JP4845199B2

JP4845199B2 - トランス

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Publication number: JP4845199B2
Application number: JP2006282120A
Authority: JP
Inventors: 章西村
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: JP2008103371A

Description

本発明は、各国の安全規格に適合する絶縁性能を有するトランスに関するものであり、特に高周波、大電流のトランスに関するものである。

従来の一般的なトランスの一例としては、図１１に示すように、一次および二次コイルに、丸線または高周波対応のため細い丸線を何本も束ねたリッツ線等を導体として用いたものがある。
上記のトランスは、二次コイルＡ５を、分割した一次コイルＡ４の間に挟み込んでボビンＡ３に巻回して、コイルブロックを作製する。次に、ボビンＡ３の中央部分に形成されている挿入孔に、一対のコアＡ１、Ａ２の中足Ａ１ａ、Ａ２ａを挿入する。
このトランスにおける絶縁は、一次および二次コイルの間に例えば絶縁紙Ａ６を挿入して行っている。さらに、このトランスは、コイル端部にバリア絶縁部Ａ７を設けることにより、各国の絶縁基準を満足させるための、他の電極等との距離を確保している。

このように構成されたトランスは、一次および二次コイルに被覆を有する丸線を使用していることや、コイル間およびコイル端部に絶縁紙Ａ６またはバリア絶縁部Ａ７のような多くの絶縁物および絶縁空間が必要となることから、導体占積率が低く、２５〜３０％が限界であった。
また、大電流対応のために使用する径の大きな丸線は、高周波領域での表皮効果の影響が大きいため実質的な導体の有効断面積は小さくなり、トランス自身の信頼性に影響を及ぼす温度上昇を招いていた。

この温度上昇を抑えるためには、巻線をさらに低抵抗化（大径化）する必要があり、このことはトランスの大形化の一因となっていた。
また、巻線の低抵抗化（大径化）は、コイルの巻数増加を困難にし、さらに一次コイルと二次コイルの結合度の悪化を招いていた。このため、例えば、トランスをインバータ駆動回路で使用する場合の漏れインダクタンスの影響を除去するために、回路対策が必要となり高コストとなっていた。さらに、この結合度の悪化は、出力負荷変動時の出力電圧変動率を悪化させる要因にもなっていた。

従来のトランスの他の例として、薄板導体を積層したコイルブロックを使用するタイプのものがある（例えば、特許文献１参照）。
上記トランスの一例は、図１２に示すように、薄板導体からなる板状の二次コイルブロックＢ４の間に、同様の薄板導体からなる一次コイルブロックＢ５を配置し、これらの中央に設けられた挿入孔に、一対のコアＢ１、Ｂ２の中足Ｂ１ａ、Ｂ２ａを挿入して作製する。
このトランスにおける絶縁は、コイルブロック間およびコイルブロック−コア間に絶縁紙を挿入したり、または、図１２に示すように、コイルブロック−コア間の絶縁のために、モールドによる強化絶縁層Ｂ６を用いたりして行っている。

上記のトランスは、前述した丸線またはリッツ線を用いたトランスにおける問題のうち、一次コイルと二次コイルの結合度の低さ、および温度上昇については改善されたが、絶縁性能を満たすため等の生産工程の複雑さ、およびこの生産工程の複雑さに伴うコスト高という問題は改善されていなかった。

また、この薄板導体を積層するタイプのトランスは、多巻数の一次コイルの作製が困難という問題もあった。
多巻数の一次コイルを実現する方法の１つとして、図１３に示すように、複数のベースコイル（例えば、Ｃ３ａ〜ｃ）と絶縁紙（例えば、Ｃ４ａ〜ｃ）を交互に積層し、各ベースコイルの引出部同士（例えば、Ｃ５）を図中に点線で示すように接続する方法がある。
しかし、この方法は、積層数を多くするにつれて、ベースコイルの引出部Ｃ５、およびスリット部Ｃ６の寸法を小さくしなければならず、作製が困難であった。また、異なる形状のベースコイルの作製が必要なため、複数の金型を用意しなければならないという問題があった。
多巻数の一次コイルを実現する他の方法として、図１４に示すような、ベースコイルＤ１の表裏面に、スリット間隔Ｄ３で巻回された多巻数のコイルパターンＤ２を形成する方法がある。
しかし、この方法は、ベースコイル自身の作製工程がプリント基板のパターン作成を伴うために生産コストが高くなり、また、コイルの巻数を増すにつれてコイルパターンＤ２の幅が細くなり、電流容量が低下するといった問題があった。
特開２００３−３４７１２５号公報

本発明は、各国の安全規格に適合する絶縁性能を有し、容易に巻数比の幅広い調整が可能で、導体占積率が高く、高周波領域での発熱が抑えられ、小形・薄形で、低コストかつ容易に生産可能なトランスを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るトランスは、少なくとも片面が絶縁された帯状導体をボビンに巻回して形成した第１のコイルブロックと、薄板導体であるベースコイルおよび絶縁紙を積層して形成した複数の第２のコイルブロックからなる第２のコイルを分割した一方側と、前記分割した第２のコイルの他方側と、中足を有する一対のコアと、前記第２のコイルの一方側の完成体、前記第１のコイルブロックの完成体、および前記第２のコイルの他方側の完成体のそれぞれに設けられた、前記中足に対応した形状の挿入孔の位置を合わせつつ、これらの積み重ね体を保持する筐体とを備え、前記第１のコイルブロックと前記第２のコイルが、前記筐体および前記ボビンにより絶縁され、前記筐体が、前記コアの中足と直交する第２のコイルブロック接触面と、前記第２のコイルブロック接触面の周縁の一部に形成された、前記第２のコイルブロック接触面に対して垂直な複数の支持壁と、前記第２のコイルブロック接触面と前記支持壁に囲まれた収納部とを備え、前記第２のコイルブロックが前記支持壁によって制限される面積まで拡大され、前記第２のコイルブロックの前記絶縁紙の周縁部に複数の切欠部が形成され、前記支持壁の内側に複数の内壁突起が形成され、対応する前記切欠部と前記内壁突起がそれぞれ係合することにより、前記第２のコイルブロックが前記収納部内に保持される。

