(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され、閉磁路を形成するノーカットの磁心と、
前記磁心の少なくとも一部を覆う保護部材と、
一次コイルおよび二次コイルと、
前記一次コイルおよび二次コイルを構成する導線を巻回するために設けられた少なくとも１つのボビンとを備え、
前記少なくとも１つのボビンは、前記導線が巻回される周面を有する円筒部と、前記円筒部の軸方向において前記周面を挟むように設けられた一対の鍔部と、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において前記鍔部と間隔をあけて設けられた少なくとも１つのギア部とを有し、前記円筒部において前記保護部材の周りに回動可能に支持されており、
前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方には、前記円筒部の周面に巻回された導線の端部を前記鍔部の外側に配するための導線通過部として、前記鍔部の外周縁よりも径方向内側の位置において前記導線を通過させる一対の切欠き部が設けられており、前記一対の切欠き部は、前記円筒部の軸方向から見て前記円筒部を挟むように対をなして配置されており、
前記一次コイルを構成する導線の巻回部と前記二次コイルを構成する導線の巻回部とは前記円筒部の径方向に交互に配置され、前記二次コイルを構成する導線の巻回部を介して重ねられた前記一次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線は、前記鍔部の外側で並列に接続されており、かつ、前記一次コイルを構成する導線の巻回部を介して重ねられた前記二次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線は、前記鍔部の外側で並列に接続されており、
前記一次コイルを構成する導線の端部は、前記一対の切欠き部のうちの一方の切欠き部を介して前記鍔部の外側に配されており、前記二次コイルを構成する導線の端部は、前記一対の切欠き部のうちの他方の切欠き部を介して前記鍔部の外側に配されている、トランス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのボビンは、前記保護部材の周りにおいて前記保護部材を挟むように組み合わされた複数のボビン部材を含み、前記複数のボビン部材のそれぞれは前記円筒部の一部を含んでいる、請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのボビンは、複数のボビンを含み、
前記一次コイルおよび二次コイルが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割されて前記複数のボビンに配置されている、請求項１または２に記載のトランス。
【請求項４】
前記磁性合金薄帯は、飽和磁束密度Ｂｓが１.０Ｔ以上であり、かつ、飽和磁束密度Ｂｓに対する残留磁束密度Ｂｒの比Ｂｒ／Ｂｓが０.３以下である磁気特性を有する、請求項１から３のいずれかに記載のトランス。
【請求項５】
前記一次コイルの巻回部と前記二次コイルの巻回部との間にシート状の絶縁体が配置されている、請求項１から４のいずれかに記載のトランス。
【請求項６】
前記少なくとも１つのボビンは、前記ボビンを回転させたときに、前記導線通過部を介して前記鍔部の外側に配された前記導線の端部が前記円筒部の径方向外側に向かって移動することを妨げる面を有する規制部をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のトランス。
【請求項７】
前記鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向かって突出する棒状の突起を有する、請求項１から６のいずれかに記載のトランス。
【請求項８】
前記保護部材は、前記磁心を収容するケースである、請求項１から７のいずれかに記載のトランス。
【請求項９】
前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部と前記ギア部との間に外側周面を有し、前記外側周面の径と前記円筒部の周面の径とが同じである、請求項１から８のいずれかに記載のトランス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のトランスを備えた電源装置。
【請求項１１】
駆動周波数１０〜５０ｋＨｚ、出力５ｋＷ以上の絶縁型インバータまたは絶縁型スイッチング電源である、請求項１０に記載の電源装置。
【請求項１２】
磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され、閉磁路を形成するノーカットの磁心に保護部材を装着する第１の工程と、
導線が巻回される周面を有する円筒部と、前記円筒部の軸方向において前記周面を挟むように設けられた一対の鍔部と、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において前記鍔部と間隔を空けて設けられた少なくとも１つのギア部とを有する少なくとも１つのボビンを、前記円筒部において前記保護部材の周りに回動可能に取り付ける第２の工程と、
前記ギア部を介して前記少なくとも１つのボビンを回転させることによって前記円筒部の周面上に導線を巻回し、これにより、前記円筒部の周りに一次コイルと二次コイルとを形成する第３の工程とを包含し、
前記保護部材の周りに回動可能に取り付けられた少なくとも１つのボビンにおいて、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方には、前記円筒部の軸方向から見て前記円筒部を挟むように対をなして配置された一対の切欠き部が形成されており、
前記第３の工程は、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と、二次コイルを構成する導線の巻回部とを、前記円筒部の径方向に交互に形成する工程を含み、前記巻回部を交互に形成する工程において、前記一次コイルを構成する導線の端部を前記一対の切欠き部のうちの一方の切欠き部から前記鍔部の外側に配した状態で前記導線を巻回し、かつ、前記二次コイルを構成する導線の端部を前記一対の切欠き部のうちの他方の切欠き部から前記鍔部の外側に配した状態で前記導線を巻回し、
前記第３の工程の後、前記一方の切欠き部から前記鍔部の外側に配された複数の導線の端部を接続することによって、前記一次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線を前記鍔部の外側で並列に接続し、かつ、前記他方の切欠き部から前記鍔部の外側に配された複数の導線の端部を接続することによって、前記二次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線を前記鍔部の外側で並列に接続する第４の工程をさらに包含する、トランスの製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのボビンは、複数のボビンを含み、
前記一次コイルおよび二次コイルが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割されて、前記複数のボビンに配置される、請求項１２に記載のトランスの製造方法。
【請求項１４】
前記第３の工程において、前記導線の巻回部を形成するとき、前記導線の端部が前記鍔部と前記ギア部と間の間隙に配置されている、請求項１２または１３に記載のトランスの製造方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部の外側に配された前記導線の端部が前記円筒部の径方向外側に向かって移動することを妨げる面を有する規制部をさらに有し、
前記第３の工程において、前記導線の巻回部を形成するとき、前記導線の端部が、前記円筒部の径方向において前記規制部の内側の位置に配されている、請求項１４に記載のトランスの製造方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向かって突出する棒状の突起を有し、
