(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型高電流対応複合体の変圧器を提供する。【解決手段】変圧器１０は、第１スタートリード線２４、第１フィニッシュリード線２６、第１の複数の巻き線および第１中空コアを有する第１導電性巻き線部２０、第２スタートリード線３４、第２フィニッシュリード線３６、第２の複数の巻き線および第２中空コアを有する第２導電性巻き線部３０、第１、第２の複数の巻き線の周囲に圧縮された軟磁性複合体を有する。分布型ギャップを有する軟磁性複合体が線形に近い飽和曲線を確保する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型高電流対応複合体の変圧器において、
第１リード線および第２リード線と第１の複数の巻き線と第１中空コアとを有する第１導電性巻き線部と、
前記第１導電性巻き線部に近接配置し、且つ第１リード線および第２リード線と第２の複数の巻き線と第２中空コアとを有する第２導電性巻き線部と、
を備え、
前記第２中空コア内に配置した前記第１の複数の巻き線を有し、
前記第１の導電性巻き線部の少なくとも一つの前記リード線が、前記第２の複数の巻き線の下面の下側を横切って通り、
前記第１および第２の複数の巻き線の周囲に圧縮され且つ前記第１および第２中空コアに充填された軟磁性複合体で構成した変圧器本体であって、線形に近い飽和曲線を確保する分布型ギャップを有した絶縁磁性粒子で形成する前記軟磁性複合体の前記変圧器本体であり、
前記軟磁性複合体は、前記第１および第２の複数の巻き線の周りで加圧成形されて、絶縁磁性粒子で成形されており、前記第１および第２導電性巻き線部を短絡させることなく前記第１および第２導電性巻き線部のすべての部分の周囲で完全に且つ緊密に加圧されていて、
そして、
半田付け可能な接続部位にするために、各リード線の端末部が前記変圧器本体の周囲で曲げられ且つ折りたたまれていることを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に関する相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年１月２５日を出願日とする米国出願第１３/７５０，７６２号の優先権を主張する出願であり、この米国出願の全開示を援用する出願である。
【技術分野】
【０００２】
本明細書に記載する本発明の実施態様は、改良した薄型高電流対応複合体の変圧器に関する。
【背景技術】
【０００３】
変圧器は、その名称が含意するように、電圧または電流を一つのレベルから別なレベルに変換するために一般的に使用されている。広範な用途における異なるあらゆるタイプの電子機器の使用が増しているとともに、変圧器に要求される性能がますます高くなってきている。
【０００４】
用途が特化されている形式の変換器も増加の一途である。例えば、異なる多数の型式のＤＣ/ＤＣ変換器が存在する。各変換器は特化した用途を有する。
【０００５】
降圧型変換器は降圧型ＤＣ/ＤＣ変換器である。即ち、降圧型変換器の場合、出力電圧は入力電圧より低い。降圧型変換器は、例えば、自動車用充電装置を使用する自動車の場合携帯電話を充電するために使用することができる。この場合、自動車バッテリーからＤＣ電力をより低い電圧に変換しなければ、携帯電話バッテリーを充電するためには使用できない。降圧型変換器には、入力電圧が目的の出力電圧より低くなった時に目的の出力電圧を維持しなければならない問題がある。
【０００６】
昇圧型変換器は、入力電圧より高い出力電圧を発生するＤＣ/ＤＣ変換器である。例えば、昇圧型変換器は携帯電話に使用すると、スクリーン型表示装置などを駆動するより高い電圧に携帯電話電池電圧を変換することができる。昇圧型変換器には、入力電圧が目的の出力電圧より高い電圧に変動したさいに出力電圧をより高く維持しなければならない問題がある。
【０００７】
