(57)【要約】      （修正有）【課題】自動巻付け機等を用いた効率的な生産が可能であり、かつ低背化に対して有利なトランスを提供する。【解決手段】第１貫通孔５２ａが形成された第１平板部５２と、一方の端部が前記第１貫通孔の縁部に接続しており前記第１平板部から第１の方向に突出する無底筒状の第１中空筒部５４と、を有する第１ボビン部５０と、前記第１中空筒部の他方の端部に接合される第２ボビン部６０と、前記第１中空筒部を挿通する軸脚部と、当該軸脚部の両端部を繋ぐ繋ぎ脚部とを有するコアと、前記第１中空筒部の外周に巻回された複数の第１コイルと、前記第１コイルの端部が固定される端子部７０と、を有するトランス。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貫通孔が形成された第１平板部と、一方の端部が前記第１貫通孔の縁部に接続しており前記第１平板部から第１の方向に突出する無底筒状の第１中空筒部と、を有する第１ボビン部と、
前記第１中空筒部の他方の端部に接合される第２ボビン部と、
前記第１中空筒部を挿通する軸脚部と、当該軸脚部の両端部を繋ぐ繋ぎ脚部とを有するコアと、
前記第１中空筒部の外周に巻回された複数の第１コイルと、
前記第１コイルの端部が固定される端子部と、を有するトランス。
【請求項２】
前記第１中空筒部を巻回する複数の前記第１コイルには、アルファ巻コイルが含まれることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記第１中空筒部を巻回する複数の前記第１コイルには、２以上のアルファ巻コイルが含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトランス。
【請求項４】
前記第２ボビン部は、前記第１中空筒部に連通する第２貫通孔が形成された第２平板部と、一方の端部が前記第２貫通孔の縁部に接続しており前記第２平板部から前記第１の方向に突出する無底筒状の第２中空筒部と、を有し、
前記第２中空筒部の外周に巻回された第２コイルをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のトランス。
【請求項５】
前記端子部は、前記第１ボビン部に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング方式のＡＣアダプター用などとして好適に用いられるトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスには、スイッチング電源やインバータなど様々な用途があるが、例えばスイッチング方式のＡＣアダプターに内蔵される電気回路には、高周波数で駆動するトランスが用いられている。ここで、ＡＣアダプターなど、トランスを内蔵する製品の持ち運び易さを向上させるために、これらの製品に内蔵されるトランスには、小型化及び低背化が求められている。
【０００３】
また、トランスの製造時には、コイルの位置精度やトランスの生産性を向上させるために、ワイヤの自動巻付け機等を用いた精度の高いコイル形成が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３１８４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の中間鍔を有しないタイプのボビンでは、自動巻付け機を用いた製造工程で複数のコイルを位置精度良く形成することは困難であった。また、空芯コイルを個別の部屋に収納するボビンを用いた従来のコイルでは製造に手間がかかり、また巻線と仕切りを交互に積み重ねる構造であるためトランスを低背化することが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、自動巻付け機等を用いた効率的な生産が可能であり、かつ低背化に対して有利なトランスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るトランスは、
第１貫通孔が形成された第１平板部と、一方の端部が前記第１貫通孔の縁部に接続しており前記第１平板部から第１の方向に突出する無底筒状の第１中空筒部と、を有する第１ボビン部と、
前記第１中空筒部の他方の端部に接合される第２ボビン部と、
前記第１中空筒部を挿通する軸脚部と、当該軸脚部の両端部を繋ぐ繋ぎ脚部とを有するコアと、
前記第１中空筒部の外周に巻回された複数の第１コイルと、
前記第１コイルの端部が固定される端子部と、を有する。
【０００８】
