JP2018163952A - Current transformer - Google Patents
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Abstract
【課題】一巻きコイルと多層巻きコイル間を十分に絶縁しつつ、小型化が可能で、一巻きコイル側の仕様に依らず、ボビンを汎用的に使用できる構造を有するカレントトランスを提供する。【解決手段】上下方向に延長する巻軸100に巻回された多層巻きコイル12の下方に一巻きコイル11aが積層されてなるカレントトランス1aであって、前記多層巻きコイルは、ボビン10aに巻回されてなり、前記一巻きコイルは、上下両面に絶縁層を有する基板30の内層に形成された配線34からなり、前記ボビンの下端面に前記基板が積層されている。【選択図】図4Provided is a current transformer which can be miniaturized while sufficiently insulating between a one-turn coil and a multi-layer coil, and has a structure in which a bobbin can be used for general purposes regardless of specifications on the one-turn coil side. A current transformer 1a is formed by laminating a one-turn coil 11a below a multi-layer coil 12 wound around a winding shaft 100 extending in the vertical direction, and the multi-layer coil is wound around a bobbin 10a. The one-turn coil is composed of a wiring 34 formed in an inner layer of a substrate 30 having insulating layers on both upper and lower surfaces, and the substrate is laminated on the lower end surface of the bobbin. [Selection] Figure 4
Description
本発明はカレントトランスに関する。 The present invention relates to a current transformer.
カレントトランスは、巻数比に反比例した電流を発生し、例えば、負荷側に流れる大電流を検出する用途などに利用される。一般的には、変流比がN:1となるように、大電流が流れるコイルを一巻きコイルで形成し、検出する電流が流れるコイルをN巻きの多層巻きコイルにする。そして、一巻きコイルと多層巻きコイルが、巻軸を共通しつつ、当該巻軸方向に積層されている。 The current transformer generates a current that is inversely proportional to the turns ratio, and is used, for example, for detecting a large current flowing on the load side. In general, a coil through which a large current flows is formed by a single-turn coil so that the current transformation ratio is N: 1, and a coil through which a current to be detected flows is an N-turn multilayer coil. The one-turn coil and the multi-layer coil are laminated in the direction of the winding axis while sharing the winding axis.
図1に従来のカレントトランスを示した。図1(A)はカレントトランス1の外観を示す斜視図であり、図1(B)は図1(A)に示したカレントトランス1を部品毎に分解したときの斜視図である。ここでコイル(11、12)の巻軸100方向を上下方向とするとともに、一巻きコイルが多層巻きコイルの下方に積層されていることとして、上下の各方向を規定することとすると、カレントトランス1は、図1(A)に示したように、コア20の磁路内に樹脂の一体成形品からなるボビン10が配置され、ボビン10は、大電流側の一巻きコイル11の巻線に相当する線材111を収納する領域(以下、一巻きコイル収納空間13とも言う)と、多層巻きコイル12となる巻線112が巻回される領域(以下、コイル巻回空間14とも言う)とを有している。また、一端が一巻きコイル11と多層巻きコイル12の線材111や巻線112の末端に接続されて、他端が外部回路に接続される実装用のリード端子(15、16)がボビン10から導出されている。
FIG. 1 shows a conventional current transformer. FIG. 1A is a perspective view showing the appearance of the
そして、図1(B)に示したように、ボビン10に装着されるコア20はE型コア21を上下方向で対面させてなるEE型であり、ボビン10には、上下両端を貫通してE型コア21の中脚22が挿入される孔(図示せず)が形成されている。一巻きコイル11は柱状の太い線材111をU字状に屈曲させてなる往復線路であり、その一巻きコイル11が収納空間13内に装着され、一巻きコイル11の線材111の末端がボビン10の外方に導出されてリード端子15を兼ねている。なお以下の非特許文献1には市販されているカレントトランスのサイズなどが記載されている。
As shown in FIG. 1B, the
図2に、図1(A)に示したカレントトランス1を図中の矢印方向から見たときの側面図を示した。この図2を参照しつつ従来のカレントトランス1における問題点について説明する。上述したようにカレントトランス1は、大電流の検出用途に用いられる。そのため、より大きな電流を検出する場合には、一巻きコイル11側の線材111を、太い径φを有するものにして断面積をより大きくする必要がある。また、一巻きコイル11と多層巻きコイル12とを確実に絶縁するために、一巻きコイル収納空間13とコイル巻回空間14との間隔D1を広くする必要がある。また、一巻きコイル11とボビン10の外方までの間隔D2にも多くの樹脂を用いて外部機器との絶縁を確保する必要がある。そのため、特に、巻き軸100方向の小型化が難しくなる。
