JP2018101750A - Coil device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばリーケージトランスなどのトランスとして好適に利用可能なコイル装置に関する。 The present invention relates to a coil device that can be suitably used as a transformer such as a leakage transformer.
コイル装置は、様々の電気製品に、様々な用途で用いられている。たとえば、EV(Electric Vehicle:電動輸送機器)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle:プラグインハイブリッド自動車)あるいはコミュータ(車両)用の車載用充電器、あるいはLLC回路などにおいて、コイル装置が用いられ、リーケージトランスなどのトランスとして一般に用いられている。 Coil devices are used for various applications in various electrical products. For example, coil devices are used in EV (Electric Vehicle), PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) or in-vehicle chargers for commuter (vehicle), LLC circuits, etc., and leakage It is generally used as a transformer such as a transformer.
コイル装置としては、たとえば下記に示す特許文献1に示すコイル装置が知られている。特許文献1に示すコイル装置では、リーケージ特性の調整が容易であり、大電流化を図りながら高周波化に対応できる。
As a coil device, for example, a coil device shown in
しかしながら、特許文献1に示すコイル装置では、一次コイルと二次コイルとが巻回軸方向に隣り合って配列してあり、これらの巻き数比が異なる場合などには、これらのコイル間の結合が低くなり易く、リーケージ特性が安定しない場合があることが判明した。特に近年では、コイル装置に印加される電圧の高周波化に伴い、高周波帯におけるリーケージ特性の安定が課題となっている。
However, in the coil device shown in
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、リーケージ特性が安定なコイル装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a coil device having a stable leakage characteristic.
上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
第1コイル部と、
前記第1コイル部を構成するワイヤと同じ共通ワイヤで構成してあり、前記第1コイル部とは巻回軸に沿って離れて配置してある第2コイル部と、
前記巻回軸に沿って、前記第1コイル部と第2コイル部との間に位置し、前記共通ワイヤとは異なる中間ワイヤで構成してある中間コイル部とを有する。
In order to achieve the above object, a coil device according to the present invention comprises:
A first coil part;
A second coil part, which is made of the same common wire as the wire constituting the first coil part, and is arranged away from the first coil part along a winding axis;
An intermediate coil portion that is located between the first coil portion and the second coil portion along the winding axis and is formed of an intermediate wire different from the common wire.
本発明に係るコイル装置では、中間コイル部を、第1コイル部と第2コイル部とで挟む構造である。そのため、これらのコイル間の結合を高くすることができ、リーケージ特性の安定化を図ることが容易となる。また、高周波帯においても、安定したリーケージ特性を得ることができるコイル装置を実現することができる。 In the coil device according to the present invention, the intermediate coil portion is sandwiched between the first coil portion and the second coil portion. Therefore, the coupling between these coils can be increased, and it becomes easy to stabilize the leakage characteristics. Further, it is possible to realize a coil device that can obtain a stable leakage characteristic even in a high frequency band.
また、第1コイル部と第2コイル部とは、共通ワイヤで連続して形成してある。このような構成とすることにより、第1コイル部および第2コイル部のいずれか一方に、電流が偏って流れることが防止できる。電流が偏って流れることが防止されるため、いずれか一方のコイル部が異常発熱することを防止することができる。また、第1コイル部および第2コイル部を別々のワイヤで構成する場合に比較して、第1コイル部および第2コイル部を構成する共通ワイヤのワイヤ長を短くすることが可能になり、銅損を小さくすることができる。銅損を小さくできれば、効率が向上し、発熱も低減することができる。 Moreover, the 1st coil part and the 2nd coil part are continuously formed with the common wire. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the current from flowing in one of the first coil portion and the second coil portion. Since current is prevented from flowing unevenly, it is possible to prevent any one of the coil portions from generating abnormal heat. In addition, compared to the case where the first coil unit and the second coil unit are configured with separate wires, the wire length of the common wire that configures the first coil unit and the second coil unit can be shortened. Copper loss can be reduced. If the copper loss can be reduced, efficiency can be improved and heat generation can be reduced.
好ましくは、前記共通ワイヤは、ボビンにα巻きされている。このような構成とすることで、単一の共通ワイヤを用いて、巻回軸方向に離れて配置される第1コイル部と第2コイル部とを容易に形成することができる。また、第1コイル部と第2コイル部とでコイルの巻き数を同じにすることも容易であり、また、巻き数を変化させることも容易である。 Preferably, the common wire is α-wound around a bobbin. By setting it as such a structure, the 1st coil part and 2nd coil part which are arrange | positioned away in the winding axis direction can be easily formed using a single common wire. Moreover, it is easy to make the number of coil turns the same in the first coil part and the second coil part, and it is also easy to change the number of turns.
さらに、各第1および第2コイル部において、巻回軸方向に沿って単一のワイヤのみが存在するようにボビンの鍔部の間隔を調整することで、一層当たりのワイヤの巻回数のバラツキを防止することが容易になり、リーケージ特性の安定化に寄与する。すなわち、一次コイルと二次コイルとの結合係数を厳密に制御することが容易になる。 Further, in each of the first and second coil sections, the bobbin ridge interval is adjusted so that only a single wire exists along the winding axis direction, thereby varying the number of windings of the wire per layer. Can be easily prevented, and contributes to the stabilization of leakage characteristics. That is, it becomes easy to strictly control the coupling coefficient between the primary coil and the secondary coil.
また、α巻きは、巻数を増大させても、巻軸方向の層数を少なくすることができるために、コイル装置の低背化、小型化に寄与する。さらにα巻きにすることで巻線中心部からのワイヤ引き出しがなくなるため、ワイヤが重ならないことからコイル装置の低背化に寄与する。 In addition, the α winding contributes to a reduction in the height and size of the coil device because the number of layers in the winding axis direction can be reduced even if the number of turns is increased. Furthermore, since the wire is not drawn out from the center of the winding by using α winding, the wires do not overlap, contributing to a reduction in the height of the coil device.
