WO2023171136A1 - トランスとその製造方法、充電装置及び電源装置 - Google Patents

トランスとその製造方法、充電装置及び電源装置 Download PDF

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WO2023171136A1
WO2023171136A1 PCT/JP2023/001261 JP2023001261W WO2023171136A1 WO 2023171136 A1 WO2023171136 A1 WO 2023171136A1 JP 2023001261 W JP2023001261 W JP 2023001261W WO 2023171136 A1 WO2023171136 A1 WO 2023171136A1
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WO
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core
winding
transformer
layer
self
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PCT/JP2023/001261
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English (en)
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岳彦 山川
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers

Definitions

  • the present disclosure relates to a transformer used in a power conversion circuit such as a DC-DC converter, a method for manufacturing the same, a charging device including the transformer, and a power supply device including the transformer.
  • Patent Document 1 discloses a transformer in which a winding is wound around a bobbin to ensure insulation
  • Patent Document 2 discloses a transformer in which a self-fused three-layer insulated wire is used without using a bobbin. .
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and achieves miniaturization without using a bobbin, reduces variations in leakage inductance value, and stabilizes the operation of the DC-DC converter due to resonance using this leakage inductance value.
  • the purpose of the present invention is to provide a transformer that improves reliability by improving the heat dissipation of the windings.
  • the present disclosure aims to provide a method for manufacturing the transformer, a charging device including the transformer, and a power supply device including the transformer.
  • a transformer according to one aspect of the present disclosure includes: A transformer comprising a plurality of cores including a first core and a second core, each core having a winding attached thereto, The transformer is a first winding attached to the first core; and a second winding attached to the second core, the first core and the second core being arranged to face each other.
  • the first winding wire and the second winding wire are three-layer insulated wires having a self-bonding layer on the outside of the conductive wire covered with an insulating layer.
  • miniaturization is achieved by configuring the bobbinless transformer with the primary winding and the secondary winding made of self-fused wire, and even if the transformer is bobbinless, for example, the upper
  • the primary winding is installed along the middle leg of the core
  • the secondary winding is installed along the middle leg of the lower core.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an on-vehicle charger 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a circuit diagram showing a configuration example of LLC resonant DC-DC converter 105 in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the transformer 206 in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 3; 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the self-fused wires of the primary winding 306 and the secondary winding 303 of the transformer 206 in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a transformer 206A according to modification example 1 when a primary winding 306 and a secondary winding 303 of the transformer 206 of FIG. 2 are attached and fixed with an adhesive layer.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a transformer 206B according to a second modification in which the lower core 301 of the transformer 206 in FIG. 2 is U-shaped and the upper core 304 is T-shaped.
  • the lower core 301 of the transformer 206 in FIG. 2 is made into an E-shape, and the secondary winding 303 is wound along the outer leg, and the upper core 304 is made into an E-shape, and the primary winding 306 is wound along the middle leg.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a transformer 206C according to Modification 3 when FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view of a transformer 206D according to a fourth modification, which is constructed by switching the top and bottom of the transformer 206 of FIG. 7 according to a second modification.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a transformer 206E according to a fifth modification when the upper core 304 of the transformer 206 of FIG. 2 according to the embodiment is two U-shaped cores.
  • 4A is a vertical cross-sectional view showing a first process of manufacturing the transformer 206 of FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing a second process of manufacturing the transformer 206 of FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing a third process of manufacturing the transformer 206 of FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a longitudinal cross-sectional view showing a fourth process of manufacturing the transformer 206 of FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing a fifth process of manufacturing the transformer 206 of FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing a sixth process of manufacturing the transformer 206 in FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing a seventh process among the manufacturing steps of the transformer 206 in FIG. 4A.
  • FIG. FIG. 4A is a vertical cross-sectional view showing an eighth process of manufacturing the transformer 206 in FIG. 4A.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a first process of the manufacturing process of the transformer 206A of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a second process of manufacturing the transformer 206A of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a third process of manufacturing the transformer 206A of FIG. 6;
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a fourth process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6;
  • 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a fifth process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6.
  • FIG. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a sixth process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a seventh process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an eighth process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6; 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a ninth process among the manufacturing steps of the transformer 206A of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a tenth process among the manufacturing steps of the transformer 206A in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing an eleventh process among the manufacturing steps of the transformer 206A of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a twelfth process among the manufacturing steps of the transformer 206A of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a first process among the manufacturing steps of the transformer 206B in FIG. 7; 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a second process of the manufacturing process of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a third process of the manufacturing process of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a fourth process of the manufacturing process of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a fifth process of the manufacturing process of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a sixth process among the manufacturing steps of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a seventh process among the manufacturing steps of the transformer 206B in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing an eighth process among the manufacturing steps of the transformer 206B
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an on-vehicle charger 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the on-vehicle charger 101 in FIG. 1 converts AC power from a commercial AC power supply 102 into DC power and outputs it to a rechargeable battery 106, and insulates the before and after conversion using a transformer 206 built into a DC-DC converter 105.
  • a transformer 206 built into a DC-DC converter 105.
  • an on-vehicle charger 101 is configured to include a rectification and smoothing circuit 103, a power factor correction circuit (PFC circuit) 104, and a DC-DC converter 105.
  • the rectification and smoothing circuit 103 rectifies and smoothes the AC power from the 100V or 200V commercial AC power supply 102.
  • the PFC circuit 104 improves the power factor and suppresses harmonics for the input rectified and smoothed voltage
  • the DC-DC converter 105 converts the input voltage into the battery voltage of the rechargeable battery 106 in the subsequent stage. The voltage is converted to a DC output voltage corresponding to the voltage and output to the rechargeable battery 106.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the DC-DC converter 105 in FIG. 1.
  • an LLC resonant DC-DC converter 105 which is widely used in high-efficiency power supplies such as industrial switching power supplies, in-vehicle charging devices, and even power converters, is used.
  • the LLC resonant DC-DC converter 105 includes input terminals T1 and T2 and output terminals T3 and T4.
  • the LLC resonant DC-DC converter 105 includes an inverter circuit 201, a resonant capacitor 209, a transformer 206, a rectifier circuit 210, a smoothing capacitor 211, and a control circuit 220 between an input terminal and an output terminal. It consists of Control circuit 220 generates gate signals Sg1 to Sg4 that control the operation of inverter circuit 201.
  • the inverter circuit 201 is configured by connecting switching elements such as N-channel MOS transistors 202 to 205 in a bridge format.
  • the inverter circuit 201 converts a DC voltage into an AC voltage by turning on or off MOS transistors 202 to 205 according to gate signals Sg1 to Sg4.
  • the transformer 206 includes a leakage inductance 207, a primary winding excitation inductance 208, and a secondary winding inductance 212.
  • the gate signal Sg1 and the gate signal Sg4 are input as synchronized signals.
  • the gate signal Sg2 and the gate signal Sg3 are synchronized signals.
  • the gate signals Sg2 and Sg3 are inverted signals with respect to the gate signals Sg1 and Sg4.
  • MOS transistor 202 and MOS transistor 205 are turned on or off synchronously according to gate signal Sg1 and gate signal Sg4.
  • MOS transistors 203 and 204 are turned on or off synchronously according to gate signal Sg2 and gate signal Sg3.
