(57)【要約】【課題】  巻線間の結合性に優れ、製造コストを抑え小型化することができるトランス、該トランスを構成するボビン、及び該トランスを含むトランス装置を提供する。【解決手段】  トランス４０を、一次側ボビン４２と二次側ボビン５０の２つのボビンで構成する。一次側ボビン４２は、筒状部４４及び接続端子４６ａ、４６ｂを備える。筒状部４４には一次巻線６０が巻回され、この一次巻線６０の端部が接続端子４６ａ、４６ｂに接続される。二次側ボビン５０は、複数の鍔を有する筒状部５２と、接続端子５４ａ、５４ｂと、接続端子５６ａ、５６ｂとを備える。筒状部５２には二次巻線６２が巻回され、筒状部５２の二次巻線６２が巻回された部分とは異なる部分に三次巻線（検出巻線）６４が巻回され、筒状部５２の内側には、一次側ボビン４２が収容される。接続端子５４ａ、５４ｂには検出巻線６４の端部が接続される。接続端子５６ａ、５６ｂには二次巻線６２の端部が接続されると共にフィルタ回路７０が接続される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筒状部を有し、該第１の筒状部に二次巻線及び三次巻線が巻回され、少なくとも一次巻線が巻回される第２の筒状部及び該第２の筒状部に巻回された巻線の端部の各々を接続する端子を有するボビンと組み合わされてトランスを構成するボビンであって、
前記第１の筒状部に巻回された三次巻線の端部を接続するための一対の端子を設けたボビン。
【請求項２】
第１の筒状部、及び該第１の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第１の端子を有する第１のボビンと、
第２の筒状部、及び該第２の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第２の端子を有し、前記第１の筒状部の内側に収容された第２のボビンと、
前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第２の端子の各々に接続された一次巻線と、
前記第１の筒状部に巻回された二次巻線と、
前記第１の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に巻回され、端部が前記第１の端子の各々に接続された三次巻線と、
を備えたトランス。
【請求項３】
前記三次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線である請求項２記載のトランス。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載のトランスと、
前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、
ケース部材と、
を備え、
前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたトランス装置。
【請求項５】
第１の筒状部、及び該第１の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第１の端子を有する第１のボビンと、
第２の筒状部、該第２の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第２の端子及び一対の第３の端子を有し、前記第１の筒状部の内側に収容された第２のボビンと、
前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第２の端子の各々に接続された一次巻線と、
前記第１の筒状部に巻回された二次巻線と、
前記第１の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に巻回され、端部が前記第１の端子の各々に接続された三次巻線と、
前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第３の端子の各々に接続された四次巻線と、
を備えたトランス。
【請求項６】
前記三次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線である請求項５記載のトランス。
【請求項７】
前記一次巻線及び前記四次巻線は、同一の線径で、かつ同一の巻数で前記第２の筒状部に巻回された請求項５または請求項６のいずれか１項記載のトランス。
【請求項８】
前記第２の筒状部に、前記一次巻線及び前記四次巻線のいずれか一方の巻線が巻回された後、該巻回された巻線の上に重ねて他方の巻線が巻回された請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載のトランス。
【請求項９】
前記第２の筒状部に、前記一次巻線及び前記四次巻線が同時に巻回された請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載のトランス。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載のトランスと、
前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、
ケース部材と、
を備え、
前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたトランス装置。
【請求項１１】
前記一次巻線及び前記四次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記四次巻線が同極性となるように前記第２の端子の一方と前記第３の端子の一方とを接続し、
前記第２の端子の一方に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、
前記第２の端子の他方に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、
前記第３の端子の他方に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記四次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、
前記第２の端子の一方に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、
を更に設けた請求項１０記載のトランス装置。
【請求項１２】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載のトランスを含むトランス装置であって、