好ましくは、前記ベースコイルは、１ターンまたは２ターンである。

好ましくは、前記ベースコイルは、拡大位置決め穴および位置決め穴が形成され、前記絶縁紙は、前記ベースコイルの拡大位置決め穴および位置決め穴に対応した位置に、位置決め穴が形成されている。

好ましくは、前記ボビンに、丸線から成る第３のコイルが巻回されている。

好ましくは、前記ボビンに巻回される前記帯状導体の巻き始め先端部は、巻回中心に向けて曲げ加工されている。

好ましくは、前記ボビンに巻回される帯状導体の巻き終わり部が、前記巻き終わり部の巻回中心側に配置されたスペーサを挟み込むようにして行われ、前記巻き終わり部の引き出し方向が予め定められた方向に保たれている。

好ましくは、前記第１のコイルブロックは、前記ボビンに予め取り付けられた第１の外部端子と、前記ボビンに巻回される帯状導体の巻き始め部および巻き終わり部にそれぞれ一端が接続された第１の端子接続板と、前記第１の外部端子と係合するための端子係合溝が切り欠き形成され、前記第１の外部端子と、前記第１の端子接続板の他端に接続される中継金具と、を含む。

好ましくは、前記第２のコイルブロックは、同一形状の前記ベースコイル２枚を互いに表裏反転させ、その間に前記絶縁紙を挟んで、これらを前記挿入孔の位置を合わせつつ重ね合わせた重ね合わせ体からなり、前記絶縁紙は、開口形成されたベースコイル接続穴を有し、前記２枚のベースコイルは、それぞれ、前記絶縁紙と接触する側の表面に、前記ベースコイル接続穴に対応する位置に、前記絶縁紙の厚さの略１／２に等しい高さの接続凸部を有し、前記第２のコイルブロックは、前記ベースコイル接続穴を介して、前記ベースコイルの対応する前記接続凸部同士を接続して重ね合わされている。

好ましくは、前記収納部には、複数の前記第２のコイルブロックが収納され、前記複数の第２のコイルブロックの前記２枚のベースコイルは、それぞれ、前記収納部の前記支持壁の間から突き出すような外部端子取付部を有し、前記筐体外側の外部端子固定面は、前記筐体の外側で複数の前記外部端子取付部を相互に接続する第２の外部端子を備え、前記第２の外部端子の、前記外部端子取付部との接続部は、前記筐体と離間するような曲げ加工がされている。

好ましくは、前記筐体において、前記第１のコイルブロックは、２つの前記第２のコイルブロック接触面の間に保持され、前記筐体は、前記２つの第２のコイルブロック接触面に基づく２つの前記収納部を有し、前記第１の外部端子は、前記筐体に前記第１のコイルブロックを保持させた際に、いずれか一方の前記収納部側に配置され、前記一方の収納部に保持された前記第２のコイルブロックおよび絶縁紙の前記第１の外部端子側に配置された側面と、前記第２のコイルブロック接触面から最も離れた絶縁紙の前記第２のコイルブロック接触面と対峙しない面の一部を覆うように保護カバーが取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、各国の安全規格に適合する絶縁性能を有し、容易に巻数比の幅広い調整が可能で、導体占積率が高く、高周波領域での発熱が抑えられ、小形・薄形で、低コストかつ容易に生産可能なトランスを提供することができる。

［用語の説明］
なお、本明細書中で「１ターン」とは、コイルがコア中足の周囲を１回巻回されていることを意味する。ここで、コイルの巻回とは、コイルがボビンまたはコア中足に直接巻回されている状態に限らず、コイル中を流れる電流の経路がコア中足の円周方向に存在し得るように配置されていればよいものとする。同様に「２ターン」とは、コイルがコア中足の周囲を２回巻回されていることを意味する。

また、本明細書中で「巻数比」とは、一のコイルに対する他のコイルの巻数比を意味する。

また、本明細書中で「導体占積率」とは、コイルを構成する巻線または薄板導体等を配置する領域全体の断面積における、巻線または薄板導体等の導体部が占める面積の割合を意味する。つまり、「導体占積率」とは、巻線間の隙間および巻線の被覆等の領域を除いた面積の割合を意味する。

また、本明細書中で「結合度」とは、コイル同士の磁束の結合度合いを意味する。漏れインダクタンスが増加するような場合に「結合度」は低下する。

まず、図１を参照して、本発明に係るトランスの構成について説明する。

本発明に係るトランスは、主に、第１のコイルブロック１００、複数の第２のコイルブロック９１〜９４、これらを収納する筐体４、および一対のコア１、２から構成される。
第１のコイルブロック１００の第１のコイル８は、ボビン３に帯状導体を巻回して作製されるため、容易に巻数を増加させることができる。この第１のコイル８の略両端に相当する巻き始め部および巻き終わり部には、それぞれ第１の端子接続板８２および８３が接続されている。
第２のコイルブロック（例えば、９１）は、薄板導体であるベースコイル６１ａ（好ましくは１ターン。以下、各ベースコイルは１ターンとして説明する。）と、ベースコイル６１ａと同一形状のベースコイルを表裏反転させたベースコイル６１ｂで、絶縁紙５１を挟み込むようにして作製される。後述するが、ベースコイル６１ａと６１ｂは直列接続されるため、第２のコイルブロック９１の巻数は２となる。
作製された第１のコイルブロック１００、および第２のコイルブロックは筐体４に収納される。ここで、第１のコイルブロック１００は、筐体４の内部に、包囲されるように収納されるため、第１のコイルブロック１００と第２のコイルブロックは、筐体４およびボビン３により絶縁される。
第２のコイルブロックは、１個または複数個、収納することができ、複数個の場合は、筐体４の第１収納部４ａまたは第２収納部４ｂに分割して収納することができる。図１では、４個の第２のコイルブロック９１〜９４が、第１収納部４ａと第２収納部４ｂに２個ずつ収納される。複数の第２のコイルブロックを使用する場合、それらは第２の外部端子７１、７２で相互に接続される。図１において、第２のコイルブロック９１〜９４はすべて電気的に並列接続されており、その結果、第２のコイル９は全体として見ても２ターンのコイルとなる。
コア１および２は、第１のコイルブロック１００と１個または複数の第２のコイルブロックを筐体４に収納した後、それらを貫通するように中足１ａ、２ａを挿入孔１０に挿入して取り付けられる。