  • MOS transistors 202 and 205 and MOS transistors 203 and 204 are controlled in an inverted manner. That is, at the same time that MOS transistors 202 and 205 are turned on, MOS transistors 203 and 204 are turned off. Further, at the same time that MOS transistors 202 and 205 are turned off, MOS transistors 203 and 204 are turned on.
  • the inverter circuit 201 converts the input voltage into an AC voltage by switching, and outputs it to the rectifier circuit 210 via the resonance capacitor 209 and transformer 206.
  • the switching frequency of the four MOS transistors 202 to 205 is changed by utilizing the leakage inductance 207 of the transformer 206, the excitation inductance 208 of the primary winding 303, and the resonance of two inductances and one capacitor consisting of the resonance capacitor 209.
  • the output voltage is changed using a frequency modulation method.
  • the output voltage from the transformer 206 is output from the inductance 212 of the secondary winding 306 to the rectifier circuit 210, and the rectifier circuit 210 rectifies the input AC voltage. After the rectified voltage is smoothed by a smoothing capacitor 211, a rectified and smoothed DC voltage is output.
  • DC-DC converter 105 configured as described above, switching loss can be reduced by zero voltage switching, surge current and voltage can be reduced by switching current close to a sine wave, and noise can be reduced.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the transformer 206 in FIG. 2
  • FIG. 4A is a longitudinal cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 3
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB' in FIG. It is a front view.
  • the up, down, left, and right directions in FIGS. 3, 4A, and 4B will be described as up, down, left, and right directions, but this is not intended to limit the manner in which the transformer 206 is used.
  • the primary winding 303 and the secondary winding 306 are actually shown rising or falling in a spiral shape, but for simplicity of illustration, this illustration is omitted. .
  • the transformer 206 includes an E-shaped lower core 301 whose vertical cross section is E-shaped, and an E-shaped upper core 304 whose vertical cross section is E-shaped. .
  • the lower core 301 is made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate, and has a middle leg that is circular or elliptical, and has outer legs on both sides of the middle leg.
  • the lower core 301 includes a three-layer insulated wire (for example, also referred to as a self-welding wire) having a self-bonding layer 302 on the outside of the covered conductor along the middle leg as shown in FIG. 4A. ) is wound and installed.
  • the secondary winding 303 is fixed to the lower core 301 by melting the self-adhesive layer 302 by heating with a solvent or electricity, or by heating in an oven, and by cooling.
  • the upper core 304 is made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate, has a circular or elliptical middle leg, and has outer legs on both sides of the middle leg.
  • a primary winding 306 made of a three-layer insulated wire having a self-bonding layer 305 is wound and attached to the upper core 304 along the middle leg as shown in FIG. 4A.
  • the primary winding 306 is fixed to the upper core 304 by melting the self-adhesive layer 305 by heating with a solvent or electricity, or by heating in an oven, and by cooling.
  • the middle legs of the upper core 304 and the lower core 301 face each other with a fixed distance apart from each other with a gap 401 in between, and the outer legs of the respective cores 304 and 301 are bonded to each other via an adhesive layer 402.
  • a transformer 206 is configured.
  • the primary and secondary windings are usually made of solid wire or litz wire with an insulating layer formed on the outside, in order to ensure insulation between the windings and between the core and the winding. They are designed with the clearance and creepage distances specified in their specifications separated, and in most cases they are separated by bobbins made of insulating material.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the self-fused wires of the primary winding 306 and the secondary winding 303 of the transformer 206 in FIG. 2.
  • the primary winding 306 and the secondary winding 303 consist of a three-layer insulated wire with a self-bonding layer 505.
  • a self-fusing wire is a winding composed of a plurality of conductors 501 coated with an insulating layer 501a, and has a first insulating layer 502 on the outside, a second insulating layer 503 on top of the first insulating layer 502, and a second insulating layer 503 on top of the first insulating layer 502. 3 insulating layers 504 are formed and arranged, and a self-fusing layer 505 is formed as the outermost layer.
  • the leakage inductance 207 is stable based on the distance between the primary and secondary windings, but in a general bobbinless transformer, the position of the primary and secondary windings is The relationship varies depending on the winding method, and the leakage inductance 207 also varies. This variation in leakage inductance 207 causes variation in the resonant frequency in the LLC resonant DC-DC converter, making it impossible to achieve a desired output voltage ratio and possibly making charging operation impossible.
  • the primary winding 306 on the upper core 304 is positioned by winding and fixing it along the middle leg and core flat surface of each core 304, 301.
  • the secondary winding 303 is positioned on the side core 301.
  • the upper core 304 and the lower core 301 can be fired and core-molded with high precision, and the outer legs of the upper core 304 and the outer legs of the lower core 301, which have been formed with high precision, can be bonded via the adhesive layer 402.
  • the leakage inductance 207 which is also related to the degree of coupling between the primary winding 306 and the secondary winding 303, can be stabilized.
  • the inductance value L1 of the excitation inductance 208 is generally expressed as in the following equation (1) using the effective magnetic permeability ⁇ , the effective cross-sectional area S, the number of turns N, and the effective magnetic path length Le.
  • the core size can be reduced, the effective magnetic path length Le becomes shorter, and the excitation inductance 208 becomes larger.
  • the gap 401 the effective It is easy to adjust the desired excitation inductance 208 by adjusting the magnetic permeability ⁇ or redesigning the effective cross-sectional area S.
  • the leakage inductance 207 is a parameter that is also influenced by the excitation inductance 208, and is set accordingly. Further, the inductance values are set including the heights of the outer legs of the upper core 304 and the lower core 301, which determine the distance between the primary winding 306 and the secondary winding 303.
  • the potting can be reliably placed between the core and the winding, and the heat generated by the winding can be effectively dissipated from the core, improving heat dissipation. Furthermore, improved heat dissipation not only prevents abnormal heat generation in the core and windings, but also prevents core cracking due to stress in the core due to core heat generation, suppressing increase in core loss due to stress, and enabling highly efficient in-vehicle charging.
  • the container 101 can be realized.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a transformer 206A according to Modification 1 when the primary winding 306 and the secondary winding 303 of the transformer 206 of FIG. 2 are attached and fixed with an adhesive layer.
  • the primary winding 306 is wound around the middle leg of the upper core 304, and then the self-fusing layer 305 is melted to fix the primary winding 306 to the upper core 304, and the lower
  • the secondary winding 303 was wound around the middle leg of the core 301, and then the self-fusing layer 302 was melted to fix the secondary winding 303 to the lower core 301.
  • the present disclosure is not limited to this, and the primary winding 306 is wound in advance around a temporary bobbin 1201 (described in detail with reference to FIGS. 12A to 12C), and the self-fusing layer 305 is melted, cooled, and fixed.
  • the temporary bobbin 1201 may be removed to integrally configure only the primary winding 306, and then, as shown in FIG. 6, it may be fixed to the upper core 304 via an adhesive layer 601 such as epoxy resin.
  • the secondary winding 303 is wound in advance around a temporary bobbin 1202 (described in detail later with reference to FIGS.
  • the temporary bobbin is Alternatively, only the secondary winding 303 may be removed and integrally configured, and then fixed to the lower core 301 via an adhesive layer 601 such as epoxy resin as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a transformer 206B according to a second modification in which the lower core 301 of the transformer 206 in FIG. 2 is U-shaped and the upper core 304 is T-shaped.