前記一次巻線及び前記四次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記四次巻線が同極性となるように前記第２の端子の一方と前記第３の端子の一方とを接続し、
前記第２の端子の一方に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、
前記第２の端子の他方に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、
前記第３の端子の他方に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記四次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、
前記第２の端子の一方に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、
を備えたトランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボビン、トランス及びトランス装置に関し、特に高圧電源装置等に用いられるボビン、トランス及びトランス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９（Ａ）に従来のトランスの構成例を示す。図示されるように、このトランス１は、一次巻線３と二次巻線４とが、同一のボビン２の鍔付の筒状部に平行に並んで巻回されている。一次巻線３の端部はボビン２に設けられた端子５に接続されている。さらに、このトランス１に、二次巻線４から出力された電圧を検出するための三次巻線（検出巻線）６を設ける場合には、図９（Ｂ）に示されるように、検出巻線６を一次巻線３に隣接して巻回し、その端部を端子５に接続する。従って、一次巻線３及び検出巻線６は、端子５の近傍（ボビン２の筒状部の下方）のセクションに巻回する必要がある。
【０００３】
しかしながら、このトランス１では、一次巻線３と二次巻線４の結合度が悪い（パワーが伝達しにくい）、という問題がある。また、検出巻線６を設ける場合には、一次巻線３と二次巻線４との位置関係、および一次巻線３と検出巻線６との位置関係が同一となっていないため、検出巻線６で二次巻線４の出力に比例した正確な出力が得られない、という問題が発生する。さらに、一次巻線３と検出巻線６の巻回位置が近すぎるため、一次巻線３に発生するスイッチングノイズを検出巻線６が拾いやすく、ますます正確な出力が期待できなくなる。
【０００４】
図１０（Ａ）に、従来のトランスの他の構成例を示す。図示されるように、このトランス１０は、一次巻線１２が巻回された第１のボビン１１と二次巻線１５が巻回された第２のボビン１４の２つのボビンを備え、第１のボビン１１が第２のボビン１４の内側に嵌め込まれて構成されている。一次巻線１２の端部は第１のボビン１１に設けられた端子１３に接続される。このような構成により、一次巻線１２と二次巻線１５とが同心円状に位置することとなる。
【０００５】
このトランス１０に、二次巻線１５から出力された電圧を検出するための三次巻線（検出巻線）１６を設ける場合には、図１０（Ｂ）に示されるように、検出巻線１６を第１のボビン１１に巻回し、その端部を端子１３に接続するか、図１０（Ｃ）に示されるように、検出巻線１６を第２のボビン１４に巻回し、その端部を端子１３に接続する。
【０００６】
しかしながら、前者の場合には、図９（Ｂ）に示されるトランス１と同様に、一次巻線１２と二次巻線１５との位置関係、および一次巻線１２と検出巻線１６との位置関係が同一となっていないため、検出巻線１６で二次巻線１５の出力に比例した正確な出力が得られない、という問題が発生する。さらに、一次巻線１２と検出巻線１６の巻回位置が近すぎるため、一次巻線１２に発生するスイッチングノイズを検出巻線１６が拾いやすく、ますます正確な出力が期待できなくなる。
【０００７】
後者の場合には、第２のボビン１４には検出巻線１６を接続するための端子が設けられていないため、全ての巻線を巻回した後に、第２のボビン１４を第１のボビン１１に嵌め合わせ、その後で検出巻線１６の端部を端子１３に巻き付けてハンダ付けする工程が必要になり、作業が繁雑になる。また、後工程で検出巻線１６を端子１３に接続するときに巻線を切断してしまうリスクが高くなり、不良率が上がる、という問題もある。
【０００８】
上記従来のトランス１やトランス１０に比べて、部品コストを低減し、巻線間の結合度を向上させることができるトランスとして、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示されるようなトランスが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００９】
図示されるように、このトランス３０は、第１の筒状部２１ａと、第１の筒状部２１ａより直径が大きい第２の筒状部２１ｂを有する１つのボビン２１を備えている。ボビン２１の第２の筒状部２１ｂには二次巻線３１と三次巻線（検出巻線）３２とが隣接して巻回されている。そして、ボビン２１の第１の筒状部２１ａと第２の筒状部２１ｂの間の空隙２１ｇには、一次巻線からなる空芯コイル２４が挿入される。三次巻線３２の端部は端子２３に接続されている。
【特許文献１】特開２００１−３３２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のトランス３０のような構成では、空芯コイル２４をボビン２１に挿入し、一次巻線の端部２４ａを端子２３に巻き付けてハンダ付けする工程が必要になり、作業が繁雑になる。また、一次巻線の端部２４ａを端子２３に接続する工程では、一次巻線を切断したり傷つけたりする可能性があり、不良率が高くなり、かえってコスト高になってしまう。また、端部２４ａを端子２３に接続する工程で不用意に一次巻線を引っ張ってしまうと、熱溶着されている一次巻線を解きほぐしてしまうことにつながり、インダクタンス値がばらつく要因となる。さらに、空芯コイル２４をボビン２１に挿入するときに、空隙２１ｇが小さいと空芯コイル２４をボビン２１にこすりつけてしまうおそれがあり、空芯コイル２４に傷が生じる可能性がある。これを防ぐためには、図１２（Ａ）に示されるように、空隙２１ｇを大きくすることが必要であるが、空隙２１ｇを大きくするとトランス３０の大型化を助長することになる。
【００１１】
