JP2018022765A - Transformer - Google Patents
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Abstract
【課題】巻線損失を低減することができる変圧器を提供する。【解決手段】第1の二次巻線41と第4の二次巻線44との間に第1の一次巻線31が配置されるとともに、第2の二次巻線42と第3の二次巻線43との間に第2の一次巻線32が配置されている。第1の二次巻線41と第1の一次巻線31とが互いに隣り合って重なり、第1の一次巻線31と第4の二次巻線44とが互いに隣り合って重なり、第4の二次巻線44と第3の二次巻線43とが互いに隣り合って重なり、第3の二次巻線43と第2の一次巻線32とが互いに隣り合って重なり、第2の一次巻線32と第2の二次巻線42とが互いに隣り合って重なっている。【選択図】図1A transformer capable of reducing winding loss is provided. A first primary winding (31) is arranged between a first secondary winding (41) and a fourth secondary winding (44), and a second secondary winding (42) and a third The second primary winding 32 is arranged between the secondary winding 43 and the secondary winding 43. The first secondary winding 41 and the first primary winding 31 are adjacent to each other and overlap, the first primary winding 31 and the fourth secondary winding 44 are adjacent to each other and overlap, The second secondary winding 43 and the third secondary winding 43 are adjacent to each other and overlap, the third secondary winding 43 and the second primary winding 32 are adjacent to each other and overlap, and the second The primary winding 32 and the second secondary winding 42 are adjacent to each other and overlap. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、中間タップを有する変圧器に関するものである。 The present invention relates to a transformer having an intermediate tap.
フルブリッジ方式、ハーフブリッジ方式等の回路では、中間タップ構造の変圧器(トランス)が使われる。中間タップ構造の変圧器では、二次巻線が2本の巻線により構成され、各二次巻線が交互に導通する。 In a circuit such as a full-bridge system or a half-bridge system, an intermediate tap transformer is used. In the transformer having the intermediate tap structure, the secondary winding is constituted by two windings, and the secondary windings are alternately conducted.
特許文献1においては同公報図9,10,11を用いて薄型大電流トランスが開示されている。詳しくは、図8に示すように、一次巻線200は第1の一次巻線201と第2の一次巻線202からなり、第1の一次巻線201と第2の一次巻線202とは直列接続される。二次巻線210は第1の二次巻線211と第2の二次巻線212と第3の二次巻線213と第4の二次巻線214からなり、第1の二次巻線211と第2の二次巻線212とは直列接続され、第3の二次巻線213は第1の二次巻線211に並列接続され、第4の二次巻線214は第2の二次巻線212に並列接続される。各巻線(第1の一次巻線201、第2の一次巻線202、第1の二次巻線211、第2の二次巻線212、第3の二次巻線213、第4の二次巻線214)は平面構造をなし、積層配置される。第1の二次巻線211の下に第1の一次巻線201が、第1の一次巻線201の下に第3の二次巻線213が、第3の二次巻線213の下に第4の二次巻線214が、第4の二次巻線214の下に第2の一次巻線202が、第2の一次巻線202の下に第2の二次巻線212が配置されている。
In Patent Document 1, a thin large current transformer is disclosed by using FIGS. Specifically, as shown in FIG. 8, the
ところが、図8において第1の一次巻線201と第2の一次巻線202に実線で示す方向に電流が流れる際に第4の二次巻線214において渦電流が形成されてしまうとともに第1の一次巻線201と第2の一次巻線202に破線で示す方向に電流が流れる際に第3の二次巻線213において渦電流が形成されてしまい、巻線損失が大きくなってしまう。
However, when a current flows in the direction indicated by the solid line in the first
本発明の目的は、巻線損失を低減することができる変圧器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a transformer that can reduce winding loss.
