(57)【要約】【課題】トランスを用いずに入・出力間の電気的絶縁を図り、同時により小型化を図れる絶縁型コンバータを提供する。【解決手段】誘電体２を間にして第１対角線６ａ，６ｂ上に入力電極３ａ，４ｂ，３ｃ，４ｄをそれぞれ平行配置し、第１対角線６ａ，６ｂと交差する第２対角線７ａ，７ｂ上に出力電極３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃを平行配置する。入力電極３ａ，４ｂ，３ｃ，４ｄに交流電力を印加して上記第１対角線６ａ，６ｂ上周囲の誘電体２内に電界発生に伴う分極を発生させ、これにより両出力電極３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃ上に交流電力の半サイクルごとに発生する正負電荷に基づき、当該両出力電極３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃから負荷９へ電力を出力する構成。【選択図】図１
2011101509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対角線上に平行配置された少なくとも２つの入力電極と、
上記第１対角線と交差する第２対角線上に平行配置された少なくとも２つの出力電極と、
これら電極間に共通に介装された誘電体と、
を具備し、
上記両入力電極に交流電力を印加して上記第１対角線上周囲の誘電体内に分極を発生させ、これにより上記両出力電極に交流電力の半サイクルごと交互の正負電荷を発生させることで、当該両出力電極から電力を出力することが可能となっている、ことを特徴とする絶縁型コンバータ。
【請求項２】
上記誘電体の両面それぞれに入力電極と出力電極とを行／列配置している、ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁型コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側と出力側とを絶縁して入力側から出力側に電力を取り出す絶縁型コンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁型コンバータとして、トランス一次側に印加された入力電圧をスイッチングして印加することで当該トランス二次側に誘起する出力電圧を整流平滑して直流電圧を得る一方、トランスで入力側と出力側との電気的絶縁を図るものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０１５９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような絶縁型コンバータにおいては、特許文献１等に開示されているごとく、その小型化の促進が困難であるとされる。これは従来の絶縁型コンバータでは入力側と出力側との絶縁にトランスを用いており、巻線、巻枠、コイルボビン等のトランス構成部品により構成される磁気回路は、その物理的サイズにおいて小型化することに限界があるからである。しかしながら、入力側と出力側との絶縁を採りつつ用途に応じてより小型化が可能な絶縁型コンバータの実現が望まれている。
【０００５】
本発明では、上記した要望に鑑みてなされた絶縁型コンバータであって、絶縁型コンバータにおいて小型化の限界をもたらすトランスを用いずに入力側と出力側との電気的絶縁を効果的に高信頼性で採ることができる一方で、用途に適したサイズに小型化することを可能とすることを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による絶縁型コンバータは、第１対角線上に平行配置された少なくとも２つの入力電極と、上記第１対角線と交差する第２対角線上に平行配置された少なくとも２つの出力電極と、これら電極間に共通に介装された誘電体と、を具備し、上記両入力電極に交流電力を印加して上記第１対角線上周囲の誘電体内に分極を発生させ、これにより上記両出力電極に交流電力の半サイクルごと交互の正負電荷を発生させることで、当該両出力電極から電力を出力することが可能となっていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、第１対角線上の一対の入力電極間に交流入力を印加すると、当該一対の入力電極間で第１対角線上の周囲の誘電体内に分極が発生する。そして、第１対角線上の入力電極に対して第２対角線上の出力電極は、第１対角線と交差する第２対角線上に配置されているので、上記分極に伴い正負電荷が一部移動し、これにより電力を出力することができる。
【０００８】
このように本発明の絶縁型コンバータ構成では、入力側と出力側とをトランスではなく誘電体で絶縁した構成となっているので、トランス構成の絶縁型コンバータよりもより容易に小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、絶縁型コンバータにおいて、誘電体を用いて出力電極から電力の出力を可能とし、かつ、入力側と出力側との絶縁を誘電体により採るので、トランスとは異なって小型化への限界が無く、当該小型化を容易に促進することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる絶縁型コンバータを側面から見た概略の構成図、図１（ｂ）は絶縁型コンバータの外観を示す図である。
【図２】図２は図１の絶縁型コンバータにおいて入力電極間での電気力線の発生を説明するための図である。
【図３】図３は図１の絶縁型コンバータにおいて交流電源の一半サイクルでの分極を説明するための図である。
【図４】図４は図１の絶縁型コンバータにおいて交流電源の他半サイクルでの分極を説明するための図である。
【図５】図５は入力電極と出力電極との配置の変形例を示す図である。
【図６】図６は誘電体上の入・出力電極の配置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る絶縁型コンバータを説明する。まず、図１（ａ）（ｂ）を参照して、実施の形態の絶縁型コンバータを説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる絶縁型コンバータを側面から見た概略の構成を示し、図１（ｂ）は絶縁型コンバータの外観を示す。絶縁型コンバータ１は、誘電体２を備える。この誘電体２は、所要厚さの長方形形状をなしている。
【００１２】