また、空芯コイル２４を角筒状に成形する場合、一次巻線を巻回するときに使用する芯材から空芯コイル２４を外すときに、角の部分で線材に傷を付ける可能性があるため、製造工程としてかなりの工夫が必要となる。従って、空芯コイル２４は、製造上の制限として円筒状にせざるを得ない。しかしながら、ボビンに組み込まれる、一般的に流通している安価なコアは、角棒状である場合が多い。角棒状のコアに円筒状の空芯コイルを組み合わせると、図１２（Ｂ）に示されるようなデッドスペースＳが発生する。これによってもトランスの大型化を助長する。丸棒状のコアを使用すればデッドスペースＳは生じないが、コスト高になる。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、製造コストを抑え小型化することができ、巻線間の結合性に優れたトランス、該トランスを構成するボビン、該トランスを含むトランス装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明のボビンは、第１の筒状部を有し、該第１の筒状部に二次巻線及び三次巻線が巻回され、少なくとも一次巻線が巻回される第２の筒状部及び該第２の筒状部に巻回された巻線の端部の各々を接続する端子を有するボビンと組み合わされてトランスを構成するボビンであって、前記第１の筒状部に巻回された三次巻線の端部を接続するための一対の端子を設けたことを特徴としている。
【００１４】
本発明のボビンは、二次側のボビンであって、少なくとも一次巻線が巻回される第２の筒状部及び該第２の筒状部に巻回された巻線の端部を接続する端子を有するボビン（一次側のボビン）と組み合わされてトランスを構成する。本発明のボビンには、第１の筒状部を有し、該第１の筒状部に二次巻線及び三次巻線が巻回される。更に、本発明のボビンには、第１の筒状部に巻回された三次巻線の端部を接続するための一対の端子が設けられている。
【００１５】
このように、二次側のボビンに巻回される三次巻線を接続する端子を、一次側のボビンではなく二次側のボビンに設けたため、二次側ボビンへの巻線の巻回しから端子への接続までの工程を連続して行うことができる。これにより、短時間及び自動で巻線巻きができるため製造コストを抑えることができると共に、２つのボビンを嵌め合わせる前に巻線の端子への接続を行うことができるため、２つのボビンを嵌め合わせた後に巻線を端子に接続する場合に比べて、巻線へのストレスを小さくでき、不良率を低減することができる。
【００１６】
なお、上記第１の筒状部及び第２の筒状部の形状は、円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。また、一次側のボビンには、一次巻線だけでなく四次巻線等が巻回されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の第１のトランスは、第１の筒状部、及び該第１の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第１の端子を有する第１のボビンと、第２の筒状部、及び該第２の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第２の端子を有し、前記第１の筒状部の内側に収容された第２のボビンと、前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第２の端子の各々に接続された一次巻線と、前記第１の筒状部に巻回された二次巻線と、前記第１の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に巻回され、端部が前記第１の端子の各々に接続された三次巻線と、を備えている。
【００１８】
本発明の第１のトランスは、第１のボビン、第２のボビン、一次巻線、二次巻線、及び三次巻線を備えている。
【００１９】
第１のボビンは、二次側のボビンであって、第１の筒状部及び一対の第１の端子を有する。第１の筒状部には二次巻線が巻回され、第１の筒状部の二次巻線が巻回された部分とは異なる部分には三次巻線が巻回される。第１の端子の各々には、第１の筒状部に巻回された三次巻線の端部が接続される。
【００２０】
第２のボビンは、一次側のボビンであって、第２の筒状部及び一対の第２の端子を有し、第１のボビンの第１の筒状部の内側に収容される。第２の筒状部には一次巻線が巻回され、第２の端子の各々には、第２の筒状部に巻回された一次巻線の端部が接続される。
【００２１】
このように、本発明の第１のトランスは、一次側ボビンと二次側ボビンの２つのボビンを備え、該２つのボビンに、各ボビンに巻回された巻線の接続に必要な端子を各々設けたため、巻線の巻回しから巻線の端子への接続までの工程を各々のボビン毎に連続して行うことができる。これにより、容易かつ短時間にトランスの巻線巻きができるようになるため、製造コストを抑えることができる。また、２つのボビンを嵌め合わせる前に巻線の接続端子への接続を行うことができるため、２つのボビンを嵌め合わせた後に巻線を接続端子に接続する場合に比べて、巻線へのストレスを小さくでき、不良率を低減することができる。また、一次側ボビンに一次巻線を直接巻くため、一次巻線で形成された空芯コイルを用いてトランスを構成する場合に比べて、余分なスペースを必要とせず、小型化することができる。
【００２２】
更にまた、上記構成により一次巻線と二次巻線が同心状に巻回されることになるため、巻線間の結合度が高くなる。
【００２３】
なお、上記第１の筒状部及び第２の筒状部の形状は、円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。
【００２４】
上記第１のトランスにおいて、前記三次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線とすることができる。
【００２５】
検出巻線（三次巻線）が、二次巻線が巻回されるボビンと同じボビンに巻回されることにより、一次巻線と二次巻線の位置関係と、一次巻線と検出巻線の位置関係とが同じになるため、二次巻線から出力された電圧を三次巻線で精度高く検出することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の第１のトランス装置は、上記第１のトランスと、前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、ケース部材と、を備え、前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたものである。
