WO2023218510A1 - 低背トランスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
複数の円筒状2次コイルを備えたトランスにおいて、従来に比べて、製品の低背化、小型化を図ることができる低背トランスおよびその製造方法を提供する。 このため、磁性体コアを構成する第1、第2コア4、6の中脚部4c、6cの外周に巻回状態とされた1次コイル34と、その外周に、1次コイル34と同心円状に、かつ互いに同心円状に配置された円筒状2次コイル22、24を備え、円筒状2次コイル22、24は、スリット22c、24cを挟んで周回した円筒状2次コイル本体部22d、24dと、そのスリット22c、24cを挟んで対向する円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から外部に向けて延在する端子部22a、b、24a、bとが設けられ、円筒状2次コイル22、24の各々における一方の端子部22a、24aが互いに重なり合うように、かつ他方の端子部22b、24bが互いに非接触状態となるように配置される。
Description
本発明は、低背トランスおよびその製造方法に関し、特に、電気自動車やハイブリッド車(EV/HEV車)の降圧DC-DCコンバータ等に用いられる、1次コイルと2次コイルが同心円状に配された、電力変換用の低背トランスおよびその製造方法に関するものである。
スイッチング電源の、電力変換用トランスは、近年のEV/HEV車の降圧DC-DCコンバータ等の需要から、出力電圧12V、出力電流100A程度の仕様が求められる。
また、車載コンバータユニットの小型軽量化が求められており、特に、大型部品であるメイントランスの小型軽量化の促進が急務である。
大電流仕様のトランスにおける小型化を図るための従来技術としては、本願図7により説明される、下記特許文献1(特に図1)に開示されてなる、2つのPQコア146、148の間に、1次コイル134、および円筒状の銅板からなる2次コイル136を収納したトランス120が知られている。
また、車載コンバータユニットの小型軽量化が求められており、特に、大型部品であるメイントランスの小型軽量化の促進が急務である。
大電流仕様のトランスにおける小型化を図るための従来技術としては、本願図7により説明される、下記特許文献1(特に図1)に開示されてなる、2つのPQコア146、148の間に、1次コイル134、および円筒状の銅板からなる2次コイル136を収納したトランス120が知られている。
ところで、このような電力変換用のトランスにおいて、より大きな電流を得るためには複数の2次コイルを使用することが求められるが、上記引用文献1のものでは、1次コイル134の外側に、この1次コイル134と同心円状に、複数の2次コイル136、136を巻軸方向に積み重ねるようにし、積み重ねた各2次コイル136、136の各端子部136a、136aから各々出力が得られるようにしている。
しかしながら、この引用文献1のものにおいては、積み重ねた2次コイル136、136の個数に応じて製品高さが増大し、製品の低背化、小型化を促進することが困難であった。
しかしながら、この引用文献1のものにおいては、積み重ねた2次コイル136、136の個数に応じて製品高さが増大し、製品の低背化、小型化を促進することが困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、1次コイルの外側に複数個の2次コイルを配置する場合に、製品の低背化および小型化を促進し得る低背トランスおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の低背トランスは、
磁性体コアと、
該磁性体コアの磁心部の外周に巻回状態で配置された1次コイルと、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状に、かつ互いに同心円状に配置された、少なくとも2つの円筒状2次コイルと、を備え、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々には、スリットを挟んで周回した円筒形状をなす円筒状2次コイル本体部と、この円筒状2次コイル本体部の前記スリットの長手方向一端側において、このスリットを挟んで対向する該円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から外部に向けて延在する端子部とが設けられており、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における一方の前記端子部が互いに重なり合って電気的に接続されるとともに、他方の前記端子部が互いに非接触状態となるように配置されてなる、ことを特徴とするものである。
ここで、上記「円筒状2次コイル本体部の端部」とは、円筒状2次コイル本体部のスリットを挟んで対向する領域、を称するものとする。
磁性体コアと、
