の先端の最大寸法とは、前記第二方向と前記第三方向の少なくとも一方について相違している、
    トランス。
  2.  前記第一方向、前記第二方向、および前記第三方向から前記第一コアと前記第二コアを包囲するスリットレスの箱型形状を有しており、導電性を有する材料により形成されているシールドケースを備えている、
    請求項1に記載のトランス。
  3.  前記シールドケースは、絞り加工により形成されている、
    請求項2に記載のトランス。
  4.  第一方向に延びる中空部を有している芯部と、
     前記芯部に巻き回されている導電線と、
     前記芯部の前記第一方向における一端部から前記中空部内に延びる第一内側部分と、少なくとも前記第一方向と直交する第二方向、および前記第一方向と前記第二方向と直交する第三方向から前記導電線に対向する第一外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第一コアと、
     前記芯部の前記第一方向における他端部から前記中空部内に延びる第二内側部分と、前記第二方向および前記第三方向から前記導電線に対向する第二外側部分とを有しており、磁性体を含む材料により形成されている第二コアと、
     前記第一方向、前記第二方向および前記第三方向から前記第一コアと前記第二コアを包囲するスリットレスの箱型形状を有しており、導電性を有する材料により形成されているシールドケースと、
    を備えている、
    トランス。
  5.  前記シールドケースは、絞り加工により形成されている、
    請求項4に記載のトランス。
  6.  前記第一コアの前記第一外側部分と前記第二コアの前記第二外側部分の各々は、前記シールドケースの内壁面に対向する丸角部を有している、
    請求項4または5に記載のトランス。
  7.  前記第一コアの前記第一外側部分と前記第二コアの前記第二外側部分の各々は、前記芯部に対向する丸角部を有している、
    請求項6に記載のトランス。
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