JP3729439B2

JP3729439B2 - 電源トランス

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Publication number: JP3729439B2
Application number: JP2000079172A
Authority: JP
Inventors: 康夫京増; 明博橋本; 寅雄御園
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: JP2001267152A

Description

【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電源トランスに係わり、特に、設置スペースが限られており、高電圧から低電圧まで用いる電気自動車電装用コンバータ等のスイッチング電源として用いる場合に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻数比の大きな電源トランスを構成するため、巻数の多い高圧側コイルを巻線により構成し、低圧側コイルは、金属平板により構成したトランスが従来より知られている。特開平８−９７０５４号公報には、このようなトランスが開示されている。このトランスは、高圧側コイルと低圧側コイルとを板状の絶縁スペーサを介して積層すると共に、軸方向の片面が開口された２重円筒構造（ただし外筒の対向する２カ所はコイル端末引き出しのために切り欠きが設けられている）の絶縁ケース内に前記高圧側コイル、低圧側コイルおよび絶縁スペーサを収容し、分割コアの各主磁脚を前記絶縁ケースの内筒部内に挿入し、側磁脚を前記絶縁ケースの外筒部の外側に配置し、一方の分割コアの主磁脚と側磁脚との間の橋絡部を絶縁スペーサを介して高圧側コイルに対向させた構成を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のコイル構造においては、低圧側コイルと高圧側コイルとが単に絶縁スペーサを介して対向し、また、コイル端末とコアとが絶縁スペーサを介して対向しているので、高圧側コイルと低圧側コイルとの間、および高圧側コイルとコア間の絶縁距離は絶縁スペーサの厚み分しか確保することができない。このため、安全上または特性上、高圧側コイルと低圧側コイルとの間、または高圧側コイルとコアとの間の絶縁距離を確保する必要があるトランスには適用できない。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、高圧側コイルと低圧側コイルとの間、および高圧側コイルとコアとの間の絶縁距離を容易に確保することができる電源トランスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電源トランスは、ボビンと、絶縁ケースと、高圧側コイルと、低圧側コイルと、コアとを含む電源トランスであって、
前記ボビンは、筒状をなす巻胴部と、該巻胴部の両端に形成された鍔部とを有し、
前記高圧側コイルは、前記巻胴部に巻回され、
前記絶縁ケースは第１のケースと第２のケースを含み、
前記第１のケースと第２のケースとはそれぞれコアの主磁脚を挿通する磁脚挿通孔を設けた板状部と、該板状部の外辺部からほぼ垂直に延出して形成された側壁部とを有し、
前記第１のケースと第２のケースの各側壁部は、コイルの径方向に重なり合う構造を有すると共に、巻線引き出し用の切り欠き部を有し、
さらに前記絶縁ケースは前記第１のケースと第２のケースの各外面の少なくとも一方に、低圧側コイルの取付け面を有し、該取付け面の周囲に前記低圧側コイルを嵌め込む嵌合壁を有し、
前記絶縁ケースの前記嵌合壁の前記低圧側コイルのコイル端末取付け側と、その反対側とを切り欠き、これらの切り欠き部にそれぞれ径方向に延出する延出部を設けて各延出部にそれぞれ前記低圧側コイルの第１、第２の係止部を設け、
前記低圧側コイルは、概略Ｕ字状に形成された金属平板でなり、該金属平板の外周は円形に形成され、該外周の一端側に突出して設けた一対のコイル端末を有すると共に、他端側に突出して設けた係止片を有し、