本発明に係るトランスは、第１ボビン部の第１中空筒部に、中間鍔のような仕切りを設けることなく複数の第１コイルが巻回されているため、ボビンの第１の方向に関する長さを中間鍔の分だけ短くすることが可能であり、低背化に対して有利である。また、第２ボビン部を第１ボビン部に取り付ける前に、他方の端部側から第１中空筒部に治具を挿入することにより、中間鍔が無くても、ワイヤの自動巻付け機等を用いて効率的かつ精度良く第１コイルを形成することが可能である。
【０００９】
また、例えば、前記第１中空筒部を巻回する複数の前記第１コイルには、アルファ巻コイルが含まれても良く、２以上のアルファ巻コイルが含まれても良い。
【００１０】
第１コイルをアルファ巻コイルとすることにより、一方の端部がコイルの内側から引き出される通常のコイルの場合に比べて、巻数の多い巻線を所定のスペースに形成することができ、第１の方向に関する第１ボビンの長さを短くすることが可能である。したがって、アルファ巻コイルを含むトランスは、低背化に対して有利である。
【００１１】
また、例えば、前記第２ボビン部は、前記第１中空筒部に連通する第２貫通孔が形成された第２平板部と、一方の端部が前記第２貫通孔の縁部に接続しており前記第２平板部から前記第１の方向に突出する無底筒状の第２中空筒部と、を有しても良く、
本発明に係るトランスは、前記第２中空筒部の外周に巻回された第２コイルをさらに有しても良い。
【００１２】
このような第２ボビン部を用いることにより、第２平板部によって大きな縁面距離が確保され、第１中空筒部に巻回される第１コイルと第２中空筒部に巻回される第２コイルとの間の絶縁性を高めることができる。
【００１３】
また、例えば、前記端子部は、前記第１ボビン部に固定されていても良い。
【００１４】
端子部が第１ボビン部に固定されていれば、ワイヤの自動巻付け機等を用いて第１コイルを第１中空筒部の外周に１つ形成するごとに、形成された第１コイルの端部を端子部に固定又は仮固定することが可能であるため、このようなトランスは、製造が容易であり生産性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るコイル部品を１次端子側から見た全体斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すコイル部品を２次端子側から見た全体斜視図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示すトランスの分解斜視図である。
【図４】図４は、図１に示すＩＶ−ＩＶ線を通過する断面によるトランスの断面図である。
【図５】図５は、第１ボビン部への第１コイルの形成工程を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るトランス１０の斜視図である。トランス１０は、コア２０と、第１ボビン部５０と、第２ボビン部６０と、１次端子部７０と、２次端子部８０とを有する。さらに、断面図である図４に示すように、トランス１０は、第１ボビン部５０に巻回された第１コイルとしての１次コイルＡ３０、１次コイルＢ３２及び補助巻線３４と、第２ボビン部に巻回された第２コイルとしての２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２を有する。なお、トランス１０の説明では、図１に示すように、トランス１０の設置面に平行であって、互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、設置面に垂直な方向をＺ軸方向とする。
【００１７】
図３は、図１に示すトランス１０の分解斜視図である。図３では、トランス１０に含まれるコイル３０，３２，３４，４０，４２の図示は省略している。トランス１０のコア２０は、磁束を通過させる磁路を形成する。コア２０は、別々に成形された２つの部品である第１部分２０ａと第２部分２０ｂとを、組み立てて形成される。第１部分２０ａと第２部分２０ｂとは、略対称な形状を有しており、第１ボビン部５０及び第２ボビン部６０を上下方向から挟むようにして互いに接合される。
【００１８】
