JP3531790B2 - トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータなど
では昇圧または降圧のためにフェライトコアなどを用い
たトランスを用いることが普通である。フェライトコア
形状には各種のものが知られているが、それぞれ絶縁被
覆コイルからなる一次コイル及び二次コイルをコアの中
央柱部に巻装する中央柱型コア構造を採用することが通
常である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなＤＣ−ＤＣ
コンバータやインバータなどでは、インバータ回路や整
流回路などの電子回路部分は集積化などによりコスト低
減が年々なされてきているが、上述した昇圧トランスや
降圧トランスは、製造工程の自動化、特に、一次コイル
及び二次コイルの絶縁処理工程及びコアへの巻装を含む
組み立て工程の自動化が容易でなく、このため絶縁性能
を確保しつつ製造工程の短縮や自動化を図ることが容易
ではなかった。

【０００４】特に、上述した中央柱型コア構造の昇圧ト
ランスや降圧トランスでは、低圧コイルの電流が増大す
るために、低圧コイルを、市販のエナメル被覆線材のコ
イル成形方法で形成する場合、コイルの断面積コイルが
大きい場合には、巻装作業が困難となったり、低圧コイ
ルが大型化したりする（低圧コイルの断面中の有効導体
断面積が小さいので）欠点が生じ、コイルの断面積が小
さい場合には、巻装作業が煩雑となったり、多数のコイ
ルの並列接続作業が必要となるという欠点が生じた。

【０００５】このため、昇圧トランスや降圧トランスで
は、低圧コイルとして、たとえば打ちぬきなどで成形さ
れた大断面積の１ターンのシートコイルを複数枚接続し
て用いるのが、抵抗損失低減や巻装作業簡素化などの点
で有利である。しかしながら、このような異形のシート
コイルからなる１枚ないし複数枚の低圧コイルは、隣接
するシートコイル間において、高圧コイルに対して、外
部またはそれ以外の導体などに対して、それぞれ電気絶
縁性能を与える必要があり、そのためには、各シートコ
イル間の距離を確保しつつポッティング成形やインサー
ト成形などの樹脂成形を用いることが考えられる。しか
し、前者の方法は作業性が悪く煩雑であり、後者の方法
は製造装置規模が大型となる他、各シートコイル間のギ
ャップを高精度に保持することが容易ではなかった。更
に、このようなインサート樹脂成形の採用は、この低圧
コイルの放熱性の悪化を招き、樹脂の絶縁性能の耐久性
が劣化する。

【０００６】もちろん、低圧コイル群を構成するシート
コイルを絶縁テープ被覆したり、絶縁樹脂溶融槽に漬け
て一枚ずつ表面に絶縁樹脂層を被着することにより、樹
脂ポッティングやインサート樹脂成形などによる樹脂成
形絶縁を低圧コイル群に用いないことも可能である。し
かし、この場合には低圧コイル群を構成する各シートコ
イル間は低圧であるので絶縁被覆層が薄いことは問題と
はならないものの、低圧コイル群の絶縁被覆層が製造作
業時や使用時や修理時や更には衝突などのショック発生
時などにおいて外部からの機械的衝撃に対して傷つきや
すいという問題が考えられる。

【０００７】一方、高圧側コイルは高電圧が印加される
ので、絶縁性確保のために樹脂成形して高圧側樹脂整形
コイルとすることが通常であるが、この場合も同様にそ
の放熱性が問題となる。特に、高圧側樹脂整形コイルは
高温、高電圧印加環境において特にその樹脂の電気絶縁
性能の経時的な劣化が重要な問題となる。本発明は上記
問題点に鑑みなされたものであり、低圧コイル群の電気
絶縁作業を簡素化しかつその外部衝撃からの保護性を確
保するとともに低圧コイル群及び高圧側樹脂整形コイル
群の低温化を実現可能なトランスを提供することをその
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のトランス
によれば、底側コア及び蓋側コアの間に、一対の高圧側
樹脂整形コイル及び低圧コイル群を設け、特に樹脂整形
された両高圧側樹脂整形コイルで低圧コイル群を軸方向
に挟んで積層して形成するので、低圧コイル群の電気絶
縁作業を簡素化しかつその外部衝撃からの保護性を確保
するとともに低圧コイル群及び高圧側樹脂整形コイル群
の低温化を実現可能なトランスを実現することができ
る。