本発明に係るトランスにおいて、第１のコイル８を入力（一次）側、第２のコイルブロック９１〜９４からなる第２のコイル９を出力（二次）側とした場合の回路図を図２に示す。
前述のように、第１のコイル８は帯状導体を巻回したものであり、２ターンとした第２のコイル９に比べて巻数が多い。
トランスの入／出力電圧比は、一次／二次コイルの巻数比に比例するため、図２に示すトランスは、出力電圧が入力電圧に対して小さくなる降圧型のトランスとして動作する。

このように、図１に示す本発明に係るトランスは、
（１）第１のコイル８を構成する帯状導体の巻数を変更するか、または筐体４に収納する第２のコイルブロック９１〜９４の個数、ベースコイル当たりの巻数、または第２のコイルブロック同士を相互に接続する第２の外部端子７１、７２の接続方法（直列／並列）を変更することで、容易に第１のコイル８と複数の第２のコイルブロックからなる第２のコイル９の巻数比を変化させることができ、幅広い入／出力電圧比の調整ができる。
（２）第１のコイル８および第２のコイルブロック９１〜９４が薄板導体のベースコイルからなっているため、ボビンレス構造が可能となり、導体占積率を高くすることができるとともに、高周波領域における発熱を抑えることができる。なお、この発熱は、第１のコイルを薄板の帯状導体とし、第２のコイルを薄板導体のベースコイルとしたことにより、導体の表面近傍しか電流が流れなくなる表皮効果に起因する発熱が軽減されたために改善できたものと推察される。
（３）帯状導体をボビン３に巻回して形成した巻数の多い第１のコイル８と、複数の第２のコイルブロック９１〜９４からなる第２のコイル９を組み合わせて構成することで、小形・薄形化が実現できる。
（４）第１のコイル８と複数の第２のコイルブロックからなる第２のコイル９の磁気的な結合面積を大きくすることができ、また、第１のコイル８と第２のコイル９間の距離を小さくすることができる。
（５）第１のコイルブロック１００と第２のコイルブロック９１〜９４の作製は完全に独立して行われる。その後は、単に、完成した第１のコイルブロック１００および第２のコイルブロック９１〜９４を筐体４と組み合わせるだけでよく、安価に、効率よく、安定してコイルブロック２００の作製を行うことができる。
（６）第２のコイルブロック９１〜９４は、同一の金型から形成される薄板導体のベースコイル（例えば、第２のコイルブロック９１の６１ａ、６１ｂ等）を重ね合わせて構成され得るため、複数の金型を用意する必要がない。

次に、図面を参照しつつ本発明に係るトランスの製造方法および構成の一実施例について具体的に説明する。

図３は第１のコイル巻き始め部拡大図、図４（Ａ）〜（Ｄ）は第１のコイルブロックの斜視図、断面図および上面模式図、図５（Ａ）〜（Ｄ）は第２のコイルブロックおよびその構成要素の平面図、図６は第２のコイルブロックの部分縦断面図、図７は第１および第２のコイルブロックを収納する筐体の斜視図、図８（Ａ）（Ｂ）は筐体に収納された第２のコイルブロックの平面図とその一部拡大図、図９（Ａ）（Ｂ）は筐体に第２のコイルブロックを収納して保護カバーを取り付けた状態の縦断面図とその一部を拡大した平面図、図１０は筐体に収納された第２のコイルブロックの部分縦断面図である。なお、図１、図２および上記各図面において、同一構成要素には同一符号を付するものとする。

［第１工程：第１のコイルブロック作製］
第１工程では、コーティングまたはポリエステルテープ等により少なくとも１面が絶縁された帯状導体をボビン３に巻回して第１のコイル８を形成し、第１のコイルブロック１００を作製する。第１のコイル８の巻き始め部、および巻き終わり部には、それぞれ、第１の端子接続板８２、８３が接続される。さらに、第１のコイルブロック１００には、必要に応じて第３のコイル８７が形成される。

図３に、本工程で形成される第１のコイル８の巻き始め部の拡大図を示す。第１の端子接続板８２は、第１のコイル８を構成する帯状導体の一端である第１のコイル巻き始め部８ｂを外部に引き出すために設けられている。ここで、第１のコイル巻き始め部８ｂの端部は鋭利で、巻回中の帯状導体を損傷してしまう虞がある。これを防ぐため、第１のコイル巻き始め部８ｂは長さＡだけ突出した第１のコイル巻き始め先端部８ａを有しており、図３に示すように、この先端部８ａは巻回中心に向けて曲げ加工がされている。これにより、第１のコイル巻き始め部８ｂに接触しつつ巻回される帯状導体の損傷を防ぐことができ、品質が安定した第１のコイル８を作製することができる。なお、第１の端子接続板８２と第１のコイル８を構成する帯状導体は、はんだ付け、溶接、圧着等で接続される。

図４（Ｂ）に、図４（Ａ）のＡ面における第１のコイルブロック１００の部分断面図を示す。第１のコイル８を形成する帯状導体には、予め第１のコイル巻き終わり部８ｃを外部に引き出すための第１の端子接続板８３が取り付けられている。第１のコイル巻き終わり部８ｃは、第１の端子接続板８２が取り付けられている帯状導体の他の一端に相当する。第１のコイル８は、帯状導体の巻き終わり部８ｃを巻回する際に、巻回中心側に配置したスペーサ８４を挟み込むように巻回して終了する。これにより、ボビン３の接続板取付面３ａと巻き終わり時の第１のコイル巻き終わり部８ｃの引き出し方向を略平行に保つことができ、第１の端子接続板８３のボビン３への固定が容易となる。

