(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルを備え、該一次側コイルと該二次側コイルとを対向させて電力の伝達を行なう非接触電源装置と、該一次側コイルの巻線軸と同軸に設けた二次側コイルから複数の直流出力電圧を得る電源装置とを併せ持つマルチ出力電源装置のトランスにおいて、
該トランスは一次側コイル、二次側コイル、三次側コイルを具備してなり、該一次側コイルと該三次側コイルは同一のコア軸に巻線が卷回され、該二次側コイルは他のコア軸に巻線が卷回され、
該一次側コイルと該三次側コイルとの間にコア材の仕切り板を設け、該仕切り板は一次側コイルと三次側コイルの結合係数を一次側コイルと二次側コイルの結合係数とほぼ同じになるように所定の大きさとしたことを特徴とするマルチ出力電源装置のトランス。
【請求項２】
電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルを備え、該一次側コイルと該二次側コイルとを対向させて電力の伝達を行なう非接触電源装置と、該一次側コイルの巻線軸と同軸に設けた二次側コイルから複数の直流出力電圧を得る電源装置とを併せ持つマルチ出力電源装置のトランスにおいて、
該トランスは一次側コイル、二次側コイル、三次側コイルを具備してなり、該一次側コイルと該三次側コイルは同一コア軸に並べて巻線が卷回され、該二次側コイルは他のコア軸に巻線が卷回され、
該一次側コイルと該三次側コイルとの間にコア材の仕切り板を設け、該仕切り板は一次側コイルと三次側コイルの結合係数を一次側コイルと二次側コイルの結合係数とほぼ同じになるように所定の大きさとしたことを特徴とするマルチ出力電源装置のトランス。
【請求項３】
電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルを備え、該一次側コイルと該二次側コイルとを対向させて電力の伝達を行なう非接触電源装置と、該一次側コイルの巻線軸と同軸に設けた二次側コイルから複数の直流出力電圧を得る電源装置とを併せ持つマルチ出力電源装置のトランスにおいて、
該トランスは一次側コイル、二次側コイル、三次側コイルを具備してなり、該一次側コイルと該三次側コイルは同一コア軸に重ねて巻線が卷回され、該二次側コイルは他のコア軸に巻線が卷回され、
該一次側コイルと該三次側コイルとの間にコア材の仕切り板を設け、該仕切り板は一次側コイルと三次側コイルの結合係数を一次側コイルと二次側コイルの結合係数とほぼ同じになるように所定の大きさとしたことを特徴とするマルチ出力電源装置のトランス。
【請求項４】
前記一次側コイルと三次側コイルを卷回するコアは仕切り板を一体にして成型したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載のマルチ出力電源装置のトランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触で電力を供給する電源装置と複数の直流出力電圧とを同時に得られるマルチ出力電源装置に用いるトランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平９−１２１４８１号公報
【特許文献２】
特開平６−１６９５６６号公報
【０００３】
例えば、コードレス電話装置のように、子機はコードレスで親機から非接触で二次電池を充電する充電電池を備え、親機は子機に電力を供給する電源を備えるとともに、複数の回路に応じた直流電源を出力できるマルチ出力電源装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
部品点数が少なく、回路構成が簡単な自励発振型のマルチ出力電源装置の概略回路図を図５に示す。
図５に示すように、電力を供給する一次側は商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ  ５０／６０Ｈｚ）から整流平滑回路を介して直流電圧を得る。その直流電圧を自励発振回路によりスイッチング素子をオンオフさせて、一次コイルＬ１に発生したエネルギーを、一次コイルＬ１と所定の間隔を隔てて対向させて配置した二次コイルＬ２に電力を供給し、非接触で出力端子ＣＮ２に所定の直流電圧を得る回路である。また、一次コイルＬ１のエネルギーを同じトランス内に設けられた三次コイルＬ３に伝え、出力端子ＣＮ３に所定の直流電圧を得る回路である。なお、回路図では、出力端子ＣＮ３は１出力であるが複数の出力を必要とする場合は三次コイルを複数設け、それぞれに応じた設定の直流電圧を得る。
【０００５】
このような構成のマルチ出力電源装置における従来のトランスを図６に示す。
図６に示すように、図６（ａ）は説明のための模式図であり、図２（ｂ）はその断面図である。
図６より、磁性材料から成る断面がＴ字状の一次側コア１に、巻線部１ｂに一次コイル３を卷回し、同じコア軸上に並べて、三次コイル４を卷回したものである。