前記第1コイル部および前記第2コイル部における前記共通ワイヤの巻数と前記中間コイル部における前記中間ワイヤの巻数とが異なっていてもよい。本発明のコイル装置では、各コイル間の結合が高いため、上記構成とした場合であっても、リーケージ特性の安定化を図ることが容易である。すなわち、本願発明によれば、第1コイル部および第2コイル部における共通ワイヤの巻数と、中間コイル部における中間ワイヤの巻数との巻数比が大きい場合に顕著な効果が得られる。上記構成とした場合、第1コイル部および第2コイル部を複数ターンで構成し、中間コイル部を1ターンで構成してもよい。なお、従来のコイル装置では、一次コイルと二次コイルとの巻数比を大きくすると、各コイル間の結合が低くなり、リーケージ特性の安定化を図ることが困難となり得る。 The number of turns of the common wire in the first coil part and the second coil part may be different from the number of turns of the intermediate wire in the intermediate coil part. In the coil device of the present invention, since the coupling between the coils is high, it is easy to stabilize the leakage characteristics even in the above configuration. That is, according to the present invention, a remarkable effect is obtained when the turn ratio between the number of turns of the common wire in the first coil part and the second coil part and the number of turns of the intermediate wire in the intermediate coil part is large. When it is set as the said structure, a 1st coil part and a 2nd coil part may be comprised by multiple turns, and an intermediate | middle coil part may be comprised by 1 turn. In the conventional coil device, when the turn ratio of the primary coil and the secondary coil is increased, the coupling between the coils is lowered, and it may be difficult to stabilize the leakage characteristics.
好ましくは、前記共通ワイヤは、前記第1コイル部と前記第2コイル部との間を前記巻回軸方向に延びるコイル間接続部を有する。第1コイル部と第2コイル部とが共通ワイヤで連続して形成してあるため、共通ワイヤには、第1コイル部と第2コイル部との間を巻回軸方向に延びるコイル間接続部が形成される。 Preferably, the common wire has an inter-coil connection portion extending in the winding axis direction between the first coil portion and the second coil portion. Since the first coil portion and the second coil portion are continuously formed with a common wire, the common wire has an inter-coil connection extending in the winding axis direction between the first coil portion and the second coil portion. Part is formed.
好ましくは、前記コイル間接続部は、前記中間コイル部の内側を通過している。その場合には、最初に共通ワイヤを用いて第1コイル部および第2コイル部を構成し、次いで中間ワイヤをボビンに巻回して、中間コイル部を構成することになる。この場合に、コイル間接続部が、中間コイル部の内側を通過することになる。 Preferably, the inter-coil connection portion passes through the inside of the intermediate coil portion. In that case, the first coil portion and the second coil portion are first formed using the common wire, and then the intermediate wire is wound around the bobbin to form the intermediate coil portion. In this case, the inter-coil connecting portion passes through the inside of the intermediate coil portion.
なお、最初に中間ワイヤを巻回して中間コイル部を構成し、次いで共通ワイヤを巻回して、第1コイル部および第2コイル部を構成する態様も考えられる。この場合、コイル間接続部は、中間コイル部の外側を通過することになる。 In addition, the aspect which winds an intermediate wire first, comprises an intermediate coil part, and then winds a common wire, and comprises a 1st coil part and a 2nd coil part is also considered. In this case, the inter-coil connecting portion passes outside the intermediate coil portion.
本発明のコイル装置は、前記コイル間接続部を前記中間コイル部から絶縁するための第1絶縁カバーを有していてもよい。コイル間接続部と中間コイル部とが隔離されるように、第1絶縁カバーを介在させることで、両者の絶縁を確実にすることができる。 The coil device of the present invention may have a first insulating cover for insulating the inter-coil connecting portion from the intermediate coil portion. By interposing the first insulating cover so that the inter-coil connecting portion and the intermediate coil portion are isolated, the insulation between them can be ensured.
前記中間ワイヤのリード部は、前記巻回軸方向に延びる立上部を有してもよい。好ましくは、前記立上部と前記第1コイル部との間には、第2絶縁カバーが介在してある。この立上部は、コイルの上方に向かって引き出される途中で、第1コイル部と隔離されるように、第2絶縁カバーを介在させることで、両者の絶縁を確実に図ることができる。 The lead portion of the intermediate wire may have a raised portion extending in the winding axis direction. Preferably, a second insulating cover is interposed between the upright portion and the first coil portion. The rising portion can be reliably insulated by interposing the second insulating cover so as to be separated from the first coil portion while being drawn out upward of the coil.
