(57)【要約】【課題】１次巻線及び２次巻線に使用するリッツ線の種類を低減し、限られた種類のリッツ線を用いた変圧器を提供する。【解決手段】変圧器１００は、第１脚部１２４及び第２脚部１２６を有するコア１２０と、第１脚部に配置された筒状の第１コイル１０４及び第３コイル１０８と、第２脚部に配置された筒状の第２コイル１０６及び第４コイル１１０とを含み、第１〜第４コイルはリッツ線で形成され、第１及び第２コイルは並列接続され、第３及び第４コイルは直列接続され、第１及び第２コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第３及び第４コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさである。これにより、電流値にアンバランスを生じることなく、リッツ線を並列接続して変圧器を構成することができ、高周波変圧器においては、表皮効果による抵抗値の増大を抑制することができる。【選択図】図３
2019087663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１脚部及び第２脚部を有し、閉磁路を形成するコアと、
第１巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第１脚部の周りに配置された第１コイルと、
第２巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第２脚部の周りに配置された第２コイルと、
第３巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第１コイルと同軸に前記第１脚部の周りに配置された第３コイルと、
第４巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第２コイルと同軸に前記第２脚部の周りに配置された第４コイルと、を含み、
前記第１巻線及び前記第２巻線は、同じ種類のリッツ線であり、
前記第３巻線及び前記第４巻線は、同じ種類のリッツ線であり、
前記第１コイル及び前記第２コイルは、相互に並列接続され、
前記第３コイル及び前記第４コイルは、相互に直列接続され、
前記第１コイルを形成する前記第１巻線及び前記第２コイルを形成する前記第２巻線は、前記第１コイル及び前記第２コイルが通電されると、前記閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、
前記第３コイルを形成する前記第３巻線及び前記第４コイルを形成する前記第４巻線は、前記第３コイル及び前記第４コイルが通電されると、前記閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、
前記第１コイルは、巻回される前記第１巻線が前記第１コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第２コイルは、巻回される前記第２巻線が前記第２コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第３コイルは、巻回される前記第３巻線が前記第３コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第４コイルは、巻回される前記第４巻線が前記第４コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第１コイル及び前記第２コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第３コイル及び前記第４コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第１コイル及び前記第３コイルは、軸方向への射影が重なる、又は、一方のコイルの軸方向への射影が、他方のコイルの軸方向への射影を包含し、
前記第２コイル及び前記第４コイルは、相互の位置関係が、前記第１コイル及び前記第３コイルの相互の位置関係と同じになるように配置されていることを特徴とする、変圧器。
【請求項２】
前記コアは、第３脚部をさらに有し、
第５巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第３脚部の周りに配置された第５コイルと、
第６巻線が巻回されて筒状に形成され、前記第５コイルと同軸に前記第３脚部の周りに配置された第６コイルと、をさらに含み、
前記第５巻線及び前記第６巻線は、リッツ線であり、
前記第５コイルは、前記第１コイル及び前記第２コイルに並列接続され、
前記第６コイルは、前記第３コイル及び前記第４コイルに直列接続され、
前記第５コイルを形成する前記第５巻線は、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第５コイルが通電されると、前記閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、
