(57)【要約】【課題】構造的に製作が容易であって、ボビン内の導体占有率が高く、且つ寄生容量が小さい電力変換トランスを提供する。【解決手段】一次巻線３４が巻回される円筒状のボビン３２と、ボビン３２に巻回された一次巻線３４と、ボビン３２に巻回された一次巻線３４の外周側に、一次巻線と同軸上に配置されて螺旋状に巻回され、絶縁処理された二次巻線３６と、一次巻線３４と二次巻線３６を磁気結合するコア４６，４８と、二次巻線３６の引き出し部３６ａを保持して、二次巻線３６を前記所定位置に固定するための固定部３８とを具備する。【選択図】図２
2012209446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線が巻回される円筒状のボビンと、  
ボビンに巻回された一次巻線と、
ボビンに巻回された一次巻線の外周側に、一次巻線と同軸上に配置されて螺旋状に巻回され、絶縁処理された二次巻線と、
一次巻線と二次巻線を磁気結合するコアと、
二次巻線の引き出し部を保持して、二次巻線を前記所定位置に固定するための固定部とを具備することを特徴とする電力変換トランス。
【請求項２】
前記二次巻線は、断面四角形状であることを特徴とする請求項１記載の電力変換トランス。
【請求項３】
前記固定部は、複数の二次巻線を保持可能に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力変換トランス。
【請求項４】
前記固定部は、前記ボビンに取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の電力変換トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器に用いられる電力変換トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣアダプター等に用いられるスイッチング電源には、電力変換用に電力変換トランスが用いられている。
また、近年の電力変換トランスへの要求として小型化、低コスト化が挙げられており、このような要求に応えるような電力変換トランスの構成が検討されてきている。
【０００３】
ここで、従来の電力変換トランスの構造として特許文献１がある。特許文献１の電力変換トランスは、箔巻トランスであって、電線ではなく銅箔や銅板等を巻線として用いている。このような特許文献１の電力変換トランスによれば、トランス全体の小型化が図れ、また製造の自動化にも対応が容易にできる。
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１のような電力変換トランスによれば、銅箔等大きな面積のものを採用しているために、寄生容量が大きくなってしまい変換電力の損失が大きくなるという問題点がある。
また、スイッチング電源に用いられる電力変換トランスは、一次巻線と二次巻線との間に極めて高い絶縁耐圧が要求されている。特許文献１のような電力変換トランスでは、このような絶縁耐圧要求を満たすために、一次巻線に三層絶縁電線を採用するか、又は二次巻線である銅箔や銅板に絶縁処理を施すことが必要である。しかし、三層絶縁電線を用いるとボビン内の導体占有率が大きく下がってしまうという問題があり、銅箔や銅板に絶縁処理を施すことは作業が困難であるという問題がある。
【０００５】
寄生容量を低減させるためには特許文献２に示すような電力変換トランスの構成が提案されている。この構成の電力変換トランスは、各巻線を同軸上に複数層分割して配置している。そして、このような構成とすることで、巻線に分布する寄生容量を増大させることなく、良好な巻線間結合を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６７７６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
寄生容量を小さくしようとした上記の特許文献２の構成によれば、構造が複雑であるため製造が容易ではなく、製造コストがかさむおそれがあるという課題がある。
また、特許文献２の構成も特許文献１の構成と同様にボビン内の導体占有率が下がり、電力変換トランスが大型化してしまうという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、構造的に製作が容易であって、ボビン内の導体占有率が高く、且つ寄生容量が小さい電力変換トランスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる電力変換トランスによれば、一次巻線が巻回される円筒状のボビンと、ボビンに巻回された一次巻線と、ボビンに巻回された一次巻線の外周側に、一次巻線と同軸上に配置されて螺旋状に巻回され、絶縁処理された二次巻線と、一次巻線と二次巻線を磁気結合するコアと、二次巻線の引き出し部を保持して、二次巻線を前記所定位置に固定するための固定部とを具備することを特徴としている。