前記共通ワイヤは、一次コイルまたは二次コイルの内のいずれか一方を構成し、前記中間ワイヤは、一次コイルまたは二次コイルの内のいずれか他方を構成してもよい。このように構成することで、第1コイル部と第2コイル部とを一次コイルとし、中間コイル部を二次コイルとすること、または、中間コイル部を一次コイルとし、第1コイル部と第2コイル部とを二次コイルとすることができる。 The common wire may constitute either one of a primary coil or a secondary coil, and the intermediate wire may constitute either the primary coil or the secondary coil. By comprising in this way, a 1st coil part and a 2nd coil part are made into a primary coil, an intermediate coil part is made into a secondary coil, or an intermediate coil part is made into a primary coil, and a 1st coil part and a 1st coil A 2 coil part can be used as a secondary coil.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
図1に示す本実施形態に係るコイル装置としてのトランス10は、たとえばEV(Electric Vehicle:電動輸送機器)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle:プラグインハイブリッド自動車)、あるいはコミュータ(車両)用の車載用充電器などに用いられ、たとえばLLC回路の一部を構成するために用いられる。
A
図2に示すように、このトランス10は、ボビン20と、磁性コア40aおよび40bと、カバー50と、引出ワイヤカバー60と、台座70と、これらを内部に収容するケース90と、底板92とを有する。なお、図面において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に垂直であり、Z軸は、トランス10の高さ(厚み)に対応する。本実施形態では、トランス10のZ軸方向の下方が、トランスの設置面となる。また、Y軸は、磁性コア40a,40bにおけるベース部44a,44bの長手方向に一致する。さらに、X軸は、ボビン20の長手方向に一致するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、底板92がケース90の底部開口部に、カシメや接着などの手段で取り付けられて、上部が開放してあるケース90が構成される。底板92は、放熱性に優れたアルミニウム銅、鉄などの金属で構成してあることが好ましいが、PPS、PET、PBTなどで構成しても良い。底板92には、後述する磁性コア40のZ軸方向の下端面が接触することから、底板92は、放熱性に優れた材質で構成されることが好ましい。ケース90の下方には、底板92を介して、あるいは、直接に冷却パイプ、冷却フィンなどの冷却装置を装着しても良い。
In this embodiment, the
ケース90の四隅におけるZ軸方向の中間部付近には、ボス部91が形成してある。ボス部91には、たとえばボルト孔が形成してある。ケース90自体は、金属で構成されるが、合成樹脂などで構成されてもよい。なお、底板92とケース90とをアルミニウムのダイキャスト成形などにより一体成形しても良い。ケース全体を金属で構成することにより、放熱性がさらに高められる。
ケース90の内部には、放熱用樹脂が充填してあってもよい。放熱用樹脂としては、特に限定されないが、たとえば熱伝導率が0.5〜5、好ましくは1〜3W/m・Kである放熱性に優れた樹脂が好ましい。放熱性に優れた樹脂としては、たとえばシリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などがあるが、中でも、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂が好ましい。また、放熱性を高めるために、樹脂中には、熱伝導性の高いフィラーを充填させても良い。
The
また、本実施形態の放熱用樹脂は、ショアA硬度が100以下、好ましくは60以下であることが好ましい。磁性コア40a,40bやボビン20が熱により変形したとしても、その変形を吸収し、磁性コア40a,40bに過大な応力を発生させないようにするためである。このような樹脂としては、ポッティング樹脂が例示される。
Moreover, it is preferable that the resin for thermal radiation of this embodiment has a Shore A hardness of 100 or less, preferably 60 or less. This is because even if the
図5および図6Aに示すように、ボビン20のボビン本体21回りに巻回してあるコイル300は、コイル300の巻回軸(Z軸と略平行)に沿って、第1コイル部301と、第2コイル部302と、これらの第1コイル部301と第2コイル部302との間に位置する中間コイル部303とを有する。すなわち、本実施形態では、コイル300の巻回軸(Z軸方向)に沿って、中間コイル部303が第1コイル部301と第2コイル部302とで挟まれている。
As shown in FIGS. 5 and 6A, the
中間コイル部303は、中間ワイヤ37で構成してあり、第1コイル部301および第2コイル部302は、第1コイル部301と第2コイル部302とを形成するための共通ワイヤ38で構成してある。
The
本実施形態では、共通ワイヤ38は一次コイルを構成し、中間ワイヤ37は二次コイルを構成する。すなわち、図11に示すように、共通ワイヤ38で構成される第1コイル部301および第2コイル部302が1次側巻線、中間ワイヤ37で構成される中間コイル部303が二次側巻線となることにより、両者間でトランスが形成される。
In the present embodiment, the
本実施形態では、一次コイルには、二次コイルに比較して高電圧が作用し、二次コイルには比較的に低電圧が作用する。ここで、図11に示すLaは漏れインダクタンスである。 In the present embodiment, a high voltage acts on the primary coil as compared with the secondary coil, and a relatively low voltage acts on the secondary coil. Here, La shown in FIG. 11 is a leakage inductance.
ワイヤ37,38は、それぞれ単線で構成されてもよく、あるいはそれぞれ撚り線で構成されてもよく、あるいは一方が単線で他方が撚り線であってもよい。各ワイヤ37,38は、同じ材質で構成されていても異なっていても良い。ワイヤ37,38の外径は、特に限定されないが、好ましくは1.0〜4.0mmの範囲である。本実施形態では、二次コイルに流れる電流が大きくなるために、中間ワイヤ37の外径が、共通ワイヤ38の外径よりも大きく、たとえば3.0〜4.0mmが好ましい。また、各ワイヤ37,38には、絶縁被膜が形成してあることが好ましい。