誘導子や変圧器などの従来の大半の誘導構成部分は、磁性コア構成部分を有し、この構成部分は用途に応じて、Ｅ型、Ｕ型やＩ型、トロイダル型など専用の形状を有する。この場合、誘導巻き線を磁性コア構成部分に巻き付けて誘導子または変圧器を形成する。この型式の誘導子または変圧器は、コアや巻き線などの個別の部品を多数必要とするとともに、これら部品を保持する構造を必要とする結果、多数の空気間隔が誘導子内に存在することになり、動作に影響を与え、かつ空間の最大利用を妨害する。この組み立て構成の場合、一般的に構成部分のサイズが大きくなり、効率が低下する。
【０００８】
現在いずれも小さな設置面積を必要とする多くの用途において変圧器が使用されているため、すぐれた効率をもつ小型の変圧器の需要は高い
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、薄型高電流対応複合体の変圧器に関する。本発明の一部の実施態様による変圧器は第１スタートリード線、第１フィニッシュリード線、第１の複数の巻き線および第１中空コアを有する第１導電性巻き線部、第２スタートリード線、第２フィニッシュリード線、第２の複数の巻き線および第２中空コアを有する第２導電性巻き線部、およびこれら第１および第２の巻き線部の周囲に圧縮された軟磁性複合体を有する。分布型ギャップを有した軟磁性複合体が、線形に近い飽和曲線を確保する。
【００１０】
本発明の変圧器には、複数の使い方がある。一部の実施態様では、変圧器はフライバック変換器として、シングルエンド型一次インダクタンス変換器として、そしてＣｕｋ変換器（チュークコンバータ）として動作するものである。
【００１１】
添付図面に関連して以下に与える例示のみを目的とする説明から、本発明の詳細を理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】薄型高電流対応複合体の変圧器の巻き線部を示す図である。
【図２】薄型高電流対応複合体の変圧器の巻き線部の別な構成を示す図である。
【図３】薄型高電流対応複合体の変圧器の巻き線部のさらに別な構成を示す図である。
【図４】薄型高電流対応複合体の変圧器の巻き線部のさらに別な構成を示す図である。
【図５】薄型高電流対応複合体の変圧器の巻き線部のさらに別な構成を示す図である。
【図６】本発明実施態様に従って構成した変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を示す図である。
【図７】本発明実施態様に従って構成した変圧器を示す図である。
【図８】本発明実施態様に従って構成した変圧器を示す図である。
【図９】圧粉技術を使用した変圧器について、フェライト技術を使用する変圧器と比較して示す線形飽和曲線である。
【図１０】上記実施態様を使用した変換器（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：コンバータ）を示すブロック図である。
【図１１】上記変圧器を使用した変換器を示すブロック機能図である。
【図１２】上記変圧器を使用し、ＳＥＰＩＣとして動作する変換器の使用を示す実効回路図である。
【図１３】上記変圧器を使用し、フライバック変換器として動作する変換器の使用を示す実効回路図である。
【図１４】上記変圧器を使用し、Ｃｕｋ変換器として動作する変換器の使用を示す実効回路図である。
【００１３】
なお、本発明の図面および説明に関しては、本発明の正しい理解にとって適切な要素を説明するために単純化している。即ち、平明を期すために、誘導子（ｉｎｄｕｃｔｏｒ：インダクタ）/変圧器設計において見られる他の多くの要素については省略する。当業者ならば、本発明を実施するさいに望ましいおよび/または必要な他の要素および/または工程に関して知悉しているはずである。また、このような要素および工程は公知であり、また本発明の理解にとって役にたつものではないため、説明は省略する。このように、当業者にとって公知なこのような要素および方法に関するすべての変更例などは本発明に包含されるものとする。
【００１４】
本発明は、薄型高電流対応複合体の変圧器に関する。この変圧器はスタートリード線およびフィニッシュリード線を有する第１巻き線部を有する。さらに、本発明変圧器は第２巻き部を有する。巻き線部の周囲を磁性材料によって完全に取り囲み、誘導子本体を形成する。加圧成形を使用して、巻き線部周囲に磁性材料を成形する。
【００１５】
