JP6079225B2

JP6079225B2 - トランス

Info

Publication number: JP6079225B2
Application number: JP2012285024A
Authority: JP
Inventors: 宮本　正実; 正実宮本; 池田　豊; 豊池田; 藤井　明寛; 明寛藤井
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: US20150318098A1; JP2014127650A; US9640307B2; WO2014103121A1

Description

本発明は、低圧用コイルに大電流が流れる電源トランスなどとして用いられるトランスに関するものである。

一般に、電気自動車や大型サーバーなどに使用される電源トランスやＤＣ−ＤＣコンバーターとして、２次側の低圧用コイルに１００Ａ以上の大電流が流れるトランスが用いられている。このようなトランスにおいては、通常、低圧用コイルとして、抵抗値が小さい金属製の平板を用いることにより、上記大電流化の対応を行っている。

ところで、上記低圧用コイルを金属製の平板で構成した場合には、２次側の低圧用コイルと１次側の高圧用コイルとを層巻き構造にすることができないため、低圧用コイルと高圧用コイルとを分割して配置させる構造を採っていたが、当該構造によっては結合が悪く、所望の特性を得ることが難しいという問題点があった。

そこで、従来、図５〜図８に示すように、ボビン４０の巻胴部４０ａに線材ｔが巻回された高圧用コイル２０、および開環リング状の平板部材からなる低圧用コイル３０が互いの軸線方向に交互に積層され、かつ積層された積層体の軸線方向の外側に、円環板状のカバー部材５０が同軸上に各々積層されたトランス１０が用いられていた。なお、図中符号４０ｂは、ボビン４０の鍔部である。また図中符号６０は、低圧用コイル３０および高圧用コイル２０を囲繞して、日字状の閉磁路を形成する一対のＥ型フェライトコアであり、カバー部材５０が、当該Ｅ型フェライトコア６０と低圧用コイル３０との間に介装された絶縁部材である。

上記構成からなる従来のトランス１０によれば、高圧用コイル２０を２枚の低圧用コイル３０で挟むことにより結合を高めることができ、優れた特性を得ることが可能になる。
なお、上記構成を備えた電源トランス１０は、例えば、下記特許文献１にも開示されている。

特開２００１−２６７１５３号公報

上記従来の構成のトランス１０において、さらに結合を良くして特性を向上させようとする場合には、高圧用コイル２０も分割構造にして、これら高圧用コイル２０により低圧用コイル３０を挟み込み、複数の低圧用コイル３０と高圧用コイル２０とを軸線方向に、交互に積層した構成を採用することが考えられる。

しかしながら、複数の低圧用コイル３０と高圧用コイル２０とを軸線方向に交互に積層したトランス１０では、各々を組み付ける際に位置を合わせるのに手間が掛かり、作業効率が悪いという問題がある。また、上手く位置合わせをして組み付けた場合でも、軸線方向のガタにより、各々のコイルの間に隙間が生じてしまい、径方向へのズレの要因となり、所望の特性を得ることが難しいく、品質の低下に繋がってしまうという問題点もある。

さらに、大きな電流容量に対応するために、平板状部材からなる低圧用コイル３０の板厚や幅を増やし、断面積を大きくすることで対応しているが、その場合には、トランス１０自体の形状が大きくなってしまうという問題点もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、高圧用コイルと低圧用コイルを互いの軸線方向に交互に積層する際に、簡便に重ね合わせることができ、かつ電源効率を向上させることが可能なトランスを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、筒状の巻胴部の両端に鍔部が形成されたボビンの当該巻胴部に線材が巻回された高圧用コイルおよび開環リング状の平板部材からなる低圧用コイルが互いの軸線方向に交互に積層され、かつ積層された積層体の軸線方向の外側に円環板状のカバー部材が同軸上に各々積層されたトランスにおいて、上記高圧用コイルと上記カバー部材との間に上記低圧用コイルが配設されているとともに、上記高圧用コイルの上記ボビンから上記軸線方向に各々突出した壁部と、各々の上記カバー部材の上記軸線方向に突出した壁部とが上記低圧用コイルの内周面に沿って互い違いに配設されて周方向に位置決めされていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記高圧用コイルは、上記軸線方向に二つ以上配設されているとともに、当該高圧用コイルの各々の間に上記低圧用コイルが配置され、かつ当該低圧用コイルの内周面に沿って上記高圧用コイルの各々の上記壁部が互い違いに配設されて周方向に位置決めされていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記低圧用コイルは、絶縁シートを間に介して二枚以上が同軸上に積層されていることを特徴とするものである。