該磁性体コアの磁心部の外周に巻回状態で配置された1次コイルと、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状に、かつ互いに同心円状に配置された、少なくとも2つの円筒状2次コイルと、を備え、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々には、スリットを挟んで周回した円筒形状をなす円筒状2次コイル本体部と、この円筒状2次コイル本体部の前記スリットの長手方向一端側において、このスリットを挟んで対向する該円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から外部に向けて延在する端子部とが設けられており、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における一方の前記端子部が互いに重なり合って電気的に接続されるとともに、他方の前記端子部が互いに非接触状態となるように配置されてなる、ことを特徴とするものである。
ここで、上記「円筒状2次コイル本体部の端部」とは、円筒状2次コイル本体部のスリットを挟んで対向する領域、を称するものとする。
また、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記円筒状2次コイル本体部を構成する導電性板材によって該円筒状2次コイルの前記端子部が形成されており、各々の該端子部の延在方向の側面のうち前記スリットとは該端子部の逆側に位置する側面と、前記円筒状2次コイル本体部の縁面とにより形成される隅部に切り欠きが設けられていることが好ましい。
また、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記一方の端子部と前記他方の端子部が互いにほぼ平行とされ、かつ屈曲しつつ外部に向けて延在するように形成されていることが好ましい。
また、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記一方の端子部と前記他方の端子部が互いにほぼ平行とされ、かつ屈曲しつつ外部に向けて延在するように形成されていることが好ましい。
また、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記円筒状2次コイル本体部の断面が矩形とされ、該矩形の長辺側の面が円筒の周面を形成し、該矩形の短辺側の面が該円筒の径方向の面を形成することが好ましい。
また、前記1次コイルが導線を複数回に亘り巻回した空芯コイルとされていることが好ましい。
また、前記1次コイルが導線を複数回に亘り巻回した空芯コイルとされていることが好ましい。
本発明の低背トランスの製造方法は、
磁性体コアを構成する第1コアと第2コアのうちの一方の中脚部の外周に、1次コイルを巻回状態で配置する第1工程と、
少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々について、所定の金属材料にて、スリットを挟んで周回する円筒状2次コイル本体部を形成するとともに、該スリットの長手方向一端側の、該スリットを挟んで対向する該円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から所定方向に端子部を1つずつ延在させる第2工程と、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状にかつ互いに同心円状に、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを、各々配置する第3工程と、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における、2つずつの前記端子部のうち、一方の前記端子部を互いに重ね合わせて電気的に接続するとともに、他方の前記端子部を互いに非接触状態となるように配置する第4工程と、
前記同心円状に配置された、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの中心に位置する、前記一方の中脚部に対し、他方の中脚部を突き合せて前記第1コアと前記第2コアを組み合わせて前記磁性体コアを形成し、この磁性体コア内に、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを収納する第5工程とを、
少なくとも、前記第2工程よりも前記第3工程および第4工程が後となるように、かつ前記第1工程、第2工程、前記第3工程および前記第4工程よりも前記第5工程が後となるような順序で製造を行うことを特徴とするものである。
磁性体コアを構成する第1コアと第2コアのうちの一方の中脚部の外周に、1次コイルを巻回状態で配置する第1工程と、
少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々について、所定の金属材料にて、スリットを挟んで周回する円筒状2次コイル本体部を形成するとともに、該スリットの長手方向一端側の、該スリットを挟んで対向する該円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から所定方向に端子部を1つずつ延在させる第2工程と、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状にかつ互いに同心円状に、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを、各々配置する第3工程と、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における、2つずつの前記端子部のうち、一方の前記端子部を互いに重ね合わせて電気的に接続するとともに、他方の前記端子部を互いに非接触状態となるように配置する第4工程と、