Each of the
図1に示す第1リード部37a,37bは、図5および図6Aに示す中間ワイヤ37の両端部であり、図1に示す第2リード部38a,38bは、図5および図6Aに示す共通ワイヤ38の両端部である。図1に示すように、第1リード部37a,37bおよび第2リード部38a,38bの各端部には、たとえば金属端子で構成された端子94がハンダ付けなどで接続され、それぞれのワイヤ37および38の両端が端子94に電気的に接続してある。
The
本実施形態では、中間コイル部303を構成する中間ワイヤ37の巻数をn2とした場合に、第1コイル部301および第2コイル部302における共通ワイヤ38の合計巻数n1は、好ましくは巻き数n2の2倍以上、3倍以上でもよく、5倍以上、6倍以上でもよい。本実施形態では、これらの巻き数の比率(n1/n2)が大きい場合でも、結合係数を比較的に大きくすることが可能であり、リーケージ特性の安定化に寄与する。
In the present embodiment, when the number of turns of the
第1コイル部301および第2コイル部302における共通ワイヤ38の合計巻数n1は、第1コイル部301および第2コイル部302に略均等に分けられることが好ましいが、多少異なっていても良い。すなわち、第1コイル部301における共通ワイヤ38の巻き数は、(0.3〜0.7)×n1であることが好ましく、第2コイル部302における共通ワイヤ38の巻き数は、(0.7〜0.3)×n1であることが好ましい。一次コイルと二次コイルとの結合係数を向上させるためである。
The total number of turns n1 of the
図9に示すように、共通ワイヤ38は、第1コイル部301と第2コイル部302との間を巻回軸(Z軸)方向に延びるコイル間接続部380を有する。本実施形態では、第1コイル部301と第2コイル部302とが共通ワイヤ38で連続して形成してあるため、共通ワイヤ38には、第1コイル部301と第2コイル部302の間を巻回軸方向に延びるコイル間接続部380が形成されることになる。
As shown in FIG. 9, the
図6Aおよび図9に示すように、コイル間接続部380は、中間コイル部303の内側を通過している。詳細については後述するが、本実施形態では、最初に共通ワイヤ38をボビン20に巻回して、第1コイル部301および第2コイル部302を構成し、次いで中間ワイヤ37をボビン20に巻回して、中間コイル部303を構成している。
As shown in FIGS. 6A and 9, the
このような態様でコイル300をボビン20に装着した場合、コイル間接続部380は、中間コイル部303の内側を通過することになる。この場合、図6Aに示すように、コイル間接続部380を中間コイル部303から絶縁するために、第1絶縁カバー81が、ボビン20に装着してある。第1絶縁カバー81については、後で詳細に説明する。
When the
図6Aに示すように、第1コイル部301および第2コイル部302からは1対の第1リード部38a,38bが引き出されている。また、中間コイル部303からは1対の第1リード部37a,37bが引き出されている。
As shown in FIG. 6A, a pair of
より詳細には、図8Aに示すように、中間ワイヤ37の両端に形成してある第1リード部37a,37bは、コイル300の巻回軸(Z軸)方向に延びる立上部371a,371bと、1対の第1リード部37a,37b同士の間隔が狭まる方向に向かう方向変化部372a,372bと、コイル300から遠ざかる方向(X軸)に延びる引出本体部373a,373bとを有する。
More specifically, as shown in FIG. 8A, the
なお、立上部371a,371bは、Z軸に対して必ずしも平行ではなく傾斜していてもよい。また、引出本体部373a,373bもX軸に対して必ずしも平行ではなく、Y軸および/またはZ軸方向に傾斜していてもよい。また、方向変化部372a,372bは、立上部371a,371bの向かう方向を引出本体部373a,373bの向かう方向に変換する部分であり、直線状でも曲線状でもよい。
Note that the
本実施形態では、引出本体部373a,373b同士の間隔が、立上部371a,371b同士の隙間間隔よりも狭くなるように構成されている。より詳細には、引出本体部373a,373b同士の隙間間隔W1は、好ましくは0〜1mmである。また、引出本体部373a,373bのX軸方向の長さL1は、好ましくは20〜100mmである。隙間間隔W1を小さくするほど、二次側コイルのリーケージを小さくすることができる。また、引出本体部373a,373bのX軸方向の長さL1は、長くなるほどリーケージが大きくなる傾向にあるために、必要最小限が好ましい。
In this embodiment, it is comprised so that the space | interval of drawer main-
また、図8Aに示すように、共通ワイヤ38の両端に形成してある第2リード部38a,38bは、コイル300の巻回軸(Z軸)方向に延びる立上部381a,381bと、1対の第2リード部38a,38b同士の間隔が広がる方向に向かう方向変化部382a,382bと、コイル300から遠ざかる方向(Y軸)に延びる引出本体部383a,383bとを有する。
Further, as shown in FIG. 8A, the
なお、立上部381a,381bは、Z軸に対して必ずしも平行ではなく傾斜していてもよい。また、引出本体部383a,383bもX軸に対して必ずしも平行ではなく、Y軸および/またはZ軸方向に傾斜していてもよい。また、方向変化部382a,382bは、方向変化部372a,372bと同様であり、直線状でも曲線状でもよい。
The
本実施形態では、引出本体部383a,383b同士の間隔が、立上部381a,381b同士の隙間間隔よりも広くなるように構成されている。より詳細には、引出本体部383a,383b同士の隙間間隔W2は、引出本体部373a,373b同士の隙間間隔W1よりも広く、好ましくは1〜5mmである。また、引出本体部383a,383bのX軸方向の長さL2は、引出本体部373a,373bのX軸方向の長さL1と略同等である。
In this embodiment, it is comprised so that the space | interval of drawer | drawing-out main-
なお、本実施形態では、引出本体部373a,373b同士の間隔、および引出本体部383a,383b同士の間隔が、その長手方向各部において一定となっているが、異なっていてもよい。すなわち、引出本体部373a,373bあるいは引出本体部383a,383bは、必ずしも平行に延びていなくてもよい。ただし、トランス10のリーケージ特性を良好にする観点では、引出本体部373a,373b同士の隙間間隔W1を小さくし、隙間間隔W1が長手方向に沿って一定であることが好ましい。
In addition, in this embodiment, although the space | interval of drawer main-
図7Aに示すように、ボビン20は、ボビン本体21と、ボビン本体21のX軸方向の両端上部に一体に成形してある端子台22,23とを有する。ボビン20は、たとえばPPS、PET、PBT、LCP、ナイロンなどのプラスチックで構成してあるが、その他の絶縁部材で構成されても良い。ただし、本実施形態では、ボビン20としては、たとえば1W/m・K以上に熱伝導率が高いプラスチックで構成することが好ましく、たとえばPPS、ナイロンなどで構成してある。