請求項１〜３に記載の本発明によれば、高圧用コイルとカバー部材との間に、低圧用コイルが配設されて軸線方向に積層されているとともに、当該高圧用コイルのボビンから上記軸線方向に各々突出した壁部と、当該カバー部材の上記軸線方向に各々突出した壁部とが、当該低圧用コイルの内周面に沿って互い違いに配設されて、周方向に位置決めされているため、組み付け作業を容易に行うことができるとともに、上記低圧用コイルの径方向のズレを防止することができる。これにより、生産性を向上されることができ、品質向上に繋げることができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記高圧用コイルが、上記軸線方向に二つ以上配設されているとともに、当該高圧用コイルの各々の間に上記低圧用コイルが配置され、かつ当該低圧用コイルの内周面に沿って上、記高圧用コイルの各々の上記壁部が互い違いに配設されて周方向に位置決めされているため、複数の上記高圧用コイルおよび低圧用コイルを積層して配置する場合でも、容易に組み立てることができる。この結果、生産性を向上されることができるとともに、歩留まり歩留まりを向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、上記低圧用コイルは、絶縁シートを間に介して二枚以上が同軸上に積層されているため、上記低圧用コイルの厚さや幅寸法を増やすことなく、電流効率を向上させることができる。これにより、大電流トランスの小型化を図ることができる。

また、上記高圧用コイルの上記ボビンから突出した壁部、および上記カバー部材から突出した壁部が、上記低圧用コイルの内周面に当接されているため、積層された上記低圧用コイルの間に絶縁シートが介在させていても、当該絶縁シートの径方向へのズレの発生をなくして、上記低圧用コイル同士の接触を防止することができる。

本発明の一実施形態のトランスのＥ型フェライトコアで囲繞していない状態の軸線方向の断面図である。本発明の一実施形態のトランスに用いられる高圧用コイルのボビンとカバー部材を示す斜視図である。本発明の一実施形態のトランスを示す斜視図である。図３のトランスを分解した状態を示す斜視図である。従来のトランスのＥ型フェライトコアで囲繞していない状態の軸線方向の断面図である。図５のトランスの高圧用コイルのボビンとカバー部材を示す斜視図である。高圧用コイルおよび低圧用コイルを複数積層した従来のトランスの斜視図である。図７のトランスを分解した状態を示す斜視図である。

図１〜図４は、本発明に係るトランスの一実施形態を示すもので、このトランス１は、１次側となる二つの高圧用コイル２と、２次側となる三組の低圧用コイル３と、二つのカバー部材５と、これら高圧用コイル２および低圧用コイル３ならびにカバー部材５を囲繞して閉磁路を形成するＥ型フェライトコア６とから概略構成されたものである。

ここで、低圧用コイル３は、銅板を打ち抜き加工することによって形成された開環リング状の平板部材であり、その両端部には外方に延出する端子３ａが一体に形成されている。さらに、二枚の低圧用コイル３の間に絶縁シート７を介装して、各々の低圧用コイル３が同軸上に積層されている。また、絶縁シート７は、円環リング状の平板部材により形成されている。

そして、高圧用コイル２は、絶縁性を有する筒状の巻胴部４ａの両端に鍔部４ｂが形成されたボビン４に、三層絶縁電線（線材）９が巻回された外観略円筒状に形成されている。また、高圧用コイル２には、一組の低圧用コイル３を軸線方向の両端部に積層した際に、二枚の当該低圧用コイル３の各々の内周面に沿って当接される壁部２ａ、２ｂが形成されている。

この壁部２ａ、２ｂは、高圧用コイル２のボビン４から軸線方向外方に突出して形成されているとともに、低圧用コイル３の内周面の周方向に間隔を置いて複数（図では６つ）形成されている。また、壁部２ａおよび壁部２ｂは、一組の低圧用コイル３の厚さ寸法と同一の寸法の高さを有し、また同一の間隔により形成されているとともに、低圧用コイル３の円周方向に対して互い違いに配置されて形成されている。