前記同心円状に配置された、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの中心に位置する、前記一方の中脚部に対し、他方の中脚部を突き合せて前記第1コアと前記第2コアを組み合わせて前記磁性体コアを形成し、この磁性体コア内に、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを収納する第5工程とを、
少なくとも、前記第2工程よりも前記第3工程および第4工程が後となるように、かつ前記第1工程、第2工程、前記第3工程および前記第4工程よりも前記第5工程が後となるような順序で製造を行うことを特徴とするものである。
また、前記第2工程が、前記所定の金属材料からなる板材を板金加工することにより、前記円筒状2次コイル本体部を形成するとともに、前記円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から所定方向に端子部を1つずつ延在させる製造工程を含み、
該所定方向に該端子部を延在させる際には、該端子部の延在方向が調整可能となるように、各々の該端子部の延在方向の側面のうち前記スリットとは逆側に位置する側面と、前記円筒状2次コイル本体部の縁部とにより形成される隅部に切り欠きを設けたことが好ましい。
該所定方向に該端子部を延在させる際には、該端子部の延在方向が調整可能となるように、各々の該端子部の延在方向の側面のうち前記スリットとは逆側に位置する側面と、前記円筒状2次コイル本体部の縁部とにより形成される隅部に切り欠きを設けたことが好ましい。
本発明の低背トランスおよびその製造方法によれば、複数の円筒状2次コイルを同一平面上において、互いに同心円状に配置するように構成することで、従来のもののように複数の2次コイルを、巻軸方向に積み重ねるタイプのトランスに比べて、大幅に高さ寸法を低くすることができ、製品の低背化、小型化を促進することができる。
以下、本発明の実施形態に係る低背トランス、および低背トランスの製造方法について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の低背トランスは、例えば、車載用の電力変換用トランスに適用される。
図1(A)は、本発明の実施形態に係る低背トランスを、正面側斜め上方から見た斜視図、図1(B)は、本発明の実施形態に係る低背トランスを、背面側斜め上方から見た斜視図である。また、図2は、本発明の実施形態に係る低背トランスを分解して示す斜視図である。
図1(A)は、本発明の実施形態に係る低背トランスを、正面側斜め上方から見た斜視図、図1(B)は、本発明の実施形態に係る低背トランスを、背面側斜め上方から見た斜視図である。また、図2は、本発明の実施形態に係る低背トランスを分解して示す斜視図である。
(低背トランス)
この実施形態の低背トランス10は、図1(A)、(B)および図2に示すように、主要素として、磁性体コアを構成する、PQコアからなる第1コア4および第2コア6と、導線を巻回してなる1次コイル(空芯コイルとすることが好ましい)34と、金属板を円筒状とした、第1および第2の円筒状2次コイル22、24とを備えている。
第1コア4および第2コア6は、例えばフェライトコア製であって、各々円柱状の中脚部4c、6cと、その中脚部4c、6cの両側部に配された外脚部4a、4b、6a、6bと、これら中脚部4c、6cおよび外脚部4a、4b、6a、6bを接続する背面部4d、6dとを各々有し、これら第1コア4および第2コア6の各々は対称形状とされ、また、これら両コア4、6は、対応する部材が互いに対向配置されるように組み合わせられる。
この実施形態の低背トランス10は、図1(A)、(B)および図2に示すように、主要素として、磁性体コアを構成する、PQコアからなる第1コア4および第2コア6と、導線を巻回してなる1次コイル(空芯コイルとすることが好ましい)34と、金属板を円筒状とした、第1および第2の円筒状2次コイル22、24とを備えている。
第1コア4および第2コア6は、例えばフェライトコア製であって、各々円柱状の中脚部4c、6cと、その中脚部4c、6cの両側部に配された外脚部4a、4b、6a、6bと、これら中脚部4c、6cおよび外脚部4a、4b、6a、6bを接続する背面部4d、6dとを各々有し、これら第1コア4および第2コア6の各々は対称形状とされ、また、これら両コア4、6は、対応する部材が互いに対向配置されるように組み合わせられる。
また、外脚部4a、4b、6a、6bは内側面が円弧状で外側面が平面状の板形状を呈する。
また、第1コア4を構成する3つの脚部4a、4b、4cと、第2コア6を構成する3つの脚部6a、6b、6cの対応する各先端は、好ましくは微小間隔のギャップ(不図示)を介して対向するように配される。
また、第1コア4を構成する3つの脚部4a、4b、4cと、第2コア6を構成する3つの脚部6a、6b、6cの対応する各先端は、好ましくは微小間隔のギャップ(不図示)を介して対向するように配される。
トランスの構造は閉磁路であることが好ましく、PQコアに替えてEEコア、EIコア、あるいはERコア等を用いることもできる。勿論、Iコア等によって開磁路の構造をとることも可能である。
また、上述した、PQコアを構成する第1コア4および第2コア6の中脚部(磁心)4c、6cの外周に、導線を巻回してなる空芯コイルの1次コイル34が配置される。
