(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の金属を打ち抜く工程により作成された、高電圧側の電流が流れる一次側巻線および低電圧側の電流が流れる二次側巻線とを、捲回軸方向に隙間を設けて重ね、絶縁性を持つ樹脂材料を前記隙間に充填する成形加工を施すことにより、一体に成形されたトランス巻線と、
前記トランス巻線に嵌合されて磁気回路を構成するトランスコアと
を備える電力変換用トランスであって、
一体に成形された前記トランス巻線は、前記捲回軸方向から見て前記トランス巻線と前記トランスコアとが重なる領域において、
前記一次側巻線は、前記樹脂材料により覆われて、外部に露出しておらず、
前記二次側巻線は、前記樹脂材料で覆われておらず、一体に成形された前記トランス巻線の少なくとも上面あるいは下面において、金属表面が外部に露出しており、
前記二次側巻線は、捲回軸方向から見て前記トランスコアと重なる領域において１つ以上の貫通穴を備え、前記貫通穴を通過する金型ピンにより前記一次側巻線を固定することを可能とする
電力変換用トランス。
【請求項２】
一体に成形された前記トランス巻線は、
少なくとも２枚以上の前記二次側巻線を備えるとともに、
前記二次側巻線が外側、前記一次側巻線が内側になるように重ねて配置されている
請求項１に記載の電力変換用トランス。
【請求項３】
一体に形成された前記トランス巻線は、前記二次側巻線が２層、前記一次側巻線が２層の、合計４層の構造である
請求項１または２に記載の電力変換用トランス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置。
【請求項５】
水冷式あるいは空冷式の冷却器をさらに備え、
前記トランス巻線は、前記二次側巻線がセンタータップを備えるとともに、前記センタータップが前記冷却器に電気的に接続される
請求項４に記載の電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置。
【請求項６】
高電圧側の電流が流れる一次側巻線および低電圧側の電流が流れる二次側巻線とを、捲回軸方向に隙間を設けて重ね、絶縁性を持つ樹脂を前記隙間に充填する成形加工を施すことにより、一体に成形されたトランス巻線と、
上側コアと下側コアから構成され、前記トランス巻線に嵌合されて磁気回路を構成するトランスコアと
を備える電力変換用トランスの製造方法であって、
板状の金属を打ち抜く工程により、前記一次側巻線として第１の一次側巻線と第２の一次側巻線を製造する第１ステップと、
板状の金属を打ち抜く工程により、前記二次側巻線として、それぞれ１以上の貫通穴が設けられた第１の二次側巻線と第２の二次側巻線を製造する第２ステップと、
中腹の固定部および熱カシメ固定部を有するプレート部材を樹脂材料で製造する第３ステップと、
前記プレート部材の両面に、前記第１の一次側巻線および前記第２の一次側巻線を配置し、前記第１の一次側巻線と前記第２の一次側巻線の接続端子同士を溶接するとともに、前記熱カシメ固定部を熱カシメし、前記第１の一次側巻線および前記第２の一次側巻線を前記プレート部材に固定し、一体の部材とする第４ステップと、
前記第４ステップにより形成された前記一体の部材を、上面が金型に片当てされた前記第１の二次側巻線と、下面が前記金型に片当てされた前記第２の二次側巻線とで挟むように前記金型内に配置するとともに、前記第１の二次側巻線および第２の二次側巻線のそれぞれに設けられた前記貫通穴を介して前記中腹の固定部を前記金型ピンにより支持することで前記一体の部材を位置決めし、前記樹脂を充填することで、前記第１の一次側巻線および前記第２の一次側巻線が前記樹脂材料により覆われて外部に露出せず、前記第１の二次側巻線の上面および前記第２の二次側巻線の下面が前記樹脂材料で覆われずに金属表面が外部に露出した構造を備えるように、前記トランス巻線を成形加工する第５ステップと、
前記上側コアの巻線対向面と前記第１の二次側巻線の上面とが予め決められた絶縁距離を隔てて近接配置され、前記下側コアの巻線対向面と前記第２の二次側巻線の下面とが前記絶縁距離を隔てて近接配置されるように、前記第５ステップで成形加工された前記トランス巻線と、前記トランスコアとを嵌合する第６ステップと
を有する電力変換用トランスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁を保ちつつ、小型低背で部品点数の少ない構成を実現する電力変換用トランス、電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置、および電力変換用トランスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカー等の電動化車両には、一般的に、高電圧バッテリとともに、複数種類の電力変換装置が搭載されている。このような電力変換装置の１つとして、高電圧バッテリの電圧を補機系の電圧まで降圧し、補機系への給電および鉛電池の充電を行うためのＤＣ−ＤＣコンバータ装置が広く知られている。