【００２７】
上記第１のトランスのボビンを整流部とともに樹脂含浸（モールド）することで、高圧部の絶縁性を強化することができる。なお、二次巻線の端部は直接整流部の端子に接続されていてもよいし、第１のボビンに二次巻線の端部を接続するための端子を更に設け、該端子に二次巻線を接続すると共に整流部の入力側の配線の端部を接続するようにしてもよい。
【００２８】
また、本発明の第２のトランスは、第１の筒状部、及び該第１の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第１の端子を有する第１のボビンと、第２の筒状部、該第２の筒状部に巻回された巻線を接続する一対の第２の端子及び一対の第３の端子を有し、前記第１の筒状部の内側に収容された第２のボビンと、前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第２の端子の各々に接続された一次巻線と、前記第１の筒状部に巻回された二次巻線と、前記第１の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に巻回され、端部が前記第１の端子の各々に接続された三次巻線と、前記第２の筒状部に巻回され、端部が前記第３の端子の各々に接続された四次巻線と、を備えている。
【００２９】
本発明の第２のトランスには、上記第１のトランスの構成に加えて、四次巻線が設けられる。また、第２のボビンには、一対の第３の端子が設けられる。第２のボビンの第２の筒状部には一次巻線の他に四次巻線が巻回され、第３の端子の各々には四次巻線の端部が接続される。
【００３０】
このように、四次巻線を第２のボビン（一次側ボビン）に巻回し、一次側ボビンに四次巻線を接続する端子を設けることにより、例えば、スイッチング素子により動作する電源回路において、スイッチング時に発生するスイッチングノイズを、四次巻線を用いて入力側（一次側）に回生することが可能になるため、損失を増やすことなくノイズの発生を抑えることが可能になる。
【００３１】
上記第２のトランスにおいて、前記三次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線とすることができる。
【００３２】
検出巻線（三次巻線）が、二次巻線が巻回されるボビンと同じボビンに巻回されることにより、一次巻線と二次巻線の位置関係と、一次巻線と検出巻線の位置関係とが同じになるため、二次巻線から出力された電圧を三次巻線で精度高く検出することが可能となる。
【００３３】
また、前記一次巻線及び前記四次巻線は、同一の線径で、かつ同一の巻数で前記第２の筒状部に巻回されていてもよい。
【００３４】
このように一次巻線及び四次巻線を巻回することにより、一次巻線で生じたスイッチングノイズのエネルギーと四次巻線で回生するエネルギーの電圧が同一になるため、効率よくエネルギーを回生できる。
【００３５】
また、上記第２のトランスにおいて、前記第２の筒状部に、前記一次巻線及び前記四次巻線のいずれか一方の巻線が巻回された後、該巻回された巻線の上に重ねて他方の巻線が巻回されるようにしてもよい。
【００３６】
このような巻き方で巻回すれば、複雑な作業を行わなくても、容易に巻回することができる。これにより単純な巻線機で自動的に２つの巻線を巻回することができる。
【００３７】
また、前記第２の筒状部に、前記一次巻線及び前記四次巻線が同時に巻回されるようにしてもよい。
【００３８】
なお、同時に巻回する、とは、所謂バイファイラ巻を行うことをいう。このような巻き方で巻回すれば、一次巻線と四次巻線の結合性を向上させることができる。これにより、例えば、スイッチング素子により動作する電源回路において、スイッチングノイズのエネルギーを四次巻線に効率よく伝達することができ、その分、回生エネルギーを大きくすることができるため、回路の損失を減らすことができる。
【００３９】
また、本発明の第２のトランス装置は、上記第２のトランスと、前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、ケース部材と、を備え、前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたものである。
【００４０】
上記第２のトランスのボビンを整流部とともに樹脂含浸（モールド）することで、高圧部の絶縁性を強化することができる。なお、二次巻線の端部は直接整流部の端子に接続されていてもよいし、第１のボビンに二次巻線を接続するための端子を更に設け、該端子に二次巻線を接続すると共に整流部の入力側の配線を接続するようにしてもよい。
【００４１】
更に、この第２のトランス装置において、前記一次巻線及び前記四次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記四次巻線が同極性となるように前記第２の端子の一方と前記第３の端子の一方とを接続し、前記第２の端子の一方に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、前記第２の端子の他方に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、前記第３の端子の他方に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記四次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、前記第２の端子の一方に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、を更に設けることができる。
【００４２】
また、本発明の第３のトランス装置は、上記第２のトランスを含むトランス装置であって、前記一次巻線及び前記四次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記四次巻線が同極性となるように前記第２の端子の一方と前記第３の端子の一方とを接続し、前記第２の端子の一方に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、前記第２の端子の他方に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、前記第３の端子の他方に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記四次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、前記第２の端子の一方に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子とを備えている。
