(57)【要約】【課題】サイズの大型化を伴うこと無く、巻線間容量を低減させてノイズも低減させることが可能な変圧器と、そのような変圧器を備えた電力変換器とを提供する。【解決手段】トランス１は、磁気回路を形成するコアに装着されるボビン１０と、このボビン１０を軸方向に第１領域および第２領域に区画するとともに、内側の少なくとも一部が空洞である鍔部１３と、この鍔部１３をボビン１０に保持する鍔保持部１３ｂと、ボビン１０の第１領域に捲回された１次巻線２１と、ボビン１０の第２領域に捲回された２次巻線２２とを備える。【選択図】図１
2018064011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路を形成するコアに装着されるボビンと、
前記ボビンを軸方向に第１領域および第２領域に区画するとともに、内側の少なくとも一部が空洞である鍔部と、
前記鍔部を前記ボビンに保持する鍔保持部と、
前記ボビンの前記第１領域に捲回された１次巻線と、
前記ボビンの前記第２領域に捲回された２次巻線と
を備えることを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器において、
前記空洞は、前記鍔部の前記内側で、前記鍔部を前記ボビンの胴部に保持する少なくとも１つの細棒状の前記鍔保持部を除いた部分として形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変圧器において、
前記１次巻線および前記２次巻線の少なくとも一方が強化絶縁されていることを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の変圧器を備えた電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器（トランス）およびそれを備えた電力変換器に関し、特に、電源装置用コンバータなどに適した動作時のノイズが低い変圧器およびそれを備えた電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスの１次巻線と２次巻線との間の距離を固定するため、これらの巻線を捲回するボビンの筒状胴部の中間に樹脂材料で形成された鍔部が設けられていた（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９９２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３（ａ）は、特許文献１に記載された従来技術の共振型電源用トランスから、補助巻線などを除いて簡略化した構成のトランス１０１の構造例を示す概略断面図である。図３（ｂ）は、ボビン１１０Ａの胴部１１１Ａの中間にも鍔部を設ける代わりに１次巻線２１と２次巻線２２との間に十分な距離を確保したトランス１０１Ａの構造例を示す概略断面図である。
【０００５】
図３（ａ）に示すように、トランス１０１のボビン１１０の胴部１１１の両端に鍔部１１２、１１４がそれぞれ設けられるとともに、胴部１１１の中間にも胴部１１１を軸方向に２つの領域に区画するように鍔部１１３が設けられている。
【０００６】
ボビン１１０の胴部１１１において、１次巻線２１が鍔部１１２と鍔部１１３との間の領域に捲回されるとともに、２次巻線２２が鍔部１１３と鍔部１１４との間の領域に捲回されている。鍔部１１３は、１次巻線２１と２次巻線２２との間に位置してこれらを分離するとともに、絶縁に必要な距離を確保（位置関係を決定）している。そして、１次巻線２１と２次巻線２２との間の距離（位置関係）によって漏れインダクタンスが決まり、この漏れインダクタンスが回路動作に大きな影響を与える。
【０００７】
ところで、トランスを動作させるためのスイッチ（スイッチング素子）が１次側で動作すると、電圧または電流が変化することでノイズが発生する。発生したノイズは、トランスの１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量Ｃｐによって伝導し、電源装置などの製品の（コモンモード）ノイズとして検出される。この巻線間容量Ｃｐは、トランスの構造、すなわち、電極板面積Ｓ［ｍ2」および電極板間隔ｄ［ｍ」と、１次巻線と２次巻線との間の誘電体の誘電率ε［Ｆ／ｍ」 で決まる。
【０００８】
トランス１０１では、鍔部１１２〜１１４はいずれもボビン１１０と同じ樹脂材料で形成されており、その樹脂材料の誘電率εが高い。そのため、１次巻線２１と２次巻線２２との間で発生する巻線間容量Ｃｐが増加してノイズが増大してしまう。
【０００９】
一方、図３（ｂ）に示すように、１次巻線２１と２次巻線２２との間に十分な距離を確保したトランス１０１Ａでは、巻線間容量Ｃｐは小さくできるものの、トランス１０１Ａ自体のサイズが大きくなり過ぎる。
【００１０】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、サイズの大型化を伴うことなく、巻線間容量を低減させてノイズも低減させることが可能な変圧器と、そのような変圧器を備えた電力変換器とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の変圧器は、磁気回路を形成するコアに装着されるボビンと、前記ボビンを軸方向に第１領域および第２領域に区画するとともに、内側の少なくとも一部が空洞である鍔部と、前記鍔部を前記ボビンに保持する鍔保持部と、前記ボビンの前記第１領域に捲回された１次巻線と、前記ボビンの前記第２領域に捲回された２次巻線とを備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記鍔部の内側の前記空洞はできるだけ大きいことが好ましく、例えば環状に形成されてもよいが、このような形状に限らない。前記鍔部を前記ボビンに保持する鍔保持部は１箇所または複数箇所に設ければよい。前記空洞は、前記鍔部の前記内側で、前記鍔部を前記ボビンの胴部に保持する少なくとも１つの細棒状の前記鍔保持部を除いた部分として形成されてもよい。
【００１３】
このような構成の変圧器によれば、変圧器自体のサイズが大型化することなく、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量を低減させてノイズも低減させることができる。
【００１４】