前記第３の工程は、前記導線の端部を前記突起に絡げる工程を含む、請求項１２から１４のいずれかに記載のトランスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源および絶縁式インバータ等に用いられるトランス、その製造方法、ならびに電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出力が１ｋＷを超えるスイッチング電源および絶縁式インバータ等の電源装置は、効率の観点からおおよそ１０ｋＨｚから８０ｋＨｚで駆動される。かかる条件で駆動されるスイッチング電源等に用いられるトランスの磁心材料としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが代表的である。小型化の観点から、飽和磁束密度が高いアモルファス材料、ナノ結晶材料などの軟磁性合金材料も使われる。トランスの構成としては、ＵＵ形状、ＥＥ形状に成型した磁心を、予めボビンに導線を巻回して形成したコイルフォーム内で突き合わせて、ロの字状、レーストラック状、または、日の字状の磁路を形成する構成が一般的である。【０００３】
上記構成においては、突合せ面で、僅かであるにせよギャップが生じる。特に、比抵抗が低い軟磁性合金薄帯から形成されたカットコアを用いる場合、かかるギャップが生じることで、漏れ磁束による損失が増加する。そのため、軟磁性合金薄帯をカットコアの形態で使用する場合、動作磁束密度を十分に高くすることができず、軟磁性合金材料が持つ特性を十分に活かした設計ができるとは言い難い。【０００４】
一方で、トロイダルトランスのように、切断しない金属磁性材料を使用したトランスも存在する。しかしながらトロイダルトランスにおける巻線は手作業となるため、作業性が悪いという問題や、特性ばらつきが大きい等の問題が生じる。トランスではなくラインフィルタに関する技術ではあるが、例えば特許文献１には、切断しないノーカットの磁心に効率よく巻線を施すための技術が開示されている。特許文献１に開示された構成では、日の字型閉磁路磁心に歯車付のボビンを取り付け、歯車を利用して巻線作業を行う。これにより、巻線作業をより容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−８５７１４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、特許文献１に記載の構成は、一次コイルおよび二次コイルをそれぞれ中脚の軸方向に隔絶して配置するため、一次コイルと二次コイルとの結合係数が低下し、銅損も増加してしまう。そのため、かかる構成はトランスには不向きな構造である。【０００７】
このため、従来は、巻線の作業性を確保しつつ、高飽和磁束密度という磁性合金薄帯の特徴を生かしたトランスを提供することは困難であった。【０００８】
そこで、上記課題に鑑み、本発明は、巻線の作業性を確保するとともに、磁性合金薄帯の高飽和磁束密度を活かした小型、軽量のトランスおよびそれを用いた電源装置、並びにかかるトランスの製造方法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】
【０００９】
本発明の実施形態によるトランスは、磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され、閉磁路を形成するノーカットの磁心と、前記磁心の少なくとも一部を覆う保護部材と、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを構成する導線を巻回するために設けられた少なくとも１つのボビンとを備え、前記少なくとも１つのボビンは、前記導線が巻回される周面を有する円筒部と、前記円筒部の軸方向において前記周面を挟むように設けられた一対の鍔部と、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において前記鍔部と間隔をあけて設けられた少なくとも１つのギア部とを有し、前記円筒部において前記保護部材の周りに回動可能に支持されており、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と前記二次コイルを構成する導線の巻回部とが前記円筒部の径方向に交互に配置されている。【００１０】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、前記保護部材の周りにおいて前記保護部材を挟むように組み合わされた複数のボビン部材を含み、前記複数のボビン部材のそれぞれは前記円筒部の一部を含んでいる。【００１１】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンにおいて、前記二次コイルを構成する導線の巻回部を介して重ねられた前記一次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線は、前記鍔部の外側で並列に接続されており、かつ、前記一次コイルを構成する導線の巻回部を介して重ねられた前記二次コイルを構成する導線の複数の巻回部の各々の導線は、前記鍔部の外側で並列に接続されている。【００１２】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、複数のボビンを含み、前記一次コイルおよび二次コイルが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割されて前記複数のボビンに配置されている。【００１３】
ある実施形態において、前記磁性合金薄帯は、飽和磁束密度Ｂｓが１.０Ｔ以上であり、かつ、飽和磁束密度Ｂｓに対する残留磁束密度Ｂｒの比Ｂｒ／Ｂｓが０.３以下である磁気特性を有する。【００１４】
ある実施形態において、前記一次コイルの巻回部と前記二次コイルの巻回部との間にシート状の絶縁体が配置されている。【００１５】
ある実施形態において、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方において、前記円筒部の周面に巻回された導線の端部を前記鍔部の外側に配するための導線通過部が設けられており、前記導線通過部は、前記鍔部の外周縁よりも径方向内側の位置において前記導線を通過させる切り欠き部または孔部を含む。【００１６】
ある実施形態において、前記導線通過部は、前記円筒部の軸方向から見て前記円筒部を挟むように配置された一対の切欠き部を含み、前記一次コイルを構成する導線の端部は、前記一対の切欠き部のうちの一方の切欠き部を介して前記鍔部の外側に配されており、前記二次コイルを構成する導線の端部は、前記一対の切欠き部のうちの他方の切欠き部を介して前記鍔部の外側に配されている。【００１７】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、前記ボビンを回転させたときに、前記導線通過部を介して前記鍔部の外側に配された前記導線の端部が前記円筒部の径方向外側に向かって移動することを妨げる面を有する規制部をさらに備える。【００１８】
ある実施形態において、前記鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向かって突出する棒状の突起を有する。【００１９】
ある実施形態において、前記保護部材は、前記磁心を収容するケースである。【００２０】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部と前記ギア部との間に外側周面を有し、前記外側周面の径と前記円筒部の周面の径とが同じである。【００２１】
本発明の実施形態による電源装置は、上記のいずれかのトランスを備えた電源装置である。【００２２】
ある実施形態において、前記電源装置は、駆動周波数１０〜５０ｋＨｚ、出力５ｋＷ以上の絶縁型インバータまたは絶縁型スイッチング電源である。【００２３】