【０００３】
高電圧バッテリからＤＣ−ＤＣコンバータ装置に供給される高電圧は、人体保護の観点から、出力側の補機系とは絶縁される必要がある。このため、通常は、トランスを用いた絶縁型の回路方式が採用されている。
【０００４】
このような用途で使用されるトランスは、巻数比が大きいことに加えて、二次側には大電流が流れることとなる。このため、装置内にトランスが占めるサイズが大きくなりやすく、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を小型低背化する上での障害となっていた。
【０００５】
また、絶縁確保のためには、ボビンや絶縁紙等の追加の部材が必要になる。これにより、部品点数が多くなってしまい、組立工数やコストの増大も問題となっていた。
【０００６】
そこで、トランスの小型化、および組立工数の低減化を図るための巻線の構造が、種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
特許文献１は、高電圧の印加される一次側の巻線を、絶縁フィルムで覆うことで絶縁を確保した上で、二次側の巻線と積層することで、絶縁を保ちながらトランス巻線を薄くする構造としている。
【０００８】
特許文献２は、トランスやコイルの巻線をインサート樹脂成形でモールドし、その際に、金型内での巻線の保持のために、適宜、巻線の露出部を巻線の内周部および外周部に設ける構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５４１３４４５号公報
【特許文献２】特許第４８２１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に記載のトランスは、巻線の外側に絶縁フィルム同士を圧着するための、十分な幅の圧着しろが必要となり、巻線の幅が増大する。このため、トランスの大型化を招く問題があった。
【００１１】
また、特許文献１に記載のトランスは、絶縁フィルムと巻線間の接着に接着剤を用いている。しかしながら、安価な接着剤は、耐熱温度が低く、結果として、トランス巻線の耐熱温度上限を下げることとなってしまう。このため、定格電流に対して巻線の幅あるいは厚みを増大して発熱を抑える必要があり、さらなるトランスの大型化を招くおそれがあった。
【００１２】
また、特許文献２に記載の巻線のモールド構造は、高電圧の印加される一次側の巻線も、金型内での保持のために、樹脂で覆わない箇所が必要となる。このため、巻線が露出した箇所と、コア等の周囲の部材との絶縁を確保するために、十分な空間距離を取る必要があり、トランスの大型化を招く問題があった。
【００１３】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、絶縁を保ちつつ小型低背で部品点数の少ない電力変換用トランス、電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置、および電力変換用トランスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電力変換用トランスは、板状の金属を打ち抜く工程により作成された、高電圧側の電流が流れる一次側巻線および低電圧側の電流が流れる二次側巻線とを、捲回軸方向に隙間を設けて重ね、絶縁性を持つ樹脂材料を隙間に充填する成形加工を施すことにより、一体に成形されたトランス巻線と、トランス巻線に嵌合されて磁気回路を構成するトランスコアとを備える電力変換用トランスであって、一体に成形されたトランス巻線は、捲回軸方向から見てトランス巻線とトランスコアとが重なる領域において、一次側巻線は、樹脂材料により覆われて、外部に露出しておらず、二次側巻線は、樹脂材料で覆われておらず、一体に成形されたトランス巻線の少なくとも上面あるいは下面において、金属表面が外部に露出しており、二次側巻線は、捲回軸方向から見てトランスコアと重なる領域において１つ以上の貫通穴を備え、貫通穴を通過する金型ピンにより一次側巻線を固定することを可能とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る電力変換用トランスの製造方法は、高電圧側の電流が流れる一次側巻線および低電圧側の電流が流れる二次側巻線とを、捲回軸方向に隙間を設けて重ね、絶縁性を持つ樹脂を隙間に充填する成形加工を施すことにより、一体に成形されたトランス巻線と、上側コアと下側コアから構成され、トランス巻線に嵌合されて磁気回路を構成するトランスコアとを備える電力変換用トランスの製造方法であって、板状の金属を打ち抜く工程により、一次側巻線として第１の一次側巻線と第２の一次側巻線を製造する