(57)【要約】【課題】既存の大きさのままで、電流センサ機能を有し、さらにセンサでの電力ロスを生じない安価な構成をとる、省電力化に貢献可能なトランスを提供する。【解決手段】トランスのコアは、３つの磁脚３，４，５を有するＥ型コア１１と、このＥ型コア１１の磁脚３，５を連結するＩ型コア１２からなる。Ｅ型コア１１に含まれている中央磁脚４の先端とＩ型コア１２は、ギャップ部１３を介して対向配置されている。Ｅ型コア１１とＩ型コア１２との間にあるギャップ部１３は、磁気飽和を避けるために必要である。一次巻線および二次巻線３１は、共にＥ型コア１１の中央磁脚４を巻装軸として巻回されている。Ｅ型コア１１とＩ型コア１２との間にあるのギャップ部１３には、アナログ出力型の磁気センサであるホール素子２１を配設してある。このことにより、ギャップ部１３に発生する磁束密度を検知することが可能になる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体で形成されたコアと、該コアに巻装される複数組の巻線とを備えたトランスにおいて、
前記コアの少なくとも一部に設けたギャップ部に発生する磁束密度を検出する、アナログ出力型の磁気センサ
を有することを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記磁性体で形成されたコアは、第１および第２のＥ型コアまたは、Ｅ型コアとＩ型コアで構成されることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記アナログ出力型の磁気センサは、ホール素子またはホールＩＣであることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば直流電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ，ＡＣ／ＤＣコンバータなどに使用されるトランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から周知の如く、大半の電子機器は、商用電源であるＡＣ１００Ｖのままでは、満足にその機能を果たすことができないので、ＤＣ５ＶまたはＤＣ２４Ｖのように入力ＡＣ電圧を変換する電源装置が必要である。
【０００３】
一方、昨今では電力の高効率化が要求されており、各種装置用の電源の構成にも改善が要求されている。更なる電源の高効率化のため、電源回路の各所に電流センサなどの電流検知手段を設け、その出力値に基づいて制御回路にフィードバックをかけ効率化を進める方法が一般的である。
【０００４】
電流検知を行うための１つの解決手法として、シャント抵抗を用いる方法が広く知られている。しかし、この方法ではシャント抵抗で電圧降下が生じることから、大電流を扱う電源回路において、その電力ロスは無視できない大きな値になってしまう。
【０００５】
また、シャント抵抗は温度特性を有しているので、その温度特性に対応した補正回路が必要になることから、電源装置が高価になるという問題が生じてくる。
【０００６】
さらに、電力の効率化を達成するためフィードバック制御を行うには、従来用いていなかった各種センサを新たに設置する必要があるので、電源装置全体のサイズが大きくなるほか、高価になってしまうという問題が生じてくる。
【０００７】
一方、他の技術文献（特許文献１参照）においては、チョークコイル内蔵回路の電流検出装置が開示されている。しかし、チョークコイルは入力電流の突入分を平滑化する部品であるので、平滑後の出力電流とは若干異なる平滑前の電流に起因する磁束密度がコア部に発生する。当然のことながら、磁気センサ部分にも同様の磁束密度が発生する。そこで、より一層の効率化を進めるために、電源回路などではチョーク部分で電流検知を行うのではなく、平滑後の電圧変換を行うトランス部分で電流検知を行うことが必要になってくる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１８１８５１号公報（第４頁，図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明の目的は、このような問題等に鑑み、電源装置には必要不可欠な部品であるトランス自体に、電流センサ機能を併有させることにより、電源装置を既存の大きさのままとし、且つ電流センサでの電力ロスが生じないようにしたトランスを提供することにある。
【００１０】