本発明の実施形態によるトランスの製造方法は、磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され、閉磁路を形成するノーカットの磁心に保護部材を装着する第１の工程と、導線が巻回される周面を有する円筒部と、前記円筒部の軸方向において前記周面を挟むように設けられた一対の鍔部と、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において前記鍔部と間隔を空けて設けられた少なくとも１つのギア部とを有する少なくとも１つのボビンを、前記円筒部において前記保護部材の周りに回動可能に取り付ける第２の工程と、前記ギア部を介して前記ボビンを回転させることによって前記円筒部の周面上に導線を巻回し、これにより、前記円筒部の周りに一次コイルと二次コイルとを形成する第３の工程とを包含し、前記第３の工程は、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と、二次コイルを構成する導線の巻回部とを、前記円筒部の径方向に交互に形成する工程を含む。【００２４】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、複数のボビンを含み、前記一次コイルおよび二次コイルが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割されて、前記複数のボビンに配置される。【００２５】
ある実施形態において、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方において、前記円筒部の軸方向から見て前記円筒部を挟むように配置された一対の切欠き部が形成されており、前記第３の工程は、前記一次コイルを構成する導線の端部を、前記一対の切欠き部のうちの一方の切欠き部から前記鍔部の外側に配した状態で前記導線を巻回する工程と、前記二次コイルを構成する導線の端部を、前記一対の切欠き部のうちの他方の切欠き部から前記鍔部の外側に配した状態で前記導線を巻回する工程とを包含する。【００２６】
ある実施形態において、前記第３の工程において、前記導線の巻回部を形成するとき、前記導線の端部が前記鍔部と前記ギア部と間の間隙に配置されている。【００２７】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部の外側に配された前記導線の端部が前記円筒部の径方向外側に向かって移動することを妨げる面を有する規制部をさらに有し、前記第３の工程において、前記導線の巻回部を形成するとき、前記導線の端部が、前記円筒部の径方向において前記規制部の内側の位置に配されている。【００２８】
ある実施形態において、前記少なくとも１つのボビンは、前記鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向かって突出する棒状の突起を有し、前記第３の工程は、前記導線の端部を前記突起に絡げる工程を含む。【００２９】
また、ある実施形態において、前記トランスは、磁心を収容するケースを有し、前記ケースは上ケースと下ケースの組立体であってよい。ケースは、前記磁心の磁路に沿った直線部を有していてよく、前記ボビンは、前記円筒部において、前記ケースの直線部に回動可能に支持される。【００３０】
また、前記トランスにおいて、前記磁心の磁路方向に垂直な断面の形状が長方形であり、前記上ケースと下ケースの接合部側に前記長方形の長辺側が配置されるように、前記磁心が前記ケース内に収容され、前記磁心の磁路方向に垂直な断面の形状が、前記磁心の前記断面の形状よりも正方形に近いか、正方形であってもよい。あるいは、前記磁心自体の断面の形状が正方形であってもよく、磁心を収容したケースの断面も同様に正方形であってよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の実施形態によれば、巻線の作業性を確保するとともに、小型、軽量のトランスおよびそれを用いた電源装置、並びにかかるトランスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るトランスの実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明に係るトランスの実施形態に用いるケース、磁心およびボビンの分解斜視図である。
【図３】本発明に係るトランスの実施形態に用いるボビンの鍔部を示す図であり、（ａ）は円筒部の軸方向と垂直な方向から見たときの側面図、（ｂ）および（ｃ）は円筒部の軸方向から見たときの側面図である。
【図４】本発明に係るトランスの一実施形態を示す断面模式図である。
【図５】本発明に係るトランスの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図６】本発明に係るトランスの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図７】本発明に係るトランスの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図８】印加磁束密度とコアロスとの関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は比較例のトランスにおける一次コイルと二次コイルの巻装状態を示す断面模式図であり、（ｂ）は本発明に係るトランスの一実施形態における一次コイルと二次コイルの巻装状態を示す断面模式図であり、（ｃ）は（ｂ）の断面模式図のコイルの部分を抜き出して拡大して示す図である。
【図１０】実効抵抗の周波数依存性を示すグラフである。
【図１１】磁心表面およびコイル表面の温度と駆動時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態に係るトランスの構成を以下に説明する。
【００３４】
本発明の実施形態に係るトランスは、磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され閉磁路を形成するノーカットの磁心と、磁心の少なくとも一部を覆う保護部材と、一次コイルおよび二次コイルと、一次コイルおよび二次コイルを構成する導線を巻回するために設けられ保護部材の周りに回動可能に支持された少なくとも１つのボビンとを備える。本発明の実施形態に係るトランスは、飽和磁束密度が高い磁性合金薄帯の特徴を最大限に活かすために、ノーカットの閉磁路の磁心を用いて構成されている。
【００３５】
上記の保護部材は、典型的には、磁心を収容するケースであり、ケースは、例えば、磁心を収容する空間を形成するように互いに対して固定される複数のケース部材を含む組み立て体であってよい。ケースは、磁心の磁路に沿った直線部を有していてよい。また、上記のボビンは、導線が巻回される周面を有する円筒部と、円筒部の軸方向において周面を挟むように設けられた一対の鍔部と、一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において鍔部と間隔を空けて設けられた少なくとも１つのギア部とを有している。この構成において、ボビンの円筒部がケースの直線部に回動可能に支持される。
【００３６】
かかる構成によって、ギア部を介した回動による巻線（以下、ギア巻ともいう）が可能となるため、ノーカットの磁心を用いる場合の巻線の作業性を確保することができる。
【００３７】
さらに、本発明の実施形態に係るトランスでは、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部が前記円筒部の径方向に交互に配置されている。このように、特許文献１に示すような従来のラインフィルタで採用されているギア巻の構成とは異なる前記の構成を採用することで、一次コイルと二次コイルの結合が高められ、上記ギア巻をトランスに適用する場合に好適な構成を提供できる。