前記第６コイルを形成する前記第６巻線は、前記第３コイル、前記第４コイル及び前記第６コイルが通電されると、前記閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、
前記第５コイルは、巻回される前記第５巻線が前記第５コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第６コイルは、巻回される前記第６巻線が前記第６コイルの軸方向に隣接するように形成され、
前記第５コイルは、前記第１コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第６コイルは、前記第３コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第５コイル及び前記第６コイルは、相互の位置関係が、前記第１コイル及び前記第３コイルの相互の位置関係と同じになるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧器を複数備え、
前記第１コイル及び前記第２コイルは全て、相互に並列接続され、
前記第３コイル及び前記第４コイルは全て、相互に直列接続され、
前記第１コイル及び前記第２コイルは全て、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第３コイル及び前記第４コイルは全て、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、
前記第１コイル及び前記第３コイルの相互の位置関係、並びに、前記第２コイル及び前記第４コイルの相互の位置関係は全て同じであることを特徴とする、変圧器。
【請求項４】
前記第１巻線及び前記第３巻線は、同じ種類のリッツ線であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項５】
前記コアは、同じ大きさの２つのＵ字型部材から構成され、
２つの前記Ｕ字型部材の端部は、所定距離だけ離隔して対向して配置されることによりギャップを形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を変換する変圧器に関し、特に、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で使用される高周波変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器においては、複数のコイルを並列接続して１次コイル又は２次コイルを形成することがある。複数の導電体を並列に巻いて変圧器のコイルとすると、各導電体（コイル）のインピーダンスの違いによって大きさの異なる負荷電流（アンバランスな電流）が各導電体に流れる。アンバランスな電流が流れると、均一な電流が流れる場合よりも負荷損が増大する。これを防止する方法として、導電体を並列に巻くときに、導電体を所定位置で互いに交差させて位置を入れ替える技術（転位）が知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１及び特許文献２には、図１に示すように、１次コイルと２次コイルとを、軸方向の中央で転位することが開示されている。
【０００４】
一方、高周波で使用するために、変圧器の巻線にリッツ線を使用する技術が知られている（下記特許文献３及び４参照）。特許文献３には、１次巻線及び２次巻線に、周囲面に柔軟性のある絶縁材を被覆したリッツ線を使用してトランスを形成することが開示されている。
【０００５】
特許文献４には、リッツ線である１次巻線及び２次巻線を、巻回軸方向に交互に並べて１：１に対応するように巻付けてトランスを形成することが開示されている。また、１次巻線又は２次巻線のいずれか一方を並列接続し、他方を直列接続することにより、昇圧トランス又は降圧トランスを形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１６５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５７９８７号公報
【特許文献３】実開昭６３−２０１３１６号公報
【特許文献４】特開２０１２−２４３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高周波変圧器では、表皮効果による抵抗値の増大を抑制するために、巻線にリッツ線を使用することが好ましいが、わずかな空間位置のアンバランスで誘導電圧が誘起され、大きな循環電流損（漂遊損）が生じるため、並列接続して使用することが難しく、常にリッツ線を１本で使用しなければならなかった。そのため、異なる仕様の電流値に応じて断面積の異なるリッツ線を使用する必要があり、１次コイルと２次コイルとで異なる種類のリッツ線を使用することもあり、部材の種類が増大する等、少量多品種の変圧器を生産する上で問題があった。
