(57)【要約】【課題】コイル形状の設計の自由度が高く、薄型化が可能であり、特性が安定し、簡略化された構造でコスト安となる薄型トランスを提供する。【解決手段】コイルと絶縁層とが一体化されて平面化された高圧側コイル１と、導電板を打ち抜いた低圧側コイル２、３とを有する。高圧側コイル１の絶縁層には、コイルの導体部を避ける位置に孔１ｅ、１ｆまたは切欠を設ける。低圧側コイル２、３には高圧側コイル１の孔１ｅ、１ｆまたは切欠に対応する部分に突起２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを設ける。前記突起２ａ、３ａおよび２ｂ、３ｂと前記孔１ｅおよび１ｆまたは切欠とを嵌合して高圧側コイル１と低圧側コイル２、３との相対位置を決定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと絶縁層とが一体化されて平面化された高圧側コイルと、導電板を打ち抜いた低圧側コイルとを有する薄型トランスであって、
前記高圧側コイルの絶縁層には、コイルの導体部を避ける位置に孔または切欠が設けられており、
前記低圧側コイルには前記高圧側コイルの孔または切欠に対応する部分に突起が設けられており、
前記突起と前記孔または切欠とを嵌合して高圧側コイルと低圧側コイルとの相対位置が決定されていることを特徴とする薄型トランス。
【請求項２】
請求項１に記載の薄型トランスにおいて、
前記低圧側コイルの突起はハーフパンチ加工により設けられていることを特徴とする薄型トランス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の薄型トランスにおいて、
前記高圧側コイルの内周部および外周部のコアに隣接する部分の少なくとも一部がそれぞれ低圧側コイルの内周部、外周部よりも内方、外方に突出することにより、低圧側コイルの内周部および外周部とコアとの絶縁距離が保たれていることを特徴とする薄型トランス。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の薄型トランスにおいて、
前記低圧側コイルおよび高圧側コイルからなるコイル部を上下方向に固定するボビンを有し、
前記ボビンには、平板部と、その周辺部から立ち上げて形成された係止片とを少なくとも２個所有し、
前記係止片により前記コイル部に係止されてボビンに対するコイル部の相対位置を固定すると共に、上下のコア部との絶縁距離を保ったことを特徴とする薄型トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源等に用いられる薄型トランスに係わり、特に例えば自動車用等に用いられる１ｋＷ〜２ｋＷ出力のＤＣ−ＤＣコンバータに好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトランスとして、特許文献１に記載のものがある。このトランスは、渦巻き状の高圧側コイルコイルと、Ｕ型の低圧側コイルと、これらのケースを収容する棚穴を有する薄型の絶縁性ケースと、前記コイルの端末を接続する端子を有する基台とからなる。前記基台にはその中央部の筒部を有する。そして該筒部を、前記ケースの中央部に上下に貫通して設けた穴に嵌合し、コアの中足を前記筒部に挿入して両コイルとコアとを絶縁している。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案登録第２５７９１９６号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載のトランスは、ケースの棚穴にコイルを挿入することから、コイルの外形形状が直方体に限定され、形状の自由度が小さいという問題点がある。また、ケース成型用の金型の強度に限界があるため、棚穴を長く薄く形成することは困難であり、コイルひいてはトランスを薄型化することが困難であるという問題点がある。また、ケース内の棚穴におけるコイルのガタにより、コイル間の静電容量や漏れインダクタンスがばらつき、特性が安定しないという問題点がある。また、部品点数が多いため、組立が困難であり、コスト高になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、コイル形状の設計の自由度が高く、薄型化が可能であり、特性が安定し、簡略化された構造でコスト安となる薄型トランスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の薄型トランスは、コイルと絶縁層とが一体化されて平面化された高圧側コイルと、導電板を打ち抜いた低圧側コイルとを有する薄型トランスであって、