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係るトランスおよびその製造方法を、図面を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施形態において説明する構成は、他の実施形態の趣旨を損なわない限りにおいて他の実施形態においても適用することが可能であり、その場合、重複する説明は適宜省略する。
【００３９】
図１は、本発明の実施形態によるトランス１００を示す斜視図であり、図２は、図１に示す実施形態において用いられるケース、磁心およびボビンの分解斜視図である。トランス１００は、磁心５と、磁心５を収容してこれを保護する保護部材としてのケース１と、一次コイル２および二次コイル３と、一次コイル２および二次コイル３を構成する導線を巻回するためのボビン４とを備える。
【００４０】
上述のように磁心５は磁性合金薄帯を巻回または積層して構成される。用いられる磁性合金薄帯は、例えば、溶湯を急冷して得られるＦｅ基アモルファス合金薄帯、Ｃｏ基アモルファス合金薄帯、Ｆｅ基ナノ結晶合金薄帯である。比較的飽和磁束密度が低いＣｏ基アモルファス合金薄帯でもおおよそ０.５５Ｔ以上の飽和磁束密度を有しており、これらの磁性合金薄帯は、フェライトに比べて飽和磁束密度が高く、トランスの小型化に有利である。かかる優位性を最大限に利用するため、磁心５はノーカットコアとして構成される。ノーカットとは、磁性合金薄帯の磁路の途中に切断部分を持たないことをいう。閉磁路を形成するノーカットの磁心は、磁気ギャップを発生させないため、漏れ磁束の影響が排除され、高い動作磁束密度でのトランスの駆動が可能となる。
【００４１】
ノーカットの磁心５は、磁性合金薄帯を環状に巻回して構成した巻磁心であってもよいし、所定形状に打ち抜かれた複数の磁性合金薄帯を積層した積層磁心であってもよい。図２に示す磁心５は長方形の磁路を構成している矩形環状の磁心であるが、磁心の形状はこれに限定されるものではない。但し、後述する直線部６を有するケース１に収容するため、その一部に直線部を有する形状のものを用いることが好適である。例えば、矩形環状（ロの字状）、レーストラック状、中脚付矩形環状（日の字状）などの磁心を用いることができる。矩形環状やレーストラック状の磁心は二脚磁心と呼ばれることがあり、中脚付矩形環状は三脚磁心と呼ばれることがある。典型的には、前者は脚部として２本の直線部を有しており、後者は脚部として３本の直線部を有している。
【００４２】
矩形環状（ロの字状）、レーストラック状などの単純な環状の磁心については、生産性の観点から巻磁心の形態で作製することが特に好適である。中脚付矩形環状（日の字状）の磁心（三脚磁心）は、かかる形状に打ち抜いた磁性合金薄帯を積層する方法や、二つの巻磁心を並置する方法によって得ることができる。なお、本明細書において、磁心の形状を表す矩形の文言は、完全な矩形に限らず、磁性合金薄帯を巻回する際に必然的に生じる角のアール部分（曲面部分）等を有する形状も含むものとして用いられている。
【００４３】
磁心５を構成する磁性合金薄帯の組成および特性はこれを限定するものではない。ただし、用いる磁性合金薄帯は、飽和磁束密度Ｂｓが１.０Ｔ以上であり、かつ、飽和磁束密度Ｂｓに対する残留磁束密度Ｂｒの比Ｂｒ／Ｂｓが０.３以下である磁気特性を有することが好ましい。以下にその理由を説明する。
【００４４】
絶縁式スイッチング電源等ではトランスを双極性動作させることでトランス回路の小型化が図られる。双極性動作の場合、電源を停止した時、トランスの磁心の磁束密度は＋Ｂｒ〜−Ｂｒの間に保たれ、必ずしもＢＨの原点に落ち着くとは限らず（偏磁）、動作開始点は最大で＋Ｂｒとなる。磁気飽和を回避するため、設計上安全面でのマージンを加味して動作磁束密度を飽和磁束密度Ｂｓに匹敵するレベルまであげることは通常行われない。したがって、なるべく残留磁束密度Ｂｒが低い、より正確にはΔＢ（＝Ｂｓ−Ｂｒ）の高い、換言すれば比Ｂｒ／Ｂｓが小さい磁心を用いた方がトランスをコンパクトに設計できる。偏磁対策としては、例えば磁心にギャップを設けてＢｒを下げる方法がある。
【００４５】
Ｆｅ基アモルファス材料等の磁性金属薄帯はフェライトに比べて飽和磁束密度が高いことからトランスの小型化には有利であるが、上述のようにギャップを構成することにより偏磁の対策を取ろうとすると、コアを切断することとなり上述のように損失が増加し、高いＢｓを活用できないという難点がある。そこで、磁性金属薄帯に対して磁界中での熱処理を行うことによって、磁路に対して垂直方向に異方性をつけて（すなわち、前記垂直方向に磁化容易軸を形成することによって）Ｂｒを低下させてもよい。磁界中熱処理によって磁路に対し垂直な方向に異方性をつけることによって、飽和磁束密度Ｂｓに対する残留磁束密度Ｂｒの比Ｂｒ／Ｂｓを小さくすることができるため有利である。ΔＢを大きく確保する観点から、上述のように磁性合金薄帯は、飽和磁束密度Ｂｓが１.０Ｔ以上であり、かつ、飽和磁束密度Ｂｓに対する残留磁束密度Ｂｒの比Ｂｒ／Ｂｓが０.３以下であることが好ましい。Ｂｓの上限はこれを特に限定するものではないが、例えば実用に供されているＦｅアモルファス材のＢｓは１.８Ｔ以下である。
【００４６】
ケース（保護部材）１は、上下方向（図中のｚ方向）に分割された上ケース１ａと下ケース１ｂとの２つのケース部材による組立体である。なお、ここでいう上下の概念は、組立時の方向性を示す便宜的なものである。下ケース１ｂに磁心５を収容する空間が形成されており、かかる空間に上ケース１ａで蓋をするように、上ケース１ａと下ケース１ｂとが嵌合する。図１に示す実施形態では、上ケース１ａと下ケース１ｂの接合部（重ね合わせ部分）は、環状のケース１の軸に垂直な方向、すなわちｘｙ方向の側面にある。ケース１は、磁心５の磁路に沿った（図中のｘ方向に沿った）一対の直線部６を有する。ケース１は、磁心５の形状に倣って構成した矩形環状のケースであり、図中のｙ方向に沿った直線部も有する。なお、ケース１の四つの角には、上ケース１ａと下ケース１ｂとを締結するための固定部としてｙ方向に突出した部分が形成されている。かかる突出した部分や角のアール部分などが形成されている場合も、ケースの全体的な形状としては矩形として取り扱う。
【００４７】
磁性合金薄帯の磁心は巻磁心、積層磁心のいずれの形態であっても、磁路に垂直な断面は通常矩形となる。したがって、それを収容するケースの断面の内形も通常矩形である。ケース断面の外形は矩形以外にすることも可能であるが、ケース構造の簡略化の観点からは矩形であることが好ましい。
【００４８】
ボビンの円筒部を支持するケースの直線部の断面の外形を円形やｎ角形（ｎは５以上の自然数）にすることも可能であるが、断面の形状が矩形のケースを用いることには以下の大きな利点もある。トランス駆動時には磁心が発熱するが、コイルに覆われている部分は放熱がコイルによって阻害されるため、トランスの温度が高くなる。これに対して断面の形状が矩形のケースを用いると、ケース外面とボビン内面との間にボビン外側に通じる大きな空間が形成されるため、放熱が促進され、トランスの温度上昇を抑えることができる。
【００４９】
図１に示す実施形態では、磁心５の磁路方向に垂直な断面の形状が長方形であり、上ケース１ａと下ケース１ｂの接合部側、すなわち環状のケースの内周側および外周側に、磁心５の長方形断面の長辺側が配置されるように、磁心５がケース１内に収容される。ボビンに巻回する巻線の全長を短くするためには、ボビンの内側の円筒部分に配置されるケースの断面形状はなるべく正方形に近いことが好ましい。しかしながら、図１に示す実施形態では上ケース１ａと下ケース１ｂとは一部が重なるようにして接続されているため、ケースを薄くして小型化を図る場合、上ケース１ａと下ケース１ｂの接合部は他の部分に比べて相対的にケースの厚さは大きくなる。これに対して、断面が長方形の磁心を用意し、その長辺が接合部側（側面側）になるように配置すれば、前述のようにケースが厚くなる分を、磁心の長辺と短辺との寸法差で相殺することができる。かかる構成を備えた上で、ケース１の、磁心５の磁路方向に垂直な断面の形状が、磁心５の断面の形状よりも正方形に近い（短辺と長辺の比が１に近い）か、正方形であってもよい。このうち正方形がもっとも好ましく、図１の構成ではケース１の断面形状は正方形である。ただし、このような形態にかかわらず、上記の磁心の断面が略正方形であってもよい。この場合にも、ケース１の厚さを均一にすることによって、ケース１の外側面の断面形状も磁心と同様に略正方形に設計することもできる。
