JPH03220707A - スイッチングトランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種機械、装置の電源機器として用いられるス
イッチングレギュレータの構成部品であるスイッチング
トランスに関するものである。

従来の技術 近年、電源機器として小型、軽量、高効率を特２７゜ 徴とするスイッチングレギュレータの普及が著しい。

従来、このスイッチングレギュレータに用いらレルスイ
ッチングトランスはボビンにマグネットワイヤーを巻線
してコイｐとしフェライトコアを挿入して組み立てたも
の、あるいはそのトランスのコイｐのみをケースに収納
して絶縁性樹脂を注入、加熱硬化し、フェライトコアを
ケースの外に出して組み立てたものがあった。前者はバ
ーツナＮコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミ
リ、複写機等の内部装置に２４Ｖ　、　１２Ｖ　、５Ｖ
等の直流電圧を供給するスイッチングレギュレータに多
く用いられ、又後者は複写機のコロトロンに直流あるい
は交流の高電圧を供給する高圧電源装置あるいはテレビ
ジョン受像機のフライバックトランスに多く用いられて
いた。以下、その構成について第８図〜第１６図を参照
しながら説明する。

第１１図ａ、ｂ１は従来のスイッチングトランスの正面
図および側面図である。第１２図はそのフ３．８．。

エライトコア１であり、ボビン３に巻線したコイル２に
フェライトコア１を挿入して組立てたトランス５金プリ
ント基板（図示せず）に搭載し、端子４を通じてプリン
ト基板上の回路と電気的に接Ｓする。このスイッチング
１−ランスの最も大きな問題は鉄損と銅損による熱の発
生であり、又構造上、フェライトコア１とコイル２間釦
よびコイル２内に多くの空間が存在するため、放熱が悪
いという問題があった。

このため、トランス６ばその温度上昇を低くするために
大きな形状となっていた。第１３図ａ。

ｂはトランス内の空間を埋めて熱伝導率を上げ同時に放
熱面積を大きくすることを目的としてトランス６をケー
ス６内に収納しケース６内に絶縁性樹脂７を注入（真空
注入又は常圧注入）して加熱硬化したものであるが、フ
ェライトコア１の磁歪の逆効果現象によってヒステリシ
スル−プカ大キく変化し、その結果、鉄損が増大してし
まう。磁歪の逆効果現象とはフェライトコア１が線膨張
率の異なる絶縁性樹脂７で周囲を覆われた状態で温度が
変化すると寸法変化の違いによってフェライトコア１に
応力が加わりフェライトコア１の磁化特性が変化するこ
とである。第８図と第１０図はこの状態の特性を示した
一例である。第８図は絶縁性樹脂注入硬化の前後に釦け
るヒステリシスループを比較したものであり、注入硬化
後、著しくル−プの傾斜（インダクタンスに比例する）
が小さくなり、面積が大きくなって鉄損が増大する。

又第１ｏ図は鉄損の温度特性を示す。各温度共（特に温
度が下がる程）注入硬化後の鉄損の増大が著しい。この
ように鉄損の増大が著しいと絶縁性樹脂７により放熱効
果が向上してもそれ以上に発熱が大きくなり又効率も低
下する等はとんど実用化できない。もちろん、コイル２
のみの注型であれば磁歪の逆効果現象はないが温度上昇
低減効果もあ１り期待できない。