【００４３】
このように、上記第２、第３のトランス装置が、他励回路（外部からクロックを受け強制的に発振する回路）として構成されることにより、出力側の負荷の重さに関わらず安定して起動でき、自励回路で頻発する起動不良を防止することができる。
【００４４】
また、上記第２、第３のトランス装置では、第３の端子（四次巻線の端部）に接続された規制素子により、四次巻線に生じたスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向が規制され、蓄電素子に蓄積される。蓄積されたエネルギーは、次にスイッチング素子がオンした時にトランスの一次巻線の励磁に使用される。このように、四次巻線、蓄電素子、規制素子により、スイッチング時に発生するスイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生することができ、ノイズを低減させると共に、スナバ回路を設ける場合に比べて損失を減らすことができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明したように本発明によれば、第１及び第２の各ボビンに、各ボビンに巻回された巻線の接続に必要な端子を各々設けたため、各ボビンを組み合わせる前に巻線の巻回しから巻線の端子への接続までの工程を各々のボビン毎に行えるようになり、容易かつ短時間にトランスの巻線巻きができると共に、不良率が低減する、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４７】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るトランス４０の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ方向から見たトランス４０の分解斜視図である。
【００４８】
トランス４０は、一次側ボビン４２（本発明の第２のボビンに相当）と、二次側ボビン５０（本発明の第１のボビンに相当）とを備えている。
【００４９】
一次側ボビン４２は、筒状部４４と、接続端子４６ａ、４６ｂとを備えている。筒状部４４には、一次巻線６０が巻回されている。この一次巻線６０の一端は接続端子４６ａに接続され、他端は接続端子４６ｂに接続されている。
【００５０】
二次側ボビン５０は、複数の鍔を有する筒状部５２と、接続端子５４ａ、５４ｂと、接続端子５６ａ、５６ｂとを備えている。図１に示されるように、筒状部５２の内側には、一次側ボビン４２が収容される。
【００５１】
筒状部５２の上方から第１〜第３段目のセクションには二次巻線６２が巻回され、筒状部５２の最下段のセクション（接続端子５４ａ、５４ｂの近傍）には二次巻線６２から出力された電圧を検出するための三次巻線（検出巻線）６４が巻回されている。該検出巻線６４の一端は接続端子５４ａに接続され、他端は接続端子５４ｂに接続されている。
【００５２】
接続端子５６ａ、５６ｂには、二次巻線６２の端部が接続されると共に、二次巻線６２から出力された電圧を整流するためのフィルタ回路７０（図３及び図４参照）が接続される。なお、二次側ボビン５０に接続端子５６ａ、５６ｂを設けずに、二次巻線６２を直接フィルタ回路７０の端子に接続する構成とすることもできる。ただし、二次巻線６２を二次側ボビン５０にフルオートで巻回する場合には、二次側ボビン５０に、二次巻線６２を接続するための接続端子を設けた構成が好ましい。
【００５３】
なお、ここでは、筒状部４４、５２の形状が角筒状のボビンを用いてトランス４０を構成しているが、円筒状であってもよい。
【００５４】
このように、トランス４０を一次側ボビン４２と二次側ボビン５０の２つのボビンで構成し、一次巻線６０は一次側ボビン４２に巻回し、二次巻線６２及び検出巻線６４は二次側ボビン５０に巻回し、一次巻線６０接続用の接続端子４６ａ、４６ｂは、一次側ボビン４２に、検出巻線６４接続用の接続端子５４ａ、５４ｂは二次側ボビン５０に設けるようにしたため、巻線の巻回しから接続端子への接続までの工程を各ボビン毎に連続して行うことができる。これにより、短時間及び自動で巻線巻きができるようになり、製造コストを抑えることができる。また、２つのボビン４２、５０を嵌め合わせる前に巻線の接続端子への接続を行うことができるため、２つのボビン４２、５０を嵌め合わせた後に巻線を接続端子に接続する場合に比べて、巻線へのストレスを小さくでき、不良率を低減できる。また、一次側ボビン４２に一次巻線６０を直接巻くため、トランスを一次巻線で形成された空芯コイルを用いて構成する場合に比べて、余分なスペースを必要とせず、小型化することができる。
【００５５】
また、上記のようにトランス４０を構成することにより、一次巻線６０と二次巻線６２が同心状に巻回されることになるため、巻線間の結合度を高くすることができる。更に、検出巻線６４が、二次巻線６２が巻回される二次側ボビン５０に巻回されることで、一次巻線６０と二次巻線６２の位置関係と、一次巻線６０と検出巻線６４の位置関係が同一となり、二次巻線６２から出力される電圧に比例した電圧を精度高く検出巻線６４から出力させることができる。これにより、二次巻線６２から出力された電圧を精度高く検出することが可能となる。
【００５６】
なお、上記トランス４０では、二次側ボビン５０の筒状部５２の上方から第１〜第３段目のセクションには二次巻線６２が巻回され、筒状部５２の最下段のセクション（接続端子５４ａ、５４ｂの近傍）に三次巻線（検出巻線）６４が巻回されているが、本発明はこれに限定されず、各巻線が筒状部５２の上記とは異なる他の部分に巻回されていてもよい。
【００５７】
図３は、上記トランス４０を含んで構成されたトランス装置６８の分解斜視図である。図示されるようにトランス４０の接続端子５６ａ、５６ｂにフィルタ回路７０を接続し、ケース部材４７下面の開口部（不図示）からケース部材４７内に収容する。その後ケース部材４７内を（トランス４０の貫通孔をふさがないように）エポキシ樹脂やシリコン等により真空含浸する。ケース部材４７には出力端子９０が設けられている。この出力端子９０は、トランス４０から出力され、フィルタ回路７０で整流された高電圧を出力するための端子である。
【００５８】
