(57)【要約】【課題】ＰＬＣ信号用のトランス機能と電源用のトランス機能とを必要とするＰＬＣ電源部において、電源サイズの小型化及び低コスト化を実現すること。【解決手段】この電力線通信用トランス１は、中央脚４とその両側に配置された左右脚５，６と前記中央脚４及び左右脚５，６の同一端部を連結する連結部７とを有するＥ型コア２と、前記Ｅ型コア２の左右脚５，６間に掛けられたＩ型コア３と、を組み合わせたＥＩ型コアを備える。Ｅ型コア２の中央脚外周に電源変圧用に用いられる電源用一次側コイル１１及び二次側コイル１２を巻回し、Ｅ型コア２又はＩ型コア３の中央脚以外の箇所に電力線通信信号の重畳用に用いられる信号用一次側コイル１３及び二次側コイル１４を巻回している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央脚とその両側に配置された左右脚と前記中央脚及び左右脚の同一端部を連結する連結部とを有するＥ型コアと、前記Ｅ型コアの左右脚間に掛けられたＩ型コアと、を組み合わせたＥＩ型コアと、
前記Ｅ型コアの中央脚外周に巻回され電源変圧用に用いられる電源変圧用コイルと、
前記Ｅ型コア又はＩ型コアの中央脚以外の箇所に巻回され電力線通信信号の重畳用に用いられる重畳用コイルと、
を具備したことを特徴とする電力線通信用トランス。
【請求項２】
前記電源変圧用コイルは、交流電源側に両端が接続された一次側コイルと、電力線通信用モデム側に電源電圧を出力する二次側コイルと、からなり、
前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの左右脚のうち一方の脚外周に巻回された一次側コイルと、前記Ｅ型コアの左右脚のうち他方の脚外周に巻回された二次側コイルと、からなることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用トランス。
【請求項３】
前記電源変圧用コイルは、交流電源側に両端が接続された一次側コイルと、電力線通信用モデム側に電源電圧を出力する二次側コイルと、からなり、
前記重畳用コイルは、前記Ｉ型コアの外周であって、前記Ｉ型コアと前記中央脚先端とが対向する領域を挟んで一方の側に巻回された一次側コイルと、他方の側に巻回された二次側コイルと、からなることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用トランス。
【請求項４】
前記電源変圧用コイルは、交流電源側に両端が接続された一次側コイルと、電力線通信用モデム側に電源電圧を出力する二次側コイルと、からなり、
前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの連結部外周であって、前記中央脚を挟んで一方の側に巻回された一次側コイルと、他方の側に巻回された二次側コイルと、からなることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用トランス。
【請求項５】
前記電源変圧用コイルは、交流電源側に両端が接続された一次側コイルと、電力線通信用モデム側に電源電圧を出力する二次側コイルと、からなり、
前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの左右脚のうち一方の脚の一端部側外周に巻回された一次側コイルと、同一脚の他端部側外周に巻回された二次側コイルと、からなることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線通信信号を電力線に重畳する電力線通信用トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気のコンセントに通信用のアダプタ（ＰＬＣモデム）を設置してパーソナルコンピュータ等のデータ通信機器などをつなぐことにより、数Mbps〜数百Mbpsのデータ通信を可能にする電灯線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が提案されている。多くの建物には電気配線が張り巡らされているため、新たにケーブルなどを敷設することなく手軽に構内通信網を構築できる。
【０００３】
図６はＰＬＣモデムの電源となるＰＬＣ電源の回路構成図である。同図に示すように、ＰＬＣ電源は、ＰＬＣモデムに電力供給するためのスイッチング電源１００及びＰＬＣ信号トランス１２０を備えている。
【０００４】
スイッチング電源１００は、ＡＣ電源に接続されたＡＣ端子１０１のＡＣ出力を、コモンモードフィルタ１０２を介して全波整流回路１０３に入力し、全波整流回路１０３の整流出力を電源用トランス１０４の一次側コイル１０５の両端に印加すると共にスイッチング素子１０６でオン／オフ制御する。電源用トランス１０４の二次側コイル１１１は、２つのタップ１１２，１１３で３つの巻線部Ｎ１〜Ｎ３に分割されている。巻線部Ｎ１の一端部、第１タップ１１２、第２タップ１１３に、ＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖ）をそれぞれ取り出すためのＤＣ端子１１４〜１１６が設けられている。二次側の第２タップ１１３の途中から分岐してフォトダイオード１１７のアノードに接続し、信号線電圧が３．３Ｖよりも低い場合はフォトダイオード１１７及びフォトトランジスタ１１８を介してスイッチング素子１０６をオンさせるように動作する。