一方、第１４図と第１５図はコイルが非常な高電圧とな
るため絶縁性樹脂の注入硬化を必須条件トシているスイ
ッチングＩ・ランスである。曾ず第１４図はカラーテレ
ビジョン受像機や白黒テレビ５べ−７ ジョン受像機等に用いられるフライバックトランスであ
る。１次ボビン８に１次コイル９を巻線し、２次ボビン
１ｏに２次コイル１１を巻線して嵌合シケース１２に収
納した後フェライトコア１３をコイル９．１１に挿入し
て組み立てる。ここで重要なことはフェライトコア１３
がケース１２の外に出ていることである。この状態で絶
縁性樹脂１４を注入硬化する。尚フライバックトランス
の２次コイル１１には白黒テレビジョン受像機で約１２
〜１４ＫＶ、カラーテレビジぢン受像機で約２５〜３０
ＫＶの高周波電巴が発生する。第１５図は複写機用の高
圧電源に用いられるスイッチング１−ランスである。１
次ボビン１６に１次コイル１６を巻線し、２次ボビン１
７に２次コイ／Ｌ／１８を巻線して嵌合し、一方で高圧
電気部品１９を搭載したプリント基板２０に端子２１を
介してコイル１６゜１８を電気的に接続した後、ケース
２２に収納する。フェライトコア２３をコイル１６，１
Ｂに挿入して組立てた後、ケース２２内に絶縁性樹脂２
４を注入し硬化させる。ここでもフェライトコア２３は
ケース２２の外に出ているため、絶縁性對脂２４がフェ
ライトコア２３を覆うことはない。

２次コイル１８には約１５ＫＶＯ高周波高電圧が発生す
る。第１４図に釦けるフライバックトランス釦よび第１
６図にむける複写機円高Ｅ電源のスイッチングトランス
は共にフェライトコアをケースの外に出して絶縁性樹脂
がフェライトコアを覆わないようにしているがその理由
は前述のフェライトコアの磁歪の逆効果現象を防止して
いるためであるが、ここに一つの大きな問題がある。す
なわち、フェライトコアが外に出るとケースとフェライ
トコアの間に空間２５ができる。この空間２５はケース
１２　、２２釦よび絶縁性樹脂１４゜２４０誘電率の約
１／４の誘電率であり相対的にそれらに比べかなり電界
強度が太きくなるのでコロナ放電（空気の部分的放電）
を防ぐために空間２５の寸法Ａｉ非常に大きくとらねば
ならずフェライトコア釦よびトランスの大型化を招いて
いた。

尚、コロナ放電はノイズの発生源であると同時にケース
、絶縁性樹脂、ボビン等の絶縁劣化の原因となる。

以上述べてきた絶縁性樹脂の注入訟よび硬化の従来の方
法を第１６図に示す。鉱物性充填物２７を乾燥し計量し
た後、同じく計量済の主剤２８と硬化剤２９とともに混
合してコンパウンド３ｏとする（鉱物性充填物２７を乾
燥して計量後、同じく計量済の主剤２８とのみ混合した
後、あらためて硬化剤２９を計量して混合させる方法も
あり、一般的にはこの方が多い。）。一方でケース入９
トランス２６を予熱し、脱泡されたコンパウンド３０が
ケース内に真空下で注入された後加熱硬化を行っていた
。

発明が解決しようとする課題 以上述べたように温度上昇を下げる目的と高電圧を絶縁
する目的のために絶縁性樹脂は極めて大きな効果を期待
できるものでありながら、従来のスイッチングトランス
の製造方法ではフェライトコアをコイルとともに絶縁性
樹脂の中に埋めることができないという大きな問題点が
あった。その理由はフェライトコアが絶縁性樹脂の中に
埋められ応力が加わると磁歪の逆効果現象によってヒス
テリシスループの変化と鉄損の増大を招き、特性劣化と
効率低下を引き起こすことにある。その結果として絶縁
性樹脂の注入硬化はコイμのみに限られるため温度上昇
の低減効果ばあ１つ期待できず、かつ又、高電Ｅｋ扱う
コイルの場合（ｄコアル外ケース（中にコイ／ｌ／釦よ
び絶縁性樹脂を有する）間の空間にコロナ放電が起きな
いように大きなコアル外ケース間距離が必要になるなど
トランスの大型化を招いていた。

本発明は上記課題を解決するもので磁歪の逆効果現象を
抑えてフェライトコアをコイルとともに絶縁性樹脂の中
に埋めることができるスイッチングトランスの製造方法
を提供することを目的としている。