この構成によれば、成形後の二次巻線を一次巻線の軸線方向から挿入して配置させることができるので製造が容易である。また、二次巻線を螺旋状に巻回していることにより、二次巻線における寄生容量が小さい値となる。さらに、一次巻線に三層絶縁電線を用いなくてもよく、導体占有率を高めることができる。
【００１０】
また、前記二次巻線は、断面四角形状であることを特徴としてもよい。
この構成によれば、二次巻線側における導体占有率を高めることができる。
【００１１】
さらに、前記固定部は、複数の二次巻線を保持可能に設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、ブリッジコンバータ等種々の回路に応用できる電力変換トランスを容易に提供することができる。
なお、前記固定部は、前記ボビンに取り付けられていることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造的に製作が容易であって、導体占有率が高く、且つ寄生容量が小さい電力変換トランスとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電力変換トランスの斜視図である。
【図２】図１に示した電力変換トランスの組み立て分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、説明する電力変換トランスとしては、交流１００Ｖまたは２００Ｖの電圧を直流１２Ｖ等に変換するスイッチング電源に搭載されるものであって、高圧を低圧に変換する場合に用いられるものである。
さらに詳細には、本実施形態に示す電力変換トランスは、ブリッジコンバータに用いられるものであって、一次巻線が１つであり二次巻線が２つのものについて説明する。
【００１５】
図１に、本実施形態の電力変換トランスの全体構成を示す斜視図を示し、図２に、本実施形態の電力変換トランスの組み立て分解図を示す。
電力変換トランス２０は、ボビン３２に一次巻線３４が巻回され、一次巻線３４の外周に、二次巻線３６が一次巻線３４と同軸となるように配置されている。なお、後述するように二次巻線３６には絶縁処理が施されているため、一次巻線３４と二次巻線３６とは接触するように配置されていてもよいし、また組み立て時の作業効率を高めるために若干隙間が空くように配置されてもよい。
【００１６】
一次巻線３４が巻回されるボビン３２は、円筒状に形成されて一次巻線３４が巻回される部位である本体部３５と、本体部３５の下部に形成されて本体部３５よりも大径に形成された台部３７とを有している。
一次巻線３４としては、一般的に用いられるポリウレタン銅線等を採用することができる。
【００１７】
また、二次巻線３６は、直接一次巻線３４やボビン３２に巻き付けるのではなく、予め螺旋状に巻回してから一次巻線３４の周囲に配置するようにする。これは、二次巻線３６の断面積が大きく成型時に大きな力を必要とする場合であっても、予め巻回させておいてから配置することにより、巻回時に一次巻線３４やボビン３２に接触して一次巻線３４やボビン３２を損傷させないようにすることができる。
【００１８】
二次巻線３６としては平角線を用いるとよい。すなわち平角線のように断面が四角形状の電線を巻回することで電線同士の密着度が高くなって導体占有率を高めることができる。また、平角線を螺旋状に巻回することによって、二次巻線３６の平板面同士は厚さ方向に重なり合うことがなく、寄生容量を低減させることができる。
二次巻線３６の絶縁方法としては、二次巻線３６には絶縁チューブを被せて絶縁を図ればよい。ただし、二次巻線３６の絶縁方法としては絶縁チューブに限定されることはなく、樹脂コーティングや絶縁テープを巻き付けるなどといった構成を採用してもよい。このような構成により、二次巻線に銅箔や銅板等を用いた場合の絶縁方法と比較して、作業工程が容易なものとなる。
【００１９】
また、本実施形態のように二次巻線３６を螺旋状に形成することにより、螺旋の隙間から空気の流出入がある。このため、一次巻線３４の放熱効果が極めて高くなる。さらに、当該電力変換トランス２０を組み込んだ機器内にファン等の強制冷却手段を設けることにより、一次巻線３４の放熱効果はさらに顕著なものとなる。
【００２０】
また、二次巻線に銅箔や銅板を用いた場合には一次巻線と二次巻線間の空気の滞留を防止すべくワニス真空含浸等の処置を用いて空気層を無くす必要性があった。しかし、本実施形態のように、二次巻線３６を螺旋状に形成することにより、螺旋の隙間から空気の流出入があるため、ワニス真空含浸等の処置が必要無くなる。このため、製造容易であり且つ製造時間の短縮を図ることとなり、製造コストの低減に寄与することができる。
【００２１】
予め螺旋状に巻回された二次巻線３６は固定部３８に保持される。
固定部３８は、ボビン３２の軸線方向（図面では上下方向）に沿って延びる平板状の本体部３９と、本体部３９に形成されて二次巻線３６の引き出し部３６ａを挿入して保持する保持穴４０と、ボビン３２の下部に形成されている台部３７とほぼ同一形状に形成されてボビン３２の本体部３５の上部を抑える抑え部４２とを有している。このように、固定部３８と抑え部４２とは一体に成型されている。
