JP4807793B2 - 薄型トランス - Google Patents

Description

本発明は、インバータ機器や高圧放電回路等に使用する面実装タイプの薄型トランスに関し、更に詳しく述べると、巻線端末を絡げ端子に巻き付けて半田付けにより電気的に接続する際の端末接続構造に関するものである。

例えば液晶ディスプレイ装置におけるバックライト光源としては、一般に、冷陰極放電管が用いられており、高圧を発生するインバータトランスで点灯駆動される。インバータトランスは、ボビンの巻胴部に巻線材を巻き回すことで１次巻線部と２次巻線部を形成すると共に、端子固定部に突設した複数の端子に巻線端末を接続し、閉磁路となるように磁気コアを装着した構造である。ここで、１次巻線部には比較的大きな電流が流れるので、ポリウレタン被覆ワイヤを複数本撚り合わせた線径０．１ｍｍ以上の電線（太線と呼ばれる）が用いられるのに対して、２次巻線部は高電圧が生じるものの流れる電流は少ないので、線径０．１ｍｍ以下のポリウレタン被覆ワイヤ（例えば銅の線径が０．０３〜０．０４ｍｍ程度）の単線（細線と呼ばれる）が用いられている。これらの線材からなる各巻線端末は、端子に絡げて半田付けされる。半田付けは半田上げとも呼ばれ、溶融半田にディップ（浸漬）することにより行われるが、通常、上記太線と細線とではディップ温度・時間が異なり、それぞれ最適な条件で行われる。

太い撚り線の端子への接続については殆ど問題は生じないが、細い単線の端子への接続には２つの大きな問題があり障害が発生し易い。その１つは、巻線材が細い上に、半田上げ時に溶融半田の熱によるストレスを受けて線材が更に細くなり断線し易いという問題、他の１つは、半田上げ後に端子先端部に予期せぬ外力が加わり曲げ変形が生じると、根元の線材絡げ部分も変形して局所的に線材が伸び、それによって断線する恐れがあるという問題である。

前者の半田上げ時の溶融半田の熱による断線の問題については、絡げ端子近傍に熱伝導度の大きな放熱部材を添設する解決手法が提案されている（特許文献１参照）。これは、絡げ端子の片方の側面に放熱部材を添設し、絡げ端子と放熱部材に一緒に巻線端末を巻き付け、放熱部材の少なくとも一部が溶融半田に触れないように露出した状態で半田上げすることにより、溶融半田の熱の一部が放熱部材に移動し、半田熱に起因する線材の断線を回避しようとするものである。

しかし、このような端末接続構造は、放熱部材の一部が溶融半田に触れないようにする必要があるため、溶融半田の液面に対する放熱部材の位置を厳密に制御する必要があり、肉厚の薄い放熱部材を高速に且つ正確に半田ディップする作業は、容易とは言い難い。

また、このような端末接続構造では、後者の端子先端部への予期せぬ外力印加に伴う断線の問題については、必ずしも完全に解決できるとは限らない。一部が溶融半田に触れないようにする必要があるため、放熱部材は絡げ端子の片方の側面に添設しているからである。ボビンの巻胴部に巻線を施しただけの状態（磁気コアを未だ装着していない状態）では、取り扱いが難しく、組み立て作業中に絡げ端子の先端近傍に予期せぬ外力が作用することがあり、それによって絡げ端子が変形して、線材の断線が生じる恐れがある。絡げ端子の片方の側面に添設されている放熱部材では、この変形を防止し難い。
特開平１１−３２９８６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、溶融半田の熱による線材の細りの問題と端子への外力印加に伴う線材の伸びの問題を同時に解決でき、それによって断線を防止できるような本質的に信頼性の高い構造を実現することである。

本発明は、巻胴部と端子保持部を備えたボビンを有し、前記巻胴部に巻線材を巻き回すことで巻線部が形成され、前記端子保持部から横方向に突出するように保持されている絡げ端子に巻線端末が接続され、巻線部の内外で磁路を形成するように磁気コアを配置する面実装構造のトランスにおいて、前記端子保持部に、絡げ端子の上面に沿って側面から突出する水平突起と、絡げ端子の基端位置で底面から突出する垂直突起とを形成し、巻線端末が水平突起と絡げ端子と垂直突起を一緒に囲むように複数回巻き付けられ、絡げ端子を水平突起と一緒に半田上げすることで巻線端末と絡げ端子とが電気的に接続されるようにしたことを特徴とする薄型トランスである。