誘電体２の一方の表面２ａには、当該誘電体長手方向に沿い、板状の電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが一定間隔で一列状態に形成され、また、誘電体２の他方の表面２ｂにも、当該誘電体長手方向に沿い、板状の電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが一定間隔で一列状態に形成されている。これら電極は同面積、同形状である。
【００１３】
誘電体２における互いに平行な面である両面２ａ，２ｂにおいて、一方表面２ａ側の電極３ａと他方表面２ｂ側の電極４ｂとの組、一方表面２ａ側の電極３ｃと他方表面２ｂ側の電極４ｄとの組が、それぞれ入力電極組を構成する。
【００１４】
同様に一方表面２ａ側の電極３ｂと他方表面２ｂ側の電極４ａとの組、一方表面２ａ側の電極３ｄと他方表面２ｂ側の電極４ｃとの組が、それぞれ出力電極組を構成する。
【００１５】
誘電体２の一方表面２ａにおいては、入力電極３ａ，３ｃ、出力電極３ｂ，３ｄは誘電体長手方向交互に配置され、誘電体２の他方表面２ｂにおいては、入力電極４ｂ，４ｄ、出力電極４ａ，４ｃは誘電体長手方向交互に配置されている。
【００１６】
誘電体１の各面２ａ，２ｂそれぞれの面上を通る平行な２線５ａ，５ｂを想定し、この平行な２線５ａ，５ｂを斜めに横切る線をそれぞれ第１対角線６ａ，６ｂとする。入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組は、第１対角線６ａ，６ｂを通る上記平行線５ａ，５ｂ上、すなわち、誘電体１の各面２ａ，２ｂ上に平行平板状に対向している。入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組はそれぞれ、交流電源８に並列接続されている。
【００１７】
また、出力電極３ｂ，４ａの組、出力電極３ｄ，４ｃの組は、上記平行線５ａ，５ｂに平行で第１対角線６ａ，６ｂと交差する第２対角線７ａ，７ｂ上において互いに平行平板状に対向している。出力電極３ｂ，４ａの組、出力電極３ｄ，４ｃの組は、それぞれ、負荷９に並列接続されている。
【００１８】
以上の構成を備えた絶縁型コンバータ１において、入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組それぞれに交流電源８を印加すると、図２で示すように、入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組それぞれの間の誘電体２内には第１対角線６ａ，６ｂに沿って電気力線１０ａ，１０ｂが発生する。この電気力線１０ａ，１０ｂにより、第１対角線６ａ，６ｂ上で対向する入力電極３ａと入力電極４ｂとの間、入力電極３ｃと入力電極４ｄとの間の誘電体２部分には図３および図４で示すように分極が発生する。
【００１９】
ここで図３は交流電源８の一半サイクルでの分極を示し、図４は交流電源８の他の半サイクルでの分極を示す。図３および図４で示すように、分極は正負一対の電気双極子１１が入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組どうしの間における誘電体２内で発生している状態である。そして、入力電極３ａ，４ｂの組、入力電極３ｃ，４ｄの組どうしは第１対角線６ａ，６ｂ上で対向すると共に、出力電極３ｂ，４ａの組、出力電極３ｄ，４ｃの組どうしは、第１対角線６ａ，６ｂと交差する第２対角線７ａ，７ｂ上において対向しているので、上記分極に伴い発生した電荷の一部は、出力電極３ｂと４ａ、出力電極３ｄと４ｃそれぞれに移動する。
【００２０】
この場合、図３では交流電源８の半サイクルにおいて、誘電体２の一方表面２ａの出力電極３ｂ，３ｄには正電荷、誘電体２の他方表面２ｂの出力電極４ａ，４ｃには負電荷が移動し、これにより、負荷９には一方向に電流ｉが流れる。また、図４では交流電源８の次の半サイクルにおいて、出力電極３ｂ，３ｄには負電荷、出力電極４ａ，４ｃには正電荷が移動し、これにより、負荷９には他方向に電流ｉが流れる。
【００２１】
以上により、実施の形態の絶縁型コンバータにおいては、入力電極３ａ，４ｂ；３ｃ，４ｄ側と出力電極３ｂ，４ａ；３ｄ，４ｃ側とが、誘電体２により電気的に絶縁された状態で、入力電極３ａ，４ｂ；３ｃ，４ｄ側に印加した電力は出力電極３ｂ，４ａ；３ｄ，４ｃから負荷９側に出力することができる。そして、負荷９に図示略の整流回路を設けると、交流入力を直流出力に変換することができるコンバータ構成とすることができる。
【００２２】
なお、上記入力電極の組数、出力電極の組数は、図上では共に、２組であるが、１組でも３組以上でもよい。
【００２３】
また、入力電極３ａ，４ｂ；３ｃ，４ｄは、出力電極３ｂ，４ａ；３ｄ，４ｃに対して図１（ａ）で示すように誘電体２厚み方向に相対向しているが、例えば図５（ａ）（ｂ）（ｃ）で示すように、出力電極３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃに対して誘電体長手方向にずれてもよい。
【００２４】
また、入力電極３ａ，４ｂ，３ｃ，４ｄと、出力電極３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃは誘電体２の長手方向に一列に配置する必要はなく、例えば図６で示すように誘電体２の各面２ａ，２ｂに電極１０，１１を行／列配置してもよい。この行／列は複数行、複数列でもよいし、１行１列、１行複列、複行１列でもよい。
【００２５】
また、入力電極３ａ，４ｂ；３ｃ，４ｄと、出力電極３ｂ，４ａ；３ｄ，４ｃは実施の形態では同電極形状、同電極面積、同電極高さであったが、これらは異なってもよい。
【００２６】
なお、実施の形態の絶縁型コンバータは、薄型化が要求される電子機器例えばカード形状の電子機器等に使用したり、磁気障害、デジタルノイズ等が発生する環境下で使用したりすることに適している。
【符号の説明】
【００２７】
２  誘電体
３ａ，４ｂ，３ｃ，４ｄ  入力電極
３ｂ，４ａ，３ｄ，４ｃ  出力電極
５ａ，５ｂ  平行な２線
６ａ，６ｂ  第１対角線
７ａ，７ｂ  第２対角線
８  交流電源
９  負荷
【図１】
2011101509.tif 000003
【図２】
2011101509.tif 000004
【図３】
2011101509.tif 000005
【図４】
2011101509.tif 000006
【図５】
2011101509.tif 000007
【図６】
2011101509.tif 000008