(57)【要約】【課題】安価にコア部を構成できるとともに、効率が高いトランスを提供することを目的とする。【解決手段】同形状の二つのコア２ａと２ｂが隙間Ｇ１，Ｇ２を有して組み合わされてロ字型の形状に形成されるとともに、隙間Ｇ１，Ｇ２がロ字型の形状を構成する辺の中央部以外の位置にあるコア部２と、コア部２の隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置される１次巻線部６と、１次巻線部６が配置された磁脚４ａと同一の磁脚上であって、且つ、隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置され１次巻線部６と磁気的に密となる第１の２次巻線部７と、１次巻線部６と磁気的に疎となる隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置される第２の２次巻線部８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同形状の二つのコアが隙間を有して組み合わされてロ字型の形状に形成されるとともに、前記隙間が前記ロ字型の形状を構成する辺の中央部以外の位置にあるコア部と、
前記コア部の前記隙間以外の位置に配置される１次巻線部と、
前記１次巻線部が配置された磁脚と同一の磁脚上であって、且つ、前記隙間以外の第１の所定位置に配置され前記１次巻線部と磁気的に密となる少なくとも一つの第１の２次巻線部と、
前記１次巻線部と磁気的に疎となる前記コア部の前記隙間以外の第２の所定位置に配置される少なくとも一つの第２の２次巻線部と
を備えることを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記第１の２次巻線部の前記第１の所定位置は、前記二つのコアの一方における前記１次巻線部が配置される磁脚に設けられるとともに、
前記第２の２次巻線部の前記第２の所定位置は、前記二つのコアの前記一方における前記１次巻線部が配置されない磁脚あるいは前記二つのコアの他方における磁脚のいずれかに設けら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】
前記第１の２次巻線部は、同じ磁脚上における前記１次巻線部に隣接する位置、あるいは、同じ磁脚上における前記１次巻線部に重なる位置に設けられてい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。
【請求項４】
前記二つのコアは、Ｌ字状またはＪ字状コアであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路や変圧回路等に用いられるトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一対のＵ字状コア（例えば、フェライトコア）の突き合わせによるロ字型の磁心構造を有し、突合せ面に隙間（ギャップ）が形成されるとともに、コアの所定の脚部を、１次巻線および２次巻線のそれぞれを巻回したボビンに挿入したトランスが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、１次巻線と、１次巻線に対して密結合となる第１の２次巻線と、１次巻線に対して疎結合となる第２の２次巻線とをそれぞれ備えるロ字型の磁心構造のトランスが知られている（例えば、特許文献２参照）。図６は、この形式のトランス１１の等価回路が示されている。図６において、トランス１１は、１次巻線Ｐ１と、１次巻線Ｐ１と磁気的に密結合となる第１の２次巻線Ｓ１と、１次巻線Ｐ１と磁気的に疎結合となる第２の２次巻線Ｎ１とを備えている。第１の２次巻線Ｓ１の一端と第２の２次巻線の一端とはコンデンサＣ１（これはトランス１１には含まれない）を介して接続され、また第１の２次巻線Ｓ１と第２の２次巻線Ｎ１とは逆向きに接続されている。
【０００４】
トランス１１の１次巻線Ｐ１にパルス状のＡＣ電圧が印加された状況において、パルス電圧のオフ時に第１の２次巻線Ｓ１と第２の２次巻線Ｎ１に磁束が発生する。この磁束は、第１の２次巻線Ｓ１から第２の２次巻線Ｎ１へ、また、第２の２次巻線Ｎ１から第１の２次巻線Ｓ１へと流れ、それぞれの磁束が打ち消しあう（キャンセルする）。これによって、トランス１１の鉄損が下がるという効果を奏する。
