JP2007109735A - コイル、トランスおよびスイッチング電源 - Google Patents

Abstract

【課題】局所的な損失による温度上昇を低減することの可能なコイルを提供する。
【解決手段】１ターンの１次側コイル１０と複数ターンの２次側コイル２０とを備る。１次側コイル１０は、リング状の導体板からなる１ターンのコイル巻回部２１および１対の引出部２２，２３を有すると共に、引出部２２，２３の近傍に設けられたスリット状のギャップＧを有する。２次側コイル２０は、１次側コイル１０に対して積層方向に隣設されると共に、リング状の導体板を絶縁板１２を介して複数積層して構成される。この２次側コイル２０を構成する複数層の導体板のうち１次側コイル１０に最も近いコイル巻回部１１Ａの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスに用いられるコイル、そのコイルを有するトランス、そのトランスを有するスイッチング電源に関する。

従来より、スイッチング電源用のトランスとして種々のタイプのものが提案され、実用に供されている。その１つとして、特許文献１および特許文献２に記載されているようなリング状の導体板などを絶縁層を介して積層してなるコイルを有するトランスがある。このようなコイルを用いることにより、薄型あるいは小型で、導体占積率の大きなトランスを実現することができる。

特開平４−１１３６０５号公報 特開２０００−１７３８４０号公報

ところで、スイッチング電源用のトランスを、例えば十数ボルト程度の低電圧かつ数十アンペア程度の大電流（低電圧大電流）を入力または出力する用途に用いる場合は、低電圧大電流側のコイルを例えば１ターンのリング状の導体板にすることが考えられる。このような１ターンのリング状の導体板には、コイルの巻き始めと巻き終わりに相当する部分にギャップが存在する。このとき、低電圧大電流側のコイルとは反対側のコイル（高電圧低電流側のコイル）は、例えば、複数ターンのリング状の導体板で構成され、低電圧大電流側のコイルのようなギャップを有しない。

このような構成のトランスを駆動すると、高電圧低電流側のコイルにおける、低電圧大電流側のコイルのギャップに対向した部位の外周側で損失が発生し、これにより温度が局所的に上昇するという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、局所的な温度上昇による損失を低減することの可能なコイル、このコイルを用いたトランス、このトランスを用いたスイッチング電源を提供することにある。

第１の発明に係るコイルは、トランス用のコイルであり、１ターンの第１のコイルと複数ターンの第２のコイルとを備えたものである。第１のコイルは、リング状の導体板からなる１ターンのコイル巻回部および１対の引出部を有すると共に、引出部の近傍に設けられたギャップを有する。第２のコイルは、第１のコイルに対して積層方向に隣設されると共に、絶縁板を介してリング状の導体板を複数積層して構成される。この第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きが設けられている。

このとき、さらに、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち最近接層から所定の層までの各導体板の外周側におけるギャップに対向した位置にも切欠きを設けるようにしてもよい。切欠きの形状としては、例えば、矩形状、半円形状、または、弦と円弧とにより囲まれた形状等が挙げられる。

第１のコイルと同一形状の第３のコイルを第２のコイルの第１のコイルとは反対側に隣設し、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち第３のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きを設けることも可能である。第２のコイルと同一形状の第４のコイルを第１のコイルの第２のコイルとは反対側に隣設し、第４のコイルを構成する複数層の導体板のうち第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きを設けることも可能である。

本発明のトランスは第１のコイルを備えたものである。本発明のスイッチング電源は、入力電圧をスイッチングしてパルス電圧を生成するスイッチング回路と、パルス電圧を変圧するトランスと、トランスにより変圧されたパルス電圧を整流し平滑化する出力回路とを備えたものであり、トランスは、第１のコイルを有する。

第１の発明に係るコイル、このコイルを用いたトランス、およびこのトランスを用いたスイッチング電源では、第１のコイルに電流が流れると、第１のコイルに設けられたギャップから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束はギャップのうち、第１のコイルの外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。ところが、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きが設けられており、この位置において、第２のコイルは第１のコイルの漏洩磁束の集中領域からより離れているので、漏洩磁束によって第２のコイルに局所的に発生する渦電流が低減する。

さらに、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち最近接層以外の層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置にも切欠きを設けた場合は、この位置において、第２のコイルが第１のコイルの漏洩磁束の集中領域からより一層離れることになるので、漏洩磁束によって第２のコイルに局所的に発生する渦電流がより一層低減する。

第２の発明に係るコイルは、リング状の導体板を複数積層してなる複数ターンのコイル巻回部と、コイル巻回部の巻き始めおよび巻き終わりのそれぞれの導体板に個別に接続された一対の引出部と、コイル巻回部の巻き始めおよび巻き終わりの間に設けられたギャップとを備えたものである。コイル巻回部のうち引出部の接続された導体板に最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きが設けられている。

第２の発明に係るコイルでは、コイル巻回部に電流が流れると、コイル巻回部の巻き始めおよび巻き終わりの間に設けられたギャップから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束はギャップのうち、コイル巻回部の外周側で局所的に大きく、さらに、引出部の接続された導体板から遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。ところが、コイル巻回部を構成する複数層の導体板のうち引出部の接続された導体板に最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きが設けられており、この位置において、導体板はコイル巻回部の漏洩磁束の集中領域からより離れているので、漏洩磁束によって導体板に局所的に発生する渦電流が低減する。

第１の発明に係るコイル、このコイルを用いたトランス、およびこのトランスを用いたスイッチング電源装置によれば、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きを設けるようにしたので、漏洩磁束によって第２のコイルに局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、局所的な損失による温度上昇を低減することが可能となる。

さらに、第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち最近接層以外の層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置にも切欠きを設けた場合は、第２のコイルにおいて、漏洩磁束に起因する渦電流がより一層低減するので、局所的な損失による温度上昇をより一層低減することが可能となる。