請求項1に記載の発明では、コアと、前記コアに巻回される第1の一次巻線と、前記コアに巻回され、前記第1の一次巻線に直列接続された第2の一次巻線と、前記コアに巻回される第1の二次巻線と、前記コアに巻回され、前記第1の二次巻線に直列接続された第2の二次巻線と、前記第1の二次巻線と前記第2の二次巻線との間に設けられた中間タップと、前記コアに巻回され、前記第1の二次巻線に並列接続された第3の二次巻線と、前記コアに巻回され、前記第2の二次巻線に並列接続された第4の二次巻線と、を有する変圧器であって、前記第1の二次巻線と前記第4の二次巻線との間に前記第1の一次巻線が配置されるとともに、前記第2の二次巻線と前記第3の二次巻線との間に前記第2の一次巻線が配置され、前記第1の二次巻線と前記第1の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第1の一次巻線と前記第4の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第4の二次巻線と前記第3の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第3の二次巻線と前記第2の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第2の一次巻線と前記第2の二次巻線とが互いに隣り合って重なることを要旨とする。 In the first aspect of the present invention, a core, a first primary winding wound around the core, and a second primary wound around the core and connected in series to the first primary winding. A winding, a first secondary winding wound around the core, a second secondary winding wound around the core and connected in series to the first secondary winding, and An intermediate tap provided between the first secondary winding and the second secondary winding, and a third tap wound around the core and connected in parallel to the first secondary winding A transformer having a secondary winding and a fourth secondary winding wound around the core and connected in parallel to the second secondary winding, wherein the first secondary winding The first primary winding is disposed between a wire and the fourth secondary winding, and the first secondary winding is disposed between the second secondary winding and the third secondary winding. Two primary windings are arranged, the first two A winding and the first primary winding overlap adjacent to each other, the first primary winding and the fourth secondary winding overlap adjacent to each other, and the fourth secondary winding And the third secondary winding overlap with each other, the third secondary winding and the second primary winding overlap with each other, and the second primary winding and the The gist is that the second secondary winding overlaps with each other.
請求項1に記載の発明によれば、第1の二次巻線と第1の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、第1の一次巻線と第4の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、第4の二次巻線と第3の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、第3の二次巻線と第2の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、第2の一次巻線と第2の二次巻線とが互いに隣り合って重なっている。そして、第1の一次巻線及び第2の一次巻線が通電されると、第1の二次巻線及び第3の二次巻線、もしくは、第2の二次巻線と第4の二次巻線に電流が流れる。よって、第1の一次巻線及び第2の一次巻線の通電により発生する磁界を妨げる巻線が存在しないため、巻線損失が低減される。 According to the first aspect of the present invention, the first secondary winding and the first primary winding are adjacent to each other and the first primary winding and the fourth secondary winding are mutually connected. Adjacent to each other, the fourth secondary winding and the third secondary winding overlap adjacent to each other, the third secondary winding and the second primary winding overlap adjacent to each other, The second primary winding and the second secondary winding are adjacent to each other and overlap. When the first primary winding and the second primary winding are energized, the first secondary winding and the third secondary winding, or the second secondary winding and the fourth secondary winding Current flows through the secondary winding. Therefore, since there is no winding that prevents the magnetic field generated by energization of the first primary winding and the second primary winding, winding loss is reduced.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の変圧器において、前記第1の一次巻線及び前記第2の一次巻線に対して第1の方向に電流が流れる場合に前記第1の二次巻線及び前記第3の二次巻線に電流を流し、前記第1の一次巻線及び前記第2の一次巻線に対して第2の方向に電流が流れる場合に前記第2の二次巻線及び前記第4の二次巻線に電流を流すブリッジ回路を一次側に備え、前記第1の二次巻線の一端には第1のダイオードが接続されるとともに前記第2の二次巻線の一端には第2のダイオードが接続されることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the transformer according to the first aspect, when a current flows in a first direction with respect to the first primary winding and the second primary winding, the first Current is passed through the secondary winding and the third secondary winding, and the current flows in the second direction with respect to the first primary winding and the second primary winding. A bridge circuit for passing current through the secondary winding and the fourth secondary winding on the primary side, and a first diode is connected to one end of the first secondary winding and the second The gist is that a second diode is connected to one end of the secondary winding.
請求項2に記載の発明によれば、第1の一次巻線及び第2の一次巻線に対して第1の方向及び第2の方向に電流が流すことができる。
請求項3に記載のように、請求項1または2に記載の変圧器において、放熱部材を更に有し、前記第1の二次巻線と前記第1の一次巻線との間、前記第1の一次巻線と前記第4の二次巻線との間、前記第4の二次巻線と前記第3の二次巻線との間、前記第3の二次巻線と前記第2の一次巻線との間及び前記第2の一次巻線と前記第2の二次巻線との間は樹脂でモールドされているとよい。
According to the second aspect of the present invention, current can flow in the first direction and the second direction with respect to the first primary winding and the second primary winding.
The transformer according to claim 1 or 2, further comprising a heat dissipating member, wherein the first secondary winding and the first primary winding are arranged between the first secondary winding and the first primary winding. Between the primary winding of the first and the fourth secondary winding, between the fourth secondary winding and the third secondary winding, between the third secondary winding and the second secondary winding. Between the two primary windings and between the second primary winding and the second secondary winding may be molded with resin.
