JP4876767B2

JP4876767B2 - トランス

Info

Publication number: JP4876767B2
Application number: JP2006219364A
Authority: JP
Inventors: 崇黒川; 貴宣柴田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: JP2008047595A

Description

本発明は、トランス、特に、コアを備えたボビンに一次巻線及び二次巻線を軸方向に隣接して巻回したトランスに関する。

従来、高圧トランスとして、一次巻線と二次巻線を分割して巻回するものは、特許文献１に記載されているように、ボビンの外周部を複数の鍔部によって複数の巻枠に分割し、これらの巻枠に巻回した巻線を鍔部ごとに植設したピンに絡げるようにしていた。鍔部ごとにピンを植設することは、機械巻きの場合にどのような巻き順にも対応でき、かつ、巻線間の接続態様をトランスを実装する配線基板上でのパターンの引き回しによって自由に設計できることになる。

しかしながら、各鍔部ごとにピンを植設しているため、ピン植設寸法及び強度が必要となるために、鍔部の幅寸法がどうしても大きくなり、巻線ごとの結合度が小さくなり、リーケージインダクタンスが大きくなるという問題点を有していた。結合度を高くするためには巻数を少なくする方法もあるが、それではコアの断面積を大きく、即ち、トランスを大型化する必要があり、また、自己インダクタンスも小さくなってしまうため、現実的ではない。
特開２００２−１１０４３９号公報

そこで、本発明の目的は、小型でありながら、巻線間の磁気結合度を大きくしたトランスを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、貫通孔を有する筒状体をなし、複数の鍔部によって複数の巻枠が形成されたボビンと、前記貫通孔に挿入され、閉磁路を形成するコアとからなるトランスであって、
前記複数の巻枠は少なくとも５以上形成されており、
巻枠に巻回された一次巻線の両側の巻枠に二次巻線が巻回されている箇所、又は、巻枠に巻回された二次巻線の両側の巻枠に一次巻線が巻回されている箇所が、少なくとも２箇所存在し、
前記一次巻線及び前記二次巻線を絡げるためのピンが、少なくとも前記ボビンの両端に位置する鍔部に複数本植設されており、
前記複数の鍔部のうち前記一次巻線と前記二次巻線の間に位置する鍔部の一つに突起を設け、前記ボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに一端及び他端を絡げた二次巻線を前記突起に引っ掛けて巻枠に巻回することで、該二次巻線の巻方向を他の二次巻線の巻方向と逆方向にしたこと、
を特徴とする。

本発明に係るトランスにおいては、一次巻線の両側を二次巻線で挟む、あるいは、二次巻線の両側を一次巻線で挟む構造が少なくとも２箇所存在し、一次巻線及び二次巻線をそれぞれ直列あるいは並列に接続することにより、分割された二次巻線あるいは一次巻線は３方向から結合されることとなり、一次巻線と二次巻線の磁気結合度が高められる。さらに、一次巻線及び二次巻線を絡げるためのピンが少なくともボビンの両端に位置する鍔部に集中的に植設することにより、全ての鍔部にピンを植設する必要がなくなり、ピンを植設しない鍔部は幅寸法を小さくできるので、巻線間の磁気結合度がより高くなり、かつ、サイズ的に小型化される。

本発明に係るトランスにおいては、ボビンのほぼ中央部の巻枠に巻回された一次巻線又は二次巻線は、ほぼ中央部の巻枠の両側に位置する鍔部のいずれかに植設されたピンに絡げられ、ほぼ中央部の巻枠以外の他の巻枠に巻回された一次巻線又は二次巻線は、ボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに絡げられていてもよい。一方、一次巻線及び二次巻線の全てがボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに絡げられていることが好ましい。

ところで、この種のトランスでは一次巻線に比べて二次巻線の電圧がかなり高く、二次巻線に対する絶縁性を十分に確保する必要があり、一次巻線と二次巻線を仕切る鍔部は、一次巻線間及び二次巻線間を仕切る鍔部よりもどうしても厚くなる。それゆえ、複数の巻枠のうち最も外側に位置する巻枠には一次巻線が巻回されていることが好ましい。最も外側に位置する巻枠に一次巻線を巻回すると、ボビンの最も外側の鍔部を薄くしてもよく、その分トランスが小型化される。