第２の発明に係るコイルによれば、コイル巻回部のうち引出部の接続された導体板に最も近い最近接層の導体板の外周側におけるギャップに対向した位置に切欠きを設けるようにしたので、漏洩磁束によって導体板に局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、局所的な温度上昇による損失を低減することが可能となる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るトランス１の構成を展開して表すものである。図２は図１の１次側コイル１０のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図３は１次側コイル１０の回路図をそれぞれ表すものである。

このトランス１は、１次側コイル１０（第２のコイル）および２次側コイル２０（第１のコイル）が絶縁シートＳを介して互いに磁芯３０に巻回されることにより磁気結合された磁気素子である。このトランス１は、降圧型のトランスであり、１次側コイル１０の引出部１６，１７（後述）に入力された入力交流電圧を変圧（降圧）し、２次側コイル２０の引出部２２，２３（後述）から出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、１次側コイル１０と２次側コイル２０との巻数比によって定まる。

磁芯３０は、磁心３０Ａと磁心３０Ｂとを互いに重ね合わせて構成されたものであり、その中心部分に、巻線の積層方向に延在する円柱状の中足３０Ｃを有する。なお磁心３０は、例えば図１に示したようにＥ型同士を重ね合わせたものであってもよいし、Ｅ型のものとＩ型のものとを互いに重ね合わせたものであってもよい。

２次側コイル２０は、中足３０Ｃの延在方向に垂直な面内に１巻きされたリング状の導体板からなるコイル巻回部２１と、コイル巻回部２１に電気的に接続された矩形状の導体板からなる一対の引出部２２，２３と、引出部２２，２３の近傍に設けられたスリット状のギャップＧとを有する。すなわち、２次側コイル２０は１ターンのコイルである。

１次側コイル１０は、中足３０Ｃの延在方向に垂直な面内にそれぞれ１巻きされたリング状の導体板からなる８つのコイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈを、絶縁層１２を介して上からこの順に積層して構成されたものである。また、１次側コイル１０は、コイル巻回部１１Ａに電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部１６と、コイル巻回部１１Ｈに電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部１７とを有する。この１次側コイル１０は、コイル巻回部１１Ａ側を２次側コイル２０に向けると共に、２次側コイル２０に対して積層方向に隣接して配置されている。

コイル巻回部１１Ａおよびコイル巻回部１１Ｂ、ならびにコイル巻回部１１Ｃおよびコイル巻回部１１Ｄはそれぞれ、積層方向に延在する接続部１３を介して互いに電気的に並列に接続されている。さらに、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｂからなる巻回部と、コイル巻回部１１Ｃ，１１Ｄからなる巻回部とは接続部１３を介して互いに電気的に直列に接続されている。一方、コイル巻回部１１Ｅおよびコイル巻回部１１Ｆ、ならびにコイル巻回部１１Ｇおよびコイル巻回部１１Ｈはそれぞれ、積層方向に延在する接続部１４を介して互いに電気的に並列に接続されている。さらに、コイル巻回部１１Ｅ，１１Ｆからなる巻回部と、コイル巻回部１１Ｇ，１１Ｈからなる巻回部とは接続部１４を介して互いに電気的に直列に接続されている。また、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄからなる巻回部と、コイル巻回部１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈからなる巻回部とは接続部１５を介して互いに電気的に直列に接続されている。すなわち、１次側コイル１０は４ターンのコイルである。なお、１次側コイル１０は、図４および図５に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈをすべて直列に接続して構成されていてもよい。

図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図１１および図１２は、１次側コイル１０のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成を例示して表すものである。図６（Ｂ）、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）は、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの要部を拡大して表すものである。コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈは、図６ないし図１２に例示したように、２次側コイル２０に電流が流れたときに２次側コイル２０に設けられたスリット状のギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈが設けられている。これは、この位置において、１次側コイル１０を２次側コイル２０の漏洩磁束の集中領域からより離すためであり、これにより、１次側コイル１０に切欠きが何ら設けられていない場合に、図１３に示したような、２次側コイル２０の漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流Ｉを低減させるようになっている。

ここで、２次側コイル２０の漏洩磁束は、ギャップＧのうち、２次側コイル２０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。そのため、２次側コイル２０の漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流を低減させるには、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に最も近いコイル巻回部１１Ａの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａを設けることが好ましい。また、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き１６Ａだけでなく、さらに、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に２番目に近いコイル巻回部１１Ｂの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置にも切欠き１６Ｂを設けることがより好ましい。また、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けてもよい。

また、切欠き１６Ａ〜１６Ｈの形状としては、図６（Ｂ），図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示したような、幅Ｗ、深さＤの矩形状となっていてもよいし、図９に示したような半円形状や、図１０に示したような、弦と円弧とにより囲まれた形状となっていてもよい。また、切欠き１６Ａ〜１６Ｈは、２次側コイル２０の漏洩磁束のプロファイルに応じた大きさを有していることが好ましく、例えば、図１１および図１２に示したように、切欠き１６Ａ〜１６Ｈの大きさが、ギャップＧから離れるにつれて小さくなっていることが好ましい。

このような構成のトランス１では、１次側コイル１０の引出部１６，１７に入力交流電圧が入力されると、入力交流電圧は出力交流電圧に変圧（降圧）され、２次側コイル２０の引出部２２，２３から出力交流電圧が出力される。

このとき、２次側コイル２０に設けられたスリット状のギャップＧから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、上記したように、ギャップＧのうち、２次側コイル２０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有するが、１次側コイル１０のうち、ギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられているので、漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流が低減する。

