(57)【要約】【課題】ケースに生じる熱応力を緩和することができる変圧器を提供する。【解決手段】本発明に係る変圧器は、入力側の一次コイル１と、出力側の二次コイル２と、一次コイル１および二次コイル２が装着されたコア３と、封止材１１が内部に充填され、封止材１１により一次コイル１、二次コイル２およびコア３を内部に封止するケース４と、を備える。ケース４は、ケース４の第一端部４ａに取り付けられた放熱部材９と、ケース４における放熱部材９と反対側の第二端部４ｂに設けられた開口部１０と、を有する。【選択図】図１
2017017234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側の一次コイルと、
出力側の二次コイルと、
前記一次コイルおよび前記二次コイルが装着されたコアと、
封止材が内部に充填され、前記封止材により前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記コアを内部に封止するケースと、を備え、
前記ケースは、
前記ケースの第一端部に取り付けられた放熱部材と、
前記ケースにおける前記放熱部材と反対側の第二端部に設けられた開口部と、を有する
ことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記ケースは、前記ケースの前記第二端部に取り付けられ、前記開口部が設けられているカバーを有することを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記カバーに設けられた前記開口部は、前記封止材を前記開口部から充填する際に、前記封止材を充填する充填機により前記ケースが密閉される形状であることを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
【請求項４】
前記封止材は、電気絶縁性を有する材料により構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の変圧器。
【請求項５】
入力側の一次コイルと、
出力側の二次コイルと、
前記一次コイルおよび前記二次コイルが装着されたコアと、
封止材が内部に充填されて、充填された前記封止材により、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記コアを内部に封止するケースと、を備える変圧器を製造する方法であって、
上部が開口しているケースに、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記コアを収容するステップと、
前記ケースの上部に、開口部が設けられているカバーを取り付けるステップと、
前記封止材を前記開口部から前記ケースの内部に充填するステップと、を有する
ことを特徴とする変圧器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器および変圧器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載バッテリなどを充電する際に外部からの給電電圧を変える変圧器（変成器、トランスなどとも称される）が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような変圧器としては、一次コイルおよび二次コイルを覆うケースを備え、ケースの内部に樹脂材を充填しているものがある。この変圧器では、ケースを冷却することにより、ケースの内部において発生する熱を外部に拡散して、ケースの内部に配設される一次コイルおよび二次コイルを冷却するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５３２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の変圧器では、ケースの内部にて発生する熱により、ケースに熱応力が加わり、さらには一次コイルおよび二次コイルを覆うケースを密閉する構成となっているため、ケースに生じる熱応力が大きくなり、ケースが破損するおそれがあった。特に、一次コイルおよび二次コイルが高温になる場合においては、ケースに生じる熱応力が過大になる可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ケースに生じる熱応力を緩和することができる変圧器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る変圧器では、ケースの第一端部に放熱部材が取り付けられ、ケースにおける放熱部材と反対側の第二端部に開口部が設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
ケースにおける放熱部材と反対側の第二端部が開口していることにより、一次コイルおよび二次コイルが高温になった場合に、ケースにおける開口している部位（開口部）によりケースの変形（熱膨張）が許容されるため、ケースに生じる熱応力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る変圧器の一部破断斜視図である。
【図２】図１に示す変圧器を製造する方法の説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る変圧器の一部破断斜視図である。
【図４】図３に示す変圧器を製造する方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。
【００１１】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る変圧器を図１および図２に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る変圧器は、一次コイル１と、二次コイル２と、一次コイル１および二次コイル２が装着されたコア３と、一次コイル１、二次コイル２およびコア３を内部に封止するケース４と、を備える。
【００１３】