本発明装置の用途を例示すれば、Ｃｕｋ変換器、フライバック変換器、シングルエンド型一次インダクタンス変換器（ＳＥＰＩＣ：single-ended primary-inductance converter：セピックコンバータ）、結合誘導子などであるが、これらに制限されない。ＳＥＰＩＣやＣｕｋ変換器の場合、軟磁性複合体ロスを抑えることによって変圧器の２つの巻き線部間の漏れインダクタンスが変換器の効率を改善する。
【００１６】
図１について説明すると、図１は、以下に説明するように変換器に使用することができる薄型高電流対応複合体の変圧器１０の巻き線部を示す図である。一部の実施態様では、コイルと呼ぶこともある巻き線部は、内周または直径が等しいか、あるいは可変な共通軸線上で任意の形状をとることができる電気導体を有し、その巻き数は一つかそれ以上である。各巻きは任意の形状でよく、例示すると、円形、長方形または正方形であればよい。導体の横断面も任意の形状でよく、例えば円形、正方形または長方形であればよい。変圧器１０は２つの巻き線部、即ち第１巻き線部２０および第２巻き線部３０を有する。第１巻き線部２０は巻き（２２）数が複数であり、スタートリード線２４およびフィニッシュリード線２６を有する。第２巻き線部３０も巻き（３２）の数が複数であり、スタートリード線３４およびフィニッシュリード線３６を有する。
【００１７】
第１巻き線部２０は巻き数が任意でよく、第２巻き線部３０も巻き数は任意でよい。第１巻き線部２０と第２巻き線部３０の巻き数比は１/１０〜１０の範囲にあればよく、具体的には第１巻き線部２０の巻き数はほぼ４〜４０の範囲にあればよく、より具体的にはほぼ１０であればよい。同様に、第２巻き線部３０の巻き数はほぼ４〜４０の範囲にあればよく、より具体的にはほぼ１０であればよい。
【００１８】
第１巻き線部２０は第１方向に巻き、そして第２巻き線部３０は、同じ回転中心で、逆方向に巻けばよい。あるいは、同じ回転中心で第２巻き線部３０を第１巻き線部２０と同じ方向に巻くことも可能である。さらに、第２巻き線部３０を第１巻き線部２０と並列関係で同時に巻くことも可能である。第１巻き線部２０および第２巻き線部３０は、二本巻きとしても知られている交互巻きとして同時に巻いてもよい。この巻き構成では、第１巻き線部２０および第２巻き線部３０が薄型になり、変圧器１０を薄型に構成できる。変圧器１０の寸法については１０×１０×４ｍｍであればよく、あるいはこれよりも大きくてもよく、小さくてもよい。
【００１９】
別な巻き線部の構成を図２に示す。この構成では、変圧器１０を形成するために平型ワイヤを使用する。図２では、第１巻き線部２０と第２巻き線部３０との間の間隙を誇張して示す。変圧器１０は、横断面が矩形の平型ワイヤから形成したワイヤ巻き線部２０、３０を有する。巻き線部２０、３０のワイヤの実例は、ポリアミドエナメルを絶縁のために被覆した銅から形成したエナメル被覆銅平型ワイヤである。平型ワイヤ構成を示し、かつ説明するが、リッツワイヤ（Ｌｉｔｚ  ｗｉｒｅ）および/または編組ワイヤも使用可能である。上記の円形構成の場合と同様に、平型ワイヤ構成の巻き線部２０、３０は巻き（２２、３２）の数が複数である。第１巻き線部２０はスタートリード線２４およびフィニッシュリード線２６を有し、第２巻き線部３０はスタートリード線３４およびフィニッシュリード線３６を有する。スタートリード線２４は第１リード線１６に相互接続し、フィニッシュリード線２６は第２リード線１７に相互接続する。同様に、スタートリード線３４は第３リード線１８に相互接続し、フィニッシュリード線３４は第４リード線１９に相互接続する。
【００２０】
上記以外の構成の巻き線部を使用することが可能である。例えば、図３に示すように、隙間を設けて配置される巻き線構成部（gapped windings）としても変圧器１０を形成することが可能である。図３には２つの巻き線部を使用しているが、巻き線部は任意の個数で使用することが可能である。隙間を設けた巻き線部（gapped windings）は、巻き中心が第２巻き線部３０の巻き中心から横方向に変位している第１巻き線部２０を有することができる。この変位は、変圧器本体の範囲内における水平方向および/または垂直方向変位である。
【００２１】
