JP5343948B2

JP5343948B2 - トランス

Info

Publication number: JP5343948B2
Application number: JP2010205264A
Authority: JP
Inventors: 正道石川; 伸志朗安井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: US8508323B2; JP2012064626A; US20120062347A1

Description

本発明は、入力電圧を昇圧又は降圧して出力するトランスに関する。

一次コイル及び二次コイルと、上記一次コイルへの通電によって発生する磁界の磁路を構成するコアとを有するトランスとして、例えば、特許文献１〜３に開示されたものが提案されている。これらのトランスは、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置に組み込まれ、電圧を昇圧又は降圧する。

トランスによる昇圧又は降圧の比率を調整するにあたっては、一次コイルと二次コイルとの間の巻き数比を調整する。ここで、一次コイルの巻き数を変更することにより、トランスの変圧比を調整することもできるが、この場合には、一次コイルのインダクタンスが変動することにより、一次コイルに接続される半導体素子等を変更するなど、トランスを組み付ける電源装置における他の部品の仕様をも設計変更せざるを得なくなるという問題がある。
そこで、二次コイルの巻き数を変えることによって、一次コイルの巻き数を変えることなく変圧比を調整することで、トランス周辺の設計変更を回避することが望まれている。

特開２０１０−９８２０７号公報特開２０１０−９３１５３号公報特開２００８−１１３５３２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載のトランスにおいては、二次コイルの巻き数がすべて１巻であり、複数層に巻回したものは開示されていない。
そして、この二次コイルを、仮に巻回軸方向に複数層に構成されるように複数巻きにするためには、二次コイルを構成する導体板部を複数枚用意し、これらを互いに直列接続する必要がある。このとき、その接続部が一次コイル及び二次コイルの外側空間に配置されると、トランスの巻回軸方向から見た投影形状が変化し、また投影面積が大きくなってしまう。
そうすると、トランスを搭載するＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置における、トランスの搭載スペースの形状が変化し、また搭載スペースの面積が大きくなってしまうという問題がある。

特に、トランスの変圧比のみを変化させた電源装置の設計変更を行う場合においては、トランスのみを設計変更し、電源装置におけるその他の部分は全く変更させないことが望ましい。しかし、上記接続部を設けたことによって、巻回軸方向から見た外形（投影形状）が変化すると、効率的な設計変更の妨げとなる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、巻回軸方向から見た投影形状に影響を与えないように、二次コイルの巻数を増やすことができるトランスを提供しようとするものである。

本発明は、互いに絶縁された状態で巻回軸方向に積層配置された一次コイル及び二次コイルを有するトランスであって、
上記二次コイルは、巻回軸方向に積層配置された複数層の導体板部によって構成されていると共に、各導体板部は電気的に直列接続されており、
上記複数層の導体板部のうち、何れか一つの導体板部は、該導体板部の内側空間に延びる第１内向部を備え、
上記第１内向部には、上記二次コイルの巻回軸方向へ屈曲した第１屈曲部を有しており、
上記何れか一つの導体板部とは異なる導体板部は、該導体板部の内側空間に延びる第２内向部を備え、
上記第２内向部には、上記二次コイルの巻回軸方向へ屈曲した第２屈曲部を有しており、
上記第１屈曲部と上記第２屈曲部とを、上記二次コイルの巻回軸方向と垂直方向に重ね合わせて接続させた接続部により、上記第１内向部と上記第２内向部とが電気的に直列接続されており、
上記接続部は、上記一次コイル及び上記二次コイルの巻回軸方向から見て、上記一次コイルの内側空間かつ上記二次コイルの内側空間に配置されていることを特徴とするトランスにある（請求項１）。

上記トランスにおいては、上記二次コイルが、巻回軸方向に積層配置された複数層の導体板部によって構成されている。これにより、二次コイルの巻き数を容易に複数巻きにすることができ、トランスの変圧比を容易に調整することができる。
そして、上記各導体板部同士の接続部は、上記一次コイルの内側空間に配置されている。そのため、上記接続部は、巻回軸方向から見たトランスの投影形状に影響を与えることがない。すなわち、二次コイルの巻き数を複数巻きとすることに伴い必要となる接続部を設けたことによってトランスの投影形状が変化するということがない。それゆえ、二次コイルの巻き数を複数巻きにしても、一重巻きの場合と同じトランスの投影形状を保つことができる。

以上のごとく、本発明によれば、巻回軸方向から見た投影形状に影響を与えないように、二次コイルの巻数を増やすことができるトランスを提供することができる。

実施例における、上コア側から見たトランスの斜視図。実施例における、下コア側から見たトランスの斜視図。図１のＡ−Ａ線矢視断面図。実施例における、下層の導体板部の斜視図。実施例における、上層の導体板部の斜視図。実施例における、下層側から見た二次コイルの斜視図。実施例における、上層側から見た二次コイルの斜視図。実施例における、下層側から見たコイルユニットの斜視図。