【０００５】
ＰＬＣ信号トランス１２０は、一次側コイル１２１の両端がＡＣ端子１０１の両端に接続され、二次側コイル１２２の両端が一対の電力線１２３ａ，１２３ｂを介して図示されていないＰＬＣモデム本体の信号処理回路に接続されている。ＰＬＣモデムの信号処理回路から電力線１２３ａ，１２３ｂに送出された電力線通信信号はＰＬＣ信号トランス１２０によりＡＣ電源側の電力線１２４ａ、１２４ｂに重畳される。また、ＡＣ電源側の電力線１２４ａ、１２４ｂを経由して送られてきた電力線通信信号は、ＰＬＣ信号トランス１２０によりＰＬＣモデム側となる電力線１２３ａ，１２３ｂに伝達される。
【０００６】
図７はスイッチング電源１００における電源用トランス１０４の概略的な構成を示す構成説明図である。電源用トランス１０４は、Ｅ型コア１３１と、Ｅ型コア１３１の上部に閉磁路を形成するように設けられたＩ型コア１３２と、Ｅ型コア１３１の中央脚１３３の外周にはめ込まれたボビン１３５と、このボビン１３５の外周に巻回され中央脚１３３と両脚１３４ａ、１３４ｂとの間に配置されたコイル１３６とを備えた構成である。コイル１３６は、電源用トランス１０４の一次側コイル１０５と二次側コイル１１１から構成されている。すなわち、一次側コイル１０５と二次側コイル１１１のそれぞれを中央脚１３３の外周にはめ込まれたボビン１３５の外周に巻回している。
【０００７】
図８は、ＰＬＣ信号トランス１２０の概略的な構成を示す構成説明図である。ＰＬＣ信号トランス１２０は、トロイダルコア１４１の外周にＰＬＣ信号トランス１２０の一次側コイル１２１及び二次側コイル１２２を巻回した構成となっている。
【０００８】
上記電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０は、同一の基板上に設けられており、エネルギー変換、一次側と二次側の絶縁、ノイズ除去といった同様の機能を果たしている。
【特許文献１】特開２００５−１５１４４０号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、同様の機能を有する電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０が同一基板上に別々に設けられていたのでは、電源サイズを小型化する上で障害になると共にコストアップの原因ともなる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電源用トランスとＰＬＣ信号トランスとでコアを共有化することで、電源サイズの小型化が容易になると共に低コスト化も実現できる電力線通信用トランス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】
【００１１】
本発明の電力線通信用トランスは、中央脚とその両側に配置された左右脚と前記中央脚及び左右脚の同一端部を連結する連結部とを有するＥ型コアと、前記Ｅ型コアの左右脚間に掛けられたＩ型コアと、を組み合わせたＥＩ型コアと、前記Ｅ型コアの中央脚外周に巻回され電源変圧用に用いられる電源変圧用コイルと、前記Ｅ型コア又はＩ型コアの中央脚以外の箇所に巻回され電力線通信信号の重畳用に用いられる重畳用コイルと、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、ＥＩ型コアの中央脚に電源変圧用コイルを設け、Ｅ型コア又はＩ型コアの中央脚以外の箇所に重畳用コイルを設けたので、コア共用化された１つの電力線通信用トランスで電源用トランス及びＰＬＣ信号トランスとしての機能を奏することができ、電源サイズの小型化、低コスト化を実現できる。
【００１３】
なお、上記電力線通信用トランスにおいて、前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの左右脚のうち一方の脚外周に巻回された一次側コイルと、前記Ｅ型コアの左右脚のうち他方の脚外周に巻回された二次側コイルと、からなるものとすることができる。
【００１４】
また、上記電力線通信用トランスにおいて、前記重畳用コイルは、前記Ｉ型コアの外周であって、前記Ｉ型コアと前記中央脚先端とが対向する領域を挟んで一方の側に巻回された一次側コイルと、他方の側に巻回された二次側コイルと、からなるものとすることができる。
【００１５】
また、上記電力線通信用トランスにおいて、前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの連結部外周であって、前記中央脚を挟んで一方の側に巻回された一次側コイルと、他方の側に巻回された二次側コイルと、からなるものとすることができる。
【００１６】