【０００８】
上記の問題は、特許文献１〜４によっては解決することはできない。特許文献１及び２には、巻線にリッツ線を使用することは開示されていない。
【０００９】
特許文献３には、リッツ線を使用することは開示されているが、リッツ線を巻回して形成した複数のコイルを並列接続することは開示されていない。特許文献３は、リッツ線を用いる場合に整列巻が困難であり、巻線作業が煩雑であることを解決することを目的とし、特許文献３では上記の問題が認識されていない。
【００１０】
特許文献４には、リッツ線を用いた１次巻線又は２次巻線の一方を並列接続することを開示している。しかし、特許文献４は、コイルの結合係数を高め、発熱量を低減することを目的としており、特許文献４には、そもそも上記の問題が認識されていない。また、特許文献４では、１次巻線と２次巻線とを、巻回軸方向に交互に並べて１：１に対応するように巻付けてコイルを形成するので、ギャップを有するコアを使用する場合、２つのコイルとギャップとの位置がずれると、ギャップ部の漏れ磁束が２つのコイルにアンバランスに鎖交し、並列接続された２つのコイル間に循環電流が流れ、ロスが発生する問題があり、製造するのが難しい。
【００１１】
したがって、本発明は、１次巻線及び２次巻線に使用するリッツ線の種類を低減し、限られた種類のリッツ線を用いた変圧器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】
【００１２】
本発明の第１局面に係る変圧器は、第１脚部及び第２脚部を有し、閉磁路を形成するコアと、第１巻線が巻回されて筒状に形成され、第１脚部の周りに配置された第１コイルと、第２巻線が巻回されて筒状に形成され、第２脚部の周りに配置された第２コイルと、第３巻線が巻回されて筒状に形成され、第１コイルと同軸に第１脚部の周りに配置された第３コイルと、第４巻線が巻回されて筒状に形成され、第２コイルと同軸に第２脚部の周りに配置された第４コイルと、を含む。第１巻線及び第２巻線は、同じ種類のリッツ線であり、第３巻線及び第４巻線は、同じ種類のリッツ線である。第１コイル及び第２コイルは、相互に並列接続され、第３コイル及び第４コイルは、相互に直列接続される。第１コイルを形成する第１巻線及び第２コイルを形成する第２巻線は、第１コイル及び第２コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、第３コイルを形成する第３巻線及び第４コイルを形成する第４巻線は、第３コイル及び第４コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されている。第１コイルは、巻回される第１巻線が第１コイルの軸方向に隣接するように形成され、第２コイルは、巻回される第２巻線が第２コイルの軸方向に隣接するように形成され、第３コイルは、巻回される第３巻線が第３コイルの軸方向に隣接するように形成される。第４コイルは、巻回される第４巻線が第４コイルの軸方向に隣接するように形成され、第１コイル及び第２コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第３コイル及び第４コイルは、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさである。第１コイル及び第３コイルは、軸方向への射影が重なる、又は、一方のコイルの軸方向への射影が、他方のコイルの軸方向への射影を包含し、第２コイル及び第４コイルは、相互の位置関係が、第１コイル及び第３コイルの相互の位置関係と同じになるように配置されている。
【００１３】
これにより、電流値にアンバランスを生じることなく、リッツ線を並列接続して変圧器を構成することができる。また、高周波変圧器においては、表皮効果による抵抗値の増大を抑制することができる。
【００１４】
好ましくは、コアは、第３脚部をさらに有し、変圧器は、第５巻線が巻回されて筒状に形成され、第３脚部の周りに配置された第５コイルと、第６巻線が巻回されて筒状に形成され、第５コイルと同軸に第３脚部の周りに配置された第６コイルと、をさらに含む。第５巻線及び第６巻線は、リッツ線であり、第５コイルは、第１コイル及び第２コイルに並列接続され、第６コイルは、第３コイル及び第４コイルに直列接続される。第５コイルを形成する第５巻線は、第１コイル、第２コイル及び第５コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、第６コイルを形成する第６巻線は、第３コイル、第４コイル及び第６コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されている。第５コイルは、巻回される第５巻線が第５コイルの軸方向に隣接するように形成され、第６コイルは、巻回される第６巻線が第６コイルの軸方向に隣接するように形成される。第５コイルは、第１コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第６コイルは、第３コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさである。第５コイル及び第６コイルは、相互の位置関係が、第１コイル及び第３コイルの相互の位置関係と同じになるように配置されている。