FIG. 2 shows a side view of the
さらに、検出する電流によって一巻きコイル11側の線材111の太さを変えれば、一巻きコイル収納空間13の形状や上下高、多層巻きコイル12との絶縁に要する間隔D1なども変える必要がある。すなわち、従来のカレントトランス1は、一巻きコイル11側の仕様に応じて異なるボビン10が必要であり、ボビン10を汎用的に使用することができなかった。
Further, if the thickness of the
そこで本発明は、一巻きコイルと多層巻きコイル間を十分に絶縁しつつ、小型化が可能で、一巻きコイル側の仕様に依らず、ボビンを汎用的に使用できる構造を有するカレントトランスを提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a current transformer having a structure in which a bobbin can be used for general purposes regardless of the specifications on the side of the single-turn coil while being able to be miniaturized while sufficiently insulating the single-turn coil and the multi-layer coil. The purpose is to do.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、上下方向に延長する巻軸に巻回された多層巻きコイルの下方に一巻きコイルが積層されてなるカレントトランスであって、
前記多層巻きコイルは、ボビンに巻回されてなり、
前記一巻きコイルは、上下両面に絶縁層を有する基板の内層に形成された配線からなり、
前記ボビンの下端面に前記基板が積層されている、
ことを特徴とするカレントトランスとしている。
One aspect of the present invention for achieving the above object is a current transformer in which a one-turn coil is laminated below a multilayer winding coil wound around a winding shaft extending in the vertical direction.
The multilayer coil is wound around a bobbin,
The one-turn coil is composed of wiring formed in an inner layer of a substrate having an insulating layer on both upper and lower surfaces,
The substrate is laminated on the lower end surface of the bobbin,
The current transformer is characterized by this.
また、前記ボビンは、前記多層巻きコイルの巻線の端部に接続される第1のリード端子と、前記一巻きコイルを構成する前記内層配線の端部に接続される第2のリード端子とを備え、
前記第2のリード端子は、ボビンに対して所定の一方に導出されるリード端子部と、下方に導出される接続端子部とを有し、
前記基板は、前記接続端子部が挿通される貫通孔を有し、
前記配線の端部は、前記貫通孔の縁辺に接し、
前記貫通孔に挿通されている接続端子部が、前記内層にて前記配線に接続されている、
ことを特徴とするカレントトランスとすることもできる。
The bobbin includes a first lead terminal connected to an end portion of the winding of the multilayer winding coil, and a second lead terminal connected to an end portion of the inner layer wiring constituting the one-turn coil. With
The second lead terminal has a lead terminal portion led out to a predetermined one with respect to the bobbin, and a connection terminal portion led out downward,
The substrate has a through hole through which the connection terminal portion is inserted,
The end of the wiring is in contact with the edge of the through hole,
The connection terminal portion inserted through the through hole is connected to the wiring in the inner layer,
It can also be a current transformer characterized by this.
本発明に係るカレントトランスは、一巻きコイルと多層巻きコイル間を十分に絶縁しつつ、小型化が可能で、一巻きコイル側の仕様によらず、ボビンを汎用的に使用することができる。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。 The current transformer according to the present invention can be miniaturized while sufficiently insulating the one-turn coil and the multi-layer coil, and the bobbin can be used for general purposes regardless of the specification on the one-turn coil side. Other effects will be clarified in the following description.