第１ステップと、板状の金属を打ち抜く工程により、二次側巻線として、それぞれ１以上の貫通穴が設けられた第１の二次側巻線と第２の二次側巻線を製造する第２ステップと、中腹の固定部および熱カシメ固定部を有するプレート部材を樹脂材料で製造する第３ステップと、プレート部材の両面に、第１の一次側巻線および第２の一次側巻線を配置し、第１の一次側巻線と第２の一次側巻線の接続端子同士を溶接するとともに、熱カシメ固定部を熱カシメし、第１の一次側巻線および第２の一次側巻線をプレート部材に固定し、一体の部材とする第４ステップと、第４ステップにより形成された一体の部材を、上面が金型に片当てされた第１の二次側巻線と、下面が金型に片当てされた第２の二次側巻線とで挟むように金型内に配置するとともに、第１の二次側巻線および第２の二次側巻線のそれぞれに設けられた貫通穴を介して中腹の固定部を金型ピンにより支持することで一体の部材を位置決めし、樹脂を充填することで、第１の一次側巻線および第２の一次側巻線が樹脂材料により覆われて外部に露出せず、第１の二次側巻線の上面および第２の二次側巻線の下面が樹脂材料で覆われずに金属表面が外部に露出した構造を備えるように、トランス巻線を成形加工する第５ステップと、上側コアの巻線対向面と第１の二次側巻線の上面とが予め決められた絶縁距離を隔てて近接配置され、下側コアの巻線対向面と第２の二次側巻線の下面とが絶縁距離を隔てて近接配置されるように、第５ステップで成形加工されたトランス巻線と、トランスコアとを嵌合する第６ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一次側巻線および二次側巻線を樹脂で一体成形するとともに、捲回軸方向からみてトランスコアと重なる領域において、一次側巻線が完全に樹脂材料に覆われ、二次側巻線が樹脂で覆われないように成形されている。この結果、絶縁を保ちつつ小型低背で部品点数の少ない電力変換用トランス、電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置、および電力変換用トランスの製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１に係る電力変換用トランスの構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１に係る先の図１Ａに示すトランスにおいて、トランスコアをトランス巻線に嵌合する前の状態を示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１に係る先の図１Ａに示すトランスを構成するトランス巻線単体の外観を示す斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１に係る先の図１Ａに示すトランスを構成するトランス巻線単体の外観を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１に係る先の図２Ａ、図２Ｂにおいて、トランス巻線にインサートされている金属部材のみを示した図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１に係る金属部材に関して、さらに巻線間の隙間を広げて示した斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る先の図２Ａ、図２Ｂに示すトランス巻線を成形する際の一次側巻線の固定方法を説明するための斜視図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態１に係るプレート部材と一次側巻線および二次側巻線の位置関係をより詳細に説明するための、断面構造を示す模式図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１に係るプレート部材と一次側巻線および二次側巻線の位置関係をより詳細に説明するための、断面構造を示す模式図である。
【図５Ｃ】本発明の実施の形態１に係るプレート部材と一次側巻線および二次側巻線の位置関係をより詳細に説明するための、断面構造を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る車載用ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の電力変換用トランス、電力変換用トランスを備えた車載用電力変換装置、および電力変換用トランスの製造方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電力変換用トランスにつき、図１〜図５を用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る電力変換用トランスの構成を示す斜視図である。トランス１００は、トランス巻線２００、トランス巻線２００に嵌合されて磁路を形成するＥ型形状のトランスコア３００ａ、３００ｂ、および、トランスコア３００ａ、３００ｂに捲回されるテープ４００より構成されている。