ここで、本実施例では、第１のコイル８の巻回作業性を向上するために、第１のコイル巻き終わり部８ｃを延長した第１のコイル延長部８ｄが設けられている。

第１のコイル８の形成に続いて、皮膜コーティングされた丸線（例えば、マグネットワイヤー）、または被覆付丸線（例えば、塩ビ電線）からなる第３のコイルの形成を行う。本実施例において、第３のコイルは、例えば、一次側制御回路に電源を供給する補助電源用コイルとしての役割を果たす。補助電源用コイルは、一次側制御回路用の電源を備えていないタイプのスイッチング電源回路でトランスを使用する際等に備えられるものである。
図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＢ面における断面図を示す。図４（Ｃ）において「１０」で示される部分は、コアの中足を挿入するための挿入孔を示し、ボビン３が２分割されていることを示すものではない。ボビン３に巻回される第３のコイル８７のうち、８７ａは、第１のコイル８と第１の端子接続板８２の間隙３ｃ間を、紙面奥から手前方向に巻回されている。一方、第３のコイル８７ｂは、第１のコイル８とボビン３の間隙３ｄ間を紙面手前から奥方向に巻回されている。なお、第３のコイル８７ａおよび第３のコイル８７ｂは、１本の丸線または被覆付丸線からなっている。

図４（Ｃ）に示す第１のコイル巻き始め部８ｂと第１の端子接続板８２の取り付け部（第３のコイル８７ａの内周）を除いた第３のコイルの内周側（例えば、第３のコイル８７ｂの内周）には、ボビン段部３ｂが設けられている。このボビン段部３ｂの形状を調整することで、例えば、第３のコイル８７を第１のコイル８の巻き高さＨの中央付近に隣接して配置することが可能となる。また、ボビン段部３ｂにより、第３のコイル８７を巻回するための間隙３ｃ、３ｄを確実に残しつつ第１のコイルを巻回することができる。
結果として、本実施例のトランスは、第１のコイル８と第３のコイル８７の間の磁気的な結合を安定させることができ、良好な電気的特性を得ることができる。また、図４（Ｃ）に示すように、第３のコイル８７の径は第１のコイル幅Ｗと比べて十分小さいため、第３のコイルを形成しても第１のコイルブロック１００の厚さＤにはほとんど影響を与えない。

次に、Ｌ字形中継金具８５および８６の取り付けを行う。Ｌ字形中継金具８５および８６の取り付け状態を上から見た模式図を図４（Ｄ）に示す。図４（Ｄ）に示すように、Ｌ字形中継金具８５、８６には、それぞれ、端子係合溝８５ａ、８６ａが形成されている。この端子係合溝８５ａ、８６ａが、それぞれ、予めボビン３に取り付けられた丸棒状の第１の外部端子８８、８９と係合するとともに、第１の端子接続板８２、８３の他端（図４（Ｄ）には図示しない）と接触するように、Ｌ字形中継金具８５および８６が取り付けられる。
前述のように、第１の端子接続板８２、８３の一端は、それぞれ、第１のコイル巻き始め部８ｂ、第１のコイル巻き終わり部８ｃに接続されている。この結果、第１のコイル巻き始め部８ｂは、第１の端子接続板８２を介して第１の外部端子８８に接続され、また、第１のコイル巻き終わり部８ｃは、第１の端子接続板８３を介して第１の外部端子８９に接続されることとなる。
本工程の最後に、第３のコイル８７の端部を対応する外部端子にはんだ付けで接続し、第１のコイルブロック１００の作製が完了する。

［第２工程：第２のコイルブロック作製］
第２工程では、図１に示すように、例えば薄板導体であるベースコイル６１ａ（本実施例では1ターン）と、ベースコイル６１ａと同一形状のベースコイルを表裏反転させたベースコイル６１ｂを、絶縁紙５１を挟み込みつつ重ね合わせて、第２のコイルブロック９１を作製する。本実施例では、第２のコイル９の電流容量を上げるために、第２のコイルブロックを４個並列接続して使用している（第２のコイルブロック９１〜９４）。

図５（Ａ）〜（Ｃ）に、第２のコイルブロックの各構成要素の平面図を示す。例えば、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図１におけるベースコイル６１ａ、絶縁紙５１、ベースコイル６１ｂである。ベースコイル６１ａおよび６１ｂは同一形状で、図５（Ａ）と図５（Ｃ）は裏表の関係である。なお、ベースコイル６１ａの裏面、およびベースコイル６１ｂの表面であって、絶縁紙５１のベースコイル接続穴５１ａに相当する位置には、ベースコイル同士を確実に接続するための接続凸部６１ｃ、６１ｄが形成されている。
なお、詳細については後述するが、本発明におけるベースコイル同士の重ね合わせは、絶縁紙を挟んで２枚のベースコイルに形成された接続凸部同士を圧着するようにして行う。結果として、ベースコイル同士は、接続凸部のみで電気的、機械的に接続される。また、絶縁紙は、接続凸部同士が圧着された２枚のベースコイルに挟み込まれてベースコイルとの位置関係がずれないようになっている。

本実施例において、ベースコイル６１ａ、６１ｂおよび絶縁紙５１には、拡大位置決め穴６１ｅ、６１ｆ’（本実施例では、約φ２ｍｍ）、および位置決め穴６１ｅ’、６１ｆ、５１ｂ、５１ｂ’（本実施例では、約φ１ｍｍ）が形成されている。ベースコイル６１ａにおいて、拡大位置決め穴６１ｅと位置決め穴６１ｅ’は、中心線Ｃ−Ｃを挟んで左右対称に配置されている。
図５（Ｂ）、図５（Ｃ）から明らかなように、ベースコイル６１ｂおよび絶縁紙５１に形成された拡大位置決め穴または位置決め穴は、上記拡大位置決め穴６１ｅと位置決め穴６１ｅ’と同様に配置されている。拡大位置決め穴および位置決め穴は、重ね合わせの際に、ベースコイル６１ａ、６１ｂおよび絶縁紙５１の相対的な位置を精度良く決定するために用いられる。

