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公開番号2022115130
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-09
出願番号2021011592
出願日2021-01-28
発明の名称絶縁トランス
出願人日立金属株式会社
代理人
主分類H01F 30/10 20060101AFI20220802BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充分な沿面距離を確保しつつ、高温環境下でもコアの磁気飽和を抑制することが出来、低背型で小型の絶縁トランスを提供する。
【解決手段】絶縁トランス1は、一対のE型のコア10a、10bと、E型のコアの中央脚部11を通す筒状胴部を備えるボビン30と、筒状胴部の外周に巻装された導線で形成された第1巻線80および第2巻線85と、を備えたコイル部材60と、コイル部材を収容し、第1巻線と接続する第1端子と第2巻線と接続する第2端子とを備えた矩形状のケース50と、を有する。ケースは、コイル部材を収容する内空間を備え、内空間に、一対のE型のコアが横置の状態となるようにコイル部材が配置される。一対のE型のコアは、実効断面積Aeが15.5mm2以上21.0mm2以下であり、実効磁路長leが21.8mm以上24.2mm以下であり、130℃における飽和磁束密度Bsが0.35T以上であるMn系フェライトからなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
一対のE型のコアと、前記E型のコアの中央脚部を通す筒状胴部を備えるボビンと、前記筒状胴部の外周に巻装された導線で形成された第1巻線および第2巻線と、を備えたコイル部材と、
前記コイル部材を収容し、前記第1巻線と接続する第1端子と前記第2巻線と接続する第2端子とを備えた矩形状のケースと、を有し、
前記ケースは前記コイル部材を収容する内空間を備え、前記内空間に、前記一対のE型のコアが横置の状態となるように前記コイル部材が配置され、
前記一対のE型のコアは実効断面積Aeが15.5mm

以上21.0mm

以下であり、実効磁路長leが21.8mm以上24.2mm以下であり、130℃における飽和磁束密度Bsが0.35T以上であるMn系フェライトからなる、絶縁トランス。
続きを表示(約 340 文字)【請求項2】
請求項1に記載の絶縁トランスであって、
前記Mn系フェライトは、周波数400kHz、励磁磁束密度240mT、温度23℃から130℃における磁心損失が7000kW/m

以下である、絶縁トランス。
【請求項3】
請求項1または2に記載の絶縁トランスであって、
少なくとも一方の巻線に強化絶縁電線が使用され、前記第1巻線を構成する導線の巻回部と前記第2巻線を構成する導線の巻回部とは、前記第1巻線を構成する導線の巻回部が前記第2巻線を構成する導線の巻回部を挟むように、前記筒状胴部の径方向に重ねて配置され、
周波数400kHzにおける前記第1巻線と前記第2巻線の結合係数が0.990以上である、絶縁トランス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、電気自動車(EV、HEV)の駆動モータ用インバータに使用される絶縁トランスに関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
近年、自動車や産業機器などで使用される大容量のスイッチング電源では、電源回路を小型化するのにスイッチング速度の向上が図られ、それに使用されるスイッチング素子には、耐圧が高く、スイッチング速度を上げることができる炭化ケイ素(SiC)の採用が進んでいる。SiCのゲート駆動用電源回路においてはフライバック方式電源回路が主流であり、スイッチング周波数を、ノイズ対策からラジオ周波数帯(LW帯、AM帯)を除く300kHzから500kHzの範囲に設定したフライバック型インバータが普及している。このようなフライバック型インバータに使用される絶縁トランスは、スイッチング周波数が高いほど小型に設計することが出来るため、回路全体の小型化に大きく寄与している。
【0003】
一方で、各種用途における高機能化に伴って電源システムの高電圧化が進み,スイッチング電源に使用される部品においても高耐電圧品の需要が高まっていて、絶縁トランスもまた高耐電圧、絶縁強化の要求がある。
【0004】
このような絶縁トランスとして、例えば特許文献1に、高密度実装に対応し、実装される基板上でトランス本体と周囲の電子部品との絶縁性を確保した構造のトランスが開示されている。図9(A)、図9(B)は特許文献1に開示されたトランス100を正面側と背面側から見た斜視図である。図9(A)はトランスの一次側のピン端子側を手前に正面側から見た斜視図であり、図9(B)はトランスの二次側のピン端子側を手前に背面側から見た斜視図である。トランス100は、一対のE型のコア108、ボビン102、一次側巻線104と二次側巻線106で構成されたトランス本体110と、それを収容する絶縁カバー114で構成されている。
【0005】
ボビン102に一次側巻線104と二次側巻線106が巻かれた状態で、ボビン102に形成された貫通穴に一対のE型のコアの中央脚部が挿入され取り付けられている。E型のコアの中央脚部はボビンの貫通穴内で近接し、側脚部は一次側巻線104、二次側巻線106の外側で近接して磁路を形成している。またボビン102には、一次側巻線104と接続する複数の一次側のピン端子112がトランスの下方に突出した状態でフランジ部102eに取り付けられている。
【0006】
トランス本体110を収容する中空で直方体形状の絶縁カバー114は、その内側の収容空間にトランス本体110の大部分が収容可能な大きさで、トランス本体110の一次側のピン端子112側の一側面が開口した開口部と、上下に対向する天板114aと底板(図示せず)、天板114aと底板とに連なる側板114c、114dを有し、それらによってトランス本体110を囲んでいる。図示した例では、絶縁カバー114の天板114aに副開口部114f(切欠部)が形成されていて、そこからトランス本体110のE型のコア108等が部分的に露出している。そして絶縁カバー114の開口部と対向する側板側には、二次側巻線106と接続する複数の二次側のピン端子116がトランスの下方に突出した状態で底板に取り付けられている。
【0007】
一次側巻線104の巻始めと巻終わりから引出線104aが引き出され、これら引出線104aは、それぞれ一次側のピン端子112にはんだ付け固定されている。また、二次側巻線106の巻始めと巻終わりからも、それぞれ引出線106aが引き出され、絶縁カバー114の副開口部114fを通じて引き出された後、天板114aから側板114dに沿って下方に向かって延び、それぞれ二次側のピン端子116にはんだ付け固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2009-16581号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一般的に定義される絶縁距離とは、一次側巻線と二次側巻線の導体露出部の間の最短距離を示し、沿面距離は絶縁体の沿面に添った距離である。特許文献1のトランス100では、立設された一次側のピン端子104と二次側のピン端子106との間の距離であり、E型のコア108を導体と見做し一次側巻線104と同電位体であるとする場合は、絶縁カバー114から現れたE型のコア108と二次側のピン端子116との間の距離で定義される。
【0010】
特許文献1のトランスは、トランス本体110を絶縁カバー114で囲い、二次側巻線106の引出線106aを絶縁カバー114に設けられた開口を通じて外側に引き出し、それを天板114aから側板114dに沿って張り渡すことで、E型のコア108と二次側のピン端子116との間の沿面距離を確保している。
(【0011】以降は省略されています)

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