JP2010232390A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】 二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減可能なトランスを提供する。
【解決手段】 ２つの側脚部１ａ，１ｂの間に中央脚部１ｃを有する一対のＥ型コア１１，１２で構成されて、各Ｅ形コア１１，１２の中央脚部１ｃの端面および側脚部１ａ，１ｂの端面を互いに対向させ、少なくともそれぞれの中央脚部１ｃの端面間にギャップＧを設けたコア組立体１と、中央脚部１ｃの周囲に丸線を巻回した一次コイルＮ１と、中央脚部１ｃの周囲に平角導線をエッジワイズ巻で巻回した二次コイルＮ２とを備え、二次コイルＮ２とギャップＧとの間には、二次コイルＮ２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスに関するものである。

従来、図１６に示すように、一対のＥ形コア１１，１２を組み合わせてコア組立体１を形成し、このコア組立体１内に一次コイルＮ１と二次コイルＮ２とを巻回した低背型のトランスがある。コア組立体１は、各Ｅ形コア１１，１２の側脚部１ａ，１ｂの端面を互いに対向させて当接させる一方、互いに対向する中央脚部１ｃの端面間にはインダクタンス調整のためのギャップＧを設けている。そして、中央脚部１ｃと側脚部１ａ，１ｂとの間の空間をコイル収納部として、中央脚部１ｃの周囲に一次コイルＮ１および二次コイルＮ２を巻回している。

また、このような低背型のトランスは、コイルの巻きスペースの制約上、巻数が少なくて低電圧、大電流を出力する二次コイルＮ２に、図１７に示すような帯状の平角導線を用いてエッジワイズ巻きで形成している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２１３１号公報

従来のトランスでは、一次コイルＮ１は、Ｅ形コア１１（または１２）の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回され、二次コイルＮ２は、ギャップＧに対向する領域に巻回されている。したがって、二次コイルＮ２は、その内周面がギャップＧに接するように巻回されており、ギャップＧからの漏れ磁束が平角導線の二次コイルＮ２に鎖交して、渦電流損が増大するという課題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減可能なトランスを提供することにある。

請求項１の発明は、２つの側脚部の間に中央脚部を有する一対のＥ型コアで構成されて、各Ｅ形コアの中央脚部の端面および側脚部の端面を互いに対向させ、それぞれの中央脚部の端面間にギャップを設けたコア組立体と、中央脚部の周囲に丸線を巻回した一次コイルと、中央脚部の周囲に平角導線をエッジワイズ巻で巻回した二次コイルとを備え、二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間を設けることを特徴とする。

この発明によれば、二次コイルはギャップから遠ざかり、二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間が形成される。したがって、ギャップからの漏れ磁束が平角導線の二次コイルに鎖交する量を従来に比べて少なくして、渦電流損を低減させることができる。すなわち、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記二次コイルは、一方のＥ形コアの中央脚部の側面に対向する領域にのみ巻回されることを特徴とする。

この発明によれば、二次コイルはギャップから遠ざかり、二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間が形成されるので、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減することができる。

請求項３の発明は、請求項１において、前記二次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、二次コイルの内周面とギャップとの間には空間が形成されることを特徴とする。

この発明によれば、二次コイルはギャップから遠ざかり、二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間が形成されるので、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減することができる。

請求項４の発明は、請求項１において、前記一次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、前記二次コイルは、一対のＥ形コアの各中央脚部の側面に対向する２つの領域に分割して巻回されることを特徴とする。

この発明によれば、二次コイルの巻数を多くした場合でも、二次コイルはギャップから遠ざかり、二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間が形成されるので、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減することができる。

請求項５の発明は、請求項１において、前記一次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、前記二次コイルは、一対のＥ形コアの各中央脚部の側面に対向するとともに一次コイルからの距離が等間隔である２つの領域に分割して巻回され、各領域で巻回される二次コイルの接続点をセンタータップとすることを特徴とする。

この発明によれば、センタータップ方式のトランスの場合に、漏れインダクタンスのバラツキを低減できる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記一次コイルと二次コイルとの少なくとも一方に当接して、一次コイルおよび二次コイルの位置決めを行うスペーサを設けたことを特徴とする。