課題ヲ解決するための手段 上記課題を解決するために巻枠に巻線したコイルとフェ
ライトコアから戊るトランスを外ケースに収納して、鉱
物性充填剤を外ケース内に充填した後、液状の絶縁性樹
脂を注入し、加熱して絶縁９べ−７ 性樹脂を硬化させるものである。

更に充填剤の含有率を上げて熱伝導率を高くして放熱効
果を向上させるために上記手段において外ケース内に充
填する鉱物性充填剤の粒径よシ小さな粒径の第２の鉱物
性充填剤を液状の絶縁性樹：指の中にあらかじめ混合す
るものである。

作用 本発明は上記の方法により鉱物性充填剤がフェライトコ
アを包み個々の鉱物性充填剤のすきまに絶縁性樹脂が浸
み込むのでフェライトコアは線膨張率のほぼ同等の鉱物
性充填剤によって周囲を固められてかりその受ける応力
は小さく磁歪の逆効果現象によるヒステリシスループの
変化および鉄損の増大も極めて小さい。

実施例 以下、本発明の実施列について第１図〜第１０図を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例による絶縁性樹脂の注入およ
び硬化の方法を示すプロセス図である。

乾燥、計量された鉱物性充填剤２７ｉｔ予熱された１ｏ
７＜　。

ケース入りトランス２６に直接充填する。一方、主剤２
８と硬化剤２９はそれぞれを脱泡、計量後、混合して鉱
物性充填剤充填後のケース人ｆｉ＋−ランスに真空注入
を行った後、加熱硬化を行う。第２図ａ　−ｆはこのプ
ロセスをトランスで図示したものである。第２図ａ、ｂ
に示すようにトランス５をケース６に収納した後、予熱
を行いこのケースの中に第２図ｃ、ｄに示すように乾燥
、計量された鉱物性充填剤２７を充填する。一方で脱泡
、計量された主剤２８と硬化剤２９は混合されて鉱物性
充填剤２７の個々の粒子のすきまに第２図ｅ。

ｆに示すように浸み込むように真空注入された後、加熱
硬化される。

第３図は別の実施例を示すプロセス図である。

第１図のプロセス図との違いは鉱物性充填剤２７より粒
径の小さい微細鉱物性充填剤３１を乾燥。

計量後、計量された主剤２８．硬化剤２９とともに混合
したものでそれ以外は全て第１図のプロセスと同じであ
る。この方法で製造されたスイッチングトランスを第４
図ａ、ｂに示す。すなわち鉱１１７、−７ 物性充填剤２７の個々の粒子の間に粒径の小さい微細鉱
物性充填剤３１の個々の粒子が入るため、充填剤含有率
が更に高くなり放熱効果も向上する。

第５図は本発明をテレビ用フライバックトランスに適用
した実施例である。従来例を示す第１４図と同じ部品に
は同一番号を付してあシ、第１４図との違いは鉱物性充
填剤２７をケース入りトランスに充填した後に絶縁性樹
脂１４を注入することとフェライトコア１３が鉱物性充
填剤２７と絶縁性樹脂１４に埋められていることである
。これはフヱライ・トコア１３の周囲が線膨張率のほぼ
同じ鉱物性充填剤２７に囲咬れ、線膨張率の大きな絶縁
性樹脂１４は鉱物性充填剤２７の個々の粒子のすき１に
のみ存在し、つなぎの役割を果たして釦シ、フェライト
コアに応力が加わらないためである。この結果、フェラ
イトコア２７と２ｉコイル１１の間は誘電率の小さな空
間は存在せずコロナ放電はなくなり、その間の距離は鉱
物性充填剤２７と絶縁性樹脂１４の絶縁性能だけで考え
ればよく、極めて小さい値とすることができ非常に小さ
なフライバックトランスが実現できる。