また、本発明に係るトランスにおいては、複数の鍔部のうち一次巻線と二次巻線の間に位置する鍔部の一つに突起を設け、ピンに絡げた二次巻線を前記突起に引っ掛けて巻枠に巻回することで、二次巻線の巻方向を逆方向にしている。それゆえ、二次巻線を直列に接続する場合、トランスを実装する配線基板上でのパターンの引き回しが簡単になる。また、二次巻線を個別に使用する場合は、各巻線の位相を変えることが可能となる。

本発明によれば、一次巻線と二次巻線を分割して隣接させ、かつ、隣接間隔を極力小さくすることで両巻線間の磁気結合度を高めることができるとともに小型化を達成することができる。

以下、本発明に係るトランスの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例において共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例、図１〜図４参照）
第１実施例としてのトランスは、図１及び図２に示すように、ボビン１とコア５と一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３と二次巻線Ｂ１，Ｂ２とで構成されている。ボビン１は、貫通孔２を有する筒状体をなし、コア５は貫通孔２に挿入されている。このトランスは貫通孔２が配線基板５０の表面（実装面）に対して平行になるように実装される。

ボビン１の外周部は複数の鍔部３１〜３８によって複数の巻枠４１〜４７が形成されている。一次巻線Ａ１は鍔部３１，３２間の巻枠４１に巻回され、一次巻線Ａ２は鍔部３４，３５間の巻枠４４に巻回され、一次巻線Ａ３は鍔部３７，３８間の巻枠４７に巻回されている。また、二次巻線Ｂ１は鍔部３２，３３間の巻枠４２及び鍔部３３，３４間の巻枠４３に巻回され、二次巻線Ｂ２は鍔部３５，３６間の巻枠４５及び鍔部３６，３７間の巻枠４６に巻回されている。

本第１実施例では、最も外側の鍔部３１，３８の底面にそれぞれの巻線を絡げるためのピン１３〜２４が植設されている。ここで、各ピン１３〜２４と巻線の接続関係を図２〜図４を参照して説明する。

機械巻きの順序に従って説明すると、まず、一次巻線Ａ１は、その一端がピン１６に絡げられ、巻枠４１に巻回された後、他端がピン１５に絡げられる。一次巻線Ａ３は、その一端がピン２０に絡げられ、巻枠４７に巻回された後、他端がピン２３に絡げられる。二次巻線Ｂ１は、その一端がピン１３に絡げられ、鍔部３２の端面に設けた突起３２ａに引っ掛けて巻枠４２，４３に巻回された後、鍔部３３の端面に設けた突起３３ａに引っ掛けて他端がピン１８に絡げられる。二次巻線Ｂ２は、その一端がピン１９に絡げられ、巻枠４６，４５に巻回された後、鍔部３６の端面に設けた突起３６ａに引っ掛けて他端がピン２４に絡げられる。最後に、一次巻線Ａ２は、その一端がピン２１に絡げられ、巻枠４４に巻回された後、鍔部３５の端面に設けた突起３５ａに引っ掛けて他端がピン２２に絡げられる。

一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３は各ピン１５，１６、２１，２２及び２０，２３を介して、図３（Ａ）に示すように並列に接続されるか、あるいは、図４に示すように直列に接続される。並列に接続される場合は、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３は同一巻数でなければならない。また、直列に接続される場合は、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３の巻数比はＡ１＋Ａ３＝Ａ２の関係を満たすほうが好ましい。また、二次巻線Ｂ１，Ｂ２は、図３（Ａ）に示すようにピン１３，１９が接続されてピン２４をグランドに接続した場合は、ピン１８から二次出力が取り出される。あるいは、図３（Ｂ）に示すようにピン１３，２４をグランドに接続し、ピン１８，１９から二次出力が取り出される。なお、図３（Ａ）におけるピン２４及び図３（Ｂ）におけるピン１３，２４はグランドではなく、所定の基準電位であってもよい。ところで、図３及び図４にて各ピン１５，１６，２０〜２３，１３，１９を接続するライン（太線で示す）は、通常は配線基板５０上に形成した導体パターン（図示せず）によって行われるが、トランス上で接続してもよい。