前記コアは、対をなす少なくとも一方のコアが、主磁脚と、側磁脚と、前記主磁脚と前記側磁脚との間を連絡する橋絡部とを有する分割形コアでなり、
前記絶縁ケースを、前記高圧側コイルを巻回したボビンに被せて該高圧側コイルの端末を前記切り欠き部より引き出し、
前記低圧側コイルを前記嵌合壁に嵌め込み、かつ低圧側コイルのコイル端末および前記係止片をそれぞれ前記第１の係止部と第２の係止部に係止させて低圧側コイルの絶縁ケースからの浮き上がりを防止し、
前記コアは、その主磁脚が前記巻胴部と前記低圧側コイルと前記絶縁ケースの磁脚挿通孔に挿入され、前記コアの側磁脚が前記絶縁ケースの側壁部の外側に配置されている
ことを特徴とする。
【０００６】
このように構成すると、コアの側磁脚および低圧側コイルの外周側と高圧側コイル間の沿面距離は、絶縁ケースの第１のケース、第２のケースの側壁部の重なり部によって長くなる。また、コアの橋絡部あるいは低圧側コイルの内周側と高圧側コイル間の沿面距離は、絶縁ケースの板状部とボビンの鍔部の重なり部によって長くなる。従って、これらの間の絶縁が確実に行える。
【０００７】
また、低圧側コイルの浮きを絶縁ケースの係止部で防止することにより、低圧側コイルとコアとの間に間隔が確保され、絶縁材を要することなく絶縁することができる。
【０００８】
請求項２の電源トランスは、請求項１に記載された電源トランスにおいて、
前記低圧側コイルは、前記第１のケースおよび第２のケースの各板状部の外側にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする。
【０００９】
このように、低圧側コイルを、絶縁ケースの外側の両側に配置することにより、高圧側コイルと低圧側コイルの結合度を高めることができ、特性の優れたトランスを得ることができる。また、ボビンの両側に低圧側コイルを設けたため、低圧側コイルの接続を種々選択することができるので、種々の方式のコンバータトランスに応用することが可能である。
【００１０】
請求項３の電源トランスは、請求項２に記載された電源トランスにおいて、
前記第１のケースおよび第２のケースの外側にそれぞれ配置された低圧側コイルは、同一形状に形成されたものを互いに反転させて結合した
ことを特徴とする。
【００１１】
このように構成すれば、２枚の低圧側コイルに同一形状のものを用いることができるので、低圧側コイルとして１種のもののみを用いることができ、部品点数が低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電源トランスの一実施の形態を示す分解斜視図、図２（Ａ）はその断面図、図２（Ｂ）はその部分拡大断面図である。図１、図２において、１は低圧側コイル、２は高圧側コイル、３は高圧側コイル２を巻回したボビン、４、５はコア、６はコア４と低圧側コイル１との間に介在させる絶縁板、７、８は絶縁ケース９を構成する第１のケースおよび第２のケースである。
【００１３】
低圧側コイル１はほぼＵ字状をなす金属平板でなる。前記ボビン３は筒状の巻胴部３ａの両端に鍔部３ｂを有する。高圧側コイル２はボビン３の巻胴部３ａに渦巻き状に巻回された２層の平面コイル２ａ、２ｂからなり、これらの平面コイル２ａ、２ｂは内周側で連続して軸方向に積み重ねられた構造を有する。平面コイル２ａ、２ｂの引き出し用コイル端末２ｃ、２ｄは、平面コイル２ａ、２ｂの外周側から引き出される。この高圧側コイル２は、ボビン３の巻胴部３ａに１本の線材２を巻き、同時に巻胴部３ａに線材２を巻く。この巻き工程で同時に２層の平面コイル２ａ、２ｂが形成されると同時に、これらの平面コイル２ａ、２ｂが積み重ねられ、これによりコイル端末２ｃ、２ｄが、平面コイルに引き出し部が重なることなく、すなわち嵩張ることなく形成され、占積率が向上し、低圧側コイル１が金属平板でなることとも相まって薄型に形成できる。
【００１４】
前記コア４、５はＥ型コアであり、それぞれ主磁脚４ａ、５ａと、側磁脚４ｂ、５ｂと、前記主磁脚４ａ、５ａと前記側磁脚４ｂ、５ｂとの間を連絡する橋絡部４ｃ、５ｃとを有する。