【０００５】
図７は、図６のトランス１１の回路構成を有する従来のトランスの構造例を示す断面図である。図７（ａ）のトランス１１ａは、二つのＵ字状コアによりロ字型コア部を形成したトランスの構造を有している。図７（ｂ）のトランス１１ｂは、Ｉ字状コアとＵ字状コアによりロ字型コア部を形成したトランスの構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８９２２１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２５９２４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７に示した従来のトランスには、以下のような問題がある。すなわち、図７（ａ）のトランス１１ａは、コアの種類が１つでよいため、製造コストや管理コストなどの費用は低減できるが、隙間が１次巻線部１６と第１の２次巻線部１７（１次巻線部と密となる２次巻線部）との間、および、第２の２次巻線部１８（１次巻線部と疎となる２次巻線部）の位置にあるため、隙間Ｇ１，Ｇ２に発生する漏洩磁束が１次巻線、２次巻線のそれぞれを通過し、近接効果が大きくなり、銅損が増加して、トランスの効率が低下する。
【０００８】
また、図７（ｂ）のトランス１１ｂは、図７（ａ）と比較して、隙間Ｇ１，Ｇ２が、１次巻線部２６と第１の２次巻線部２７（１次巻線部と密となる２次巻線部）の間および第２の２次巻線部２８（１次巻線部と疎となる２次巻線部）の位置にはないためトランスの効率は高いが、コアの種類が２つ必要なため、製造コストや管理コストなどの費用が高くなる。
【０００９】
このような背景において、本発明は、安価にコア部を構成できるとともに、効率が高い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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、同形状の二つのコアが隙間を有して組み合わされてロ字型の形状に形成されるとともに、隙間が前記ロ字型の形状を構成する辺の中央部以外の位置にあるコア部と、コア部の隙間以外の位置に配置される１次巻線部と、１次巻線部が配置された磁脚と同一の磁脚上であって、且つ、隙間以外の第１の所定位置に配置され前記１次巻線部と磁気的に密となる少なくとも一つの第１の２次巻線部と、１次巻線部と磁気的に疎となるコア部の隙間以外の第２の所定位置に配置される少なくとも一つの第２の２次巻線部とを備えることを特徴とするトランスである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、２つのコアとして同じものを利用するので、材料コストおよび管理コストを抑えることができる。また、隙間の位置を、ロ字型を構成する４つの辺の中央部を避けた位置とすることで、１次巻線部と第１の２次巻線部とを隙間の影響がない位置で密に磁気的に結合させ、且つ、ロ字型のコア部の形状を小型化でき、無駄なコア部分を削減した構造を実現できる。
【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、第１の２次巻線部の前記第１の所定位置は、二つのコアの一方における１次巻線部が配置される磁脚に設けられるとともに、第２の２次巻線部の第２の所定位置は、二つのコアの前記一方における１次巻線部が配置されない磁脚あるいは二つのコアの他方における磁脚のいずれかに設けられることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、第１の２次巻線部を１次巻線部に磁気的に密に結合させることができると共に、第２の２次巻線部を１次巻線部に対して疎に結合させることができる。
