(57)【要約】【課題】一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回し、更に補助巻線を巻回する場合に、補助巻線から得られる補助電圧を安定させることが可能な変圧器及びＬＬＣ電流共振電源を提供する。【解決手段】一次巻線２２と二次巻線２３とを隔壁２１を隔てて同芯に巻回した分割側ボビンを備え、一次巻線側には共振用コンデンサ、ハーフブリッジ回路等が接続され、二次巻線２３側に補助巻線２５が巻回される。隔壁２１には、補助巻線２５が挿通される貫通孔、切り欠き等の挿通部２１が形成されており、補助巻線２５の端部は、挿通部２１ａを挿通されることにより、二次巻線２３側から隔壁２１を越えて一次巻線２２側へ通されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回し、一次巻線側に共振用コンデンサが接続される変圧器であって、
二次巻線側に巻回された補助巻線と、
前記隔壁に設けられ、前記補助巻線が挿通される挿通部と
を備え、
前記補助巻線の端部は、前記挿通部を挿通されることにより、二次巻線側から前記隔壁を越えて一次巻線側へ通されている
ことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器であって、
一次巻線及び二次巻線が巻回され、前記隔壁を有する分割型ボビンと、
前記分割型ボビンが配設され、配線パターンが形成された基板と
を備えることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の変圧器であって、
前記挿通部は、一次巻線側及び二次巻線側の間を貫通する貫通孔である
ことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の変圧器であって、
前記挿通部は、補助巻線を挿通可能に形成された切り欠きである
ことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の変圧器と、
前記変圧器の一次巻線側に接続されたハーフブリッジ回路及び共振用コンデンサと
を備えることを特徴とするＬＬＣ電流共振電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回した変圧器、及びそのような変圧器を備えるＬＬＣ電流共振電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型テレビ等の電気機器に用いられる電源装置として、ＬＬＣ電流共振電源が用いられており、ＬＬＣ電流共振電源に関する様々な技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなＬＬＣ電流共振電源の共振には、一次巻線側に接続される共振用コンデンサと、トランスの漏れインダクタンスを使用したリアクトルとが用いられる。共振用のリアクトルとして漏れインダクタンスを使用することにより、コストを抑制することができ、その他にも、高効率化、小型化、低ノイズ化等の目的を達することが見込まれている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
一般的に電源に使用される変圧器のトランスは、漏れインダクタンスが小さく結合係数Ｋが高いほど良いとされている。これに対してＬＬＣ電流共振電源は、トランスの漏れインダクタンスを共振用のリアクトルとして利用するため、意図的に結合度を低下させることが必要となる。結合度を低下させる方法の一つとして、一次巻線と二次巻線とを分離して巻回される分割型ボビンの使用がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０８２４３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】川村一裕、他２名、「ＬＬＣ電流共振電源の回路技術」、富士電機技報、富士電機株式会社、２０１４、vol.８７、no. ４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、負荷変動が大きい遊技機等の電気機器の制御用ＩＣの電源として、ＬＬＣ電流共振電源が備える変圧器の補助巻線から得られる補助電源を用いる場合、負荷変動、その他入力変動に応じて補助巻線電圧が大きく変動するという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回し、更に、補助巻線を二次巻線側に巻回し、補助巻線の端部を隔壁を挿通して一次巻線側へ通す。これにより、補助巻線から得られる補助電圧を安定させることが可能な変圧器の提供を主たる目的とする。
【０００９】
