JP2008147358A - 絶縁トランス - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造でありながら安全規格の絶縁距離を満足させることができ、そのため安価に製作でき、しかも小型化・薄型化に適した構造を実現できるようにする。
【解決手段】筒状の巻胴部２０と巻枠部２２，２６及び端子保持部２４が一体化されているボビン１０と、巻胴部に巻線される１次コイル１２及び２次コイル１４と、巻胴部の内部と外部とで閉磁路を形成する磁気コアとを備えた絶縁トランスである。磁気コアは、例えばＩ型コア４０と口型コア４２、あるいはＩ型コアとＣ型コアの組み合わせである。ボビンの巻胴部の中央に１次コイルが巻線され、その両側にそれぞれ２次コイルが巻線されており、それら巻線が施された巻胴部の外部に位置する磁気コアの前記巻胴部に対向する磁気コア部分が絶縁材４４で覆われている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種インバータ機器などに使用する絶縁トランスに関し、更に詳しく述べると、ボビンを絶縁ケース内に収納することなく、１次コイルの巻線位置と磁気コアの部分的な絶縁処理とにより、簡素な構造で安全規格の絶縁距離を満足させることができるようにした絶縁トランスに関するものである。

産業機器の電源や各種インバータなどに使用されている絶縁トランスは、世界各国の安全規格を満足するように設計・製作する必要がある。そこで、一般に巻線を施したボビンを絶縁ケースの内部に収納することにより、１次コイルや２次コイルと磁気コアとの絶縁距離を確保するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、それらのトランスでは、磁気コアやボビンの形状が複雑なため、使用する絶縁ケースもそれに応じて複雑な構造にする必要がある。そのため、絶縁距離（沿面距離）の設計も複雑化する。例えば、Ｅ型コア同士を組み合わせる場合には、Ｅ型コアの中脚部分にも絶縁ケースが必要となる。そのように絶縁ケースの構造が複雑化するため、製作コストが高くなる。また、絶縁ケースの使用によってトランスが大型化し、特に薄型化しようとする場合に大きな問題が生じる。
特開２００２−１４１２２９号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡素な構造でありながら安全規格の絶縁距離（沿面距離）を満足させることができ、そのため安価に製作でき、しかも小型化・薄型化に適した構造を実現できるようにすることである。

本発明は、筒状の巻胴部と巻枠部及び端子保持部が一体化されているボビンと、前記巻胴部に巻線される１次コイル及び２次コイルと、巻線が施された巻胴部の内部と外部とで閉磁路を形成する磁気コアとを備えたトランスにおいて、前記ボビンの巻胴部の中央に１次コイルが巻線され、その両側にそれぞれ２次コイルが巻線されており、それら巻線が施された巻胴部の外部に位置する磁気コアの前記巻胴部に対向する磁気コア部分が絶縁材で覆われている絶縁トランスである。

例えば磁気コアは、巻胴部の内部に挿入されるＩ型コアと、巻胴部の外部を囲む口型コア（矩形枠型コア）の組み合わせからなり、該口型コアのＩ型コアに平行な２辺が絶縁材で覆われている構造とする。あるいは、磁気コアは、巻胴部の内部に挿入されるＩ型コアと、巻胴部の外部に位置するＣ型コアの組み合わせからなり、該Ｃ型コアのＩ型コアに平行な１辺が絶縁材で覆われている構造とする。磁気コアは、上記の形状に限らず、例えば２個のＥ型コアの組み合わせでもよい。

絶縁材は、例えば絶縁テープであり、該絶縁テープが口型コアもしくはＣ型コアの所定の辺全体に複数ターン巻き付けられている構造とする。あるいは絶縁材は、断面Ｕ型で細長状の樹脂カバーであり、該樹脂カバーが口型コアもしくはＣ型コアの所定の辺に、巻胴部に対向する側から外向きに嵌装されている構造でもよい。

本発明の絶縁トランスでは、巻胴部の外部に位置する磁気コアの前記巻胴部に対向する磁気コア部分が絶縁材で覆われ、且つ１次コイルが中央に位置し、その両側にそれぞれ２次コイルが位置しているので、２次コイルが巻線されている長さ分だけ１次コイルと磁気コアとの沿面距離を稼ぐことができる。そのために、磁気コアを２次構造物として設計でき、安全規格を満足する絶縁距離の設計が簡素化できる。また本発明では複雑な構造の絶縁ケースが不要なため、その分、製造コストを下げることができるばかりでなく、小型化・薄型化が可能となる。