【００２０】
トランス巻線２００は、一次側の接続端子２１４、２２４および二次側の接続端子２４５、２６５、さらに、センタータップ２５０を備えている。そして、それぞれが、外部の回路と電気的に接続されることで、トランスとして機能する。
【００２１】
電気的な接続方法としては、ハンダ付けやＴＩＧ溶接、ねじ締め等があり、図１では、夫々の端子形状をそれぞれの接続方法に適した形で図示している。しかしながら、他の電気的接続方法であってもよく、その場合には、その接続方法に適した端子形状としてもよい。
【００２２】
図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る先の図１Ａに示すトランス１００において、トランスコア３００ａ、３００ｂをトランス巻線２００に嵌合する前の状態を示す斜視図である。
【００２３】
トランス巻線２００を上下から挟みこむトランスコア３００ａ、３００ｂは、それぞれ中足３１０ａ、３１０ｂ、および外足３２０ａ、３２０ｂを備えたアルファベットのＥ型の形状をしている。そして、中足３１０ａ、３１０ｂは、トランス巻線２００の捲回軸と略同軸で開けられた貫通孔２７０に嵌合される。
【００２４】
一方、外足３２０ａ、３２０ｂは、トランス巻線２００の側面に設けられた切り欠き部２７５に各々嵌合される。このように、トランスコア３００ａ、３００ｂによって、トランス巻線２００を上下から挟みこむことで、磁気回路が形成される。
【００２５】
トランスコア３００ａ、３００ｂと、トランス巻線２００とを嵌合させた際に、トランス巻線２００の上面は、上側コア３００ａの巻線対向面３３０ａと略平行に近接し、下面は、下側コア３００ｂの巻線対向面３３０ｂと略平行に近接する。
【００２６】
トランス巻線２００の上面および下面には、インサートされた二次側巻線２４０、２６０の金属表面が露出しており、二次側巻線２４０、２６０の外側を覆う樹脂２９０の表面と二次側巻線２４０、２６０の表面とが、略同一平面として成形されている。
【００２７】
二次側巻線２４０、２６０は、低電圧側の電流が流れるため、トランスコア３００ａ、３００ｂとの間の絶縁距離は、接触を防ぐのみでよく、樹脂で覆う必要がない。このことから、図１Ｂに示すように、少なくともトランスコア３００ａ、３００ｂが嵌合される領域において、二次側巻線を露出させ、必要最低限のクリアランスを持ってトランスコアの巻線対向面３３０ａ、３３０ｂを配置できる。この結果、トランスの低背化を達成できる。
【００２８】
また、二次側巻線２４０、２６０の表面を樹脂で覆わないことで、射出成形時の樹脂圧力が、片側のみからかかることとなる。このため、成形時の保持固定のためのピンの数を低減できることから、二次側巻線２４０、２６０の幅を十分に確保できる。この結果、電流定格に対して、巻線のサイズを小型に設計できる。
【００２９】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る先の図１Ａに示すトランス１００を構成するトランス巻線２００単体の外観を示す斜視図である。なお、図２Ｂは、図２Ａと反対側を示す斜視図となっている。
【００３０】
インサート成形時に金型内において、板金部材の変形や移動を防ぐために、一般的に、金型に設置したピン等で板金部材を支持固定する手法がとられる。
【００３１】
上側の二次側巻線２４０は、前述の通り、上面を金型に片当てすることで、樹脂の流動圧を利用して保持されるとともに、一次側巻線２１０、２２０と重ならない領域において、ピンによる固定用の貫通穴２４８ａ、２４８ｂを備える。これらの貫通穴２４８ａ、２４８ｂの保持のために、外側を覆う樹脂２９０には、凹部２８２ａ、２８２ｂが形成される。
【００３２】
同様に、下側の二次側巻線２６０は、下面を金型に片当てすることで、樹脂の流動圧を利用して保持されるとともに、一次側巻線２１０、２２０と重ならない領域において、ピンによる固定用の貫通穴２６８ａ、２６８ｂを備える。これらの貫通穴２６８ａ、２６８ｂの保持のために、外側を覆う樹脂２９０には、凹部２８３ａ、２８３ｂが形成される。
【００３３】
図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る先の図２Ａ、図２Ｂにおいて、トランス巻線２００にインサートされている金属部材のみを示した図である。また、図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る金属部材に関して、さらに巻線間の隙間を広げて示した斜視図である。
【００３４】