【００１５】
これにより、並列接続するコイルの数が増えるので、出力電流値を大きくすることが容易になる。
【００１６】
より好ましくは、コアは、第４脚部をさらに有し、変圧器は、第７巻線が巻回されて筒状に形成され、第４脚部の周りに配置された第７コイルと、第８巻線が巻回されて筒状に形成され、第７コイルと同軸に第４脚部の周りに配置された第８コイルと、をさらに含む。第７巻線及び第８巻線は、リッツ線であり、第７コイルは、第１コイル、第２コイル及び第５コイルに並列接続され、第８コイルは、第３コイル、第４コイル及び第６コイルに直列接続される。第７コイルを形成する第７巻線は、第１コイル、第２コイル、第５コイル及び第７コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されており、第８コイルを形成する第８巻線は、第３コイル、第４コイル、第６コイル及び第８コイルが通電されると、閉磁路内を循環する磁場が形成されるように巻回されている。第７コイルは、巻回される第７巻線が第７コイルの軸方向に隣接するように形成され、第８コイルは、巻回される第８巻線が第８コイルの軸方向に隣接するように形成される。第７コイルは、第１コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第８コイルは、第３コイルと、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさである。第７コイル及び第８コイルは、相互の位置関係が、第１コイル及び第３コイルの相互の位置関係と同じになるように配置されている。
【００１７】
これにより、並列接続するコイルの数がより多くなるので、出力電流値を大きくすることがより容易になる。
【００１８】
本発明の第２局面に係る変圧器は、上記の第１局面に係る変圧器を複数備える。第１コイル及び第２コイルは全て、相互に並列接続され、第３コイル及び第４コイルは全て、相互に直列接続される。第１コイル及び第２コイルは全て、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第３コイル及び第４コイルは全て、同じ巻数、同じ形状及び同じ大きさであり、第１コイル及び第３コイルの相互の位置関係、並びに、第２コイル及び第４コイルの相互の位置関係は全て同じである。
【００１９】
これにより、並列接続するコイルの数が増えるので、出力電流値を大きくすることが容易になる。
【００２０】
好ましくは、第１巻線及び第３巻線は、同じ種類のリッツ線である。
【００２１】
これにより、１種類のリッツ線で全てのコイルを形成することができ、複数種類のリッツ線を在庫する必要がなく、経済的である。
【００２２】
より好ましくは、コアは、同じ大きさの２つのＵ字型部材から構成され、２つのＵ字型部材の端部は、所定距離だけ離隔して対向して配置されることによりギャップを形成する。
【００２３】
これにより、コアの偏磁を抑制し、コアの磁束の飽和を抑制することができ、安定した高周波変圧器を形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、リッツ線を並列接続して使用できるので、電流値を大きくするために大型のリッツ線を使用する必要がなく、１種類のリッツ線を使用して任意の変圧比の変圧器を製造することができる。したがって、不要な在庫を多く抱えることがなく、経済的であり、少量多品種の変圧器の生産に適する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の変圧器における巻線の転位を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る変圧器の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る変圧器を示す断面図である。
【図４】複数層に形成されたコイルを示す断面図である。
【図５】１次コイルと２次コイルの高さが異なる状態を示す断面図である。
【図６】図３とギャップの位置が異なるコアの例を示す図である。
【図７】２つのコアを使用した第１の変形例に係る変圧器を示す断面図である。
【図８】コアの３つの脚部にコイルを配置した第２の変形例に係る変圧器を示す断面図である。