【００２２】
本実施形態では、２つの二次巻線３６を、ボビン３２の軸線方向（図面では上下方向）に並べて配置するようにしている。このため、本実施形態の固定部３８に形成されている保持穴４０は、上下方向に延びる長穴として形成されている。ただし、保持穴４０としては、二次巻線３６ごとに別個の穴として形成されていてもよい。
【００２３】
また、固定部３８とボビン３２には、互いに係合して取り付けるための係合部が形成されている。
固定部３８の本体部３９下端部には、下方に突出して形成された突起部４４が形成され、ボビン３２の台部３７の側面には、この突起部４４に対応する位置に突起部４４を収納保持可能な収納溝４５が形成されている。この突起部４４と収納溝４５が係合することにより係合部として機能し、固定部３８がボビン３２に取り付けられる。
【００２４】
また、上記のような係合部の構成によれば、上方から下方に固定部３８を下降させることによって固定部３８がボビン３２に取り付けられる。このとき、固定部３８の本体部３９に保持させた二次巻線３６も固定部３８と共に下降して一次巻線３４の外周に配置される。このため、一次巻線３４と二次巻線３６との組み付けが極めて容易に行うことができる。
【００２５】
また、ボビン３２の台部３７には、図面下方（一次巻線３４の軸線方向に離間する方向）に向けて突出するコア嵌合部４９が２箇所に形成されている。コア嵌合部４９のうちの一方の外周面側に、上述した収納溝４５が形成されている。
これらコア嵌合部４９には、後述するコア４６の外壁に形成された嵌合溝５０にはまり込んでコア４６と嵌合すべく、内側に突出する嵌合突起（台部３７については図示せず）が形成されている。
【００２６】
台部３７と同様に、抑え部４２には、図面上方（一次巻線３４の軸線方向に離間する方向）に向けて突出するコア嵌合部５２が２箇所に形成されている。
これらコア嵌合部５２には、後述するコア４８の外壁に形成された嵌合溝５４にはまり込んでコア４８と嵌合すべく、内側に突出する嵌合突起５５が形成されている。
【００２７】
なお、一次巻線３４と二次巻線３６とを磁気的に結合させるコア４６，４８は、ボビン３２の軸線方向の両端側から配置させることができるような構造となっている。
図面下方側に位置するコア４６は、一次巻線３４と二次巻線３６の両側において各巻線の軸線方向に延びる外周部４６ａ，４６ｂと、一次巻線３４の内側（ボビン３２の内部空間）に挿入される中心部４６ｃとから構成されている。
外周部４６ａ，４６ｂの内壁面は、ボビン３２の台部３７の外周形状に倣って円弧状に形成されており、且つ上述した台部３７の嵌合突起と嵌合溝５０との嵌合により、外周部４６ａ，４６ｂに台部３７が嵌合される。
【００２８】
図面上方側に位置するコア４８もコア４６と同一の構造をなしている。
すなわち、コア４８は、一次巻線３４と二次巻線３６の両側において各巻線の軸線方向に延びる外周部４８ａ，４８ｂと、一次巻線３４の内側（ボビン３２の内部空間）に挿入される中心部４８ｃとから構成されている。
コア４８の外周部４８ａ，４８ｂは、コア４６の外周部４６ａ，４６ｂとそれぞれ接合し、コア４８の中心部４８ｃとコア４６の中心部４６ｃとが接合される。
また、外周部４８ａ，４８ｂの内壁面は、ボビン３２上部の抑え部４２の外周形状に倣って円弧状に形成されており、且つ上述した抑え部４２の嵌合突起５５と嵌合溝５４との嵌合により、外周部４８ａ，４８ｂに抑え部４２が嵌合される。
【００２９】
上述したように、コア４６，４８の各外周部の内側形状を、ボビン３２の台部３７及び抑え部４２と嵌合できる形状に形成したことにより、組み付けがより容易に行われることとなる。
コア４６，４８の材質としては、一般的な材質を採用することができ、例えばケイ素鋼板等を複数枚重ねて構成することにより、渦電流の低減を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明の電力変換トランスとしては、上述した実施形態に限定されるものではなく、一次巻線が１つであり二次巻線が２つのブリッジコンバータに用いられるものでなくてもよい。フォワードコンバータ、フライバックコンバータ等の種々の回路に応用することができる。
また例えば、一次巻線が１つであり二次巻線が１つの場合であってもよいし、二次巻線が３つ以上の場合であってもよい。
【００３１】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３２】
２０  電力変換トランス
３２  ボビン
３４  一次巻線
３５  本体部
３６  二次巻線
３６ａ  引き出し部
３７  台部
３８  固定部
３９  本体部
４０  保持穴
４２  抑え部
４４  突起部
４５  収納溝
４６，４８  コア
４６ａ，４６ｂ，４８ａ，４８ｂ  外周部
４６ｃ，４８ｃ  中心部
４９，５２  コア嵌合部
５０，５４  嵌合溝
５５  嵌合突起
【図１】
2012209446.tif 000003
【図２】
2012209446.tif 000004