この発明によれば、一次コイルおよび二次コイルの位置決めを容易にできるので、二次コイルをギャップから容易に遠ざけることができる。

以上説明したように、本発明では、二次コイルに平角導線を用いながら、ギャップからの漏れ磁束による渦電流損を低減することができるという効果がある。

実施形態１のトランスを示す側面断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の別のトランスを示す側面断面図である。 実施形態２のトランスを示す側面断面図である。 同上のコイル幅と損失との関係を示す図である。 同上の別のトランスを示す側面断面図である。 同上のコイル厚みと損失との関係を示す図である。 実施形態３のトランスを示す分解斜視図である。 同上の側面断面図である。 同上のセンタータップ方式のトランスの概略を示す回路図である。 実施形態４のトランスを示す分解斜視図である。 同上の分解斜視図である。 同上の別のトランスを示す分解斜視図である。 同上の分解斜視図である。 同上の別のトランスを示す分解斜視図である。 従来のトランスを示す側面断面図である。 二次コイルを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態のトランスは、図１，図２に示すように、一対のＥ形コア１１，１２を組み合わせてコア組立体１を形成し、このコア組立体１内に一次コイルＮ１と二次コイルＮ２とを巻回した低背型のトランスで構成される。コア組立体１は、各Ｅ形コア１１，１２の直方体状の側脚部１ａ，１ｂの端面を互いに対向させて当接させる一方、互いに対向する円柱状の中央脚部１ｃの端面間にはインダクタンス調整のためのギャップＧを設けている。そして、中央脚部１ｃと側脚部１ａ，１ｂとの間の空間をコイル収納部として、中央脚部１ｃの周囲に一次コイルＮ１および二次コイルＮ２を円状に巻回している。

巻数が多くて高電圧、小電流を入力される一次コイルＮ１は丸線を用いており、ギャップＧに対向する領域に巻回されている。ここで、一次コイルＮ１に要求される許容電流は比較的小さいので、丸線として線径の小さいリッツ線を用いることによって渦電流損を低減できる。

一方、巻数が少なくて低電圧、大電流を出力する二次コイルＮ２は、帯状の平角導線を用いており、Ｅ形コア１１（または１２）の中央脚部１ｃの側面に対向する領域にエッジワイズ巻きで巻回されている。このとき、二次コイルＮ２は、Ｅ形コア１１（または１２）の中央脚部１ｃの端面よりギャップＧ側には巻回されず、ギャップＧに対向することはない。

すなわち、二次コイルＮ２を上記のように配置することによって、二次コイルＮ２はギャップＧから遠ざかり、二次コイルＮ２とギャップＧとの間には、二次コイルＮ２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間（図１中で、ギャップＧ側方の一次コイルＮ１が配置されている空間）が形成される。したがって、ギャップＧからの漏れ磁束が平角導線の二次コイルＮ２に鎖交する量を従来に比べて少なくして、渦電流損を低減させることができる。

また、二次コイルＮ２を構成する平角導線の幅は、Ｅ形コアの側脚部１ａ，１ｂと中央脚部１ｃとの間隔と略同一寸法に形成されており、比較的大きな許容電流を確保することができる。

なお、一次コイルＮ１は、図３に示すように、二次コイルＮ２を設けていないＥ形コア１２（または１１）の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回してもよい。この場合、二次コイルＮ２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間は、図３中で、ギャップＧ側方の空間となる。

（実施形態２）
本実施形態のトランスは、図４に示すように、一次コイルＮ１を、Ｅ形コア１１（または１２）の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回し、二次コイルＮ２を、ギャップＧに対向する領域に巻回している。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

そして、二次コイルＮ２を構成する平角導線の幅は、Ｅ形コアの側脚部１ａ，１ｂと中央脚部１ｃとの間隔に比べて小さく、二次コイルＮ２の内周面とギャップＧとの間には空間Ｚが形成されている。すなわち、二次コイルＮ２はギャップＧから遠ざかり、二次コイルＮ２とギャップＧとの間には、二次コイルＮ２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間が形成される。したがって、ギャップＧからの漏れ磁束が平角導線の二次コイルＮ２に鎖交する量を従来に比べて少なくして、渦電流損を低減させることができる。