第６図は本発明を複写機用の高圧電源に用いられるスイ
ッチングトランスに適用した実施例である。従来例を示
す第１６図と同じ部品には同一番号を付して釦シ、第１
５図との違いは鉱物性充填剤２７をケース入りトランス
に充填した後、絶縁性樹脂２４を注入することとフェラ
イトコア２３が鉱物性充填剤２７と絶縁性樹脂２４に埋
められていることである。これはフェライトコア２３の
周囲が線膨張率のほぼ同じ鉱物性充填剤２７に囲１れ、
線膨張率の大きな絶縁性樹脂２４は鉱物性充填剤２７の
個々の粒子のすきすにのみ存在し、つなぎの役割を果た
しておシ、フェライトコアに応力が加わらないためであ
る。この結果、フェライトコア２７と２／にコイル１８
の間は誘電率の小さな空間は存在せずコロナ放電はなく
なり、その間の距離は鉱物性充填剤２７と絶縁性樹脂２
４の絶縁性能だけで考えればよく、極めて小さい値とす
ることができ、非常に小さなスイッチングトランスが実
現できる。

１３、、−７ 第７図は本発明の製造方法すなわち第３図のプロセスに
よる絶縁性樹脂の注入硬化後と注入前のフェライトコア
のヒステリシスループの比較であり、第８図は従来の製
造方法すなわち第１６図のプロセスによる絶Ｒ性樹脂の
注入硬化後と注入前のフェライトコアのヒステリシスル
ープの比較である（フェライトコアは富士電気化学（株
）製のＦＥＥＲ３５ＬＺ−Ｈ４９Ｎ　、絶縁性樹脂はエ
ポキシ樹脂、測定周波数は１００ＫＩｌｚ（正弦波）。

測定温度は１２０Ｃである。）。第７図にかいては絶縁
性樹脂の注入硬化の前後に釦いてヒステリシスループの
変化がほとんどないのに対し、第８図にかいてはヒステ
リシスループの傾斜が小さくなり面積が大きくなってい
る。又第９図は本発明の製造方法すなわち第３図のプロ
セスによる絶縁性樹脂の注入硬化後と注入前のフェライ
トコアの鉄損温度特性カーブの比較であシ、第１０図は
従来の製造方法すなわち第１６図のプロセスによる絶縁
性樹脂の注入硬化後と注入前のフェライトコアの鉄損温
度特性カーブの比較である（フェライ１４／ トコアは富士電気化学（株）製のＦＥＥＲ３５ＬＺ−Ｈ
４９Ｎ、絶縁性樹脂はエポキシ樹脂、測定周波数は１ｏ
ｃ）ＫＨｚ（正弦波）、磁束密度は１５００ガウスであ
る。）。第９図に釦いては注入前の鉄損と絶縁性樹脂注
入後の鉄損の差がごくわずか（特に４０’Ｃ以上ではほ
とんど差なし）であるのに対し第１０図では極めてその
差が大きい。

以上のような差が出る理由は次の通りである。すなわち
第３図のプロセスにかいてはケース入りトランス２６に
寸ず鉱物性充填剤２７が充填され。

その後絶縁性樹脂（主剤２８．硬化剤２９）と微細鉱物
性充填剤３１の混合、脱泡したものを注入するために鉱
物性充填剤２７０個々の粒子のすき１に絶縁性樹脂が浸
み込む状態となりフェライトコア１に加わる応力は鉱物
性充填剤２７によって支配されるがこの両者の線膨張率
がほとんど同等であるためその応力は極めて小さい。尚
、この理由はそのま１第１図のプロセスにも適用される
。