【００５０】
ケース１は、磁心５の保護、絶縁性の確保等の目的で用いられる。かかる目的に適うものであれば、ケースの材質はこれを特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂を用いることができる。
【００５１】
以上には、保護部材としてのケース１を複数の部材（上ケースおよび下ケース）を組み合わせて構成する形態を説明したが、これに限定されない。例えば、磁心に適合する収容空間を有する開口型の単一部材からなるケースを用いてもよい。この場合、ケース内に磁心を収容してから、絶縁性テープなどを巻回することによって磁心がケースから脱離しないようにしてもよい。また、上記に説明した形態では、磁心５の全体を収容する空間を有するケース１を用いているが、これに限られず、保護部材は、磁心の一部のみを覆う形態であってもよい。ただし、保護部材は、少なくともボビンが取り付けられる部分において、磁心を覆うように設けられていることが好ましい。これによって、後述するように、ボビンを磁心の周りで回転させるときに、介在する保護部材により、磁心が損傷する可能性を低減できる。また、保護部材だけでは強度が不足するときには、樹脂含浸を行うことによって磁心自体の強度を向上させてもよい。
【００５２】
このように、保護部材としては種々の態様を採用できるが、ケースを用いれば、磁心を比較的簡便な工程にて保護することができ、かつ、ボビンが取り付けられる部分を確実に保護して、ボビンの回動をスムーズに行わせることができる。
【００５３】
ボビン４は、導線を巻回するための周面を有する円筒部７と、円筒部７の両端側において円筒部７の周面を軸方向において挟むように配置された一対の鍔部８とを有する。鍔部８は、その外径が円筒部７の外径よりも大きい円板状であり、導線の巻回部分を画定する。また、ボビン４において、鍔部８の外側（図中のｘ方向で、導線の巻回部分とは反対側）には、回動力を受けるためのギア部９が、鍔部８との間に間隔を空けて設けられている。すなわち、ギア部９は、それに隣接する鍔部８とは円筒部７の軸方向（ｘ方向）に離間して設けられる。図１に示す実施形態では、ギア部９は円筒部７の末端に設けられている。また、鍔部８とギア部９との間には、円筒部７の周面と同じ径を有する周面（外側周面と呼ぶことがある）が設けられている。
【００５４】
また、ボビン４も、上記のケース１と同様に、２つの分割部（ボビン部材と呼ぶことがある）４ａ、４ｂの組立体によって構成されている。２つの分割部４ａ、４ｂは、ケース１を挟み込むようにして組み合わされており、円筒部の軸方向に沿って接続部が形成されている。分割部４ａ、４ｂは、互いに対して固定されていてよい。この構成において、分割部４ａ、４ｂは、円筒部７を構成する半円筒部をそれぞれ有しており、それぞれの半円筒部がケース１を挟み込むように組み合わせることで、ケース１の周りで回動可能なボビンが得られる。なお、ボビン４は、ケース１の周りにおいてこれを取り囲むように配置された３つ以上のボビン部材によって構成されていてもよいが、部品点数や強度確保の観点からは２つのボビン部材で構成されることが好適である。
【００５５】
ボビン４の円筒部７の内周側とケース１の角とは緩やかに接するか、両者の間にわずかなクリアランスを介して配置され、ボビン４は円筒部７においてケース１の直線部６に回動可能に支持される。ギア部９は円筒部７と軸を共通にしており、円筒部７がギア部９と一体的に回動する。したがって、モータ等の駆動力をギア部９に与えることにより、巻線の巻回が可能となり、巻線の作業性が確保される。図１に示す実施形態では、ギア部は円筒部７の両端側にそれぞれ設けられているが、一方側だけに設けることも可能である。但し、ボビン４を安定に回動させるためには、ギア部は円筒部の両側に設けることが好ましい。
【００５６】
図１に示す実施形態では、円筒部７の両端側の鍔部８の、円筒部７の軸方向（ｘ方向）から見て円筒部７の中空部を挟んだ両側に切欠き部１０が設けられている。切欠き部１０は、典型的には、円筒部７の中心軸に対して対称の位置（あるいは、リング状の鍔部８において周方向に１８０°異なる位置）に設けられている。この構成において、一次コイル２の巻端（リード）は、両側の切欠き部１０のうち一方側の切欠き部から引き出され、二次コイル３の巻端（リード）は、切欠き部１０のうち他方側の切欠き部からそれぞれ引き出されている。なお、図１に示す実施形態では、各鍔部８に二つずつ、計四つの切欠き部１０が設けられているが、円筒部７の開口部を挟んだ両側の切欠き部１０のうち一方は、ボビンの陰になっているため図示されていない。また、各コイルにおいて、その両巻端はそれぞれ別々の鍔部に形成された切欠き部から引き出されているが、各巻端（リード）は図面では便宜上省略されている。一次コイルと二次コイルの巻端の引き出し位置を円筒部７の軸を中心として１８０°離間させることで、巻端処理における一次コイルと二次コイルとの絶縁性を高めている。
【００５７】
上記の切り欠き部に限定されることなく、鍔部に孔部を設けて、孔部から各コイルの巻端を鍔部の外側に導出してもよい。ただし、切欠き部を設けて、そこから巻端を引き出す構成の方が巻線の作業性が高いので好ましい。
【００５８】
なお、本明細書では、上記の切り欠き部や孔部をまとめて導線通過部と称することがある。このように鍔部に設けられた導線通過部を介して、導線の端部が鍔部の外側に引き出される。導線通過部は、鍔部の外周縁よりも径方向内側の位置を導線が通過できるように形成されている。
【００５９】
上記のように導線通過部（例えば切り欠き部）を設けることによって、各コイルの巻端を円筒部７の径方向に不必要に引き回さずに、軸方向にそのまま引き出すことができる。かかる観点から、図１および２に示した実施形態のように、切欠き部１０は鍔部８の外周縁から円筒部７の外周面まで達していることが好ましい。切欠き部１０の形状はこれを特に限定するものではないが、例えば導線を引き出すのに十分な幅を持つスリット状に形成すればよい。
【００６０】
図１に示す実施形態では切欠き部１０は一方の鍔部につき一対設けられているが、コイルの構成に応じて二対設けることも可能である。但し、引き出された巻端間の間隔を確保する観点からは、一つの鍔部につき切欠き部は一対だけ形成されていることが好ましい。
【００６１】
切欠き部１０は円筒部７の両端側の鍔部８に設けられているが、一つのコイルの巻始めの巻端と巻終わりの巻端を一方の鍔部から引き出すようにすることで、円筒部７の両端側の鍔部８のうち一方だけに切欠き部を設けることもできる。但し、絶縁性確保の観点からは、一方の鍔部に切欠き部が集中することを避け、図１の実施形態のように切欠き部１０を両端側の鍔部８に分散して配置することが好ましい。
【００６２】
ボビンは、上述のように鍔部の外側に配された（引き出された）各コイルの巻端が巻線作業中にばらけないようにその移動を規制できる構造を備えていることが好ましい。なお、鍔部の外側に配されたコイルの巻端とは、そのコイルを巻くに際し、巻き始めの端部として円筒部から鍔部の外側に引き出された状態の端部であってもよいし、以前に巻回されたコイルの巻き始めまたは巻き終わりの端部であってもよい。本明細書では、上記のように巻き始めにおいて鍔部の外側に配された状態の巻線端部を、鍔部の外側に「引き出されている」と表現することがある。
【００６３】
図３に、上記の規制構造の例示的な実施形態を示す。図３（ａ）は、円筒部７の一端側を円筒部７の軸方向（ｘ方向）に垂直な方向（ｙ方向）から見た図である。図３（ｂ）はボビンを円筒部７の軸方向（ｘ方向）から見た図であり、便宜上ギア部は省略して、鍔部だけを示した図である。図３（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、棒状の突起１１が、鍔部８の表面から円筒部７の軸方向（ｘ方向）外側に向けて突設されている。
【００６４】