  • the primary winding 306 and the secondary winding 303 are wound along the middle legs of the upper core 304 and the lower core 301, respectively.
  • the present disclosure is not limited to this, and as shown in FIG. 7, the lower core 301 is made into a U-shape, the secondary winding 303 is wound along the outer leg, the upper core 304 is made into a T-shape, and the middle leg is made into a T-shape. Even if the primary winding 306 is wound along the core shape, the positional relationship between the primary winding 306 and the secondary winding 303 is determined by the core shape, so the variation in leakage inductance 207 is reduced as in FIG. 4A. .
  • FIG. 8 (Modification 3)
  • the lower core 301 of the transformer 206 in FIG. 2 is made into an E-shape
  • the secondary winding 303 is wound along the outer leg
  • the upper core 304 is made into an E-shape
  • the primary winding is wound along the middle leg.
  • 306 is a vertical cross-sectional view of a transformer 206C according to modification example 3 when the transformer 206 is wound.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a transformer 206D according to a fourth modification, which is constructed by switching the top and bottom of the transformer 206 of FIG. 7 according to a second modification.
  • FIG. 9 a structure in which the top and bottom are reversed similarly to FIG. 7 may be used.
  • the core loss in the middle leg is large, and a water cooling device (not shown) is often arranged below, in which case the heat generated in the middle leg is radiated to the water cooling device without going through the gap 401.
  • a transformer 206D capable of stable operation is realized.
  • FIG. 10 is a longitudinal cross-sectional view of a transformer 206E according to Modification 5 in which the upper core 304 of the transformer 206 of FIG. 2 according to the embodiment is two U-shaped cores.
  • the upper core 304 may be divided into two U-shaped parts, with the insulating elastic body 1001 provided between them.
  • a water cooling device (not shown) is placed on the lower side, the cooling performance of the lower core 301 is good, but the upper core 304 tends to become hotter than the lower core 301, and the upper core 304 expands and stretches left and right. If force is applied in the direction of the core, and stress is applied, core loss will further increase, temperature will rise, stress will also increase, and in the worst case, core cracking will occur.
  • FIGS. 3, 4A, and 4B are longitudinal cross-sectional views showing each process of manufacturing the transformer 206 of FIGS. 3, 4A, and 4B according to the embodiment.
  • a primary winding 306 consisting of a three-layer insulated wire having a self-bonding layer 305 is wound from the inside with a two-stage configuration and ⁇ winding along the middle leg of the E-type upper core 304. I'm going to turn it. At this time, by winding the lower side of the two-stage structure first and winding the lower winding along the bottom surface of the core and attaching it, variations in the winding positions are reduced.
  • FIG. 11B a predetermined number of turns of the primary winding 306 is wound. Furthermore, as shown in FIG.
  • the wound primary windings 306 are cooled after melting the self-fusing layer 305 by heat generation by a solvent or electricity, or by heating in an oven, and the primary windings 306 are bonded to each other and The primary winding 306 and the upper core 304 are fixed and integrated.
  • 305 in FIG. 11C indicates the self-fusing layer 305 after melting and self-fusing.
  • a secondary winding 303 consisting of a three-layer insulated wire with a self-bonding layer 302 is arranged along the middle leg of the E-type lower core 301 in a two-stage configuration and ⁇ -wound. Attach by winding it from the inside. At this time, by winding the lower side of the two-stage structure first and winding the lower winding along the bottom surface of the core, variations in the winding positions are reduced.
  • FIG. 11E a predetermined number of turns of the secondary winding 303 is wound and attached. Furthermore, as shown in FIG.
  • the wound secondary windings 303 are cooled after melting the self-fusing layer 302 by heat generation by solvent or energization or heating by an oven, and the secondary windings 303 are bonded to each other and The secondary winding 303 and the lower core 301 are fixed and integrally configured.
  • the self-fusing layer 302 in FIG. 11F shows the self-fusing layer 302 after melting and self-fusing.
  • an adhesive layer 402 made of epoxy resin or the like is applied to the outer legs of the lower core 301.
  • the upper core 304 to which the primary winding 306 is fixed is turned upside down and attached so that the outer legs of the lower core 301 and the outer legs of the upper core 304 are opposed to each other.
  • the adhesive layer 402 is thermally cured and integrated to obtain a transformer 206 for manufacturing purposes.
  • FIG. 12L are longitudinal cross-sectional views showing each process of manufacturing the transformer 206A of FIG. 6 according to Modification 1.
  • a primary winding 306 consisting of a three-layer insulated wire having a self-bonding layer 305 is wound along the middle leg of the temporary bobbin 1201 in a two-stage configuration using ⁇ winding from the inside.
  • the lower side of the two-stage configuration of the primary winding 306 is wound first, and the lower primary winding 306 is wound along the bottom surface of the temporary bobbin 1201, thereby causing variations in the winding position. is reduced.
  • FIG. 12B a predetermined number of turns of the primary winding 306 is wound.
  • the wound primary winding 306 is cooled after the self-fusing layer 305 is melted by heating with a solvent or electricity, or by heating in an oven, and the primary windings 306 are bonded together. stick.
  • the temporary bobbin 1201 is removed to obtain a structure in which the primary winding 306 is integrated.
  • the surface of the temporary bobbin 1201 is treated with silicone or the like to prevent the self-fusing layer 305 from sticking to the temporary bobbin 1201, thereby making it easier to remove the temporary bobbin 1201.
  • the primary winding 306 integrated by the self-fusing layer 305 is placed and fixed to the upper core 304 via an adhesive layer 601 such as epoxy resin.
  • an adhesive layer 601 such as epoxy resin.
  • a secondary winding 303 consisting of a three-layer insulated wire with a self-bonding layer 302 is wound along the middle leg of the temporary bobbin 1202 in a two-stage configuration and wound from the inside by ⁇ winding. Turn. At this time, by winding the lower side of the two-stage configuration of the secondary winding 303 first, and winding the lower secondary winding 303 along the bottom surface of the temporary bobbin 1202, variations in the winding position can be achieved. is reduced. Next, as shown in FIG. 12G, a predetermined number of turns of the secondary winding 303 is wound.
  • the wound secondary winding 303 is cooled after melting the self-fusing layer 302 by heating with a solvent or electricity, or by heating in an oven. stick.
  • the temporary bobbin 1202 is removed to obtain a structure in which the secondary winding 303 is integrated.
  • the surface of the temporary bobbin 1202 is treated with silicone or the like to prevent the self-fusing layer 305 from sticking to the temporary bobbin 1202, thereby making it easier to remove the temporary bobbin 1202.
  • the secondary winding 303 integrated by the self-fusing layer 302 is placed and fixed to the lower core 301 via an adhesive layer 601 such as epoxy resin.
  • an adhesive layer 402 made of epoxy resin or the like is applied to the outer legs of the lower core 301.
  • the upper core 304 to which the primary winding 306 is fixed is turned upside down and arranged so that the outer legs of the lower core 301 and the outer legs of the upper core 304 are opposed to each other. to align the position.
  • the adhesive layer 402 is thermally cured to integrate them, thereby obtaining the transformer 206A for manufacturing purposes.
  • FIG. 13A to 13H are longitudinal cross-sectional views showing each process of manufacturing the transformer 206B of FIG. 7 according to Modification 2.
  • FIG. 13A to 13H are longitudinal cross-sectional views showing each process of manufacturing the transformer 206B of FIG. 7 according to Modification 2.