【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、第１の２次巻線部は、同じ磁脚上における１次巻線部に隣接する位置、あるいは、同じ磁脚上における１次巻線部に重なる位置に設けられていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、２つの巻線部を同じ位置で同軸状に配置することで、２つの巻線の磁気的な結合をより密にでき、更に巻線部のスペースを削減できるので、全体の小型化を図ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、二つのコアは、Ｌ字状またはＪ字状コアであることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、ロ字型を構成するコア部の４つの辺を構成する部分の中央を避けた位置に、２つのコアの間の隙間を位置させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安価にコア部を構成できるとともに、効率が高いトランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトランスの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るトランスの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るトランスの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るトランスの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るトランスの構成を示す断面図である。
【図６】トランスの等価回路図である。
【図７】従来技術におけるトランスの構成を示す断面図（ａ）および（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（１）第１実施形態
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るトランス１の構成を示す断面図である。トランス１は、図６に示す等価回路を有している。なお、図６に示すコンデンサＣ１は、トランスに外付けされる素子であり、以下の実施形態の説明では図示および説明は省略されている。
【００１８】
トランス１は、同じ形状である二つのＬ字状コア２ａ，２ｂが略ロ字型の形状に組み合わされたコア部２を有している。Ｌ字状のコア２ａは、直線部分である磁脚３ａおよび３ｂを直角に組み合わせた構造を有している。また、Ｌ字状のコア２ｂは、直線部分である磁脚４ａおよび４ｂを直角に組み合わせた構造を有している。コア２ａと２ｂは、同じ部材であり、単に向きが異なるだけである。コア２ａおよび２ｂは、フェライトの焼結品やその他公知のトランスのコア材により構成されている。コア２ａおよびコア２ｂの断面形状は円形、矩形、多角形状等が採用可能である。これは一般のトランスのコアの場合と同じである。
【００１９】
コア部２には、ボビンを介して巻線が巻かれることで、１次巻線部６、１次巻線部６と磁気的に密となる第１の２次巻線部７、および１次巻線部６と磁気的に疎となる第２の２次巻線部８が形成されている。また、コア部２は、コア２ａの磁脚３ｂの先端部側面とコア２ｂの磁脚４ａの先端部突合せ面との間に形成される隙間Ｇ１を有している。また、コア部２は、コア２ａの磁脚３ａの先端部突合せ面とコア２ｂの磁脚４ｂの先端部側面との間に形成される隙間Ｇ２を有している。隙間Ｇ１およびＧ２は、略ロ字型の形状を有するコア部２を構成する４つの辺の中央部分を避けた位置に設けられている。なお、隙間Ｇ１，Ｇ２は、たとえば、粘着シート、樹脂などを間に挟むことで形成されている。
【００２０】
１次巻線部６は、電気絶縁性の材料により構成されたボビン５ａと、ボビン５ａに巻回された１次巻線Ｐ１を有している。１次巻線部６は、１次巻線Ｐ１が巻回されたボビン５ａがコア２ｂの磁脚４ａの部分に装着されることで構成されている。なお、ボビンが電気絶縁性の材料で構成されている点は、他のボビンにおいても同じである。
【００２１】
また、第１の２次巻線部７は、ボビン５ｂと、ボビン５ｂに巻回される第１の２次巻線Ｓ１とを有している。第１の２次巻線部７は、第１の２次巻線Ｓ１が巻回されたボビン５ｂがコア２ｂの磁脚４ａの部分に装着されることで構成されている。また、第２の２次巻線部８は、ボビン５ｃと、ボビン５ｃに巻回される第２の２次巻線Ｎ１とを有している。第２の２次巻線部８は、第２の２次巻線Ｎ１が巻回されたボビン５ｃがコア２ａの磁脚３ａの部分に装着されることで構成されている。