例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に最も近いコイル巻回部１１Ａの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、漏洩磁束によってコイル巻回部１１Ａに局所的に発生する渦電流が大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き１６Ａだけでなく、さらに、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に２番目に近いコイル巻回部１１Ｂの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ｂを設けることにより、コイル巻回部１１Ｂに局所的に発生する渦電流も大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｂでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈに局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈでの局所的な損失による温度上昇を低減することができる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられる。

［第２の実施の形態］
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係るトランス２の構成を展開して表すものである。このトランス２は、上記実施の形態のトランス１の構成に、さらに、２次側コイル４０（第３のコイル）および絶縁シートＳを追加して構成されたものである。以下、上記実施の形態と同様の構成、作用、効果についての記載は適宜省略し、上記実施の形態と相違する点について詳細に説明する。

この２次側コイル４０は、１次側コイル１０および２次側コイル２０に対して、１次側コイル１０のコイル巻回部１１Ｈ側に積層方向に隣接して配置されている。２次側コイル４０は、中足３０Ｃの延在方向に垂直な面内に１巻きされたリング状の導体板からなるコイル巻回部４１と、コイル巻回部４１に電気的に接続された矩形状の導体板からなる一対の引出部４２，４３と、引出部４２，４３の近傍に設けられたスリット状のギャップＧとを有する。すなわち、２次側コイル４０は１ターンのコイルである。

図１５（Ａ）、図１６（Ａ）、図８（Ａ）、図１７および図１８は、１次側コイル１０のＣ−Ｃ矢視方向の断面構成を例示して表すものである。図１５（Ｂ）、図１６（Ｂ）および図８（Ｂ）は、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの要部を拡大して表すものである。コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈは、図１５ないし図１７および図８に例示したように、２次側コイル２０，４０に電流が流れたときに２次側コイル２０，４０にそれぞれ設けられたスリット状のギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられている。これは、この位置において、１次側コイル１０を２次側コイル２０，４０の漏洩磁束の集中領域からより離すためであり、これにより、１次側コイル１０に切欠きが何ら設けられていない場合に、図１３に示したような、２次側コイル２０，４０の漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流Ｉを低減させるようになっている。

ここで、２次側コイル２０，４０の漏洩磁束は、ギャップＧのうち、２次側コイル２０，４０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。そのため、２次側コイル２０，４０の漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流を低減させるには、例えば、図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０，４０に最も近いコイル巻回部１１Ａ，１１Ｈの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ，１６Ｈを設けることが好ましい。また、図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き１６Ａだけでなく、さらに、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０，４０に２番目に近いコイル巻回部１１Ｂ，１１Ｇの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ｂ，１６Ｇを設けることがより好ましい。また、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けてもよい。

また、切欠き１６Ａ〜１６Ｈの形状としては、図１５（Ｂ），図１６（Ｂ），図８（Ｂ）に示したような矩形状となっていてもよいし、図９に示したような半円形状や、図１０に示したような、弦と円弧とにより囲まれた形状となっていてもよい。また、切欠き１６Ａ〜１６Ｈは、２次側コイル２０，４０の漏洩磁束のプロファイルに応じた大きさを有していることが好ましく、例えば、図１７および図１８に示したように、切欠き１６Ａ〜１６Ｈの大きさが、ギャップＧから離れるにつれて小さくなっていることが好ましい。

このような構成のトランス２では、１次側コイル１０の引出部１６，１７に入力交流電圧が入力されると、入力交流電圧は出力交流電圧に変圧（降圧）され、２次側コイル２０の引出部２２，２３および２次側コイル４０の引出部４２，４３から出力交流電圧が出力される。

このとき、２次側コイル２０，４０に設けられたスリット状のギャップＧから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、上記したように、ギャップＧのうち、２次側コイル２０，４０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有するが、１次側コイル１０のうち、ギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられているので、漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流が低減する。

例えば、図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０，４０に最も近いコイル巻回部１１Ａ，１１Ｈの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ，１６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、漏洩磁束によってコイル巻回部１１Ａ，１１Ｈに局所的に発生する渦電流が大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き１６Ａ，１６Ｈだけでなく、さらに、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０，４０に２番目に近いコイル巻回部１１Ｂ，１１Ｇの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ｂ，１６Ｇを設けることにより、コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｇに局所的に発生する渦電流も大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｂ, １１Ｇ, １１Ｈでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈに局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈでの局所的な損失による温度上昇を低減することができる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられる。

［第３の実施の形態］
図１９は、本発明の第３の実施の形態に係るトランス３の構成を展開して表すものである。図２０は図１９の１次側コイル５０（第４のコイル）のＤ−Ｄ矢視方向の断面構成を、図２１は１次側コイル５０の回路図をそれぞれ表すものである。以下、上記実施の形態と同様の構成、作用、効果についての記載は適宜省略し、上記実施の形態と相違する点について詳細に説明する。

このトランス３は、上記実施の形態のトランス１の構成に、さらに、１次側コイル５０および絶縁シートＳを追加して構成されたものである。１次側コイル５０は、１次側コイル１０および２次側コイル２０に対して、２次側コイル２０側に積層方向に隣接して配置されている。この１次側コイル５０は、上記実施の形態の１次側コイル１０と同様、中足３０Ｃの延在方向に垂直な面内にそれぞれ１巻きされたリング状の導体板からなる８つのコイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈを、絶縁層１２を介して２次側コイル２０側からこの順に積層して構成されたものである。また、１次側コイル５０は、コイル巻回部５１Ａに電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部５６と、コイル巻回部５１Ｈに電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部５７とを有する。