また、ボビン４の各々の鍔部４ｂの周縁部には、上記軸線方向外方に突出した回転止め部材８が形成されている。この回転止め部材８は、二つの当該高圧用コイル２の間に一組の低圧用コイル３を配設した際に、各々の回転止め部材８が二枚の低圧用コイル３の端子３ａ間に挿入されるとともに、一方の端子３ａの内側の端部に一方の回転止め部材８が、他方の端子３ａの内側の端部に他方の回転止め部材８当接されるように、互いの回転止め部材８が互い違いに配置されて形成されている。

そして、カバー部材５は、絶縁性を有する円環板状に形成されている。このカバー部材５は、高圧用コイル２との間に、一組の低圧用コイル３を配設した際に、二枚の低圧用コイル３の各々の内周面に沿って当接される壁部５ａが形成されている。

この壁部５ａは、各々のカバー部材５の一端部から上記軸線方向外方に突出して形成されているとともに、低圧用コイル３の内周面の周方向に間隔を置いて複数（図では６つ）形成されている。この壁部５ａは、高圧用コイル２のボビン４の両端部に設けられた壁部２ａおよび壁部２ｂと同一の高さ寸法、および同一の間隔により形成されている。

また、一方のカバー部材５の壁部５ａは、高圧用コイル２のボビン４の一端部に設けられた壁部２ａと、低圧用コイル３の円周方向に対して互い違いに形成されているとともに、他方のカバー部材５の壁部５ａは、高圧用コイル２のボビン４の他端部に設けられた壁部２ｂと、低圧用コイル３の円周方向に対して互い違いに形成されている。

さらに、カバー部材５の周縁部には、上記軸線方向外方に突出した回転止め部材８が形成されている。この回転止め部材８は、高圧用コイル２とカバー部材５の間に一組の低圧用コイル３を配設した際に、回転止め部材８が二枚の低圧用コイル３の二つの端子３ａの外側の各々の端部に当接される位置に形成されている。

上記構成からなるトランス１を組み立てる際には、まず、一方の高圧用コイル２のボビン４の巻胴部４ａに、三層絶縁電線９をα巻きし、次いで当該一方の高圧用コイル２から延出する三層絶縁電線９を他方の高圧用コイル２のボビン４の巻胴部４ａにα巻きすることにより、１本の三層絶縁電線９が連続して巻回された二つの高圧用コイル２を作成する。

次いで、図４に示すように、一組の低圧用コイル３を二つの高圧用コイル２の間に挟むようにして配設する。その際に、一方の高圧用コイル２に設けられた壁部２ａと、他方の高圧用コイル２に設けられた壁部２ｂとが嵌合されて、二つの高圧用コイル２が位置決めされるとともに、二枚の低圧用コイル３の各々の内周面に二つの高圧用コイル２の壁部２ａ、２ｂが当接されるため、当該低圧用コイル３も同時に位置決めされる。

また、二つの高圧用コイル２の間に、一組の低圧用コイル３を配設して組み付けた際に、一方の高圧用コイル２のボビン４の鍔部４ｂに設けられた回転止め部材８が、二枚の低圧用コイル３の一方側の端子３ａの内側の端部に各々当接され、また他方の高圧用コイル２のボビン４の鍔部４ｂに設けられた回転止め部材８が、他方側の端子３ａの内側の端部に各々当接され、一組の低圧用コイル３の周方向の回転が防止される。

そして、積層された二つの高圧用コイル２の軸線方向の両端部に、当該高圧用コイル２とカバー部材５との間に挟むようにして、一組の低圧用コイル３を配設する。その際に、積層された高圧用コイル２の一端側に設けられた壁部２ａと一方のカバー部材５の壁部５ａ、および高圧用コイル２の他端側に設けられた壁部２ｂと他方のカバー部材５の壁部５ａが各々嵌合されて、積層された高圧用コイル２に各々のカバー部材５が位置決めされる。また、二組の低圧用コイルの各々の内周面に、積層された高圧用コイル２の壁部２ａとカバー部材５の壁部５ａ、および積層された高圧用コイル２の壁部２ｂとカバー部材５の壁部５ａが当接されるため、二組の当該低圧用コイル３も各々同時に位置決めされる。

また、高圧用コイル２とカバー部材５の間に、一組の低圧用コイル３を配設して組み付けた際に、高圧用コイル２のボビン４の鍔部４ｂに設けられた回転止め部材８が、二枚の低圧用コイル３の一方側の端子３ａの内側に各々当接され、またカバー部材５の円端部に設けられた二つの回転止め部材８の間に、一方の低圧用コイル３の端子３ａの外側に当接され、一組の当該低圧用コイル３の周方向の回転が防止される。