二次コイルは磁性材料から成る断面がＩ字状の二次側コア９に二次コイル１０を卷回したものである。そして、一次側コア(一次コイルの巻線面を含む)面１ａと二次側コア(二次コイル巻線面を含む)面９ａが所定の間隔を置いて、対向した状態で二次コイル１０に電力を伝達する。
【０００６】
このようなトランスおける磁束の流れを図７に示す。
図７に示すとおり、一次コイル３で発生する磁束は一次側コアの面１ａから対向する二次側コア９、二次コイル１０を経て、一次側コアの鍔１ｃに入る磁束のループφ１−２と、一次側コア１から一次側コアの面１ａを飛び出し鍔１ｃに入る磁束のループφ１−３が考えられる。
これらは、一次コイル３と二次コイル１０の結合係数ｋ１−２と一次コイル３と三次コイル４の結合係数ｋ１−３を測定することにより、一次コル３、二次コイル１０、三次コイル４の磁束の関係をあらわすことができる。
図６のトランスにおいて結合係数を測定した結果、一次コイルと二次コイルの結合係数Ｋ１−２は０．２〜０．４であり、一次コイルと三次コイルの結合係数Ｋ１−３は０．５〜０．８であった。
図５に示す回路図にこのトランスを用いた時、三次コイルの出力端子ＣＮ３の出力電圧電流特性は図４に示す曲線Ｂのようになった。
このような出力電圧電流特性では、外部負荷において短絡（ショート）した場合に過大な電流が流れ回路を焼損する恐れがある。これを防止するために保護回路を設けると回路が複雑となり大幅なコストアップとなる欠点があった。また、三次コイルに並列に共振コンデンサＣｏ（図５ 点線部）を挿入する方法があるが、一次コイルと三次コイルの結合係数ｋ１−３が強くなりすぎて自励発振回路の発振が不安定となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、三次コイルの出力電圧電流特性に垂下特性をもたせ、過電流保護回路を不要としたマルチ出力電源装置のトランスを提供することを目的としている。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルを備え、一次側コイルと二次側コイルとを対向させて電力の伝達をおこなう非接触電源装置と、一次側コイルの巻線軸と同軸に設けた三次側コイルから複数の直流出力電圧を得る電源装置とを併せ持つマルチ出力電源装置のトランスにおいて、トランスは一次側コイル、二次側コイル、三次側コイルを具備している。一次側コイルと三次側コイルは同一のコア軸に巻線が卷回されている。二次側コイルは他のコア軸に巻線が卷回されている。そして、一次側コイルと三次側コイルとの間にコア材の仕切り板を設け、仕切り板は一次側コイルと三次側コイルの結合係数を一次側コイルと二次側コイルの結合係数とほぼ同じになるように所定の大きさとする構成である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
電力を供給する一次側コイルと電力を受け取る二次側コイルを備え、一次側コイルと二次側コイルとを対向させて電力の伝達を行なう非接触電源装置と、一次側コイルの巻線軸と同軸に設けた三次側コイルから複数の直流出力電圧を得る電源装置とを併せ持つマルチ出力電源装置のトランスにおいて、トランスは一次側コイル、二次側コイル、三次側コイルを具備している。
一次側コイルと三次側コイルは同一のコア軸に並べて巻線を卷回したり、または、一次側コイルと三次側コイルを同一のコア軸に重ねて巻線を卷回する。二次側コイルは他のコア軸に巻線を卷回する。一次側コイルと三次側コイルとの間にコア材の仕切り板を設けて磁気的結合を調整する。
仕切り板は一次側コイルと三次側コイルの結合係数を一次側コイルと二次側コイルの結合係数とほぼ同じ結合係数となるように所定の大きさとする。
または、一次側コアには、仕切り板を設けた形状のコアを一体にして形成したものを用いると部品点数を削減すると共に作業が容易となる。
【００１０】
【実施例】
本発明のマルチ出力電源装置のトランスの実施例を図１から図４を用いて説明する。
【００１１】
図１は一次コイルと二次コイルを巻線軸に並べて、磁気的結合を垂直方向に結合させたトランスで、図１（ａ）は説明のための模式図であり、図１（ｂ）はその断面図であり、図１（ｃ）は仕切り板の断面図である。
図１に示すように、トランスにおいて、１は磁性材料で断面がＴ字状に成型された一次側コア、２は磁性材料でリング状に成型された平板状の仕切り板、３は一次コイル、４は三次コイル、９は磁性材料で断面がＩ字状に成型された二次側コア、１０は二次コイルである。
【００１２】
仕切り板は一次コイルと三次コイルの結合係数ｋ１−３が一次コイルと二次コイルの結合係数ｋ１−２とほぼ同じになるようにコアを所定の大きさに設定したもので、その大きさは内径ｄ２を一次側コア１の巻線部径ｄ１とほぼ同じとし、外径ｗ２を一次側コア１の外径ｗ１とほぼ同じ（やや小さめ）とし、厚みｔを設けたものである。