コイル巻回部５１Ａおよびコイル巻回部５１Ｂ、ならびにコイル巻回部５１Ｃおよびコイル巻回部５１Ｄはそれぞれ、積層方向に延在する接続部５３を介して互いに電気的に並列に接続されている。さらに、コイル巻回部５１Ａ，５１Ｂからなる巻回部と、コイル巻回部５１Ｃ，５１Ｄからなる巻回部とは接続部５３を介して互いに電気的に直列に接続されている。一方、コイル巻回部５１Ｅおよびコイル巻回部５１Ｆ、ならびにコイル巻回部５１Ｇおよびコイル巻回部５１Ｈはそれぞれ、積層方向に延在する接続部５４を介して互いに電気的に並列に接続されている。さらに、コイル巻回部５１Ｅ，５１Ｆからなる巻回部と、コイル巻回部５１Ｇ，５１Ｈからなる巻回部とは接続部５４を介して互いに電気的に直列に接続されている。また、コイル巻回部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄからなる巻回部と、コイル巻回部５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｈからなる巻回部とは接続部５５を介して互いに電気的に直列に接続されている。すなわち、１次側コイル５０は４ターンのコイルである。なお、１次側コイル５０は、上記実施の形態の図４および図５と同様に、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈをすべて直列に接続して構成されていてもよい。

図２２（Ａ）、図２３（Ａ）、図２４（Ａ）、図２５および図２６は、１次側コイル５０のＣ−Ｃ矢視方向の断面構成を例示して表すものである。図２２（Ｂ）、図２３（Ｂ）および図２４（Ｂ）は、コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈの要部を拡大して表すものである。コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈは、図２２ないし図２６に例示したように、１次側コイル１０のコイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈと同様、２次側コイル２０に電流が流れたときに２次側コイル２０に設けられたスリット状のギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられている。これは、この位置において、１次側コイル５０を２次側コイル２０の漏洩磁束の集中領域から離すためであり、これにより、１次側コイル５０に切欠きが何ら設けられていない場合に、図１３に示したような、２次側コイル２０の漏洩磁束によって１次側コイル５０に局所的に発生する渦電流Ｉを低減させるようになっている。

ここで、２次側コイル２０の漏洩磁束は、ギャップＧのうち、２次側コイル２０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。そのため、２次側コイル２０の漏洩磁束によって１次側コイル５０に局所的に発生する渦電流を低減させるには、例えば、図２２（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈのうち２次側コイル２０に最も近いコイル巻回部５１Ａの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き５６Ａを設けることが好ましい。また、図２３（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き５６Ａだけでなく、さらに、コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈのうち２次側コイル２０に２番目に近いコイル巻回部５１Ｂの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置にも切欠き５６Ｂを設けることがより好ましい。また、図２４（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き５６Ａ〜５６Ｈを設けてもよい。

また、切欠き５６Ａ〜５６Ｈは、２次側コイル２０の漏洩磁束のプロファイルに応じた大きさを有していることが好ましく、例えば、図２５および図２６に示したように、切欠き５６Ａ〜５６Ｈの大きさが、ギャップＧから離れるにつれて小さくなっていることが好ましい。

このような構成のトランス３では、１次側コイル１０の引出部１６，１７または（および）１次側コイル５０の引出部５６，５７に入力交流電圧が入力されると、入力交流電圧は出力交流電圧に変圧（降圧）され、２次側コイル２０の引出部２２，２３から出力交流電圧が出力される。

このとき、２次側コイル２０に設けられたスリット状のギャップＧから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、上記したように、ギャップＧのうち、２次側コイル２０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有するが、１次側コイル１０, ５０のうち、ギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられているので、漏洩磁束によって１次側コイル１０, ５０に局所的に発生する渦電流が低減する。

例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に最も近いコイル巻回部１１Ａ，１１Ｈの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａを設けると共に、図２２に示したように、コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈのうち２次側コイル２０に最も近いコイル巻回部５１Ａの外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き５６Ａを設けることにより、１次側コイル１０, ５０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、２次側コイル２０の漏洩磁束によってコイル巻回部１１Ａ，５１Ａに局所的に発生する渦電流が大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ，５１Ａでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図７（Ａ），（Ｂ）および図２３（Ａ），（Ｂ）に示したように、切欠き１１Ａ，５１Ａだけでなく、さらに、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈのうち２次側コイル２０に２番目に近いコイル巻回部１１Ｂの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ｂを設けると共に、コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈのうち２次側コイル２０に２番目に近いコイル巻回部５１Ｂの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き５６Ｂを設けることにより、コイル巻回部１１Ｂ，５１Ｂに局所的に発生する渦電流も大幅に低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｂ，５１Ａ，５１Ｂでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図８（Ａ），（Ｂ）および図２４（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈおよび各コイル巻回部５１Ａ〜５１Ｈの導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き１６Ａ〜１６Ｈおよび５６Ａ〜５６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０, ５０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈおよび５１Ａ〜５１Ｈに局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈおよび５１Ａ〜５１Ｈでの局所的な損失による温度上昇を低減することができる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられる。

［第４の実施の形態］
図２７（Ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るコイル７０の構成を展開して表すものである。図２７（Ｂ）は、コイル７０の上面図である。

このコイル７０は、積層方向に垂直な面内にそれぞれ１巻きされたリング状の導体板からなる３つのコイル巻回部７１〜７３を、絶縁層（図示せず）を介して上からこの順に積層して構成されたものである。また、コイル７０は、コイル巻回部７１に電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部７４と、コイル巻回部７３に電気的に接続された矩形状の導体板からなる引出部７５とを有する。コイル巻回部７１〜７３は、積層方向に延在する円筒状の接続部（図示せず）を介して互いに直列に接続されている。

ここで、コイル巻回部７１と引出部７４との接続部分を便宜的にコイル７０の巻き始め７６と称し、コイル巻回部７３と引出部７５との接続部分を便宜的にコイル７０の巻き終わり７７と称する。コイル７０を上面側から見ると、巻き始め７６と巻き終わり７７との間にスリット状のギャップＧが形成されているのがわかる。