トランス巻線２００は、表面に露出している二次側巻線２４０、２６０に挟まれる形で、内部に一次側巻線２１０、２２０を備える、４層構造となっている。上側の一次側巻線２１０は、外部との接続端子２１４と一体に形成されている。そして、接続端子２１４に流入した電流は、巻線部分にて２ターン捲回した後に、内部の接続部である接続端子２１６へと向かう。
【００３５】
この接続端子２１６は、下側の一次側巻線２２０に設けられた同様の内部の接続部である接続端子２２６と溶接によって電気的に接続されている。そして、接続端子２２６を経由した電流は、下側の一次側巻線２２０の巻線部分にて２ターン捲回した後に、外部との接続端子２２４から外側の回路へと戻って行く。
【００３６】
二次側巻線２４０、２６０は、表面が外部に露出しているため、トランスコアと重ならない領域において、剥がれ防止のための構造を持つ。具体的には、上側の二次側巻線２４０は、剥がれ防止構造部２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃにおいて、下側の二次側巻線は、剥がれ防止構造部２６１において、板金が内側に曲げられており、樹脂に潜り込む形となっている。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１に係る先の図２Ａ、図２Ｂに示すトランス巻線２００を成形する際の一次側巻線２１０、２２０の固定方法を説明するための斜視図である。
【００３８】
樹脂材料で作られた薄いプレート部材２３０は、周囲の固定部２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄ、２３４ｅおよび、中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂ、さらに、熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを備える。なお、図４において、熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄは、すでに熱カシメ工程によって変形させた後の形状として示している。
【００３９】
また、図示しないが、中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂおよび熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄは、反対側の面の同じ位置にも、図４に示したに示したものと同一の形状が存在する。
【００４０】
さらに、プレート部材２３０は、一次側巻線２１０、２２０の層間の接続端子２１６、２２６の接続箇所を避けるように、切り欠き２３８が設けられている。
【００４１】
次に、成形時の一次側巻線２１０、２２０の固定方法の一例について、図２〜図４を用いて説明する。
【００４２】
本成形前のサブ工程として、一次側巻線２１０、２２０をプレート部材２３０の両面に配置し、接続端子２１６、２２６を溶接するとともに、熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを熱カシメし、一次側巻線２１０、２２０をプレート部材２３０に簡易的に固定し、一体の部材とする。
【００４３】
本成形において、この一体の部材を、二次側巻線２４０、２６０で挟むように金型内に配置し、成形することで、トランス巻線２００を得る。
【００４４】
一次側巻線２１０、２２０は、成形時にはプレート部材２３０の熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄによって保持されるため、変形や移動を防ぐことができる。プレート部材２３０は、まず、周囲の固定部２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄ、２３４ｅを、金型に設置したピンによって固定する。周囲の固定部２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄ、２３４ｅの保持のために、樹脂２９０には、凹部２８１ａ、２８１ｂ、２８１ｃ、２８１ｄ、２８１ｅが形成される。
【００４５】
さらに、中腹部の撓みを防止するために、中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂを金型に設置したピンで挟みこんで上下方向の移動を抑制する。このピンを通すために、二次側巻線２４０、２６０には、貫通穴２４２ａ、２４２ｂ、２６２ａ、２６２ｂが形成されているとともに、樹脂２９０には、凹部２８５ａ、２８５ｂが形成される。
【００４６】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施の形態１に係るプレート部材２３０と一次側巻線２１０、２２０および二次側巻線２４０、２６０の位置関係をより詳細に説明するための、断面構造を示す模式図である。ただし、これら図５Ａ〜図５Ｃは、模式的に示したものであり、断面を寸法通りに正確に図示したものではない。