さらに、二次コイルＮ２を構成する平角導線の幅は、図５に示すように、コイル電流による銅損である導通損Ｙ１と、ギャップＧからの漏れ磁束による渦電流損Ｙ２との和が最小となる寸法Ｗに設定されており、導通損と渦電流損とに基づく最適幅となっている。

また、図６に示すように巻線Ｎ２を構成する平角導線の厚みを薄くすることによっても、二次コイルＮ２はギャップＧから遠ざかり、上記同様の効果を得ることができる。二次コイルＮ２を構成する平角導線の厚みは、図７に示すように、コイル電流による銅損である導通損Ｙ１と、ギャップＧからの漏れ磁束による渦電流損Ｙ２との和が最小となる寸法Ｔに設定されており、導通損と渦電流損とに基づく最適厚みとなっている。

すなわち、二次コイルＮ２の体積を小さくすることによって、二次コイルＮ２をギャップＧから遠ざけており、この二次コイルＮ２の体積を導通損と渦電流損との和が最小となるように設定している。

（実施形態３）
本実施形態のトランスは、巻数の多い二次コイルＮ２に対応しており、図８，図９に示すように、一次コイルＮ１を、ギャップＧに対向する領域に巻回し、二次コイルＮ２を、同巻数の２つの二次コイルＮ２１，Ｎ２２に分割して、Ｅ形コア１１および１２の各中央脚部１ｃの側面に対向する２つの領域に二次コイルＮ２１，Ｎ２２を各々巻回している。すなわち、二次コイルＮ２１，Ｎ２２で一次コイルＮ１を挟み込むように配置し、二次コイルＮ２１，Ｎ２２の各一端は互いに接続しており、二次コイルＮ２１，Ｎ２２を直列接続することで、二次コイルＮ２を形成している。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

そして、二次コイルＮ２１，Ｎ２２は、Ｅ形コア１１，１２の中央脚部１ｃの端面よりギャップＧ側には巻回されず、ギャップＧに対向することはない。したがって、二次コイルＮ２１，Ｎ２２はギャップＧから遠ざかり、二次コイルＮ２１，Ｎ２２とギャップＧとの間には、二次コイルＮ２１，Ｎ２２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間（図９中で、ギャップＧ側方の一次コイルＮ１が配置されている空間）が形成される。したがって、二次コイルＮ２の巻数を多くした場合でも、ギャップＧからの漏れ磁束が平角導線の二次コイルＮ２に鎖交する量を従来に比べて少なくして、渦電流損を低減させることができる。

また、図１０に示すように、二次コイルＮ２１，Ｎ２２の接続点を、センタータップＣＴとしてトランス外に引き出して、例えば二次コイルＮ２１，Ｎ２２の各出力にダイオードＤ１，Ｄ２を直列接続して全波整流を行ってもよい。この場合、一次コイルＮ１−二次コイルＮ２１間の巻回軸方向の距離ｄ１と、一次コイルＮ１−二次コイルＮ２２間の巻回軸方向の距離ｄ２とが互いに同距離となるように、一次コイルＮ１、二次コイルＮ２１，Ｎ２２を配置することによって（図９参照）、一次コイルＮ１に等価的に直列接続している漏れインダクタンスＬｓ１、二次コイルＮ２１，Ｎ２２に等価的に直列接続している漏れインダクタンスＬｓ２のバラツキを低減できる。

（実施形態４）
本実施形態のトランスは、図１１、図１２に示すように、一次コイルＮ１を、ギャップＧに対向する領域に巻回し、二次コイルＮ２を、Ｅ形コア１２の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回して、さらに二次コイルＮ２とＥ形コア１１の内面との隙間に、Ｅ形コア１１の中央脚部１ｃが挿通する円環状のスペーサＳＰを配置している。スペーサＳＰは、その一面がＥ形コア１１に当接し、他面が二次コイルＮ２に当接する。このように、コア組立体１内のコイル収納部内でスペーサＳＰ、一次コイルＮ１、二次コイルＮ２を重ねることによって、一次コイルＮ１および二次コイルＮ２の位置決めを容易にしている。