【０００９】更に詳しく説明すると、本構成のトランス
では、低圧コイル群は複数のシートコイルを積層して用
いるので、低圧コイル群の両主面とも高圧側樹脂整形コ
イルによりコアや外部の器材からの機械的、電気的に保
護されることができる。また、低圧コイル群自身は、シ
ートコイルを積層して接続して作製するので、コイル製
造工程を簡素化し、容易にその電気抵抗を低減すること
ができる。

【００１０】更に、低圧コイル群は樹脂成形により厚く
モールドされないので、良好な放熱性をもつことがで
き、その上、放熱性に劣る高圧側樹脂整形コイルは二つ
に分割されて、その間に樹脂成形されない低圧コイル群
が介設されるので、高圧側樹脂整形コイルの熱は良好に
この低圧コイル群に吸収、放熱されるので、高圧側樹脂
整形コイルの温度を低下させることができる。

【００１１】更に、組み立てにおいて、高圧側樹脂整形
コイルおよび低圧コイル群を単に積層するだけで組み立
てできるので、組み立て工程も簡単となる。また、低圧
コイル群は、それぞれ絶縁被覆されずに形成された１タ
ーンのシートコイルからなる前記複数の低圧側コイルを
絶縁シートを挟んで積層して前記中央柱部に嵌着され
る。

【００１２】このようにすれば、低圧コイル群の製造を
一層簡素化することができ、その放熱を更に良好とする
ことができる。また、低圧コイル群を構成する一対の低
圧側コイルは互いに同形に形成されているので、部品点
数を削減することができる。更に、絶縁シートを挟んで
隣接する一対の低圧側コイルは互いに逆向きに積層され
た状態で、互いにコイル軸心方向に重なる締結用孔部を
有する端子をそれぞれ有するので、これら一対の低圧側
コイルを互いに同形とし、かつ、両低圧側コイルの各一
つの端子を軸方向に締結用ネジまたはボルトで締結する
ことにより、それらを直列接続することができるので、
組み立て、接続作業が容易となる。請求項２記載の構成
によれば請求項１記載のトランスにおいて更に、一対の
高圧側樹脂整形コイルは、互いに同形に形成されている
ので、部品点数を削減することができる。

【００１３】請求項３記載の構成によれば請求項１また
は２記載のトランスにおいて更に、一対の高圧側樹脂整
形コイルは互いに逆向きに積層された状態で、互いにコ
イル軸心方向に重なる締結用孔部を有する端子をそれぞ
れ有するので、これら一対の高圧側樹脂整形コイルを互
いに同形とし、かつ、両高圧側樹脂整形コイルの各一つ
の端子を軸方向に締結用ネジまたはボルトで締結するこ
とにより、それらを直列接続することができるので、組
み立て、接続作業が容易となる。

【００１４】請求項４記載の構成によれば請求項１ない
し３記載のトランスにおいて更に、一対の高圧側樹脂整
形コイルは、内周部からコイル軸心方向へ突設されて低
圧側コイル及び絶縁シートの内周部と中央柱部との間を
分離するリング状突出部を有するので、コアの中央柱部
と低圧側コイルの内周部との絶縁を確保できるととも
に、両リング状突出部の突き合わせにより、コイルアセ
ンブリの軸方向位置ずれや変位を防止することができ
る。

【００１５】

【００１６】請求項５記載の構成によれば請求項１ない
し４記載のトランスにおいて更に、底側コア及び蓋側コ
アは互いに同形に形成されているので、部品点数を削減
することができる。結局、上記請求項記載の構成すべて
を採用することにより、低圧側コイル、絶縁シート、高
圧側樹脂整形コイル、コアの４種類の構成部品で、製
造、組み立てが容易な昇圧トランス又は降圧トランスを
作製することができる。