本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that in the drawings used for the following description, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In some drawings, unnecessary symbols may be omitted in the description.
===実施例===
<カレントトランスの構造>
図3に本発明の実施例に係るカレントトランス1aを示した。図3(A)はカレントトランス1aの外観を示す斜視図であり、図3(B)は図3(A)に示したカレントトランス1aを部品毎に分解したときの斜視図である。なお、ここでもコイル(11a、12)の巻軸100方向を上下方向とするとともに、多層巻きコイル12の下方に一巻きコイル11aが積層されていることとして、上下の各方向を規定することとする。
=== Example ===
<Structure of current transformer>
FIG. 3 shows a
図3(A)に示したように、本実施例のカレントトランス1aは、従来のカレントトランス1と同様に、巻軸100を共有して上下方向に積層されている一巻きコイル(図示せず)と多層巻きコイル12の周囲に閉磁路を形成するようにコア20が配置されている。しかし、本実施例のカレントトランス1aでは、ボビン10aには多層巻きコイル12の巻線112のみが巻回されており、その多層巻きコイル12が巻回されるボビン10aの下方に一巻きコイルが内層配線によって形成された基板30が積層された構造を有している。また、一端が基板30に内蔵されている一巻きコイルの端部に接続されるとともに、他端が外部回路に接続されるリード端子15と、多層巻きコイル12の巻線112の端部に接続されるリード端子16とがボビン10aの外方に向けて導出されている。
As shown in FIG. 3A, the
図3(B)に示したように、カレントトランス1aは、二つのE型コア21を上下方向で対面させてなるEE型のコア20と、多層巻きコイル12が巻回されるボビン10aと、上記の内層配線によって一巻きコイルが形成された基板(以下、コイル基板30とも言う)から構成され、コイル基板30には、コア20の中脚22が挿通される孔(以下、中脚挿通孔31とも言う)が形成されている。なお、この例ではEE型のコア20を用いているが、EI型など他の形状のコアであってもよい。そして、ボビン10aにも中脚22が挿通される孔(図示せず)が形成されている。
As shown in FIG. 3B, the
さらに、コイル基板30には中脚挿通孔31以外に、ボビン10から下方に向けて導出されている金属製の端子部(以下、接続端子部15aとも言う)が挿通される孔(以下、接続孔32とも言う)や樹脂製のボビン10aと一体成形された位置決め用のピン17が挿通される孔(以下、位置決め孔33とも言う)も形成されている。
Further, in addition to the middle
図4にボビン10aとコイル基板30との積層構造を示した。図4(A)は、カレントトランス1aを図3(A)の図中に示した白抜き矢印の方向から見た側面図であり、図4(B)は、カレントトランス1aを下方から見たときの平面図である。なお、図4ではコア20と多層巻きコイル12を省略している。
FIG. 4 shows a laminated structure of the
図4(A)に示したように、コイル基板30は一層分の内層配線層を有し、一巻きコイル11aは、そのコイル基板30の内層配線34によって形成されている。ボビン10aから導出されて一巻きコイル11aの末端に接続されるリード端子15は、コの字型で、一部15bがボビン10a内に埋め込まれている。そして、コの字の一方の端部が外部回路に接続される端子部(以下、実装用端子部15cともいう)であり、この例では、側方に導出された後、下方に屈曲している。リード端子15の他方の端部は、コイル基板30の形成されている接続孔32に挿通される接続端子部15aである。上述したように、当該接続端子部15aは、ボビン10aの下端面から下方に向けて突出するように導出されている。そして、コイル基板30には、接続端子部15aが挿通される接続孔32、および位置決め用のピン17が挿通される位置決め孔33が形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
また、ボビン10aの下端面には、コイル基板30の縁辺の一つ35に当接する凸部18が形成されており、位置決め用のピン17と位置決め孔33とを係合させることによる位置合わせに加え、コイル基板30の外形を基準にした位置合わせも行うことができるようになっている。このように、ボビン10aの下端面に、凸部18などの適宜な凸形状や位置決め用のピン17を形成しておけば、カレントトランス1aを組み立てる際に、ボビン10aとコイル基板30との位置合わせが容易になる。
Further, the lower end surface of the
ところで、ここに示したカレントトランス1aは、面実装型であり、図5に示したように、リード端子(15、16)において、側方に導出されて下方、あるいは上方に向けて屈曲している部分が回路基板40の面41に当接した状態でリフロー半田付けなどの方法により実装される。もちろん、回路基板40に形成されたスルーホールなどにリード端子(15、16)を挿入する実装形態も考えられる。このような場合には、リード端子(15、16)の先端側を屈曲させず、スルーホールにリード端子(15、16)の先端を挿入し、そのリード端子(15、16)をスルーホールに半田付けすればよい。