棒状の突起１１は、ギア巻の際の各コイルの巻端（導線端部）の径方向外側への移動を制限するために利用される。例えば、切欠き部１０から引き出された巻端は、鍔部８とギア部９との間の空間を、円筒周面と同じ径を有する外側周面に沿って引き回される。その際、巻端を突起１１よりも径方向内側、すなわち径方向において円筒部７の周面（あるいは、上記の外側周面）と棒状の突起１１との間の位置に配置されるように引き回しておくことによって、突起１１を、巻端の径方向外側への移動を妨げる押さえ部材として機能させることができる。例えば、図３（ａ）から（ｃ）に示す形態では、片側の切り欠き部１０から引き出された導線端部を、他方の切り欠き部の近傍に位置する突起１１の方まで外側周面に沿って約半周分だけ引き回しておけば、ギア巻きの際にコイル巻端が径方向外側に向かって移動したときにも、突起１１の側面（円筒軸中心側の面）が当接することによってコイル巻端のそれ以上の移動を阻止することができる。
【００６５】
また、切欠き部１０から鍔部８の外側に引き出された巻端を、鍔部８とギア部９との間の空間（外側周面上の空間）を引き回してから突起１１に絡げる（突起１１に巻き付ける）構成も可能である。鍔部８の表面からの突起１１の高さは、ギア部９にかからない範囲に設定される。これにより、突起１１が巻線作業時の障害にならないようにすることができる。
【００６６】
なお、突起１１に限らず、ボビンの鍔部とギア部との間の空間において、他の形態の規制部が設けられていてもよい。規制部は、ボビンを回転させたときに、鍔部の外側に延びる導線端部が径方向外側に向かって移動することを妨げる面を有していればよく、例えば、鍔部の周方向に沿って幅を持って延びる板状の部分であってもよい。また、規制部は、鍔部から突出するものに限られず、ギア部から突出するものであってもよい。
【００６７】
なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、突起１１の径方向の位置は、鍔部８の外縁から中心側に離間した位置である。但し、突起１１の径方向の位置はこれに限定されるものではない。図３（ｃ）のように、突起１１’を鍔部８の径方向の末端（外縁）に配置することもできる。かかる構成には、巻端の収容のために大きな空間を確保できる上に、巻端の引き回しも容易になるという利点がある。
【００６８】
上述したように、巻線作業後の端子接続等の巻端処理の容易さを確保するためには、鍔部の切り欠き部から引き出される巻端の長さがある程度の長さを有している方が良い場合がある。この場合、突起１１を設ける周方向の位置は、この突起１１によって移動を規制しようとする巻端が導出される切欠き部ではなく、他方の切欠き部に近い位置であってよい。図３に示した実施形態では、切欠き部１０および突起１１は、鍔部の半割部８ａ（８ｂ）の周方向で１３０°以上離れた両端側に配置されている。上記切欠き部と突起の配置は半割部を組み合わせた状態で実現されていればよいので、切欠き部と突起は各半割部の周方向の中央付近に配置することも可能である。但し、図３に示す実施形態のように突起１１の位置を半割部８ａ（８ｂ）の周方向の末端にすれば、突起付のボビンの形成も容易になる。
【００６９】
ボビン４の材質はこれを特に限定するものではないが、ケース１と同様に、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂を用いることができる。
【００７０】
次に、図１の実施形態に適用されるコイルの構成例について説明する。図４はトランスの一実施形態を示す断面模式図である。一次コイル２を構成する導線の巻回部Ｎｐと二次コイル３を構成する導線の巻回部Ｎｓとが円筒部７の径方向（図４ではｙ方向）に交互に配置されている。一次コイル２を構成する複数の巻回部Ｎｐは互いに並列接続され、二次コイル３を構成する複数の巻回部Ｎｓもまた互いに並列接続されている。一次コイルの巻回部Ｎｐと二次コイルの巻回部Ｎｓとを磁心５の同じ部位に巻回し、一次コイルの導線と二次コイルの導線同士を密接させてコイルを構成しているので、コイル間の結合が高められる。高結合係数のトランスを実現することで、実効抵抗（交流抵抗）の増大を抑えることができる。すなわち、図４に示すように一次コイルの巻回部と二次コイルの巻回部とを円筒部の径方向に交互に配置する構成によれば、銅損の増大抑制の効果が得られるため、上述のノーカットの磁心を用いることによるギャップ損失低減の効果と併せて、トランスの損失低減および小型化に寄与する。
【００７１】
巻回部ＮｐおよびＮｓにおいて、導線は円筒部７の一端側から他端側（ｘ方向）に巻回されて構成されている。各巻回部では導線を径方向に重ねて巻回することも可能であるが、上記のコイル間の結合を高める趣旨からは、各巻回部は、導線を重ねないで一層巻で構成することが好ましい。
【００７２】
また、巻線の構成として、各巻回部ＮｐおよびＮｓを円筒部７の径方向に交互に配置するときに、各巻回部ＮｐおよびＮｓをそれぞれ一つずつ配置して一次コイル２および二次コイル３を構成することは可能である。しかしながら、図４に示す実施形態のように、一次コイル２および二次コイル３が、それぞれ、並列接続された複数の巻回部に分割され、該複数の巻回部が、前記一次コイルおよび二次コイル毎に前記円筒部の径方向に交互に配置されていることが有利である。かかる構成によって、コイルの抵抗が低減されるとともに、一次コイル２と二次コイル３との結合が高められる。分割されたコイルの接続形態は、並列接続だけに限らず、直列接続も適用することができる。導線を重ねて巻回するよりも、分割して、上述のように交互に配置する方が、コイル間の結合に有利である。
【００７３】
上述のコイルの構成は中脚付矩形環状（日の字状）の磁心を用いたトランスにも適用できる。図５はその一実施形態を示す断面模式図である。一次コイル１２と二次コイル１３とを設けたボビン１４を磁心１５の中脚に配置した点が図４に示す実施形態と異なるが、コイルやボビンの構成は図４に示す実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００７４】
なお、図５に示す形態の磁心は、例えば、磁性合金薄帯を巻回または積層することによって得られた２つの環状の磁心をケース内で隣接して配置し、隣接する部分を中脚として用いるものであってもよい。
【００７５】
次に、図１の実施形態とはコイルの構成が異なる他の実施形態について説明する。図６に示すトランスでは、一次コイル１６は直列接続された二つの副コイル１６ａ、１６ｂに分割され、二次コイル１７は直列接続された二つの副コイル１７ａ、１７ｂに分割されている。図６に示すトランスは、磁心２０に対して回動可能に設けられた複数のボビン１８、１９を備える。分割された一方の副コイル（副コイル１６ａおよび副コイル１７ａ）は一方のボビン１８に、他方の副コイル（副コイル１６ｂおよび副コイル１７ｂ）は他方のボビン１９に巻回されており、ボビン１８、１９はそれぞれ矩形環状（ロの字状）の磁心２０の対向する一対の直線部分に配置されている。
【００７６】
各ボビンにおいて、一次コイル（副コイル）および二次コイル（副コイル）は、それぞれ、並列接続された複数の巻回部に分割され、該複数の巻回部が、一次コイルおよび二次コイル毎に円筒部の径方向に交互に配置されている構成は図１に示す構成と同様である。図６に示した構成は、さらに一次コイルおよび二次コイル毎に、ボビン１８に構成した副コイルとボビン１９に構成した副コイルとを直列接続することで、巻線数を増やすことを可能にした構成である。
【００７７】
次に、図１の実施形態とはコイルの構成が異なるさらに別の実施形態について説明する。図７に示すトランスでは、一次コイル２１は並列接続された二つの副コイル２１ａ、２１ｂに、二次コイル２２は並列接続された二つの副コイル２２ａ、２２ｂに分割されている。図７に示すトランスは、磁心２５に対して回動可能に設けられた複数のボビン２３、２４を備える。分割された一方の副コイル（副コイル２１ａおよび副コイル２２ａ）は一方のボビン２３に、他方の副コイル（副コイル２１ｂおよび副コイル２２ｂ）は他方のボビン２４に巻回されており、ボビン２３、２４はそれぞれ矩形環状（ロの字状）の磁心２５の対向する二辺部分に配置されている。