図３及び図４に示すように、コア２０は、第１ボビン部５０及び第２ボビン部６０の中央部に形成されている第１中空筒部５４及び第２中空筒部６４を挿通する軸脚部２２と、軸脚部２２の両端部を繋ぐ繋ぎ脚部としての対向部２４ａ,２４ｂ及び側脚２６,２８とを有している。図３及び図４に示すように、コアの二つの対向部２４ａ,２４ｂは、その中央部分で軸脚部２２の両端部に接続しており、側脚２６と側脚２８は、２つの対向部２４ａ，２４ｂの両端部同士を繋いでいる。図１及び図２と図３との対比から理解できるように、側脚２６，２８及び軸脚部２２は、組立前において第１部分２０ａに含まれる側脚第１部分２６ａ，２８ａ及び軸脚部第１部分２２ａと、組立前において第２部分２０ｂに含まれる側脚第２部分２６ｂ，２８ｂ及び軸脚部第２部分２２ｂに分かれている。それぞれの側脚及び軸脚部第１部分２６ａ，２８ａ，２２ａは、対応する側脚及び軸脚部第２部分２６ｂ，２８ｂ，２２ｂに対して、直接又はギャップ材を介して接合される。
【００１９】
図３及び図４に示すように、第１ボビン部５０は、第１貫通孔５２ａが形成された第１平板部５２と、第１平板部５２から第１の方向（Ｚ軸正方向）に突出する無底筒状の第１中空筒部５４とを有している。図４に示すように、第１平板部５２は、トランス１０の設置面であるＸＹ平面に略平行に延在している。第１平板部５２の下面５２ｃには、コア２０の対向部２４ａを設置するための段差部５３が形成されている。また、第１平板部５２のＸ軸正方向端部には１次端子部７０が固定されており、Ｘ軸負方向端部には２次端子部８０が固定されている。第１ボビン部５０に保持される１次コイルＡ３０及び１次コイルＢ３２と、２次端子部８０に固定される２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２との絶縁性を確保するために、第１平板部５２は、軸脚部２２の中心軸αからＸ軸正方向端部までの長さより、軸脚部２２の中心軸αからＸ軸負方向端部までの長さが長くなるように、中心軸αに対して非対称の形状を有している。また、第１平板部５２の上面には、１次コイルＡ３０及び１次コイルＢ３２と、２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２との沿面距離を長くするための溝部５２ｂが形成されている。
【００２０】
図４に示すように、第１中空筒部５４は、下方（Ｚ軸負方向）側の端部である一方の端部５４ａが第１平板部５２における第１貫通孔５２ａの縁部に接続しており、第１中空筒部５４と第１平板部５２とは一体に成形されている。第１中空筒部５４の上方（Ｚ軸正方向）側の端部である他方の端部５４ｂには、第１平板部５２又は鍔部のような外径方向への突出する他の部材が形成されておらず、図３に示すように、第１中空筒部５４の略リング状の端面が現れている。また、他方の端部５４ｂには、内周面に形成された切り欠き状の第１接続部５４ｂａが形成されており、第１接続部５４ｂａには、第２ボビン部６０の第２接続部６８が係合する。なお、後述するように、第１中空筒部５４には、複数のコイル３０，３２，３４が巻回されているが、これら複数のコイル３０，３２，３４をＺ軸方向に隔てる中間鍔部のような仕切りは、第１中空筒部５４の外周面には形成されていない。
【００２１】
図３及び図４に示すように、第２ボビン部６０は、第１中空筒部５４の他方の端部５４ｂに接合する。第２ボビン部６０は、第２貫通孔６２ａが形成された第２平板部６２と、一方の端部６４ａが第２貫通孔６２ａの縁部に接続しており第２平板部６２から第１の方向（Ｚ軸正方向）に突出する無底筒状の第２中空筒部６４と、第２中空筒部６４の他方の端部６４ｂがその縁部に接続する上方貫通孔６５ａが形成された上方平板部６５とを有する。図４に示すように、第２平板部６２と上方平板部６５は、ＸＹ平面に略平行に延在している。第２平板部６２の下面には、第２貫通孔６２ａの縁部に沿って下方（Ｚ軸負方向側）へ突出する突起状の第２接続部６８が形成されており、第２接続部６８は、第１接続部５４ｂａに係合している。また、第２平板部６２の下面には、第１中空筒部５４の他方の端部５４ｂが当接している。
【００２２】
第２中空筒部６４では、下方（Ｚ軸負方向）側の端部である一方の端部６４ａが第２平板部６２に形成された第２貫通孔６２ａの縁部に接続しており、上方（Ｚ軸正方向）の端部である他方の端部６４ｂが上方平板部６５に形成された上方貫通孔６５ａの縁部に接続しており、第２中空筒部６４、第２平板部６２及び上方平板部６５は、一体に成形されている。第１ボビン部５０の第１貫通孔５２ａ及び第１中空筒部５４と、第２ボビン部６０の第２貫通孔６２ａ、第２中空筒部６４及び上方貫通孔６５ａは、Ｚ軸方向に沿って連通する貫通孔を構成しており、この貫通孔をコア２０の軸脚部２２が挿通している。上方平板部６５の上面６５ｂには、コア２０の対向部２４ｂをガイドするガイド突起６６が形成されている。
【００２３】