【００２２】
１次巻線部６と第１の２次巻線部７とは、コア２ｂの磁脚４ａの外周上でお互いに近接して並んで配置されており、１次巻線部６と第１の２次巻線部７とが磁気的に密に結合する状態とされている。また、第２の２次巻線部８を１次巻線部６と異なるコアに設けることで、１次巻線部６と第２の２次巻線部８とが磁気的に疎に結合する状態とされている。また、第１の２次巻線Ｓ１と第２の２次巻線Ｎ１とは逆向き、すなわちコンデンサを介して直列に接続された第１の２次巻線Ｓ１と第２の２次巻線Ｎ１に交流電流を流した際に、各巻線で生成される磁束の向きが逆方向となるように巻線の巻回の方向あるいは接続構造とされている。なお、１次巻線部６と第１の２次巻線部７のボビンは一体に形成されていてもよい。
【００２３】
（機能）
トランス１は、１次巻線Ｐ１と第１の２次巻線Ｓ１との間で変圧を行う。また、第１の２次巻線Ｓ１と第２の２次巻線Ｎ１とは逆向きに接続されている。ここで、１次巻線Ｐ１にパルス電圧が印加された場合を考える。この場合、１次巻線Ｐ１に加わるパルス電圧のオフ時において、第１の２次巻線Ｓ１で磁束が生成される。仮に、第２の２次巻線Ｎ１が存在しない場合、このパルス電圧オフに起因して第１の２次巻線Ｓ１で発生する磁束の影響でトランス１の鉄損が増大する。しかしながら、第２の２次巻線Ｎ１があることで、上記のパルス電圧オフ時に発生する磁束が、第２の２次巻線Ｎ１でも生成される。このため、当該パルス電圧オフに起因して、第１の２次巻線Ｓ１から第２の２次巻線Ｎ１へ流れる磁束と、第２の２次巻線Ｎ１から第１の２次巻線Ｓ１へと流れる磁束の流れが生じ、この２つの磁束が互いに打ち消しあい（キャンセルされ）、上記の鉄損の発生が抑えられる。
【００２４】
（効果）
トランス１は、同形状の二つのコア２ａと２ｂが隙間Ｇ１，Ｇ２を有して組み合わされてロ字型の形状に形成されている。また、トランス１は、隙間Ｇ１，Ｇ２がロ字型の形状を構成する辺の中央部以外の位置にあるコア部２を備え、コア部２の隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置される１次巻線部６と、１次巻線部６が配置された磁脚４ａと同一の磁脚上であって、且つ、隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置され１次巻線部６と磁気的に密となる第１の２次巻線部７を備えている。更に、トランス１は、１次巻線部６と磁気的に疎となる隙間Ｇ１，Ｇ２以外の位置に配置される第２の２次巻線部８を備えている。
【００２５】
この構造によれば、コア部２が同一形状である二つのＬ字状コア２ａ，２ｂで構成されているため、製造コストや管理コストなどの費用が低減でき、安価に構成できる。また、各巻線部（１次巻線部６，第１の２次巻線部７，第２の２次巻線部８）がコア部の隙間Ｇ１，Ｇ２の形成位置にはなく、また、１次巻線部６と第１の２次巻線部７との間にも隙間が形成されていない。このため、コアの隙間で発生する漏洩磁束に起因する近接効果の影響が抑えられ、銅損の増加が抑えられる。
【００２６】
また、コアの隙間Ｇ１，Ｇ２をロ字型の形状を構成する４つの辺の中央部を避けた位置に設けることで、１次巻線部６と第１の２次巻線部の間に隙間が位置しないような構造にしつつ、巻線が巻かれない磁脚の部分を極力少なくすることができ、コア部２の形状を小型化できる。仮に、Ｇ１，Ｇ２が辺の中央にある場合、それらを間に挟まないように１次巻線部６と第１の２次巻線部を同じ磁脚上に配置しなくてはならず、コアに無駄となるスペースが生じる。これは、コアの大型化、重量の増加、コア材の無駄な消費、高コスト化の原因となる。また、コアに無断なスペースが生じることで磁路が長くなり、鉄損が増加し、トランスの効率が低下する。
【００２７】
（２）第２実施形態
図２は、本発明の第２実施形態に係るトランス１ａの構成を示す断面図である。トランス１ａは、第２の２次巻線部８の位置が図１のトランス１と異なる。トランス１ａでは、第２の２次巻線部８が、コア２ｂの磁脚４ｂの部分に形成されている。なお、他の部分の構造、等価回路、トランスとしての機能および効果は、図１のトランス１と同じである。