図４に示す巻き線部の別な構成例は、内径の一部を共有した隙間を設けた巻き線部である。同様に、２つの巻き線部を示すが、この構成の場合巻き線部の個数は加減することができる。内径を一部共有した隙間を設けた巻き線部は第１巻き線部２０および第２巻き線部３０を有し、第１巻き線部２０と第２巻き線部３０との間に隙間としてエアーギャップが存在する。
【００２２】
さらに別な巻き線部の構成を図５に示す。この構成の場合、巻き線部の個数は３である。図示のように、第１巻き線部２０は、第２巻き線部３０および第３巻き線部４０と同じ巻き取り中心をもつ。３つの巻き線部からなる変圧器に対して他の構成も使用することができる。図示のように、第１巻き線部は巻き取り中心を中心にして巻き取り、そして第２巻き線部３０は同じ巻き取り中心を共有し、内径は第１巻き取り部２０の外径よりも大きい。第３巻き線部も同じ巻き取り中心を共有し、内径が第２巻き線部３０の外径よりも大きい。
【００２３】
図１〜５の巻き線部の上に、あるいはその周囲に変圧器本体を形成することができる。この変圧器本体は分布型ギャップを有した絶縁処理磁性粒子で形成する軟磁性複合体に含まれる。軟磁性複合体を定義するさい“軟”は、例えば保磁力ＨＣが５エルステッドに等しいか、あるいはこれより小さい場合などのように複合体が磁性的に軟性であることを意味する。軟磁性複合体は合金粉、鉄粉またはこれら粉体の混合体から構成することができる。粉体は充填剤、樹脂および潤滑材を有することも可能である。軟磁性複合体は変圧器が高いインダクタンスを示すにもかかわらず、コア損失が小さいため効率を最大化できる電気特性を有する。
【００２４】
軟磁性複合体は抵抗率が高い（１ＭΩを超える）ため、表面実装リード線間に導電経路がなくても、製造時の変圧器が動作可能である。また、インダクタンス値にもよるが、軟磁性材料は４０ＭＨｚまで効率良く動作可能である。軟磁性材料に作用する力は、ほぼ１５トン/インチ２〜ほぼ６０トン/インチ２である。この圧力では、軟磁性材料が圧縮し、巻き線部の周囲にこれを緊密かつ完全に成形できるため、間に巻き線部を有する変圧器を形成できる。本発明の一部の実施態様の場合、巻き線部の周囲に圧縮し、緊密かつ完全に軟磁性材料を形成することは、巻き線部周囲に、および/または巻き線部間に巻き線部の各巻きを形成することを意味する。
【００２５】
図６に示す変圧器１０の場合、例えば回路基板（図示省略）上に、あるいは本体１４の内部に形成した第１および第２巻き線部２０、３０とともに実装できるように構成してある。変圧器１０は本体１４を有し、これから外側に第１リード線１６および第２リード線１７を延在させる。また、本体１４は第３リード線１８および第４リード線（図では見えない）１９を有し、いずれも本体から外側に延在する。これらリード線１６、１７、１８および１９は本体１４の底部において湾曲し、折りたたまれ、必要に応じて回路に接続する一つかそれ以上のパッドに半田付けすることができる。一旦回路基板に接続した後は、リード線１６、１７、１８および１９は任意に相互接続できるため、変圧器１０としての性能を発揮することができる。同様に、必要に応じて、任意の個数のコイルまたはリード線を付加することができる。
【００２６】
図７に示すように、変圧器１０は巻き線部を２つ有し、いずれも回路基板（図示省略）に実装するか、あるいは装着するために実装することができる。変圧器１０は、図示のように円筒形、あるいは正方形や六角形などの他の形状を取ることができる本体１４を有し、この本体１４の内部に第１巻き線部２０および第２巻き線部３０（図では見えない）を形成し、かつこれらから第１リード線１６および第２リード線１７を外側に延在させる。また、本体１４はこれから外側に延在する第３リード線１８および第４リード線１９を有する。これらリード線１６、１７、１８および１９は本体１４の底部において湾曲し、折りたたまれ、必要に応じてＰＣＢに半田付けすることができる。一旦回路基板に接続した後は、リード線１６、１７、１８および１９は任意に相互接続できるため、変圧器１０はその性能を発揮することができる。
【００２７】
