説明

巻線部品

【課題】 充分な絶縁距離を確保し、かつ、低背型で実装面積が小さい巻線部品を提供する。
【解決手段】 巻線部品1は、ボビン2の筒状の巻線部2Cを挟んで対向する第1の鍔部2Aと第2の鍔部2Bの各上段部2a、2dは実装面に垂直な方向に延在する板状をしており、この板状体の厚み、すなわち各肉厚A、Bのうち1次側巻線4を結線する第1の鍔部2A側が厚くなる様に構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子機器や家電機器等に使用される、絶縁トランス等の巻線部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、各種電子機器の小型化に伴い、機器に使用される巻線部品においても、品質特性上では絶縁距離の確保を維持しつつ、外形上では高さや実装面積を小さくする、低背、小型化要求が一層厳しくなっている。
【0003】
従来の巻線部品では、電線はエナメル被覆電線のような安価な単層絶縁電線を使用し、また各巻線間にはバリアテープ等の絶縁部材を挿配して絶縁距離や沿面距離を確保していたが、このような構造では巻線部を拡げなければならず、小型化の阻害要因となっていた。
【0004】
そこで、絶縁性能の確保と厳しい小型化要求に対応するため、電線自身の絶縁被膜を複数層形成して絶縁性を向上させた強化絶縁電線、例えば3層絶縁電線を少なくとも一系統の巻線に用いることで、上記バリアテープ等の絶縁部材を削除でき、前記巻線部を縮小化して小型化を図る方策が注目され、そのような構造の巻線部品が多く使用されている。
【0005】
また、各巻線の先端部を、巻線部を介して対向する各鍔部からそれぞれ引き出し、該各鍔部の下段部の底面に立設した端子に各々分離させて結線することで各巻線間の絶縁距離や沿面距離(以下、絶縁距離と記述する)を確保する構造が多く用いられている。
【0006】
一般的には、各巻線間の絶縁距離とは各巻線の導体露出部の間の最短距離を示す。しかしながら上記構造の場合は対向して立設した端子間距離を示すのではなく、介装する磁性体コアも導体と見做し、磁性体コアを1次側巻線と同電位体と位置づけ、1次側巻線または磁性体コアと、2次側巻線との間の最短距離を最終的な巻線部品の絶縁距離としている。
【0007】
通常、1次側巻線と2次側巻線との距離に比べ、磁性体コアと2次側巻線との間の距離の方が短いので、磁性体コアと、2次側巻線すなわち強化絶縁電線の導体露出部との最短距離が絶縁距離となる。従って、前記3層絶縁電線を用いた場合は導体露出部をできるだけ磁性体コアから離れる様にすれば絶縁距離が長くなり、絶縁性能を向上させることができる。
【0008】
なお、上記導体露出部は以下の半田処理によって生じるものである。すなわち、半田処理時は、半田濡れ性をよくするため、フラックス等の表面活性剤を端子とからげ部の表面に塗布した後、400℃前後の溶融半田に前記端子と絡げ部を浸漬して、絡げ部の電線の絶縁被膜を熱剥離して端子と半田接合する。この熱剥離した部分が導体露出部である。
【0009】
元来、巻線の絡げ部と端子とが半田接合されていれば事足りるが、上記半田処理時のフラックスの活性と半田熱による、いわゆる毛細管作用によって絡げ部のみに止まらず電線の引き出し部の上方に向かって溶融半田が上昇する、いわゆる溶融半田上がり現象が生じる。これにより、電線は被膜溶融部や半田付着部が生じ、磁性体コアまでの絶縁距離が実質的に短くなって絶縁性能を確保できなくなるという問題があった。
【0010】
図4は、従来の巻線部品を説明する正面断面図で、磁性体コアを実装面と垂直な方向に組込んだ、すなわちボビン巻線部の開口部が実装面と垂直になっている、いわゆる縦型形状で小型化を図ったものである。
【0011】
1次側巻線4、すなわち高電圧の入力側巻線には一般的にエナメル被覆電線等の単層絶縁電線と、2次側巻線5、すなわち低電圧の出力側巻線には強化絶縁電線、例えば3層絶縁電線は、それぞれ同心状にボビン2に巻回され、筒状の巻線部2Cを形成する。ボビン2は第1の鍔部2Aと第2の鍔部2Bを有し、前記巻線部2Cの中芯部と外周部に連続した閉磁路を形成する様に磁性体コア8が介装され、巻線部品31を構成している。ここでは、実装面側の第2の鍔部2Bを外方に伸ばし、伸長部2jを形成する構造とすることで、1次側巻線4である単層絶縁電線と、2次側巻線5である3層絶縁電線の溶融半田上がり部7との絶縁距離を確保している。