また、上記電力線通信用トランスにおいて、前記重畳用コイルは、前記Ｅ型コアの左右脚のうち一方の脚の一端部側外周に巻回された一次側コイルと、同一脚の他端部側外周に巻回された二次側コイルと、からなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コア共用化された１つの電力線通信用トランスで電源用トランス及びＰＬＣ信号トランスとしての機能を奏することができ、電源サイズの小型化、低コスト化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、図６に示すＰＬＣ電源において電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０のコアを共有化して電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０の双方の機能を実現した電力線通信用トランスの構成例である。
【００１９】
なお、本実施の形態に係る電力線通信用トランスが適用されるＰＬＣ電源は、電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０の構造を除いて、図６に示すＰＬＣ電源と同じ構成であるものとして説明する。
【００２０】
図１は本実施の形態に係る電力線通信用トランスの構成図である。電力線通信用トランス１は、Ｅ型形状をなすＥ型コア２と、Ｉ型形状をなしＥ型コア２の上部に閉磁路を形成するように設けられたＩ型コア３とで構成されたＥＩ型コアを備える。Ｅ型コア２及びＩ型コア３は、例えばフェライトで構成される。Ｅ型コア２は、柱状をなしている中央脚４と、該中央脚４の両側に立設された両脚５，６と、中央脚４及び両脚５，６の基端部を連結する連結部７とから構成されている。両脚５，６の先端部は中央脚４よりも僅かに高く設定されており、両脚５，６の先端部に跨るように掛けたＩ型コア３の下面との間にエアギャップが形成されている。
【００２１】
中央脚４に筒状をなすボビン８が装填されている。ボビン８の外周には電源用トランスの一次側コイルとして機能するコイル１１（以下、電源用一次側コイル１１という）及び二次側コイルとして機能するコイル１２（以下、電源用二次側コイル１２という）が巻回されている。電源用一次側コイル１１及び電源用二次側コイル１２は、図６における電源用トランス１０４の一次側コイル１０５及び二次側コイル１１１〜１１３に相当する。電源用一次側コイル１１及び電源用二次側コイル１２で電源変圧用コイルを構成する。
【００２２】
一方、Ｅ型コア２の両脚５，６にはＰＬＣ信号トランスの一次側コイルとして機能するコイル１３（以下、ＰＬＣ信号用一次側コイル１３という）及び二次側コイルとして機能するコイル１４（以下、ＰＬＣ信号用二次側コイル１４という）が巻回されている。ＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４は、図６におけるＰＬＣ信号用トランス１２０の一次側コイル１２１及び二次側コイル１２２に相当する。ＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４で重畳用コイルを構成する。
【００２３】
次に以上のように構成された電力線通信用トランス１の動作について説明する。
本実施の形態では、ＰＬＣ信号は数十ＭＨｚであり、電源の周波数は数百ｋＨｚであるものとする。ＰＬＣモデムからモデム側の電力線１２３ａ，１２３ｂに送出されたＰＬＣ信号は、電力線通信用トランス１において電源側の電力線１２４ａ，１２４ｂへ伝達され、電力線１２４ａ，１２４ｂの電源電圧信号に重畳される。また、ＡＣ端子１０１から電力線１２４ａ，１２４ｂに取り込まれた電源電圧信号に重畳されているＰＬＣ信号は、電力線通信用トランス１において抽出されてモデム側の電力線１２３ａ，１２３ｂへ送出される。
【００２４】
電力線通信用トランス１では、ＰＬＣ信号用二次側コイル１４にＰＬＣ信号が入力すると、図２（ａ）に示すようにＥ型コア２の一方の脚６、Ｉ型コア３、Ｅ型コア２の他方の脚５及び連結部７からなる閉磁路が形成される。ＥＩ型コア内に形成された閉磁路に沿って磁束が形成され、ＰＬＣ信号用一次側コイル１３から電源側の電力線１２４ａ，１２４ｂに数十ＭＨｚのＰＬＣ信号が重畳される。また、電源側からＰＬＣ信号用一次側コイル１３にＰＬＣ信号が入力する場合も同様の閉磁路が形成されて、ＰＬＣ信号用二次側コイル１４にＰＬＣ信号が伝達される。
【００２５】
一方、電源用一次側コイル１１に電源電圧が印加されており、図２（ｂ）に示すようにＥ型コア２の中央脚４、エアギャップＧ、Ｉ型コア３、Ｅ型コア２の脚５及び連結部７からなる閉磁路と、Ｅ型コア２の中央脚４、エアギャップＧ、Ｉ型コア３、Ｅ型コア２の脚６及び連結部７からなる閉磁路とが形成される。これにより、電源用二次側コイル１２に電源電圧が誘起され、ＤＣ端子１１４〜１１６にそれぞれ巻数に応じたＤＣ電圧（１２Ｖ，５Ｖ，３．３Ｖ）が現れる。これらの中から所定のＤＣ電圧がＰＬＣモデムの電源電圧として供給される。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、ＥＩ型コアの中央脚４に対して電源用一次側コイル１１及び電源用二次側コイル１２を巻回すると共に、ＥＩ型コアの両脚５，６にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を巻回して、ＰＬＣ信号トランスと電源用トランスとのコアを共用化する構成としたので、電源用トランス１０４とＰＬＣ信号トランス１２０とを別々に設ける場合に比べて、電源サイズを小型化できると共に部品点数を削減して低コスト化が可能となる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、ＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４をＥＩ型コアの他の場所に設けてコア共有化を図ることもできる。