【図９】コアの４つの脚部にコイルを配置した第３の変形例に係る変圧器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態に係る高周波変圧器１００は、コア１０２、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０から構成されている。第１コイル１０４及び第３コイル１０８の間、並びに第２コイル１０６及び第４コイル１１０の間には、それぞれ電気絶縁部材（以下、単に絶縁部材ともいう）により形成された第１絶縁シート１１２及び第２絶縁シート１１４が配置されている。図２においては、図３に示した各コイル間の接続及び端子等は図示していない。
【００２８】
コア１０２は、強磁性材料（例えば、フェライト、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料等）で形成されている。コア１０２は、高周波用の巻鉄心で形成されたものであってもよい。
【００２９】
第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、同じ種類のリッツ線を用いて形成されている。リッツ線は、絶縁部材で被覆された導電性の細線が、複数より合わされて形成された電線である。ここで、同じ種類とは、主として同一メーカにより製造された同一品番の製品を意味するが、それに限らず、その類似品（同一メーカ又は異なるメーカに依らず製造された同等な製品）をも意味する。
【００３０】
コア１０２は、第１Ｕ字型コア１２０及び第２Ｕ字型コア１２２から構成されている。第１Ｕ字型コア１２０及び第２Ｕ字型コア１２２は、同じ断面形状（例えば、正方形）及び同じ断面積を有している。第１Ｕ字型コア１２０及び第２Ｕ字型コア１２２の対向部分は、所定の間隔を空けて配置され、第１ギャップ１２８及び第２ギャップ１３０を形成している。第１ギャップ１２８及び第２ギャップ１３０は、エアギャップである。第１ギャップ１２８及び第２ギャップ１３０に絶縁部材（ガラスエポキシ樹脂板等）が配置されていてもよい。
【００３１】
第１コイル１０４は、コア１０２の柱状の第１脚部１２４の周りに、リッツ線が所定回数（Ｎ１回）巻回されて円筒状に形成されている。同様に、第２コイル１０６は、コア１０２の柱状の第２脚部１２６の周りに、リッツ線がＮ１回巻回されて円筒状に形成されている。第１コイル１０４及び第２コイル１０６は、円筒の半径が略等しく、円筒の高さも略等しく形成されている。
【００３２】
第３コイル１０８は、第１コイル１０４の周りに、リッツ線がＮ２回巻回されて円筒状に形成されている。同様に、第４コイル１１０は、第２コイル１０６の周りに、リッツ線がＮ２回巻回されて円筒状に形成されている。第１コイル１０４及び第３コイル１０８は、同軸に形成されている。同様に、第２コイル１０６及び第４コイル１１０は、同軸に形成されている。第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、円筒の半径が略等しく、円筒の高さも略等しく形成されている。第１コイル１０４及び第３コイル１０８の円筒の軸は、第１脚部１２４の中心軸と一致するように配置され、第２コイル１０６及び第４コイル１１０の円筒の軸は、第２脚部１２６の中心軸と一致するように配置されることが好ましい。
【００３３】
第１コイル１０４の一端である端部１４８と、第２コイル１０６の一端である端部１５２とは、第１端子１４０に接続されている。第１コイル１０４の他端である端部１５０と、第２コイル１０６の他端である端部１５４とは、第２端子１４２に接続されている。即ち、第１コイル１０４と第２コイル１０６とは並列接続されている。
【００３４】
第３コイル１０８の一端である端部１５６は第３端子１４４に接続され、第３コイル１０８の他端である端部１５８は第４コイル１１０の一端である端部１６０と接続されている。第４コイル１１０の他端である端部１６２は、第４端子１４６に接続されている。即ち、第３コイル１０８と第４コイル１１０とは直列接続されている。
【００３５】
第３コイル１０８及び第４コイル１１０の巻線は、通電されるとコア１０２内を循環する方向に磁場が形成されるように、相互に逆向きに巻回されている。例えば、第４端子１４６の電圧を基準として、第３端子１４４に第４端子１４６よりも高い電圧が印加された場合、第３コイル１０８及び第４コイル１１０により、例えば、図３の矢印で示した方向に磁場が形成される。第３コイル１０８に対する第１コイル１０４の巻回方向、及び、第４コイル１１０に対する第２コイル１０６の巻回方向は任意であるが、第１コイル１０４の巻線が、第３コイル１０８と逆向きに巻回されていれば、第２コイル１０６の巻線は、第４コイル１１０と逆向きに巻回されている。第１コイル１０４の巻線が、第３コイル１０８と同じ向きに巻回されていれば、第２コイル１０６の巻線は、第４コイル１１０と同じ向きに巻回されている。即ち、第１コイル１０４及び第２コイル１０６は、通電されるとコア１０２内を循環する方向に磁場が形成されるように、相互に逆向きに巻回されている。したがって、第３端子１４４及び第４端子１４６の間に時間的に変化する交流電圧が印加されると、第３コイル１０８及び第４コイル１１０に交流電流が流れ、電磁誘導により第１端子１４０及び第２端子１４２に誘導電圧（交流電圧）が生じ、第１端子１４０及び第２端子１４２の間に交流電圧が発生する。即ち、第３コイル１０８及び第４コイル１１０を１次コイルとして、２次コイルである第１コイル１０４及び第２コイル１０６に誘導電圧が生じる。