なお、ピン１４，１７間には、二次側の出力電圧を擬似的に検出するための周知の帰還巻線が巻枠４１に巻回されている。

本第１実施例においては、図２に示されるごとく、二次巻線Ｂ１，Ｂ２の両側を一次巻線Ａ１，Ａ２及びＡ２，Ａ３で挟むサンドイッチ構造とすることで、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３と二次巻線Ｂ１，Ｂ２の磁気結合度は極めて高くなる。また、図３（Ｂ）に図示するごとく、二次巻線Ｂ１，Ｂ２を別出力として個別に使用する場合においても、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３と二次巻線Ｂ１，Ｂ２の磁気結合度は高くなる。さらに、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３及び二次巻線Ｂ１，Ｂ２を絡げるためのピン１３〜２４が全てボビン１の両端に位置する鍔部３１，３８の台座部３１ａ，３８ａに植設されているため、他の鍔部３２〜３７にはピンを植設する必要がなくなり、ピンを植設しない鍔部３２〜３７は幅寸法を小さくできるので、巻線間の磁気結合度がより高くなる。同時に、トランス自体がサイズ的に小型化される。

ところで、この種のトランスでは、一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３に比べて二次巻線Ｂ１，Ｂ２の電圧がかなり高く、二次巻線Ｂ１，Ｂ２に対する絶縁性を十分に確保する必要がある。そのため、鍔部３２，３４，３５，３７は他の鍔部３１，３３，３６，３８よりも必要に応じて僅かに厚くしている。この場合、第１実施例では、最も外側に位置する巻枠４１，４７には一次巻線Ａ１，Ａ３が巻回されているため、ボビン１の最も外側の鍔部３１，３８を薄くしてもよく、その分トランスが小型化される。

（第２実施例、図５及び図６参照）
第２実施例としてのトランスは、図５に示すように、基本的には前記第１実施例と同様の構成を備え、異なるのは、二次巻線Ｂ１に関して、その一端をピン１３に絡げて鍔部３２の端面に設けた突起３２ａ，３２ｂに引っ掛けて反対側へ引き回し、巻枠４２，４３に巻回した後、鍔部３３の端面に設けた突起３３ａに引っ掛けて他端をピン１８に絡げた点にある。これにより、二次巻線Ｂ１は第１実施例での二次巻線Ｂ１とは巻方向が逆方向になる。従って、二次巻線Ｂ１，Ｂ２を直列に接続するのに、図６（Ａ）に示すようにピン１３，２４を接続することになるが、トランスを実装する配線基板上での導体パターン５１（図５に点線で示す）を最短距離に設定でき、導体パターン５１の引き回しが簡単になる。

一次巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３の各ピン１５，１６、２１，２２及び２０，２３は、図６（Ａ）に示すように並列に接続されるか、あるいは、図４に示したように直列に接続されてもよい。また、二次巻線Ｂ１，Ｂ２は、図６（Ａ）に示すようにピン１３，２４が接続されてピン１９をグランドに接続した場合は、ピン１８から二次出力が取り出される。あるいは、図６（Ｂ）に示すように、ピン１３，２４をグランドに接続し、ピン１８，１９から二次出力が取り出される。なお、図６（Ａ）におけるピン１９及び図６（Ｂ）におけるピン１３，２４はグランドではなく、所定の基準電位であってもよい。

二次巻線Ｂ１，Ｂ２を第１実施例である図３（Ｂ）のごとく、個別の出力として利用する場合、その出力波形は図７（Ａ）に示すように同相となる。一方、第２実施例である図６（Ｂ）のごとく、個別の出力として利用する場合、その出力波形は図７（Ｂ）に示すように逆相となる。