本発明によれば、巻線損失を低減することができる。 According to the present invention, winding loss can be reduced.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1,2に示すように、変圧器10は、コア20と一次巻線30と二次巻線40を備える。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
コア20は、EI型コアであって、E型コア21とI型コア22を組み合わせることにより構成されている。E型コア21は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部21aと、本体部21aの一方の面の中央部から突出する中央磁脚21bと、本体部21aの一方の面の端部から突設する両側磁脚21c,21dとを有する。中央磁脚21bは円柱状をなし、両側磁脚21c,21dは柱状をなしている。I型コア22は、長方形の板状をなし水平方向に延設されている。そして、E型コア21の中央磁脚21bの先端面とI型コア22とが突き合わされるとともに、E型コア21の両側磁脚21c,21dの先端面とI型コア22とが突き合わされる。E型コア21の中央磁脚21bに一次巻線30と二次巻線40とが巻回されている。これにより、閉磁路が形成される。
The
一次巻線30は、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32よりなる。第2の一次巻線32は第1の一次巻線31に直列接続されている。第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とはアルファ巻きで構成されている。例えば、第1の一次巻線31の巻数は「7」であり、第2の一次巻線32の巻数は「7」である。
The
二次巻線40は、第1の二次巻線41と第2の二次巻線42と第3の二次巻線43と第4の二次巻線44を有する。例えば、第1の二次巻線41の巻数は「1」であり、第2の二次巻線42の巻数は「1」であり、第3の二次巻線43の巻数は「1」であり、第4の二次巻線44の巻数は「1」である。
The
第1の一次巻線31と第2の一次巻線32は平面配置される。第1の二次巻線41と第2の二次巻線42と第3の二次巻線43と第4の二次巻線44は、平面配置される。第1の一次巻線31、第2の一次巻線32、第1の二次巻線41、第2の二次巻線42、第3の二次巻線43、第4の二次巻線44は積層して配置される。第2の一次巻線32は、第1の一次巻線31に直列接続される。
The first
中間タップ(端子)50が第1の二次巻線41と第2の二次巻線42との間に設けられている。
第3の二次巻線43は、第1の二次巻線41に並列接続されている。第4の二次巻線44は、第2の二次巻線42に並列接続されている。
An intermediate tap (terminal) 50 is provided between the first
The third
各巻線31,32,41,42,43,44の積層構造として、最上段が第1の二次巻線41であり、その下に、順に、第1の一次巻線31、第4の二次巻線44、第3の二次巻線43、第2の一次巻線32、第2の二次巻線42が配置されている。
As the laminated structure of the
つまり、第1の二次巻線41と第4の二次巻線44との間に第1の一次巻線31が配置されている。第2の二次巻線42と第3の二次巻線43との間に第2の一次巻線32が配置されている。第1の二次巻線41と第1の一次巻線31とが互いに隣り合って重なっている。第1の一次巻線31と第4の二次巻線44とが互いに隣り合って重なっている。第4の二次巻線44と第3の二次巻線43とが互いに隣り合って重なっている。第3の二次巻線43と第2の一次巻線32とが互いに隣り合って重なっている。第2の一次巻線32と第2の二次巻線42とが互いに隣り合って重なっている。
That is, the first
図3に示すように、本実施形態における電力変換装置は、ハーフブリッジ構成となっている。
電力変換装置は、直流電源65の電圧を、例えば1/14に降圧して負荷75に出力する。電力変換装置は、H型のブリッジ回路60と、ダイオード71,72と、コイル73と、コンデンサ74を備えている。変圧器10の一次巻線30にはブリッジ回路60が接続されている。また、変圧器10の二次巻線40にはダイオード71,72が接続されている。
As shown in FIG. 3, the power converter in this embodiment has a half-bridge configuration.