図８に示すように、変圧器１０は巻き線部を３つ有し、いずれも回路基板（図示省略）に実装するか、あるいは装着するために実装することができる。変圧器１０は本体１４を有し、この本体１４の内部に第１巻き線部２０および第２巻き線部３０（図では見えない）を形成し、かつこれらから第１リード線１６および第２リード線１７を外側に延在させる。また、本体１４はこれから外側に延在する第３リード線１８および第４リード線１９を有する。さらに、本体１４はこれか外側に延在する第５リード線１２および第６リード線１３を有する。これらリード線１２、１３、１６、１７、１８および１９は本体１４の底部から延在し、必要に応じてＰＣＢに半田付けすることができる。一旦回路基板に接続した後は、リード線１２、１３、１６、１７、１８および１９は任意に相互接続できるため、変圧器１０はその性能を発揮することができる。同様に、必要に応じて、任意の個数のコイルまたはリード線を付加することができる。
【００２８】
他の誘導性巻き線部と比較した場合、本発明の変圧器１０はいくつかの類のない特性を有する。導電性巻き線部は、リード線フレーム、磁性コア材および保護エンクロージャーとともに、あるいはこれらを使用せずに、表面実装またはスルーホール実装に好適な端子リード線をもつ独立した一つの薄型一体本体として成形する。この構成のために、磁気特性に利用できるスペースを最大限まで利用でき、そしてこの構成自体が磁気遮断性をもつことになる。この一体的な構成のために、従来のＥコアやその他のコア形状の場合に必要になる多重コア本体が必要なくなり、対応する組み立て作業も必要なくなる。本発明の一部の実施態様における類のない導体巻き線部により高電流動作が可能になるだけでなく、変圧器の配設面積内において磁気パラメータが最適化する。本発明の変圧器はコストが低く、高性能の実装体（ｐａｃｋａｇｅ）であり、コストの高い、許容公差が厳格なコア材料への依存性がなく、また特別な巻き線技術への依存性もない。また、圧粉技術により絶縁された鉄系材料の粒子サイズを最小限に抑えることができ、コア損失が低くなり、透磁率を犠牲にすることなく高い飽和状態を得ることができるため、目標インダクタンスを実現できる。
【００２９】
変圧器１０の場合には、式１で定義するようにエネルギーを貯蔵することができる。
エネルギー貯蔵＝１/２＊Ｌ＊Ｉ２    （式１）
粒子の周囲に絶縁材、結合材および潤滑材によって形成した先に記載のギャップに加えて、粒子組成および粒子サイズの選択によってエネルギー貯蔵を最大化する。圧粉技術によって飽和特性がすぐれたものになるため、対応する印加電流に対してインダクタンスを高く維持でき、貯蔵エネルギーが最大化する。
【００３０】
図９に、圧粉技術を使用して軟磁性複合体を形成した変圧器を、フェライト技術を使用した変圧器と比較した線形に近い飽和曲線を示す図である。図９に示すように、圧粉技術によって飽和曲線は線形に近くなる。１μＨのインダクタンス未満に徐々に下がる圧粉曲線９０は依然として電流が高い場合０．９μＨ以上に止まっている一方、フェライト曲線は段差曲線、すなわち傾斜のきつい曲線である。フェライト曲線９５の場合、どんな電流でも１μＨを超えることはなく、１２〜１５Ａの間で急峻な減衰を示す。電流が高くなっても、フェライトは０．２μＨを超えることはない。圧粉技術では、充填率が小さくても電流密度が高くなり、電流スパイクに対処でき、インダクタンスが急激に小さくなることはない。従って、回路の性能および安定性がレベルアップする。
【００３１】
図１０に関して説明すると、この図は変圧器１０を利用した変換器を示すブロック図である。変換器２００は入力部Ａおよび一つかそれ以上の出力部Ｂを有することができる。この変換器２００の場合、入力部Ａの電圧レベルは出力部Ｂの電圧レベルよりも高くてもよく、あるいは低くてもよく、あるいは同じであってもよい。
【００３２】
例えばＳＥＰＩＣとして動作する場合、この変換器２００は一種のＤＣ/ＤＣ変換器として動作し、電気入力電圧を出力電圧よりも高く、あるいは等しく、あるいは低く変換するもので、出力電圧は入力電圧と同じ極性をもつ。変換器２００の出力は、以下に説明する制御トランジスタの負荷サイクルによって制御する。変換器２００は、電池電圧が意図する出力電圧よりも高いか低い場合に有用な変換器である。例えば、変換器２００は１３．２Ｖの電池が（変換器２００の入力において）６Ｖを放電し、そしてシステム構成部分が（変換器２００の出力において）１２Ｖを必要とする場合に有用である。このような例では、入力電圧は出力電圧より高くてもよく、低くてもよい。