【００２８】
図３は電力線通信用トランスの変形例の構成説明図である。なお、図１に示す電力線通信用トランス１と同一部品には同一符号を付している。同図に示す電力線通信用トランスは、Ｉ型コア３にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を巻回している。ＰＬＣ信号用一次側コイル１３は、脚５先端部との接合部となるＩ型コア３の左端部と、中央脚７先端部との対向領域（エアギャップＧ）との間に設けられている。また、ＰＬＣ信号用二次側コイル１４は、脚６先端部との接合部となるＩ型コア３の右端部と、中央脚７先端部との対向領域（エアギャップＧ）との間に設けられている。すなわち、Ｉ型コア３における中央脚７先端部との対向領域（エアギャップＧ）を避けてその左右にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４が設けられた構成となっている。中央脚７先端部との間でエアギャップＧを形成するＩ型コア３の中央部を避けることで、図２（ｂ）に示す磁束の磁束密度低下を抑制し、電力線通信用トランスの小型化を実現するようにしている。
【００２９】
以上のように構成された電力線通信用トランスの変形例によっても、Ｉ型コア３にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を設けることで、電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０の機能を実現することができる。
【００３０】
図４は電力線通信用トランスの他の変形例の構成説明図である。なお、図１に示す電力線通信用トランス１と同一部品には同一符号を付している。同図に示す電力線通信用トランスは、Ｅ型コア２の一方の脚５に対してＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を上下に振り分けて設けている。
【００３１】
以上のように構成された電力線通信用トランスの変形例によっても、Ｅ型コア２の一方の脚５にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を設けることで、電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０の機能を実現することができる。
【００３２】
図５は電力線通信用トランスの他の変形例の構成説明図である。なお、図１に示す電力線通信用トランス１と同一部品には同一符号を付している。同図に示す電力線通信用トランスは、Ｅ型コア２の連結部７に対して中央脚４基端部との連結箇所を中心にしてＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を左右に振り分けて設けている。
【００３３】
以上のように構成された電力線通信用トランスの変形例によっても、Ｅ型コア２の連結部７にＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４を設けることで、電源用トランス１０４及びＰＬＣ信号トランス１２０の機能を実現することができる。
【００３４】
なお、ＰＬＣ信号用一次側コイル１３及びＰＬＣ信号用二次側コイル１４は、中央脚部４及びＩ型コア３におけるエアギャップＧ形成領域を除くいずれの場所に設けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＰＬＣ信号用のトランス機能と電源用のトランス機能とを必要とするＰＬＣ電源部のトランスとして適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電力線通信用トランスの構成図
【図２】（ａ）電源用一次側コイルに電源電圧が印加された場合のＥＩ型コアに形成される磁束を示す概念図、（ｂ）ＰＬＣ信号用一次側コイル又はＰＬＣ信号用二次側コイルにＰＬＣ信号が印加された場合のＥＩ型コアに形成される磁束を示す概念図
【図３】上記実施の形態に係る電力線通信用トランスの変形例の構成図
【図４】上記実施の形態に係る電力線通信用トランスの他の変形例の構成図
【図５】上記実施の形態に係る電力線通信用トランスの他の変形例の構成図
【図６】従来のＰＬＣ電源部の回路構成図
【図７】電源用トランスのＥＩ型コアに形成される磁束を示す概念図
【図８】ＰＬＣ信号トランスの概略図
【符号の説明】
【００３７】
１  電力線通信用トランス
２  Ｅ型コア
３  Ｉ型コア
４  中央脚
５，６  両脚
７  連結部
８  ボビン
１１  電源用一次側コイル
１２  電源用二次側コイル
１３  ＰＬＣ信号用一次側コイル
１４  ＰＬＣ信号用二次側コイル
１０４  電源用トランス
１２０  ＰＬＣ信号
【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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