第１中空筒部５４の外周には、１次コイルＡ３０と、１次コイルＢ３２と、補助巻線３４が巻回されている。１次コイルＡ３０と１次コイルＢ３２は、トランス１０において励磁巻線として機能し、補助巻線３４は回路を動作させるための補助電源などを得る機能を有する。１次コイルＡ３０と１次コイルＢ３２は、巻き始めのワイヤを通過させるための空間のロスを低減又は解消したアルファ巻コイル（クロスワイズ巻コイルとも言う）であり、補助巻線３４は巻き始め側のワイヤが補助巻線３４の内側から引き出されるタイプのコイルである。図１に示すように、１次コイルＡ３０の巻線端部３０ａ、１次コイルＢ３２の巻線端部３２ａおよび補助巻線３４の巻線端部３４ａは、第１平板部５２に固定された１次端子部７０に固定されている。
【００２４】
第２中空筒部６４の外周には、２次コイルＡ４０と、２次コイルＢ４２が巻回されている。２次コイルＡ４０と、２次コイルＢ４２は、トランス１０において出力巻線として機能する。２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２は、補助巻線３４と同様に一方の端部がコイルの内側から引き出されるタイプのコイルであるが、１次コイルＡ３０及び１次コイルＢ３２と同様に、アルファ巻コイルであっても良い。２次コイルＡ４０の巻線端部４０ａ及び２次コイルＢ４２の巻線端部４２ａは、第１平板部５２に固定された２次端子部８０に固定されている。
【００２５】
以下に、トランス１０の製造方法について説明する。１次端子部７０及び２次端子部８０が固定された第１ボビン部５０（図３参照）を準備し、自動巻線機にセットする。第１ボビン部５０の材質としては特に限定されないが、樹脂等の絶縁材料によって形成され、特にフェノール樹脂等を用いることが、はんだ処理時等における耐熱性等の観点から好ましい。
【００２６】
次に、図５（ａ）に示すように、治具９０を第１ボビン部５０に対して位置決めし、１次コイルＡ３０を形成するための空間を規定する。治具９０は、第１中空筒部５４に挿入可能な中央部９４と、第１中空筒部５４の外側に位置する壁部９２とを有し、中央部９４と壁部９２の間には、第１中空筒部５４を収納できる溝部９６が形成されている。第１中空筒部５４の他方の端部５４ｂ側から、治具９０を第１ボビン部５０に近づけることにより、治具９０の中央部９４が第１中空筒部５４に挿入され、第１中空筒部５４の外側には、第１平板部５２と壁部９２によって挟まれたコイル形成空間が形成される。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１平板部５２、壁部９２及び第１中空筒部５４によって囲まれるコイル形成空間に、自動巻線機等を用いて１次コイルＡ３０を形成する。自動巻線機は、例えば第１中空筒部５４に、１次コイルとなるワイヤの中央部を接触させた後、その中央部に対して一方の側に連続するワイヤ部分を第１平板部５２に沿って巻回し、中央部に対して他方の側に連続するワイヤ部分を壁部９２に沿って巻回することにより、アルファ巻コイルである１次コイルＡ３０を形成する。さらに、１次コイルＡ３０の巻線端部３０ａを１次端子部７０に絡げて仮固定する。コイル３０，３２，３４，４０，４２の形成に用いるワイヤは、表面が絶縁被覆された被覆線であれば特に限定されないが、例えばリッツ線等を採用することができる。
【００２８】
次に、図５（ｃ）に示すように、治具９０の中央部９４を第１中空筒部５４から僅かに引き出し、先に形成した１次コイルＡ３０と壁部９２によって挟まれたコイル形成空間を、第１中空筒部５４の外側に形成する。そして、１次コイルＡ３０の作成時と同様にして、アルファ巻コイルである１次コイルＢ３２を形成し、１次コイルＢ３２の巻線端部３２ａを１次端子部７０に絡げて仮固定する。
【００２９】
２つのアルファ巻コイルを形成した後、治具９０をさらに引き出し、１次コイルＢ３２の上方に補助巻線３４（図４参照）を自動巻線機で形成し、補助巻線３４の巻線端部３４ａを１次端子部７０に絡げて仮固定する。次に、治具９０を第１ボビン部５０から完全に取り外した後、図４に示すように第１ボビン部５０と第２ボビン部６０とを接合する。第２ボビン部６０の材質としては特に限定されないが、第１ボビン部５０とは異なる材質としても良く、例えばフェノール樹脂より柔軟性のある熱可塑性樹脂等を用いて第２ボビン部６０を形成することが、組み立て時の作業性等の観点から好ましい。さらに、第２ボビン部６０の第２中空筒部６４の外周に、２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２を自動巻線機で形成し、それぞれの巻線端部４０ａ,４２ａを２次端子部８０に絡げて仮固定する。