The power conversion apparatus steps down the voltage of the
一次側のブリッジ回路60は、スイッチング素子61,62とコンデンサ63,64を備えている。スイッチング素子61,62はMOSFETにて構成されている。直流電源65の正負の端子間においてスイッチング素子61とスイッチング素子62が直列に接続されている。直流電源65の正負の端子間においてコンデンサ63,64が直列接続されている。
The primary
スイッチング素子61,62の中間点とコンデンサ63,64間の中間点との間において一次巻線30、即ち、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32との直列回路が接続されている。そして、スイッチング素子61とスイッチング素子62が交互にオンオフを繰り返して一次巻線30には直流電源65の電圧の1/2が交互に極性が異なる状態で加わる。
Between the intermediate point of the switching
二次巻線40における第1の二次巻線41の一端にダイオード71のアノードが接続されている。二次巻線40における第2の二次巻線42の一端にダイオード72のアノードが接続されている。ダイオード71のカソードとダイオード72のカソードが接続されているとともに両カソードにはコイル73の一端が接続されている。コイル73の他端と中間タップ50との間にコンデンサ74が接続されている。コイル73の他端と中間タップ50との間には負荷75が接続される。
The anode of the
図1,3に示すように、ブリッジ回路60を一次側に備えることにより、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に対して実線で示すごとく第1の方向に電流が流れる場合に、第1の二次巻線41及び第3の二次巻線43に電流が流れる。また、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に対して破線で示すごとく第2の方向に電流が流れる場合に、第2の二次巻線42及び第4の二次巻線44に電流が流れる。
As shown in FIGS. 1 and 3, by providing the
第1の二次巻線41の一端には第1のダイオードとしてのダイオード71が接続されるとともに第2の二次巻線42の一端には第2のダイオードとしてのダイオード72が接続される。具体的には、第1の二次巻線41の一端には第1のダイオードとしてのダイオード71のアノード側が接続されるとともに第2の二次巻線42の一端には第2のダイオードとしてのダイオード72のアノード側が接続される。
A
図4を用いて変圧器10の詳細を説明する。
放熱部材100を有し、放熱部材100の上にI型コア22が配置されている。
基板111上に第1の二次巻線41が配置されている。基板112上に第1の一次巻線31が配置されている。基板113上に第4の二次巻線44が配置されている。基板114上に第3の二次巻線43が配置されている。基板115上に第2の一次巻線32が配置されている。基板116上に第2の二次巻線42が配置されている。各巻線31,32,41,42,43,44は樹脂モールドされている。つまり、基板111と第1の一次巻線31との間に樹脂90が配置されるとともに基板112と第4の二次巻線44との間に樹脂90が配置されている。また、基板113と第3の二次巻線43との間に樹脂90が配置されるとともに基板114と第2の一次巻線32との間に樹脂90が配置されている。さらに、基板115と第2の二次巻線42との間に樹脂90が配置されている。
The details of the
The
A first secondary winding 41 is disposed on the
このようにして、第1の二次巻線41と第1の一次巻線31との間、第1の一次巻線31と第4の二次巻線44との間、第4の二次巻線44と第3の二次巻線43との間、第3の二次巻線43と第2の一次巻線32との間及び第2の一次巻線32と第2の二次巻線42との間は樹脂90でモールドされている。
In this way, between the first secondary winding 41 and the first primary winding 31, between the first primary winding 31 and the fourth secondary winding 44, the fourth secondary winding. Between the winding 44 and the third secondary winding 43, between the third secondary winding 43 and the second primary winding 32, and between the second primary winding 32 and the second secondary winding. The space between the
また、第1の二次巻線41と第3の二次巻線43とが電気的に接続されている。第2の二次巻線42と第4の二次巻線44とが電気的に接続されている。
次に、作用について説明する。
Further, the first secondary winding 41 and the third secondary winding 43 are electrically connected. The second secondary winding 42 and the fourth secondary winding 44 are electrically connected.
Next, the operation will be described.
図3のスイッチング素子61とスイッチング素子62とが交互にオンする。
この際、一方のスイッチング素子61がオンすることによって一次巻線30(直列接続された2つの一次巻線31,32)には直流電源65の半分の電圧(+V/2)が印加され、一次巻線31,32において図1,3で実線で示すごとく第1の方向に電流が流れる。すると、二次巻線40における第1の二次巻線41及び第3の二次巻線43において実線で示すごとく電流が流れ、一方のダイオード71に電流が流れる。このとき、図1に示すように、第1の一次巻線31の周囲に磁束φ1が生じるとともに第1の二次巻線41の周囲に磁束φ2が生じ、磁束φ1の向きと磁束φ2の向きは逆方向であり、磁束が相殺される。同様に、第2の一次巻線32の周囲に磁束φ3が生じるとともに第3の二次巻線43の周囲に磁束φ4が生じ、磁束φ3の向きと磁束φ4の向きは逆方向であり、磁束が相殺される。
At this time, when one switching
また、他方のスイッチング素子62がオンすることによって一次巻線30(直列接続された2つの一次巻線31,32)には直流電源65の半分の電圧(−V/2)が印加され、一次巻線31,32において図1,3で破線で示すごとく第1の方向とは逆向きの第2の方向に電流が流れる。すると、二次巻線40における第2の二次巻線42及び第4の二次巻線44において破線で示すごとく電流が流れ、他方のダイオード72に電流が流れる。このとき、図1に示すように、第1の一次巻線31の周囲に磁束φ5が生じるとともに第4の二次巻線44の周囲に磁束φ6が生じ、磁束φ5の向きと磁束φ6の向きは逆方向であり、磁束が相殺される。同様に、第2の一次巻線32の周囲に磁束φ7が生じるとともに第2の二次巻線42の周囲に磁束φ8が生じ、磁束φ7の向きと磁束φ8の向きは逆方向であり、磁束が相殺される。
In addition, when the other switching
図8の構成とした場合には、電流密度の分布が不均一となることにより損失が大きくなる。即ち、第1の一次巻線201と第2の一次巻線202の通電により第4の二次巻線214や第3の二次巻線213において渦電流が形成されてしまい、巻線損失が大きくなる。そのため発熱量が大きくなってしまうのでより放熱を促すような構造を採る必要から小型化を阻害する要因になってしまう。 In the case of the configuration of FIG. 8, the loss increases due to the non-uniform distribution of current density. That is, an eddy current is formed in the fourth secondary winding 214 and the third secondary winding 213 due to the energization of the first primary winding 201 and the second primary winding 202, and the winding loss is reduced. growing. As a result, the amount of heat generated becomes large, and it becomes a factor that hinders downsizing because it is necessary to adopt a structure that promotes heat dissipation.