前記高圧側コイルの絶縁層には、コイルの導体部を避ける位置に孔または切欠が設けられており、
前記低圧側コイルには前記高圧側コイルの孔または切欠に対応する部分に突起が設けられており、
前記突起と前記孔または切欠とを嵌合して高圧側コイルと低圧側コイルとの相対位置が決定されていることを特徴とする。
【０００７】
（２）また、本発明の薄型トランスは、前記低圧側コイルの突起はハーフパンチ加工により設けられていることを特徴とする。
【０００８】
（３）また、本発明の薄型トランスは、前記高圧側コイルの内周部および外周部のコアに隣接する部分の少なくとも一部がそれぞれ低圧側コイルの内周部、外周部よりも内方、外方に突出することにより、低圧側コイルの内周部および外周部とコアとの絶縁距離が保たれていることを特徴とする。
【０００９】
（４）また、本発明の薄型トランスは、前記低圧側コイルおよび高圧側コイルからなるコイル部を上下方向に固定するボビンを有し、
前記ボビンには、平板部と、その周辺部から立ち上げて形成された係止片とを少なくとも２個所有し、
前記係止片により前記コイル部に係止されてボビンに対するコイル部の相対位置を固定すると共に、上下のコア部との絶縁距離を保ったことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による薄型トランスの一実施例を示す断面図、図２はコイル部の分解斜視図である。図１および図２において、１、１Ａはトランスの一次側コイルとなる高圧側コイル、２、３および２Ａ、３Ａは低圧側コイルである。
【００１１】
前記高圧側コイル１、１Ａは、図３に示すように、ガラスエポキシ基板のような基板４の上下面に銅等の導体でなるコイルパターン５ａ、５ｂを有する。図４（Ａ）、（Ｂ）の平面透視図に示すように、これらのコイルパターン５ａ、５ｂは渦巻き状をなす。これらのコイルパターン５ａ、５ｂは内端に設けたスルーホール５ｃにより接続されている。図３に示すように、コイルパターン５ａ、５ｂは樹脂製絶縁層６により覆われている。
【００１２】
高圧側コイル１、１Ａには外方に伸びた端子部１ａを有し、端子部１ａに、上下のコイルパターン５ａ、５ｂの外端部にそれぞれ連通する端子１ｂ、１ｃを有する。該端子１ｂ、１ｃの近傍においては、外部回路との接続のため、導体部が露出している。高圧側コイル１、１Ａの中央部には、Ｅ型コア７、８の中足７ａ、８ａを挿入する穴１ｄを有する。また、高圧側コイル１、１Ａの周囲の導体パターン５ａ、５ｂが形成されていない対角部分に、前記低圧側コイル２、３に設ける突起２ａ、２ｂおよび３ａ、３ｂをそれぞれ嵌合する位置決め用穴１ｅ、１ｆを設けている。
【００１３】
本実施例では低圧側コイル２、３が並列接続され、低圧側コイル２Ａ、３Ａも並列接続される場合について示しているが、直列接続の場合の低圧側コイルどうしの短絡を防ぐため、他の２個所の対角をなす部分にも低圧側コイル用の位置決め用穴１ｇ、１ｈを有する。なお、位置決め用穴１ｅ〜１ｈの一部または全部の代わりに切欠を設けてもよい。
【００１４】
この高圧側コイル１、１Ａの作製は、次のようにして行うことができる。まず両面銅張プリント基板にスルーホール５ｃの穴を開け、続いて銅メッキにより層間接続用のスルーホール５ｃを形成する。次に、エッチングにより、コイルパターン５ａ、５ｂを形成する。その後、コイルパターン５ａ、５ｂの上下に絶縁層６を積層し、さらに端子部１ａの接続用スルーホールを形成し、位置決め用穴１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈの穴開けを含む外形加工を行う。もしくはエッチングによりコイルパターン５ａ、５ｂを形成した後、外形加工を行い、端子部１ａ部分を除いてエポキシ樹脂等の絶縁材料によりコイル部全体を直接目的の形状にモールドする。
【００１５】
一方、低圧側コイル２、３および２Ａ、３Ａは、銅板やアルミニウム板等の導体板を打ち抜きおよび折り曲げ加工により作製される。本実施例の低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａは、各コイル２、３、２Ａ、３Ａの両端に、図７に示すように互いに重ねて電気的、機械的に接続する端子２ｃと３ｃ、２ｄと３ｄ、２ｆと３ｆ、２ｇと３ｇとを有する。また、２ｅ、３ｅおよび２ｊ、３ｊは絶縁層を介して金属ベースプレートに固定され、低圧側コイルおよび高圧側コイルで発生した熱を逃がす役割を持つ。
【００１６】