ケース部材４７の上面には、ケース部材４７に収容されたトランス４０の筒状部４４にコアを挿入するための開口部（不図示）が設けられている。更にケース部材４７の上下面には、コア案内部４７ａ、４７ｂが相互に対向するように設けられている。トランス４０がケース部材４７に収容された状態で、コ字状のコア部材４５ａの一方の端部が、コア案内部４７ａに沿って上面の開口部から筒状部４４の内側に挿入されるとともに、他方の端部がケース部材４７の外部に配される。同様に、コ字状のコア部材４５ｂの一方の端部が、コア案内部４７ｂに沿って下面の開口部から筒状部４４の内側に挿入されるとともに、他方の端部がケース部材４７の外部に配される。
【００５９】
これにより、コア部材４５ａの両端とコア部材４５ｂの両端とが、筒状部４４の内側及びケース部材４７の外部において相互に対向して接合され、筒状部４４を貫通する部分を有した環状コアが形成される。
【００６０】
図４はフィルタ回路７０の構成の一例を示した図である。図示されるように、フィルタ回路７０は、ダイオード７１、７２、コンデンサ７３、７４、及び抵抗７５を含んで構成された周知の全波倍電圧整流回路であり、二次巻線６２と出力端子９０との間に配設される。トランス４０の二次巻線６２の一端はダイオード７１、７２の接続点に接続され、二次巻線６２の他端はコンデンサ７３、７４の接続点に接続される。
【００６１】
このような構成により、二次巻線６２から出力された電圧の極性に応じて、ダイオード７１及びコンデンサ７３と、ダイオード７２及びコンデンサ７４とで、交互に電流が流れるため、二次巻線６２から出力された電圧が倍電圧整流されて出力端子９０から出力される。
【００６２】
なお、整流用のフィルタ回路７０は、このような全波倍電圧整流回路に限定されず、例えば、半端整流回路であってもよいし、ｎ倍電圧整流回路であってもよい。
【００６３】
このように、上記トランス４０をフィルタ回路７０と共に真空樹脂含浸（モールド）してトランス装置６８を構成することにより、高い絶縁性が確保される。これにより、トランス装置６８の小型化が可能になる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
図５は、本実施の形態に係るトランス４１の分解斜視図である。図５において、図２と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、トランス４１の外観は、第１の実施の形態のトランス４０の外観（図１）と同様であるため図示を省略する。
【００６５】
本実施の形態のトランス４１も、第１の実施の形態と同様に、一次側ボビン４８（第２のボビン）と、二次側ボビン５０（第１のボビン）とを備えている。
【００６６】
一次側ボビン４８は、筒状部４４と、接続端子４６ａ、４６ｂと、接続端子４９ａ、４９ｂとを備えている。筒状部４４には、一次巻線６０及び四次巻線６６が巻回されている。一次巻線６０の一端は接続端子４６ａに接続され、他端は接続端子４６ｂに接続されている。また、四次巻線６６の一端は接続端子４９ａに接続され、他端は接続端子４９ｂに接続されている。なお、接続端子４９ｂは、図５では一次側ボビン４８の裏側に位置するため、図示されていない。
【００６７】
なお、一次巻線６０と四次巻線６６の巻き方としては、いずれか一方の巻線を巻いた後、その上に重ねて他方の巻線を巻く方法であってもよいし、一次巻線と四次巻線の二本の巻線を同時に巻く方法（所謂、バイファイラ巻）であってもよい。
【００６８】
二次側ボビン５０の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
なお、ここでは、筒状部４４、５２の形状が角筒状のボビンを用いてトランス４１を構成しているが、円筒状であってもよい。
【００７０】
このように構成されたトランス４１に、第１の実施の形態の図４で示したようなフィルタ回路７０を接続し、図３に示したように、ケース部材４７に収容して樹脂含浸することによりトランス装置を構成することができる。これにより、高い絶縁性を確保できる。
【００７１】
図６は、トランス４１を含んで構成された電源回路の一例を示した図である。なお、トランス４１を構成する一次巻線６０、二次巻線６２、検出巻線６４、及び四次巻線６６の各端部は、上述したように各ボビン４８、５０に設けられた接続端子４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂ、５４ａ、５４ｂ、４９ａ、４９ｂの各々に接続されているため、各々の巻線は該接続端子を介して回路中の他の配線や素子に接続されるが、以下では、各巻線の接続関係を明確にするため、一部該接続端子を省略して説明する。
【００７２】
図示されるように、この電源回路において、トランス４１の一次巻線６０の一端（接続端子４６ａ、４６ｂのいずれか一方）には、直列にスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ８２が接続されている。このＭＯＳＦＥＴ８２には、外部コントローラからクロックが入力されるクロック入力端子７８が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ８２には、該クロック入力端子７８に入力されたクロックが抵抗８３ａ、８３ｂによって分圧されて与えられる。ＭＯＳＦＥＴ８２は、該クロックに応じてオン／オフし、一次巻線６０への通電及び遮断を行う。なお、スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、例えば、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等、公知の半導体素子を適用することができる。
【００７３】
一次巻線６０の他端（接続端子４６ａ、４６ｂのいずれか一方であって、ＭＯＳＦＥＴ８２が接続されていない方の端子）には、トランジスタ８０のエミッタ、及びコンデンサ８５が接続されている。また、一次巻線６０及び四次巻線６６は、電流が流れたときに（より具体的には双方の巻線の巻回方向に対して同方向に電流が流れたときに）、同極性となるように接続されている。すなわち、一次巻線６０の他端には、四次巻線６６の一端であって、上記一次巻線６０の一端と同一極性の端部（接続端子４９ａ、４９ｂのいずれか一方であって、上記一次巻線６０の一端と同一極性の四次巻線６６の端部が接続された接続端子）が接続されている。
【００７４】