また、図１３、図１４に示すように、一次コイルＮ１を、Ｅ形コア１１の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回し、二次コイルＮ２を、Ｅ形コア１２の中央脚部１ｃの側面に対向する領域に巻回した場合には、一次コイルＮ１と二次コイルＮ２との隙間（ギャップＧに対向する領域）に、円環状のスペーサＳＰを配置する。スペーサＳＰは、その一面が一次コイルＮ１に当接し、他面が二次コイルＮ２に当接する。

また、実施形態３のように二次コイルＮ２を２つの二次コイルＮ２１，Ｎ２２に分割した場合には、図１５に示すように、一次コイルＮ１を、ギャップＧに対向する領域に巻回し、二次コイルＮ２１，Ｎ２２を、Ｅ形コア１１および１２の各中央脚部１ｃの側面に対向する２つの領域に各々巻回して、一次コイルＮ１と二次コイルＮ２１との隙間には、Ｅ形コア１１の中央脚部１ｃが挿通する円環状のスペーサＳＰ１を配置し、一次コイルＮ１と二次コイルＮ２２との隙間には、Ｅ形コア１２の中央脚部１ｃが挿通する円環状のスペーサＳＰ２を配置する。スペーサＳＰ１は、その一面が一次コイルＮ１に当接し、他面が二次コイルＮ２１に当接し、スペーサＳＰ２は、その一面が一次コイルＮ１に当接し、他面が二次コイルＮ２２に当接する。

このように、コア組立体１のコイル収納部の隙間にスペーサＳＰを配置することにより、実施形態１乃至３において一次コイルＮ１および二次コイルＮ２の位置決めを容易にできる。したがって、二次コイルＮ２をギャップＧから容易に遠ざけることができ、二次コイルＮ２とギャップＧとの間に、二次コイルＮ２に作用するギャップＧからの漏れ磁束を低減するための空間を容易に形成することができる。なお、実施形態１乃至３と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

１ コア組立体
１１，１２ Ｅ形コア
１ａ，１ｂ 側脚部
１ｃ 中央脚部
Ｎ１ 一次コイル
Ｎ２ 二次コイル
Ｇ ギャップ

Claims (6)

1. ２つの側脚部の間に中央脚部を有する一対のＥ型コアで構成されて、各Ｅ形コアの中央脚部の端面および側脚部の端面を互いに対向させ、それぞれの中央脚部の端面間にギャップを設けたコア組立体と、
   中央脚部の周囲に丸線を巻回した一次コイルと、
   中央脚部の周囲に平角導線をエッジワイズ巻で巻回した二次コイルとを備え、
   二次コイルとギャップとの間には、二次コイルに作用するギャップからの漏れ磁束を低減するための空間を設ける
   ことを特徴とするトランス。
2. 前記二次コイルは、一方のＥ形コアの中央脚部の側面に対向する領域にのみ巻回されることを特徴とする請求項１記載のトランス。
3. 前記二次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、二次コイルの内周面とギャップとの間には空間が形成されることを特徴とする請求項１記載のトランス。
4. 前記一次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、前記二次コイルは、一対のＥ形コアの各中央脚部の側面に対向する２つの領域に分割して巻回されることを特徴とする請求項１記載のトランス。
5. 前記一次コイルは、前記ギャップに対向する領域に巻回され、前記二次コイルは、一対のＥ形コアの各中央脚部の側面に対向するとともに一次コイルからの距離が等間隔である２つの領域に分割して巻回され、各領域で巻回される二次コイルの接続点をセンタータップとすることを特徴とする請求項１記載のトランス。
6. 前記一次コイルと二次コイルとの少なくとも一方に当接して、一次コイルおよび二次コイルの位置決めを行うスペーサを設けたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のトランス。

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