【００１７】

【発明を実施するための形態】本発明のトランスの好適
な態様を以下の実施例を参照して以下に説明する。

【００１８】

【実施例】図１〜図５に示すこのトランスは電気自動車
の高圧主電池から車両用補機給電用の低圧バッテリへ給
電するためのＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる降圧ト
ランスとして用いられるものである。このトランスの全
体斜視図を図１に示し、その平面図を図２に示し、その
側面図を図３に示し、その分解側面図を図４に示し、そ
の分解斜視図を図５に示す。

【００１９】このトランスは、底側コア１、蓋側コア２
からなるコアすなわち閉磁気回路と、一対の高圧側樹脂
整形コイル３、４と、一対の低圧側コイル５、６と、絶
縁シート７とからなり、図４または図５に示すように、
これら各部材を、底側コア１、高圧側樹脂整形コイル
３、低圧側コイル５、絶縁シート７、低圧側コイル６、
高圧側樹脂整形コイル４、蓋側コア２の順に積層して形
成されている。

【００２０】底側コア１及び蓋側コア２は、互いに同形
に形成されたフェライトコアからなり、一点鎖線にて示
すコイル軸心の方向に伸びる中央柱部８及び外壁部９並
びにこれら両者の外端を磁気的に接続する板部１０を有
して互いに突き合わせて配設されている。１１は互いに
突き合わせられる中央柱部８の端面であり、１２は互い
に突き合わせられる外壁部９の端面である。

【００２１】高圧側樹脂整形コイル３、４は、所定ター
ン巻回された樹脂被覆導体線をインサート成形またはポ
ッテッィング樹脂成形されてなる樹脂成形品であり、互
いに同形に形成されている。高圧側樹脂整形コイル３、
４の外周は略四角形の厚い輪板形状に形成されており、
高圧側樹脂整形コイル３、４の第一の端子１３は高圧側
樹脂整形コイルの外周部のうちの角部からコイル軸心と
直交する方向に突出しており、高圧側樹脂整形コイル
３、４の第二の端子１４は、高圧側樹脂整形コイルの外
周部のうちの辺部中央からコイル軸心と直交する方向に
突出している。

【００２２】また、高圧側樹脂整形コイル３、４は、上
記端子１３、１４を基準に区別される二つの主面のう
ち、図５に示すように同一側の主面が互いに向かい合う
よう積層されており、これにより、両高圧側樹脂整形コ
イル３、４の第一の端子１３に設けられた締結用孔部１
３ａを締結用のねじなどで締結し、高圧交流電圧を残る
一対の第二の端子１４間に印加することで、高圧の一次
コイルが構成される。

【００２３】なお、高圧側樹脂整形コイル３は、底側コ
ア１の中央柱部８に嵌着され、高圧側樹脂整形コイル４
は、蓋側コア２の中央柱部８に嵌着されている。更に、
高圧側樹脂整形コイル３、４は、内周部からコイル軸心
方向へ突設されて後述する低圧側コイル５、６及び絶縁
シート７の内周部と中央柱部８との間を分離するリング
状突出部１５を有し、高圧側樹脂整形コイル３、４のリ
ング状突出部１５、１５の先端部は互いに突き合わせら
れている。

【００２４】低圧側コイル５、６は、裸の銅板を略馬蹄
形状に湾曲させたいわゆるシートコイルからなり、互い
に同形に形成されている。低圧側コイル５、６は絶縁シ
ート７を挟んで積層されて、コイル軸心と直交する方向
に延設されている。低圧側コイル５、６は互いに反対向
きに重ね合わされた場合に、両低圧側コイル５、６の各
一方の端子１６の締結用孔部１６ａがコイル軸心方向に
重なる形状を有し、両締結用孔部１６ａを締結用のねじ
などで締結することにより、２ターンの低圧の二次コイ
ルを構成するように形成されている。

【００２５】なお、低圧側コイル５は、底側コア１の中
央柱部８に嵌着され、低圧側コイル６は、蓋側コア２の
中央柱部８に嵌着されている。図４に示す絶縁シート７
は薄いポリエステルフィルムからなり、中央部に中央柱
部８が嵌入される孔（図示せず）を有している。このト
ランスは、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する他の回路素
子とともに基板に図示しない締結機構により締結され、
高圧側樹脂整形コイル３、４及び低圧側コイル５、６は
ブスバーなどに接続される。