図５、図６は高圧側コイル１（１Ａも同様）に対する低圧側コイル２、３の組み合わせ構造を示す図である。図２に示したように、低圧側コイル２、３には対角線上の２点に突起２ａ、２ｂおよび３ａ、３ｂをそれぞれ有する。これらの突起２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂは導体板の打ち抜き加工と同一工程でハーフパンチ加工により形成されたもので、低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）の厚みの約半分の突出高さを有する。これらの突起２ａ、３ａを、高圧側コイル１の位置決め用穴１ｅに上下面より嵌合し、突起２ｂ、３ｂを位置決め用穴１ｆに上下面より嵌合して位置決めかつ結合する。
【００１７】
このように高圧側コイル１（１Ａ）と低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）を重ねた状態では、図７（Ａ）に示すように、低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）の端子２ｃと３ｃ、２ｄと３ｄ（２ｆと３ｆ、２ｇと３ｇ）は重なる。
【００１８】
Ｅ型コア７、８はＭｎ−Ｚｎ系フェライトからなる。このコア７、８は、低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａの中心および高圧側コイル１、１Ａのコア挿入穴１ｄに中足７ａ、８ａを挿入し、外足７ｂ、８ｂを高圧側コイル２の外周に当接させて組み合わせる。
【００１９】
このトランスは、高圧側コイル１、１Ａの上下面のコイルパターン５ａ、５ｂがそれぞれ５ターンで合計１０ターンで、高圧側コイル１、１Ａは互いに並列接続され、低圧側コイル２と３、２Ａと３Ａがそれぞれ並列接続され、これらは端子２ｃ、３ｃと２ｆ、３ｆセンタータップとして使用され、１０：１：１のトランスとして用いることができる。すなわち低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａの一方の端子２ｄ、３ｄは二次側回路の一方のダイオードに接続され、他方の２ｃ、３ｃは金属ベースプレートに接続され、センタータップとなる。また、低圧側コイル２Ａ、３Ａの一方の端子２ｇ、３ｇは二次側回路の他方のダイオードに接続され、他方の端子２ｆ、３ｆは、端子２ｃ、３ｃと同様にセンタータップとなる。
【００２０】
このトランスは、コイルパターン５ａ、５ｂの厚みを例えば２７０μｍに設定した場合、高圧側コイル１、１Ａの厚みは２ｍｍ程度（基板４の厚みが約０．５ｍｍ、コイルパターン０．２７ｍｍ×２＝０．５２ｍｍ、絶縁層６の厚みが約０．５ｍｍ×２＝１ｍｍで合計約２ｍｍである。）に設定できる。また、低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａの厚みは約１．５ｍｍ程度とするため、高圧側コイル１、１Ａと低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａのトータルの厚さは合計約１０ｍｍですむ。
【００２１】
図１、図７において、９は絶縁樹脂でなるボビン、１１（１２）は高圧側コイル１（１Ａ）と低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）とからなるコイル部である。前記ボビン９は、平板部９ｘの中央にコア７、８の中足７ａ、８ａを挿入する穴９ａが設けられ、さらに、該挿入穴９ａの周囲に上下に突出して設けた内筒部９ｂと、外周部に上下に突出して設けた外筒部９ｃと、ボビン９の上下面の対角位置にそれぞれ設けられたコイル部１１、１２の係止片９ｄとを有する。
【００２２】
図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コイル部１１、１２をボビン９により結合する。この結合は図８に示すように行われる。図８に示すように、高圧側コイル１（１Ａも同様）の外周部は低圧側コイル２、３の外周部より少なくとも一部が外方に突出する。また、高圧側コイル１の内周部は低圧側コイル２、３の内周部より少なくとも一部が内方に突出する。コイル部１１のボビン９への固定は、図８（Ａ）に示すように、コイル部１１の低圧側コイルの内周壁を、ボビン９の内筒部９ｂに嵌合し、かつ外周部がボビン９の外筒部９ｃに接するように装着し、矢印Ｒで示すように回すことにより、図８（Ｂ）に示すように、低圧側コイル２の係止部２ｈ、２ｉをボビン９の係止片９ｄに係止して浮きを防止した構造で固定する。コイル部１２についても同様に構成され、かつボビン９に固定される。
【００２３】