なお、本願実施において一次コイルと三次コイルの結合係数ｋ１−３を設定する際、仕切り板の外径ｗ２を変えると大きく結合が変わることより粗調整として予め行い、仕切り板の厚みｔで微調整行うことにより設定が容易に行なえる。なお、仕切り板の外径ｗ２を一次側コアの外形ｗ１より大きくすると、仕切り板２が出っ張ることになり、他の部品との接触およびトランスの配置に注意を要する。
また、一次側コアはコア１と仕切り板２を一体に形成したものでもよい。
【００１３】
このような構造のトランスの磁束の流れを図２に示す。
図２に示すように、一次コイル３で発生した磁束は一次側コア１から対向する二次側コア９、二次コイル１０を経て、一次コイル３と三次コイル４間に設けた仕切り板２を通るループφ１−２を描く。また、一次コイルで発生した磁束φ１は二次側コア面９ａと対向する一次側コアの面１ａから飛び出し、仕切り板２に入る磁束のループと三次コイル４を通り一次側コアの鍔１ｃに入る磁束φ１−３とが考えられる。
【００１４】
このように、磁性体の仕切り板２を設けることにより、一次コイル３で発生した磁束の一部は仕切り板２を通るループと三次コイル４を通るループφ１−３に分かれる。いいかえれば、仕切り板の大きさ（ｗ２、ｔ）によって三次コイル４を通るループφ１−３の磁束を調整することができる。
【００１５】
図５の回路において、三次コイルと並列に共振コンデンサＣｏ（点線部）を接続した共振型のマルチ出力電源装置に本願発明のトランスを用いて、三次コイルの出力端子ＣＮ３の出力電圧電流特性を測定した結果、図４の曲線Ａで示す特性を得た。
図４の曲線Ａに示すように垂下特性をもたせることができる。
このときの実施例である本願発明のトランスの各結合係数は、一次コイルと二次コイルの結合係数ｋ１−２は０．２５〜０．３５で、一次コイル三次コイルの結合係数ｋ１−３は０．２〜０．３であった。
【００１６】
このように、本発明のマルチ出力電源装置のトランスを用いることにより、
三次コイルの出力回路に保護回路が不要となり、コスト低減となる。また、三次コイルの出力端子ＣＮ３が電力制限されるため、無負荷時の２次側出力電圧が跳ね上がらず安全である。
【００１７】
次に、他の実施例であるマルチ出力電源装置のトランスを図３に示す。
図３は、一次コイルに二次コイルを重ねて卷回して高さを低く抑えた、磁気結合を水平方向に結合させたトランスで、図３（ａ）は説明のための模式図であり、図３（ｂ）はその断面図であり、図３（ｃ）は仕切り板の断面図である。
図３に示すように、トランスにおいて、１は磁性材料で断面がＥ字状に成型されたポット形の一次側コア、２は磁性材料で成型された筒状の仕切り板、３は一次コイル、４は三次コイル、９は磁性材料で断面がＩ字状に成型された二次側コア、１０は二次コイルである。
仕切り板２は一次コイルと三次コイルの結合係数Ｋ１−３が一次コイルと二次コイルの結合係数ｋ１−２より小さくなるように高さｈ２をコア１の脚１ｃと同じ高さｈ１寸法とし、厚みｔを所定の厚みに設定する。
なお、一次側コア１は仕切り板２を一体にして形成したものでもよい。
【００１８】
以上、本発明のマルチ出力電源装置のトランスの実施例を述べたが、これらの実施例に限られるものではない。例えば、コア形状を円筒で示したが、楕円、四角形、多角形を用いてもよい。一次コイル、二次コイル、三次コイルは予め巻線された空心コイルを用いてもよい。さらに、一次側コアと仕切り板の透磁率を異ならせた磁性材料を用いてもよい。さらに、自励型の共振回路を用いて説明したが他励の共振回路を用いても同様である。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のマルチ出力電源装置のトランスは、一次コイルと三次コイルを同一のコア軸に巻線が卷回されており、一次コイルと三次コイルとの間に仕切り板を設け、一次コイルと三次コイルの結合を一次コイルと二次コイルの結合をほぼ同じにすることにより、三次コイルの出力端子の出力電圧電流特性に垂下特性を持たせている。それによって過電流を回避するため、複雑な過電流保護回路を必要としない安価なマルチ出力電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるマルチ出力電源装置のトランスの模式図(ａ)とその断面図（ｂ）と仕切り板の断面図（ｃ）
【図２】図１に示したトランスの磁束の流れ図
【図３】本発明の他の実施例であるマルチ出力電源装置のトランスの模式図(ａ)とその断面図（ｂ）と仕切り板の断面図（ｃ）
【図４】三次側の出力端子の出力電圧電流特性図
【図５】マルチ出力電源装置の概略回路図
【図６】従来のマルチ出力電源装置のトランスの模式図(ａ)とその断面図（ｂ）
【図７】図６に示したトランスの磁束の流れ図
【符号の説明】
１  一次側コア
２  仕切り板
３  一次コイル
４  三次コイル
９  二次側コア
１０  二次コイル
【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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