トランジスタ８０のコレクタには電源電圧Vccを供給する電源端子７６が接続されている。電圧制御素子としてのトランジスタ８０のベースには、制御電圧端子７７が抵抗８１を介して接続されている。制御電圧端子７７には外部コントローラから出力された制御電圧Vcontが電圧を制御するための信号として印加される。制御電圧Vcontを０Vから電源電圧Vccまでの間で変化させれば、トランジスタ８０のベースに印加される電圧が変化するため、それに応じて一次巻線６０に印加される電圧（入力電圧Vin）が制御される。
【００７５】
一方、トランス４１の二次巻線６２には、フィルタ回路７０を介して出力端子９０が接続されている。フィルタ回路７０の構成は、第１の実施の形態で説明した構成と同様であるため説明を省略する。なお、本実施の形態においても、二次巻線６２に接続されるフィルタ回路は、上記第１の実施の形態と同様の構成である必要はなく、半波整流回路であってもよいし、ｎ倍圧整流回路であってもよい。
【００７６】
四次巻線６６の一次巻線６０が接続されていない方の端部には、ダイオード８４のカソードが接続され、ダイオード８４のアノードは接地されている。このダイオード８４により電流方向が規制される。
【００７７】
検出巻線６４には、ダイオード８６及びコンデンサ８７により構成されたフィルタ回路を介して検出端子７９が接続されている。検出巻線６４からは、二次巻線６２から出力された電圧に比例した電圧が出力される。
【００７８】
なお、図示される一点鎖線で囲まれた部分１００は、上記図３に示したように樹脂含浸される部分を示している。
【００７９】
このように構成された電源回路では、外部コントローラからクロックが入力されて、ＭＯＳＦＥＴ８２がオンすることにより、制御電圧Vcontに応じた入力電圧Vinが一次巻線６０に印加され、トランス４１には該入力電圧Vinに応じた電力が蓄積される。ＭＯＳＦＥＴ８２がオフすることにより、トランス４１に蓄積された電力が二次巻線６２から出力され、フィルタ回路７０により整流されながら出力端子９０に出力される。
【００８０】
具体的には、一次巻線６０の巻数をNp、二次巻線６２の巻数をNsとすると、二次巻線６２から出力される電圧Voutは、Vout=(Ns/Np)*Vinとなる。この出力電圧Voutがフィルタ回路７０により倍電圧整流されて出力端子９０に出力される。出力端子９０には不図示の負荷が接続され、出力端子９０から出力された電圧は該負荷に供給される。
【００８１】
このように、本電源回路は、他励回路（外部からクロックを受け強制的に発振する回路）として構成されているため、出力側の負荷の重さに関わらず安定して起動でき、自励回路で頻発する起動不良を防止することができる。
【００８２】
また、検出巻線６４から出力された電圧は、上記フィルタ回路により整流された後、抵抗８８ａ、８８ｂにより分圧されてモニタ電圧Vmonとして検出端子７９に出力される。このモニタ電圧Vmonに応じて、例えば、制御電圧Vcontを調整することができる。
【００８３】
また、四次巻線６６、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路により、スイッチング時に発生するノイズ（スイッチングノイズ）のエネルギーを回生することができる。
【００８４】
以下、この回路の回生動作について説明する。図７（Ａ）、（Ｂ）は、図６に示された電源回路の中から、四次巻線６６、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路付近を抽出して示した回路図である。まず、ＭＯＳＦＥＴ８２がオンすると、図７（Ａ）の太線の部分では矢印で示される方向に電流が流れる。次に、ＭＯＳＦＥＴ８２がオフすると、トランス４１に逆起電力が生じる。このとき、大半のエネルギーは二次巻線６２に伝達されるが、一部は一次巻線６０にスイッチングノイズとして現れてしまう。このスイッチングノイズのエネルギーは、四次巻線６６に伝達される。四次巻線６６に接続されたダイオード８４により、図７（Ｂ）の太線の部分では電流方向が矢印で示される方向に規制されるため、エネルギーは四次巻線６６からコンデンサ８５方向に流れて、コンデンサ８５に蓄積される。蓄積されたエネルギーは、次にＭＯＳＦＥＴ８２がオンした時にトランジスタ８０側から流れてくる電流とともに、トランス４１の励磁に使用される（図７（Ａ）の点線矢印）。
【００８５】
なお、スイッチングノイズのエネルギーを回生するための上記回路（四次巻線６６、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路）が電源回路に設けられていない場合には、スイッチングノイズにより一次巻線６０に高い電圧が発生して、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ８２を破壊してしまうおそれがある。また、一次巻線６０に生じたスイッチングノイズは検出巻線６４にも影響するため、ノイズレベルが大きいと検出巻線６４の出力の精度が低下してしまう。
【００８６】
スイッチングノイズを吸収するために、一次巻線６０にコンデンサと抵抗から構成されるスナバ回路を設けることもできるが、スナバ回路は、ノイズ成分を抵抗で損失させることによりスイッチングノイズのレベルを低下させる回路であるため、スイッチングロスが増加するという欠点がある。
【００８７】
従って、本実施の形態で示すように、電源回路に、四次巻線６６、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路を設けることにより、損失を減らすことなくスイッチングノイズのエネルギーを回生してノイズレベルを低下させることができる。
【００８８】
なお、上記電源回路を構成するトランス４１において、一次巻線６０及び四次巻線６６は同一の線径で、かつ同一の巻数で一次側ボビン４８の筒状部４４に巻回されることが好ましい。このように一次巻線６０及び四次巻線６６を巻回することにより、一次巻線６０で生じたスイッチングノイズのエネルギーと四次巻線６６で回生するエネルギーの電圧が同一になるため、効率よくエネルギーを回生できる。
【００８９】
また、上記トランス４１において、一次巻線６０と四次巻線６６の巻き方として、いずれか一方の巻線を巻いた後、その上に重ねて他方の巻線を巻く方法を採用した場合には、複雑な作業を行わなくても、容易に巻回することができる。これにより単純な巻線機で自動的に２つの巻線を巻回することができる。また、一次巻線６０と四次巻線６６の二本の巻線を同時に巻く方法（所謂、バイファイラ巻）を採用した場合には、一次巻線６０と四次巻線６６の結合性を向上させることができる。これにより、スイッチングノイズのエネルギーを四次巻線６６に効率よく伝達することができ、その分、回生エネルギーを大きくすることができるため、回路の損失を減らすことができる。