  • a primary winding 306 consisting of a three-layer insulated wire having a self-bonding layer 305 is wound from the inside along the middle leg of the T-shaped upper core 304. At this time, the primary winding 306 is wound along the long side surface of the upper core 304.
  • the second stage is wound along between the first stage windings of the previously wound primary winding 306, and the third stage is similarly wound between the second stage windings.
  • a predetermined number of turns of the primary winding 306 is wound along the gap. This reduces variations in winding position. Furthermore, as shown in FIG.
  • the wound primary winding 306 is cooled after melting the self-fusing layer 305 by heat generation by a solvent or electric current, or by heating in an oven. Then, the primary winding 306 and the upper core 304 are fixed and integrated.
  • a secondary winding 303 made of a three-layer insulated wire having a self-bonding layer 302 is wound along the outer leg of the U-shaped lower core 301. At this time, the secondary winding 303 is wound along the bottom surface of the lower core 301.
  • the second stage is wound along between the first stage windings of the previously wound secondary winding 303, and a predetermined number of turns of the secondary winding 303 is wound. do. This reduces variations in winding position.
  • the wound secondary winding 303 is cooled after the self-fusing layer 302 is melted by heating with a solvent or electricity, or by heating in an oven, and the secondary windings 303 are bonded to each other. Then, the secondary winding 303 and the lower core 301 are fixed and integrated.
  • an adhesive layer 402 made of epoxy resin or the like is applied to the outer legs of the lower core 301.
  • the upper core 304 to which the primary winding 306 is fixed is turned upside down, and the outer leg end surfaces of the lower core 301 and the outer end surfaces of the upper core 304 are aligned so that they face each other. Perform alignment as follows. Then, the adhesive layer 402 is thermally cured and these are integrated to obtain the transformer 206B for manufacturing purposes.
  • the primary winding 306 and the secondary winding 303 made of self-fused wires constitute a bobbinless transformer, thereby realizing miniaturization, and even with a bobbinless structure.
  • the primary winding 306 is fixed along the middle leg of the upper core 304
  • the secondary winding 303 is fixed along the middle leg of the lower core 301.
  • the primary winding 303 has a three-stage configuration and the secondary winding 306 has a two-stage configuration, but the present disclosure is not limited to this. Similar effects can be obtained even if the wire 303 and the secondary winding 306 are arranged inside and outside, or even if they are reversed.
  • miniaturization is achieved by forming a bobbinless transformer with the primary winding and the secondary winding made of self-fused wire, and the transformer is bobbinless.
  • the primary winding is installed along the middle leg of the upper core
  • the secondary winding is installed along the middle leg of the lower core.

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Abstract

本開示は、ボビンを用いないボビンレストランスにおいて、巻線の巻回ばらつき及び漏れインダクタンスのばらつきを低減し、信頼性を向上させるトランスを提供する。当該トランス（２０６）は、第１のコア（３０１）と第２のコア（３０４）を含む複数のコアであって、前記各コアに巻線が装着された複数のコア（３０１Ａ－３０１Ｃ；３０４Ａ－３０４ＤＢ）を備える。前記トランスは、前記第１のコアに装着された第１の巻線（３０３）と、前記第２のコアに装着された第２の巻線（３０６）とを備える。前記第１のコアと前記第２のコアが互いに対向するように配置され、前記第１の巻線と前記第２の巻線が、絶縁層で被覆された導線の外側に自己融着層を有する３層絶縁線である。また、前記自己融着層もしくは接着層を介して、前記第１の巻線と前記第１のコアとを接続するように構成される。

Description

トランスとその製造方法、充電装置及び電源装置
　本開示は、例えばＤＣ－ＤＣコンバータのような電力変換回路に用いられる、トランスとその製造方法、前記トランスを備える充電装置、及び前記トランスを備える電源装置に関する。
　従来、電気自動車やプラグインハイブリッド車には商用電源から充電池を充電するための車載充電器が搭載されている。例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１には、ボビンに巻線を巻回し絶縁性を確保したトランスが開示され、特許文献２には、ボビンを用いず自己融着の３層絶縁線を用いたトランスが開示されている。
特許第５９７４８３３号公報 実開平６－７０２２３号公報