【0012】
このような巻線部品は、例えば特許文献1に開示されている。
【0013】
【特許文献1】特許第3299136号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
しかしながら、上述した従来の縦型の巻線部品31では、1次側巻線4である単層絶縁電線と、2次側巻線5である3層絶縁電線の溶融半田上がり部7との絶縁距離は、巻線部品の幅方向の寸法でのみ確保している。すなわち、3層絶縁電線の溶融半田上がり部7と1次側巻線4との絶縁距離を確保するために、第2の鍔部2Bの伸長部2jを外側に伸長するか、または第2の鍔部2Bの肉厚を厚くするしかなく、その結果、実装面積が広がり、または高さが増すことになり小型化を阻害していた。
【0015】
本発明は、上述した課題を解決するため、充分な絶縁距離を確保し、かつ、低背型で実装面積が小さい巻線部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記課題を解決するため、低背化には効果的で、磁性体コアを実装面と水平な方向に組込んだ、すなわちボビン巻線部の開口部が実装面と平行になっている、いわゆる横型構造の巻線部品とする。また、ボビンの筒状の巻線部を挟んで対向する第1の鍔部と第2の鍔部の上段部は実装面に垂直な方向に延在する板状をしており、この板状体の厚み、すなわち各肉厚のうち1次側巻線を結線する鍔部側が厚くなる様に構成する。このような構造とすることにより、実装面積はそのままで、磁性体コアの位置のみを肉厚の厚い鍔部側、すなわち1次側巻線側に移動させることができ、その結果、1次側巻線と同電位体である磁性体コアと、2次側巻線との間の絶縁距離を長くすることが可能となる。または、第2の鍔部の磁性体コアを載置する、実装面と平行な方向にボビン巻線部の開口部から延在する板状の下段部の外端面を巻線部側に縮めて実装面積を小さくし、小型化を図ることができる。
以下、1次側巻線を結線する鍔部を第1の鍔部、2次側巻線を結線する鍔部を第2の鍔部と記述する。
【0017】
また、ボビンは、前記外周溝を形成した第2の鍔部の下段部の外周部の上面に磁性体コアの一部を囲うように隔壁を形成することで、該隔壁の高さ寸法の分だけ更に絶縁距離を長くすることができる。
【0018】
また、前記外周溝の幅と深さ、すなわち外周溝の形状を2次側巻線の絶縁電線の最外径寸法より大きくし絶縁電線を内包するようにすることで、外観寸法上、引き出し線がボビンの下段部の外周面を超えることなく、実装面積を維持することができる。
【0019】
更に、2次側巻線は、前記ボビンの前記下段部の外周部に実装面と平行に形成された外周溝に沿って引き出し配線する構造とすることで、2次側巻線の引き出し沿線長を長く保ち、絶縁被膜の非溶融部をできるだけ長く残存させて、磁性体コアと半田溶融部との間の距離、すなわち1次側巻線と2次側巻線との絶縁距離の減少を抑制することができる。
【0020】
本発明によれば、実装面と平行な方向に開口部を有する巻線部と、前記実装面と垂直な方向に立設してなる端子とを有するボビンと、前記開口部に磁脚を挿入して前記巻線部を囲む磁性体コアと、前記巻線部に巻回してなる1以上の巻線を含む巻線部品であって、前記ボビンは、前記開口部から前記実装面と平行な方向に各々延在し、前記磁性体コアを載置する板状の下段部と、前記下段部から前記実装面と垂直な方向に延在する板状の上段部とを有する、第1の鍔部と第2の鍔部を備え、前記第2の鍔部の前記下段部は前記実装面と平行な外周溝を有し、前記第1の鍔部の前記上段部は前記第2の鍔部の前記上段部よりも厚く、前記第2の鍔部の前記下段部は、前記第1の鍔部の前記下段部よりも、前記開口部から前記実装面と平行な方向に延在する距離が長いことを特徴とする巻線部品が得られる。
【0021】
本発明によれば、前記第2の鍔部の前記下段部は、前記実装面と垂直な方向に前記磁性体コアを包囲する隔壁を有することを特徴とする前記巻線部品が得られる。
【0022】
本発明によれば、前記巻線は、少なくとも1つが強化絶縁電線を使用してなることを特徴とする前記巻線部品が得られる。
【0023】
本発明によれば、前記外周溝は、前記強化絶縁電線を内包する形状であることを特徴とする前記巻線部品が得られる。
【0024】