より詳しく説明すると、図8において、第1の二次巻線211の下に、第1の一次巻線201、第3の二次巻線213、第4の二次巻線214、第2の一次巻線202、第2の二次巻線212が配置されている。例えば、第1の一次巻線201及び第2の一次巻線202に実線で示す第1の方向に電流が流れる場合、次のようになる。 More specifically, in FIG. 8, a first primary winding 201, a third secondary winding 213, a fourth secondary winding 214, and a second secondary winding are provided below the first secondary winding 211. A primary winding 202 and a second secondary winding 212 are arranged. For example, when a current flows in the first direction indicated by the solid line in the first primary winding 201 and the second primary winding 202, the following occurs.
第1の一次巻線201の上面表面及び下面表面に電流が流れるとともに第2の一次巻線202に電流が流れる。そして、第1の一次巻線201の上下両面に対向する第1の二次巻線211の下面表面及び第3の二次巻線213の上面表面に電流が流れる。ここで、一次巻線の磁界の影響を受けて第4の二次巻線214の上面表面に渦電流が発生してしまう。 A current flows through the upper surface and the lower surface of the first primary winding 201 and a current flows through the second primary winding 202. Then, a current flows through the lower surface of the first secondary winding 211 and the upper surface of the third secondary winding 213 facing the upper and lower surfaces of the first primary winding 201. Here, an eddy current is generated on the upper surface of the fourth secondary winding 214 under the influence of the magnetic field of the primary winding.
同様に、第1の一次巻線201及び第2の一次巻線202に破線で示す第2の方向に電流が流れる場合、次のようになる。
第1の一次巻線201に電流が流れるとともに第2の一次巻線202の上面表面及び下面表面に電流が流れる。そして、第2の一次巻線202の上下両面に対向する第2の二次巻線212の上面表面及び第4の二次巻線214の下面表面に電流が流れる。ここで、一次巻線の磁界の影響を受けて第3の二次巻線213の下面表面に渦電流が発生してしまう。
Similarly, when a current flows through the first primary winding 201 and the second primary winding 202 in the second direction indicated by the broken line, the following occurs.
A current flows through the first primary winding 201 and a current flows through the upper surface and the lower surface of the second primary winding 202. Then, a current flows through the upper surface of the second secondary winding 212 and the lower surface of the fourth secondary winding 214 facing the upper and lower surfaces of the second primary winding 202. Here, an eddy current is generated on the lower surface of the third secondary winding 213 under the influence of the magnetic field of the primary winding.
これに対し、本実施形態では、図1に示すように、第1の二次巻線41の下に、第1の一次巻線31、第4の二次巻線44、第3の二次巻線43、第2の一次巻線32、第2の二次巻線42が配置されている。例えば、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に実線で示す第1の方向に電流が流れる場合、次のようになる。第1の一次巻線31の上面表面に電流が流れるとともに第2の一次巻線32の上面表面に電流が流れる。そして、第1の一次巻線31の上面に対向する第1の二次巻線41の下面表面に電流が流れるとともに、第2の一次巻線32の上面に対向する第3の二次巻線43の下面表面に電流が流れる。よって、渦電流が発生しない。 In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first primary winding 31, the fourth secondary winding 44, and the third secondary winding are provided below the first secondary winding 41. A winding 43, a second primary winding 32, and a second secondary winding 42 are arranged. For example, when a current flows through the first primary winding 31 and the second primary winding 32 in the first direction indicated by the solid line, the following occurs. A current flows on the upper surface of the first primary winding 31 and a current flows on the upper surface of the second primary winding 32. Then, a current flows on the lower surface of the first secondary winding 41 facing the upper surface of the first primary winding 31 and the third secondary winding faces the upper surface of the second primary winding 32. A current flows on the lower surface of 43. Therefore, no eddy current is generated.