これらの対応する拡大位置決め穴または位置決め穴の位置が一致するようにベースコイル６１ａ、６１ｂおよび絶縁紙５１を重ね合わせた状態の平面図が図５（Ｄ）である。図５（Ｄ）は、図１における第２のコイルブロック９１に相当し、１ターンのベースコイルが２枚重ね合わされ、直列接続された２ターンのコイルである。
本実施例では、全体としてベースコイル６１ａ、６１ｂよりも絶縁紙５１の外形寸法が大きい。一方、本トランス作製の最終工程で取り付けるコアの中足に対応した形状に開口された挿入孔１０の開口面積は、絶縁紙５１の方が小さくなっている。これにより、第２のコイルブロックを構成するベースコイル同士や、ベースコイルとコアの中足とを絶縁することができる。

第２のコイルブロック９１を形成した際の、ベースコイル６１ａおよび６１ｂの接続について、図５（Ｄ）のＤ−Ｄにおける断面図である図６を用いて説明する。ベースコイル６１ａ、６１ｂは、厚さｄを有する絶縁紙５１を挟んで重ね合わされる。前述のように、ベースコイル６１ａ、６１ｂには、絶縁紙５１のベースコイル接続穴５１ａに対応する部分に、略ｄ／２の高さを有する接続凸部６１ｃ、６１ｄがそれぞれ設けられており、対向する接続凸部６１ｃ、６１ｄが接触することにより、絶縁紙５１を挟んでも確実にベースコイル６１ａ、６１ｂが接続され得るようになっている。

また、ベースコイル６１ａ、６１ｂおよび絶縁紙５１の周縁部には、複数の切欠部（例えば、６１ｇ、５１ｃ、６１ｈ等）が形成されており、第２のコイルブロックを筐体４へ実装する際の位置決めとしての役割を有するのと同時に、絶縁紙５１で絶縁されたベースコイル６１ａと６１ｂが不必要な箇所で接触するのを防いでいる（第３工程で詳述する）。
なお、拡大位置決め穴６１ｅの径は位置決め穴５１ｂ、６１ｆの径よりも大きく、位置決め穴５１ｂ、６１ｆは同径であるため、拡大位置決め穴または位置決め穴を介して、ベースコイル６１ａと６１ｂが接触することはない。

［第３工程：第２のコイル作製］
第３工程では、筐体４の第１収納部４ａに、第２のコイルブロック９２、絶縁紙５０ｂ、第２のコイルブロック９１、絶縁紙５０ａを順次積層・収納し、同様に、第２収納部４ｂに、第２のコイルブロック９３、絶縁紙５０ｃ、第２のコイルブロック９４、絶縁紙５０ｄを順次積層・収納する。続いて、第２の外部端子７１および７２で、各第２のコイルブロックの外部端子取付部（例えば、７０ａ、７０ｂ。詳細については後述）を相互接続して、第２のコイルブロック９１〜９４を並列接続する。

図７は、筐体４の斜視図を示す。筐体４は、第２のコイルブロック接触面４ａ’および４ｂ’を有し、その周縁には、一部を除いて、第２のコイルブロック接触面４ａ’および４ｂ’に垂直な支持壁４ｗが設けられている。そして、この第２のコイルブロック接触面４ａ’と支持壁４ｗにより第１収納部４ａが形成され、さらに第２のコイルブロック接触面４ｂ’と支持壁４ｗにより第２収納部４ｂが形成される。なお、本実施例では、この支持壁の高さは、第５工程で取り付けるコア１、２を合わせた高さと筐体４の高さが等しくなるように決定される。
また、この支持壁４ｗの内壁には、複数の内壁突起（例えば、４ｆ、４ｆ’）が設けられている。

図８（Ａ）は、図７に示す筐体４の第１収納部４ａに第２のコイルブロック９１を収納した状態の平面図を示す。第１収納部４ａに収納される第２のコイルブロック９１中の絶縁紙５１の外形寸法は、支持壁４ｗで制限される。本実施例において第２のコイルブロックは、第２のコイルの電流容量を大きくするために、支持壁４ｗによる制限一杯まで拡大された形状となっている。
また、絶縁紙５１の切欠部（例えば、５１ｃ）と、支持壁４ｗの内壁突起（例えば、４ｆ）が係合するために、第１収納部４ａの中で第２のコイルブロック９１は安定して保持されている。なお、本実施例では、第２収納部４ｂの、内壁突起４ｆ’に対応した場所には、内壁突起は形成されておらず、その代わりに保護カバー２０に設けられた２個の突起２０ｂとこれに対応する絶縁紙（例えば、５０ｄ）の切欠部が係合する（図９（Ｂ）を用いて後述する）。