　しかし、上記特許文献１のようにコアと巻線間、及び巻線間同士での絶縁性を確保するためにボビンを用いて構成するとトランスの大型化と、巻線の閉鎖性より放熱のためのシリコーンゴムなどによるポッティング材が行き渡りにくくなり、放熱性低下という課題がある。また上記特許文献２のようにボビンを用いず自己融着の３層絶縁線を適用した場合、小型化は実現するが、ボビンが無い為に巻線位置が固定されず、巻線同士の位置関係にばらつきが生じ、１次巻線と２次巻線の結合状態を示す漏れインダクタンスの値がばらつき、回路動作に支障をきたし、効率低下ひいては充電停止などの問題があった。
　本開示は、上記の点に鑑みてなされており、ボビンを用いず小型化を実現し、漏れインダクタンス値のばらつきが低減し、この漏れインダクタンス値を用いた共振によるＤＣ－ＤＣコンバータの動作が安定化し、更には巻線の放熱性を高め、信頼性が向上するトランスを提供することを目的とする。
　また、本開示は、前記トランスの製造方法、前記トランスを備える充電装置、及び前記トランスを備える電源装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係るトランスは、
　第１のコアと第２のコアを含む複数のコアであって、前記各コアに巻線が装着された複数のコアを備えるトランスであって、
　前記トランスは、
　前記第１のコアに装着された第１の巻線と
　前記第２のコアに装着された第２の巻線とを備え
　前記第１のコアと前記第２のコアが互いに対向するように配置され、
　前記第１の巻線と前記第２の巻線が、絶縁層で被覆された導線の外側に自己融着層を有する３層絶縁線である。
　従って、本開示に係るトランス等によれば、自己融着線からなる１次巻線と２次巻線によりボビンレストランスを構成することにより小型化を実現し、ボビンレスであっても、例えば上側コアの中脚に沿って１次巻線を装着し、下側コアの中脚に沿って２次巻線を装着する。これにより、１次巻線と２次巻線との位置関係のばらつきが低減し、ひいては漏れインダクタンスの電気的安定性とトランスの製造性を高めることができる。それ故、トランスの信頼性を高めることができる。また、金型が複数必要なボビンを削除することが可能となり、低コスト化にも貢献可能である。
本開示の実施形態に係る車載充電器１０１の構成例を示すブロック図である。 図１のＬＬＣ共振型ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５の構成例を示す回路図である。 図２のトランス２０６の外観を示す斜視図である。 図３のＡ－Ａ’線についての縦断面図である。 図３のＢ－Ｂ’線についての横断面図である。 図２のトランス２０６の１次巻線３０６及び２次巻線３０３の自己融着線の断面図である。 図２のトランス２０６の１次巻線３０６及び２次巻線３０３を接着層で装着して固定したときの変形例１に係るトランス２０６Ａの縦断面図である。 図２のトランス２０６の下側コア３０１をＵ字形状とし、上側コア３０４をＴ字形状としたときの変形例２に係るトランス２０６Ｂの縦断面図である。 図２のトランス２０６の下側コア３０１をＥ字形状とし外脚に沿って２次巻線３０３を巻回し、上側コア３０４をＥ字形状とし中脚に沿って１次巻線３０６を巻回したときの変形例３に係るトランス２０６Ｃの縦断面図である。 変形例２に係る図７のトランス２０６の上下を入れ替えて構成された変形例４に係るトランス２０６Ｄの縦断面図である。 実施形態に係る図２のトランス２０６の上側コア３０４を２つのＵ字形状のコアとしたときの変形例５に係るトランス２０６Ｅの縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第１のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第２のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第３のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第４のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第５のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第６のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第７のプロセスを示す縦断面図である。 図４Ａのトランス２０６の製造工程のうち第８のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第１のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第２のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第３のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第４のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第５のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第６のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第７のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第８のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第９のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第１０のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第１１のプロセスを示す縦断面図である。 図６のトランス２０６Ａの製造工程のうち第１２のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第１のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第２のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第３のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第４のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第５のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第６のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第７のプロセスを示す縦断面図である。 図７のトランス２０６Ｂの製造工程のうち第８のプロセスを示す縦断面図である。
　以下、本開示に係る実施形態及び変形例について図面を参照して説明する。なお、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。
（発明者の知見）
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態）
　以下、本開示の実施形態に係るトランスについて図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本開示の一例に過ぎず、本開示は下記の実施形態に限定されることはなく、これら実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
　図１は本開示の実施形態に係る車載充電器１０１の構成例を示すブロック図である。図１の車載充電器１０１は、商用交流電源１０２から交流電力を直流電力に変換して充電池１０６に出力し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５に内蔵されるトランス２０６によりその変換前後を絶縁することを特徴とする。
　図１において、車載充電器１０１は、整流及び平滑回路１０３と、力率改善回路（ＰＦＣ回路）１０４と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５とを備えて構成される。例えば、電気自動車またはプラグインハイブリッド車では、整流及び平滑回路１０３は、１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電源１０２からの交流電力を、整流及び平滑回路１０３で整流し平滑する。次いで、ＰＦＣ回路１０４は、入力される整流平滑された電圧に対して力率改善と高調波を抑制し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５は、入力される電圧を、その後段の充電池１０６の電池電圧に応じた直流の出力電圧となるように電圧変換して充電池１０６に出力する。
