(57)【要約】【課題】高いシールド効果を得る。【解決手段】トランス１０は、ボビン１１、ボビン１１に巻回された巻線Ｎ１〜Ｎ５、トランス１０から漏洩する電磁波をシールドするシールド部材２０等を含む。シールド部材２０は、展開すると矩形状を有する１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであり、１次巻線Ｎ３と２次巻線Ｎ５との間に配置された介在部２１と、介在部２１における互いに異なる位置からボビン１１の外部にそれぞれ延出した第１延出部２２および第２延出部２３とを含む。第１延出部２２は、スイッチング電源装置の天板と接触し、接地されているのに対し、第２延出部２３は、先端が自由端となっており、接地されていない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンと、前記ボビンに巻回された１次巻線と、前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線とを含むトランスに用いられるシールド部材において、
前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部と、
前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部と、
前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部とを備えており、
前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないことを特徴とする、シールド部材。
【請求項２】
前記第１延出部および前記第２延出部が板状であることを特徴とする、請求項１に記載のシールド部材。
【請求項３】
前記介在部の表面と直交しかつ前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向と直交する断面において、前記介在部の表面と直交しつつ前記介在部の中心を通る中心線に関して、非対称な形状を有することを特徴とする、請求項２に記載のシールド部材。
【請求項４】
前記介在部、前記第１延出部および前記第２延出部が、１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであることを特徴とする、請求項２または３に記載のシールド部材。
【請求項５】
前記板状部材は、展開すると矩形状を有するものであり、
前記介在部は、前記矩形状の中心部分を構成する基部と、前記基部における前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向の一端および他端からそれぞれ突出した第１突出部および第２突出部とを含み、
前記第１延出部および前記第２延出部が、前記基部における前記巻回方向と直交する方向の一端および他端からそれぞれ延出していることを特徴とする、請求項４に記載のシールド部材。
【請求項６】
前記介在部は、前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向において、前記１次巻線および前記２次巻線の一部分に介在していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールド部材。
【請求項７】
ボビンと、
前記ボビンに巻回された１次巻線と、
前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線と、
前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部、前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部、および、前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部を含むシールド部材とを備えており、
前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないことを特徴とする、トランス。
【請求項８】
ボビンと、前記ボビンに巻回された１次巻線と、前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線と、前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部、前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部、および、前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部を含むシールド部材とを有し、前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないトランスと、