As shown in FIG. 7A, the
端子台22,23は、側壁部221,231と、それぞれX軸方向の両端に形成してある一対の係止部222,232と、を有する。側壁部221,231は、第1リード部37a,37bおよび第2リード部38a,38bが引き出される側を除き、端子台22,23の周縁を包囲するように形成してある。側壁部221,231のY軸方向の両外端壁には、係合突起部224および234がそれぞれ形成してある。係合突起部224,234の機能について後述する。端子台22では、一対の係止部222のY軸方向の中間位置に分離凸部223が形成してある。
The terminal blocks 22 and 23 have
図7Bに示すように、一対の係止部222には、立上部371a,371bでZ軸方向に立ち上げられた第1リード部37a,37bが、方向変化部372a,372bの部分でY軸方向の外側から内側に巻き付けられ、引出本体部373a,373bとして相互間の隙間が小さくなった状態でX軸方向の外側に案内される。
As shown in FIG. 7B, the pair of locking
分離凸部223は、Z軸から見て、略五角形の形状を持ち、X軸方向にボビン20から離れる方向に向けて先細になる先端部を有する。分離凸部223は、方向変化部372a,372b同士、または引出本体部373a,373b同士が接触しないように分離するための部材である。なお、分離凸部223の形状は図示の形状に限定されるものではなく、楕円形やその他の多角形などに適宜変更してもよい。
The separation
第1リード部37a,37bの方向変化部372a,372bを一対の係止部222に係止することにより、図8Aに示す第1リード部37a,37bの中間に位置する中間ワイヤ37で構成される中間コイル部303の巻き解しが防止される。その状態で、第1リード部37a,37bをコイル300から遠ざかる方向に引き出すことが可能となる。すなわち、本実施形態では、図7Bに示すように、端子台22には、側壁部221と1対の係止部222と分離凸部223とにより区画された(あるいは、挟まれた)通路が形成してあり、これらの通路を通して、第1リード部37a,37bをボビン20から遠ざかる方向に引き出すことが可能となる。
By engaging the
また、図4に示すように、一対の係止部232では、立上部381a,381bでZ軸方向に立ち上げられた第2リード部38a,38bが、方向変化部382a,382bの部分でY軸方向の内側から外側に巻き付けられ、引出本体部383a,383bとして相互間の隙間が大きくなった状態でX軸方向の外側に案内される。端子台23には、端子台22に設けられた分離凸部223と同様な部材は具備させる必要がない。
Further, as shown in FIG. 4, in the pair of locking
第2リード部38a,38bの方向変化部382a,382bを一対の係止部232に係止することにより、図8Aに示す第2リード部38a,38bの中間に位置する共通ワイヤ38で構成される第1コイル部301および第2コイル部302の巻き解しが防止された状態で、第2リード部38a,38bをコイル300から遠ざかる方向に引き出すことが可能となる。すなわち、本実施形態では、図7Aに示すように、端子台23には、側壁部231と1対の係止部232とにより区画された(あるいは、挟まれた)通路が形成してあり、これらの通路を通して、第2リード部38a,38bをボビン20から遠ざかる方向に引き出すことが可能となる。
The
図2に示すように、端子台22,23のZ軸方向の上方には、引出ワイヤカバー60が覆い被さるように装着される。より詳細には、引出ワイヤカバー60のY軸方向両端の側面には、孔61が形成してあり、この孔61を端子台22,23に形成してある係合突起部224,234に係合させることにより、引出ワイヤカバー60を端子台22,23に装着することができる。これにより、第1リード部37a,37bおよび第2リード部38a,38bが端子台22,23の上方に不要にはみ出すことを防止することができる。
As shown in FIG. 2, a
磁性コア40a,40bは、本実施形態では、同じ形状であり、Z−Y断面で断面E字形状を有し、いわゆるE型コアを構成する。なお、磁性コア40a,40bの態様は図2に示す態様に限定されるものではなく、磁性コア40a,40bを図中一点鎖線(Y軸方向の略中央位置)に沿ってXZ平面に平行に切断してなる分割コアであってもよい。
In the present embodiment, the
Z軸方向の上側に配置される磁性コア40aは、Y軸方向に延びるベース部44aと、ベース部44aのY軸方向の両端からZ軸方向に突出している一対の側脚部48aと、これらの側脚部48aの間でY軸方向の中央からZ軸方向に突出する中脚部46aとを有する。Z軸方向の下側に配置される磁性コア40bは、Y軸方向に延びるベース部44bと、ベース部44bのY軸方向の両端からZ軸方向に突出している一対の側脚部48bと、これらの側脚部48bの間でY軸方向の中央からZ軸方向に突出する中脚部46bとを有する。
The
中脚部46aは、ボビン20のコア脚用貫通孔21aの内部にZ軸方向の上方から挿入されるようになっている。同様に、中脚部46bは、ボビン20のコア脚用貫通孔21aの内部にZ軸方向の下方から挿入され、コア脚用貫通孔21aの内部において、それらの先端は、所定のギャップG(図5および図6A参照)を挟んで向き合うように構成してある。
The
このように、ギャップGを形成することにより、ギャップGの幅に応じてリーケージ特性を調整することができる。なお、ギャップGを形成することなく、中脚部46bの先端が、コア脚用貫通孔21aの内部において、中脚部46aの先端に接触するように構成してもよい。
In this way, by forming the gap G, the leakage characteristics can be adjusted according to the width of the gap G. In addition, you may comprise so that the front-end | tip of the
中脚部46aおよび中脚部46bは、コア脚用貫通孔21aの内周面形状に一致するように、略楕円柱形状を有しているが、その形状は、特に限定されず、コア脚用貫通孔21aの形状に合わせて変化させても良い。また、側脚部48a,48bは、ボビン本体21の外周面形状に合わせた内側凹曲面形状を有し、その外面は、X−Z平面に平行な平面を有している。本実施形態では、各コア40a,40bの材質は、金属、フェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。
The
側脚部48a,48bの内周面とボビン本体21の外周面との間には、それぞれカバー50が配置してある。カバー50のカバー本体52は、ボビン20における端子台22および23の間に位置するボビン本体21の外周を覆うような形状を有する。カバー本体52のZ軸方向の両端には、カバー本体52からボビン本体21に向けて略垂直方向に折り曲げられている係止片54が一体成形してある。カバー本体52のZ軸方向の両側に形成してある一対の係止片54は、図4に示すように、ボビン本体21のZ軸方向の上下面を挟み込むように取り付けられる。