コイル巻回部７１〜７３は、コイル巻回部７１〜７３に電流が流れたときにスリット状のギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠き７１Ａ，７２Ａ，７３Ａが設けられている。これは、この位置において、各コイル巻回部７１〜７３を漏洩磁束の集中領域からより離すためであり、これにより、各コイル巻回部７１〜７３に切欠きが何ら設けられていない場合に、図１３に示したような、各コイル巻回部７１〜７３に局所的に発生する渦電流Ｉを低減させるようになっている。

ここで、漏洩磁束は、ギャップＧのうち、各コイル巻回部７１〜７３の外周側で局所的に大きく、さらに、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３から遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有する。そのため、漏洩磁束によって各コイル巻回部７１〜７３に局所的に発生する渦電流を低減させるには、図２７（Ａ），（Ｂ）に示したように、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３と、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３に最も近いコイル巻回部７２との外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを設けることが好ましい。なお、図２７（Ａ），（Ｂ）では、全てのコイル巻回部に切欠きを設けていたが、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３にだけ切欠きを設けるようにしてもよい。また、コイルの巻回数が４以上の場合も、コイルの巻回数が３の場合と同様、全てのコイル巻回部に切欠きを設けたり、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３およびその近傍のコイル巻回部にだけ切欠きを設けるようにしてもよいし、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３にだけ切欠きを設けるようにしてもよい。

また、切欠き７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの形状としては、図６（Ｂ），図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示したような、幅Ｗ、深さＤの矩形状となっていてもよいし、図９に示したような半円形状や、図１０に示したような、弦と円弧とにより囲まれた形状となっていてもよい。また、切欠き７１Ａ，７２Ａ，７３Ａは、漏洩磁束のプロファイルに応じた大きさを有していることが好ましく、例えば、切欠き７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの大きさが、ギャップＧから離れるにつれて小さくなっていることが好ましい。

このような構成のコイル７０では、引出部７４，７５に入力交流電圧が入力されると、コイル巻回部７１，７３が交流抵抗として機能するようになる。

このとき、スリット状のギャップＧから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、上記したように、ギャップＧのうち、各コイル巻回部７１〜７３の外周側で局所的に大きく、さらに、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３から遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有するが、各コイル巻回部７１〜７３のうち、ギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられているので、漏洩磁束によってコイル７０に局所的に発生する渦電流が低減する。

例えば、引出部７４，７５の接続されたコイル巻回部７１，７３の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き７１Ａ，７３Ａを設けることにより、各コイル巻回部７１〜７３に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、漏洩磁束によってコイル巻回部７１，７３に局所的に発生する渦電流が大幅に低減する。これにより、コイル巻回部７１，７３での局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

また、図２７（Ａ），（Ｂ）に示したように、各コイル巻回部７１〜７３の導体板の外周側におけるギャップＧに対向した位置に切欠き７１Ａ〜７３Ａを設けることにより、各コイル巻回部７１〜７３に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、各コイル巻回部７１〜７３に局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、各コイル巻回部７１〜７３での局所的な損失による温度上昇を低減することができる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられる。

［適用例］
次に、上記実施の形態のトランス１，２，３をスイッチング電源に適用した場合について説明する。

［第１の適用例］
まず、上記実施の形態のトランス２をスイッチング電源に適用した場合について説明する。なお、本適用例は、トランス２だけでなく、上記実施の形態のトランス１，３およびこれらの変形例に対しても適用可能である。

図２８はトランス２の一適用例に係るスイッチング電源の回路構成を表すものである。このスイッチング電源は、高圧バッテリ（図示せず）から供給される高圧の直流入力電圧Ｖｉｎを、より低い直流出力電圧Ｖｏｕｔに変換して、負荷（図示せず）に供給するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものであり、後述するように２次側がセンタタップ型のスイッチング電源である。

このスイッチング電源は、一次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたスイッチング回路６と、トランス２と、スイッチング回路６とトランス２との間に設けられた共振用インダクタ７とを備える。１次側高圧ラインＬ１Ｈに入力端子Ｔ１が、１次側低圧ラインＬ１Ｌに入力端子Ｔ２がそれぞれ設けられており、これら入力端子Ｔ１，Ｔ２が高圧バッテリの出力端子と接続されるようになっている。

このスイッチング電源はまた、トランス２の２次側に設けられた整流回路８と平滑回路９とを備える。なお、整流回路８および平滑回路９からなる回路が本発明の「出力回路」に相当する。平滑回路９の高圧側のラインである出力ラインＬ０に出力端子Ｔ３が、平滑回路９の低圧側のラインである接地ラインＬＧに出力端子Ｔ４がそれぞれ設けられており、これら出力端子Ｔ３，Ｔ４が負荷の入出力端子と接続されるようになっている。

スイッチング回路６は、高圧バッテリから出力される直流入力電圧Ｖｉｎをほぼ矩形波状の単相交流電圧に変換する単相スイッチング回路である。このスイッチング回路６は、制御回路（図示せず）から供給されるスイッチング信号によってそれぞれ駆動される４つのスイッチング素子６１，６２，６３，６４をフルブリッジ接続してなるフルブリッジ型のスイッチング回路である。スイッチング素子としては、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor ）などの素子が用いられる。

スイッチング素子６１は、トランス２の１次側コイル１０の引出部１６に接続された共振用インダクタ７の一端と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられ、スイッチング素子６２は１次側コイル１０の引出部１６に接続された共振用インダクタ７の一端と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。スイッチング素子６３は１次側コイル１０の引出部１７と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられ、スイッチング素子６４は１次側コイル１０の引出部１７と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。