同様に、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に破線で示す第2の方向に電流が流れる場合、次のようになる。第1の一次巻線31の下面表面に電流が流れるとともに第2の一次巻線32の下面表面に電流が流れる。そして、第1の一次巻線31の下面に対向する第4の二次巻線44の上面表面に電流が流れるとともに、第2の一次巻線32の下面に対向する第2の二次巻線42の上面表面に電流が流れる。よって、渦電流が発生しない。 Similarly, when a current flows through the first primary winding 31 and the second primary winding 32 in the second direction indicated by the broken line, the following occurs. A current flows on the lower surface of the first primary winding 31 and a current flows on the lower surface of the second primary winding 32. A current flows on the upper surface of the fourth secondary winding 44 facing the lower surface of the first primary winding 31 and the second secondary winding faces the lower surface of the second primary winding 32. A current flows on the upper surface of 42. Therefore, no eddy current is generated.
このようにして、一次巻線30の通電により第1の二次巻線41や第3の二次巻線43において逆向きに電流が流れ、一次巻線30の通電により第4の二次巻線44や第2の二次巻線42において逆向きに電流が流れる。よって、渦電流が形成されにくくでき、巻線損失を低減することができる。そのため発熱量が小さくなり、放熱を促すような構造を採る必要が無いことから小型化を図ることができる。このように、本実施形態においては、二次巻線を並列化させ、また二次巻線同士の相互配置に工夫している。よって、巻線損失を低減することができ、変圧器(トランス)損失低減、変圧器(トランス)小型化が図られる。
In this way, current flows in the reverse direction in the first secondary winding 41 and the third secondary winding 43 by energization of the primary winding 30, and the fourth secondary winding is energized by energization of the primary winding 30. A current flows in the opposite direction in the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)変圧器10の構成として、コア20と、コア20に巻回される第1の一次巻線31と、コア20に巻回され、第1の一次巻線31に直列接続された第2の一次巻線32と、コア20に巻回される第1の二次巻線41と、コア20に巻回され、第1の二次巻線41に直列接続された第2の二次巻線42と、を有する。また、第1の二次巻線41と第2の二次巻線42との間に設けられた中間タップ50を有する。さらに、コア20に巻回され、第1の二次巻線41に並列接続された第3の二次巻線43と、コア20に巻回され、第2の二次巻線42に並列接続された第4の二次巻線44と、を有する。さらには、第1の二次巻線41と第4の二次巻線44との間に第1の一次巻線31が配置されるとともに、第2の二次巻線42と第3の二次巻線43との間に第2の一次巻線32が配置されている。また、第1の二次巻線41と第1の一次巻線31とが互いに隣り合って重なり、第1の一次巻線31と第4の二次巻線44とが互いに隣り合って重なっている。また、第4の二次巻線44と第3の二次巻線43とが互いに隣り合って重なり、第3の二次巻線43と第2の一次巻線32とが互いに隣り合って重なり、第2の一次巻線32と第2の二次巻線42とが互いに隣り合って重なっている。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a configuration of the
これにより、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32が通電されると、第1の二次巻線41及び第3の二次巻線43、もしくは、第2の二次巻線42と第4の二次巻線44に電流が流れる。よって、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32の通電により発生する磁界を妨げる巻線が存在しないため、巻線損失が低減される。
As a result, when the first primary winding 31 and the second primary winding 32 are energized, the first secondary winding 41 and the third secondary winding 43 or the second secondary winding. Current flows through
また、第1の一次巻線31と第2の二次巻線42とを重ねることができるため、投影面積を低減させることができる。
(2)第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に対して第1の方向に電流が流れる場合に第1の二次巻線41及び第3の二次巻線43に電流を流し、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に対して第2の方向に電流が流れる場合に第2の二次巻線42及び第4の二次巻線44に電流を流すブリッジ回路60を一次側に備える。第1の二次巻線41の一端には第1のダイオードとしてのダイオード71が接続されるとともに第2の二次巻線42の一端には第2のダイオードとしてのダイオード72が接続される。よって、第1の一次巻線31及び第2の一次巻線32に対して第1の方向及び第2の方向に電流を流すことができる。
Moreover, since the 1st primary winding 31 and the 2nd secondary winding 42 can be piled up, a projection area can be reduced.