次に図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ボビン９により結合したコイル部１１、１２に対し、コア７、８を装着する。１３、１４は高圧側コイル１、１Ａを外部に接続するため、前記端子１ｂ、１ｃの穴に挿入して固定する端子である。
【００２４】
このようにトランスを構成すれば、コア７、８の中足７ａ、８ａおよび外足７ｂ、８ｂと低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａの内周部、外周部との絶縁距離Ｇ１、Ｇ２と、上下方向の絶縁距離Ｇ３（図１参照）を確実に確保することができる。
【００２５】
また、高圧側コイル１（１Ａ）と低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）が絶縁層６を介して直接的に結合され、突起２ａ、３ａと穴１ｅ、１ｆとの嵌合により位置決めがなされているので、位置精度が高く、静電容量や漏れインダクタンスのばらつきが小さくなる。また、ボビン９により厚み方向にも位置が固定されているので、静電容量やインダクタンスのばらつきがさらに小さくなる。従って特性の安定したトランスが提供できる。また、高圧側コイル１（１Ａ）と低圧側コイル２、３（２Ａ、３Ａ）が絶縁層６を介して直接的に結合されているので、薄肉化が達成でき、かつ部品点数が少なく構成が簡略化され、組立工数も少なくなるので、コストを低下させることが可能となる。また、コイルをケースに収容する必要がないので、コイル形状の設計の自由度が向上する。
【００２６】
また、突起２ａ、３ａは切り起こしや折り曲げなどによって形成してもよいが、これをハーフパンチにより形成すれば、低圧側コイル２、３、２Ａ、３Ａの外形打ち抜き工程と同一金型で同一工程において突起２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを形成でき、従って工程数を増やすことなく、外形形状との相対位置精度および寸法精度の高いものを得ることができ、ガタつきもなくなる。また、前記実施の形態では高圧側コイル１、１Ａの孔１ｅ、１ｆを貫通孔としたが、勿論貫通していなくてもよい。
【００２７】
なお、上記実施例においては、２枚の高圧側コイルと４枚の低圧側コイルを用いてトランスを構成したが、必要な電流容量の要求によって、これらの枚数について種々の変更が可能である。例えば１枚の高圧側コイルと１枚の低圧側コイルを重ね合わせた構成や、１枚の高圧側コイルと２枚の低圧側コイルを重ねた構成等である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のトランスは、低圧側コイルの突起と高圧側コイルの孔または切欠とを嵌合して高圧側コイルと低圧側コイルとの相対位置を決定したので、位置精度が高く、静電容量や漏れインダクタンスのばらつきが小さく、特性の安定したトランスが提供できる。また、高圧側コイルと低圧側コイルが絶縁層を介して直接的に結合されているので、薄肉化が達成できる。また、部品点数が少なく構成が簡略化され、組立工数も少なくなるので、トランスのコストを低下させることが可能となる。また、コイルをケースに収容する必要がないので、コイル形状の設計の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄型トランスの一実施例を示す断面図である。
【図２】本実施例のコイル部の分解斜視図である。
【図３】本実施例の高圧側コイルの断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本実施例の高圧側コイルの上面、下面のコイルパターンを示す透視平面図である。
【図５】本実施例の高圧側コイルと低圧側コイルとの相対的な位置決め構造を組立前の状態で示す側面図である。
【図６】図５の組立後の状態を示す側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は図１の実施例の組立工程を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は図１の実施例のボビンへの組付け工程を示す部分断面平面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ：高圧側コイル、２、２Ａ：低圧側コイル、３、３Ａ：低圧側コイル、４：基板、５ａ、５ｂ：コイルパターン、６：絶縁層、７、８：コア、９：ボビン、１１、１２：コイル部、１３、１４：端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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