また、1次コイル34を空芯コイルとして形成するのではなく、中脚部(磁心)4c、6cの外周に絶縁性を有する樹脂製ボビンを配し、この樹脂製ボビンに導線を巻回することにより形成してもよい。
勿論、上述した空芯コイルの1次コイル34を用いる場合にも、上記中脚部(磁心)4c、6cの周りに樹脂製ボビンを配置してもよい。
また、上述した、PQコアを構成する第1コア4および第2コア6の中脚部(磁心)4c、6cの外周に、導線を巻回してなる空芯コイルの1次コイル34が配置される。
また、1次コイル34を空芯コイルとして形成するのではなく、中脚部(磁心)4c、6cの外周に絶縁性を有する樹脂製ボビンを配し、この樹脂製ボビンに導線を巻回することにより形成してもよい。
勿論、上述した空芯コイルの1次コイル34を用いる場合にも、上記中脚部(磁心)4c、6cの周りに樹脂製ボビンを配置してもよい。
第2の円筒状2次コイル24の内径は、第1の円筒状2次コイル22の外径より大きくなるように形成されており、第1の円筒状2次コイル22が第2の円筒状2次コイル24内に、僅かに間隔を空けて嵌るような大きさに設定されている。
すなわち、PQコアを構成する第1コア4および第2コア6の中脚部(磁心)4c、6cの中心軸を中心として、1次コイル34、第1の円筒状2次コイル22、および第2の円筒状2次コイル24が、この順に同心円状に配置される。なお、図示はされていないが、実際には、各コイル34、22、24間に、フェノール樹脂等の絶縁材からなるボビンや、円筒状2次コイル22、24の形状に対応させて成形された絶縁材からなるセパレータ等を介在させる。
すなわち、PQコアを構成する第1コア4および第2コア6の中脚部(磁心)4c、6cの中心軸を中心として、1次コイル34、第1の円筒状2次コイル22、および第2の円筒状2次コイル24が、この順に同心円状に配置される。なお、図示はされていないが、実際には、各コイル34、22、24間に、フェノール樹脂等の絶縁材からなるボビンや、円筒状2次コイル22、24の形状に対応させて成形された絶縁材からなるセパレータ等を介在させる。
第1の円筒状2次コイル22および第2の円筒状2次コイル24は、銅やアルミニウム等の板状導電材を円筒状に加工して作成されている。また、これら円筒状2次コイル22、24は、板状導電材をスリット22c、24cを挟んで、略周回するように形成された円筒状2次コイル本体部22d、24dを有し、また、スリット22c、24cを挟んで対向するコイル周方向両端部の長手方向下端側において、このスリット22c、24cを挟んで対向する円筒状2次コイル本体部22d、24dの端部近傍領域の各々から延在する端子部22a、22b、24a、24bを有している。
なお、1次コイル34の端子部34a、34bは、図1(A)、(B)に示すように、1次コイル34から図面上方に引き出されるように配されているが、端子部34a、34bを引き出す方向は、これに限られるものではない。
なお、1次コイル34の端子部34a、34bは、図1(A)、(B)に示すように、1次コイル34から図面上方に引き出されるように配されているが、端子部34a、34bを引き出す方向は、これに限られるものではない。
また、上記第1の円筒状2次コイル22の端子部22a、22b、および上記第2の円筒状2次コイル24の端子部24a、24bは、全てが互いにほぼ平行に引き出されるように構成されている。また、これら端子部22a、22b、24a、24bは、屈曲しつつ外方に向けて延在するように形成されている。
すなわち、端子部22a、22b、24a、24bは、円筒状2次コイル本体部22d、24dから前方に向けて延在した後、下方に向けて屈曲し、さらに前方に向けて屈曲する。端子部22a、22b、24a、24bの前方に向けて延在する先端部はその底面が、例えば基板上の導電パターンに半田付けにより電気的に接続するように構成される。
すなわち、端子部22a、22b、24a、24bは、円筒状2次コイル本体部22d、24dから前方に向けて延在した後、下方に向けて屈曲し、さらに前方に向けて屈曲する。端子部22a、22b、24a、24bの前方に向けて延在する先端部はその底面が、例えば基板上の導電パターンに半田付けにより電気的に接続するように構成される。
第2の円筒状2次コイル24の一方の端子部24aは、第1の円筒状2次コイル22の一方の端子部22aの上に重ね合わされて、これら2つの端子部22a、24aが電気的に接続される(共通電位とされる)ようになっている(図4(a)、(b)、(c)を参照)。
これに対し、第2の円筒状2次コイル24の他方の端子部24bは、第1の円筒状2次コイル22の他方の端子部22bとは重ならないように配置され、2つの端子部22b、24bが互いに離間するように構成されている(図4(a)、(b)、(c)を参照)。
このため、第1の円筒状2次コイル22の両方の端子部22a、bの先端部は、同一平面(基板面)上に設置するように作成されているのに対し、第2の円筒状2次コイル24の端子部24a、bにおいては、端子部22aの厚み分だけ、端子部24aの先端部が端子部24bの先端部よりも上方に位置するように構成されている。これは、端子部24aの先端部が、第1の円筒状2次コイル22の端子部22aの先端部上に重ね合わせられるのに対し、端子部24bの先端部は、第1の円筒状2次コイル22の端子部22a、bと同様に基板面に設置されるように構成する必要があるためである。
これに対し、第2の円筒状2次コイル24の他方の端子部24bは、第1の円筒状2次コイル22の他方の端子部22bとは重ならないように配置され、2つの端子部22b、24bが互いに離間するように構成されている(図4(a)、(b)、(c)を参照)。