By the way, the
このように、本実施例のカレントトランス1aによれば、一巻きコイル11aがコイル基板30の内層配線34で形成されている。そのため、配線34の幅を広くすることで大きな断面積を得ることができる。またコイル基板30は、1層の内層配線層を有するプリント配線基板である。そして、内層配線34の上下両面側に配置される絶縁層は、周知のごとく、十分な絶縁性を有している。したがって、図4(A)に示したように、多層巻きコイル12と一巻きコイル11aとの間隔D1や一巻きコイル11aとカレントトランス1aの外方との間隔D2を広くする必要がない。したがって、断面が丸い線材を一巻きコイルに用いた従来のカレントトランスに対し、上下方向のサイズを小さくすることができる。また、内層配線の厚さや幅に応じて一巻きコイルに流す電流値を自由に設定できる。すなわち、コイル基板を交換するだけで様々な仕様のカレントトランスを構成することができ、ボビンを汎用的に利用することができる。
Thus, according to the
さらに、大電流を扱うカレントトランスでは、複数本のリード端子を介して一巻きコイルに電流を流す場合もある。従来のカレントトランスでは、リード端子を追加する場合、ボビンに追加のリード端子を埋め込み、その追加のリード端子を一巻きコイルの末端に接続する必要があった。しかし、本実施例のカレントトランス1aでは、一巻きコイル11aがコイル基板30の内層配線34によって形成されているため、一巻きコイル11aの端部に接続するスルーホールを追加し、そのスルーホールに、追加のリード端子を接続したり、回路側の配線を接続したりすればよい。
Furthermore, in a current transformer that handles a large current, a current may flow through a single-turn coil through a plurality of lead terminals. In a conventional current transformer, when a lead terminal is added, it is necessary to embed the additional lead terminal in the bobbin and connect the additional lead terminal to the end of the one-turn coil. However, in the
<コイル基板の構造とカレントトランスの組立手順>
上述したように、本実施例に係るカレントトランス1aでは、一巻きコイル11aが、コイル基板30の内層配線34で形成されている。以下に、このカレントトランス1aのより具体的な構造や組立手順を、図4(B)を参照しながら説明する。本実施例に係るカレントトランス1aにおいて、一巻きコイル11aは、打ち抜きプレス加工やエッチング加工などによってU字状に形成された厚銅からなる。そしてコイル基板30は、厚銅基板と呼ばれるプリント配線基板であり、コイル基板30の上下両面には回路配線が形成されておらず、一巻きコイル11aとなる内層配線34のみが形成されたものである。そして、接続孔32が、一巻きコイル11aの端部に接続するスルーホールとして形成されている。なお、コイル基板30は、厚銅基板を用いた一般的なプリント配線基板と同様に、基板メーカーに仕様を指定すれば入手することができる。
<Coil board structure and current transformer assembly procedure>
As described above, in the
カレントトランス1aを組み立てる際には、多層巻きコイル(図3、符号12)が巻回されているボビン10aの下端面にコイル基板30を積層する。このとき、ボビン10aの下端面に形成されている凸部18にコイル基板30における一縁辺35を沿わせながら、当該ボビン10aの下端面に突出する接続端子部15aおよび位置決め用のピン17を、コイル基板30において対応する接続孔32および位置決め孔33に挿通する。そして接続孔32であるスルーホールと接続端子部15aとを半田付けすれば、リード端子15と一巻きコイル11aとが接続される。
When assembling the
もちろん、一巻きコイル11a側に流す電流値が小さければ、一巻きコイル11aを厚銅ではなく、一般のプリント配線基板と同様に銅箔などの金属箔で形成してもよい。いずれにしても、本発明の実施例に係るカレントトランスでは、仕様に応じて専用のボビンを用意したり、一巻きコイル用の線材の太さを変えたりする必要が無い。内層配線の断面積、特に厚さが異なるコイル基板を用意しておけば、様々な仕様に対応するカレントトランスをより安価に製造することが可能となる。多層巻きコイルについては、汎用的に使用できるボビンに仕様に応じて線材の太さや巻き数を変更すればよい。
Of course, if the value of the current passed through the one-
1,1a カレントトランス、10,10a ボビン、11,11a 一巻きコイル、
12 多層巻きコイル、15,16 リード端子、15a 接続端子部、
15c 実装端子部、17 位置決め用のピン、18 凸部、20 コア、
30 コイル基板、31 中脚挿通孔、32 接続孔、33 位置決め用孔、
34 内層配線