【００３３】
ＣｕＫ変換器として動作するさいには、例えば、変換器２００は一種のＤＣ/ＤＣ変換器として動作し、電気出力電圧を入力電圧よりも高く、あるいは同じに、あるいは低くでき、その極性は入力電圧とは逆である。
【００３４】
図１１は変換器のブロック機能図である。変換器２００は入力部２１０、出力部２３０、変圧器１０および制御ユニット２２０を有する。変換器２００は、ユニット２２０を制御するために出力部２３０からのフィードバックループ（図示省略）を有することも可能である。入力部２１０には適宜電圧調整部および電圧条件設定部を設けることが可能である。入力部２１０は、入力電圧条件設定および入力電圧調整を適宜行った後、変圧器１０に信号を送る。変圧器１０は、送られた信号に基づいて充電できる。例えば、変圧器１０の第１側は入力電圧値まで充電することができる。制御ユニット２２０に基づいて、変換器１０に充電された電圧を次に出力部２３０に送り出す。出力部２３０に、適宜、出力電圧の条件設定部/調整部を設けると、変換器２００からより有効な電圧を与えることができる。
【００３５】
次に図１２に触れると、図１２は変換器１０をＳＥＰＩＣとして使用するさいの実効的な回路図である。ＳＥＰＩＣは、一般に、入力電圧が出力電圧より高いか、あるいは低いかに関係なく正に調整された出力電圧を確保するものである。ＳＥＰＩＣは、未調整電源装置からの電圧を変換する必要がある場合に特に有用である。ＳＥＰＩＣ７００は、２つの巻き線部７０２、７０４を有する変換器１０を有することができる。各巻き線部にはスイッチングサイクル中同じ電圧を供給することができる。２つの巻き線部間に漏れインダクタンスがあるため、ＡＣ損を小さくすることによってＳＥＰＩＣ７００の効率をレベルアップすることができる。図１２に示すように、変圧器１０の第１リード線７６０は接地し、第２リード線７７０はＶｏｕｔおよびコンデンサー７２０に結合したダイオード７１０に相互接続する。さらに、第２リード線７７０および第３リード線７８０については、コンデンサー７３０を介して相互接続するとともに、第３リード線７８０はトランジスタ７５０のドレインに接続する。変圧器１０の第４リード線７９０はＶｉｎおよびコンデンサー７４０に結合する。トランジスタ７５０のソースは接地することができる。
【００３６】
直列接続した変圧器１０の２つの巻き線部の実効インダクタンスは式２に示す通りである。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２±２＊Ｋ＊（Ｌ１＊Ｌ２）０．５              （式２）
式中、＋または−は結合が和動か差動かに依存するものである。Ｌ１およびＬ２はそれぞれ第１巻き線部および第２巻き線部のインダクタンスを表し、Ｋは結合係数を表す。従って、変圧器１０は、第１巻き線部および第２巻き線部両者のインダクタンスがＬで、結合が完璧で和動の場合には、４Ｌを与えることになる。
【００３７】
図１２の回路を解析するさいには、Ｖｉｎについてコンデンサー７４０によって条件設定する。変圧器１０の第１巻き線部７０２を充電し、最終的にＶｉｎと等しくすることができる。制御トランジスタ７５０に応じて、回路７００を介する伝搬によって第１巻き線部の電圧をＶｏｕｔにすることができる。即ち、変圧器１０の第１巻き線部の電圧を変圧器１０の第２巻き線部に送ることができる。次に、制御トランジスタ７５０に基づいて、この電圧をＶｏｕｔに結合する。コンデンサー７２０によって、変圧器１０の第２巻き線の電圧からの出力電圧について条件設定することができる。ダイオード７１０によって、コンデンサー７２０から回路７００の残りの部分への漏れを防止することができる。
【００３８】
図１３は、変圧器を使用し、フライバック変換器として動作する変換器の使用例を示す実効回路図である。フライバック変換器はＡＣ/ＤＣ（整流が必要である）変換器、あるいはＤＣ/ＤＣ変換器のいずれとしても使用可能である。フライバック変換器は一種のバックブースト変換器であり、変圧器が分離を確保する。
【００３９】