【００４７】
具体的には、図５Ｂは、中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂを通る断面を示しており、図５Ｃは、熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを通る断面を示しており、図５Ａは、図５Ｂ、図５Ｃ以外の位置を通る断面を示したものである。
【００４８】
まず始めに、図５Ａのような通常の断面に示すとおり、一次側巻線２１０、２２０は、樹脂２９０によって継ぎ目なく包まれ、二次側巻線２４０、２６０およびトランスコア３００ａ、３００ｂとの間は、樹脂２９０による固体絶縁が確保される。
【００４９】
従って、樹脂２９０の流動厚み分や組付け等の公差分の除き、一次側巻線２１０、２２０の導体の断面積に割り振れる樹脂２９０の割合を高くすることができる。また、二次側巻線２４０、２６０が露出していることで、トランスコア３００ａ、３００ｂと二次側巻線２４０、２６０との間の樹脂流動分の厚みが不要となり、トランスの低背化を達成できる。
【００５０】
図５Ｂは、上述したように、プレート部材２３０に設けられた中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂの箇所の断面構造を示している。金型に設置したピンで挟み込むことで上下方向の移動を抑制するために設けられた中腹の固定部２３６ａ、２３６ｂの突起部の高さは、この図５Ｂの通りにする必要性はなく、突起部の高さと二次側巻線２４０、２６０の表面とが略同一平面上であってもよい。その場合には、樹脂２９０には、凹部がほとんど形成されない。
【００５１】
図５Ｃは、上述したように、プレート部材２３０に設けられた熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄの箇所の断面構造を示している。熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄは、プレート部材２３０に設けられた突起を、熱カシメチップで熱と圧力を掛けて溶融させ、図５Ｃに示すような略部分球面状に変形させた後に、固化させることで、間に挟まれた一次側巻線２１０、２２０を固定している。
【００５２】
熱カシメ固定部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄの略部分球面状となった凸部によって、部分的に樹脂の流動厚みが薄くなっている。しかしながら、厚みが滑らかに変化していることから、問題は起きにくい形状となっている。
【００５３】
なお、図５Ａ〜図５Ｃにおけるプレート部材２３０は、溶融せずに本成形の際の樹脂２９０との境界が保たれるように図示されている。しかしながら、本発明においては、この境界が保たれる必要はなく、プレート部材２３０の表面が再溶融して、部分的あるいは完全に界面が確認できない状態であってもよい。
【００５４】
以上のように、実施の形態１に係る電力変換用トランスによれば、一次側巻線および二次側巻線を樹脂で一体成形することで、一次側巻線と二次側巻線間、および一次側巻線とトランスコア間の絶縁に加え、各巻線の保持固定を、同時に達成できる。さらに、このような一体成形によるサイズ増大は、樹脂が流動するための必要最小限の厚み分のみに抑えることができ、トランスを小型に形成できる。
【００５５】
さらに、捲回軸方向からみてトランスコアと重なる領域において、一次側巻線が完全に樹脂材料に覆われているように成形されている。この結果、一次側巻線の露出部とトランスコア間の絶縁を、空間距離で確保する必要がないため、トランスをより小型化できる。
【００５６】
さらに、捲回軸方向からみてトランスコアと重なる領域において、二次側巻線が樹脂材料で覆わないように成形されている。この結果、トランス巻線の上面あるいは下面では、トランスコアと二次側巻線との接触を防ぐだけの空間があればよく、樹脂の厚み分は必要なくなるため、トランスコアの高さを下げることができ、トランスを低背化できる。
【００５７】
さらに、トランス巻線は、少なくとも２層以上の二次側巻線を備えるとともに、二次側巻線が外側、一次側巻線が内側になるように重ねて配置されている。この結果、トランス巻線の上面および下面の両方で、トランスコアと二次側巻線との接触を防ぐだけの空間があればよく、樹脂の厚み分は必要なくなるため、トランスコアの高さを下げることができ、よりトランスを低背化できる。
【００５８】
さらに、トランス巻線は、一次側巻線が２層の構造であることで、トランスの巻き数比を増やせるとともに、一次側巻線を１層で２ターン以上捲回する場合に発生する、内側の端子の外部への引き出しによる厚み増加を防ぐことができ、よりトランスを低背化できる。
【００５９】