前記第１延出部と接触し、接地された接地部材とを備えたことを特徴とする、スイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスから漏洩する電磁波（ノイズ）をシールドするシールド部材、当該シールド部材を含むトランスおよびスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置等に用いられるトランスにおいて、トランスから漏洩する電磁波をシールドするシールド部材が用いられることがある。例えば特許文献１には、１次巻線８と２次巻線９との間にシールド部材として機能する板状部１を配置し、板状部１からトランスの外部に延出された細板部２，３の両方を接地することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平５−２８７３９号公報（特に、第３図、第３頁の左欄の第１６〜１８行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、細板部２，３の両方を接地することで、閉ループ構造が形成され、ループ電流が流れるため、高いシールド効果を得ることができない。
【０００５】
本発明の目的は、高いシールド効果を得ることができるシールド部材、トランスおよびスイッチング電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点によると、ボビンと、前記ボビンに巻回された１次巻線と、前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線とを含むトランスに用いられるシールド部材において、前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部と、前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部と、前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部とを備えており、前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないことを特徴とする、シールド部材が提供される。
【０００７】
本発明の第２観点によると、ボビンと、前記ボビンに巻回された１次巻線と、前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線と、前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部、前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部、および、前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部を含むシールド部材とを備えており、前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないことを特徴とする、トランスが提供される。
【０００８】
本発明の第３観点によると、ボビンと、前記ボビンに巻回された１次巻線と、前記１次巻線の外側において前記ボビンに巻回された２次巻線と、前記１次巻線と前記２次巻線との間に介在した板状の介在部、前記介在部から前記ボビンの外部に延出した第１延出部、および、前記介在部における前記第１延出部とは異なる位置から前記ボビンの外部に延出した第２延出部を含むシールド部材とを有し、前記第１延出部は接地され、前記第２延出部は接地されないトランスと、前記第１延出部と接触し、接地された接地部材とを備えたことを特徴とする、スイッチング電源装置が提供される。
【０００９】
上記第１〜第３観点によれば、第１延出部および第２延出部の両方を接地するのではなく一方のみを接地することで、開ループ構造が形成され、高いシールド効果を得ることができる。
【００１０】
前記第１延出部および前記第２延出部が板状であってよい。この場合、高いシールド効果に加え、放熱効果をも得ることができる。
【００１１】
本発明に係るシールド部材は、前記介在部の表面と直交しかつ前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向と直交する断面において、前記介在部の表面と直交しつつ前記介在部の中心を通る中心線に関して、非対称な形状を有してよい。この場合、開ループ構造を好適に形成することができる。また、後述する実施例と第１比較例との実験結果から明らかなように、シールド部材が対称な形状を有する閉ループ構造の場合に比べ、ノイズを低減することができる。
【００１２】
前記介在部、前記第１延出部および前記第２延出部が、１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであってよい。この場合、シールド部材を容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００１３】
前記板状部材は、展開すると矩形状を有するものであり、前記介在部は、前記矩形状の中心部分を構成する基部と、前記基部における前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向の一端および他端からそれぞれ突出した第１突出部および第２突出部とを含み、前記第１延出部および前記第２延出部が、前記基部における前記巻回方向と直交する方向の一端および他端からそれぞれ延出してよい。この場合、矩形状の板状部材をその中心部分を基点として折り曲げることで、シールド部材を材料の無駄なく容易に製造することができる。また、介在部が基部のみならず第１突出部および第２突出部を含むことから、高いシールド効果（ノイズ低減効果）を得ることができると共に、第１延出部および第２延出部を比較的大きく形成できることから、高い放熱効果を得ることができる。