また、本発明は、本発明に係る変圧器を備えるＬＬＣ共振電源の提供を他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願記載の変圧器は、一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回し、一次巻線側に共振用コンデンサが接続される変圧器であって、二次巻線側に巻回された補助巻線と、前記隔壁に設けられ、前記補助巻線が挿通される挿通部とを備え、前記補助巻線の端部は、前記挿通部を挿通されることにより、二次巻線側から前記隔壁を越えて一次巻線側へ通されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記変圧器において、一次巻線及び二次巻線が巻回され、前記隔壁を有する分割型ボビンと、前記分割型ボビンが配設され、配線パターンが形成された基板とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記変圧器において、前記挿通部は、一次巻線側及び二次巻線側の間を貫通する貫通孔であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記変圧器において、前記挿通部は、補助巻線を挿通可能に形成された切り欠きであることを特徴とする。
【００１４】
更に、本願記載のＬＬＣ電流共振電源は、前記変圧器と、前記変圧器の一次巻線側に接続されたハーフブリッジ回路及び共振用コンデンサとを備えることを特徴とする。
【００１５】
本願記載の変圧器及びＬＬＣ電流共振電源は、補助巻線から得られる補助電圧を安定させることが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、一次巻線と二次巻線とを隔壁を隔てて同芯に巻回し、一次巻線側に共振用コンデンサが接続される変圧器、及びそのような変圧器を備えるＬＬＣ電流共振電源に用いられる。そして、二次巻線側に補助巻線を巻回し、補助巻線の端部を隔壁に設けられた挿通部を挿通して一次巻線側へ通す。これにより、負荷変動に応じた共振用コンデンサの振幅の変動に起因して補助巻線から得られる補助電圧に与える影響を抑制することができるので、補助電圧を安定させることが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る変圧器の外観の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る変圧器の外観の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る変圧器の一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係る変圧器が備える分割型ボビンの断面の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る変圧器が備える基板の一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る変圧器の一例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明に係る変圧器の一例を示す概略斜視図である。
【図８】本発明に係るＬＬＣ電流共振電源の回路の一例について、等価回路として示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１９】
＜変圧器＞
図１及び図２は、本発明に係る変圧器の外観の一例を示す概略斜視図である。図３は、本発明に係る変圧器の一例を示す概略斜視図である。図４は、本発明に係る変圧器が備える分割型ボビンの断面の一例を模式的に示す概略断面図である。図５は、本発明に係る変圧器が備える基板の一例を示す概略斜視図である。図１及び図２は、遊技機等の様々な電気機器に電源として搭載可能なＬＬＣ電流共振電源に用いられる変圧器１の例を示している。なお、図１は、斜め上方からの視点で示しており、図２は、斜め下方からの視点で示している。変圧器１は、巻線として線条体が巻回される分割型ボビン２と、分割型ボビン２を収容する筐体３と、筐体３に収容された分割型ボビン２が配設される基板４とを備えている。
【００２０】
図３は、変圧器１の下部に配設された基板４を外し、内部が視認可能な状態にして、斜め下方からの視点で示している。図４に示す断面図は、分割型ボビン２の二次巻線２３側の断面であり、軸方向に垂直な面を模式的に示している。分割型ボビン２は、導線等の線条体を巻回する胴部２０が、隔壁２１により一次巻線２２側と二次巻線２３側とに分割されている。胴部２０の一次巻線２２側には、線条体が一次巻線２２として巻回され、二次巻線２３側には、線条体が二次巻線２３として巻回されてトランスを形成している。更に、二次巻線２３は、絶縁シート２４により覆われ、絶縁シート２４により二次巻線２３と絶縁された状態で、線条体が補助巻線２５として巻回されている。即ち、一次巻線２２側には、一次巻線２２が巻回されており、二次巻線２３側には、二次巻線２３及び補助巻線２５が巻回されている。なお、一次巻線２２、二次巻線２３及び補助巻線２５は、胴部２０に収容された鉄心等のコアを軸として同芯に巻回されている。また、変圧器１は、一次巻線２２側に接続される１００Ｖ、２００Ｖ等の商用電源の電圧を降下させて電気機器に供給するため、一次巻線２２に比べて二次巻線２３は巻数が小さくなっている。