【００２６】上記説明した本実施例のトランスによれ
ば、前述の種々の作用効果を奏することができ、特に部
品点数が少なく、かつ、形状が簡単で、組み立ても容易
であるので、自動組み立てに適している。

【００２７】

【変形態様１】上記実施例では、低圧コイル群を、樹脂
絶縁被覆されないシートコイルを絶縁シートを挟んで積
層して作製したが、低圧コイル群を構成する低圧側コイ
ル５、６を樹脂絶縁テープや樹脂絶縁フィルムで被覆し
てもよく、この場合でも、薄い樹脂絶縁テープや樹脂絶
縁フィルムにもかかわらず、低圧コイル群を構成する低
圧側コイル５、６は高圧側樹脂整形コイル３、４により
良好に電気的、機械的に保護されることができる。

【００２８】

【変形態様２】上記実施例では、打ち抜きシートコイル
により低圧側コイル５、６を作製したが、裸のあるいは
樹脂層被覆されたシート状導体板を湾曲加工して低圧側
コイル５、６を作製してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトランスの一実施例を示す全体斜視図
である。

【図２】図１に示すトランスの平面図である。

【図３】図１に示すトランスの側面図である。

【図４】図１に示すトランスの分解側面図である。

【図５】図１に示すトランスの分解斜視図である。

【符号の説明】

１は底側コア、２は蓋側コア、３、４は高圧側樹脂整形
コイル、５、６は低圧側コイル（低圧コイル群）、７は
絶縁シート、８は中央柱部、９は外壁部、１０は板部、
１３ａは高圧側樹脂整形コイル３、４の締結用孔部、１
５は高圧側樹脂整形コイル３、４のリング状突出部、１
６ａは低圧側コイル５、６の締結用孔部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイル軸心方向に伸びる中央柱部及び外壁
   部並びに前記両者の外端を磁気的に接続する板部を有し
   て互いに突き合わせて配設された底側コア及び蓋側コ
   ア、 それぞれ樹脂成形されて前記中央柱部に嵌着される一対
   の高圧側樹脂整形コイル、及び、 それぞれ１ターンのシートコイルからなる複数の低圧側
   コイルを積層して前記中央柱部に樹脂成形なしに嵌着さ
   れる低圧コイル群を備え、 前記底側コア、一方の前記高圧側樹脂整形コイル、前記
   低圧コイル群、他方の前記高圧側樹脂整形コイル及び前
   記蓋側コアの順に重ねられているトランスにおいて、 前記低圧コイル群は、 互いに同形に形成された一対の前記低圧側コイルからな
   り、 それぞれ絶縁被覆されずに形成された１ターンのシート
   コイルからなる前記一対の低圧側コイルを絶縁シートを
   挟んで積層して前記中央柱部に嵌着して構成され、 互
   いに逆向きに積層されるとともに、この状態で互いにコ
   イル軸心方向に重なる締結用孔部を有する端子をそれぞ
   れ有する ことを特徴とするトランス。
2. 【請求項２】請求項１記載のトランスにおいて、 前記一対の高圧側樹脂整形コイルは、互いに同形に形成
   されていることを特徴とするトランス。
3. 【請求項３】請求項２記載のトランスにおいて、 前記一対の高圧側樹脂整形コイルは、互いに逆向きに積
   層されるとともに、この状態で互いにコイル軸心方向に
   重なる締結用孔部を有する端子をそれぞれ有することを
   特徴とするトランス。
4. 【請求項４】請求項２ないし３のいずれか記載のトラン
   スにおいて、 前記一対の高圧側樹脂整形コイルは、内周部からコイル
   軸心方向へ突設されて前記低圧側コイル及び絶縁シート
   の内周部と前記中央柱部との間を分離するリング状突出
   部を有し、前記一対の高圧側樹脂整形コイルのリング状
   突出部の先端部は互いに接することを特徴とするトラン
   ス。
5. 【請求項５】請求項１ないし４記載のトランスにおい
   て、 前記底側コア及び前記蓋側コアは、互いに同形に形成さ
   れていることを特徴とするトランス。