本第２実施例での作用効果は前記第１実施例と同様であり、さらに、二次巻線Ｂ１を第１実施例とは逆方向に巻回したことにより、配線基板上でピン１３，２４を接続するための導体パターン５１の引き回しが簡単になる効果を奏する。

（第３実施例、図８参照）
本第３実施例であるトランスは、前記第１実施例の変形例というべきものであり、鍔部３４の幅寸法を若干厚くし、その底面にピン２１，２２を植設したものである。ボビン１が若干長くなるが、一次巻線Ａ１，Ａ３に続いて、一次巻線Ａ２の巻回作業及びピン２１，２２への絡げ作業を行うことになり、一次巻線と二次巻線の巻線機の切り替えが１回で済むために作業時間が短縮できる。また、引き回しが短くなるため、作業が容易になる。

（第４実施例、図９参照）
本第４実施例であるトランスは、前記第２実施例の変形例というべきものであり、鍔部３４の幅寸法を若干厚くし、その底面にピン２１，２２を植設したものである。ボビン１が若干長くなるが、一次巻線Ａ２の巻回作業及びピン２１，２２への絡げ作業が容易になる。

（他の実施例）
なお、本発明に係るトランスは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、ボビンの構造的な細部や各鍔部の形状は任意であり、各ピンの植設位置も特に両端に位置する鍔部に集中させる以外に任意である。

特に、第３実施例及び第４実施例では中間位置にある鍔部３４の幅寸法を若干大きくしてピン２１，２２を植設するようにしたが、中央位置にある他の鍔部３５の幅寸法を若干大きくしてピン２１，２２を植設するようにしてもよい。この場合、鍔部３５には二次巻線Ｂ２を絡げるためのピン１９，２４を植設してもよい。

本発明に係るトランスの第１実施例を示す断面図である。前記第１実施例であるトランスを示す底面図である。前記第１実施例であるトランスの接続例を示す回路図である。前記第１実施例であるトランスの他の接続例を示す回路図である。本発明に係るトランスの第２実施例を示す底面図である。前記第２実施例であるトランスの接続例を示す回路図である。前記第１実施例及び第２実施例での二次巻線の出力波形を示すチャート図である。本発明の第３実施例であるトランスを示す底面図である。本発明の第４実施例であるトランスを示す底面図である。

符号の説明

１…ボビン
２…貫通孔
５…コア
１３〜２４…ピン
３１〜３８…鍔部
４１〜４７…巻枠
Ａ１，Ａ２，Ａ３…一次巻線
Ｂ１，Ｂ２…二次巻線

Claims

貫通孔を有する筒状体をなし、複数の鍔部によって複数の巻枠が形成されたボビンと、前記貫通孔に挿入され、閉磁路を形成するコアとからなるトランスであって、
前記複数の巻枠は少なくとも５以上形成されており、
巻枠に巻回された一次巻線の両側の巻枠に二次巻線が巻回されている箇所、又は、巻枠に巻回された二次巻線の両側の巻枠に一次巻線が巻回されている箇所が、少なくとも２箇所存在し、
前記一次巻線及び前記二次巻線を絡げるためのピンが、少なくとも前記ボビンの両端に位置する鍔部に複数本植設されており、
前記複数の鍔部のうち前記一次巻線と前記二次巻線の間に位置する鍔部の一つに突起を設け、前記ボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに一端及び他端を絡げた二次巻線を前記突起に引っ掛けて巻枠に巻回することで、該二次巻線の巻方向を他の二次巻線の巻方向と逆方向にしたこと、
を特徴とするトランス。
前記ボビンのほぼ中央部の巻枠に巻回された一次巻線又は二次巻線は、前記ほぼ中央部の巻枠の両側に位置する鍔部のいずれかに植設されたピンに絡げられ、
前記ほぼ中央部の巻枠以外の他の巻枠に巻回された一次巻線又は二次巻線は、前記ボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに絡げられていること、
を特徴とする請求項１に記載のトランス。
前記一次巻線及び前記二次巻線の全てが前記ボビンの両端に位置する鍔部に植設されたピンに絡げられていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
前記複数の巻枠のうち最も外側に位置する巻枠には一次巻線が巻回されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のトランス。