【００２１】
分割型ボビン２の隔壁２１は、一次巻線２２側と二次巻線２３側とを絶縁するため、径方向の長さはあらゆる位置において、巻線より長くなるように形成されている。また、隔壁２１には、補助巻線２５が挿通される挿通部２１ａが設けられている。
【００２２】
図１に例示するように筐体３の外形は、直方体状をなし、上面は、分割型ボビン２の形状に基づき円筒状に膨出しており、一次巻線２２側及び二次巻線２３側に対応する箇所が開口されている。筐体３の下面は開放されており、開放された下面を塞ぐように基板４上に筐体３が配設されている。筐体３において、分割型ボビン２の軸の両端側のそれぞれの側壁は、基板４へ固定するための脚部となっており、また、当該両側壁にはそれぞれ複数の端子３１が固定されている。一次巻線２２側の側壁に固定された端子３１には、一次巻線２２の端部と二次巻線２３側から挿通部２１ａを通された補助巻線２５の端部とが接続されており、二次巻線２３側の側壁に固定された端子３１には、二次巻線２３の端部が接続されている。なお、筐体３の内側は、隔壁２１と一体化されている。即ち、隔壁２１の上端及び側端は、隔壁２１の上面及び側面に固着し、隔壁２１の下端は、筐体３の下端と面一に形成されている。
【００２３】
基板４には、一次巻線２２、二次巻線２３及び補助巻線２５が巻回された分割型ボビン２が筐体３に収容された状態で配設される。また、図５に例示するように基板４には、電源回路の一部となる配線パターン４１が形成されており（詳細は非図示）、配線パターン４１と端子３１とは電気的に接続されている。配線パターン４１は、図示しない電気機器外部の外部電源、電気機器内部の電気負荷等の外部及び内部の機構に電気的に接続されている。なお、基板４に一次巻線２２側の共振用のコンデンサの他、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、他のコンデンサ等の各種素子、更にはＬＳＩ等を用いて構成される制御回路を接続し、また、これらの各種素子及び制御回路を基板４上に搭載してＬＬＣ電流共振電源を構成することが可能である。
【００２４】
筐体３に開設された挿通部２１ａについて更に説明する。図６は、本発明に係る変圧器１の一例を示す概略斜視図である。図６は、変圧器１の下部に配設された基板４を外し、内部が視認可能な状態にして、斜め下方からの視点で示している。図６は、挿通部２１ａを、他の変圧器１００と比較して説明するための図であり、図６（ａ）が、挿通部２１ａを有する本発明に係る変圧器１であり、図６（ｂ）が、挿通部を有していない他の変圧器１００である。図６（ａ）に示すように、本発明に係る変圧器１は、隔壁２１に挿通部２１ａとして貫通孔が開設されており、二次巻線２３側に巻回された補助巻線２５は、貫通孔として開設された挿通部２１ａを挿通されて一次巻線２２側へ通っている。一次巻線２２側へ通った補助巻線２５の端部は、一次巻線２２側の側壁に固定された端子３１に接続されている。比較用に図６（ｂ）に示す他の変圧器１００では、二次巻線２３０側に巻回された補助巻線２５０は、隔壁２１０の縁部の外縁を越えて、一次巻線２２０側へ通っている。従って、図６（ｂ）において、補助巻線２５０は、基板上に配設された配線パターンの近傍を通ることになる。図６（ａ）に示す変圧器１において、貫通孔（挿通部２１ａ）は、隔壁２１の下側の縁部より芯側に近い位置に開設されている。このため、隔壁２１の下側の外縁を越えて通す場合と比べて、補助巻線２５と配線パターン４１との距離を十分にとることができ、しかも補助巻線２５が配線パターン４１側に垂れ下がる恐れがない。従って、トランス側及び配線パターン４１側の間に生じる相互作用による悪影響を排除し、設計の自由度を高めることが可能である。
【００２５】
図７は、本発明に係る変圧器１の一例を示す概略斜視図である。図７は、変圧器１の下部に配設された基板４を外し、内部が視認可能な状態にして、斜め下方からの視点で示している。図７は、他の形態における変圧器１の挿通部２１ａを示している。図７に示す本発明に係る変圧器１は、隔壁２１に挿通部２１ａとして、切り欠きが開設されている。切り欠き（挿通部２１ａ）は、隔壁２１の側縁部を下端から上側へ向けて延びており、補助巻線２５は、切り欠きの上端付近を二次巻線２３側から一次巻線２２側へ挿通されている。図７に示す形態の変圧器１においても、隔壁２１の下側の外縁を越えて通す場合と比べて、補助巻線２５と配線パターン４１との距離を十分にとることができるので、設計の自由度の向上等の様々な効果を得ることができる。