これより、スイッチング回路６は、スイッチング素子６１，６４のオン動作により、１次側高圧ラインＬ１Ｈから順にスイッチング素子６１、共振用インダクタ７、１次側コイル１０およびスイッチング素子６４を通って１次側低圧ラインＬ１Ｌに至る第１の電流経路に電流が流れる一方、スイッチング素子６２，６３のオン動作により、１次側高圧ラインＬ１Ｈから順にスイッチング素子６３、１次側コイル１０、共振用インダクタ７およびスイッチング素子６２を通って１次側低圧ラインＬ１Ｌに至る第２の電流経路に電流が流れるようになっている。

共振用インダクタ７は、スイッチング素子６１，６２，６３，６４の寄生容量の少なくとも１つと共に共振回路を構成するようになっており、その共振特性を利用して、スイッチング素子のオン・オフによって生じる電力損失を低減するようになっている。なお、共振用インダクタ７は、コイル部品を実際に配置して構成されていてもよいが、これに代えて（これと共に）、トランス２の漏洩インダクタンスや配線などを含めた直列インダクタンスを利用して構成されていてもよい。

トランス２の２次側では、２次側コイル２０の引出部２２と、２次側コイル４０の引出部４３とが、センタタップＣで互いに接続され、このセンタタップＣが接地ラインＬＧを介して出力端子Ｔ４に接続されている。また、２次側コイル２０の引出部２３と、２次側コイル４０の引出部４２とが、後述のダイオード８１，８２を介して接続点Ｅで互いに接続され、この接続点Ｅが出力ラインＬ０を介して出力端子Ｔ３に接続されている。つまり、トランス２の２次側はセンタタップ接続となっている。

整流回路８は、一対のダイオード８１，８２からなる単相全波整流型のものである。ダイオード８１のアノードは２次側コイル２０の引出部２３に、ダイオード８１のカソードは出力ラインＬ０にそれぞれ接続されている。ダイオード８２のアノードは２次側コイル４０の引出部４２に、ダイオード８２のカソードは出力ラインＬ０にそれぞれ接続されている。この整流回路８は、トランス２の交流出力電圧の各半波期間をそれぞれダイオード８１，８２によって個別に整流してセンタタップＣおよび接続点Ｅから整流電圧を出力するようになっている。つまり、この整流回路８はカソードコモン接続となっている。

平滑回路９は、チョークコイル９１と、平滑コンデンサ９２とを含んで構成されており、整流回路８で整流された直流電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から負荷に供給するようになっている。この平滑回路９は、整流回路８から出力された整流電圧を平滑して出力直流出力電圧Ｖｏｕｔを出力端子Ｔ３および出力端子Ｔ４に出力するようになっている。

次に、以上のような構成のスイッチング電源の作用を説明する。なお、以下では、一般的なスイッチング動作でスイッチング回路６を駆動する場合について説明するが、例えば、ゼロボルトスイッチング（Zero Volto Switching）動作でスイッチング回路６を駆動することも可能である。

スイッチング回路６のスイッチング素子６１，６４がオンすると、スイッチング素子６１からスイッチング素子６４の方向に電流が流れ、トランス２の２次側コイル２０，４０に現れる電圧がダイオード８２に対して逆方向となり、ダイオード８１に対して順方向となる。このため、２次側コイル２０およびダイオード８１を通って出力ラインＬＯに電流が流れる。

次に、スイッチング素子６１，６４がオンからオフになると、トランス２の２次側コイル４０に現れる電圧は、ダイオード８２に対して順方向となる。このため、２次側コイル４０およびダイオード８２を通って出力ラインＬＯに電流が流れる。

次に、スイッチング素子６２，６３がオンすると、スイッチング素子６３からスイッチング素子６２の方向に電流が流れ、トランス２の２次側コイル２０，４０に現れる電圧がダイオード８２に対して順方向になる一方、ダイオード８１に対して逆方向となる。このため、２次側コイル４０およびダイオード８２を通って出力ラインＬＯに電流が流れる。

最後に、スイッチング素子６２，６３がオンからオフになると、トランス２の２次側コイル２０に現れる電圧はダイオード８１に対して順方向となる。このため、２次側コイル２０およびダイオード８１を通って出力ラインＬＯに電流が流れる。

このようにして、スイッチング電源は、高圧バッテリから供給された直流入力電圧Ｖｉｎを直流出力電圧Ｖｏｕｔに変圧（降圧）し、その変圧した直流出力電圧Ｖｏｕｔを負荷に印加する。

このとき、２次側コイル２０，４０に設けられたスリット状のギャップＧから漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、上記したように、ギャップＧのうち、２次側コイル２０，４０の外周側で局所的に大きく、さらに、ギャップＧから遠ざかるにつれて小さくなるというプロファイルを有するが、１次側コイル１０のうち、ギャップＧから発生する漏洩磁束のプロファイルに対応した位置に切欠きが設けられているので、漏洩磁束によって１次側コイル１０に局所的に発生する渦電流が低減する。これにより、コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈでの局所的な温度上昇による損失を大幅に低減することができる。

次に、本スイッチング電源の一実施例の効果を比較例と対比して説明する。

本実施例および比較例では、１次側コイル１０を構成するコイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈおよび引出部１６，１７を厚さ３５μｍ、幅７ｍｍの銅箔とし、絶縁層１２を厚さ０．３ｍｍの絶縁シートとし、２次側コイル２０，４０を構成するコイル巻回部２１，４１および引出部２２，２３，４２，４３を厚さ１．５ｍｍ、幅７ｍｍの銅からなる板金とし、２次側コイル２０，４０のギャップＧの幅を２ｍｍとした。１次側コイル１０と２次側コイル２０，４０とのそれぞれの間には、厚さ０．４５ｍｍの絶縁シートを設けた。また、スイッチング周波数を１００ｋＨｚとした。