(2) When a current flows in the first direction with respect to the first primary winding 31 and the second primary winding 32, the current flows through the first secondary winding 41 and the third secondary winding 43. When a current flows in the second direction with respect to the first primary winding 31 and the second primary winding 32, a current flows through the second secondary winding 42 and the fourth secondary winding 44. Is provided on the primary side. A
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図1,2,3に代わり図5,6,7に示す構成としてもよい。一次巻線30は、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32と第3の一次巻線33と第4の一次巻線34を有する。第1の一次巻線31と第2の一次巻線32と第3の一次巻線33と第4の一次巻線34は直列接続されている。第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とはアルファ巻きで構成されている。第3の一次巻線33と第4の一次巻線34とはアルファ巻きで構成されている。二次巻線40は、第1の二次巻線41と第2の二次巻線42と第3の二次巻線43と第4の二次巻線44と第5の二次巻線45と第6の二次巻線46と第7の二次巻線47と第8の二次巻線48とを有する。第1の二次巻線41と第2の二次巻線42は直列接続されている。第1の二次巻線41に対し、第3の二次巻線43と第5の二次巻線45と第7の二次巻線47とが並列接続されている。第2の二次巻線42に対し、第4の二次巻線44と第6の二次巻線46と第8の二次巻線48とが並列接続されている。各巻線31,32,33,34,41,42,43,44,45,46,47,48の積層構造として、最上段が第1の二次巻線41である。そして、その下に、順に、第1の一次巻線31、第4の二次巻線44、第3の二次巻線43、第2の一次巻線32、第2の二次巻線42、第5の二次巻線45、第3の一次巻線33、第8の二次巻線48、第7の二次巻線47、第4の一次巻線34、第6の二次巻線46が配置されている。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
-It is good also as a structure shown in FIG. The primary winding 30 includes a first primary winding 31, a second primary winding 32, a third primary winding 33, and a fourth primary winding 34. The first primary winding 31, the second primary winding 32, the third primary winding 33, and the fourth primary winding 34 are connected in series. The first primary winding 31 and the second primary winding 32 are configured by alpha winding. The third primary winding 33 and the fourth primary winding 34 are configured by alpha winding. The secondary winding 40 includes a first secondary winding 41, a second secondary winding 42, a third secondary winding 43, a fourth secondary winding 44, and a fifth secondary winding. 45, a sixth secondary winding 46, a seventh secondary winding 47, and an eighth secondary winding 48. The first secondary winding 41 and the second secondary winding 42 are connected in series. A third secondary winding 43, a fifth secondary winding 45, and a seventh secondary winding 47 are connected in parallel to the first secondary winding 41. A fourth secondary winding 44, a sixth secondary winding 46, and an eighth secondary winding 48 are connected to the second secondary winding 42 in parallel. In the laminated structure of the
・図1では第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とはアルファ巻きで構成されていたが、アルファ巻きで構成されていなくてもよい。
・第1の一次巻線31の巻数が「7」、第2の一次巻線32の巻数が「7」、第1の二次巻線41の巻数が「1」、第2の二次巻線42の巻数が「1」、第3の二次巻線43の巻数が「1」、第4の二次巻線44の巻数が「1」であった。これに限るものではなく、巻線の巻数は任意である。
In FIG. 1, the first primary winding 31 and the second primary winding 32 are configured by alpha winding, but may not be configured by alpha winding.
The number of turns of the first primary winding 31 is “7”, the number of turns of the second primary winding 32 is “7”, the number of turns of the first secondary winding 41 is “1”, and the second secondary winding. The number of turns of the
・降圧回路ではなく昇圧回路に用いてもよい。
・ハーフブリッジ構成となっていたが、これに限るものではない。例えば、フルブリッジ構成でもよい。他にも、プッシュプルタイプでもよい。
-You may use for a step-up circuit instead of a step-down circuit.
・ Has a half-bridge configuration, but is not limited to this. For example, a full bridge configuration may be used. In addition, a push-pull type may be used.
・コア20はEI型コアを用いたがこれに限ることはない。例えば、EE型コア等であってもよい。
・各巻線31,32,41,42,43,44は平面配置され、積層して配置される場合について説明したが、これに限らない。例えば、各巻線31,32,41,42,43,44は筒状をなし、径方向に各巻線31,32,41,42,43,44を配置してもよい。
-Although the core 20 used the EI type | mold core, it is not restricted to this. For example, an EE type core may be used.