そして、一対のＥ型フェライトコア６によって、これら二つの高圧用コイル２および三組の低圧用コイル３、ならびに二つのカバー部材５を囲繞して、結束部材ｋにより固定することにより、トランス１の組み立てが完了する。

以上の構成からなるトランス１によれば、二つの高圧用コイル２の間、および高圧用コイル２とカバー部材５との間に、三組の低圧用コイル３が各々配設されて軸線方向に積層されているとともに、高圧用コイル２のボビン４から上記軸線方向に各々突出した壁部２ａ、２ｂと、当該カバー部材５の上記軸線方向に突出した各々の壁部５ａとが、低圧用コイル３の内周面に沿って互い違いに配設されて、周方向に位置決めされているため、組み付け作業を容易に行うことができるとともに、一組の低圧用コイル３の径方向のズレを防止することができる。これにより、生産性を向上されることができ、品質向上に繋げることができる。また、例えば、二つの高圧用コイル２のボビン４が楕円型であっても、これらを互いの軸線方向に積層した際に、当該高圧用コイル２同士を同一方向に位置決めすることが可能となる。

また、低圧用コイル３は、絶縁シート７を間に介して同軸上に積層されているため、低圧用コイル３の厚さや幅寸法を増やすことなく、電流効率を向上させることができる。この結果、大電流トランスの小型化を図ることができる。

さらに、高圧用コイル２のボビン４から突出した壁部２ａ、２ｂ、およびカバー部材５から突出した壁部５ａが、三組の低圧用コイル３の各々の内周面に沿って当接されているため、三組の低圧用コイル３の各々の間に、絶縁シート７が介在させていても、当該絶縁シート７の径方向へのズレの発生をなくして、低圧用コイル３同士の接触を防止することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明に係るトランス１を、二つの高圧用コイル２と三組の低圧用コイル３を軸線方向に交互に積層配置した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より多くの高圧用コイル２と低圧用コイル３とを組み合わせることによって構成することもできる。

また、高圧用コイル２を形成するための線材としても、上述した三層絶縁電線９に限らず、トランスの仕様に基づいて、様々な線種の線材を用いることができる。
さらに、低圧用コイル３についても、流れる電流の大きさによっては、上述した開環リング状の平板部材に代えて、線径の大きな線材を用いることも可能である。

電気自動車や大型サーバーなどに使用される電源トランスやＤＣ−ＤＣコンバーターなどの大電流トランスに利用することができる。

１トランス
２高圧用コイル
２ａ、２ｂ壁部
３低圧用コイル
４ボビン
４ａ巻胴部
４ｂ鍔部
５カバー部材
５ａ壁部
６Ｅ型フェライトコア
７絶縁シート
８低圧用コイル回転止め部材
９線材
１０トランス
２０高圧用コイル
３０低圧用コイル
４０ボビン
４０ａ巻胴部
４０ｂ鍔部
５０カバー部材
６０Ｅ型フェライトコア
ｔ線材

Claims

筒状の巻胴部の両端に鍔部が形成されたボビンの当該巻胴部に線材が巻回された高圧用コイルおよび開環リング状の平板部材からなる低圧用コイルが互いの軸線方向に交互に積層され、かつ積層された積層体の軸線方向の外側に円環板状のカバー部材が同軸上に各々積層されたトランスにおいて、
上記高圧用コイルと上記カバー部材との間に上記低圧用コイルが配設されているとともに、上記高圧用コイルの上記ボビンから上記軸線方向に各々突出した壁部と、各々の上記カバー部材の上記軸線方向に突出した壁部とが上記低圧用コイルの内周面に沿って互い違いに配設されて周方向に位置決めされていることを特徴とするトランス。
上記高圧用コイルは、上記軸線方向に二つ以上配設されているとともに、当該高圧用コイルの各々の間に上記低圧用コイルが配置され、かつ当該低圧用コイルの内周面に沿って上記高圧用コイルの各々の上記壁部が互い違いに配設されて周方向に位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
上記低圧用コイルは、絶縁シートを間に介して上記開環リング状の平板部材が二枚以上同軸上に積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。