　図２は図１のＤＣ－ＤＣコンバータ１０５の構成例を示す回路図である。本実施形態では、一例としてＤＣ－ＤＣコンバータとして、産業用のスイッチング電源や車載充電装置、更にはパワーコンバータなど、高効率電源に広く用いられているＬＬＣ共振型ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５を用いる。
　図２において、ＬＬＣ共振型ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、出力端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。ＬＬＣ共振型ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５は、入力端子と出力端子との間に、インバータ回路２０１と、共振キャパシタ２０９と、トランス２０６と、整流回路２１０と、平滑キャパシタ２１１と、制御回路２２０とを備えて構成される。制御回路２２０は、インバータ回路２０１の動作を制御するゲート信号Ｓｇ１～Ｓｇ４を発生する。ここで、インバータ回路２０１は、スイッチング素子である例えばＮチャネルＭＯＳトランジスタ２０２～２０５をブリッジ形式で接続することで構成される。インバータ回路２０１は、ゲート信号Ｓｇ１～Ｓｇ４に応じてＭＯＳトランジスタ２０２～２０５がオン又はオフされることで、直流電圧を交流電圧に変換する。トランス２０６は、漏れインダクタンス２０７と、１次巻線の励磁インダクタンス２０８と、２次巻線のインダクタンス２１２とを備えて構成される。
　ゲート信号Ｓｇ１とゲート信号Ｓｇ４とは、同期した信号が入力される。同様に、ゲート信号Ｓｇ２とゲート信号Ｓｇ３とは、同期した信号が入力される。ゲート信号Ｓｇ２、Ｓｇ３は、ゲート信号Ｓｇ１、Ｓｇ４に対して反転した信号が入力される。
　したがって、ＭＯＳトランジスタ２０２とＭＯＳトランジスタ２０５とは、ゲート信号Ｓｇ１とゲート信号Ｓｇ４とに応じて、同期してオン又はオフされる。同様に、ＭＯＳトランジスタ２０３と２０４とは、ゲート信号Ｓｇ２とゲート信号Ｓｇ３とに応じて、同期してオン又はオフされる。そして、ＭＯＳトランジスタ２０２、２０５と、ＭＯＳトランジスタ２０３、２０４とは、反転して制御される。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２０２、２０５がオンされると同時に、ＭＯＳトランジスタ２０３、２０４はオフされる。また、ＭＯＳトランジスタ２０２、２０５がオフされると同時に、ＭＯＳトランジスタ２０３、２０４はオンされる。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５においては、インバータ回路２０１は入力電圧をスイッチングすることで交流電圧に変換して、共振キャパシタ２０９及びトランス２０６を介して整流回路２１０に出力する。ここで、トランス２０６の漏れインダクタンス２０７および１次巻線３０３の励磁インダクタンス２０８並びに共振キャパシタ２０９からなる２つのインダクタンスと１つのキャパシタの共振を利用し、４つのＭＯＳトランジスタ２０２～２０５のスイッチング周波数を変化させる周波数変調方式を用いて出力電圧を変化させる。次いで、トランス２０６からの出力電圧は、２次巻線３０６のインダクタンス２１２から整流回路２１０に出力され、整流回路２１０は入力される交流電圧を整流する。整流された電圧は平滑キャパシタ２１１により平滑された後、整流及び平滑後の直流電圧が出力される。
　以上のように構成されたＤＣ－ＤＣコンバータ１０５により、ゼロ電圧スイッチングでスイッチング損失を低減し、正弦波に近いスイッチング電流によりサージ電流や電圧が低減できノイズを低減することができる。
　図３は図２のトランス２０６の外観を示す斜視図であり、図４Ａは図３のＡ－Ａ’線についての縦断面図であり、図４Ｂは図３のＢ－Ｂ’線についての横断面図である。以下の説明では、図３、図４Ａ及び図４Ｂにおける上下左右を上下左右方向として説明するが、トランス２０６の使用形態を限定する趣旨ではない。なお、図４Ａ以降の縦断面図等において、１次巻線３０３及び２次巻線３０６の図示は、実際は螺旋形状で上昇又は下降するが、図示の簡単化のために、その図示を省略する。
　図３、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、トランス２０６は、縦断面がＥ字形状であるＥ型下側コア３０１と、縦断面がＥ字形状であるＥ型上側コア３０４とを備えて構成される。
　下側コア３０１は、フェライト又は電磁鋼板などの磁性材料で構成され、中脚が円形又は楕円形状などから成り、その中脚の両側に外脚を備える。ここで、下側コア３０１には、図４Ａに示すように中脚に沿って、被覆された導体の外側に自己融着層３０２を有した３層絶縁線（例えば、自己融着線ともいう）から成る２次巻線３０３が巻回されて装着される。ここで、２次巻線３０３は、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０２を溶解させ、また冷却することにより下側コア３０１に固着される。
　上側コア３０４は、下側コア３０１と同様に、フェライト又は電磁鋼板などの磁性材料で構成され中脚が円形又は楕円形状などから成り、その中脚の両側に外脚を備えて構成される。上側コア３０４には、図４Ａに示すように中脚に沿って、自己融着層３０５を有した３層絶縁線から成る１次巻線３０６が巻回されて装着される。ここで、１次巻線３０６は、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０５を溶解させ、また冷却することにより上側コア３０４に固着される。
　上側コア３０４と下側コア３０１はそれぞれの中脚が一定の距離だけかつギャップ４０１を介して離間して対向し、それぞれのコア３０４，３０１の外脚同士が接着層４０２を介して接着され、トランス２０６が構成される。なお、通常、絶縁層が外側に形成された単線やリッツ線などから構成される１次巻線及び２次巻線は、巻線同士間、コア－巻線間の絶縁性を確保するため、それぞれの仕様に定められる空間距離と沿面距離を離して設計され、多くは絶縁材からなるボビンでそれぞれを離間している。
　図５は、図２のトランス２０６の１次巻線３０６及び２次巻線３０３の自己融着線の断面図である。
　図５において、１次巻線３０６及び２次巻線３０３は、自己融着層５０５を備えた３層絶縁線から成る。自己融着線は、絶縁層５０１ａで被膜された導体５０１が複数本で構成される巻線において、その外側に第１の絶縁層５０２、その上から第２の絶縁層５０３、その上から第３の絶縁層５０４が形成されて配置され、最外層に自己融着層５０５が形成される。
　本構造により完全に絶縁分離され、ボビンを用いることなく、巻線同士間、巻線－コア間において絶縁性を確保したトランスが実現可能となる。これにより小型化が実現でき、あるトランスにおいて、巻数やインダクタンス値などはそのままに、自己融着線を巻線に適用したボビンレス構造とし、発熱密度を同一に、コアサイズを再設計することによりトランスサイズが約７割に低減できた一例もある。
　なお、ボビンを用いたトランスでは、１次巻線と２次巻線の間隔に基づく漏れインダクタンス２０７が安定しているが、一般的なボビンレストランスでは１次巻線と２次巻線の位置関係は巻回の仕方によりばらつき、漏れインダクタンス２０７もばらつく。この漏れインダクタンス２０７のばらつきは、ＬＬＣ共振型ＤＣ－ＤＣコンバータでは共振周波数がばらつき、所望の出力電圧比が実現できなくなり、充電動作ができなくなる可能性もある。
　ただ、本実施形態のように、各コア３０４，３０１の中脚及びコア平坦面に沿わせて巻回し固着することにより、上側コア３０４での１次巻線３０６の位置決めがされ、同様に下側コア３０１での２次巻線３０３の位置決めがなされる。さらに、上側コア３０４と下側コア３０１は高精度に焼成やコア成形が可能であり、精度高く形成された上側コア３０４の外脚と下側コア３０１の外脚を、接着層４０２を介して接着することにより、１次巻線３０６と２次巻線３０３の結合度とも関連する漏れインダクタンス２０７は安定することが可能となる。
　励磁インダクタンス２０８のインダクタンス値Ｌ１は、一般的に実効透磁率μ、実効断面積Ｓ、巻数Ｎ、実効磁路長Ｌｅを用いて次式（１）のように表される。
Ｌ１＝μ・Ｓ・Ｎ２／Ｌｅ　　　（１）
　ここで、本実施形態のごとく、ボビンレストランスとすることで、コアサイズを小型化可能になり、実効磁路長Ｌｅが短くなり、励磁インダクタンス２０８が大きくなるが、ギャップ４０１を調整し、実効透磁率μを調整し、もしくは実効断面積Ｓを再設計することにより、所望の励磁インダクタンス２０８を調整することは容易である。