また、カバー本体52のX軸方向の両端外面には、それぞれZ軸方向に延びる側脚ガイド片56が一体に成形してある。一対の側脚ガイド片56の間に位置するカバー本体52の外面には、側脚部48a,48bの内面が接触し、側脚部48a,48bのX軸方向の移動が、一対の側脚ガイド片56により制限されるようになっている。これらのカバー50は、ボビン20と同様なプラスチックなどの絶縁部材あるいは金属で構成してある。
Further, side
図5に示すように、ボビン20のボビン本体21を構成する巻回筒部28のZ軸方向の両端には、端部隔壁鍔24および25が半径方向の外方に延びるように、XY平面に略平行に一体成形してある。端部隔壁鍔24および25のZ軸方向の間に位置する巻回筒部28の外周面には、巻回隔壁鍔26および27が径方向外方に突出するように、Z軸方向に所定間隔で形成してある。これらの端部隔壁鍔24および25の間に形成された巻回隔壁鍔26および27により、これらの隔壁鍔の間には、Z軸方向の下から順に、区画S1〜S3が形成される。なお、巻回隔壁鍔26,27および区画S1〜S3の数は、特に限定されない。
As shown in FIG. 5, at the both ends in the Z-axis direction of the
本実施形態では、区画S1,S3には、共通ワイヤ38が連続して6ターンずつ巻回されて、第1コイル部301および第2コイル部302が構成され、区画S2には中間ワイヤ37が1ターンで巻回され、第3コイル部303が構成される。本実施形態では、巻回隔壁鍔26が、第1コイル部301と中間コイル部303とをZ軸方向に仕切る役割を果たし、巻回隔壁鍔27が、第2コイル部302と中間コイル部303とをZ軸方向に仕切る役割を果たす。
In the present embodiment, the
図5に示すように、第1コイル部301を構成する共通ワイヤ38が巻回される区画S1,S3におけるZ軸に沿っての区画幅T1は、Z軸方向に1本の共通ワイヤ38が入り込める幅に設定してある。ただし、区画幅T1は、Z軸方向に2本以上の共通ワイヤ38が入り込める幅に設定してもよい。また、本実施形態では、区画幅T1は、全て同じであることが好ましいが、多少異なっていても良い。
As shown in FIG. 5, the section width T1 along the Z-axis in the sections S1 and S3 around which the
また、中間コイル部303を構成する中間ワイヤ37が巻回される区画S2におけるZ軸に沿っての区画幅T2は、Z軸方向に1本の中間ワイヤ37が入り込める幅に設定してある。ただし、区画幅T2は、Z軸方向に2本以上の中間ワイヤ37が入り込める幅に設定してもよい。また、本実施形態では、区画S2におけるZ軸に沿っての区画幅T2は、共通ワイヤ38の線径に合わせて、区画幅T1と異なっていることが好ましいが、同じであってもよい。
The section width T2 along the Z axis in the section S2 around which the
また、隔壁鍔24〜27の高さ(巻軸に対して半径方向の長さ)H1は、1本以上(1層以上)のワイヤ37または38が入り込める高さに設定してあり、本実施形態では、好ましくは3〜8層のワイヤが巻回できる高さに設定してある。各隔壁鍔24〜27の高さH1は、全て同じであることが好ましいが、異なっていても良い。
Moreover, the height (length in the radial direction with respect to the winding axis) H1 of the
本実施形態では、区画S1およびS3に巻回される共通ワイヤ38の巻回方法はα巻であり、図9に示すコイル間接続部380から、図5に示す各区画S1およびS3に共通ワイヤ38が通されて巻始められ、図8Aに示す各リード部38a,38bに引き出される。図5に示す区画S2に巻回される中間ワイヤ37の巻回方法は、特に限定されず、通常巻きでもα巻きでもよい。
In the present embodiment, the winding method of the
ここで、α巻きについて説明する。たとえば図6Aおよび図6Bに示すボビン20に、共通ワイヤ38をα巻きするには、まず、巻回隔壁鍔26および27の周方向一部が切り欠かれている部分に、共通ワイヤ38のコイル間接続部380を通して、図5に示す区画S1と区画S3とを連絡する。そして、リード部38aに近い側の共通ワイヤ38の一部は、区画S3の内部で、たとえば右回りに巻回筒部28の外周に複数層(本実施形態では、6層)で巻回する。同時に、リード部38bに近い側の共通ワイヤ38の他の一部は、区画S1の内部で、区画S1における巻き方とは逆の方向(または同一方向でもよい)に、巻回筒部28の外周に複数層で巻回する。なお、これらの作業は、自動巻機を用いて行っても良い。
Here, the α winding will be described. For example, in order to α-wind the
図5に示す区画S2に巻回される中間ワイヤ37は、図6Aに示すように、巻回隔壁鍔26および27の周方向一部が切り欠かれている部分に、共通ワイヤ38のコイル間接続部380を配置した後、第1絶縁カバー81が装着され、その後に、図5に示すように、巻回隔壁鍔26および27の間で一巻き以上に巻回される。
As shown in FIG. 6A, the
図6Aおよび図7Aに示すように、Z軸方向の最下部に位置する端部隔壁鍔25のX軸方向の両端には、それぞれボビン脚部29が一体に成形してある。各ボビン脚部29は、端部隔壁鍔25のX軸方向の両端から、Z軸方向の下方に突出して形成してある。各ボビン脚部29には、図2に示す各台座70が収容される。各台座70のZ軸方向の高さは、各台座70を各ボビン脚部29に収容したときに、各台座70の底面がコア部材40bの底面と略面一となるように調整してある。すなわち、台座70は高さ調整機構としての機能も有する。
As shown in FIGS. 6A and 7A,
図7Aに示すように、巻回隔壁鍔26,27の端子台23側には、図7Cに示す第1絶縁カバー81のY軸方向幅よりも狭い幅で、切欠部264,274が形成してある。また、巻回隔壁鍔26のZ軸方向の下側表面には、切欠部264が形成されている周方向位置で、Z軸方向に貫通しないザグリ面261が形成してある。また、巻回隔壁鍔27のZ軸方向の上側表面には、切欠部274が形成されている周方向位置で、Z軸方向に貫通しないザグリ面271が形成してある。
As shown in FIG. 7A,
ザグリ面261および271に沿って、図7Cに示す第1絶縁カバー81が巻回隔壁鍔26および27の間に取り付けられ、切欠部264,274を閉じるようになっている。図7Cに示すように、第1絶縁カバー81は、コイル間接続部380を中間コイル部303から絶縁するためのものである。なお、図7Aに示すように、ザグリ面271には、リード係止溝272が形成してある。リード係止溝272は、第2リード部38bの立上部381bの基端が係止し、立上部381bを形成しやすくしている。
A first insulating
図7Cに示すように、第1絶縁カバー81は、円筒の一部を構成する中間部分筒813と、そのZ軸方向の両端にX−Y軸平面で平行に形成してある部分鍔811および812とを有する。中間部分筒813は、中間コイル部303を構成する中間ワイヤ37の周方向一部が巻回される。図6Aに示すように、中間部分筒813の内周面は、コイル間接続部380を挟んで、ボビン20の巻回筒部28の外周面と対向する。