【００１５】
前記第１のケース７と第２のケース８とはそれぞれコア４、５の主磁脚４ａ、５ａを挿通する磁脚挿通孔７ａ、８ａを設けた板状部７ｂ、８ｂと、該板状部７ｂ、８ｂの外辺部からほぼ垂直に延出して形成された側壁部７ｃ、８ｃとを有する。また、これら第１のケース７と第２のケース８の各側壁部７ｃ、８ｃは、コイル２の径方向に互いに重なり合う筒状構造を有すると共に、巻線引き出し用の切り欠き部７ｄ、８ｄを有する。
【００１６】
この絶縁ケースを有するトランスは、前記高圧側コイル２を巻回したボビン３に第１のケース７と第２のケース８を被せてその端末を前記切り欠き部７ｄ、８ｄより引き出す。
【００１７】
前記コア４、５のうち、一方のコア４は、前記主磁脚４ａが第１のケース７の磁脚挿通孔７ａと前記巻胴部３ａ内とに挿入される。また、他方のコア５は、前記主磁脚５ａが前記リング状の絶縁板６と、低圧側コイル１と、第２のケース８の磁脚挿通孔８ａと、ボビン３の巻胴部３ａ内に挿入される。またこれらのコア４、５の側磁脚４ｂ、５ｂが側壁部７ｃ、８ｃの外側に配置される。
【００１８】
このように構成すると、コア４、５の側磁脚４ｂ、５ｂおよび低圧側コイル１の外周側と高圧側コイル２間の沿面距離は、図２（Ｂ）に点線１０で示すように、絶縁ケース９の第１のケース７、第２のケース８の側壁部７ｃ、８ｃの重なり部によって長く形成される。また、コア４、５の橋絡部４ｃ、５ｃあるいは低圧側コイル１の内周側と高圧側コイル２間の沿面距離は、点線１１で示すように、第１のケース７、第２のケース８の板状部７ｂ、８ｂとボビン３の鍔部３ｂの重なり部によって長く形成される。従って、これらの間の絶縁が確実に行える。
【００１９】
図３は本発明による電源トランスの他の実施の形態を示す分解斜視図、図４（Ａ）はその断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の部分拡大図、図５（Ａ）は図４（Ａ）のＥ−Ｅ断面図、図５（Ｂ）、（Ｃ）は低圧側コイルの絶縁ケースへの取付け作業を示す平面図である。本発明を実施する場合、低圧側コイル１は第１のケース７や第２のケース８の板状部７ｂ、８ｂに対して接着してもよいが、本実施の形態においては、係止構造を用いて第１のケース７、８から低圧側コイル１が浮き上がることを防止している。
【００２０】
すなわち図３、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、前記低圧側コイル１の外周は円形に形成されてその一端側に一対のコイル端末１ａ、１ｂを突出させて設けると共に、他端側にほぼ径方向に突出した係止片１ｃを設ける。
【００２１】
一方、板状部７ｂ、８ｂのボビン３Ａの反対側の面である外面を低圧側コイル１の取付け面とし、該取付け面の周囲には、前記低圧側コイル１を嵌め込む嵌合壁７ｅ、８ｅを設ける。また、ケース７、８の嵌合壁７ｅ、８ｅの前記低圧側コイル１のコイル端末１ａ、１ｂの取付け側と、その反対側とを切り欠き、これらの切り欠き部にそれぞれ径方向に延出する延出部７ｆ、７ｇおよび８ｆ、８ｇを設け、一方の延出部７ｆ、８ｆに第１の係止部７ｈ、８ｈを設け、他方の延出部７ｇ、８ｇにそれぞれ第２の係止部７ｉ、８ｉを設ける。
【００２２】
前記低圧側コイル１のケース７、８への取付けは、図５（Ｂ）にケース７で代表して示すように、低圧側コイル１の係止片１ｃをケース７、８の第２の係止部７ｉ、８ｉに矢印１２に示すように挿入して低圧側コイル１のリング部を前記嵌合壁７ｅ、８ｅに嵌め込み、その後矢印１３に示すように回動させ、図５（Ｃ）に示すように、低圧側コイル１のコイル端末１ｂを前記第１の係止部７ｈ、８ｈに潜り込ませることにより、低圧側コイル１のケース７、８からの浮き上がりを防止する。これらのケース７、８に、テープや接着剤（図示せず）を用いてコイル１を固定する。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、前記低圧側コイル１の一方のコイル端末１ａは図５（Ａ）に示すように、同一形状の低圧側コイル１を反転させて重ね合わせてねじ１４やナット１５によって結合することができるように、図５（Ｂ）に示すように、低圧側コイルの中心から径方向に外側に延びる構造に形成し、かつ途中部分に段部１ｄを設け、先端に接続用孔１ｅを設けている。また、ボビン３には、巻胴部３ａの外周に巻線分離片３ｃを設けて高圧側コイル２の平面コイル２ａ、２ｂの巻きくずれを防止している。