本実施例として、１次側コイル１０の切欠きが種々の部位に形成されたもの（図１５、図１６、図８、図１８など）を用意した。なお、このときの切欠きの幅Ｗを４ｍｍ、深さＤを３ｍｍとした。さらに、図１５の形態における、切欠きの幅Ｗが０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、１８ｍｍのものと、切欠きの深さＤが２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍのものとをそれぞれ用意した。一方、比較例として、１次側コイル１０に切欠きが設けられていないものを用意した。

表１〜表４は、有限要素法を用いて磁場解析した結果をそれぞれ表すものである。ここで、表１は、１次側コイル１０の切欠きが図１５に示した部位に形成された場合における、切欠きの深さＤの大きさと、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈでの損失の大きさとの関係を数値で表すものである。表２は、１次側コイル１０の切欠きが図１５に示した部位に形成された場合における、切欠きの幅Ｗの大きさと、コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈでの損失の大きさとの関係を数値で表すものである。表３は、切欠きの部位と、ギャップＧに最も近い巻回部（コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈ）およびギャップＧから２番目に近い巻回部（コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｇ）での損失の大きさとの関係を数値で表すものである。表４は、１次側コイル１０に切欠きの設けられていない場合における、１次側コイル１０の各巻回部での損失を表すものである。

表４の比較例の結果より、１次側コイル１０の各巻回部において最も損失の大きいのは、ギャップＧに最も近い巻回部（コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈ）であり、その巻回部での損失は、それ以外の巻回部での損失と比べて２倍から３倍程度大きいことがわかる。このときのコイル巻回部１１Ａ，１１Ｈにおける温度は、図２９に示したように外周側において局所的に高くなっていることがわかる。これより、ギャップＧに最も近い巻回部での損失を小さくすることが局所的な温度上昇を低減する上で最も重要であることがわかる。また、ギャップＧに最も近い巻回部から、ギャップＧから２番目または３番目に近い巻回部（コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１１Ｇ）までの損失を小さくすることが局所的な温度上昇を低減する上でその次に重要であることがわかる。

表１および表２より、最も大きい損失の発生しうる，ギャップＧに最も近い巻回部に、ある程度の大きさの切欠き１６Ａ，１６Ｂを設けることにより、１次側コイル１０, ５０に切欠きを何ら設けていない比較例の結果と比べて、１０％以上損失を低減できることがわかる。

また、表３より、ギャップＧに最も近い巻回部から、所定の巻回部、例えば、ギャップＧに２番目に近い巻回部や、ギャップＧに３番目に近い巻回部にまで切欠きを設けることにより、ギャップＧに最も近い巻回部にだけ切欠き１６Ａ，１６Ｂを設けた場合と比べて、ギャップＧに最も近い巻回部およびギャップＧに２番目に近い巻回部（コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１１Ｇ）での合計損失をさらに低減できることがわかる。

ただし、ギャップＧに２番目に近い巻回部にも、切欠き１６Ａ，１６Ｈと同じ大きさの切欠き１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｆ，１６Ｇを設けた場合は、ギャップＧに２番目に近い巻回部での損失が若干増加する。しかし、切欠き１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｆ，１６Ｇ，１６Ｈの大きさを、２次側コイル２０の漏洩磁束のプロファイルに応じた大きさ、例えば、図１８に示したように、ギャップＧから離れるにつれて小さくすることにより、上記合計損失をさらに低減できることがわかる。

また、図８に示したように、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈに切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、上記合計損失による温度上昇を低減できることがわかる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられている。

［第２の適用例］
上記適用例では、１次側コイル１０の各巻線部１１Ａから１１Ｈを図２および図３に示したように並列接続と直列接続を混在させて接続していたが、図４および図５に示したように直列に接続しても、上記適用例と同様の傾向が見られる。

表５および表６は、有限要素法を用いて磁場解析した結果をそれぞれ表すものである。ここで、表５は、切欠きの部位と、ギャップＧに最も近い巻回部（コイル巻回部１１Ａ，１１Ｈ）およびギャップＧに２番目に近い巻回部（コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｇ）での損失の大きさとの関係を数値で表すものである。表６は、１次側コイル１０に切欠きの設けられていない場合における、１次側コイル１０の各巻回部での損失を表すものである。

表５および表６より、ギャップＧに最も近い巻回部に切欠きを設けることにより、１次側コイル１０の各巻回部に切欠きを設けていない比較例の結果と比べて、ギャップＧに最も近い巻回部およびギャップＧに２番目に近い巻回部（コイル巻回部１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１１Ｇ）での合計損失を低減できることがわかる。

また、各コイル巻回部１１Ａ〜１１Ｈに切欠き１６Ａ〜１６Ｈを設けることにより、１次側コイル１０に切欠きを何ら設けていない場合と比べて、上記合計損失による温度上昇を低減できることがわかる。ただし、この場合は他の要因による損失が発生するため、その分だけ温度上昇の低減が妨げられている。

［上記適用例の変形例］
なお、上記２つの適用例では、トランス２の２次側がセンタタップ接続、そして整流回路８がカソードコモン接続となっていたが、例えば、図３０に示したように、整流回路８をアノードコモン接続とすることも可能である。

また、トランス１を、例えば、図３１に示したような、整流回路８がダイオードブリッジ接続となっているスイッチング電源に適用することが可能である。また、トランス１を例えば、図３２に示したような、整流回路８がカレントダブラ型であってアノードコモン接続となっているスイッチング電源に適用することも可能である。また、トランス１を例えば、図３３に示したような、整流回路８がカレントダブラ型であってカソードコモン接続となっているスイッチング電源に適用することも可能である。なお、他のトランス２，３をこれらに適用することももちろん可能である。