本発明によれば、前記巻線の先端部は、前記外周溝に沿って引き出され、前記端子に結線されてなることを特徴とする前記巻線部品が得られる。
【発明の効果】
【0025】
本発明により、充分な絶縁距離を確保し、かつ、低背型で実装面積が小さい巻線部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0027】
図1は、本発明例1の巻線部品を説明する図であり、図1(a)は上面図、図1(b)は正面図、図1(c)は右側面図をそれぞれ示す。
【0028】
巻線部品1は、内側に1次側巻線4、外側に2次側巻線5が同心状に巻回された筒状の巻線部2Cを挟んで対向する第1の鍔部2A、第2の鍔部2Bが形成されたボビン2と、前記第1の鍔部2Aと第2の鍔部2Bにおけるそれぞれの上段部2a、2dと下段部2b、2eとの間に介装された磁性体コア8と、前記第1の鍔部2Aと第2の鍔部2Bのそれぞれの下段部2b、2eの底面に立設された端子3とを備え、前記巻線部2Cから引き出された1次側巻線4である単層絶縁電線の先端部は、第1の鍔部2Aの下段部2bの底面部の外周溝から引き出され、必要に応じて前記下段部2bの外側面に形成された突起部2cに引っ掛け、沿線し、前記下段部2bの底面に立設された端子3に絡げる。
【0029】
一方、2次側巻線5である3層絶縁電線の先端部は、第2の鍔部2Bの下段部2eの両側面部から引き出され、前記下段部2eの外周部に実装面と水平な方向に形成した第1の外周溝2gと第2の外周溝2h、および実装面と垂直な方向に形成した第3の外周溝2iに沿って引き出し配線し、下段部2eの底面に立設された端子3に絡げる。
【0030】
このように各々の巻線を巻線部2Cを介して対向した端子3にそれぞれ分離して結線する構造とすることで、各巻線間の絶縁距離を確保している。
【0031】
絡げ部6と端子3は各々の鍔部ごとに別々に溶融半田槽内に浸漬して半田処理を行い、絡げ部6の単層絶縁電線および3層絶縁電線の絶縁被膜を除去し、各電線の導体部と端子3とを電気的に半田接続する。
【0032】
続いて、巻線部2Cの中芯部と外周部に連続した閉磁路を形成する様一対のE型形状の磁性体コア8を装着して巻線部品を構成する。
【0033】
ここでは、ボビン2の第1の鍔部2A、第2の鍔部2Bの各上段部2a、2dのそれぞれの肉厚A、BにおいてA>Bとしている。これにより、その差分A−Bだけ磁性体コアが第1の鍔部2A側に寄せられて、2次側巻線の溶融半田上がり部と更に離れるので、上記差分だけ絶縁距離を長くすることができる。または、前記第2の鍔部2Bの下段部2eの長さD1を上記差分A−Bだけ更に小さくし、実装面積を小さくすることが可能となる。
【0034】
更に、前記絶縁距離を延長するためには、前記下段部2eの長さD1を長くする、または前記下段部2eの肉厚E1を長くするのがよい。しかしながら、長さD1、肉厚E1を長くしすぎると実装面積が広がり、高さが増す。従って、適宜、実装面積、高さ、絶縁距離は相互に調整しながら、上記D1、E1の寸法設計を行うのが好ましい。
【0035】
なお、上述のように、2次側巻線5である3層絶縁電線の先端部は、ボビン2の下段部2eの両側面部から引き出し、端子3が立設した中央部に向かって沿線しているが、図示しない中央部から引き出し、両側面側に迂回し再び中央部の端子3に結線する沿路、すなわち、下段部2eの底面部の第3の外周溝2i→第1の外周溝2g→第2の外周溝2hの順に沿って配線して端子3へと結線する構造としてもよい。
【0036】
また、前記引き出し用の外周溝の引き回し角部は、適度のC面やR面を形成して電線の絶縁被膜への局部的ストレスを回避し、絶縁性の劣化を防止するよう成形するのが好ましい。
【0037】
このような引き出し方法により3層絶縁電線の引き出し部をできるだけ長く保ち、半田時の絶縁被膜の非溶融部をより長く残存させて、磁性体コアとの絶縁距離を確保することができる。
【0038】
2次側巻線5である3層絶縁電線は、半田処理によって絡げ部6を始点に引き出し線の上方に向かって溶融半田が進み、溶融半田上がり部7が形成されている。この時、溶融半田上がり部7と磁性体コア8との絶縁距離Xは、図1(b)に示すように、下段部2eの長さD1と第2の溝2gまでの肉厚E1の和、即ちX=D1+E1となる。
【0039】