本発明において、上記一次コイルへの通電によって発生する磁界の磁路を構成する上コアと下コアとが、上記巻回軸方向の両側から上記一次コイル及び二次コイルを挟持する状態で配設されており、上記下コアは、互いの間に隙間を設けて配置された複数の分割コアによって構成されており、上記接続部は、上記複数の分割コアの間の上記隙間に配置されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記接続部と上記下コアとの干渉を防ぎつつ、上記トランスの小型化を効率的に行うことができる。
なお、上記上コア及び上記下コアは、特に上下の位置関係が限定されるものではなく、「上」、「下」の語は便宜的なものである。また、上記下コアのみならず、上記上コアも、互いの間に隙間を設けて配置された複数の分割コアによって構成されていてもよい。

また、上記二次コイルは、２層の上記導体板部によって構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、トランスの構成の複雑化を抑制すると共に、巻回軸方向のトランスの体格の大型化を抑制することができる。

本発明の実施例に係るトランスにつき、図１〜図８を用いて説明する。
本例のトランス１は、図１〜図３に示すごとく、互いに絶縁された状態で巻回軸方向に積層配置された一次コイル１０及び二次コイル２０を有する。
二次コイル２０は、巻回軸方向に積層配置された複数層（２層）の導体板部２１、２２によって構成されていると共に、各導体板部２１、２２は電気的に直列接続されている。
各導体板部２１、２２同士の接続部２３は、一次コイル１０の内側空間に配置されている。

また、一次コイル１０への通電によって発生する磁界の磁路を構成する上コア３１と下コア３２とが、巻回軸方向の両側から一次コイル１０及び二次コイル２０を挟持する状態で配設されている。下コア３２は、互いの間に隙間３３を設けて配置された複数（２個）の分割コア３２１によって構成されている。接続部２３は、複数（２個）の分割コア３２１の間の隙間３３に配置されている。

本例のトランス１においては、樹脂等の絶縁体からなるボビン４に一次コイル１０及び二次コイル２０がそれぞれ巻回されている。
一次コイル１０は、外表面に絶縁被膜を形成した導体線を巻回してなる。ボビン４の外側面には、一次コイル１０を保持するための外周溝部４２が、巻回軸方向に異なる４か所に形成されている。そして、この外周溝部４２に一次コイル１０が配置されている。また、ボビン４は、外周溝部４２よりも内側において、巻回軸方向に貫通する貫通空間４３を有する。

図３に示すごとく、一次コイル１０と二次コイル２０とは、互いに巻回軸方向に積層されている。そして、４か所の外周溝部４２に配置された一次コイル１０のうち、２か所の外周溝部４２に配置された一次コイル１０は、二次コイル２０における一方の導体板部２１を巻回軸方向の両側から挟みこむ状態で配置され、他の２か所の外周溝部４２に配置された一次コイル１０は、二次コイル２０における他方の導体板部２２を巻回軸方向の両側から挟みこむ状態で配置されている。

二次コイル２０は、図６、図７に示すごとく、巻回軸方向に積層配置された２層の導体板部２１、２２によって構成されていると共に、各導体板部２１、２２は電気的に直列接続されている。すなわち、図４に示す導体板部２１と、図５に示す２本の導体板部２２ａ、２２ｂとが、互いに直列接続されて、図６、図７に示す二次コイル２０が構成されている。

２層の導体板部２１、２２のうちの一方の層（以下、適宜「下層」という。）の導体板部２１（図４）は、両端部の間に隙間を形成しつつ略環状に形成された環状部２１１と、該環状部２１１から外側へ突出した端子部２１２と、環状部２１１の両端部から該環状部２１１の内側に延びる第１内向部２１３と、該第１内向部２１３から巻回軸方向へ屈曲した第１屈曲部２１４とを有する。該第１屈曲部２１４以外は、導体板部２１は二次元的に広がる平板形状を有する。

２層の導体板部２１、２２のうちの他方の層（以下、適宜「上層」という。）の導体板部２２（図５）は、互いに別部材からなる一対の導体板部２２ａ、２２ｂによって構成されている。各導体板部２２ａ、２２ｂは、それぞれ、環形状の半分を構成する半環部２２１と、半環部２２１の一端から外側へ突出した端子部２２２と、半環部２２１における端子部２２２と反対側の端部から内側へ延びた第２内向部２２３と、該第２内向部２２３から巻回軸方向へ屈曲した第２屈曲部２２４とを有する。該第２屈曲部２２４以外は、導体板部２２は二次元的に広がる平板形状を有する。

そして、図６、図７に示すごとく、下層の導体板部２１における環状部２１１に対して、上層の導体板部２１ａ、２２ｂを巻回軸方向に所定の間隔をもって重ね合わせる。そして、下層の導体板部２１における一対の第１屈曲部２１４に対して、上層の導体板部２１ａ、２２ｂのそれぞれの第２屈曲部２２４を重ね合わせ、例えば溶接、ろう付け等によって両者を互いに接合する。これにより、第１屈曲部２１４と第２屈曲部２２４との接合部分が接続部２３となった状態で、２層構造の二次コイル２０が得られる。