【００３０】
次に、コア２０の第１部分２０ａと第２部分２０ｂとを、コイルが形成された第１及び第２ボビンに対して、上下方向から挟み込むように取り付け固定する。コア２０の材質は特に限定されないが、例えば金属、合金若しくはフェライト等の軟磁性材料を採用することができる。最後に、１次端子部７０及び２次端子部８０に仮固定されている巻線端部３０ａ,３２ａ,３４ａ,４０ａ,４２ａを、はんだを用いて１次端子部７０及び２次端子部８０に本固定することにより、トランス１０を得る。
【００３１】
以上のように、トランス１０は、第１ボビン部５０の第１中空筒部５４に、中間鍔のような仕切りを設けることなく複数のコイル３０,３２,３４が巻回されているため、第１ボビン部５０と第２ボビン部６０によって構成されるボビンの高さを中間鍔の分だけ低くすることが可能であり、低背化に対して有利である。また、第１ボビン部５０の第１中空筒部５４における他方の端部５４ｂには鍔が形成されていないため、製造時において図５に示すような治具９０を第１ボビン部５０にセットしてコイル形成空間を形成することが可能である。したがって、第１中空筒部５４の外周には、複数のコイル３０,３２,３４を位置精度良く形成することができる。また、中間鍔のような仕切りが無くても、アルファ巻コイルである１次コイルＡ３０及び１次コイルＢ３２を、自動巻線機を用いて容易かつ位置精度良く形成することが可能であるため、トランス１０は生産性に優れている。特に、第１中空筒部５４の外周に複数のアルファ巻コイルを形成することにより、トランス１０はさらなる低背化を実現することができる。
【００３２】
また、図４に示すように、第１中空筒部５４の外周と第２中空筒部６４の外周とを仕切る第２平板部６２が第２中空筒部６４と一体であり、第２平板部６２と第２中空筒部６４の一方の端部６４ａとが継ぎ目なく連続しているため、１次側のコイル３０，３２，３４と、２次側のコイル４０，４２との絶縁性が好適に確保される。なお、上方平板部６５は、第２中空筒部６４とは別体で成形されていてもよく、第２中空筒部６４の外周に２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２を形成した後に、第２中空筒部６４の他方の端部６４ｂに接合されても良い。これにより、２次コイルＡ４０及び２次コイルＢ４２をアルファ巻コイルとして、トランス１０をさらに低背化することが可能である。
【００３３】
また、第１ボビン部５０に１次端子部７０が取り付けられていることにより、ワイヤの自動巻付け機等を用いてコイルを第１中空筒部５４の外周に１つ形成するごとに、形成されたコイルの巻線端部を１次端子部７０に仮固定することが可能であるため、トランス１０は製造が容易であり生産性に優れている。ただし、１次端子部７０は必ずしも第１ボビン部５０に固定されている必要はなく、トランス１０に含まれる他の部材に取り付けられていても良い。
【００３４】
なお、上述の実施形態において、コア２０の軸脚部２２の断面形状は円であるが、軸脚部２２の断面形状は特に限定されず、円、多角形等、その他の形状であっても良い。また、第１中空筒部５４及び第２中空筒部６４の外周形状も、円径に限定されず、楕円、多角形およびその他の形状であっても良い。また、トランス１０に含まれるコイルの数は特に限定されず、実施形態で示したコイル以外の補助巻線等が含まれても良い。例えば、第１ボビン部５０の第１平板部５２は、ＸＹ平面方向に沿ってコイルを支持可能であれば良く、例えば中間鍔のような形状であってもよく、第１平板部５２の下方に、他のコイルを巻回できる他の中空筒部が接続されていても良い。さらに、コイルの「１次」及び「２次」は実施形態と反対であっても良く、いずれが出力側であっても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１０…トランス
２０…コア
２２…軸脚部
３０，３２…１次コイル
３４…補助巻線
４０，４２…２次コイル
５０…第１ボビン部
５２…第１平板部
５４…第１中空筒部
６０…第２ボビン部
６２…第２平板部
６４…第２中空筒部
７０,８０…端子部
９０…治具
【図１】
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【図２】
2015015358.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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