　漏れインダクタンス２０７は、励磁インダクタンス２０８からも影響を受けるパラメータであり、それに応じて設定される。また、１次巻線３０６と２次巻線３０３との間隔を決定する上側コア３０４や下側コア３０１の外脚の高さも含めて、これらのインダクタンス値を設定する。
　通常のボビン付トランスではボビンに巻線を巻回することにより、放熱性を高めるシリコーンゴムからなるポッティング樹脂が巻線内部に行き渡りにくくなり、放熱性が悪くなるものの、本実施形態のように自己融着線を設けることにより、巻線単体のサイズは絶縁層の分大きくなるが、ボビンレスとなりトランスサイズの小型化になるだけではなく、ポッティングを配置しない時には巻線が露出される。これにより、空気の通り道に巻線を配置することができ放熱性が上がり、ポッティングを配置する時にはボビンにポッティングの浸透を阻害されることなく、巻線全体にポッティングを行き渡らせることができる。
　またさらに、コアと巻線間に確実にポッティングを配置でき、巻線の発熱を効果的にコアから放熱可能となり、放熱性が高まる。さらに、放熱性が高まるとコアや巻線の異常発熱を防ぐだけでなく、コア発熱によるコアの応力からのコア割れも防ぐことが可能となり、応力によるコアロス増大も抑圧でき、高効率な車載充電器１０１が実現可能となる。
（変形例１）
　図６は、図２のトランス２０６の１次巻線３０６及び２次巻線３０３を接着層で装着して固定したときの変形例１に係るトランス２０６Ａの縦断面図である。
　実施形態に係る図４Ａでは、上側コア３０４の中脚へ１次巻線３０６を巻回し、その後自己融着層３０５を溶解させ１次巻線３０６を上側コア３０４に固着させ、また、下側コア３０１の中脚へ２次巻線３０３を巻回し、その後自己融着層３０２を溶解させ２次巻線３０３を下側コア３０１に固着させた。
　しかしながら、本開示はこれに限らず、予め仮ボビン１２０１（図１２Ａ～図１２Ｃを参照して詳述する）などに１次巻線３０６を巻回し、自己融着層３０５を溶解させ冷却し固着させた後に、仮ボビン１２０１を取り除き１次巻線３０６だけを一体に構成し、その後、図６のように上側コア３０４にエポキシ樹脂などの接着層６０１を介して固定させても良い。同様に、予め仮ボビン１２０２（図１２Ｆ～図１２Ｈを参照して詳細後述する）などに２次巻線３０３を巻回し、自己融着層３０２を溶解させ冷却し固着させた後に、仮ボビンを取り除き２次巻線３０３だけを一体に構成し、その後、図６のように下側コア３０１にエポキシ樹脂などの接着層６０１を介して固定させても良い。
（変形例２）
　図７は、図２のトランス２０６の下側コア３０１をＵ字形状とし、上側コア３０４をＴ字形状としたときの変形例２に係るトランス２０６Ｂの縦断面図である。
　実施形態に係る図４Ａでは１次巻線３０６と２次巻線３０３をそれぞれ、上側コア３０４と下側コア３０１の中脚に沿って巻回した。しかしながら、本開示はこれに限らず、図７のように下側コア３０１をＵ字形状とし、外脚に沿って２次巻線３０３を巻回し、上側コア３０４をＴ字形状とし、中脚に沿って１次巻線３０６を巻回しても、コア形状によって１次巻線３０６と２次巻線３０３の位置関係が決まるため、図４Ａと同様に、漏れインダクタンス２０７のばらつきは低減される。
（変形例３）
　図８は、図２のトランス２０６の下側コア３０１をＥ字形状とし外脚に沿って２次巻線３０３を巻回し、上側コア３０４をＥ字形状とし中脚に沿って１次巻線３０６を巻回したときの変形例３に係るトランス２０６Ｃの縦断面図である。
　図８に示すように、図４と同様のＥ型形状のコアであっても、図６で示したように予め仮ボビン（図示せず）などで１次巻線３０６のみ、もしくは２次巻線３０３のみを固着し成形後、上側コア３０４や下側コア３０１にエポキシ樹脂などの接着層８０１を介して固定させても良い。
（変形例４）
　図９は、変形例２に係る図７のトランス２０６の上下を入れ替えて構成された変形例４に係るトランス２０６Ｄの縦断面図である。
　図９に示すように、図７と同様に上下を入れ替えた構造としても良い。通常、中脚でのコアロスが大きく、また下側に水冷装置（図示せず）を配置することが多く、その場合、中脚で発生した熱を、ギャップ４０１を介さずに水冷装置へ放熱することができ、安定動作可能なトランス２０６Ｄが実現する。
（変形例５）
　図１０は、実施形態に係る図２のトランス２０６の上側コア３０４を２つのＵ字形状のコアとしたときの変形例５に係るトランス２０６Ｅの縦断面図である。
　図１０のように、上側コア３０４を２つのＵ型形状に分割し、間に絶縁弾性体１００１を設けた形状であっても良い。下側に水冷装置（図示せず）を配置した場合、下側コア３０１の冷却性は良いが、上側コア３０４は下側コア３０１に比べ高温になり易く、上側コア３０４は膨張し左右へ引き伸ばされる方向に力が印加され、応力がかかれば更にコアロスが増加し、温度が上昇し、応力も増大し、最悪の場合コア割れが発生する。しかし、上側コア３０４を２つのＵ型形状に分割することにより、この左右への応力を分散することが可能になり、コア割れを回避することが可能になる。
（製造方法のプロセス例１）
　図１１Ａ～図１１Ｈは、実施形態にかかる図３、図４Ａ及び図４Ｂのトランス２０６の製造工程の各プロセスを示す縦断面図である。
　図１１Ａに示すように、Ｅ型上側コア３０４の中脚に沿って自己融着層３０５を有した３層絶縁線から成る１次巻線３０６を２段構成でかつα巻きで、内側から巻回していく。この際、２段構成の下側を先行して巻回し、下側の巻線はコアの底面に沿って巻回して装着することにより、巻線位置のばらつきが低減する。次いで、図１１Ｂに示すように、所定の巻数の１次巻線３０６を巻回する。さらに、図１１Ｃに示すように、巻回した１次巻線３０６を、溶剤や通電による発熱やオーブンによる加熱により自己融着層３０５を溶解させた後に冷却し、１次巻線３０６同士、及び１次巻線３０６と上側コア３０４を固着して一体化させる。図１１Ｃにおける３０５は溶解自己融着後の自己融着層３０５を示す。
　同様に、図１１Ｄに示すように、Ｅ型下側コア３０１の中脚に沿って自己融着層３０２を有した３層絶縁線から成る２次巻線３０３を２段構成でかつα巻きで内側から巻回して装着する。この際、２段構成の下側を先行して巻回し、下側の巻線はコアの底面に沿って巻回することにより、巻線位置のばらつきが低減する。次いで、図１１Ｅに示すように、所定の巻数の２次巻線３０３を巻回して装着する。さらに、図１１Ｆに示すように、巻回した２次巻線３０３を、溶剤や通電による発熱やオーブンによる加熱により自己融着層３０２を溶解させた後に冷却し、２次巻線３０３同士、及び２次巻線３０３と下側コア３０１を固着し一体に構成する。図１１Ｆにおける自己融着層３０２は溶解自己融着後の自己融着層３０２を示す。
　さらに、図１１Ｇに示すように、下側コア３０１の外脚にエポキシ樹脂などからなる接着層４０２を塗布する。最後に、図１１Ｈに示すように、１次巻線３０６が固着された上側コア３０４を上下逆にし、下側コア３０１の外脚と上側コア３０４の外脚が互いに対抗するように貼り合わせ、さらに接着層４０２を熱硬化させ、一体化し製造目的のトランス２０６を得る。
（製造方法のプロセス例２）
　図１２Ａ～図１２Ｌは、変形例１に係る図６のトランス２０６Ａの製造工程の各プロセスを示す縦断面図である。
　図１２Ａに示すように、仮ボビン１２０１の中脚に沿って自己融着層３０５を有した３層絶縁線から成る１次巻線３０６を２段構成でかつα巻きにより内側から巻回する。この際、１次巻線３０６の２段構成の下側を先行して巻回し、下側の１次巻線３０６は仮ボビン１２０１の底面に沿って巻回することにより、巻線位置のばらつきが低減する。次いで、図１２Ｂに示すように、所定の巻数の１次巻線３０６を巻回する。さらに、図１２Ｃに示すように、巻回した１次巻線３０６を、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０５を溶解させた後に冷却し、１次巻線３０６同士を固着する。
　次いで、図１２Ｄに示すように、仮ボビン１２０１を取り除き、１次巻線３０６が一体化された構造体を得る。仮ボビン１２０１には表面にシリコーン加工等を施し、自己融着層３０５による仮ボビン１２０１への固着を防ぐなどして、仮ボビン１２０１の除去を容易にする。さらに、図１２Ｅに示すように、自己融着層３０５により一体化した１次巻線３０６を上側コア３０４にエポキシ樹脂などの接着層６０１を介して配置して固定する。同様に、図１２Ｆに示すように、仮ボビン１２０２の中脚に沿って自己融着層３０２を有した３層絶縁線から成る２次巻線３０３を２段構成でかつα巻きにより内側から巻回する。この際、２次巻線３０３の２段構成の下側を先行して巻回し、下側の２次巻線３０３は仮ボビン１２０２の底面に沿って巻回することにより、巻線位置のばらつきが低減する。次いで、図１２Ｇに示すように、所定の巻数の２次巻線３０３を巻回する。