【００２４】
このように、低圧側コイル１を係止部７ｈ、８ｈおよび７ｉ、８ｉによって浮きを防止する構造によって絶縁ケースに固定することにより、図４（Ｂ）に示すように、低圧側コイル１とコア４、５との間に間隔ｇが確保され、特別の絶縁材を用いることなく絶縁することができ、部品点数が低減される。なお、沿面距離も矢印１０、１１に示すように確保される。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、低圧側コイル１を、絶縁ケース９の外側の両側に配置しているので、高圧側コイル２と低圧側コイル１の結合度を高めることができ、特性の優れたトランスを得ることができる。また、絶縁ケース９の両側に低圧側コイル１を設けたため、低圧側コイル１の接続を種々選択することができるので、種々の方式のコンバータトランスに応用することが可能である。
【００２６】
また、本実施の形態においては、２枚の低圧側コイル１に同一形状のものを用いることができるので、低圧側コイル１として１種のもののみを用いることができ、部品点数が低減される。
【００２７】
図６は本発明を適用するコンバータの回路の例を示す回路図である。本発明のトランスは、高圧側コイルへの２００Ｖ〜４００Ｖの入力を、１２Ｖの電圧に変換する電気自動車の電装部品のコンバータトランスとして好適である。図６（Ａ）、（Ｂ）においては、高圧側コイル２を入力側コイルに、低圧側コイル１を出力側コイルに用いることにより図１、図２に示した構成のものを適用することができる。また、図３ないし図５に示した実施の形態のトランスのように、低圧側コイル１を２個有する場合であっても、２個の低圧側コイル１を並列に接続することによって、図６（Ａ）、（Ｂ）の構成のトランスに適用可能である。
【００２８】
図６（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、低圧側コイル１に分割コイルを用いる場合、図２（Ｂ）または図３ないし図５に示した２個の低圧側コイル２を有する構成を適用することができる。なお、図６（Ｃ）のように、高圧側コイル２が分割コイルである場合、１つのボビンに２つの高圧側コイル２を２個実装するか、あるいは２層の平面コイルを有するボビン３を２個用いることにより実現可能である。
【００２９】
本発明は、コアがＥ−Ｅ型である場合でなく、Ｅ−Ｉ、Ｕ−Ｕ、Ｕ−Ｉ型である場合にも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１によれば、コアおよび低圧側コイルと高圧側コイル間の沿面距離が長くなり、これらの間の絶縁が確実に行える。
【００３１】
また、低圧側コイルの浮きを絶縁ケースの係止部で防止する構造によって絶縁ケースに固定したので、低圧側コイルとコアとの間に間隔が確保され、他の部材を用いることなく、容易に絶縁される。
【００３２】
請求項２によれば、さらに、低圧側コイルを、高圧側コイルが巻かれたボビンの両鍔部の外側に配置したので、高圧側コイルと低圧側コイルの結合度を高めることができ、特性の優れたトランスを得ることができる。また、ボビンの両側に低圧側コイルを設けたため、低圧側コイルの接続を種々選択することができるので、種々の方式のコンバータトランスに応用することが可能である。
【００３３】
請求項３によれば、さらに、２枚の低圧側コイルに同一形状のものを用いることができるので、低圧側コイルとして１種のもののみを用いることができ、部品点数が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源トランスの一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の電源トランスの断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。