【００２６】
＜ＬＬＣ電流共振電源＞
次に、本発明に係るＬＬＣ電流共振電源について説明する。本発明に係る変圧器は、共振用コンデンサ等の各種素子を接続することにより、本発明に係るＬＬＣ電流共振電源として使用することが可能である。なお、本発明に係るＬＬＣ電流共振電源が備える変圧器は、トランスに分割型ボビンを用いることで結合係数Ｋを低くしており、漏れインダクタンスを共振用のリアクトルとして利用している。従って、ここでは漏れインダクタンスを考慮した等価回路を用いてＬＬＣ電流共振電源の例について説明する。
【００２７】
図８は、本発明に係るＬＬＣ電流共振電源の回路の一例について、等価回路として示す概略回路図である。図８は、等価回路を他の共振電源と比較して説明するための図であり、図８（ａ）が、補助巻線を二次巻線側に巻回した本発明の変圧器を備えるＬＬＣ電流共振電源に係る等価回路であり、図８（ｂ）が、補助巻線を一次巻線側に巻回した変圧器を備える他の共振電源に係る等価回路である。
【００２８】
図８に示すＬＬＣ電流共振電源は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ1 ，Ｑ1 ）を直列接続したハーフブリッジ回路及び共振用コンデンサ（Ｃr ）を一次側に備え、変圧器に係るトランス（Ｔ）を介して、出力整流ダイオード（Ｄ1 ，Ｄ2 ）及び出力電解コンデンサ（Ｃo ）を二次側に備えている。そして、一次側には、直流電源（Ｖin）が接続されており、二次側には、電力負荷（Ｒo ）が接続されている。変圧器に係るトランス（Ｔ）には、巻数Ｎ1 の一次巻線と、巻数Ｎ2a，Ｎ2bの二次巻線とが巻回されている。更に、図８に示す等価回路では、一次側に漏れインダクタンス（ＬR1）及び励磁インダクタンス（Ｌm ）を示しており、二次側に漏れインダクタンス（ＬR2）を示している。
【００２９】
図８（ａ）に示す本発明に係るＬＬＣ電流共振電源の変圧器は、二次巻線（Ｎ2b）側に巻線数Ｎap2 の補助巻線が巻回されている。そして、ＬＬＣ電流共振電源は、二次巻線及び補助巻線を介して、補助側出力整流ダイオード（Ｄap）及び補助側出力電解コンデンサ（Ｃap）から制御回路等の補助側電力負荷（Ｒap）に接続されている。他方、図８（ｂ）に示す他の共振電源では、一次巻線側に巻線数Ｎap1 の補助巻線が巻回されており、一次巻線及び補助巻線を介して、補助側出力整流ダイオード（Ｄap）及び補助側出力電解コンデンサ（Ｃap）から制御回路等の補助側電力負荷（Ｒap）に接続されている。
【００３０】
図８に示す等価回路において、電力負荷（Ｒo ）に流れる電流が大きく変動した場合、一次巻線側の共振用コンデンサ（Ｃr ）に印可される電圧の振幅が大きくなる。共振用コンデンサ（Ｃr ）に印可される電圧と、一次巻線に印可される電圧の和は一定であることから、共振用コンデンサ（Ｃr ）に印可される電圧の振幅が大きくなると、一次巻線の電圧が大きく変動する。図８（ｂ）に示す他の共振電源では、一次巻線側に補助巻線が巻回されているため、一次巻線の電圧が大きく変動すると、補助巻線側の誘導起電力が大きく変動する。図８（ａ）に示す本発明に係るＬＬＣ電流共振電源が備える変圧器では、共振用コンデンサ（Ｃr ）が接続されていない二次巻線側に補助巻線が巻回されている。このため、電力負荷（Ｒo ）に流れる電流が大きく変動した場合であっても、二次巻線側に巻回された補助巻線側の誘導起電力の変動は、一次巻線側に補助巻線を巻回した場合と比べて小さくなり、補助側電力負荷（Ｒap）に供給する電圧が安定する。
【００３１】
以上のように、本発明に係る変圧器及びＬＬＣ電流共振電源は、補助巻線を二次巻線側に巻回することにより、補助巻線に基づく誘導起電力に係る電圧を安定化させることが可能である。しかも、二次巻線側から一次巻線側へ、補助巻線を、挿通部を通して通すことにより、設計の自由度を高めることが可能である。
【００３２】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態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。更に、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        変圧器
２        分割型ボビン
２１      隔壁
２１ａ    挿通部
２２      一次巻線
２３      二次巻線
２５      補助巻線
３１      端子
４        基板
４１      配線パターン
Ｃr       共振用コンデンサ
【図１】
2018046689.tif 000003
【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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