1, 1a current transformer, 10, 10a bobbin, 11, 11a one-turn coil,
12 multilayer coil, 15, 16 lead terminal, 15a connection terminal part,
15c mounting terminal part, 17 positioning pin, 18 convex part, 20 core,
30 coil substrate, 31 middle leg insertion hole, 32 connection hole, 33 positioning hole,
34 Inner layer wiring
Claims (2)
前記多層巻きコイルは、ボビンに巻回されてなり、
前記一巻きコイルは、上下両面に絶縁層を有する基板の内層に形成された配線からなり、
前記ボビンの下端面に前記基板が積層されている、
ことを特徴とするカレントトランス。 A current transformer in which a single-turn coil is laminated below a multilayer winding coil wound around a winding shaft extending in the vertical direction,
The multilayer coil is wound around a bobbin,
The one-turn coil is composed of wiring formed in an inner layer of a substrate having an insulating layer on both upper and lower surfaces,
The substrate is laminated on the lower end surface of the bobbin,
This is a current transformer.
前記ボビンは、前記多層巻きコイルの巻線の端部に接続される第1のリード端子と、前記一巻きコイルを構成する前記内層配線の端部に接続される第2のリード端子とを備え、
前記第2のリード端子は、ボビンに対して所定の一方に導出されるリード端子部と、下方に導出される接続端子部とを有し、
前記基板は、前記接続端子部が挿通される貫通孔を有し、
前記配線の端部は、前記貫通孔の縁辺に接し、
前記貫通孔に挿通されている接続端子部が、前記内層にて前記配線に接続されている、
ことを特徴とするカレントトランス。 In the current transformer according to claim 1,
The bobbin includes a first lead terminal connected to an end of the winding of the multi-layer winding coil, and a second lead terminal connected to an end of the inner layer wiring constituting the one-turn coil. ,
The second lead terminal has a lead terminal portion led out to a predetermined one with respect to the bobbin, and a connection terminal portion led out downward,
The substrate has a through hole through which the connection terminal portion is inserted,
The end of the wiring is in contact with the edge of the through hole,
The connection terminal portion inserted through the through hole is connected to the wiring in the inner layer,
This is a current transformer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017059643A JP2018163952A (en) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | Current transformer |
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| JP2017059643A JP2018163952A (en) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | Current transformer |
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Family Applications (1)
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-
2017
- 2017-03-24 JP JP2017059643A patent/JP2018163952A/en active Pending
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