本発明では、例えば、巻線端末が水平突起と絡げ端子と垂直突起を一緒に囲むように複数回巻き付けられ、更に水平突起と絡げ端子を囲むように複数回巻き付けられて、絡げ端子が水平突起と一緒に半田上げされている構造とする。ここで、水平突起は、その断面形状が、幅は絡げ端子の幅以下とする。該水平突起は、その上側縁が丸め面取りされた形状をなしているのが好ましい。

本発明の薄型トランスでは、端子保持部に、巻線端末の絡げ端子の上面に沿って側面から突出する水平突起と、絡げ端子の基端位置で底面から突出する垂直突起とが形成され、巻線端末が水平突起と絡げ端子と垂直突起を一緒に囲むように複数回巻き付けられて、絡げ端子を水平突起と一緒に半田上げすることで巻線端末と絡げ端子とが電気的に接続される構造であり、線材が複数本束ねられていることと、溶融半田の熱の一部が垂直突起側へと逃げることのため、半田熱による線細りが軽減され、断線を防止できる。半田上げ作業は、絡げ端子及び水平突起の全体が溶融半田にディップされればよいため、厳密な位置制御は不要であり、容易に実施できる。

また本発明の薄型トランスでは、絡げ端子の上面に水平突起が位置しているため、絡げ端子の折れ強度（反り強度）が向上し、線材の局部的な伸びによる断線を防止できる。なお、水平突起は、絡げ端子の上面のみに接しているだけであるため、端子と線材（巻線端末）との半田上げ面積が過度に低下することは無く、安定した半田上げが可能となる。

図１は本発明に係る薄型トランスの一実施例を示す一部破断斜視図であり、Ａは上面側から見た状態を、Ｂは底面側から見た状態を表している。また、図２はその薄型トランスの説明図であり、Ａは平面、Ｂは正面、Ｃは底面をそれぞれ表しており、Ｄは要部の拡大図である。これは、放電管点灯用として好適なインバータトランスの例である。

この薄型トランスは面実装タイプであり、巻胴部１０と該巻胴部１０の両端に位置する巻枠兼用の端子保持部１２を備えたボビン１４を有し、前記巻胴部１０に巻線材を巻き回すことで巻線部が形成され（なお、各図では巻線材は省略して描いてある）、前記端子保持部１２から横方向に突設されている一部の端子に巻線端末を絡げて半田上げされ、巻線部の内外で磁路を形成するように磁気コアが配置される構造である。

磁気コアは、フェライトなどからなる２個のＥ型コア１６の組み合わせからなる。ここでＥ型コア１６の中脚部、両方の外脚部、及びそれらの連結部はいずれも断面矩形状であり、それらＥ型コア同士の各脚部の先端面を対向配置することで閉磁路構造となる。

ボビン１４は、筒状の巻胴部１０の両端に巻枠２０を形成し、該巻枠２０の下方に連続して端子保持部１２が形成されている構造である。巻胴部１０は、前記Ｅ型コア１６の中脚部が丁度嵌入可能な四角筒状であり、両方の外脚部が巻線部の外側を取り囲むように配置される構造である。端子保持部１２の側面から横方向に突設されている複数の端子は、クランク状の折れ曲がっている長い端子と水平に突出しているだけの短い端子の２種類がある。長い端子は、１次巻線用、固定専用、２次巻線用の実装端子２２であり、短い端子は２次巻線の絡げ端子２４である。図１のＡでは、右側の長い実装端子２２が１次巻線用と固定専用、左側の長い実装端子２２が２次巻線用（絡げ端子２４の隣りの端子）と固定専用である。なお、短い絡げ端子２４は、その隣りの長い２次巻線用の実装端子２２と連続一体の金属部材であり、それらの連続部分で端子保持部１２により保持されている。

巻胴部１０には１次巻線と２次巻線が巻き付けられる。巻胴部１０に複数のセパレータ２６を配設し、巻線領域を区分している。例えば、１次巻線としてφ０．３５ｍｍのポリウレタン被覆電線（撚り線）を用い、２次巻線にはφ０．０３ｍｍのポリウレタン被覆電線（単線）を用いる。太線である１次巻線の端末は、１次巻線用の実装基板端子の基部に直接絡げて半田上げされる。他方、２次巻線の端末は、絡げ端子２４に絡げて半田上げされる。