図2は、本発明例2の巻線部品を説明する図であり、図2(a)は上面図、図2(b)は正面図、図2(c)は右側面図をそれぞれ示す。
【0040】
巻線部品11は、上記の本発明例1と同一部材、同一構成とし、ボビン2の下段部2eの上面の外周部に沿って隔壁2fを形成している点のみ異なるので詳細説明は省く。このように構成することで、溶融半田上がり部7と磁性体コア8との絶縁距離Xは、図2(b)に示すように、上記本発明例1より更に隔壁2fの高さE2だけ長くすることができ、即ちX=D1+E1+E2となる。
【0041】
図3は、比較例の横型の巻線部品を説明する図であり、図3(a)は上面図、図3(b)は正面図、図3(c)は右側面図をそれぞれ示す。
【0042】
巻線部品21は、上記の本発明例1と同一部材、同一構成とし、ボビン2の上段部2a、2dの各鍔部の肉厚Cをそれぞれ等しく形成している点のみ異なるので詳細説明は省く。このように構成することで、磁性体コアが2次側巻線側に寄せられるため、溶融半田上がり部7と磁性体コア8との絶縁距離Xは、図3(b)に示すように、上記本発明例1の長さD1より更に各鍔部の肉厚の差だけ短くなる。図1に示したように本発明例1の肉厚はAであるので肉厚の差は(A−C)となり、即ちX=D2+E1=D1−(A−C)+E1となる。
【0043】
ここで、図1〜図3に示した各巻線部品1、11、21では、同一の磁性体コアを使用しているのでコアの内側寸法は各々同一で、ボビン2の上段部2a、2dの肉厚A、B、Cのみが異なっており、A>C>BかつA+B=2Cの関係が成立している。
【0044】
1次側巻線4は、機能絶縁(functional insulation)の絶縁カテゴリーに属する、エナメル被覆電線等の一般的な単層絶縁電線であれば何れの電線でもよく、安価で汎用的なポリウレタン被覆電線(UEW線)を用いるのが好ましい。
【0045】
2次側巻線5は、強化絶縁(Reinforced insulation)の絶縁カテゴリーに属する電線であれば何れの電線でもよいが、絶縁被膜を溶融半田で熱剥離でき、作業性がよく汎用的な3層絶縁電線を用いるのが好ましい。
【0046】
なお、上記の1次側巻線4と2次側巻線5は、少なくとも一方が3層絶縁電線等の強化絶縁電線が用いられていればよく、1次側巻線のみ、または2次側巻線のみ、あるいは両方または複数巻線の場合はその全ての何れに用いてもよい。但し、コスト面で、強化絶縁電線はエナメル被覆電線等の単層絶縁電線に比べ非常に高価であるため、巻数や使用量の少ない2次側巻線のみに適用するのが好ましい。
【0047】
各巻線の絡げ部6は、埋め込まれた端子の根元に1〜3ターン程度からげるのが好ましい。
【0048】
磁性体コア8は、材質が高透磁率、低損失の磁気特性を有し、高周波対応に好適なMn−Zn系またはNi−Zn系のフェライト材を用いるのが好ましい。その他、圧粉ダストコア、アモルファス等の磁性材料でもよく、用途に応じた磁気特性に合わせて材質を選択するのが好ましい。また、形状はEE型やEI型コアを用い、磁性体コアの中脚形状は方形または多角形や略円形の何れでもよいが、低背型に有効な長方形、長円形とするのが好ましい。
【実施例】
【0049】
以下、実施例を用いて詳述する。
【0050】
(実施例1)
以下の構成で、図1に示した巻線部品1を作製した。ボビン2として、フェノール系の熱硬化性樹脂を用い、一対の第1の鍔部2A、第2の鍔部2Bの各々の上段部2a、2dの肉厚A、BをそれぞれA=1.5mm、B=0.5mmとなるように成形した。また、電線引き出し用の外周溝の幅と深さ寸法は、共に1.2mmとし、更に2次側巻線5である3層絶縁電線の絶縁被覆を局部的ストレスから回避できるよう各溝の角部は曲率半径0.5mmの曲面状に形成した。
【0051】
端子3として、表面を半田メッキ処理した、外径0.6φ、長さ7mmのCP線(鋼銅線)を用い、上記ボビン2の両鍔部の下段部2b、2eの底面にそれぞれ2本ずつ圧入して立設した。
【0052】
1次側巻線4として線径0.15φのポリウレタン被覆銅線(UEW線)を95ターン、一方、2次側巻線5として線径0.3φの3層絶縁電線(品名:TEX-E線、古河電工社製)を7ターン、それぞれ巻線した。
【0053】
磁性体コア8として、外形が15×7×4.5mmでE型のMn−Zn系フェライトコアを1組(2個)用い、また、中脚形状は低背型に有効な長方形とした。