図１３に示す回路８００は、スイッチ８１０に電気的に結合した入力電圧源８４０および変圧器の一次巻き線部８０２を有する。変圧器の二次巻き線部８０４は、ダイオード８２０に電気的に接続し、コンデンサー８５０と負荷部８３０とは並列配置である。動作時、スイッチ８１０が閉じると、一次巻き線部８０２が入力電圧源８４０に接続する。変圧器内の磁束が大きくなり、変圧器にエネルギーが蓄積する。二次巻き線部８０４に誘導された電圧によってダイオードに逆方向にバイアスがかかり、コンデンサー８５０が負荷部８３０にエネルギーを供給する。
【００４０】
スイッチ８１０が開くと、二次電圧によってダイオード８２０に順方向にバイアスがかかる。変圧器からのエネルギーがコンデンサー８５０を再充電し、負荷部８３０の電源になる。
【００４１】
図１４は、変圧器を使用し、Ｃｕｋ変換器として動作する変換器の使用例を示す実効回路図である。Ｃｕｋ変換器は一種のＤＣ/ＤＣ変換器であり、出力電圧が入力電圧より高いか、あるいは低く、極性は入力電圧と出力電圧とは逆である。
【００４２】
図１４に示す回路９００は、スイッチ９１０に電気的に結合した入力電圧源９４０および変圧器の一次巻き線部９０２を有する。変圧器の二次巻き線部９０４は、並列配置のダイオード９２０、コンデンサー９５０および負荷部９３０に電気的に接続する。動作時、スイッチ９１０が開くと、コンデンサー９６０が第１巻き線部９０２を介して入力源９４０によって充電される。電流がダイオード９２０を介して二次巻き線部９０４から負荷部９３０に流れる。スイッチ９１０を閉じると、コンデンサー９６０および二次巻き線部９０４がスイッチ９１０を介して負荷部９３０にエネルギーを伝達する。
【００４３】
本発明の特徴および要素について具体的な実施態様の組み合わせにおいて説明してきたが、各特徴はそれぞれ独立して実施することが可能であり、また本発明の他の特徴および要素を組み合わせて実施することもの可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、２００：  変圧器
１４：  本体
１６、１７、１８、１９：  リード線
１６、２６、３６：  フィニッシュリード線
２４、３４：  スタートリード線
２０：  第１巻き線部
３０：  第２巻き線部
４０：  第３巻き線部
【図１】
2019071454.tif 000003
【図２】
2019071454.tif 000004
【図３】
2019071454.tif 000005
【図４】
2019071454.tif 000006
【図５】
2019071454.tif 000007
【図６】
2019071454.tif 000008
【図７】
2019071454.tif 000009
【図８】
2019071454.tif 000010
【図９】
2019071454.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月16日(2019.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型高電流対応複合体の変圧器において、
第１のリード線および第２のリード線と第１の複数回巻きの巻線と第１直径の第１中空コアとを有する導電性の第１の巻き線部と、
第１のリード線および第２のリード線と第２の複数回巻きの巻線と第２直径の第２中空コアとを有する導電性の第２の巻き線部と、
を備え、
前記第１の複数回巻きの巻線の少なくとも一部が前記第２中空コアの一部内に配置されており、
一体成形の変圧器本体が前記第１および第２の複数回巻きの巻線の周囲を取り囲み且つ前記第１および第２中空コアを充填する軟磁性複合体を有しており、この軟磁性複合体が前記第１および第２の複数回巻きの巻線の周囲を加圧成形しており、
そして、線形に近い飽和曲線を与える分布型ギャップを有する絶縁性磁性粒子で構成された前記軟磁性複合体であり、前記巻き線部の周囲の前記軟磁性複合体が実質的に空隙のない状態になるように且つ前記巻き線部の短絡がなく前記リード線の露出部分以外を導電性の前記巻き線部の周囲の全部分に完全に密着させた状態で密度を高くするように前記軟磁性複合体に力を加えて加圧成形してあり、
前記変圧器本体が保護筺体を使用しないで形成され且つそれぞれの前記リード線の少なくとも一部は前記変圧器本体の外側に存在することを特徴とする変圧器。