図８（Ｂ）に、図８（Ａ）の一部拡大図を示す。図８（Ｂ）に示すように、ベースコイル６１ａは、符号６１ａが示す実線よりも左側の領域、ベースコイル６１ｂは、符号６１ｂが示す点線よりも左側の領域、絶縁紙５１は、符号５１で示す破線よりも左側の領域に、それぞれ位置している。つまり、図８（Ｂ）において、切欠部６１ｇを除いたベースコイル６１ａの領域とベースコイル６１ｂの領域は重なり、また、ベースコイル６１ａの領域とベースコイル６１ｂの領域は、それぞれ、絶縁紙５１の領域と重なっている。
図８（Ｂ）から明らかなように、支持壁４ｗの内壁突起４ｆと絶縁紙５１の切欠部５１ｃは、対応する形状となっている。ベースコイル６１ａ、６１ｂは全体として絶縁紙５１よりも小さい。すなわち、切欠部以外の部分において、ベースコイル６１ａ、６１ｂの周縁は、絶縁紙５１の周縁よりも内側にあり、支持壁４ｗから離間している。さらにベースコイル６１ａの切欠部６１ｇは、絶縁紙５１の切欠部５１ｃよりも大きく形成されているため、ベースコイル６１ａと支持壁４ｗが接触することはない。
一方、内壁突起４ｆに対応するベースコイル６１ｂの切欠部は形成されておらず、ベースコイル６１ｂの周縁は、絶縁紙５１の切欠部５１ｃの周縁と略一致する。したがって、ベースコイル６１ｂは、支持壁４ｗと接触することがある。しかしながら、前述のように、ベースコイル６１ａと支持壁４ｗは接触しない。結果として、大きさの異なる切欠部５１ｃおよび６１ｇは、支持壁４ｗを介して、ベースコイル６１ａと６１ｂが接触するのを防いでいる。
また、本実施例では、図８（Ｂ）から明らかなように、筐体の収納部内において、第２のコイルブロックは、絶縁紙の切欠部（例えば、５１ｃ）と内壁突起（例えば、４ｆ）の係合により保持されており、ベースコイル６１ａの切欠部６１ｇは、この保持には寄与していない。
図８（Ｂ）に示した支持壁の内壁突起と絶縁紙の切欠部による係合、および支持壁、ベースコイルおよび絶縁紙の位置関係は、支持壁および絶縁紙の他の係合部分においても同様である。保護カバー２０と絶縁紙の係合については、図９（Ｂ）を用いて後述する。

このように本実施例では、必要な高い絶縁を保ちつつ、筐体内に第２のコイルブロックを安定に保持することができる。また、第２のコイルを巻回するためのボビンを省略でき、ベースコイル面積を、絶縁性を保つための僅かなスペースを残して筐体と略同じ面積まで拡大できる。このため、本実施例における第２のコイルは、導体占積率が高く、電流容量を大きくすることができる。

続いて、保護カバー２０の取り付けを行う。図９（Ａ）は、第２のコイルブロック９１、９２および絶縁紙５０ａ、５０ｂを第１収納部４ａに収納し、第２のコイルブロック９３、９４および絶縁紙５０ｃ、５０ｄを第２収納部４ｂに収納し、保護カバー２０を取り付けた状態を示す縦断面図である。本実施例では、第１収納部４ａに収納されるもののうち、絶縁紙５０ａが、第２のコイルブロック接触面４ａ’から最も離れて配置されている。同様に、第１収納部４ｂに収納されるもののうち、絶縁紙５０ｄが、第２のコイルブロック接触面４ｂ’から、最も離れて配置されている。
筐体４は、第２のコイルブロック接触面４ａ’と第２のコイルブロック接触面４ｂ’の間に、第１のコイルブロック１００の厚さＤに対応した空間を備えている。次工程（第４工程）において、第１のコイルブロック１００は、矢印Ｘに沿って筐体開口４ｄからこの空間内に挿入嵌合される。筐体４内において第１のコイルブロック１００が保持される際、お互いの挿入孔１０の位置は揃えられる。本実施例では、第１のコイルブロック１００の第１の外部端子８８は、筐体内面４ｈを有する支持壁４ｗを挟んで第２の収納部４ｂ付近に配置されることとなる。図９（Ｂ）には図示していないもう一つの第１の外部端子８９も、同様に配置される。

保護カバー２０は、長方形の薄板を長手方向に沿って直角に折り曲げた形状を有しており、その断面は、図９（Ａ）に示すようにＬ字形となっている。また、図９（Ｂ）に示すように、保護カバー２０の上記長手方向の長さと、筐体４の第２収納部４ｂの幅は対応している。
保護カバー２０は、筐体内面４ｈと、筐体４の第２収納部４ｂに収納された第２のコイルブロック９３および９４との隙間を埋めるとともに、絶縁紙５０ｄの下表面の一部を覆うように取り付けられる。結果として、保護カバー２０は、最下層に配置される絶縁紙５０ｄの下表面の一部と、第２のコイルブロック９３、９４および絶縁紙５０ｃ、５０ｄの筐体内面４ｈ側の側面を覆うこととなる。
なお、図９（Ｂ）に示すように、筐体内面４ｈには、絶縁紙（例えば、５０ｄ）の切欠部（例えば、５０ｅ）と係合する内壁突起は形成されていない。その代わりに、保護カバー２０の内面２０ａには、第１収納部４ａにおける内壁突起４ｆ’と同様の役割を担う２個の突起２０ｂが形成されており、この突起２０ｂと絶縁紙５０ｄの対応する切欠部５０ｅが、それぞれ係合するようになっている。
このようにして保護カバー２０を取り付けることで、第１の外部端子８８と、筐体４の第２収納部４ｂに収納された第２のコイルブロック９３および９４との間に、９ｍｍ以上の沿面距離を確保することができる。

本工程の最後に、第２の外部端子の取り付けを行う。第２の外部端子は、支持壁４ｗのない部分から収納部の外側に突き出すように形成されている第２のコイルブロックの外部端子取付部（例えば、図８の７０ｂ）に取り付けられる。
図１０は、第２のコイルブロック９１〜９４が収納された筐体４の、図８のＥ−Ｅにおける部分縦断面図を示す。第２の外部端子７２は、複数（本実施例では４個）の第２のコイルブロックを並列接続する、十分な電流容量を有する第２のコイルの外部端子としての役割を担う。第２の外部端子７２には、差込穴（図示せず）が形成されており、ここにベースコイル６１ｂの外部端子取付部７０ｂ（図８参照）、およびこれに対応したベースコイル６２ｂ、６３ｂ、６４ｂの各外部端子取付部を挿入し、はんだ７２ａ、７２ｂにより、各ベースコイルと第２の外部端子７２の接続を行う。これとともに、第２の外部端子７２は、筐体４の外部端子固定面４ｃに形成された位置決め突起４ｇと係合して、外部端子固定面４ｃに固定される。同様に、第２の外部端子７２の紙面奥側には、ベースコイル６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａの各外部端子取付部を接続して、これらを並列接続する第２の外部端子７１（図示せず）が取り付けられる。
図１０に示すように、第２の外部端子７２、７１（図示せず）の、各ベースコイルの外部端子取付部（例えば、図８における７０ｂ）との接続部は、他の部分に比べて、筐体４の外部端子固定面４ｃから離間している。これにより、はんだ７２ａおよび７２ｂは、手作業によるはんだ付けではなく、はんだ槽によるはんだ付けが可能となる。