このため、第1の円筒状2次コイル22の両方の端子部22a、bの先端部は、同一平面(基板面)上に設置するように作成されているのに対し、第2の円筒状2次コイル24の端子部24a、bにおいては、端子部22aの厚み分だけ、端子部24aの先端部が端子部24bの先端部よりも上方に位置するように構成されている。これは、端子部24aの先端部が、第1の円筒状2次コイル22の端子部22aの先端部上に重ね合わせられるのに対し、端子部24bの先端部は、第1の円筒状2次コイル22の端子部22a、bと同様に基板面に設置されるように構成する必要があるためである。
なお、各円筒状2次コイル22、24のスリット22c、24cの幅を小さくしたいとの要請がある場合には、互いに重ね合わせられる端子部22a、24aが、その他の端子部22b、24bの間に配されることとなる(図4(a)を参照)が、スリット22c、24cの幅に制限がない場合には、重ね合わせられる端子部22a、24aが、その他の端子部22b、24bの間に配される必要はない。
特に、円筒状2次コイルを同心円状に3つ以上重ねる態様とした場合には、重ね合わせられる一方の端子部の位置や、スリットの幅を適宜変えて、他方の端子部を互いに離間した所定の位置に配置し得るように調整する必要がある。
特に、円筒状2次コイルを同心円状に3つ以上重ねる態様とした場合には、重ね合わせられる一方の端子部の位置や、スリットの幅を適宜変えて、他方の端子部を互いに離間した所定の位置に配置し得るように調整する必要がある。
もっとも、端子部22a、22b、24a、24bは、全部または一部を、必ずしも上記実施形態のように屈曲しつつ外方に向けて延在するように構成せずともよく、直線状に延在するように構成してもよい。また、例えば、基板のスルーホールを貫通して裏面の導電パターンに接続させるような場合には、上記端子部22a、22b、24a、24bにおける下方に向けて延在する部分を、より長くするように構成することが肝要である。
また、2つの円筒状2次コイル22、24は、円筒状2次コイル本体部22d、24dの断面が矩形とされ、この矩形の長辺側の面が円筒の周面を形成し、この矩形の短辺側の面が円筒の径方向の面を形成している。これにより、径方向の厚みを薄くして、2つの円筒状2次コイル22、24を同心円状に配置し易くすることができる。
なお、2つの円筒状2次コイル22、24は、コイル径が互いに異なることから、コイル全長が互いに異なることになり、通常であれば、出力される電流値が異なることになる。両者間で出力される電流値を同等(あるいはその他の所定の比率)とする必要がある場合には、コイル径に応じて各コイル22、24の断面積を調整することが肝要である。
なお、2つの円筒状2次コイル22、24は、コイル径が互いに異なることから、コイル全長が互いに異なることになり、通常であれば、出力される電流値が異なることになる。両者間で出力される電流値を同等(あるいはその他の所定の比率)とする必要がある場合には、コイル径に応じて各コイル22、24の断面積を調整することが肝要である。
ところで、上記実施形態に係る低背トランス10の円筒状2次コイル22、24は、金型成型や板金加工等の種々の手法によって製造可能であるが、板金加工の手法によることが簡便であるため好ましい。
この板金加工の手法による場合には、例えば、この円筒状2次コイル24を底部斜め下方から見た図である図5(A)に示すように、端子部24a、24bが分岐される、円筒状2次コイル本体部24dの縁部部分(隅部)に切り欠き24e、fが設けられている。この切り欠き24e、fを設けることにより、円筒状2次コイル本体部24dを円筒状に形成する際に、2つの端子部24a、24bが互いに「ハの字」状の末拡がり形状とならずに、互いに平行となる形状にて前方に延在させることができる。
この板金加工の手法による場合には、例えば、この円筒状2次コイル24を底部斜め下方から見た図である図5(A)に示すように、端子部24a、24bが分岐される、円筒状2次コイル本体部24dの縁部部分(隅部)に切り欠き24e、fが設けられている。この切り欠き24e、fを設けることにより、円筒状2次コイル本体部24dを円筒状に形成する際に、2つの端子部24a、24bが互いに「ハの字」状の末拡がり形状とならずに、互いに平行となる形状にて前方に延在させることができる。
図5(B)は、円筒状2次コイル24を板金加工する前の板状導電材における形状を示す展開図である。この展開図に示すように、内側に細くなるように切り欠かれた切り欠き24e、fが、板金加工前に、端子部24a、24bが分岐される、円筒状2次コイル本体部24dの縁部部分(隅部)に設けられることになる。なお、円筒状2次コイル本体部24d側の切り欠き24e、fの縁部にはR(=2.0)がつけられている。また、円筒状2次コイル24のその他の寸法の一例について、図5(B)に示す。
(低背トランスの製造方法)
以下、本実施形態に係る低背トランスの製造方法について、一例を用いて簡単に説明する。
まず、磁性体コアを構成するPQコアからなる第1コア4の中脚部(磁心)4cの外周に、導線を巻回してなる空芯コイルの1次コイル34を配置する第1工程を行う。なお、第1工程は、前述したように、中脚部(磁心)4cの外周に絶縁性を有する樹脂製ボビンを配し、この樹脂製ボビンに導線を巻回することにより1次コイル34を形成してもよい。