本発明の特徴は、絡げ端子２４近傍の形状と巻線端末の接続構造にある。前記端子保持部１２には、２次巻線端末の絡げ端子２４の上面に沿って側面から突出する水平突起３０と、絡げ端子２４の基端位置で底面から突出する垂直突起３２とが形成されている。絡げ端子２４は、短く水平に突出し、絡げた巻線端末が外れないように先端が逆三角形状に広がった形状である。水平突起３０は、端子保持部１２と一体であり、絡げ端子２４の基部（逆三角形状の先端を除く部分）上面に沿うような長さで設けられている。その断面形状は、幅が絡げ端子２４の幅以下で、上側縁が面取りされた形状をなしている。垂直突起３２も端子保持部１２と一体であり、絡げ端子２４の基端側の幅が該絡げ端子２４の幅以下となり、平面的に見て絡げ端子２４から続くような細長状である。即ち、水平突起３０や垂直突起３２を含めて、端子保持部１２や巻胴部１０などからなるボビン１４は、合成樹脂の一体成型品である。巻線部の外周は絶縁部材（絶縁カバーあるいは絶縁テープなど）３４で覆われ、磁気コアとの絶縁が図られている。

巻線端末を絡げた状態を図２のＤに拡大して示す。細い（線径０．０３ｍｍ程度）ポリウレタン被覆電線（単線）からなる２次巻線の端末３６は、水平突起３０と絡げ端子２４と垂直突起３２を一緒に取り囲むように複数回（３回以上、例えば１０回程度）巻き付けられて束ねられ、更に水平突起３０と絡げ端子２４を一緒に取り囲むように複数回束ねて巻き付けられる。このような多少複雑な巻線端末巻き回し構造であるが、絡げ端子２４が短いため、自動巻線機等により容易に絡げ作業が行える。この状態で、絡げ端子２４が水平突起３０と共に、端子保持部１２の側面まで（従って、水平突起３０のほぼ全体が）半田上げされる。即ち、図２のＢあるいはＤにおいて、薄型トランス全体を９０°反時計回りに回転させて立てた状態で、溶融半田にディップする。これにより半田上げが行われ、２次巻線の端末３６と絡げ端子２４とが電気的に接続されることになる。

このような構造では、半田上げ処理する際の溶融半田の液面は端子保持部１２の側面までであり、細い２次巻線の端末３６は束ねられているので、単線状態となっている巻線引出し部分は溶融半田には触れない。従って、２次巻線の端末の半田熱による線細りは生じず、断線の恐れはない。なお、２次巻線の端末は、垂直突起３２を取り巻くように複数回互いに密着して巻き付けられるので、半田熱が作用しても垂直突起３２で熱が吸収され線材が細くなり難く、たとえ細くなっても束ねられているので断面積が減ることの問題や、強度的な問題は生じない。更に、絡げ端子２４の上面には水平突起３０が添設されているため、トランス組立時に予期せぬ上向きの外力が作用したとしても、絡げ端子２４が変形し難く（反り難く）、従って線材に延び力が作用しないため、それによる断線の恐れもない。更に、絡げ端子２４の上面にのみ水平突起３０が接し、絡げ端子２４の両側面と下面は露出し線材と接している状態であり、絡げ端子２４と線材との半田付け面積を十分に確保することが可能であり、安定した半田上げを実施できる。

本発明に係る薄型トランスの一実施例を示す一部破断斜視図。 その薄型トランスの説明図。

符号の説明

１０ 巻胴部
１２ 端子保持部
１４ ボビン
１６ Ｅ型コア
２４ 絡げ端子
３０ 水平突起
３２ 垂直突起

Claims (3)

1. 巻胴部と端子保持部を備えたボビンを有し、前記巻胴部に巻線材を巻き回すことで巻線部が形成され、前記端子保持部から横方向に突出するように保持されている絡げ端子に巻線端末が接続され、巻線部の内外で磁路を形成するように磁気コアを配置する面実装構造のトランスにおいて、
   前記端子保持部に、絡げ端子の上面に沿って側面から突出する水平突起と、絡げ端子の基端位置で底面から突出する垂直突起とを形成し、前記水平突起は、その断面形状が、幅は絡げ端子の幅以下で、ボビンの底面側から引き出される巻線端末が水平突起と絡げ端子と垂直突起を一緒に囲むように複数回巻き付けられ、絡げ端子を水平突起と一緒に半田上げすることで巻線端末と絡げ端子とが電気的に接続されるようにしたことを特徴とする薄型トランス。
2. 巻線端末が水平突起と絡げ端子と垂直突起を一緒に囲むように複数回巻き付けられ、更に水平突起と絡げ端子を囲むように複数回巻き付けられて、絡げ端子が水平突起と一緒に半田上げされている請求項１記載の薄型トランス。
3. 水平突起は、その上側縁が丸め面取りされた形状をなしている請求項１又は２記載の薄型トランス。

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