【００７８】
各ボビンにおいて、一次コイル（副コイル）および二次コイル（副コイル）は、それぞれ、並列接続された複数の巻回部に分割され、該複数の巻回部が、一次コイルおよび二次コイル毎に円筒部の径方向に交互に配置されている構成は図１に示す構成と同様である。図７に示した構成は、さらに一次コイルおよび二次コイル毎に、ボビン２３に構成した副コイルとボビン２４に構成した副コイルとを並列接続することで、コイルの抵抗の低減を可能にした構成である。
【００７９】
一次コイルおよび二次コイルを、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割する構成は、上記実施形態に限定されるものではない。一次コイルおよび二次コイルが並列接続または直列接続で分割された部分を含んでいればよい。
【００８０】
一次コイルを構成する導線および二次コイルを構成する導線として３層絶縁電線等の絶縁被覆付き電線を使用し、かかる絶縁被覆によって、一次コイルと二次コイル間の絶縁を確保することも可能である。但し、高い耐圧が要求される場合、導線毎の絶縁被覆で一次コイルと二次コイル間の絶縁を確保しようとすると巻回部全体の体積が増えるため、通常のマグネットワイヤ（エナメル線）等を使用し、一次コイルの巻回部と二次コイルの巻回部との間にシート状の絶縁体を配置する方が好ましい。絶縁耐圧に加えてボビンに巻回可能な柔軟性、強度を有するシート状の絶縁体を用いることで、上述のギア部の回動を利用してシート状の絶縁体の巻回も可能になる。シート状の絶縁体としては、例えばポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂シート、アラミド繊維等の不織絶縁紙（例えば、ノーメックス（ノーメックスはデュポン社の登録商標））等が好ましい。厚さは、絶縁性や柔軟性を考慮して、ポリエステル等の樹脂シートであれば２５〜５０μｍ、不織絶縁紙であれば５０〜２００μｍが望ましい。シート状の絶縁体の巻数は、これを限定するものではないが、絶縁性や信頼性の観点から２回以上巻回することが好ましい。一方、巻数が必要以上に多すぎても工程が増えるだけなので、巻数は１０回以下であることが好ましい。
【００８１】
次に、本発明の実施形態に係るトランスの製造方法について説明する。上述のトランスの説明と重複する部分の具体的な説明は省略する。磁性合金薄帯を巻回または積層することによって構成され、閉磁路を形成するノーカットの磁心に保護部材を装着する（ケースに収容するような形態も含む）第１の工程と、導線が巻回される周面を有する円筒部と、前記円筒部の軸方向において前記周面を挟むように、典型的には円筒部の両端側に設けられた一対の鍔部と、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方の外側において前記鍔部と間隔を空けて設けられた少なくとも１つのギア部とを有する少なくとも１つのボビンを、前記円筒部が前記保護部材を覆うように前記保護部材の周りに回動可能に取り付ける第２の工程と、前記ギア部を介して前記ボビンを回転させることによって前記円筒部の周面上に導線を巻回し、これにより、前記円筒部の周りに一次コイルと二次コイルとを形成する第３の工程とを包含する。第３の工程は、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と、二次コイルを構成する導線の巻回部とを、前記円筒部の径方向に沿って交互に形成する工程を含んでいる。なお、上記の保護部材は、直線部を有し、磁心を収容するケースであってよく、ボビンはケースの直線部に回動可能に取り付けられていてよい。
【００８２】
ギア部を回動して巻線を行うことで、ノーカットの磁心を用いた場合でも巻線作業が容易であり、しかも一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部とを円筒部の径方向に精度よく交互に形成することができる。
【００８３】
一次コイルおよび二次コイルが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の副コイルに分割された構成、鍔部の切欠き部に係る構成、鍔部の表面に突設された突起に係る構成など、好ましい形態は上述の通りである。このうち、突起に係る構成について補足する。
【００８４】
上述の第３の工程において、鍔部の表面に突設された棒状の突起を規制構造として利用して、導線巻回時（ボビン回転時）における巻端の径方向外側への移動を規制してもよい。例えば、切欠き部１０から引き出された巻端はｓ、鍔部８とギア部９との間の外側周面上の空間を引き回される。その際、巻端を円筒部７と棒状の突起１１との間に配置されるように引き回せば、突起１１は巻端の押さえとして機能する。巻端を突起と円筒部との間に配置されるように引き回すだけでも巻端の拘束は可能である。各巻回部毎に巻端を突起に絡げて、巻端をより確実に拘束してもよい。各巻回部毎にその巻端を一時的に突起で拘束するか、または突起に絡げておき、全ての巻回部の形成が終わった後に、巻端の接続等の処理を行えば、巻端がばらけることがなく、巻線作業も容易になる。
【００８５】
本発明の実施形態に係るトランスは、巻線の作業性を確保しながら、高磁束密度を有する磁性合金薄帯の特性を有効に活かすことができるため、各種電源装置に用いることができる。例えば、１ｋＷを超えるスイッチング電源、絶縁式インバータ等の電源装置に好適である。特に、本発明に係るトランスを、駆動周波数１０〜５０ｋＨｚ、出力５ｋＷ以上の電顕装置、例えば、太陽光発電、風力発電、蓄電ユニット等の代替エネルギー用パワーコンディショナの内蔵絶縁トランス、電車の補助電源装置の絶縁トランス、アーク溶接機の降圧トランス等として用いることで、絶縁トランス及び機器の小型化、軽量化、システム全体の汎用性の向上にも寄与する。
【実施例】
【００８６】
図８に磁性合金薄帯であるＦｅ基ナノ結晶合金薄帯のカットコアとノーカットコアの１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚの各周波数における鉄損の最大印加磁束密度Ｂｍ依存性を示す。カットコアは日立金属株式会社製Ｆ３ＣＣ６．３を用い、意図的にギャップを形成することなく突き合わせて磁心を構成した。ノーカットの磁心は日立金属株式会社製ＦＴ−３Ｌ材（Ｂｓ：１．２３Ｔ、Ｂｒ／Ｂｓ：０．０５）を用いて構成した。カットコア（Ｆ３ＣＣ  ６．３）及びノーカットコアに、それぞれ一次巻線３ターン、二次巻線３ターンを施し、ＢＨアナライザ（ＩＷＡＴＳＵ製ＳＹ８２３２）にアンプ（エヌエフ回路設計ブロック社製４０２５）を介して接続しコアロスを測定した。【００８７】
図８から、同一のＢｍ、周波数で比較すると、ノーカットコアのコアロスはカットコアの４０％以下である。このことは、一定のコアロスが生じる磁束密度を許容可能な動作磁束密度として換算すると、ノーカットコアは同一コア材を用いたカットコアの約１.６倍の動作磁束密度を許容できることを示している。【００８８】
次に、図１に示すような構成のトランスを、図９（ａ）に示すように一次コイル２７と二次コイル２８とを磁路方向に分離してボビン２６に巻装する場合（コイルＡ：比較例）と、図９（ｂ）に示すように一次コイル３１と二次コイル３２とを径方向において交互にボビン３０に巻装してコイルによって構成する場合（コイルＢ：実施例）とで、実効抵抗（交流抵抗）の比較を行った。磁心２９、３３は、磁性合金薄帯として上記ＦＴ−３Ｌ材を用い、外径８０.１ｍｍ×４７.６ｍｍ、内径５６.３ｍｍ×２３.８ｍｍ、厚さ１２.５ｍｍの略矩形環状に構成されたノーカットの巻磁心である。かかる磁心を上ケースと下ケースで構成されたケースに収容した。ボビンは、導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された鍔部と、前記鍔部の外側に回動力を受けるためのギア部とを有するものを用いた。かかるボビンは、円筒部においてケースの直線部に回動可能に支持されるように組み立てた。内径２１.２ｍｍのボビンを回転駆動し、０.５φ−３２ターンの一次コイル（Ｎｐ１）を巻回後、絶縁シート３４として基材厚さ２５μｍのポリエステルシートを３回巻回し、その上に０.５φ−３２ターンの二次コイル（Ｎｓ１）を重ねるように巻回し、その上にポリエステルテープの絶縁シートを巻回した。この作業を３回繰り返し０.５φ−３本−３２ターン（巻線比１：１）のコイルを形成した。コイルの部分を抜き出した拡大図を図９（ｃ）に示す。Ｎｐ２およびＮｓ２が、それぞれ一次コイル、二次コイルの二回目の巻回部分、Ｎｐ３およびＮｓ３が、それぞれ一次コイル、二次コイルの三回目の巻回部分である。かかる磁心とコイルを用いたトランスを構成し、該コイルの実効抵抗（交流抵抗）を測定した。測定結果を図１０に示す。【００８９】