以下、本実施形態に係る低背トランスの製造方法について、一例を用いて簡単に説明する。
まず、磁性体コアを構成するPQコアからなる第1コア4の中脚部(磁心)4cの外周に、導線を巻回してなる空芯コイルの1次コイル34を配置する第1工程を行う。なお、第1工程は、前述したように、中脚部(磁心)4cの外周に絶縁性を有する樹脂製ボビンを配し、この樹脂製ボビンに導線を巻回することにより1次コイル34を形成してもよい。
次に、上記2つの円筒状2次コイル22、24を作成する第2工程を行う。第2工程は、銅やアルミニウム等の金属材料により、スリット22c、24cを挟んで周回する円筒状2次コイル本体部22d、24dを形成するとともに、上記スリット22c、24cの長手方向一端側の、このスリット22c、24cを挟んで対向する円筒状2次コイル本体部22d、24d領域の各々から、屈曲した端子部22a、b、24a、bを1つずつ突出させることにより行われる。
なお、この第2工程は、第1工程の前に行うことも可能である。
なお、この第2工程は、第1工程の前に行うことも可能である。
次に、1次コイル34の外周に、1次コイル34と同心円状に、上述したようにして形成された2つの円筒状2次コイル22、32を、各々配置する第3工程を行う。すなわち、内側から外側に向かって、上記中脚部(磁心)4c、6cを中心として、上記1次コイル34、上記第1の円筒状2次コイル22および上記第2の円筒状2次コイル24を同心円状に配置する。
次に、上記2つの円筒状2次コイル22、24の各々における、2つずつの端子部22a、b、24a、bのうち、一方の端子部22a、24aを互いに重なり合わせて電気的に接続するとともに、他方の端子部22b、24bを互いに非接触状態となるように配置する第4工程を行う。
最後に、磁性体コアを構成するPQコアからなる第2コア6の、中脚部6cおよび外脚部6a、6bが、上記第1コア4の中脚部6cおよび外脚部6a、6bと、ギャップを介して対向するようにして、第1コア4と第2コア6を組み合わせる第5工程を行う。これにより、第1コア4および第2コア6の間に、1次コイル34、および2つの円筒状2次コイル22、24を、互いに同心円状に収納することできる。
なお、上記第3工程および上記第4工程は上記第2工程の後に行うことになるが、第1工程は、上記第2工程と上記第3工程の間、または上記第3工程の後に行うことも可能である。
なお、上記第3工程および上記第4工程は上記第2工程の後に行うことになるが、第1工程は、上記第2工程と上記第3工程の間、または上記第3工程の後に行うことも可能である。
(実施例)
以下、実施例を比較例と比較することにより、本実施形態に係る低背トランスにより低背化を促進することができることを具体的に示す(図6を参照)。
以下、実施例を比較例と比較することにより、本実施形態に係る低背トランスにより低背化を促進することができることを具体的に示す(図6を参照)。
(A)比較例の構成
比較例に係るトランスは図6(A)(a)に示すように、1次コイル234を上下から挟んで、(A)(b)に示す2つの2次コイル222、224を、軸方向に重畳させるように配設したものである。
この比較例の2次コイル222、224は、銅製の平角線を周回させて形成したものであり、円環状部分と、この円環状部分から2つの屈曲した端子部を延出させたものであるが、円環状部分の断面は軸方向に短い形状とされている。具体的には、この平角線は、例えば、長辺が6mm、短辺が3.3mm(断面積は19.8mm2)とされ、円環状部分では、長辺が径方向に、短辺が軸方向とされるように配されている。
このように配された比較例のトランスは、正面図である(A)(a)に示されるように、横幅は50mm、高さは36mmに形成される。
比較例に係るトランスは図6(A)(a)に示すように、1次コイル234を上下から挟んで、(A)(b)に示す2つの2次コイル222、224を、軸方向に重畳させるように配設したものである。
この比較例の2次コイル222、224は、銅製の平角線を周回させて形成したものであり、円環状部分と、この円環状部分から2つの屈曲した端子部を延出させたものであるが、円環状部分の断面は軸方向に短い形状とされている。具体的には、この平角線は、例えば、長辺が6mm、短辺が3.3mm(断面積は19.8mm2)とされ、円環状部分では、長辺が径方向に、短辺が軸方向とされるように配されている。
このように配された比較例のトランスは、正面図である(A)(a)に示されるように、横幅は50mm、高さは36mmに形成される。
(B)実施例の構成
一方、実施例に係る低背トランスは図6(B)(a)に示すように、1次コイル(不図示)の外周に、(B)(b)に示す2つの円筒状2次コイル22、24を、同心円状に配設したものである。
この比較例の円筒状2次コイル22、24は、銅製の平角線を周回させて形成したものであり、円筒状部分と、この円筒状部分から2つの屈曲した端子部を延出させたものであることは上記比較例と同様であるが、円筒状部分の断面は径方向に短い形状とされている。具体的には、この平角線は、例えば、長辺が10mm、短辺が2.0mm(断面積は20.0mm2)とされ、円筒状部分では、長辺が軸方向に、短辺が径方向とされるように配されている。
このように配された実施例の低背トランスは、正面図である(B)(a)に示されるように、横幅は50mmで上記比較例と同じであるが、高さは28.4mmに形成される。
このように、本実施例の低背トランスによれば、従来の比較例のトランスと比較して、低減量は7.6mm、低減率は21%と大幅に低背化されている。