【００３６】
第３端子１４４及び第４端子１４６の間に交流電源を接続し、第１端子１４０及び第２端子１４２の間に負荷を接続すると、第１コイル１０４及び第３コイル１０８の巻線は、相互に近接して配置され、同軸に巻回されているので、相互インダクタンスは大きく、第１コイル１０４に負荷電流が流れると、第３コイル１０８には、第１コイル１０４に流れる負荷電流によるアンペアターン（コイルの巻回数とそれを通る電流のアンペア数との積）を打消す大きさの電流が流れる。同様に、第２コイル１０６及び第４コイル１１０の巻線は、相互に近接して配置され、同軸に巻回されているので、相互インダクタンスは大きく、第４コイル１１０には、第２コイル１０６に流れる負荷電流によるアンペアターンを打消す大きさの電流が流れる。
【００３７】
上記したように、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、同じ種類のリッツ線を用いて形成されており、第１コイル１０４及び第２コイル１０６は同じ巻数（Ｎ１）巻回され、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は同じ巻数（Ｎ２回）巻回されて形成されている。また、円筒状に形成されている第１コイル１０４及び第２コイル１０６は略同じ大きさであり、円筒状に形成されている第３コイル１０８及び第４コイル１１０も、略同じ大きさである。さらに、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、それぞれ第１コイル１０４及び第２コイル１０６に対して同じ位置関係に配置されており、第１Ｕ字型コア１２０及び第２Ｕ字型コア１２２は、同じ断面形状及び同じ断面積を有している。よって、第１コイル１０４及び第２コイル１０６のインピーダンスは略等しく、第３コイル１０８及び第４コイル１１０のインピーダンスは略等しい。また、第１コイル１０４及び第３コイル１０８間の漏れインダクタンスは、第２コイル１０６及び第４コイル１１０間の漏れインダクタンスと略等しい。したがって、高周波変圧器１００において、第１コイル１０４の両端である端部１４８及び端部１５０間に発生する電圧と、第２コイル１０６の両端である端部１５２及び端部１５４間に発生する電圧とは、略等しくなり、第１コイル１０４及び第２コイル１０６に流れる電流値にアンバランスは生じない。
【００３８】
第１コイル１０４及び第２コイル１０６が並列接続され、第３コイル１０８及び第４コイル１１０が直列接続されているので、これらのコイルがＮ１≒Ｎ２（Ｎ１＝Ｎ２の場合を含む）であるように形成されていると、第１端子１４０及び第２端子１４２間には、第３端子１４４及び第４端子１４６間の電圧の約１／２の電圧が発生し、第１端子１４０及び第２端子１４２間には、第３端子１４４及び第４端子１４６間に流れる電流値の約２倍の電流が流れる。
【００３９】
第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０はリッツ線で形成されているので、高周波変圧器１００を、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の高速のスイッチング素子を備えた機器に使用しても、表皮効果による抵抗値の増大を抑制することができる。
【００４０】
並列接続したコイルを、大電流を流すために断面積が大きい１本の単線で形成すると、漂遊損が大きい。これに対して、上記したように、図２及び図３に示したように、リッツ線を用いて、低圧側の２つのコイルを並列接続して変圧器を構成すると、低圧側のコイルの全損失を、１本のコイルで形成した場合と比較して、低減することができる。図２及び図３の例では計算上約０．７７倍（＝１／１．３倍）に低減することが分かった。
【００４１】
また、低圧側のコイル（第１コイル１０４及び第２コイル１０６）と高圧側のコイル（第３コイル１０８及び第４コイル１１０）とを、同じ種類のリッツ線で形成するので、従来のように１次コイルと２次コイルとで異なる種類のリッツ線を使用する必要がなく、複数のリッツ線を準備及び在庫する必要がなく、経済的である。
【００４２】
数ｋＨｚ以上の高周波数でスイッチングされる高電力用（高周波変圧器２００ｋＶＡ）の変圧器である場合には、例えば、絶縁部材で被覆された直径０．１ｍｍ未満の細線が１万本程度より合わされて形成された、外径約１０ｍｍのリッツ線を使用する。
【００４３】