【0054】
(実施例2)
上記の実施例1と同一部材、同一巻線仕様で、ボビンの第2の鍔部2Bの下段部2eの上面の外周部に、高さE2=2mmの隔壁2fを形成し、図2に示した巻線部品11を作製した。
【0055】
(比較例)
実施例1と同一部材、同一巻線仕様で、ボビンの両鍔部の上段部2a、2dの各肉厚Cをそれぞれ等しくC=1mmとし、図3に示した巻線部品21を作製した。
【0056】
上記の要領で作製した、実施例1、実施例2、比較例の各巻線部品について絶縁距離を比較した。
【0057】
その結果、外形寸法は3者とも同一で、実装面積が約20mm×15mm、高さ15mmであったが、磁性体コアと2次側巻線である3層絶縁電線の溶融半田上がり部との絶縁距離は、実施例1で約6mm、実施例2で約8mm確保できたのに対し、比較例では約5.5mmとなり、実施例1で約0.5mm、実施例2で約2.5mmの絶縁性能を向上させることができた。逆に、絶縁性能を低下させることなく下段部2eの長さD1を、実施例1では約0.5mm、実施例2では約2.5mmそれぞれ縮小して、実装面積の更なる小型化が可能となることがわかった。
【0058】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明の巻線部品により、各種電子機器に搭載される絶縁トランス等において、磁性体コアまたは1次側巻線と、2次側巻線との間の絶縁距離を確保すると共に、低背型でかつ実装面積の小さい、特に、電話、デジタルカメラ、ゲーム機等の携帯端末機器の小型充電器や薄型テレビ等に搭載される絶縁トランスに好適な巻線部品の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明例1の巻線部品を説明する図、図1(a)は上面図、図1(b)は正面図、図1(c)は右側面図。
【図2】本発明例2の巻線部品を説明する図、図2(a)は上面図、図2(b)は正面図、図2(c)は右側面図。
【図3】比較例の横型の巻線部品を説明する図、図3(a)は上面図、図3(b)は正面図、図3(c)は右側面図。
【図4】従来の巻線部品を示す正面断面図。
【符号の説明】
【0061】
1 巻線部品(実施例1)
2 ボビン
2A 第1の鍔部
2B 第2の鍔部
2C 巻線部
2a 上段部
2b 下段部
2c 突起部
2d 上段部
2e 下段部
2f 隔壁
2g 第1の外周溝
2h 第2の外周溝
2i 第3の外周溝
2j 伸長部
3 端子
4 1次側巻線
5 2次側巻線
6 絡げ部
7 溶融半田上がり部
8 磁性体コア
11 巻線部品(実施例2)
21 巻線部品(比較例)
31 巻線部品(従来)
A、B、C 肉厚
D1、D2 長さ
E1 肉厚
E2 高さ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
実装面と平行な方向に開口部を有する巻線部と、前記実装面と垂直な方向に立設してなる端子とを有するボビンと、前記開口部に磁脚を挿入して前記巻線部を囲む磁性体コアと、前記巻線部に巻回してなる1以上の巻線を含む巻線部品であって、前記ボビンは、前記開口部から前記実装面と平行な方向に各々延在し、前記磁性体コアを載置する板状の下段部と、前記下段部から前記実装面と垂直な方向に延在する板状の上段部とを有する、第1の鍔部と第2の鍔部を備え、前記第2の鍔部の前記下段部は前記実装面と平行な外周溝を有し、前記第1の鍔部の前記上段部は前記第2の鍔部の前記上段部よりも厚く、前記第2の鍔部の前記下段部は、前記第1の鍔部の前記下段部よりも、前記開口部から前記実装面と平行な方向に延在する距離が長いことを特徴とする巻線部品。
【請求項2】
前記第2の鍔部の前記下段部は、前記実装面と垂直な方向に前記磁性体コアを包囲する隔壁を有することを特徴とする請求項1記載の巻線部品。
【請求項3】
前記巻線は、少なくとも1つが強化絶縁電線を使用してなることを特徴とする請求項1または2記載の巻線部品。
【請求項4】
前記外周溝は、前記強化絶縁電線を内包する形状であることを特徴とする請求項1ないし3記載の巻線部品。
【請求項5】
前記巻線の先端部は、前記外周溝に沿って引き出され、前記端子に結線されてなることを特徴とする請求項1ないし4記載の巻線部品。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate