(57)【要約】【課題】製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができるトランスおよびチョークコイルを提供すること。【解決手段】コア体１ａの中央脚部３ａとコア体１ｂの中央脚部３ｂとを突き合わせて形成されるセンターギャップ６と、コア体１ａの側脚部４ａ，５ａとコア体１ｂの側脚部４ｂ，５ｂとを突き合わせて形成されるサイドギャップ７，８とが設けられ、サイドギャップ７，８の各ギャップ長（ｇｓ）が、センターギャップ６のギャップ長（ｇｃ）よりも大（ｇｓ＞ｇｃ）となるように構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるトランスコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、
前記トランスコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記一方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、
前記各サイドギャップのギャップ長が、前記センターギャップのギャップ長よりも大となるように構成されていることを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記各サイドギャップのギャップ長と前記センターギャップのギャップ長との和に対する前記センターギャップのギャップ長の比が、０．０２５〜０．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるトランスコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、
前記トランスコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、
前記各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となるように構成されていることを特徴とするトランス。
【請求項４】
前記各サイドギャップにはスペーサが挿入され、前記センターギャップにはスペーサが挿入されていないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトランス。
【請求項５】
少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるトランスコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、
前記トランスコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、
前記各サイドギャップのギャップ長と、前記センターギャップのギャップ長とは概略等距離に構成され、且つ、前記各サイドギャップおよび前記センターギャップには、異なる比透磁率の磁気部材が挿入され、且つ、前記各サイドギャップに挿入される磁気部材の比透磁率が、前記センターギャップに挿入される磁気部材の比透磁率よりも小となるように構成されていることを特徴とするトランス。
【請求項６】
少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるトランスコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、
前記トランスコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、
前記各サイドギャップのみに磁気部材が挿入され、且つ、前記磁気部材は、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が前記各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となる比透磁率を有して構成されていることを特徴とするトランス。
【請求項７】
前記各サイドギャップのギャップ長と、前記センターギャップのギャップ長とは概略等距離に構成されていることを特徴とする請求項６に記載のトランス。
【請求項８】
少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるチョークコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に巻線が装着されてなるチョークコイルにおいて、
前記チョークコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記一方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の各側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、
前記各サイドギャップのギャップ長が、前記センターギャップのギャップ長よりも大となるように構成されていることを特徴とするチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスおよびチョークコイルに係り、特に、トランスおよびチョークコイルのコアに設けるギャップの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外鉄形のトランスやチョークコイルにおいて、コアにギャップを設ける場合、中央脚部にギャップを設ける構造が一般的に採用されていた。
【０００３】
一方、中央脚部にギャップを設ける構造の場合、ギャップに流出入する磁束はコアの断面よりも広がって流れるため、ギャップ周辺に配置された巻線と鎖交して渦電流を発生させ、渦電流損失を増大させるという課題があった。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に示されるコンバータトランスでは、ＥＥ型またはＵＵ型のフェライトコアの巻線を装着する磁極の突合せ部にギャップを形成する際に、この磁極の突合せ部の全周にテーパ部を形成し、磁極の突合せ部の端面の面積をテーパ部以外の断面積の７０％〜８０％とし、両テーパ部の高さとギャップを含めた寸法を巻線を装着する磁極長さの２３％〜５０％に設定することで、ギャップ周辺の巻線に鎖交する磁束量を削減し、渦電流損失を低減する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１８８６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示される技術では、磁極の突合せ部にテーパ部を設ける必要があると共に、磁極の突合せ部の端面の面積をテーパ部以外の断面積との関係で規定範囲内に収め、且つ、テーパ部の高さとギャップを含めた寸法を巻線を装着する磁極長さとの関係で規定範囲内に収めなければならないため、製造方法が複雑であり、製造時間および製造コストが増加するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができるトランスおよびチョークコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるトランスは、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、前記コアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記一方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、前記各サイドギャップのギャップ長が、前記センターギャップのギャップ長よりも大となるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができるという効果が得られる。
【００１０】
また、本発明にかかるトランスは、前記各サイドギャップのギャップ長と前記センターギャップのギャップ長との和に対する前記センターギャップのギャップ長の比が、０．０２５〜０．５の範囲内にあることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、上記ギャップ長の比を０．０２５〜０．５の範囲内に設定することにより、種々の型のコアに対し、渦電流損失を低減することができるという効果が得られる。
【００１２】
また、本発明にかかるトランスは、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、前記コアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、前記各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、センターギャップおよびサイドギャップの各ギャップ部における端面が複雑な形状（例えばテーパーを有している場合など）であっても、磁気抵抗という基準を用いて、各ギャップにおけるギャップ長を決定することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、本発明にかかるトランスは、前記各サイドギャップにはスペーサが挿入され、前記センターギャップにはスペーサが挿入されていないことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、中央脚部間に不要なストレスを生じさせることがないという効果が得られる。また、本発明によれば、コアを構成する一対のコア体に多少の製造誤差があっても、そのままの状態での使用が可能であり、トランスの製造を簡易に行うことができるという効果が得られる。
【００１６】
また、本発明にかかるトランスは、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、前記コアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、前記各サイドギャップのギャップ長と、前記センターギャップのギャップ長とは概略等距離に構成され、且つ、前記各サイドギャップおよび前記センターギャップには、異なる透磁率の磁気部材が挿入され、且つ、前記各サイドギャップに挿入される磁気部材の透磁率が、前記センターギャップに挿入される磁気部材の透磁率よりも小となるように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、センターギャップおよび各サイドギャップのギャップ長が等しい場合であっても、各サイドギャップの磁気的なギャップ長がセンターギャップの磁気的なギャップ長よりも大となる構成を簡易な手法にて実現し、巻線に発生する渦電流損失を効果的に低減することができるという効果が得られる。
【００１８】
また、本発明にかかるトランスは、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスにおいて、前記コアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記他方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、前記各サイドギャップのみに磁気部材が挿入され、且つ、前記磁気部材は、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が前記各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となる透磁率を有していることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、センターギャップのギャップ長が各サイドギャップのギャップ長よりも大きくなるように構成されていた場合であっても、各サイドギャップの磁気的なギャップ長がセンターギャップの磁気的なギャップ長よりも大となる構成を磁気抵抗という基準を用いて決定することができ、巻線に発生する渦電流損失を効果的に低減することができる構成を簡易な手法にて実現できるという効果が得られる。
【００２０】
また、本発明にかかるトランスは、前記各サイドギャップのギャップ長と、前記センターギャップのギャップ長とは概略等距離に構成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、トランスの作業工数を削減することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、本発明にかかるチョークコイルは、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるチョークコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に巻線が装着されてなるチョークコイルにおいて、前記チョークコアには、前記一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部との間に形成されるセンターギャップと、前記一方のコア体の各側脚部と前記他方のコア体の各側脚部またはヨーク部との間に形成される一対のサイドギャップとが設けられ、前記各サイドギャップのギャップ長が、前記センターギャップのギャップ長よりも大となるように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかるトランスによれば、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるトランスの構造を示す図である。
【図２】図２は、シミュレーションによって求めたギャップ周辺の磁界分布の一例を示す図である。
【図３】図３は、シミュレーションによって求めた巻線の損失とギャップ長との関係を示す図である。
【図４】図４は、シミュレーション結果における損失計算を行う範囲を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかるトランスの構造を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１，２で示したセンターギャップおよびサイドギャップを設ける一手法を説明する図である。
【図７】図７は、図６に示した手法とは異なる他の手法を説明する図である。
【図８】図８は、図７に示した手法をＥＩ型コアに対して適用した場合の一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４にかかるトランスの構造を示す図である。
【図１０】図１０は、シミュレーションによって求めた巻線の損失と比透磁率比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるトランスを詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるトランスの構造を示す図である。より詳細に説明すると、図１（ａ）は、磁性材料からなるトランスコア（以下単に「コア」と称する）の一断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示すＡ−Ａ線から見た矢視図である。
【００２８】
図１において、実施の形態１にかかるコア１０は、例えばＥＲ型のコアとして、同一構造のコア体１ａ，１ｂを用いて構成されている。コア体１ａ，１ｂは、直線状のヨーク部２（２ａ，２ｂ）と、ヨーク部２の両端からヨーク部２の長手方向に対し直交する方向に立設される側脚部４（４ａ，４ｂ），５（５ａ，５ｂ）と、ヨーク部２の概略中央から側脚部４，５に対し概略平行に立設される中央脚部３（３ａ，３ｂ）と、を有する構造である。また、中央脚部３は、図示のように断面が円形の円柱体であり、側脚部４，５は、その中央脚部３側の側面が曲率を有した凹み形状を有する構造である。なお、図示を省略しているが、中央脚部３の周囲には、トランスとしての機能を果たすための一次巻線および二次巻線が巻回あるいは装着される。
【００２９】
また、コア体１ａおよびコア体１ｂは、中央脚部３、側脚部４，５の各脚部同士がそれぞれ突き合わされ、且つ、中央脚部３の端面同士および側脚部４，５の各端面同士が所定の距離を持って配置されている。すなわち、コア１０には、コア体１ａの中央脚部３ａとコア体１ｂの中央脚部３ｂとを突き合わせてセンターギャップ６が形成され、コア体１ａの側脚部４ａとコア体１ｂの側脚部４ｂとを突き合わせてサイドギャップ７が形成され、コア体１ａの側脚部５ａとコア体１ｂの側脚部５ｂとを突き合わせてサイドギャップ８が形成されている。ただし、センターギャップ６のギャップ長ｇｃと、サイドギャップ７，８の各ギャップ長ｇｓ（ここでは等しいと仮定）との間には、ｇｃ＜ｇｓの関係がある。
【００３０】
なお、図１では、ＥＲ型のコアを一例として示しているが、ＥＲ型に限定されるものではない。ＥＲ型以外でも、３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアとして、例えば、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＲＭ型、Ｐ型、ＥＰＣ型、ＰＱ型のものを用いても構わない。また、両者が３つの脚部を有するものでなくてもよく、一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアとして、例えば、ＥＩ型、ＥＴ／ＦＴ型のものを用いても構わない。すなわち、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるコアであれば任意のものに適用可能である。
【００３１】
図２は、シミュレーションによって求めたギャップ周辺の磁界分布の一例を示す図である。本シミュレーションでは、センターギャップ５６およびサイドギャップ５８が作り出す磁界によって、中央脚部５３と側脚部５４との間に装着された一次巻線６０および二次巻線６２が受ける影響を考察するため、センターギャップ５６のみを有する場合（図２（ａ））、センターギャップ５６およびサイドギャップ５８を有する場合（図２（ｂ））、サイドギャップ５８のみを有する場合（図２（ｃ））、の３つの場合を対比して示している。なお、図２（ａ）〜（ｃ）において、一点鎖線７０はコアのセンターを示している。また、ギャップ周辺の磁界分布として、一次巻線６０および二次巻線６２を含む矩形領域７２に着目し、当該矩形領域７２における磁界分布を拡大して図２（ａ）〜（ｃ）の各右側に示している。
【００３２】
つぎに、ギャップ周辺の磁界分布について考察する。まず、センターギャップ５６のみを有する場合では、図２（ａ）に示すように、ギャップ周辺の磁界は大きく、磁界分布は広がっている。すなわち、ギャップ部分の漏れ磁束は大きく、一次巻線６０および二次巻線６２（以下単に「巻線」という）に鎖交して渦電流損失を増大させることが分かる。
【００３３】
また、サイドギャップ５８のみを有する場合では、図２（ｃ）に示すように、ギャップ周辺の磁界分布は、センターギャップ５６のみを有する場合とほぼ同等の広がりを示している。ただし、サイドギャップ５８の右半分には巻線が存在しないので、巻線に鎖交して渦電流損失を生じさせる影響は、センターギャップ５６のみを有する場合に比べて小さくなることが分かる。
【００３４】
一方、センターギャップ５６およびサイドギャップ５８の双方を有する場合では、図２（ｂ）に示すように、各ギャップ周辺の磁界分布は、センターギャップ５６のみを有する場合およびサイドギャップ５８のみを有する場合に比べて、明らかに小さくなっている。すなわち、各ギャップ周辺において、巻線に鎖交して渦電流損失を生じさせる影響は、センターギャップ５６のみを有する場合およびサイドギャップ５８のみを有する場合に比べて小さくなることが分かる。
【００３５】
図３は、シミュレーションによって求めた巻線の損失とギャップ長との関係を示す図である。図３において、横軸はサイドギャップのギャップ長（＝ｇｓ）とセンターギャップのギャップ長（＝ｇｃ）との和（＝ｇｃ＋ｇｓ）に対するセンターギャップのギャップ長の比（＝ｇｃ／（ｇｃ＋ｇｓ）、以下「ギャップ比」と称する）を表し、縦軸はセンターギャップのみを設けた場合（ギャップ比＝１）を１としたときの巻線に生ずる銅損比を表している。なお、本シミュレーションでは、コアに生ずる鉄損などは考慮していない。
【００３６】
また、図３において、「菱形」の点を連ねた曲線は、外足で囲まれた空間の損失（銅損）を示し、「四角」の点を連ねた曲線は外足で囲まれていない空間の損失（銅損）を示し、「三角」の点を連ねた曲線は両損失の和（以下「総合銅損」と称する）を示している。ここで、「外足で囲まれた空間」とは、ヨーク部および各側脚部の側面を含む２つの仮想平面で囲まれたコアの内部空間である。例えばＥＲコアであれば、図４（ａ）に示すように、ハッチングで示した領域２０を断面とするコアの内部空間である。また、「外足で囲まれていない空間」とは、「外足で囲まれた空間」の外部にあって、例えばＥＲコアであれば、図４（ｂ）に示すように、ハッチングで示した領域２２を断面とするコアの内部空間である。なお、領域の２２の長手方向および短手方向の幅は、巻線の損失計算を行う範囲を決めるために設定した幅であり、求める計算精度に応じて任意の幅の設定が可能である。
【００３７】
図３のシミュレーション結果によれば、ギャップ比が０〜０．２の間に、総合銅損が最小になる領域が存在していることが分かる。このような最小領域が存在する第１の理由は、センターギャップによる漏れ磁束とサイドギャップによる漏れ磁束とが互いに逆向きであるため、巻線に鎖交する磁束が打ち消し合い、巻線に発生する渦電流が小さくなるためと考えられる。この漏れ磁束の打ち消し合いは、ギャップ比＝０（すなわち、サイドギャップのみ）では起こらず、また、ギャップ比＝１（すなわち、センターギャップのみ）でも起こらない。したがって、センターギャップおよびサイドギャップを有し、且つ、これらのギャップ比がある値をとるときに、総合銅損が最小になる点が存在すると説明できる。なお、このことは、図２に示したギャップ周辺の磁界分布からも理解することができる。
【００３８】
また、上記のような最小領域が存在する第２の理由は、センターギャップとサイドギャップとで巻線に及ぼす影響が異なるからと考えられる。具体的に、センターギャップは、３６０°に亘って巻線に渦電流を流すが、サイドギャップでは、９０〜１８０°程度の範囲に限定される（例えば、ＥＲ型では小さく、ＰＱ型では大きい）。このことから、センターギャップの影響をより小さくした方が、巻線に発生する渦電流を小さくすることができる。
【００３９】
ここで、巻線に渦電流を流す範囲がセンターギャップとサイドギャップとで等しいと仮定すれば、上記第１の理由から、センターギャップのギャップ長とサイドギャップのギャップ長とが等しいとき、すなわちギャップ比＝０．５のときが最適長と考えられる。したがって、サイドギャップのギャップ長がセンターギャップのギャップ長よりも大きい場合に、総合銅損が最小になる点が存在すると説明できる。
【００４０】
図３のシミュレーション結果によれば、総合銅損の最小点（ギャップ比≒０．０５）においては、センターギャップのみの場合（ギャップ比＝１）に比して、総合銅損を約５０％低減することができ、また、センターギャップのギャップ長とサイドギャップのギャップ長とが等しい場合（ギャップ比＝０．５）に比しても、総合銅損を約３０％低減することができる。
【００４１】
なお、図３のシミュレーション結果では、ギャップ比≒０．０５が総合銅損の最小点として示したが、ギャップ比が必ずしもこの点にある必要はない。肝要な点は、従来に比して総合銅損が低減していればよい。図３のシミュレーション結果において、ギャップ比＝０．５では、ギャップ比＝１に比して、総合銅損を約２５％低減することができるので、ギャップ比が０．５以下であれば、総合銅損の低減効果があると言っても過言ではない。
【００４２】
また、図３のシミュレーション結果はＥＲコアを一例としたものであり、他の型のコアでは、総合銅損の最小点は多少なりともシフトすることになる。また、ＥＲコアの場合でも、各ギャップ部の断面積や磁気回路の構成の差異などにより、総合銅損の最小点はシフトする。よって、ギャップ比の最小値は、本シミュレーション結果の最小点である０．０５の“−５０％”以内の値（０．０２５）を下限値とし、この値よりも大きい値を有していれば、種々の型のコアに対しても、総合銅損の低減効果を確実に得るギャップ比に収まっていると言うことができる。
【００４３】
以上説明したように、実施の形態１のトランスによれば、一方のコア体の各側脚部と他方のコア体の側脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成される一対のサイドギャップのギャップ長が、一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成されるセンターギャップのギャップ長よりも大きくなるように構成しているので、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、巻線に発生する渦電流損失を効果的に低減することができるという効果が得られる。
【００４４】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかるトランスの構造を示す図である。実施の形態１と同一または同等の部分には同一符号を付して説明を省略する。実施の形態２のトランスでは、図５に示すように、サイドギャップ７，８に、それぞれスペーサ２６，２８を挿入するようにしている。なお、センターギャップ６には、何も挿入されていない。
【００４５】
サイドギャップ７，８にそれぞれ挿入されたスペーサ２６，２８により、コア体１ａとコア体１ｂとが固定されるが、中央脚部３ａ，３ｂ同士は接触しない。そのため、中央脚部３ａ，３ｂに不要なストレスが生じることはなく、中央脚部３ａ，３ｂの一部にクラックが生じて性能が低下するといった心配をすることもない。さらに、スペーサ２６，２８の厚さを適宜に調整できるので、コア体１ａ，１ｂに多少の製造誤差があっても、そのままの状態で使用することができる。よって、トランスの製造を簡易に行うことができる。
【００４６】
なお、サイドギャップ７，８にそれぞれ挿入するスペーサ２６，２８は、比透磁率が１程度の材料を用いれば、実施の形態１で説明したトランスと実質的には、同一の性能を有するものとなる。ただし、スペーサ２６，２８として、比透磁率が１を超えるもの、あるいは１以下のものを挿入しても構わない。なお、比透磁率が１程度以外のものを挿入する点については、後述する実施の形態４のところで説明する。
【００４７】
以上説明したように、実施の形態２のトランスによれば、一方のコア体の各側脚部と他方のコア体の側脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成される一対のサイドギャップのみにスペーサを挿入しているので、中央脚部間に不要なストレスを生じさせることがないという効果が得られる。
【００４８】
また、実施の形態２のトランスによれば、トランスコアを構成する一対のコア体に多少の製造誤差があっても、そのままの状態で使用することができるので、トランスの製造を簡易に行うことができるという効果が得られる。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態３では、図１および図５に示したトランスコアにおけるセンターギャップおよびサイドギャップの設け方について説明する。図６は、実施の形態１，２で示したセンターギャップおよびサイドギャップを設ける一手法を説明する図である。
【００５０】
図６に示す手法は、コア体１ａにおける側脚部４ａ，５ａおよび、コア体１ｂにおける側脚部４ｂ，５ｂの端部をそれぞれ均等に削り取ることで、サイドギャップの各ギャップ長ｇｓが、センターギャップのギャップ長ｇｃよりも大となる構造を実現するものである。この手法を採れば、コア体１ａとコア体１ｂとが同一構造となるので、２種のコア体を準備しておく必要がないという利点が得られる。また、複数枚のコア部材（例えば電磁鋼板）を積層してＥＥ型のコアを形成する場合などにおいては、誤ったコア部材を組み合わせてコア体を製造してしまうといった心配が無用である。
【００５１】
また、図７は、図６に示した手法とは異なる他の手法を説明する図である。図７に示す手法は、一方のコア体（図７ではコア体１ａ）の各側脚部（図７では側脚部４ａ，５ａ）の端部を均等に削り取ることで、サイドギャップの各ギャップ長ｇｓが、センターギャップのギャップ長ｇｃよりも大となる構造を実現するものである。この手法を採れば、削り取る作業を一方のコア体のみにできるので、図６に示す手法より、作業工数を削減することができる。
【００５２】
また、図８に示すトランスコアは、一方のコア体１ａに中央脚部３ａと各側脚部４ａ，５ａを有し、他方のコア体はヨーク部２のみを有している。この場合も図７に示す手法と同様に、一方のコア体１ａの各側脚部４ａ，５ａの端部を均等に削り取ることで、サイドギャップの各ギャップ長ｇｓが、センターギャップのギャップ長ｇｃよりも大となる構造を実現することができる。
【００５３】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４にかかるトランスの構造を示す図である。実施の形態１と同一または同等の部分には同一符号を付して説明を省略する。実施の形態４のトランスでは、図８に示すように、センターギャップ１６のギャップ長と、サイドギャップ１７，１８のギャップ長とが概略等距離になるように構成すると共に、センターギャップ１６には比透磁率μｓ２の磁気部材３６を挿入し、サイドギャップ１７，１８には比透磁率μｓ３の磁気部材３７，３８をそれぞれ挿入するようにしている。ただし、センターギャップ１６に挿入する磁気部材３６の比透磁率μｓ２と、サイドギャップ１７，１８に挿入する磁気部材３７，３８の比透磁率μｓ３との間には、μｓ２＞μｓ３の関係がある。
【００５４】
なお、図７では、ＥＲ型のコアを一例として示しているが、ＥＲ型に限定されるものではないことは実施の形態１と同様である。すなわち、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成される、例えばＥＥ型、ＥＥＲ型、ＲＭ型、Ｐ型、ＥＰＣ型、ＰＱ型、ＥＩ型、ＥＴ／ＦＴ型のものを用いることが可能である。
【００５５】
実施の形態１では、サイドギャップのギャップ長がセンターギャップのギャップ長よりも大きくなるように構成しているが、この技術の肝要な点は、サイドギャップによる漏れ磁束と、センターギャップによる漏れ磁束との間に折り合いをつけることである。実施の形態１では、磁気部材を挿入することなく（すなわち比透磁率＝１）、各ギャップ部のギャップ長を調整することで漏れ磁束に関する折り合いをつけていたと説明することができる。
【００５６】
一方、各ギャップ部のギャップ長を調整するということは、技術的には、各ギャップ部における磁気抵抗を可変したのと等価である。ここで、ギャップ長が大きいということは磁気抵抗が大きいことである。また、比透磁率は磁気抵抗に反比例するので、ギャップ長が等しい場合には、挿入する磁気部材の比透磁率が小さい方が、磁気抵抗は大きくなる。したがって、比透磁率が小さい磁気部材をサイドギャップに挿入するようにすれば、ギャップ長が等しい場合であっても、実施の形態１と同等のトランスを構成することが可能となる。
【００５７】
図１０は、シミュレーションによって求めた巻線の損失と比透磁率比との関係を示す図である。図９において、横軸はサイドギャップに挿入する磁気部材の比透磁率（μｓ３）とセンターギャップに挿入する磁気部材の比透磁率（μｓ２）との比（比透磁率比）を表し、縦軸は比透磁率比（μｓ３／μｓ２）が“１９１３”の場合を１としたときの巻線に生ずる銅損比を表している。なお、本シミュレーションでは、コア体１ａ，１ｂの比透磁率を“１９１３”としているので、μｓ３／μｓ２＝１９１３の場合は、実施の形態１のトランスでは、センターギャップのみを設けた場合に相当する。
【００５８】
また、図１０において、「菱形」の点を連ねた曲線は、外足で囲まれた空間の損失（銅損）を示し、「四角」の点を連ねた曲線は外足で囲まれていない空間の損失（銅損）を示し、「三角」の点を連ねた曲線は総合銅損を示している。これらの定義は、図３と同様である。
【００５９】
図１０のシミュレーション結果によれば、比透磁率比が０．１〜０．２の間に、総合銅損が最小になる領域が存在していることが分かり、この総合銅損の最小点では、センターギャップのみを設けた場合に相当するμｓ３／μｓ２＝１９１３の場合に比して、総合銅損を約５０％低減することができる。また、この総合銅損の最小点では、比透磁率比＝１、すなわちセンターギャップおよびサイドギャップに同じ比透磁率の磁性材料が挿入されている場合（エアーギャップの場合もこの場合に相当する）に比して、総合銅損を約２５％低減することができる。このような最小領域が存在する理由は、実施の形態１のときと同様であり、巻線に鎖交する磁束の打ち消し合いによって、巻線に発生する渦電流が小さくなる作用があるためである。