【００１４】
前記介在部は、前記１次巻線および前記２次巻線のそれぞれが前記ボビンに巻回された方向である巻回方向において、前記１次巻線および前記２次巻線の一部分に介在してよい。この場合、介在部が１次巻線および２次巻線の巻回方向の全部分に介在する場合に比べ、製造が容易でありかつ材料も少なくてすむため、製造コストをより確実に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、第１延出部および第２延出部の両方を接地するのではなく一方のみを接地することで、開ループ構造が形成され、高いシールド効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】図１の一点鎖線で囲んだ領域を示す拡大図であり、本発明の一実施形態に係るトランスの回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るトランスの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るトランスの側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るトランスの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るシールド部材の斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施例におけるＮ相のノイズ測定結果を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の第１比較例におけるＮ相のノイズ測定結果を示すグラフである。（ｃ）は、本発明の実施例および第１比較例におけるＮ相のノイズ測定結果を示す表である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施例におけるＬ相のノイズ測定結果を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の第１比較例におけるＬ相のノイズ測定結果を示すグラフである。（ｃ）は、本発明の実施例および第１比較例におけるＬ相のノイズ測定結果を示す表である。
【図９】本発明の実施例、第１比較例および第２比較例における温度測定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置１は、図１に示すように、交流電源ＡＣ、コンデンサＣ１〜Ｃ７、抵抗Ｒ１〜Ｒ９、ダイオードＤ１〜Ｄ７、インダクタＬ１〜Ｌ４、トランスＴ１，Ｔ２、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、コネクタＣＮ１，ＣＮ２等を有する。このうち、トランスＴ２が、本発明の一実施形態に係るトランス１０に該当する。
【００１９】
なお、図１および図２において、トランスＴ１，Ｔ２に示されている黒丸印は、極性を示す。
【００２０】
トランス１０は、図２〜図５に示すように、ボビン１１と、ボビン１１に巻回された巻線Ｎ１〜Ｎ５と、ボビン１１に組み付けられた磁心１３と、ボビン１１の下端から下方および側方に延出した端子１９と、トランス１０から漏洩する電磁波（ノイズ）をシールドするシールド部材２０とを含む。端子１９は、図４に示すように、スイッチング電源装置１の構成要素である基板１ｃに接続されている。
【００２１】
巻線Ｎ１〜Ｎ５は、Ｎ４，Ｎ２，Ｎ１，Ｎ３，Ｎ５の順にボビン１１に巻回されており、１次巻線Ｎ３と２次巻線Ｎ５との間にシールド部材２０が配置されている．
【００２２】
磁心１３は、ＥＥタイプであって、それぞれトランス１０の高さ方向から見てＥ字形状を有する一対の部材１３ａ，１３ｂを含む。一対の部材１３ａ，１３ｂは、それぞれ、図５に示すように、トランス１０の奥行方向に延在した支持部１３ｘと、支持部１３ｘからトランス１０の幅方向に延出した３つの凸部１３ｙとを含む。支持部１３ｘはトランス１０の幅方向においてボビン１１から突出し、３つの凸部１３ｙのうちの中央の凸部１３ｙ（図５には示されていない）はボビン１１の巻回中心に形成された空洞１１ｘに嵌合し（図３参照）、３つの凸部１３ｙのうち残りの２つの凸部１３ｙはトランス１０の奥行方向においてボビン１１から突出している。一対の部材１３ａ，１３ｂは、３つの凸部１３ｙの先端が互いに突き合わされるように、トランス１０の幅方向両側からボビン１１に組み付けられる。
【００２３】
シールド部材２０は、展開すると矩形状を有する非鉄金属等からなる１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであり、１次巻線Ｎ３と２次巻線Ｎ５との間に介在した介在部２１と、介在部２１からボビン１１の外部に延出した第１延出部２２と、介在部２１からボビン１１の外部に延出した第２延出部２３とを含む。
【００２４】