［第４工程：コイルブロック作製］
第４工程は、図１に示すように、第１工程で作製した第１のコイルブロック１００を、第３工程で第２のコイルブロックの収納が完了した筐体４の筐体開口部４ｄに挿入嵌合させて、コイルブロック２００を作製する。

以上、第１〜第３工程で説明したように、本発明では、第１のコイルブロック１００の作製（第１工程）と第２のコイルブロックの作製（第２工程）が相互に依存せず完全に独立して行える。つまり、第３、４工程では、前工程において完成したものを単に組み合わせるだけでよく、効率よく、作業工数も少なく、安価に、安定した品質のトランスを作製することができる。

［第５工程：コア取付］
図１に示すように、第４工程で作製したコイルブロック２００の各構成要素には、絶縁紙５０ａ側から絶縁紙５０ｄ側までを貫通するようにコアの中足に対応した形状の挿入孔１０が設けられている。本発明に係るトランス作製の最終工程では、この挿入孔１０に、中足１ａおよび２ａを有するコア１および２を挿入し、第１のコイルの完成体、第２のコイルの完成体および筐体４と組み合わせて、トランスを最終的に完成させる。
これにより、第１のコイルおよび第２のコイルと鎖交する磁気回路が形成されて、トランスとして機能するようになる。そして、コアの中足１ａ、２ａと第１のコイル８、第２のコイル９との間、および第２のコイル９と第１の外部端子８８、８９との間には、適当な沿面距離および空間距離が保たれ、各国の安全基準を満足することができる。

［変形例］
（１）実施例では、第２のコイルとして２ターンの第２のコイルブロックを４個使用し、第１のコイルを挟み込むように２つの収納部に分割して収納したが、これに限定されない。すなわち、（ｉ）ベースコイルあたりの巻数を２以上にする、（ｉｉ）第２のコイルブロック１個あたりのベースコイル積層数を増やす、（ｉｉｉ）第２のコイルブロックを分割せずにいずれか一方の収納部に収納する、または（ｖｉ）筐体に収納する第２のコイルブロック数を増減する、を行ってもよく、特性面の様々な要求に対応することができる。
（２）また、実施例では、第２のコイルを構成する第２のコイルブロックは、すべて電気的に並列になるように接続したが、第２の外部端子の接続如何によって、一部または全部を直列に変更することができ、多様な要求仕様にも対応することができる。
（３）また、実施例では、第２のコイルの電流容量を重視して、コアの中足が挿入される部分を除き、支持壁に囲まれた略すべての面積を占有するような幅の広いベースコイルを使用したが、放熱等の他の条件を考慮して、他の形状にすることもできる。
（４）また、実施例では、コアの中足の断面形状は、角を落とした長方形としたが、これに限らず、他の形状にしてもよい。ただし、他の形状に変更する際は、コアの中足の形状に対応するような形状に形成されているボビン、筐体および第２のコイルブロックの挿入孔も同時に変更する必要がある。
（５）また、実施例では、第２のコイルブロックの作製におけるベースコイル等の重ね合わせを精度良く行うために位置決め穴および拡大位置決め穴を設けたが、位置合わせ手段は、このような手法に限定されない。さらに、筐体内に第２のコイルブロックを絶縁しつつ固定するために設けられた絶縁紙等の切欠部と、筐体の支持壁および保護カバーに形成した内壁突起の係合についても、他の固定方法に置き換えてもよい。
（６）また、実施例では、筐体に第２のコイルブロックを収納（第３工程）した後に第１のコイルブロックを挿入嵌合（第４工程）したが、この順序は逆にすることができる。
（７）また、実施例では、第１のコイルを一次コイル、第２のコイルを二次コイルとし、降圧型のトランスとしたが、これを反対にして、昇圧型のトランスとしてもよい。

本発明に係るトランスの分解斜視図である。本発明に係るトランスの回路図である。本発明に係るトランスの第１のコイルの巻き始め部拡大図である。本発明に係るトランスの第１のコイルブロックであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は横部分断面図、（Ｃ）は縦断面図、（Ｄ）はＬ字型中継金具の取り付けを示す上面模式図である。本発明に係るトランスの第２のコイルブロックおよびその構成要素であって、（Ａ）（Ｃ）はベースコイルの平面図、（Ｂ）は絶縁紙の平面図、（Ｄ）はベースコイルと絶縁紙を積層した第２のコイルブロックの平面図である。本発明に係るトランスの第２のコイルブロックの部分縦断面図である。本発明に係るトランスの第１および第２のコイルブロックを収納する筐体の斜視図である。本発明に係るトランスの筐体に第２のコイルブロックを収納した状態を示す平面図であって、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は一部拡大図である。本発明に係るトランスの筐体に第２のコイルブロックを収納し、保護カバーを取り付けた状態の、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はその一部を拡大した平面図である。本発明に係るトランスの筐体に第２のコイルブロックおよび絶縁紙を収納した状態の部分縦断面図である。従来のトランスの縦断面図である。従来のトランスの縦断面図である。従来のトランスの積層構造を示す分解斜視図である。従来のトランスに使用される多巻ベースコイルである。