【００６０】
なお、本実施の形態では、センターギャップのギャップ長と、各サイドギャップのギャップ長とが概略等距離になるように構成しているが、この限りではない。特に、各ギャップ部に挿入する磁性材料の比透磁率としては、任意のものを選択することができるので、理論的には、センターギャップのギャップ長が各サイドギャップのギャップ長よりも大となる構成であっても構わない。肝要な点は、各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となるように構成されていることである。すなわち、センターギャップのギャップ長が各サイドギャップのギャップ長よりも大きくなるように構成されていても、各ギャップ部に挿入する磁性材料の比透磁率を適切に選定することにより、各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が、前記センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となるように構成することが可能である。
【００６１】
以上説明したように、実施の形態４のトランスによれば、一方のコア体の各側脚部と他方のコア体の側脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成される一対のサイドギャップと、一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成されるセンターギャップとに、異なる比透磁率の磁気部材を挿入し、各サイドギャップに挿入する磁気部材の比透磁率をセンターギャップに挿入する磁気部材の比透磁率よりも小となるように構成したので、巻線に発生する渦電流損失を効果的に低減することができるという効果が得られる。
【００６２】
なお、図８に示すように、各サイドギャップのギャップ長とセンターギャップのギャップ長とが概略等距離となるように構成すれば、トランスの作業工数を削減することができるという効果が得られる。
【００６３】
また、実施の形態４のトランスによれば、一方のコア体の中央脚部と他方のコア体の中央脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成されるセンターギャップと、他方のコア体の各側脚部と他方のコア体の側脚部またはヨーク部とを突き合わせて形成される一対のサイドギャップとを設けたトランスコアを構成するとき、各サイドギャップのみに磁気部材を挿入し、これらの磁気部材の比透磁率として、センターギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗が各サイドギャップにおけるギャップ部の磁気抵抗よりも大となるように構成できるので、センターギャップのギャップ長が各サイドギャップのギャップ長よりも大きいという構成であっても、各サイドギャップの磁気的なギャップ長がセンターギャップの磁気的なギャップ長よりも大となる構成を磁気抵抗という基準を用いて決定することができ、巻線に発生する渦電流損失を効果的に低減することができる構成を簡易な手法にて実現できるという効果が得られる。
【００６４】
なお、磁気抵抗という基準を用いて各ギャップ部のギャップ長を決定するという手法は、実施の形態１のトランスにも適用することが可能である。例えば、実施の形態１のように磁気部材を挿入しないトランス（すなわち、エアーギャップを有するトランス）であり、且つ、センターギャップまたはサイドギャップの各ギャップ部における端面が複雑な形状（例えばテーパーを有している場合など）のコアであったとしても、磁気抵抗という基準を用いて、各ギャップにおけるギャップ長を決定することが可能となる。
【００６５】
また、上記実施の形態１〜４では、少なくとも一方が３つの脚部を有する一対のコア体によって構成されるトランスコアを有し、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に一次巻線および二次巻線が装着されてなるトランスについて説明したが、一方のコア体の中央脚部の周囲を含む空間領域に巻線が巻回あるいは装着されてなるチョークコイルに適用することも可能であり、トランスの場合と同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかるトランスおよびチョークコイルは、製造方法を複雑化することなく、簡易な構造にて、渦電流損失を効果的に低減することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１ａ，１ｂ  コア体
２  ヨーク部
３，３ａ，３ｂ，５３  中央脚部
４，４ａ，４ｂ，５，５ａ，５ｂ，５４  側脚部
６，１６，５６  センターギャップ
７，８，１７，１８，５８  サイドギャップ
１０  コア（トランスコア）
２６，２８  スペーサ
３６，３７，３８  磁気部材
６０  一次巻線
６２  二次巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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