介在部２１は、上記１枚の板状部材における矩形状の中心部分を構成する基部２１ａと、基部２１ａにおける巻回方向（巻線Ｎ１〜Ｎ５のそれぞれがボビン１１に巻回された方向）の一端および他端からそれぞれ突出した第１突出部２１ｂおよび第２突出部２１ｃとを含む。本実施形態において、基部２１ａは、トランス１０の幅方向および奥行方向に平行な面に沿って延在している。第１突出部２１ｂおよび第２突出部２１ｃは、基部２１ａにおけるトランス１０の奥行方向の一端および他端からそれぞれ下方に向かって突出し、トランス１０の奥行方向に互いに対向している。
【００２５】
介在部２１は、巻回方向において、１次巻線Ｎ３および２次巻線Ｎ５の一部分に介在している。換言すると、介在部２１は、１次巻線Ｎ３および２次巻線Ｎ５の巻回方向の全部分に（全周囲に亘って）介在しておらず、１次巻線Ｎ３および２次巻線Ｎ５の上側の略半分の範囲に亘って介在している。
【００２６】
第１延出部２２および第２延出部２３は、基部２１ａにおける巻回方向と直交する方向の一端および他端からそれぞれ延出している。本実施形態において、第１延出部２２および第２延出部２３は、基部２１ａにおけるトランス１０の幅方向一端および他端からそれぞれ上方に向かって延出している。
【００２７】
第１延出部２２および第２延出部２３は、それぞれ、トランス１０の高さ方向および奥行方向に平行な面に沿って延在した鉛直部分２２ａ，２３ａと、トランス１０の幅方向および奥行方向に平行な面に沿って延在した平坦部分２２ｂ，２３ｂとを含む。鉛直部分２２ａ，２３ａは、トランス１０の幅方向に互いに対向している。平坦部分２２ｂ，２３ｂは、それぞれ鉛直部分２２ａ，２３ａの上端から、トランス１０の幅方向に互いに離れる方向に延びている。トランス１０の高さ方向において、鉛直部分２２ａの方が鉛直部分２３ａよりも長い。したがって、鉛直部分２２ａの上端の方が鉛直部分２３ａの上端よりも上方に位置し、平坦部分２２ｂの方が平坦部分２３ｂよりも上方に位置している。
【００２８】
シールド部材２０は、上記のような延出部２２，２３の形態の相違により、図３に示すように、基部２１ａの表面と直交しかつ巻回方向と直交する断面において、基部２１ａの表面と直交しつつ基部２１ａの中心を通る中心線Ｏに関して、非対称な形状を有する。なお、図３は、図６に示すＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿った部分に対応する断面図である。但し、図６はシールド部材２０のみを示す。
【００２９】
また、図４に示すように、延出部２２，２３のうち、第１延出部２２は、スイッチング電源装置１の構成要素である天板１ａと接触し、接地されている。具体的には、第１延出部２２の平坦部分２２ｂが、ビス等の固定部材１ｂによって、天板１ａに固定されている。固定部材１ｂは、平坦部分２２ｂに形成された２つの穴２０ｘ（図５および図６参照）のそれぞれに挿入され、天板１ａと第１延出部２２の平坦部分２２ｂとを互いに固定している。天板１ａは、導電性を有する材料からなり、接地されている。
【００３０】
一方、延出部２２，２３のうち、第２延出部２３は、天板１ａと接触せず、接地されていない。具体的には、第２延出部２３の平坦部分２３ｂは、いかなる部材とも接触せず、先端が自由端となっている。
【００３１】
以上に述べたように、本実施形態によれば、第１延出部２２および第２延出部２３の両方を接地するのではなく一方のみを接地することで、開ループ構造が形成され、高いシールド効果を得ることができる。
【００３２】
第１延出部２２および第２延出部２３が板状であるため、高いシールド効果に加え、放熱効果をも得ることができる。
【００３３】
シールド部材２０が図３の中心線Ｏに関して非対称な形状を有する。このため、開ループ構造を好適に形成することができる。また、後述する実施例と第１比較例との実験結果から明らかなように、シールド部材２０が図３の中心線Ｏに関して対称な形状を有する閉ループ構造の場合に比べ、ノイズを低減することができる。なお、開ループ構造を好適に形成する観点からは、ノイズに対する、第２延出部２３と天板１ａとの電磁的結合の影響を無視し得る程度に両者を離間させるようにシールド部材２０を構成することが好ましい。
【００３４】
介在部２１、第１延出部２２および第２延出部２３が１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであるため、シールド部材２０を容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００３５】
シールド部材２０を構成する板状部材は、展開すると矩形状を有するものであり、矩形状の板状部材をその中心部分を基点として折り曲げることで、シールド部材２０を材料の無駄なく容易に製造することができる。また、介在部２１が基部２１ａのみならず第１突出部２１ｂおよび第２突出部２１ｃを含むことから、高いシールド効果（ノイズ低減効果）を得ることができると共に、第１延出部２２および第２延出部２３を比較的大きく形成できることから、高い放熱効果を得ることができる。なお、シールド効果を効率よく高める観点からは、第１突出部２１ｂおよび第２突出部２１ｃを磁心１３の位置まで突出させることが好ましい。
【００３６】