-Although each coil | winding 31, 32, 41, 42, 43, 44 demonstrated planarly arrange | positioned and laminated | stacked, it has not restricted to this. For example, the
・トランスの二次側にダイオード71,72を用いたがこれに限ることはない。例えば、スイッチング素子等の整流素子であってもよい。
Although
10…変圧器、20…コア、31…第1の一次巻線、32…第2の一次巻線、41…第1の二次巻線、42…第2の二次巻線、43…第3の二次巻線、44…第4の二次巻線、50…中間タップ、60…ブリッジ回路、71…ダイオード、72…ダイオード、90…樹脂、100…放熱部材。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コアに巻回される第1の一次巻線と、
前記コアに巻回され、前記第1の一次巻線に直列接続された第2の一次巻線と、
前記コアに巻回される第1の二次巻線と、
前記コアに巻回され、前記第1の二次巻線に直列接続された第2の二次巻線と、
前記第1の二次巻線と前記第2の二次巻線との間に設けられた中間タップと、
前記コアに巻回され、前記第1の二次巻線に並列接続された第3の二次巻線と、
前記コアに巻回され、前記第2の二次巻線に並列接続された第4の二次巻線と、
を有する変圧器であって、
前記第1の二次巻線と前記第4の二次巻線との間に前記第1の一次巻線が配置されるとともに、前記第2の二次巻線と前記第3の二次巻線との間に前記第2の一次巻線が配置され、
前記第1の二次巻線と前記第1の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第1の一次巻線と前記第4の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第4の二次巻線と前記第3の二次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第3の二次巻線と前記第2の一次巻線とが互いに隣り合って重なり、前記第2の一次巻線と前記第2の二次巻線とが互いに隣り合って重なることを特徴とする変圧器。 The core,
A first primary winding wound around the core;
A second primary winding wound around the core and connected in series with the first primary winding;
A first secondary winding wound around the core;
A second secondary winding wound around the core and connected in series to the first secondary winding;
An intermediate tap provided between the first secondary winding and the second secondary winding;
A third secondary winding wound around the core and connected in parallel to the first secondary winding;
A fourth secondary winding wound around the core and connected in parallel to the second secondary winding;
A transformer having
The first primary winding is disposed between the first secondary winding and the fourth secondary winding, and the second secondary winding and the third secondary winding are arranged. The second primary winding is arranged between the wire and
The first secondary winding and the first primary winding overlap each other, the first primary winding and the fourth secondary winding overlap each other, and the first 4 secondary winding and the third secondary winding are adjacent to each other, the third secondary winding and the second primary winding are adjacent to each other, and the second secondary winding A transformer, wherein the primary winding and the second secondary winding overlap each other.
前記第1の二次巻線の一端には第1のダイオードが接続されるとともに前記第2の二次巻線の一端には第2のダイオードが接続されることを特徴とする請求項1に記載の変圧器。 When a current flows in a first direction with respect to the first primary winding and the second primary winding, a current is passed through the first secondary winding and the third secondary winding; A bridge that allows current to flow through the second secondary winding and the fourth secondary winding when current flows in a second direction with respect to the first primary winding and the second primary winding. With the circuit on the primary side,
The first diode is connected to one end of the first secondary winding, and the second diode is connected to one end of the second secondary winding. The described transformer.
前記第1の二次巻線と前記第1の一次巻線との間、前記第1の一次巻線と前記第4の二次巻線との間、前記第4の二次巻線と前記第3の二次巻線との間、前記第3の二次巻線と前記第2の一次巻線との間及び前記第2の一次巻線と前記第2の二次巻線との間は樹脂でモールドされていることを特徴とする請求項1または2に記載の変圧器。 It further has a heat dissipation member,
Between the first secondary winding and the first primary winding, between the first primary winding and the fourth secondary winding, the fourth secondary winding and the Between the third secondary winding, between the third secondary winding and the second primary winding, and between the second primary winding and the second secondary winding. The transformer according to claim 1 or 2, wherein is molded with resin.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115588554A (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-10 | 纳维达斯半导体有限公司 | Systems and methods for improving winding losses in planar transformers |
| JP2024133765A (en) * | 2023-03-20 | 2024-10-03 | 三菱電機株式会社 | Power Conversion Equipment |
-
2016
- 2016-08-03 JP JP2016152740A patent/JP2018022765A/en active Pending
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