磁気コアとしてＩ型コアとＣ型コア（口型コアの一辺近傍を切除した形状）の組み合わせを用いると、Ｉ型コアと口型コアの組み合わせを用いる場合に比し、より一層小型化できるし、絶縁テープを巻き付ける作業も容易に行える効果がある。また絶縁材として断面Ｕ型で細長状の樹脂カバーを用いると、Ｃ型コアのみならず口型コアに対しても容易に装着でき、作業性が向上する。

図１は本発明に係る絶縁トランスの一実施例を示す組み立て説明図である。また図２はその組立品の説明図であり、Ａは平面を、Ｂはそのｘ−ｘ断面を表している。この実施例に示す絶縁トランスは、面実装形式のインバータトランスである。

図１に示すように、この絶縁トランスは、筒状の巻胴部と巻枠部及び端子保持部が一体化されているボビン１０と、前記巻胴部に巻線される１次コイル１２及び２次コイル１４と、巻線が施された巻胴部の内部と外部とで閉磁路を形成する磁気コアとを備えている。

ボビン１０は、筒状の巻胴部２０を備え、該巻胴部２０の両端部に端側巻枠部２２が位置して該端側巻枠部２２に端子保持部２４が連続し、また巻胴部２０の中間部２箇所に中間巻枠部２６が設けられ端子保持部２４が外向きに張り出すように連続し、それらが一体的に樹脂成形されている構造であり、その各端子保持部２４に１個乃至複数個の端子２８が突設されている。ここで前記巻胴部２０は、磁気コアの一部が挿入される四角筒形状である。両端部の端子保持部２４の上面は、前記磁気コアの一部を収納するように断面矩形の溝３０になっており、その一方には磁気コア位置決め用のストッパ３２が形成されている。各端子２８は、各端子保持部２４から巻胴部２０に対して垂直水平方向に突設されている。なお、多数の端子全てに巻線端末が接続されているわけではなく、一部は実装基板への取り付けのみに用いられる。

１次コイル１２と２次コイル１４は巻胴部２０に巻線され、中間巻枠部２６が１次コイル１２と２次コイル１４の巻線領域を区画する。本発明では、２つの中間巻枠部２６で挟まれた中央部分が１次コイル１２の巻線領域となり、中間巻枠部２６と端側巻枠部２２で挟まれた２つの側方部分が２次コイル１４の巻線領域となる。ここでは２次コイル１４の巻線領域を、更に４枚のセパレータ３４で５つの小巻線領域に区分している。巻胴部２０に巻き付けられた１次コイル１２及び２次コイル１４の端末は、対応する端子２８に絡げて半田付け接続される。このように、本発明では、ボビン１０の巻胴部２０の中央に１次コイル１２が配置され、その両側にそれぞれ２次コイル１４が配置されており、それが必須不可欠の要件の１つである。

ここで磁気コアは、巻胴部２０の内部に挿入されるＩ型コア４０と、巻胴部２０の外部を囲む口型コア（矩形枠型コア）４２の組み合わせからなる。Ｉ型コア４０は断面四角形で丁度巻胴部２０に挿入可能な寸法であり、ボビン１０の軸方向長さよりも若干短い形状である。口型コア２４は、ボビン本体（端子を除く）の外形にほぼ等しい大きさの外側寸法であり、巻線を施した巻胴部を取り囲みうるような内側寸法である。Ｉ型コア４０の両端部上に口型コア４２の２辺が重なるように組み合わせることで、巻線が施された巻胴部の内部と外部とで２つの閉磁路が形成される。なお、口型コア４２の大部分はＩ型コア４０の厚みにほぼ一致しているが、Ｉ型コア４０の両端部上に重なる口型コア４２の２辺中央部分は、下面側が薄肉に設計されている。そして本発明では、口型コア４２のＩ型コア４０に平行な２辺が絶縁材４４で覆われている構造とする。絶縁材４４は、例えば絶縁テープであってよく、絶縁テープを口型コア４２の所定の辺に３ターン以上巻き付けた構造とする。