本発明の変圧器において、前記１次巻線および前記２次巻線の少なくとも一方が強化絶縁されていてもよい。それには、例えば３層絶縁線を用いてもよいが、これに限るわけではない。
【００１５】
このような構成の変圧器によれば、１次巻線と２次巻線との間隔をより小さくできるので、変圧器のサイズを小型化できる。
【００１６】
上述したいずれかの変圧器を備えた電力変換器も本発明の範疇であり、そのような電力変換器によれば、動作時のノイズが少ない電源装置が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の変圧器によれば、変圧器自体のサイズが大型化することなく、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量を低減させてノイズも低減させることができる。
【００１８】
また、本発明の変圧器を備えた電力変換器によれば、動作時のノイズが少ない電源装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るトランス１全体の概略構造を示す斜視図である。（ｂ）はこのトランス１の構造例を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、角筒状の胴部を有するボビン１０Ａに四角環状の鍔部１３Ａを保持する鍔保持部１３Ａｂの具体的な設け方を例示する概略図である。
【図３】（ａ）は、特許文献１に記載された従来技術の共振型電源用トランスから、補助巻線を除いて簡略化した構成のトランス１０１の構造例を示す概略断面図である。（ｂ）は、ボビン１１０Ａの胴部１１１Ａの中間にも鍔部を設ける代わりに１次巻線２１と２次巻線２２との間に十分な距離を確保したトランス１０１Ａの構造例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るトランス１全体の概略構造を示す斜視図である。図１（ｂ）はこのトランス１の構造例を示す概略断面図である。なお、上述した従来技術のトランス１０１やトランス１０１Ａと同一の構成部材には同一の参照符号を付すこととする。
【００２２】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、磁気回路を形成するコアに装着されるボビン１０の楕円筒状の胴部１１の両端に鍔部１２、１４がそれぞれ設けられるとともに、胴部１１の中間にも胴部１１を軸方向に２つの領域に区画するように鍔部１３（本発明の「鍔部」に該当）が設けられている。
【００２３】
ボビン１０の胴部１１において、１次巻線２１が鍔部１２と鍔部１３との間の領域に捲回されるとともに、２次巻線２２が１次巻線２１と並列となるように鍔部１３と鍔部１４との間の領域に捲回されている。鍔部１４は、１次巻線２１と２次巻線２２との間に位置してこれらを分離するとともに、絶縁に必要な距離（絶縁距離）を確保している。
【００２４】
１次巻線２１および２次巻線２２の少なくとも一方（いずれか一方または両方）が強化絶縁されていてもよい。具体的には、１次巻線２１や２次巻線２２に、例えば３層絶縁線を用いてもよいが、これに限るわけではない。なお、このように強化絶縁されている場合には、１次巻線２１と２次巻線２２との間に上述した絶縁距離を設ける必要はない。
【００２５】
鍔部１２〜１４はいずれもボビン１０と同じ樹脂材料で形成されており、その樹脂材料の誘電率εは高い。ただし、鍔部１３は、内側の少なくとも一部が空洞１３ａとなるように（もともとの鍔部１３の壁の一部を削除するように）形成されているので、角環状となっている。鍔部１３の形状は、他にも円環などの環状があり得るが、これらに限るわけではない。また、鍔部１３をボビン１０の胴部１１上に保持する細棒状の鍔保持部１３ｂが下側の１箇所に設けられている。ただし、鍔保持部１３ｂの個数、形状や設ける場所はこれに限らない。
【００２６】
空気の誘電率εは樹脂材料の誘電率εより遙かに低いので、１次巻線２１と２次巻線２２との間の鍔部１３および空洞１３ａの全体としての誘電率εが低下する。
【００２７】
このような構成を実際にスイッチング周波数が２００ｋＨｚのＤＣ／ＤＣコンバータに使用されるトランスに適用したところ、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量Ｃｐが９．３ｐＦから約２割も低減して７．３ｐＦとなった。これは、コンデンサ低減によるフィルタ効果としては、計算上で−２ｄＢ程度に相当する。
【００２８】
以上で説明したトランス１によれば、１次巻線２１と２次巻線２２との間の巻線間容量が低減してノイズも低減するが、トランス１自体のサイズが大型化することはない。
【００２９】
＜第１実施形態の変形例＞
図２（ａ）および図２（ｂ）は、角筒状の胴部を有するボビン１０Ａに四角環状の鍔部１３Ａを保持する鍔保持部１３Ａｂの具体的な設け方を例示する概略図である。
【００３０】
ボビン１０Ａに鍔部１３Ａを保持するには、図２（ａ）に示すように、１箇所のみに鍔保持部１３Ａｂを設けてもよいし、図２（ｂ）に示すように、上下左右の計４箇所に鍔保持部１３Ａｂを設けてもよい。ただし、このような個数や設ける場所に限るわけではない。
【００３１】
＜その他の実施形態＞
上述したトランス１を絶縁型コンバータなどの電力変換器に適用してもよい。このような電力変換器によれば、動作時のノイズが少ない電源装置が得られる。
【００３２】
なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の各実施形態や各実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００３３】
１        トランス
１０      ボビン
１０Ａ    ボビン
１１      胴部
１２      鍔部
１３      鍔部（本発明の「鍔部」）
１３ａ    空洞
１３ｂ    鍔保持部
１３Ａ    鍔部（本発明の「鍔部」）
１３Ａｂ  鍔保持部
１４      鍔部
２１      １次巻線
２２      ２次巻線
１０１    トランス（従来技術）
１０１Ａ  トランス（従来技術）
【図１】
2018064011.tif 000003
【図２】
2018064011.tif 000004
【図３】
2018064011.tif 000005