また本発明の他の目的は、製造コストが廉価であり、さらに加えて省電力化に貢献可能なトランスを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁性体で形成されたコアと、該コアに巻装される複数組の巻線とを備えたトランスにおいて、前記コアの少なくとも一部に設けたギャップ部に発生する磁束密度を検出する、アナログ出力型の磁気センサを有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁性体で形成されたコアは、第１および第２のＥ型コア、または、Ｅ型コアとＩ型コアで構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記アナログ出力型の磁気センサは、ホール素子またはホールＩＣであることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成をとることにより、既存の大きさのままで、電流センサの機能を有したトランスを構成でき、さらにセンサでの電力ロスを生じない安価な構成をとる、省電力化に貢献可能なトランスが得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態の断面構造を、簡略化した模式図として示したものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）を上面から見た平面図である。
【００１７】
本実施の形態に係るトランスのコアは、３つの磁脚３，４，５を有するＥ型コア１１と、このＥ型コア１１の磁脚３，５を連結するＩ型コア１２からなる。Ｅ型コア１１に含まれている中央磁脚４の先端とＩ型コア１２は、ギャップ部１３を介して対向配置されている。なお、上記Ｅ型コア１１とＩ型コア１２との間にあるギャップ部１３は、磁気飽和を避けるために必要なものであり、センサ配置のために新規に設けたものではない。
【００１８】
本実施の形態に係るトランスを構成する一次巻線および二次巻線３１は、共にＥ型コア１１の中央磁脚４を巻装軸として巻回されている。通常、一次巻線および二次巻線３１は、電流分割巻きか、あるいは電圧分割巻きで一体的に巻かれ、一次と二次の巻線の結合を良好にしている。なお、巻装軸とは、コイルを装着する軸状物のことでコイルを直巻するときの磁脚であり、あるいはコイルを巻回したボビンを取り付ける磁脚などがこれらに該当する。
【００１９】
本実施の形態に係るトランスでは、Ｅ型コア１１とＩ型コア１２との間にあるギャップ部１３に、アナログ出力型の磁気センサであるホール素子２１を配設してある。このことにより、ギャップ部１３に発生する磁束密度を検知することが可能になる。
【００２０】
図２は、本実施の形態に係るトランスの一次電流と、ホール素子部の磁束密度との関係を示す特性図である。このギャップ部１３の磁束密度は、当然トランスの一次巻線部分に流れる一次電流に比例した値になるので、特性としては、一次電流に対して直線的にホール素子２１の出力が変化する。このホール素子２１の出力より、電力ロスを生じることなく、一次電流値を測定することが可能になる。
【００２１】
また、ホール素子２１のような低消費電力型の磁気センサを用いているので、基本的に電力ロスは発生しない。したがって、シャント抵抗で一次電流を検知する従来例に比べて電力ロスが格段に少なくなり、一層の電力の高効率化を実現することが可能になる。
【００２２】
なお、コア材料としては、一般的な磁性材料であるフェライトの他にも、ケイ素鋼板、電磁軟鉄を代表とするソフトマグネティック金属材料など様々な磁性体の適用が可能であり、周波数特性や温度特性などを考慮して最適な材料を選ぶ必要がある。
【００２３】
コア形状については、特に種類の限定はないが、通常量産されているＥ型コアを２つ用いる場合や、Ｅ型コアとＩ型コアを用いる場合、その他にもトロイダル形状など様々な形状が適用可能であり、少なくとも１箇所以上のギャップ部を有する必要がある。
【００２４】
アナログ出力型の磁気センサについては、ホール素子やホールＩＣ，ＭＲ，フラックスゲートセンサ，ＭＩセンサなどが適用可能であるが、小型かつ安価で磁束の極性に依存した出力を出すホール素子やリニア出力型のホールＩＣが望ましい。
【００２５】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、更に種々変形して実施することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を実施することにより、既存の大きさのままで、電流センサ機能を有したトランスを実現でき、さらにセンサでの電力ロスが生じない安価な構成をとる、省電力化に貢献可能なトランスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したトランスの一部破断側面構造を示す簡略図、および、該トランスを上面から見た平面図である。
【図２】本発明を適用したトランスの一次電流と磁束密度の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
３，５　　外側の磁脚
４　　内側の磁脚
１１　　Ｅ型コア
１２　　Ｉ型コア
１３　　ギャップ部
２１　　ホール素子
３１　　一次巻線および二次巻線
【図１】
2004096016.tif 000003
【図２】
2004096016.tif 000004