　さらに、図１２Ｈに示すように、巻回した２次巻線３０３を、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０２を溶解させた後に冷却し、２次巻線３０３同士を固着する。次いで、図１２Ｉに示すように、仮ボビン１２０２を取り除き、２次巻線３０３が一体化された構造体を得る。仮ボビン１２０２には表面にシリコーン加工等を施し、自己融着層３０５による仮ボビン１２０２への固着を防ぐなどして、仮ボビン１２０２の除去を容易にする。さらに、図１２Ｊに示すように、自己融着層３０２により一体化した２次巻線３０３を下側コア３０１にエポキシ樹脂などの接着層６０１を介して配置して固定する。
　次いで、図１２Ｋに示すように下側コア３０１の外脚にエポキシ樹脂などからなる接着層４０２を塗布する。最後に、図１２Ｌに示すように、１次巻線３０６が固着された上側コア３０４を上下逆にし、下側コア３０１の外脚と上側コア３０４の外脚とが互いに対抗するように配置して位置合わせを行う。さらに、接着層４０２を熱硬化させてこれらを一体化して、製造目的のトランス２０６Ａを得る。
（製造方法のプロセス例３）
　図１３Ａ～図１３Ｈは、変形例２に係る図７のトランス２０６Ｂの製造工程の各プロセスを示す縦断面図である。
　図１３Ａに示すように、Ｔ型上側コア３０４の中脚に沿って自己融着層３０５を有した３層絶縁線から成る１次巻線３０６を内側から巻回する。この際、１次巻線３０６を上側コア３０４の長辺側の面に沿って巻回する。次いで、図１３Ｂに示すように、先に巻回された１次巻線３０６の１段目の巻線間に沿って２段目を巻回し、同様に３段目も２段目の巻線間に沿って所定の巻数の１次巻線３０６を巻回する。これにより、巻線位置のばらつきが低減する。さらに、図１３Ｃに示すように、巻回した１次巻線３０６を、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０５を溶解させた後に冷却し、１次巻線３０６同士、及び１次巻線３０６と上側コア３０４を固着して一体化する。同様に、図１３Ｄに示すように、Ｕ型下側コア３０１の外脚に沿って、自己融着層３０２を有した３層絶縁線から成る２次巻線３０３を巻回する。この際、２次巻線３０３を下側コア３０１の底面側の面に沿って巻回する。
　次いで、図１３Ｅに示すように、先に巻回された２次巻線３０３の１段目の巻線間に沿って２段目を巻回し、所定の巻数の２次巻線３０３を巻回する。これにより、巻線位置のばらつきが低減する。さらに、図１３Ｆに示すように、巻回した２次巻線３０３を、溶剤又は通電による発熱、もしくはオーブンによる加熱により自己融着層３０２を溶解させた後に冷却し、２次巻線３０３同士、及び２次巻線３０３と下側コア３０１を固着して一体化する。
　さらに、図１３Ｇに示すように下側コア３０１の外脚にエポキシ樹脂などからなる接着層４０２を塗布する。最後に、図１３Ｈに示すように、１次巻線３０６が固着された上側コア３０４を上下逆にし、下側コア３０１の外脚端面と上側コア３０４の外側端面が揃うように、互いに対向するように位置合わせを行う。そして、接着層４０２を熱硬化させ、これらを一体化して製造目的のトランス２０６Ｂを得る。
（実施形態の効果）
　以上説明したように、本実施形態によれば、自己融着線からなる１次巻線３０６と２次巻線３０３によりボビンレストランスを構成することにより小型化を実現し、ボビンレスであっても、例えば、上側コア３０４の中脚に沿って１次巻線３０６を固定し、下側コア３０１の中脚に沿って２次巻線３０３を固定する。ことにより、１次巻線３０６と２次巻線３０３との位置関係のばらつきが低減し、ひいては漏れインダクタンス２０７の電気的安定性とトランスの製造性を高めることができる。これにより、信頼性を高めることができる。また、金型が複数必要なボビンを削除することが可能となり、低コスト化にも貢献可能である。
（変形例）
　以上の実施形態では、１次巻線３０３を３段、２次巻線３０６を２段構成としたが、本開示はこれに限るものではなく、これらを入れ替え、もしくは内脚に対し１次巻線３０３と２次巻線３０６を内側と外側やこれを逆に配置しても同様の作用効果が得られる。
　以上詳述したように、本開示に係るトランス等によれば、自己融着線からなる１次巻線と２次巻線によりボビンレストランスを構成することにより小型化を実現し、ボビンレスであっても、例えば上側コアの中脚に沿って１次巻線を装着し、下側コアの中脚に沿って２次巻線を装着する。これにより、１次巻線と２次巻線との位置関係のばらつきが低減し、ひいては漏れインダクタンスの電気的安定性とトランスの製造性を高めることができる。それ故、トランスの信頼性を高めることができる。また、金型が複数必要なボビンを削除することが可能となり、低コスト化にも貢献可能である。
１０１　車載充電器
１０２　商用交流電源
１０３　整流及び平滑回路
１０４　力率改善回路（ＰＦＣ回路）
１０５　ＤＣ－ＤＣコンバータ
１０６　充電池
２０１　インバータ回路
２０２～２０５　ＭＯＳトランジスタ
２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃ，２０６Ｄ，２０６Ｅ　トランス
２０７　漏れインダクタンス
２０８　励磁インダクタンス
２０９　共振キャパシタ
２１０　整流回路
２１１　平滑キャパシタ
２１２　インダクタンス
２２０　制御回路
３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃ　下側コア
３０２　自己融着層
３０３　１次巻線
３０４，３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃ，３０４ＤＡ，３０４ＤＢ　上側コア
３０５　自己融着層
３０６　２次巻線
４０１　ギャップ
４０２　接着層
５０１　導体
５０１ａ　絶縁層
５０２　第１の絶縁層
５０３　第２の絶縁層
５０４　第３の絶縁層
５０５　自己融着層
６０１　接着層
８０１　接着層
１００１　絶縁弾性体
１２０１，１２０２　仮ボビン

Claims (10)

  1. 　第１のコアと第２のコアを含む複数のコアであって、前記各コアに巻線が装着された複数のコアを備えるトランスであって、
    　前記トランスは、
    　前記第１のコアに装着された第１の巻線と
    　前記第２のコアに装着された第２の巻線とを備え
    　前記第１のコアと前記第２のコアが互いに対向するように配置され、
    　前記第１の巻線と前記第２の巻線が、絶縁層で被覆された導線の外側に自己融着層を有する３層絶縁線である、
    トランス。
  2. 　前記自己融着層もしくは接着層を介して、前記第１の巻線と前記第１のコアとを接続するように構成される、
    請求項１に記載のトランス。
  3. 　前記第１の巻線が、前記第１のコアの中脚に沿って巻回されて装着され、
    　前記第２の巻線が、前記第２のコアの中脚に沿って巻回されて装着される、
    請求項１又は２に記載のトランス。
  4. 　前記第１の巻線が、前記第１のコアの中脚に沿って巻回され装着され、
    　前記第２の巻線が、前記第２のコアの外脚に沿って巻回され装着される、
    請求項１又は２に記載のトランス。
  5. 　前記第１のコアが、Ｅ型コアであり、
    　前記第２のコアが、Ｅ型コアである、
    請求項１～４のうちのいずれか１つに記載のトランス。
  6. 　前記第１のコアが、Ｔ型コアであり
    　前記第２のコアが、Ｕ型コアである、
    請求項１～４のうちのいずれか１つに記載のトランス。
  7. 　前記第１のコアが、Ｅ型コアであり、
    　前記第２のコアが、２個のＵ型コア同士を耐熱弾性体で挟持されて構成される、
    請求項１～４のうちのいずれか１つに記載のトランス。
  8. 　充電池に充電電圧を供給する充電装置であって、
    　請求項１～７のうちのいずれか１つに記載のトランスを備える、
    充電装置。
  9. 　負荷に電源電圧を供給する電源装置であって、
    　請求項１～７のうちのいずれか１つに記載のトランスを備える、
    電源装置。
  10. 　第１のコアと第２のコアを含む複数のコアであって、前記各コアに巻線が装着された複数のコアを備えるトランスの製造方法であって、
    　前記トランスは、
    　前記第１のコアに装着された第１の巻線と
    　前記第２のコアに装着された第２の巻線とを備え
    　前記第１の巻線と前記第２の巻線が、絶縁層で被覆された導線の外側に自己融着層を有する３層絶縁線であり、
    　前記トランスの製造方法は、
    　前記第１のコアに前記第１の巻線を配置した後、加熱により前記自己融着層を用いて前記第１のコアに前記第１の巻線を装着するステップと、
    　前記第２のコアに前記第２の巻線を配置した後、加熱により前記自己融着層を用いて前記第２のコアに前記第２の巻線を装着するステップと、
    　前記第１のコアと第２のコアとを互いに対向するように配置して接着するステップと、
    を含むトランスの製造方法。
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