特開2017-224767IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

電力変換装置に適用する高周波トランスに関し、特に小型で大電流出力が可能な高周波トランスの構造

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】プリント基板上に実装される高周波トランスであって、高周波数化に伴い金属板で形成された巻線が薄型化しても、トランスの荷重を支持可能な高周波トランスを提供する。
【解決手段】中脚部を有する一対のコア1a,1bを備え、該コア1a,1bの中脚部が挿通される中空部22を有するボビン2に巻回される一次巻線3と、コア1a,1bの中脚部が挿通される中空部42を有し、金属板を打ち抜いてリング状に形成された導体からなる二次巻線4とを、コア1a,1bの中脚部上に分散配置してトランス1を構成する。ボビン2は、トランス1が実装されるプリント基板100の表面に当接するボビン支持部28を有する。
【選択図】図2

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

図6に示されたトランス5において、金属板により構成された二次巻線11の引出線24が直接にプリント基板(不図示)に半田付けされる。すなわち、トランスの荷重は、二次巻線11の引出線24で支えられる。 したトランス5が高周波で駆動される場合、表皮効果の影響を考慮して、二次巻線となる金属板の有効な厚みは、周波数に対する表皮深さの2倍程度になる。これにより、二次巻線の薄型化が可能となる。このようにして二次巻線を薄型化すれば、トランスの小型化が可能になる。 図7は、金属板(銅板)における動作周波数と表皮深さの関係を示す図である。図7に示される銅の表皮効果特性から、500kHzの電流が流れる場合には、表皮深さが0.1mmなる。 仮にこの条件で構造のトランスを作製し動作させる場合には、二次巻線を銅板で構成し、その厚みを0.2mmにすることで、トランスを小型化することができる。
しかし銅板で形成した二次巻線の厚みを薄くすると、強度低下により、プリント基板に半田付けされた二次巻線でトランスを支えることができなくなるという課題が生じる。 そこで本発明の目的は、高周波数化に伴い金属板で形成された巻線が薄型化しても、トランスの荷重を支持可能な高周波トランスを提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するために本発明の一の局面による高周波トランスは、プリント基板上に実装される高周波トランスであって、磁路を構成する脚部を有する一対のコアと、前記脚部に巻装される一次巻線および二次巻線と、前記一次巻線もしくは前記二次巻線の少なくとも一方が巻き回されるボビンと、を備え、前記ボビンは、前記プリント基板に当接する支持部を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
本発明によれば、ボビンがプリント基板に当接する支持部を有し、この支持部が、プリント基板上に実装されたトランスを支えて固定するので、二次巻線を構成する銅板の厚みを薄くでき、小型で高い動作周波数(数100kHz程度)且つ大電流出力に対応できる高周波トランスを実現することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の高周波トランスの構造を示す分解斜視図である。

【図2】本発明の高周波トランスが組み立てられた状態を示す斜視図である。

【図3】本発明の二次巻線の構成例(その1)を示す図である。

【図4】本発明の二次巻線の構成例(その2)を示す図である。

【図5】図2に示した高周波トランスの正面図(a)および側面図(b)である。

【図6】特許文献1に示されたトランスの構造を示す図である。

【図7】金属板(銅板)における動作周波数と表皮深さの関係を示す図である。

選択図 図2出願人が指定した本件の代表的な図

1 トランス   1a,1b コア   2 ボビン   3 一次巻線   4 二次巻線   11 コアの開口部   28 ボビン支持部   31 一次巻線引出線   41 二次巻線引出線   47 二次巻線の中空部   100 プリント基板   1aa,1ba コアの連結部   1ab,1bb コアの中脚部   1ac,1bc コアの外脚部

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