二次コイル２０は、環状部２１１、半環部２２１において、ボビン４に埋め込まれる。なお、ボビン４は、二次コイル２０における第１内向部２１３、第２内向部２２３を保持する内向保持部４１を有する。そして、一次コイル１０がボビン４の外周溝部４２に巻回される。これにより、図３、図８に示すごとく、一次コイル１０と二次コイル２０とこれらを保持したボビン４とからなるコイルユニット４０が得られる。

図１〜図３に示すごとく、コイルユニット４０に対して、磁性材料からなる上コア３１と下コア３２とを、巻回軸方向の両側から配置する。ここで、上コア３１及び下コア３２は、それぞれ２つずつの分割コア３１１、３２１からなる。少なくとも下コア３２における一対の分割コア３２１の間には、接続部２３を配置するのに充分な隙間３３が形成されている。本例においては、上コア３１における一対の分割コア３１１の間にも、上記隙間３３と同等の大きさの隙間３３０が形成されている。そして、隙間３３０及び隙間３３に、ボビン４の内向保持部４１及び二次コイル２０の接続部２３が配置されている。

図１に示すごとく、一次コイル１０は、ボビン４に巻回された部分から外方へ突出した端子部１１を、上コア３１と下コア３２との間から外方へ突出してなる。また、二次コイル２０も、端子部２１２、２２２を、上コア３１と下コア３２との間から外方へ突出してなる。また、接続部２３は、巻回軸方向から見たボビン４の外形の内側に配置されることとなる。
このように構成されたトランス１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置に組み込まれる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記トランス１においては、二次コイル２０が、巻回軸方向に積層配置された複数層の導体板部２１、２２によって構成されている。これにより、二次コイル２０の巻き数を容易に複数巻きにすることができ、トランス１の変圧比を容易に調整することができる。
そして、各導体板部２１、２２同士の接続部２３は、一次コイル１０の内側空間に配置されている。そのため、接続部２３は、巻回軸方向から見たトランス１の投影形状に影響を与えることがない。すなわち、二次コイル２０の巻き数を複数巻きとすることに伴い必要となる接続部２３を設けたことによってトランス１の投影形状が変化するということがない。それゆえ、二次コイル２０の巻き数を複数巻きにしても、一重巻きの場合と同じトランス１の投影形状を保つことができる。

その結果、例えば、トランス１の変圧比を変更した場合においても、巻回軸方向から見たトランス１の投影形状が変更されないため、トランス１を組み付ける電源装置において、その搭載スペースを変更する必要がない。そのため、電源装置の大幅な設計変更を伴うことなく、トランス１の変圧比を容易かつ安価に変更することができる。

また、接続部２３は、下コア３２における２個の分割コア３２１の間の隙間３３に配置されている。そのため、接続部２３と下コア３２との干渉を防ぎつつ、トランス１の小型化を効率的に行うことができる。
また、二次コイル２０は、２層の導体板部２１、２２によって構成されているため、トランス１の構成の複雑化を抑制すると共に、巻回軸方向のトランス１の体格の大型化を抑制することができる。

以上のごとく、本例によれば、巻回軸方向から見た投影形状に影響を与えないように、二次コイルの巻数を増やすことができるトランスを提供することができる。

なお、上記実施例においては、二次コイル２０を２層構造とした例を示したが、二次コイル２０は、３層以上とすることもできる。

１トランス
１０一次コイル
２０二次コイル
２１、２２導体板部
２３接続部
３１上コア
３２下コア

Claims

互いに絶縁された状態で巻回軸方向に積層配置された一次コイル及び二次コイルを有するトランスであって、
上記二次コイルは、巻回軸方向に積層配置された複数層の導体板部によって構成されており、
上記複数層の導体板部のうち、何れか一つの導体板部は、該導体板部の内側空間に延びる第１内向部を備え、
上記第１内向部には、上記二次コイルの巻回軸方向へ屈曲した第１屈曲部を有しており、
上記何れか一つの導体板部とは異なる導体板部は、該導体板部の内側空間に延びる第２内向部を備え、
上記第２内向部には、上記二次コイルの巻回軸方向へ屈曲した第２屈曲部を有しており、
上記第１屈曲部と上記第２屈曲部とを、上記二次コイルの巻回軸方向と垂直方向に重ね合わせて接続させた接続部により、上記第１内向部と上記第２内向部とが電気的に直列接続されており、
上記接続部は、上記一次コイル及び上記二次コイルの巻回軸方向から見て、上記一次コイルの内側空間かつ上記二次コイルの内側空間に配置されていることを特徴とするトランス。
請求項１に記載のトランスにおいて、上記一次コイルへの通電によって発生する磁界の磁路を構成する上コアと下コアとが、上記巻回軸方向の両側から上記一次コイル及び二次コイルを挟持する状態で配設されており、上記下コアは、互いの間に隙間を設けて配置された複数の分割コアによって構成されており、上記接続部は、上記複数の分割コアの間の上記隙間に配置されていることを特徴とするトランス。
請求項１又は２に記載のトランスにおいて、上記二次コイルは、２層の上記導体板部によって構成されていることを特徴とするトランス。