さらに、二次側巻線は、捲回軸方向から見てトランスコアと重なる領域において、１つまたは複数の貫通穴を備えることで、一次側巻線を間接的に固定するためのピンを、金型に設置することができる。このため、一次側巻線の剛性が低い状態でも、成形時の樹脂流動による圧力によって一次側巻線が変形し、絶縁不良となる可能性が減り、一次側巻線のサイズを低減できるため、結果として、トランスを小型化できる。
【００６０】
なお、一次側巻線および二次側巻線の層数を増やしすぎると、逆に金型内での保持や動作時の巻線の放熱が困難となり、本発明によるトランスの小型化の効果が薄れてしまう。そこで、二次側巻線が２層、一次側巻線が２層の、合計４層の構造が、最も本発明として適している。
【００６１】
実施の形態２．
本実施の形態２では、先の実施の形態１に係るトランス１００が好適に用いられる車載用ＤＣ−ＤＣコンバータ装置について説明する。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態２に係る車載用ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。図６に示す車載用ＤＣ−ＤＣコンバータの動作としては、電気自動車やハイブリッドカーに搭載される高電圧バッテリから供給される高電圧の電源を、Ｐ端子５５０およびＮ端子５６０に受け、コンデンサ５４０に蓄積した後に、スイッチング回路５１０によって交流を発生させ、トランス１００ａ、１００ｂの一次側巻線に印加する。
【００６３】
トランス１００ａ、１００ｂの動作により、巻数比に応じて降圧された電圧が、トランス１００ａ、１００ｂの二次側巻線に発生し、整流回路５２０によって脈動を含む直流電流に変換された後に、平滑回路５３０によって脈動を取り除き、出力端子５７０より車載の鉛電池および補機系の車載機器に給電される。
【００６４】
低圧側のマイナス端子は、自動車のアースとなるフレームに接続された筐体および冷却器がその役割を担う。従って、この回路図のＧＮＤ６００は、筐体および冷却器に電気的に接続される。このような、センタータップＧＮＤ接続方式の回路を採用することで、トランス１００ａ、１００ｂの二次側巻線を直接冷却することができる。このため、トランス巻線２００の熱成立に有利に働き、結果として、トランス巻線２００のサイズを低減できる。
【００６５】
以上のように、実施の形態２によれば、本実施の形態１の電力変換用トランスを用いて車載用電力変換装置を構成することで、装置の中で高さおよび面積の占有率の比較的高いトランス部品を小型にできる。この結果、装置全体の低背化、およびサイズの小型化に繋がる。
【００６６】
さらに、実施の形態２に係る車載用電力変換装置は、二次側巻線がセンタータップを備えるとともに、センタータップが冷却器に電気的に接続されている。このような構造を備えることで、巻線の放熱が好適になされ、さらに、巻線のサイズを低減でき、トランス部品を小型にでき、装置全体のさらなる低背化および小型化に繋がる。
【符号の説明】
【００６７】
１００、１００ａ  トランス、２００  トランス巻線、２１０、２２０  一次側巻線、２１４、２２４  一次側の接続端子、２１６、２２６  層間の接続端子、２３０  プレート部材、２３２  熱カシメ固定部、２３４  周囲の固定部、２３６  中腹の固定部、２４０、２６０  二次側巻線、２４１、２６１  剥がれ防止構造部、２４２、２４８、２６２、２６８  貫通穴、２４５、２６５  ２次側の接続端子、２５０  センタータップ、２７０  貫通孔、２７５  切り欠き部、２８１、２８２、２８３、２８５  凹部、２９０  樹脂、３００  トランスコア、３１０  中足、３２０  外足、３３０  巻線対向面、４００  テープ、５１０  スイッチング回路、５２０  整流回路、５３０  平滑回路、５４０  コンデンサ、５５０  Ｐ端子、５６０  Ｎ端子、５７０  出力端子。
【要約】      （修正有）【課題】絶縁を保ちつつ小型低背で部品点数の少ない電力変換用トランスを提供する。【解決手段】一次側巻線２１０、２２０及び二次側巻線２４０、２６０を捲回軸方向に隙間を設けて重ね、絶縁性を持つ樹脂２９０材料を隙間に充填する成形加工を施すことにより、一体に成形されたトランス巻線と、トランス巻線に嵌合されて磁気回路を構成するトランスコア３００ａ、３００ｂとを備える。捲回軸方向から見てトランス巻線とトランスコア３００ａ、３００ｂとが重なる領域において、一次側巻線２１０、２２０は、樹脂２９０材料により覆われて外部に露出しておらず、二次側巻線２４０、２６０は、樹脂２９０材料で覆われずに金属表面が外部に露出している。【選択図】図５Ａ【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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