As shown in FIG. 7C, the first insulating
第1絶縁カバー81は、一方の部分鍔811が巻回隔壁部26のザグリ面261に当接し、他方の部分鍔812が巻回隔壁部27のザグリ面271に当接して、スライド挿入可能に、ボビン20に固定される。図9に示すように、本実施形態では、コイル間接続部380は、中間コイル部303の内側を通過するが、図7Cに示すように、コイル間接続部380と中間コイル部303とが中間部分筒813を介して絶縁される。
The first insulating
図6Aに示すように、端部隔壁鍔24および巻回隔壁鍔26の端子台22側には、図7Dに示す第2絶縁カバー82が取り付けられるように、切欠部244,264が形成してある。図8Bに示すように、第2絶縁カバー82は、第1リード部37a,37bの立上部371a,371bと方向変化部372a,372bとを、第1コイル部301から絶縁するためのものである。
As shown in FIG. 6A,
図7Dに示すように、第2絶縁カバー82は、そのZ軸方向の両端にX−Y軸平面で平行に形成してある部分鍔821および822と、壁部823と、一対の側部824とを有する。側部824のY軸方向の外面には、それぞれ凸部825が形成してある。図6Aに示すように、第2絶縁カバー82は、一方の部分鍔821を端部隔壁部24に形成してある溝部にはめ込み、他方の部分鍔822を巻回隔壁部26のザグリ面に当接させてスライド挿入することにより、ボビン20に固定される。
As shown in FIG. 7D, the second insulating
その際に、図7Bに示すように、第2絶縁カバー82に形成してある凸部825が、巻回隔壁鍔26のY軸方向端部と端部隔壁部24のY軸方向端部(側壁部221の下端)との間に係合し、第2絶縁カバー82がボビン20に安定して固定される。図8Bおよび図8Cに示すように、第1リード部37a,37bの立上部371a,371bと、第1コイル部301とが、第2絶縁カバー82を介して良好に絶縁される。なお、図7Bに示すように、巻回隔壁鍔27が、X軸方向の外側(ボビン20の巻回軸から離れる方向)に張り出している張り出し部を有するため、図8Bおよび図8Cに示す中間ワイヤ37およびその第1リード部37aおよび37bと、第2コイル部302との絶縁も良好に保たれている。
At this time, as shown in FIG. 7B, the
これらの絶縁カバー81,82は、ボビン20と同様または異なるプラスチックなどの絶縁部材で構成してある。絶縁カバー81,82は、ボビン20とは別に成形されて、ボビン20の周方向の一部に取り付けられる。
These insulating covers 81 and 82 are made of an insulating member such as plastic similar to or different from the
本実施形態に係るトランス10は、図2に示す各部材を組み立てると共に、ボビン20に中間ワイヤ37および共通ワイヤ38を巻回することによって製造される。以下に、トランス10の製造方法の一例を、図2などを用いて説明する。トランス10の作製においては、まず、ボビン20を準備する。ボビン20の材質は特に限定されないが、ボビン20は、樹脂等の絶縁材料によって形成される。
The
次に、ボビン20の巻回筒部28の外周に共通ワイヤ38をα巻により巻回し、第1コイル部301および第2コイル部302を形成する。第1コイル部301および第2コイル部302の形成に使用される共通ワイヤ38としては、特に限定されないが、リッツ線等が好適に使用される。また、第1コイル部301および第2コイル部302を形成する際の共通ワイヤ38の末端部である第2リード部38a,38bは、たとえば端子94にハンダ付けされて接続される。
Next, the
次に、共通ワイヤ38が巻回されたボビン20に第1絶縁カバー81および第2絶縁カバー82を装着する。なお、第2絶縁カバー82は、後でボビン20に装着してもよく、ボビン20には、少なくとも第1絶縁カバー81が取り付けられればよい。
Next, the first insulating
次に、ボビン20の巻回筒部28の外周に中間ワイヤ37を巻回し、中間コイル部303を形成する。中間コイル部303の形成に使用される中間ワイヤ38としては、共通ワイヤ38と同じでもよいし、異なっていてもよい。また、中間コイル部303を形成する際の中間ワイヤ37の末端部である第1リード部37a,37bは、たとえば端子94にハンダ付けされて接続される。
Next, the
次に、中間コイル部303から第1リード部37a,37bを巻回軸上方に引き出し、係止部222に係止させつつ、コイル300から遠ざかる方向に引き出す。その際には、予めボビン20には、第2絶縁カバー82が取り付けられている。
Next, the
また、第1コイル部301および第2コイル部302から第2リード部38a,38bを巻回軸上方に引き出し、係止部222,232に係止させつつ、コイル300から遠ざかる方向に引き出す。そして、端子台22,23の上方に、引出ワイヤカバー60を装着する。
Further, the
次に、カバー50をボビン20におけるY軸方向の両側に取り付け、その後に、Z軸方向の上下方向から磁性コア40a,40bを取り付ける。すなわち、磁性コア40a,40bの中脚46a,46bの先端同士の間にギャップGを持たせつつ、側脚48a,48bの先端同士を接合する。磁性コア40a,40bの材質としては、金属、フェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。なお、ギャップGは0であっても良い。
Next, the
次に、台座70をボビン脚部29の内部に収容する。なお、ボビン脚部29には、予め台座70が装着してあってもよい。その後、底板92をケース90の底部開口部に接着し、上部が開放してあるケース90に上記組立体を収納するとともに、ケース90の内部に放熱用樹脂を充填する。以上のような工程により、本実施形態に係るトランス10を製造することができる。
Next, the
本実施形態に係るトランス10では、中間コイル部303を、第1コイル部301と第2コイル部302とで挟む構造(サンドイッチ構造)である。そのため、これらのコイル部間の結合を高くすることができ、リーケージ特性の安定化を図ることが容易となる。また、高周波帯においても、安定したリーケージ特性を得ることができる高結合なトランス10を実現することができる。
The
また、第1コイル部301と第2コイル部302とは、共通ワイヤ38で連続して形成してある。このような構成とすることにより、第1コイル部301および第2コイル部302のいずれか一方に、電流が偏って流れることが防止できる。電流が偏って流れることが防止されるため、いずれか一方のコイル部301または302が異常発熱することを防止することができる。また、第1コイル部301および第2コイル部302を別々のワイヤで構成する場合に比較して、第1コイル部301および第2コイル部302を構成する共通ワイヤ38のワイヤ長を短くすることが可能になり、銅損を小さくすることができる。銅損を小さくできれば、効率が向上し、発熱も低減することができる。
Further, the