一方、実施例に係る低背トランスは図6(B)(a)に示すように、1次コイル(不図示)の外周に、(B)(b)に示す2つの円筒状2次コイル22、24を、同心円状に配設したものである。
この比較例の円筒状2次コイル22、24は、銅製の平角線を周回させて形成したものであり、円筒状部分と、この円筒状部分から2つの屈曲した端子部を延出させたものであることは上記比較例と同様であるが、円筒状部分の断面は径方向に短い形状とされている。具体的には、この平角線は、例えば、長辺が10mm、短辺が2.0mm(断面積は20.0mm2)とされ、円筒状部分では、長辺が軸方向に、短辺が径方向とされるように配されている。
このように配された実施例の低背トランスは、正面図である(B)(a)に示されるように、横幅は50mmで上記比較例と同じであるが、高さは28.4mmに形成される。
このように、本実施例の低背トランスによれば、従来の比較例のトランスと比較して、低減量は7.6mm、低減率は21%と大幅に低背化されている。
(変更態様)
なお、本発明の低背トランスおよび低背トランスの製造方法としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様のものを適用することができる。
例えば、上記実施形態においては、2つの円筒状2次コイルを同心円状に配置しているが、3つ以上の円筒状2次コイルを同心円状に配置してもよい。
なお、本発明の低背トランスおよび低背トランスの製造方法としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様のものを適用することができる。
例えば、上記実施形態においては、2つの円筒状2次コイルを同心円状に配置しているが、3つ以上の円筒状2次コイルを同心円状に配置してもよい。
また、上記実施形態においては、円筒状2次コイルの端子部が、屈曲しつつ外部に向けて延在するように形成されているが、端子部を屈曲させずに直線的に(例えば下方に)延在させるようにしてもよい。
また、コアについても、前述したように、2つのPQコアを組み合わせて閉磁路を構成するタイプのものに限られるものではなく、2つのEコア、ERコア等の他のコアを組み合わせたもの等によって閉磁路を構成したものであってもよい。また、Iコア等によって開磁路を構成したものも使用することができる。
また、コアについても、前述したように、2つのPQコアを組み合わせて閉磁路を構成するタイプのものに限られるものではなく、2つのEコア、ERコア等の他のコアを組み合わせたもの等によって閉磁路を構成したものであってもよい。また、Iコア等によって開磁路を構成したものも使用することができる。
また、上記実施形態においては、円筒状2次コイルの2つの端子部が互いにほぼ平行とされており、これにより端子部をコンパクトに配置できるように構成しているが、端子部の配置スペースに余裕があれば、必ずしも互いに平行とせずともよい。
また、上記実施形態においては、端子部の延在方向の側面のうちスリットとは逆側に位置する側面と、円筒状2次コイル本体部の周面とにより形成される隅部に切り欠きを設けているが、円筒状2次コイルを、板金加工ではなく金型成型等の手法によって形成する場合、あるいは円筒状2次コイル本体部に端子部を溶接等により接続する場合には上記切り欠きは設けずともよい。
また、上記実施形態においては、端子部の延在方向の側面のうちスリットとは逆側に位置する側面と、円筒状2次コイル本体部の周面とにより形成される隅部に切り欠きを設けているが、円筒状2次コイルを、板金加工ではなく金型成型等の手法によって形成する場合、あるいは円筒状2次コイル本体部に端子部を溶接等により接続する場合には上記切り欠きは設けずともよい。
また、本実施形態に係る低背トランスの製造方法によれば、前述した第1工程~第5工程に至るまで、この順序で製造しているが、少なくとも、第2工程よりも第3工程および第4工程が後となるように、かつ第1工程、第2工程、第3工程および第4工程よりも第5工程が後となるような順序で製造を行うようにすれば、その他の工程は適宜その状況に応じた順序で製造することができる。
例えば、第2工程は第1工程の前に行ってもよいし、第2工程と第4工程をこの順序で行ってから、第1工程と第3工程をこの順序で行うようにしてもよい。
例えば、第2工程は第1工程の前に行ってもよいし、第2工程と第4工程をこの順序で行ってから、第1工程と第3工程をこの順序で行うようにしてもよい。
4 第1コア
4a、4b、6a、6b 外脚部
4c、6c 中脚部
4d、6d 背面部
6 第2コア
10 低背トランス
22 第1の円筒状2次コイル
22a、22b、24a、24b、34a、34b、136a 端子部
22c、24c スリット
22d、24d 円筒状2次コイル本体部
24 第2の円筒状2次コイル
24e、24f 切り欠き
120 トランス
146、148 PQコア
34、134、234 1次コイル
222、136、224 2次コイル
4a、4b、6a、6b 外脚部
4c、6c 中脚部
4d、6d 背面部
6 第2コア
10 低背トランス
22 第1の円筒状2次コイル
22a、22b、24a、24b、34a、34b、136a 端子部
22c、24c スリット
22d、24d 円筒状2次コイル本体部
24 第2の円筒状2次コイル
24e、24f 切り欠き
120 トランス
146、148 PQコア
34、134、234 1次コイル