介在部２１は、巻回方向において、１次巻線Ｎ３および２次巻線Ｎ５の一部分に介在している。この場合、介在部２１が１次巻線Ｎ３および２次巻線Ｎ５の巻回方向の全部分に介在する場合に比べ、製造が容易でありかつ材料も少なくてすむため、製造コストをより確実に低減することができる。
【実施例】
【００３７】
本発明に係る実施例（上記実施形態に係るトランス１０と同じ構成のもの）と、第１比較例（上記実施形態に係るトランス１０において、シールド部材２０を図３の中心線Ｏに関して対称な形状とし、第１延出部２２および第２延出部２３の両方を接地したもの）とを用いて、ノイズ測定を行った。また、上記実施例と、第１比較例と、第２比較例（上記実施形態に係るトランス１０において、シールド部材２０を省略したもの）とを用いて、温度測定を行った。
【００３８】
図７（ａ）は、本発明の実施例におけるＮ相のノイズ測定結果を示すグラフである。図７（ｂ）は、本発明の第１比較例におけるＮ相のノイズ測定結果を示すグラフである。図７（ｃ）は、本発明の実施例および第１比較例におけるＮ相のノイズ測定結果を示す表である。図８（ａ）は、本発明の実施例におけるＬ相のノイズ測定結果を示すグラフである。図８（ｂ）は、本発明の第１比較例におけるＬ相のノイズ測定結果を示すグラフである。図８（ｃ）は、本発明の実施例および第１比較例におけるＬ相のノイズ測定結果を示す表である。ノイズ測定では、上記実施形態に係るスイッチング電源装置１と同じ構成の装置において、トランス１０として上記実施例および第１比較例をそれぞれ適用し、トランス１０のコンダクションノイズを測定した。図７および図８において、ＱＰは「準尖頭値検波」、ＡＶは「平均値検波」を意味する。図７および図８から、実施例によれば、第１比較例よりも高いシールド効果（ノイズ低減効果）が得られ、特に１４ＭＨｚ近傍において顕著な効果が得られることがわかった。
【００３９】
図９は、本発明の実施例、第１比較例および第２比較例における温度測定結果を示す表である。温度測定では、上記実施形態に係るスイッチング電源装置１と同じ構成の装置において、トランス１０として上記実施例、第１比較例および第２比較例をそれぞれ適用し、トランス１０の周囲、上部および下部の温度を測定した。トランス１０の上部および下部については、最も外側にある巻線Ｎ５の表面（図４の上部および下部）に熱電対を取り付けて温度測定を行った。図９から、実施例によれば、第１比較例と大差なくかつ第２比較例に比べて十分な放熱効果が得られることがわかった。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００４１】
・シールド部材が１枚の板状部材を折り曲げて形成された構成において、当該板状部材は、展開すると矩形状を有することに限定されず、展開すると十字形状やＩ字形状を有するものであってもよい。板状部材が展開するとＩ字形状を有する場合、第１突出部および第２突出部が省略される。
・シールド部材は、１枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであることが、材料費及び加工の面から好ましいが、これに限定されない。例えば、シールド部材は、介在部、第１延出部および第２延出部のそれぞれを構成する３枚の板状部材を接合して形成されてもよい。
・第１延出部および第２延出部は、板状であることに限定されず、線状であってもよい。例えば、板状の介在部に、第１延出部および第２延出部となるリード線を取り付けた構成であってもよい。なお、放熱効果を高める観点からは、第１延出部および第２延出部が板状であることが好ましい。
・介在部が１次巻線および２次巻線の巻回方向の全部分に介在してもよい。
・シールド部材の材料は、導電性を有する限り、特に限定されない。例えば、シールド部材は、非鉄金属ではなく、鉄や鋼から形成されてもよい。なお、シールド効果および放熱効果を高める観点からは、シールド部材が銅やアルミニウム等の非鉄金属から形成されることが好ましい。
・接地部材の材料も、導電性を有する限り、特に限定されない。
・第１延出部は、接地部材と接触すればよく、上記実施形態のように接地部材と固定されなくてもよい。
・トランスに含まれる巻線の数は、２以上の任意の数であってよい。例えば、上記実施形態のトランス１０はＮ１〜Ｎ５の５つの巻線を含むが、トランスが２つの巻線を含み、これら２つの巻線間にシールド部材が配置されてもよい。
・磁心は、省略可能である。つまり、本発明に係るトランスは、空芯トランスであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  スイッチング電源装置
１ａ  天板（接地部材）
１０  トランス
１１  ボビン
１３  磁心
１９  端子
２０  シールド部材
２１  介在部
２１ａ  基部
２１ｂ  第１突出部
２１ｃ  第２突出部
２２  第１延出部
２３  第２延出部
Ｎ１〜Ｎ５  巻線
Ｎ３  １次巻線
Ｎ５  ２次巻線
Ｏ  中心線
【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１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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