上記では、各脚部の１次コイル（高圧側コイル、例えば第３コイル１０８）の巻数Ｎ１に対する２次コイル（低圧側コイル、例えば第１コイル１０４）の巻数Ｎ２の比率（巻数比率）ｒ＝Ｎ２／Ｎ１が、約１である場合（１次コイル及び２次コイルの電流密度がほぼ等しい場合）を説明したが、これに限定されない。第１コイル１０４及び第２コイル１０６の巻数が等しく、第３コイル１０８及び第４コイル１１０の巻数が等しければよく、第１コイル１０４と第３コイル１０８の巻数（第２コイル１０６と第４コイル１１０の巻数）は異なっていてもよい。
【００４４】
巻数比率ｒは、例えばｒ＝１／１．５〜１．５／１（＝約０．６７〜１．５）の範囲で変更することができる。例えば、ｒ＝１／１．５であり、各２次コイルの巻数が１０ターンである場合、図２及び図３に示した変圧器であれば、各１次コイルの巻数は１５ターンである。この場合、１次コイルに流れる電流値が１００Ａであれば、各２次コイルには１５０Ａの電流が流れ、並列接続された２次コイルから出力される合計の電流値は３００Ａとなる。即ち、図２及び図３の変圧器の場合、各脚部の巻数比率ｒを用いて、２次コイルの合計電流値は、１次コイルの電流値の約２／ｒ倍になる。したがって、所望する２次コイルの合計電流値に応じて、１次コイルに流す電流値を考慮して各脚部の巻数比率ｒを決定すればよい。
【００４５】
図２では、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０が１層に形成されている場合を示したが、これに限定されない。図４に示すように、複数層に形成されてもよい。図４では、第１コイル１０４及び第３コイル１０８はそれぞれ２層に形成されているが、３層以上に形成されてもよい。なお、第１コイル１０４の層数と第２コイル１０６の層数とは等しく、第３コイル１０８の層数と第４コイル１１０の層数とは等しいことが好ましい。
【００４６】
また、上記では、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０の高さ（円筒としての高さ）が全て等しい場合を説明したが、これに限定されない。第１コイル１０４及び第２コイル１０６の高さが等しく、第３コイル１０８及び第４コイル１１０の高さが等しければ、第１コイル１０４及び第３コイル１０８の高さ（第２コイル１０６及び第４コイル１１０の高さ）は、図５のように、異なっていてもよい。図５では、第３コイル１０８の高さｈ１は第１コイル１０４の高さｈ２よりも大きく（ｈ１＞ｈ２）、第３コイル１０８が第１コイル１０４を覆うように配置されている。即ち、軸方向への第３コイル１０８の射影が、軸方向への第１コイル１０４の射影を含むように、第１コイル１０４及び第３コイル１０８が配置されている。第３コイル１０８の高さｈ１は、第１コイル１０４の高さｈ２よりも低くてもよい（ｈ１＜ｈ２）。その場合、第３コイル１０８は第１コイル１０４に重なるように配置される。即ち、軸方向への第３コイル１０８の射影が、軸方向への第１コイル１０４の射影に含まれるように、第１コイル１０４及び第３コイル１０８が配置される。第１コイル１０４と第２コイル１０６の高さが異なる場合でも、第１コイル１０４の中心と第３コイル１０８の中心とが略同じ位置になるように、第１コイル１０４及び第３コイル１０８を配置することが好ましい。第２コイル１０６及び第４コイル１１０に関しても同様である。
【００４７】
また、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、上記した高さに関する条件を満たす限り、複数の層に形成されてもよい。
【００４８】
上記では、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０を全て同じ種類のリッツ線で形成する場合を説明したが、これに限定されない。第１コイル１０４及び第２コイル１０６が同じ種類のリッツ線で形成され、第３コイル１０８及び第４コイル１１０が同じ種類のリッツ線で形成されていれば、第１コイル１０４と第３コイル１０８とが（第２コイル１０６と第４コイル１１０とが）、異なる種類のリッツ線で形成されていてもよい。
【００４９】
図３では、ギャップの位置が、各コイルの中央に位置しているが、これに限定されない。ギャップの位置は任意である。２つのギャップは、非対称な位置に形成されていてもよい。例えば、図６の（Ａ）又は（Ｂ）に示すような位置にギャップが形成されたコアを使用してもよい。
【００５０】
上記では、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０が円筒形に形成されている場合を説明したが、これに限定されない。第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０は、断面が矩形のコアの側面に沿って巻線が巻回されて形成された筒形であってもよい。
【００５１】