【００２８】
（３）第３実施形態
図３は、本発明の第３実施形態に係るトランス１ｂの構成を示す断面図である。トランス１ｂは、１次巻線部と第１の２次巻線部の構造がトランス１と異なっている。すなわち、トランス１ｂでは、第１の２次巻線Ｓ１と１次巻線Ｐ１とを同一のボビン５ｆに巻回し、複合巻線部６ａとしている。ここでは、１次巻線Ｐ１の外側に第１の２次巻線Ｓ１を巻回することで、複合巻線部６ａが構成されている。
【００２９】
トランス１ｂの他の部分の構造、等価回路、トランスとしての機能および効果は、図１のトランス１と同じであるが、トランス１ｂは、複合巻線部６ａを採用することで、図１のトランス１および図２のトランス２の構造よりも１次巻線Ｐ１と第１の２次巻線Ｓ１との磁気的な結合を強くでき、伝送する電力の損失をより抑えることができる。また、２つの巻線を重ねて巻くので、スペースが節約できる、小型化が図れる。
【００３０】
（４）第４実施形態
図４は、本発明の第４実施形態に係るトランス１ｃの構成を示す断面図である。トランス１ｃは、第１の２次巻線部と第２の２次巻線部の個数がトランス１と異なり、それぞれ２個備えている。本実施形態の回路構成は、図６の等価回路に対して、１次側に対する２次側の回路部が二つ並列に接続される構成となり、出力数が２倍となる。
【００３１】
すなわち、トランス１ｃは、磁脚４ａの部分に隣接して配置された１つ目の第１の２次巻線部７および２つ目の第１の２次巻線部７ａを有している。１つ目の第１の２次巻線部７は、１つ目の第１の２次巻線Ｓ１がボビン５ｂに巻回された構造を有し、２つ目の第１の２次巻線部７ａは、２つ目の第１の２次巻線Ｓ２がボビン５ｄに巻回された構造を有している。
【００３２】
また、トランス１ｃは、磁脚３ａの部分に隣接して配置された１つ目の第２の２次巻線部８および２つ目の第２の２次巻線部８ａを有している。１つ目の第２の２次巻線部８は、１つ目の第２の２次巻線Ｎ１がボビン５ｃに巻回された構造を有し、２つ目の第２の２次巻線部８ａは、２つ目の第２の２次巻線Ｎ２がボビン５ｅに巻回された構造を有している。
【００３３】
１つ目の第１の２次巻線部７および２つ目の第１の２次巻線部７ａを同一のボビンを用いて構成してもよい。また、１つ目の第２の２次巻線部８および２つ目の第２の２次巻線部８ａを同一のボビンを用いて構成してもよい。
【００３４】
（５）第５実施形態
図５は、本発明の第５実施形態に係るトランス１ｄの構成を示す断面図である。トランス１ｄは、コア部２を構成する２つのコア２ｃ，２ｄのコア形状がトランス１と異なり、それぞれＪ字状を有している。機能や優位性については、図１のトランス１と同じである。この例においても、二つのＪ字状のコア２ｃ，２ｄによって形成される隙間Ｇ１およびＧ２は、略ロ字型の形状を有するコア部２を構成する４つの辺の中央部分を避けた位置に設けられている。
【００３５】
（その他）
第１，第２の２次巻線部のそれぞれの個数は３個以上であってもよい。ボビンは必須の構成要素ではなく、巻線とコアとの絶縁性が保たれれば省略できる。本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、トランスに用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…トランス、１ａ…トランス、１ｂ…トランス、１ｃ…トランス、１ｄ…トランス、２…コア部、２ａ…Ｌ字状のコア、２ｂ…Ｌ字状のコア、２ｃ…Ｊ字状のコア、２ｄ…Ｊ字状のコア、３ａ…磁脚、３ｂ…磁脚、４ａ…磁脚、４ｂ…磁脚、５ａ…ボビン、５ｂ…ボビン、５ｃ…ボビン、５ｄ…ボビン、５ｅ…ボビン、６…１次巻線部、６ａ…複合巻線部、７…第１の２次巻線部、８…第２の２次巻線部、Ｐ１…１次巻線、Ｓ１…第１の２次巻線、Ｎ１…第２の２次巻線、７ａ…２つ目の第１の２次巻線部、８ａ…２つ目の第２の２次巻線部、Ｓ２…２つ目の第１の２次巻線、Ｎ２…２つ目の第２の２次巻線。
【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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