また、本実施形態では、一次コイルと二次コイルとの結合係数が高いため、一次コイルの巻き数と二次コイルの巻き数とが大きく異なる場合であっても、リーケージ特性の安定化を図ることが容易である。すなわち、本実施形態によれば、第1コイル部301および第2コイル部302における共通ワイヤ38の巻数と、中間コイル部303における中間ワイヤ37の巻数との巻数比が大きい場合でも効果が大きい。具体的には共通ワイヤ38の合計巻数n1と中間ワイヤ37の巻数n2との巻数比n1/n2が、2以上、3以上、5以上の場合でも、より顕著な効果が得られる。
Further, in this embodiment, since the coupling coefficient between the primary coil and the secondary coil is high, the leakage characteristics are stabilized even when the number of turns of the primary coil and the number of turns of the secondary coil are greatly different. Is easy. That is, according to the present embodiment, the effect is great even when the turn ratio between the number of turns of the
また、本実施形態では、共通ワイヤ38は、ボビン20にα巻きされている。このような構成とすることで、単一の共通ワイヤ38を用いて、巻回軸方向に離れて配置される第1コイル部301と第2コイル部302とを容易に形成することができる。また、第1コイル部301と第2コイル部302とでコイルの巻き数を同じにすることも容易であり、また、巻き数を変化させることも容易である。
In the present embodiment, the
さらに、図5に示すように、各第1コイル部301および第2コイル部302において、巻回軸方向に沿って単一のワイヤ38のみが存在するようにボビン20の鍔部24〜27の間隔T1およびT2を調整することで、一層当たりのワイヤ37および38の巻回数のバラツキを防止することが容易になり、リーケージ特性の安定化に寄与する。すなわち、一次コイルと二次コイルとの結合係数を厳密に制御することが容易になる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, in each of the
また、α巻きは、巻数を増大させても、巻軸方向の層数を少なくすることができるために、コイル装置10の低背化、小型化に寄与する。さらにα巻きにすることで巻線中心部からのワイヤ引き出しがなくなるため、ワイヤが重ならないことからコイル装置10の低背化に寄与する。
Further, the α winding contributes to a reduction in the height and size of the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
たとえばボビン20の外周にコイル300を装着する他の態様としては、最初に中間ワイヤ37をボビン20に巻回して、中間コイル部303を構成し、次いで共通ワイヤ38をボビン20に巻回して、第1コイル部301および第2コイル部302を構成する態様も考えられる。このような態様でコイル300をボビン20に装着した場合、コイル間接続部380は、中間コイル部303の外側を通過することになる。
For example, as another aspect in which the
また、上述した一次コイルと二次コイルの関係は逆にしてもよい。すなわち、共通ワイヤ38が二次コイルを構成し、中間ワイヤ37は、一次コイルを構成してもよい。また、その場合には、各ワイヤの外径の大小関係は、上述した例と逆であってもよい。あるいは、これらのワイヤの外径は、同じであってもよい。
Further, the relationship between the primary coil and the secondary coil described above may be reversed. That is, the
10…トランス
20…ボビン
21…ボビン本体
21a…コア脚用貫通孔
22,23…端子台
221,231…側壁部
222,222…係止部
223…分離凸部
224,234…係合突起部
24,25…端部隔壁鍔
244…切欠部
26,27…巻回隔壁鍔
261,271…ザグリ面
272…リード係止溝
264,274…切欠部
28…巻回筒部
29…ボビン脚部
300…コイル部
301…第1コイル部
302…第2コイル部
303…中間コイル部
37…中間ワイヤ
37a,37b…第1リード部
371a,371b…立上部
372a,372b…方向変化部
373a,373b…引出本体部
38…共通ワイヤ
38a,38b…第2リード部
381a,381b…立上部
382a,382b…方向変化部
383a,383b…引出本体部
380…コイル間接続部
40a,40b…磁性コア
44a,44b…ベース部
46a,46b…中脚部
48a,48b…側脚部
50…カバー
52…カバー本体部
54…係止片
56…側脚ガイド片
60…引出ワイヤカバー
70…台座
81…第1絶縁カバー
811,812…部分鍔
813…中間部分筒
82…第2絶縁カバー
821,822…部分鍔
823…壁部
824…側部
825…凸部
90…ケース
91…ボス部
92…底板
94…端子
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1コイル部を構成するワイヤと同じ共通ワイヤで構成してあり、前記第1コイル部とは巻回軸に沿って離れて配置してある第2コイル部と、
前記巻回軸に沿って、前記第1コイル部と第2コイル部との間に位置し、前記共通ワイヤとは異なる中間ワイヤで構成してある中間コイル部とを有するコイル装置。 A first coil part;
A second coil part, which is made of the same common wire as the wire constituting the first coil part, and is arranged away from the first coil part along a winding axis;
A coil device having an intermediate coil portion that is located between the first coil portion and the second coil portion along the winding axis and is configured by an intermediate wire different from the common wire.
前記立上部を前記第1コイル部から絶縁するための第2絶縁カバーをさらに有する請求項1〜6のいずれかに記載のコイル装置。 The lead portion of the intermediate wire has a raised portion extending in the winding axis direction;
The coil device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second insulating cover for insulating the upright portion from the first coil portion.
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