また、コア形状は任意であり、閉磁路を形成し、複数のコイルが配置される複数の脚部の大きさ及び形状が、同じであるものであればよい。コアの断面形状も任意であり、図２に示したように矩形であっても、円形であってもよい。
上記では、２次コイル（第１コイル１０４及び第２コイル１０６）の外側に１次コイル（第３コイル１０８及び第４コイル１１０）が形成される場合を説明したが、これに限定されない。１次コイル（第３コイル１０８及び第４コイル１１０）の外側に２次コイル（第１コイル１０４及び第２コイル１０６）が形成されてもよい。
【００５２】
（第１の変形例）
上記では、１つのコア１０２を用いた高周波変圧器１００を説明したが、これに限定されない。複数の高周波変圧器１００を用いて、変圧器を構成してもよい。
【００５３】
図７を参照して、高周波変圧器２００は、上記した高周波変圧器１００を２つ備えている。２つの高周波変圧器１００は、全ての１次コイル（第３コイル１０８及び第４コイル１１０）が相互に直列接続され、全ての２次コイル（第１コイル１０４及び第２コイル１０６）が相互に並列接続されている。したがって、第１コイル１０４、第２コイル１０６、第３コイル１０８及び第４コイル１１０の巻数が等しい場合、高周波変圧器２００の第１端子１４０及び第２端子１４２間の電流値は、第３端子１４４及び第４端子１４６間の電流値の４倍になる。
【００５４】
（第２の変形例）
上記では、コア１０２の２つの脚部（第１脚部１２４及び第２脚部１２６）にコイルを形成する場合を説明したが、これに限定されない。図８を参照して、高周波変圧器３００では、第１脚部１２４及び第２脚部１２６に加えて、第３脚部３０２に、第１コイル１０４及び第３コイル１０８と同様に、１次コイル及び２次コイルを形成している。高周波変圧器３００を構成する３つの１次コイルは、全て直列接続され、通電されると、例えば矢印で示すように、コア１０２内に循環する磁束を形成する。高周波変圧器３００を構成する３つの２次コイルは、全て並列接続され、通電されると、コア１０２内に循環する磁束を形成する。
【００５５】
したがって、各１次コイル及び各２次コイルの全ての巻数が等しい場合、高周波変圧器３００の第１端子１４０及び第２端子１４２間の電流値は、第３端子１４４及び第４端子１４６間の電流値の３倍になる。
【００５６】
（第３の変形例）
図９を参照して、高周波変圧器４００では、第１脚部１２４、第２脚部１２６及び第３脚部３０２に加えて、第４脚部４０２に、第１コイル１０４及び第３コイル１０８と同様に、１次コイル及び２次コイルを形成している。高周波変圧器４００を構成する４つの１次コイルは、全て直列接続され、通電されると、例えば矢印で示すように、コア１０２内に循環する磁束を形成する。高周波変圧器４００を構成する４つの２次コイルは、全て並列接続され、通電されると、コア１０２内に循環する磁束を形成する。
【００５７】
したがって、各１次コイル及び各２次コイルの全ての巻数が等しい場合、高周波変圧器４００の第１端子１４０及び第２端子１４２間の電流値は、第３端子１４４及び第４端子１４６間の電流値の４倍になる。
【００５８】
上記したように、各脚部に配置された１次コイル及び２次コイルの巻数比率ｒを用いて、２次コイルの合計電流値は、図７及び図９の高周波変圧器の場合、１次コイルの電流値の約４／ｒ倍になり、図８の高周波変圧器の場合、１次コイルの電流値の約３／ｒ倍になる。所望する２次コイルの合計電流値に応じて、１次コイルに流す電流値を考慮して各脚部の巻数比率ｒを決定すればよい。
【００５９】
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００６０】
１００、２００、３００、４００    高周波変圧器
１０２    コア
１０４    第１コイル
１０６    第２コイル
１０８    第３コイル
１１０    第４コイル
１１２    第１絶縁シート
１１４    第２絶縁シート
１２０    第１Ｕ字型コア
１２２    第２Ｕ字型コア
１２４    第１脚部
１２６    第２脚部
１２８    第１ギャップ
１３０    第２ギャップ
１４０    第１端子
１４２    第２端子
１４４    第３端子
１４６    第４端子
１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０、１６２    端部
３０２    第３脚部
４０２    第４脚部
【図１】
2019087663.tif 000003
【図２】
2019087663.tif 000004
【図３】
2019087663.tif 000005
【図４】
2019087663.tif 000006
【図５】
2019087663.tif 000007
【図６】
2019087663.tif 000008
【図７】
2019087663.tif 000009
【図８】
2019087663.tif 000010
【図９】
2019087663.tif 000011