一次コイル１は、入力側のコイルであり、電源側に接続される。一方、二次コイル２は、出力側のコイルであり、負荷側（例えば、車載バッテリなど）に接続される。一次コイル１および二次コイル２は、ボビン５に導線を巻き回すことにより形成されている。一次コイル１の導線および二次コイル２の導線は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属製の導体に絶縁被膜を被覆して構成される。そして、一次コイル１および二次コイル２は、一次コイル１と二次コイル２との間の絶縁、コイル１，２全体の絶縁および形状の保持のために、絶縁紙６により被覆されている。
【００１４】
本実施形態では、ボビン５の外周部には、一次コイル１の導線と二次コイル２の導線とが交互に配置されている（バイファイラ巻）。これに限定はされず、ボビン５の外周部に一次コイル１の導線を巻いた上に二次コイル２の導線を巻くようにしてもよい（積層巻）。
【００１５】
コア３は、磁性材料により構成され、変圧器の作動時に磁路を形成するものである。コア３を構成する磁性材料としては、例えば、鉄やフェライトなどを用いることができる。コア３は、上下のＥ型コア７に二分割可能な構造であり、Ｅ型コア７の中脚部に、一次コイル１および二次コイル２がボビン５を介して装着されている。
【００１６】
ケース４は、筒状のケース本体８と、ケース本体８の一端部（第一端部）４ａに取り付けられ、図示しない冷却器と接する放熱部材９と、を有する。ケース本体８の他端部（第二端部）４ｂは、全体が開口されている。すなわち、ケース４の第一端部４ａに放熱部材９が取り付けられ、ケース４における放熱部材９と反対側の第二端部４ｂに開口部１０が設けられている。ケース４の高さは、コア３の高さよりも高くなっている。ケース４のケース本体８は、例えば、樹脂材料により構成され、放熱部材９は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性が比較的高い材料により構成される。
【００１７】
ケース４の内部には、高分子材料により構成される封止材１１が充填され、ケース４の内部の一次コイル１、二次コイル２およびコア３が封止材１１により覆われて露出しないようになっている。ケース４の高さがコア３の高さより高くなっているとともに、ケース４の内部の一次コイル１、二次コイル２およびコア３が封止材１１により覆われていることにより、発熱源である一次コイル１、二次コイル２およびコア３に接触する封止材１１の面積が大きくなるため、冷却器への放熱性能が向上する。
【００１８】
本実施形態では、コア３の下面は放熱部材９に接しており、コア３と放熱部材９との間には、封止材１１が介在していない。これに限定はされず、コア３と放熱部材９との間に、封止材１１が介在していてもよい。
【００１９】
封止材１１を構成する高分子材料としては、熱伝導性が比較的高く、電気絶縁性を有し、かつ、比較的低粘度である材料が用いられる。封止材１１を構成する高分子材料としては、例えば、樹脂材料に、熱伝導性が比較的高く、かつ、電気伝導性を有するフィラー（例えば、セラミックの粉末や金属粉など）を添加した材料を用いることができる。
【００２０】
一次コイル１、二次コイル２およびコア３において発生した熱は、封止材１１を伝わって放熱部材９から冷却器へと拡散される。また、一次コイル１、二次コイル２およびコア３において発生した熱の一部は、ケース４の上部に設けた開口部１０から外部へと拡散される。
【００２１】
封止材１１の熱伝導性が比較的高いことにより、発熱源である一次コイル１、二次コイル２およびコア３から放熱部材９へと熱がより伝わりやすくなるため、冷却器への放熱性能がより向上する。
【００２２】
封止材１１が電気絶縁性を有することにより、コイル１，２およびコア３の周囲に絶縁を別途施さなくとも、コイル１，２およびコア３からの通電や漏電を抑制することができる。
【００２３】
封止材１１が比較的低粘度であることにより、一次コイル１と二次コイル２との隙間（空気層）、コイル１，２とコア３との隙間（空気層）に封止材１１が入り込む。空気よりも熱伝導性が高い封止材１１が、一次コイル１と二次コイル２との隙間、コイル１，２とコア３との隙間に入り込むことにより、コイル１，２およびコア３で生じた熱が放熱部材９へとより効率よく伝わるため、冷却器への放熱性能がより向上する。また、電気絶縁性を有する封止材１１が一次コイル１と二次コイル２との隙間に入り込むことにより、封止材１１により一次コイル１と二次コイル２とが電気的に絶縁されるため、絶縁紙６を廃止することが可能になる。さらに、電気絶縁性を有する封止材１１がコイル１，２とコア３との隙間に入り込むことにより、封止材１１によりコイル１，２とコア３とが電気的に絶縁されるため、ボビン５を廃止することが可能になる。
【００２４】
次に、図１に示す変圧器を製造する方法の一例を図２に基づいて説明する。
【００２５】
まず、上部が開口しているケース４に、一次コイル１、二次コイル２およびコア３を収容し、次いで、図２に示すように、充填機１２を用いて、封止材１１を開口部１０からケース４の内部に充填する。そして、ケース４の内部に充填された封止材１１を固化させることにより、図１に示す変圧器を得ることができる。
【００２６】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００２７】
（１）本実施形態に係る変圧器は、入力側の一次コイル１と、出力側の二次コイル２と、一次コイル１および二次コイル２が装着されたコア３と、封止材１１が内部に充填され、封止材１１により一次コイル１、二次コイル２およびコア３を内部に封止するケース４と、を備える。ケース４は、ケース４の第一端部４ａに取り付けられた放熱部材９と、ケース４における放熱部材９と反対側の第二端部４ｂに設けられた開口部１０と、を有する。
【００２８】
これにより、本実施形態では、ケース４における放熱部材９と反対側の第二端部４ｂが開口していることにより、一次コイル１および二次コイル２が高温になった場合に、ケース４における開口している部位（開口部１０）によりケース４の変形（熱膨張）が許容され、ケース４に生じる熱応力を緩和することができる。
【００２９】
また、一次コイル１、二次コイル２およびコア３において発生した熱の一部は、ケース４における開口している部位（開口部１０）から外部へと拡散されるため、この外部への熱の拡散（放熱）によっても、ケース４に生じる熱応力を緩和することができる。