【請求項２】
導電性の前記第１の巻き線部と前記第２の巻き線部とが、隙間を設けて配置される巻き線構成部である請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
導電性の前記第１の巻き線部と前記第２の巻き線部とが、内径部分を共有し、隙間を設けて配置される巻き線構成部である請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
導電性の前記第１の巻き線部および前記第２の巻き線部の少なくとも一つが長方形である請求項１に記載の変圧器。
【請求項５】
半田付け可能な接続部位にするために、それぞれの前記リード線の端末部が前記変圧器本体の周囲で曲げられ且つ折りたたまれている請求項１に記載の変圧器。
【請求項６】
前記軟磁性複合体が誘導子本体を形成する請求項１に記載の変圧器。
【請求項７】
前記軟磁性複合体が前記導電性の第１および第２の巻き線部の全てを取り囲むとともにこれらに接触するだけでなく、前記第１中空コアおよび前記第２中空コアを完全に充填する請求項１に記載の変圧器。
【請求項８】
前記第２直径が前記第１直径よりも小さい請求項１に記載の変圧器。
【請求項９】
前記軟磁性複合体が粉体の混合体である請求項１に記載の変圧器。
【請求項１０】
前記軟磁性材料が合金粉を有する請求項９に記載の変圧器。
【請求項１１】
前記軟磁性材料が鉄粉を有する請求項９に記載の変圧器。
【請求項１２】
前記粉体が充填材、樹脂および潤滑材の少なくとも一つを有する請求項９に記載の変圧器。
【請求項１３】
前記変圧器が前記軟磁性コアの粒子間の前記分布型ギャップ内にエネルギーを貯蔵する請求項１に記載の変圧器。
【請求項１４】
前記軟磁性複合体が、絶縁された鉄系材料内における最小の粒子サイズを有する請求項１に記載の変圧器。
【請求項１５】
少なくとも一つのチョークコイルを形成するために、前記第１の複数回巻きの巻線および前記第２の複数回巻きの巻線が中心軸を中心とする巻線である請求項１に記載の変圧器。
【請求項１６】
前記中心軸が、前記第１の複数回巻きの巻線および前記第２の複数回巻きの巻線に対して同じである請求項１５に記載の変圧器。
【請求項１７】
前記中心軸が、前記第１の複数回巻きの巻線および前記第２の複数回巻きの巻線に対して異なる請求項１５に記載の変圧器。
【請求項１８】
変圧器を製造する方法において、
第１の電気導体を第１中心軸の周りに複数回巻きつけて第１の巻き線部を形成して、第１のリード線と第２のリード線を設けた前記第１の巻き線部を内側にする第１直径を有した第１中空コアを形成し、
第２の電気導体を第２中心軸の周りに複数回巻きつけて第２の巻き線部を形成して、第１のリード線と第２のリード線を設けた前記第２の巻き線部を内側にする第２直径を有した第２中空コアを形成し、
前記第２中空コアの一部内に前記第１の複数回巻きの巻線の少なくとも一部を位置決めして、
前記第１および第２の巻き線部を取り囲み且つ前記第１および第２中空コアを完全に充填するように、前記第１および第２の複数回巻きの巻線の周りで軟磁性複合体を加圧成形して前記第１および第２の巻き線部と一体成形する変圧器本体を形成して、
そして、線形に近い飽和曲線を与える分布型ギャップを有する絶縁性磁性粒子で構成された前記軟磁性複合体であり、前記巻き線部の周囲の前記軟磁性複合体が実質的に空隙のない状態になるように且つ前記巻き線部の短絡がなく前記リード線の露出部分以外を導電性の前記巻き線部の周囲の全部分に完全に密着させた状態で密度を高くするように前記軟磁性複合体に力を加えて加圧成形してあり、
前記変圧器本体が保護筺体を使用しないで形成され且つそれぞれの前記リード線の少なくとも一部を前記変圧器本体の外側に引き出すことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記第１中心軸および前記第２中心軸を同軸にする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
半田付け可能な接続部位にするために各前記リード線の少なくとも一部が前記変圧器本体の周囲で曲げ且つ折りたたむ請求項１８に記載の方法。