このように、巻胴部２０の外部に位置する口型コア４２の前記巻胴部に対向する部分を絶縁材で覆うと、中央の１次コイル１２の両側にそれぞれ２次コイル１４が位置しているので、２次コイル１４が巻線されている長さと中間に位置する巻枠部分の幅との和（これを符号Ｌで示す）の分だけ１次コイル１２と口型コア４２との沿面距離を確保できる。そのため、１次コイル１２と２次コイル１４との必要な絶縁距離を確保することができ、また口型コア４２を２次構造物として扱うことができるために、簡素な絶縁設計が可能となる。

本発明で使用する磁気コアは、図３に示すようなＩ型コア４０とＣ型コア４６との組み合わせでもよい。Ａは平面図、Ｂはｙ−ｙ断面図である。ここでＣ型コア４６は、前記実施例で用いた口型コアの１辺を切除したような形状である。ボビンの構造、あるいは１次コイル及び２次コイルの巻線位置などは、前記実施例と同様であってよいので、それらについては図示並びに説明を省略する。Ｉ型コア４０はボビンの巻胴部の内部に挿入され、Ｃ型コア４６は巻胴部の外部に位置する。そして、Ｃ型コア４６のＩ型コア４０に平行な１辺全体が絶縁材４４で覆われている。絶縁材は、例えば絶縁テープであってよく、該絶縁テープをＣ型コア４６の所定の辺に３ターン以上巻き付けた構造とする。Ｉ型コア４０の両端部上にＣ型コア４６の対向する２辺が重なるように組み合わせることで、巻線が施された巻胴部の内部と外部とで１つの閉磁路が形成される。なお、Ｉ型コア４０の両端部上に重なるＣ型コア４６の２辺は、図３のＢに示されているように、下面側が一部で薄肉に設計されている。Ｃ型コア４６は、口型コアの１辺が欠如している分、より一層小型・軽量化でき、また絶縁テープの巻き付け作業も容易に行える。

磁気コアに施す絶縁材は、図４に示すように、断面Ｕ型で細長状の樹脂カバー４８でもよい。このような樹脂カバー４８は、Ｃ型コア４６の中間の辺に、内側（巻胴部に対向する側）から外向きに嵌装する。樹脂カバー４６の装着は、絶縁テープの巻き付けに比べて作業性が容易であり、また口型コアであっても容易に適用できる利点がある。

磁気コアは、上記の形状に限らず、例えば２個のＥ型コアの組み合わせでもよい。上記のような断面Ｕ型で細長状の樹脂カバーであれば、絶縁材の取り付けも容易に行える。

本発明に係る絶縁トランスの一実施例を示す組み立て説明図。 その組立品の説明図。 磁気コアの他の例を示す説明図。 絶縁材の他の例を示す説明図。

符号の説明

１０ ボビン
１２ １次コイル
１４ ２次コイル
２０ 巻胴部
２２ 端側巻枠部
２４ 端子保持部
２６ 中間巻枠部
２８ 端子
４０ Ｉ型コア
４２ 口型コア
４４ 絶縁材

Claims (5)

1. 筒状の巻胴部と巻枠部及び端子保持部が一体化されているボビンと、前記巻胴部に巻線される１次コイル及び２次コイルと、巻線が施された巻胴部の内部と外部とで閉磁路を形成する磁気コアとを備えているトランスにおいて、
   前記ボビンの巻胴部の中央に１次コイルが巻線され、その両側にそれぞれ２次コイルが巻線されており、それら巻線が施された巻胴部の外部に位置する磁気コアの前記巻胴部に対向する磁気コア部分が絶縁材で覆われていることを特徴とする絶縁トランス。
2. 磁気コアは、巻胴部の内部に挿入されるＩ型コアと、巻胴部の外部を囲む口型コアの組み合わせからなり、該口型コアのＩ型コアに平行な２辺が絶縁材で覆われている請求項１記載の絶縁トランス。
3. 磁気コアは、巻胴部の内部に挿入されるＩ型コアと、巻胴部の外部に位置するＣ型コアの組み合わせからなり、該Ｃ型コアのＩ型コアに平行な１辺が絶縁材で覆われている請求項１記載の絶縁トランス。
4. 絶縁材が絶縁テープであり、該絶縁テープが、口型コアもしくはＣ型コアの所定の辺全体に複数ターン巻き付けられている請求項２又は３記載の絶縁トランス。
5. 絶縁材が断面Ｕ型で細長状の樹脂カバーであり、該樹脂カバーが、口型コアもしくはＣ型コアの所定の辺に、巻胴部に対向する側から外向きに嵌装されている請求項２又は３記載の絶縁トランス。

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