【００３０】
（２）封止材１１は、電気絶縁性を有する材料により構成される。
【００３１】
封止材１１が電気絶縁性を有することにより、コイル１，２およびコア３の周囲に絶縁を別途施さなくとも、コイル１，２およびコア３からの通電や漏電を抑制することができる。
【００３２】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る変圧器を図３および図４に基づいて説明する。なお、前述の第一実施形態と同一の部分は同一符号を付することによってその説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、ケース４は、筒状のケース本体８と、ケース本体８の一端部（第一端部）４ａに取り付けられ、図示しない冷却器と接する放熱部材９と、ケース本体８の他端部（第二端部）４ｂに取り付けられ、開口部２０が設けられているカバー（上部カバー）２１と、を有する。すなわち、ケース４の第二端部４ｂは、少なくとも一部が開口されている。
【００３４】
開口部２０を設けたカバー２１をケース４の第二端部４ｂに取り付けることにより、開口部２０からケース４の内部への封止材１１の充填が可能となる。
【００３５】
カバー２１に設けられた開口部２０は、封止材１１を開口部２０から充填する際に、封止材１１を充填する充填機２２（図４参照）によりケース４が密閉される形状および大きさである。このため、開口部２０の形状および大きさは、充填機２２のノズル部分と同じ形状および大きさに形成される。
【００３６】
封止材１１を開口部２０から充填する際に、開口部２０から封止材１１を充填する充填機２２はケース４を密閉する形状であることにより、封止材１１に高い圧力を加えて充填することができるため、封止材１１をケース４の内部の隅々にまで充填することが可能になる。したがって、封止材１１が高い圧力により充填されるため、封止材１１の単位時間当たりの充填量が増え、封止材１１の充填が完了するまでの時間を短縮することが可能になる。
【００３７】
また、本実施形態では、封止材１１に高い圧力を加えて充填することにより、封止材１１の粘度が比較的高くとも、一次コイル１と二次コイル２との隙間（空気層）、コイル１，２とコア３との隙間（空気層）に封止材１１が入り込む。空気よりも熱伝導性が高い封止材１１が、一次コイル１と二次コイル２との隙間、コイル１，２とコア３との隙間に入り込むことにより、コイル１，２およびコア３で生じた熱が放熱部材９へとより効率よく伝わるため、冷却器への放熱性能がより向上する。また、電気絶縁性を有する封止材１１が一次コイル１と二次コイル２との隙間に入り込むことにより、封止材１１により一次コイル１と二次コイル２とが電気的に絶縁されるため、絶縁紙６を廃止することが可能になる。さらに、電気絶縁性を有する封止材１１がコイル１，２とコア３との隙間に入り込むことにより、封止材１１によりコイル１，２とコア３とが電気的に絶縁されるため、ボビン５を廃止することが可能になる。
【００３８】
なお、本実施形態では、カバー２１をケース４と一体に形成していたが、必ずしもこれに限らず、ケース４とカバー２１とを別体にし、充填の際にだけカバー２１を用いるようにして、充填しないときは、カバー２１をケース４から切り離して、開口部を大きく設けるようにしてもよい。これにより、開口部が大きくなるため、許容できる変位が大きくなる。
【００３９】
次に、図３に示す変圧器を製造する方法の一例を図４に基づいて説明する。
【００４０】
まず、上部が開口しているケース４に、一次コイル１、二次コイル２およびコア３を収容し、次いで、図４に示すように、ケース４の上部に、開口部２０が設けられているカバー２１を取り付ける。そののち、充填機２２を用いて、封止材１１を開口部２０からケース４の内部に充填する。封止材１１を開口部２０からケース４の内部に充填する際には、封止材１１を充填する充填機２２により開口部２０を閉塞して、ケース４を密閉する。そして、ケース４の内部に充填された封止材１１を固化させることにより、図３に示す変圧器を得ることができる。
【００４１】
以下に、第二実施形態による作用効果を説明する。
【００４２】
（１）ケース４は、ケース４の第二端部４ｂに取り付けられ、開口部２０が設けられているカバー２１を有する。
【００４３】
開口部２０を設けたカバー２１をケース４の第二端部４ｂに取り付けることにより、開口部２０からケース４の内部への封止材１１の充填が可能となる。
【００４４】
（２）カバー２１に設けられた開口部２０は、封止材１１を開口部２０から充填する際に、封止材１１を充填する充填機２２によりケース４が密閉される形状である。
【００４５】
開口部２０が、封止材１１を開口部２０から充填する際に、封止材１１を充填する充填機２２によりケース４が密閉される形状であることにより、封止材１１に高い圧力を加えて充填することができるため、封止材１１をケース４の内部の隅々にまで充填することが可能になる。
【００４６】
（３）第二実施形態に係る変圧器の製造方法は、上部が開口しているケース４に、一次コイル１、二次コイル２およびコア３を収容するステップと、ケース４の上部に、開口部２０が設けられているカバー２１を取り付けるステップと、封止材１１を開口部２０からケース４の内部に充填するステップと、を有する。
【００４７】
開口部２０を設けたカバー２１をケース４の上部に取り付けることにより、開口部２０からケース４の内部への封止材１１の充填が可能となる。
【００４８】
ところで、本発明の変圧器は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  一次コイル
２  二次コイル
３  コア
４  ケース
９  放熱部材
１０  開口部
１１  封止材
１２  充填機
２０  開口部
２１  カバー
２２  充填機
【図１】
2017017234.tif 000003
【図２】
2017017234.tif 000004
【図３】
2017017234.tif 000005
【図４】
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