222、136、224 2次コイル
Claims (7)
- 磁性体コアと、
該磁性体コアの磁心部の外周に巻回状態で配置された1次コイルと、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状に、かつ互いに同心円状に配置された、少なくとも2つの円筒状2次コイルと、を備え、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々には、スリットを挟んで周回した円筒形状をなす円筒状2次コイル本体部と、この円筒状2次コイル本体部の前記スリットの長手方向一端側において、このスリットを挟んで対向する該円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から外部に向けて延在する端子部とが設けられており、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における一方の前記端子部が互いに重なり合って電気的に接続されるとともに、他方の前記端子部が互いに非接触状態となるように配置されてなる、ことを特徴とする低背トランス。 - 前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記円筒状2次コイル本体部を構成する導電性板材によって該円筒状2次コイルの前記端子部が形成されており、各々の該端子部の延在方向の側面のうち前記スリットとは該端子部の逆側に位置する側面と、前記円筒状2次コイル本体部の縁面とにより形成される隅部に切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の低背トランス。
- 前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記一方の端子部と前記他方の端子部が互いにほぼ平行とされ、かつ屈曲しつつ外部に向けて延在するように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の低背トランス。
- 前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々において、前記円筒状2次コイル本体部の断面が矩形とされ、該矩形の長辺側の面が円筒の周面を形成し、該矩形の短辺側の面が該円筒の径方向の面を形成することを特徴とする請求項1~3のうちいずれか1項に記載の低背トランス。
- 前記1次コイルが導線を複数回に亘り巻回した空芯コイルとされていることを特徴とする請求項1~4のうちいずれか1項に記載の低背トランス。
- 磁性体コアを構成する第1コアと第2コアのうちの一方の中脚部の外周に、1次コイルを巻回状態で配置する第1工程と、
少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々について、所定の金属材料にて、スリットを挟んで周回する円筒状2次コイル本体部を形成するとともに、該スリットの長手方向一端側の、該スリットを挟んで対向する円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から所定方向に端子部を1つずつ延在させる第2工程と、
前記1次コイルの外周に、該1次コイルと同心円状にかつ互いに同心円状に、前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを、各々配置する第3工程と、
前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの各々における、2つずつの前記端子部のうち、一方の前記端子部を互いに重ね合わせて電気的に接続するとともに、他方の前記端子部を互いに非接触状態となるように配置する第4工程と、
前記同心円状に配置された、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルの中心に位置する、前記一方の中脚部に対し、他方の中脚部を突き合せて前記第1コアと前記第2コアを組み合わせて前記磁性体コアを形成し、この磁性体コア内に、前記1次コイル、および前記少なくとも2つの円筒状2次コイルを収納する第5工程とを、
少なくとも、前記第2工程よりも前記第3工程および第4工程が後となるように、かつ前記第1工程、第2工程、前記第3工程および前記第4工程よりも前記第5工程が後となるような順序で製造を行うことを特徴とする低背トランスの製造方法。 - 前記第2工程が、前記所定の金属材料からなる板材を板金加工することにより、前記円筒状2次コイル本体部を形成するとともに、前記円筒状2次コイル本体部の端部近傍領域の各々から所定方向に端子部を1つずつ延在させる製造工程を含み、
該所定方向に該端子部を延在させる際には、該端子部の延在方向が調整可能となるように、各々の該端子部の延在方向の側面のうち前記スリットとは逆側に位置する側面と、前記円筒状2次コイル本体部の縁部とにより形成される隅部に切り欠きを設けたことを特徴とする請求項6記載の低背トランスの製造方法。
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- 2022-05-09 WO PCT/JP2022/019736 patent/WO2023218510A1/ja unknown
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