また、トランス３を、例えば、図３４に示したような、フォーワード型のスイッチング電源に適用することが可能である。なお、他のトランス１，２をこれに適用することももちろん可能である。

以上、実施の形態および適用例ならびにこれらの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態および適用例ならびにこれらの変形例では、１次側コイル１０，５０を高圧側のコイルとし、２次側コイル２０，４０を低圧側のコイルとしていたが、高圧側と低圧側の対応関係をそれとは逆にしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源の構成を展開して表す概念図である。 図１の１次側コイルのＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表す断面図である。 図１の１次側コイルの回路図である。 図１の１次側コイルの一変形例を表す断面図である。 図４の１次側コイルの回路図である。 図１の１次側コイルの一態様を表す断面図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す斜視図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す斜視図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す斜視図である。 図１の１次側コイルの他の態様を表す斜視図である。 切欠きのない１次側コイルに発生する渦電流を説明するための斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング電源の構成を展開して表す概念図である。 図１の１次側コイルのＣ−Ｃ矢視方向の断面構成を表す断面図である。 図１５の１次側コイルの一態様を表す断面図である。 図１５の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１５の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るスイッチング電源の構成を展開して表す概念図である。 図１９の１次側コイルのＤ−Ｄ矢視方向の断面構成を表す断面図である。 図１９の１次側コイルの回路図である。 図１９の１次側コイルの一態様を表す断面図である。 図１９の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１９の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１９の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 図１９の１次側コイルの他の態様を表す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るコイルの構成を展開して表す概念図である。 図１５のトランスの一適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。 比較例に係る１次側コイルのコイル巻回部における温度分布図である。 図１５のトランスの他の適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。 図１のトランスの一適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。 図１のトランスの他の適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。 図１のトランスの他の適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。 図１９のトランスの一適用例に係るスイッチング電源を表す回路図である。

符号の説明

１，２，３…トランス、６…スイッチング回路、７…共振用インダクタ、８…整流回路、９…平滑回路、１０，５０…１次側コイル、１１Ａ〜１１Ｈ，２１，４１，４２，５１Ａ〜５１Ｈ，７１〜７３…コイル巻回部、１２…絶縁層、１３，１４，１５，５３，５４，５５…接続部、１６，１７，２２，２３，４２，４３，５６，５７，７４，７５…引出部、１６Ａ〜１６Ｈ，５６Ａ〜５６Ｈ，７１Ａ〜７３Ａ…切欠き、２０，４０…２次側コイル、３０，３０Ａ，３０Ｂ…磁心、３０Ｃ…中足、６１，６２，６３，６４…スイッチング素子、７０…コイル、７６…巻き始め、７７…巻き終わり、８１，８２…ダイオード、９１…チョークコイル、９２…平滑コンデンサ、Ａ，Ｂ…端部、Ｃ…接続点、Ｄ…深さ、Ｇ…ギャップ、Ｉ…うず電流、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｓ…絶縁シート、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｖｉｎ…入力直流電圧、Ｖｏｕｔ…出力直流電圧、Ｗ…幅。

Claims (8)

1. トランスに用いられるコイルであって、
   リング状の導体板からなる１ターンのコイル巻回部および１対の引出部を有すると共に、前記引出部の近傍に設けられたギャップを有する第１のコイルと、
   前記第１のコイルに対して積層方向に隣設されると共に、リング状の導体板を複数積層してなる複数ターンの第２のコイルと
   を備え、
   前記第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とするコイル。
2. さらに、前記第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記最近接層から所定の層までの各導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置にも切欠きが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記切欠きは、矩形状、半円形状、または、弦と円弧とにより囲まれた形状である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル。
4. さらに、前記第１のコイルと同一形状の第３のコイルが、前記第２のコイルの前記第１のコイルとは反対側に隣設され、
   前記第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記第３のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイル。
5. さらに、前記第２のコイルと同一形状の第４のコイルが、前記第１のコイルの前記第２のコイルとは反対側に隣設され、
   前記第４のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイル。
6. リング状の導体板を複数積層してなる複数ターンのコイル巻回部と、
   前記コイル巻回部の巻き始めおよび巻き終わりのそれぞれの導体板に個別に接続された１対の引出部と、
   前記コイル巻回部の巻き始めおよび巻き終わりの間に設けられたギャップと
   を備えたコイルであって、
   前記コイル巻回部のうち前記引出部の接続された導体板に最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とするコイル。
7. コイルを有するトランスであって、
   前記コイルは、
   リング状の導体板からなる１ターンのコイル巻回部および１対の引出部を有すると共に、前記引出部の近傍に設けられたギャップを有する第１のコイルと、
   前記第１のコイルに対して積層方向に隣設されると共に、絶縁板を介してリング状の導体板を複数積層してなる複数ターンの第２のコイルと
   を備え、
   前記第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とするトランス。
8. 入力電圧をスイッチングしてパルス電圧を生成するスイッチング回路と、
   コイルを有し、前記パルス電圧を変圧するトランスと、
   前記トランスにより変圧されたパルス電圧を整流し平滑化する出力回路と
   を備え、
   前記コイルは、
   リング状の導体板からなる１ターンのコイル巻回部および１対の引出部を有すると共に、前記引出部の近傍に設けられたギャップを有する第１のコイルと、
   前記第１のコイルに対して積層方向に隣設されると共に、絶縁板を介してリング状の導体板を複数積層してなる複数ターンの第２のコイルと
   を含み、
   前記第２のコイルを構成する複数層の導体板のうち前記第１のコイルに最も近い最近接層の導体板の外周側における前記ギャップに対向した位置に切欠きが設けられている
   ことを特徴とするスイッチング電源。

Images