図１０に示す５ｋＨｚ以上の周波数帯域全体において、コイルＢを用いた実施例１の方が、コイルＡを用いた比較例１よりも実効抵抗が低く抑えられていた。また、周波数の増加に対する実効抵抗の増加率もコイルＢを用いた実施例の方が小さく、特に１００ｋＨｚ以下で、かかる増加率が小さく抑えられていることがわかる。【００９０】
次に、図１に示す構成のトランス（実施例）と従来からのフェライトを用いたトランス（比較例）とで自然空冷下での温度上昇の違いを調べた。磁心を構成する材料は、前者が上記ＦＴ−３Ｌ材、後者がＭｎ−Ｚｎフェライトである。なお、図１に示す実施形態ではボビンは一つであるが、本実施例（実施例２）では、矩形のケースの対向する一対の直線部それぞれにボビンを配置した。磁心とケースの構成は図１に示すトランスと同じとした。ボビンを回転駆動し、０.３φ-３本-１６ターンの一次コイル（Ｎｐ１）を巻回後、ポリエステルテープの絶縁シートを巻回し、その上に０．３φ−３本−１６ターンの二次コイル（Ｎｓ１）を重ねるように巻回し、その上にポリエステルテープの絶縁シートを巻回した。この作業を３回繰り返し０.３φ−９本−１６ターン（巻線比１：１）のコイルを、一対の直線部のうちの一方に形成した。更に、一対の直線部のうちの他方に取りつけたボビンにも同様の巻線を施した。二つのボビンの一次巻線、二次巻線を図６に示すように直列に接続し、３φ−９本−３２ターン（巻線比１：１）のコイルを形成した。【００９１】
一方、従来からのフェライトを用いたトランス（比較例２）では、ＥＥＲ形状のフェライトを突き合わせて磁心を構成した。該磁心の中脚の断面形状に倣った内周面形状を有するボビン（ＥＥＲ５３用ボビン）を準備し、０.５５φ−３本−２３ターンの一次コイル（Ｎｐ１）を巻回後、ポリエステルテープの絶縁シートを巻回し、その上に０.５５φ−３本−２３ターンの二次コイル（Ｎｓ１）を重ねるように巻回し、その上にポリエステルテープの絶縁シートを巻回した。この作業を２回繰り返し０.５５φ−６本−２３ターン（巻線比１：１）のコイルを形成した。【００９２】
上記のようにしてスイッチング周波数２０ｋＨｚ、入力２３０Ｖｒｍｓ９.５Ａｒｍｓの規格で、１：１の絶縁トランスを作製した。実施例のトランスと比較例のトランスの体積は共に１８３×１０-6ｍ3とし、また、動作上、磁気飽和、焼損等の問題を起こさない範囲でＢｍを可能な限り高く設計した。実施例と比較例の比較結果を表１に示す。なお、表１のトランス体積とは、直交する三方向（ｘ、ｙ、ｚ方向）の最大寸法の積で計算した体積である。さらに、作製したトランスをインバータに搭載して、駆動比較を行った。駆動時間に対するコアおよびコイル温度変化の結果を図１１に示す。【００９３】
【表１】
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【００９４】
実施例のトランスは０.７Ｔを超え、比較例のトランスの４倍近い磁束密度で駆動しているにもかかわらず、コアロスはほぼ同等であり、図１１に示すように、磁心表面の温度も比較例のトランスと大きな差はなかった。すなわち、実施例のトランスが高い磁束密度で駆動できることが確認できた。【００９５】
また、コイル表面の温度は、比較例のトランスに比べて、実施例のトランスの方が顕著に低く、実施例のトランスの構造が放熱性にも優れることが確認できた。【００９６】
さらに、表１に示すように、実施例のトランスの磁心の体積、トランス全体の質量は、それぞれ比較例の１／３以下、２／３以下であった。すなわち、本発明の実施形態に係るトランスの構成を採用することによって、トランスの大幅な軽量化が実現できることがわかった。また、実施例の方がコイルの温度上昇が著しく低く抑えられていることから、コイルの温度上昇を比較例と同等となるよう設計すれば、実施例に係る構成の方が小型化が可能であることがわかる。【００９７】
次に、磁性合金薄帯（ＦＴ−３Ｌ材）を巻回したノーカットの磁心を用いた場合（実施例３）と、フェライト磁心を用いた場合（比較例３）とで、１０ｋＨｚ、２０ｋＷ（２００Ｖ  １００Ａｒｍｓ）、巻数比１：１の規格で、自然空冷における温度上昇を４５℃とする条件で、トランスの体積が最小となるように設計した。なお、本実施例に係るトランスも、磁心とコイルの配置は前述の実施例２のトランスと同様とした。【００９８】
また、比較例に係るトランスはＵＵコアの長脚をコイルフォームの中で突き合わせたものであり、磁心は矩形断面のＵＵ形状のＭｎ−Ｚｎフェライトとし、コイルフォームは矩形断面のボビンに一次コイル、二次コイルを交互に巻いたものとした。実施例に係るトランスと比較例に係るトランスの比較結果を表２に示す。【００９９】
【表２】
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【０１００】
高い磁束密度で駆動できる実施例のトランスでは、比較例のトランスに対して、体積で１９％、質量で３９％の小型化、軽量化が実現されており、顕著な効果が得られていることがわかる。【０１０１】
次に、磁性合金薄帯（ＦＴ−３Ｌ材）を巻回したノーカットの磁心を用いた場合（実施例４）とＦｅ基ナノ結晶合金薄帯のカットコアを用いた場合（比較例４）とで、５０ｋＨｚ、５ｋＷ（２００Ｖ  ２５Ａｒｍｓ）、巻数比１：１の規格で、自然空冷における温度上昇を４５℃とする条件で、トランスの体積が最小となるように設計した。なお、本実施例に係るトランスも、磁心とコイルの配置は前述の実施例２のトランスと同様とした。【０１０２】
また、比較例に係るトランスはＵＵコアの長脚をコイルフォームの中で突き合わせたものであり、磁心は日立金属株式会社製ＦＴ−３Ｍ材（Ｂｓ：１．２３Ｔ、Ｂｒ／Ｂｓ：０．５）を用いた矩形断面のＵＵ形状のカットコアとし、コイルフォームは矩形断面のボビンに一次コイル、二次コイルを交互に巻いたものとした。実施例に係るトランスと比較例に係るトランスの比較結果を表３に示す。【０１０３】
【表３】
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【０１０４】
高い磁束密度で駆動できる実施例のトランスでは、比較例のトランスに対して、体積で１８％、質量で４９％の小型化、軽量化が実現されており、顕著な効果が得られていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の実施形態によるトランスは、例えば、駆動周波数１０ｋＨｚ以上、出力５ｋＷ以上のスイッチング電源や絶縁型インバータにおいて好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００：トランス  
１：ケース  
２、１２、１６、２１、２７、３１：一次コイル  
３、１３、１７、２２、２８、３２：二次コイル  
４、１４、１８、１９、２３、２４、２６、３０：ボビン
５、１５、２０、２５、２９、３３：磁心  
６：直線部  
７：円筒部  
８：鍔部  
９：ギア部  
１０：切欠き部
１１：突起
３４：シート状絶縁体
【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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【図１１】
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