この状態を示したものが第１７図である。一方第１６図
のプロセスにかいては絶縁性樹脂（主剤１６ ２８、硬化剤２９）と鉱物性充填剤２７の混合脱泡した
ものがケース入りトランス２６に注入されるがこのとき
の状態は絶縁性樹脂の中に鉱物性充填剤２７が分散して
いる状態であり、フェライトコア１に対する応力は線膨
張率の大きな絶縁性樹脂によって支配される。この状態
を示したものが第１８図である。又これらの理由によっ
て鉱物性充填剤２７の配合量も本発明例では多くするこ
とができその結果、熱伝導率の向上釦よび耐クラツク性
の向上も図れる。次の表はエポキシ樹脂を用いた５０Ｗ
クラスのスイッチングトランスについてその比較をした
ものである。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によればケース
入シトランスに鉱物性充填剤を外ケース内に充填した後
液状の絶縁性樹脂又は微細鉱物性充填剤と絶縁性樹脂の
混合物を注入硬化させるのでフェライトコアに対する応
力は線膨張率のほとんど同等の鉱物性充填剤によって支
配されるので極めて小さくフェライトコアの磁歪の逆効
果現象もほとんどなくフェライトコアとコイμを共に絶
縁性樹脂の中に埋めることができるのでスイッチングト
ランスの温度上昇の著しい低減を図ることができるとと
もに高電圧を扱うトランスの場合はコロナ放電を起こす
空間がなくなって著しく小型化が可能になる。同時に鉱
物性充填剤の配合量が増加して熱伝導重重よび耐クラツ
ク性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一実施例を示すプロセス図
、第２図ＩＬ　Ｎｆは同スイッチングトランスのプロセ
スを示す側面断面図と正面断面図、第１７、。 ３図は本発明の製造方法の別の実施列を示すプロセス図
、第４図Δ、ｂは同スイッチングトランスの正面断面図
と側面断面図、第５図は同フライバックトランスの正面
断面図、第６図は同複写機用高圧電源のスイッチングト
ランスの正面断面図、第７図は本発明のスイッチングト
ランスのフェライトコアのヒステリシスループの一例を
示す特性図、第８図は従来の製造方法によるスイッチン
グトランスのフェライトコアのヒステリシスループを示
す特性図、第９図は本発明のスイッチングトランスのフ
ェライトコアの鉄損温度特性の一例を示す特性図、第１
０図は従来の製造方法によるスイッチングトランスのフ
ェライトコアの鉄損温度特性を示す特性図、第１１図ａ
、ｂは従来のスイッチングトランスの正面図１よび側面
図、第１２図はスイッチングトランスに用いられるフエ
ライ図ハ従来のフライバックトランスの正面断面図、第
１５図は従来の複写機用高圧電源のスイッチン１８７．
７ ブトランスの正面断面図、第１６図は従来の製造方法を
示すプロセス図、第１７図は本発明のスイッチングトラ
ンスの一実施例の部分断面図、第１８図は従来のスイッ
チングトランスの部分断面図である。 １．１３．２３・・・・・・フェライトコア、２，９゜
１１．１６．１８・・・・・・コイル、３，８，１０゜
１５．１７・・・・・・ボビン、５・・・・・・トラン
ス、６゜１２．２２・・・・・・外ケース、７，１４，
２４・・・・・・絶縁性樹脂、２６・・・・・・ケース
入シトランス、２７・・・・・・鉱物性充填剤、２Ｂ・
・・・・・絶縁性樹脂の主剤、２９・・・・・・絶縁性
樹脂の硬化剤、３１・・・・・・微細鉱物性充填剤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　巻枠に巻線したコイルとフェライトコアからな
   るトランスを外ケースに収納して、鉱物性充填剤を外ケ
   ース内に充填した後、液状の絶縁性樹脂を注入し、加熱
   して絶縁性樹脂を硬化させるスイッチングトランスの製
   造方法。
2. （２）　外ケース内に充填する鉱物性充填剤の粒径より
   小さな粒径の第２の鉱物性充填剤を液状の絶縁性樹脂の
   中にあらかじめ混合した請求項１記載のスイッチングト
   ランスの製造方法。