符号の説明

１コア
１ａ中足
２コア
２ａ中足
３ボビン
３ｂボビン段部
３ｃ、３ｄ間隙
４筐体
４ａ第１収納部
４ａ’ 第２のコイルブロック接触面
４ｂ第２収納部
４ｂ’ 第２のコイルブロック接触面
４ｃ外部端子固定面
４ｄ筐体開口部
４ｆ、４ｆ’ 内壁突起
４ｇ位置決め突起
４ｈ筐体内面
４ｗ支持壁
５０ａ〜５０ｄ絶縁紙
５０ｅ切欠部
５１〜５４絶縁紙
５１ａベースコイル接続穴
５１ｂ、５１ｂ’ 位置決め穴
５１ｃ切欠部
６１ａ、６１ｂベースコイル
６１ｃ、６１ｄ接続凸部
６１ｅ、６１ｆ’ 拡大位置決め穴
６１ｅ’、６１ｆ位置決め穴
６１ｇ、６１ｈ切欠部
６２ａ、６２ｂベースコイル
６３ａ、６３ｂベースコイル
６４ａ、６４ｂベースコイル
７０ａ、７０ｂ外部端子取付部
７１、７２第２の外部端子
７２ａ、７２ｂはんだ
８第１のコイル
８ａ第１のコイル巻き始め先端部
８ｂ第１のコイル巻き始め部
８ｃ第１のコイル巻き終わり部
８ｄ第１のコイル延長部
８２、８３第１の端子接続板
８４スペーサ
８５、８６Ｌ字形中継金具
８５ａ、８６ｂ端子係合溝
８７第３のコイル
８７ａ、８７ｂ第３のコイル
８８、８９第１の外部端子
９第２のコイル
９１〜９４第２のコイルブロック
１０挿入孔
２０保護カバー
１００第１のコイルブロック
２００コイルブロック

Claims

少なくとも片面が絶縁された帯状導体をボビンに巻回して形成した第１のコイルブロックと、
薄板導体であるベースコイルおよび絶縁紙を積層して形成した複数の第２のコイルブロックからなる第２のコイルを分割した一方側と、
前記分割した第２のコイルの他方側と、
中足を有する一対のコアと、
前記第２のコイルの一方側の完成体、前記第１のコイルブロックの完成体、および前記第２のコイルの他方側の完成体のそれぞれに設けられた、前記中足に対応した形状の挿入孔の位置を合わせつつ、これらの積み重ね体を保持する筐体と、
を備え、
前記第１のコイルブロックと前記第２のコイルが、前記筐体および前記ボビンにより絶縁され、
前記筐体が、前記コアの中足と直交する第２のコイルブロック接触面と、前記第２のコイルブロック接触面の周縁の一部に形成された、前記第２のコイルブロック接触面に対して垂直な複数の支持壁と、前記第２のコイルブロック接触面と前記支持壁に囲まれた収納部とを備え、
前記第２のコイルブロックが前記支持壁によって制限される面積まで拡大され、
前記第２のコイルブロックの前記絶縁紙の周縁部に複数の切欠部が形成され、
前記支持壁の内側に複数の内壁突起が形成され、
対応する前記切欠部と前記内壁突起がそれぞれ係合することにより、前記第２のコイルブロックが前記収納部内に保持されることを特徴とするトランス。
前記ベースコイルは、１ターンまたは２ターンであることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
前記ベースコイルは、拡大位置決め穴および位置決め穴が形成され、
前記絶縁紙は、前記ベースコイルの拡大位置決め穴および位置決め穴に対応した位置に、位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
前記ボビンに、丸線から成る第３のコイルが巻回されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
前記ボビンに巻回される帯状導体の巻き始め先端部は、巻回中心に向けて曲げ加工されていることを特徴とする請求項１または４に記載のトランス。
前記ボビンに巻回される帯状導体の巻き終わり部が、前記巻き終わり部の巻回中心側に配置されたスペーサを挟み込むようにして行われ、前記巻き終わり部の引き出し方向が予め定められた方向に保たれていることを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載のトランス。
前記第１のコイルブロックは、さらに、
前記ボビンに予め取り付けられた第１の外部端子と、
前記ボビンに巻回される帯状導体の巻き始め部および巻き終わり部にそれぞれ一端が接続された第１の端子接続板と、
前記第１の外部端子と係合するための端子係合溝が切り欠き形成され、前記第１の外部端子と、前記第１の端子接続板の他端に接続される中継金具と、を含むことを特徴とする請求項１、４〜６のいずれかに記載のトランス。
前記第２のコイルブロックは、同一形状の前記ベースコイル２枚を互いに表裏反転させ、その間に前記絶縁紙を挟んで、これらを前記挿入孔の位置を合わせつつ重ね合わせた重ね合わせ体からなり、
前記絶縁紙は、開口形成されたベースコイル接続穴を有し、
前記２枚のベースコイルは、それぞれ、前記絶縁紙と接触する側の表面に、前記ベースコイル接続穴に対応する位置に、前記絶縁紙の厚さの略１／２に等しい高さの接続凸部を有し、
前記第２のコイルブロックは、前記ベースコイル接続穴を介して、前記ベースコイルの対応する前記接続凸部同士を接続して重ね合わされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトランス。
前記収納部には、複数の前記第２のコイルブロックが収納され、
前記複数の第２のコイルブロックの前記２枚のベースコイルは、それぞれ、前記収納部の前記支持壁の間から突き出すような外部端子取付部を有し、
前記筐体外側の外部端子固定面は、前記筐体の外側で複数の前記外部端子取付部を相互に接続する第２の外部端子を備え、
前記第２の外部端子の、前記外部端子取付部との接続部は、前記筐体と離間するような曲げ加工がされていることを特徴とする請求項８に記載のトランス。
前記筐体において、前記第１のコイルブロックは、２つの前記第２のコイルブロック接触面の間に保持され、
前記筐体は、前記２つの第２のコイルブロック接触面に基づく２つの前記収納部を有し、
前記第１の外部端子は、前記筐体に前記第１のコイルブロックを保持させた際に、いずれか一方の前記収納部側に配置され、
前記一方の収納部に保持された前記第２のコイルブロックおよび絶縁紙の前記第１の外部端子側に配置された側面と、前記第２のコイルブロック接触面から最も離れた絶縁紙の前記第２のコイルブロック接触面と対峙しない面の一部を覆うように保護カバーが取り付けられていることを特徴とする請求項８または９に記載のトランス。