【図３】本発明による電源トランスの他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は図３の電源トランスの断面図、（Ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は図４（Ａ）のＥ-Ｅ断面図、（Ｂ）、（Ｃ）は絶縁ケースへの低圧側コイルの取付け作業を示す平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明が適用可能なトランスの回路図である。
【符号の説明】
１：低圧側コイル、１ａ、１ｂ：コイル端末、１ｃ：係止片、１ｄ：段部、１ｅ：接続用孔、２：高圧側コイル、２ａ、２ｂ：平面コイル、２ｃ、２ｄ：コイル端末、３、３Ａ：ボビン、３ａ：巻胴部、３ｂ：鍔部、３ｃ：巻線分離片、４、５：コア、４ａ、５ａ：主磁脚、４ｂ、５ｂ：側磁脚、４ｃ、５ｃ：橋絡部、６：絶縁板、７：第１のケース、８：第２のケース、７ａ、８ａ：磁脚挿通孔、７ｂ、８ｂ：板状部、７ｃ、８ｃ：側壁部、７ｄ、８ｄ：切り欠き部、７ｅ、８ｅ：嵌合壁、７ｆ、７ｇ、８ｆ、８ｇ：延出部、７ｈ、８ｈ：第１の係止部、７ｉ、８ｉ：第２の係止部、９；絶縁ケース、１０、１１：沿面距離

Claims

ボビンと、絶縁ケースと、高圧側コイルと、低圧側コイルと、コアとを含む電源トランスであって、
前記ボビンは、筒状をなす巻胴部と、該巻胴部の両端に形成された鍔部とを有し、
前記高圧側コイルは、前記巻胴部に巻回され、
前記絶縁ケースは第１のケースと第２のケースを含み、
前記第１のケースと第２のケースとはそれぞれコアの主磁脚を挿通する磁脚挿通孔を設けた板状部と、該板状部の外辺部からほぼ垂直に延出して形成された側壁部とを有し、
前記第１のケースと第２のケースの各側壁部は、コイルの径方向に重なり合う構造を有すると共に、巻線引き出し用の切り欠き部を有し、
さらに前記絶縁ケースは前記第１のケースと第２のケースの各外面の少なくとも一方に、低圧側コイルの取付け面を有し、該取付け面の周囲に前記低圧側コイルを嵌め込む嵌合壁を有し、
前記絶縁ケースの前記嵌合壁の前記低圧側コイルのコイル端末取付け側と、その反対側とを切り欠き、これらの切り欠き部にそれぞれ径方向に延出する延出部を設けて各延出部にそれぞれ前記低圧側コイルの第１、第２の係止部を設け、
前記低圧側コイルは、概略Ｕ字状に形成された金属平板でなり、該金属平板の外周は円形に形成され、該外周の一端側に突出して設けた一対のコイル端末を有すると共に、他端側に突出して設けた係止片を有し、
前記コアは、対をなす少なくとも一方のコアが、主磁脚と、側磁脚と、前記主磁脚と前記側磁脚との間を連絡する橋絡部とを有する分割形コアでなり、
前記絶縁ケースを、前記高圧側コイルを巻回したボビンに被せて該高圧側コイルの端末を前記切り欠き部より引き出し、
前記低圧側コイルを前記嵌合壁に嵌め込み、かつ低圧側コイルのコイル端末および前記係止片をそれぞれ前記第１の係止部と第２の係止部に係止させて低圧側コイルの絶縁ケースからの浮き上がりを防止し、
前記コアは、その主磁脚が前記巻胴部と前記低圧側コイルと前記絶縁ケースの磁脚挿通孔に挿入され、前記コアの側磁脚が前記絶縁ケースの側壁部の外側に配置されている
ことを特徴とする電源トランス。
請求項１に記載された電源トランスにおいて、
前記低圧側コイルは、前記第１のケースおよび第２のケースの各板状部の外側にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする電源トランス。
請求項２に記載された電源トランスにおいて、
前記第１のケースおよび第２のケースの外側にそれぞれ配置された低圧側コイルは、同一形状に形成されたものを互いに反転させて結合した
ことを特徴とする電源トランス。