【００９０】
なお、上記電源回路は他励回路であるため、出力端子９０に接続される負荷が変動しても起動不良は発生しないが、出力側に流れる電流は変動するため制御電圧Vcontに対して出力電圧Voutが一定にならず変動してしまう、という問題がある。
【００９１】
図８は、負荷変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧が出力されるように構成された定電圧回路の一例を示した図である。なお、図８において、図６と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
この定電圧回路では、トランジスタ８０のベースと制御電圧端子７７との間にオペアンプ９１が設けられる。オペアンプ９１の出力端子は、抵抗８１を介してトランジスタ８０のベースに接続されると共に、抵抗９３、コンデンサ９２を介してオペアンプ９１の−入力端に接続される。また、オペアンプ９１の−入力端子には、ダイオード８６及びコンデンサ８７により構成されたフィルタ回路、及び抵抗８８ａ、８８ｂ、９９を介して検出巻線６４が接続される。オペアンプ９１の＋入力端子には、抵抗９６及びコンデンサ９７から構成されるローパスフィルタ回路を介して制御電圧端子７７が接続される。なお、ローパスフィルタ回路は、ここでは、ノイズを吸収すると共に、外部コントローラから出力されたデジタルの制御電圧をアナログで供給する場合の整流を行うために設けられている。
【００９３】
このオペアンプ９１において、＋入力端子に入力された制御電圧Vcontと、−入力端子に入力された検出巻線６４からの出力電圧とが比較され、双方が等しくなるように制御される。このため、出力端子９０に接続される負荷の重さが変動することにより出力側に流れる電流が変化しても、制御電圧Vcontに応じた出力電圧Voutが得られる。
【００９４】
また、本低電圧回路において、コンデンサ９４及び抵抗９５から構成されるスナバ回路が一次巻線６０に並列に設けられている。このスナバ回路は、四次巻線６６では回生しきれないスイッチングノイズを吸収する。なお、大半のスイッチングノイズは四次巻線６６を含む上記回路により回生されるため、スナバ回路を設けても大きな損失は発生しない。
【００９５】
さらにまた、トランジスタ８０のベース−エミッタ間には、ダイオード９８が設けられている。具体的には、トランジスタ８０のベースにダイオード９８のカソードが接続され、エミッタにダイオード９８のアノードが接続されている。このダイオード９８は、エミッタからベースへの逆バイアスがトランジスタ８０に印加されないようにするために設けられている。例えば、トランス４１から高圧出力されているときに、制御電圧Vcontをオフする（０Ｖにする）と、トランジスタ８０のベースは０Ｖに制御されるが、しばらくの間はスイッチングノイズのエネルギーを回生するためのコンデンサ８５に電荷が残留するため、この間にベース−エミッタ間の電位差によりエミッタからベース方向に電流が流れてしまう（逆バイアスが印加される）可能性がある。ここでは、ベース−エミッタ間にダイオード９８を設けることにより、逆バイアスの印加を防止している。
【００９６】
このような回路構成によれば、スイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生できるだけでなく、出力側に接続された負荷の変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧を出力することができる。
【００９７】
なお、図６に示した回路において、スイッチングノイズのエネルギーを回生するための回路構成は設けずに、トランス４１に代えて上述の第１の実施の形態で示したトランス４０を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１及び第２の実施の形態に係るトランスの外観を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るトランスの分解斜視図である。
【図３】トランスを含んで構成されたトランス装置の分解斜視図である。
【図４】トランス装置に設けられるフィルタ回路の構成の一例を示した図である。
【図５】第２の実施の形態に係るトランスの分解斜視図である。
【図６】トランスを含んで構成された電源回路の一例を示した図である。
【図７】図６に示された電源回路の中から、スイッチングノイズを回生するための四次巻線、ダイオード、及びコンデンサで形成される回路付近を抽出して示した回路図であり、（Ａ）は、ＭＯＳＦＥＴがオンしたときの電流方向を示し、（Ｂ）は、オフしたときの電流方向を示している。
【図８】トランスを含み、負荷変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧が出力されるように構成された定電圧回路の一例を示した図である。
【図９】（Ａ）は、従来のトランスの構成例を示した斜視図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図１０】（Ａ）は、従来のトランスの他の構成例を示した分解斜視図であり、（Ｂ）は、二次側ボビンに検出巻線を巻回した場合の断面図であり、（Ｃ）は、一次側ボビンに検出巻線を巻回した場合の断面図である。
【図１１】（Ａ）は、従来のトランスの他の構成例を示した分解斜視図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図１２】図１１に示されるトランスを上方から見た図である。
【符号の説明】
【００９９】
４０、４１  トランス
４２、４８  一次側ボビン
４４  筒状部
４６ａ、４６ｂ  接続端子
４７  ケース部材
４９ａ、４９ｂ  接続端子
５０  二次側ボビン
５２  筒状部
５４ａ、５４ｂ  接続端子
６０  一次巻線
６２  二次巻線
６４  三次巻線（検出巻線）
６６  四次巻線
６８  トランス装置
７０  フィルタ回路
８０  トランジスタ
８２  ＭＯＳＦＥＴ
８４  ダイオード
８５  コンデンサ
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
2005327977.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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