JP2007180352A - Coil assembly of high frequency transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、漏れ磁束を制御できる高周波トランスのコイル組立体に関するものである。 The present invention relates to a coil assembly of a high-frequency transformer that can control leakage magnetic flux.
高周波トランスのコイル組立体の一つに下記特許文献1の図13に示されているものがある。この高周波トランスのコイル組立体は、U状に形成した複数枚の平板状導体を端部同士で順次螺旋状に当接接続させながら絶縁材を介して積み重ねて、巻数の多い単数の一次コイルと巻数の少ない複数の二次コイルを形成し、これら複数の二次コイルを電気的に並列に結線して上記一次コイルの間に挟みこませ、全体を複数のボルト・ナットにより締め付けたものである。 One of the coil assemblies of a high-frequency transformer is shown in FIG. The coil assembly of this high-frequency transformer includes a single primary coil having a large number of turns, in which a plurality of flat conductors formed in a U-shape are stacked via an insulating material while being in contact with each other in a spiral manner. A plurality of secondary coils with a small number of turns are formed, the plurality of secondary coils are electrically connected in parallel and sandwiched between the primary coils, and the whole is tightened with a plurality of bolts and nuts. .
しかし、この特許文献1の図13のような構造では、ボルト・ナットの締め具合でコイル間の相互インダクタンスも結合係数も漏洩インダクタンスも甚だしくは自己インダクタンスまでもが変動して安定性が悪く、また、漏れ磁束の調整、制御が困難で、それらのインダクタンスや結合係数を十分良好なものにできず、高性能の高周波トランスは得られない。更に、部品点数が多くなり、製作が容易でなく、生産性が悪く、コスト高を招く。
However, in the structure as shown in FIG. 13 of
次に、下記特許文献2に示されているものがある。この高周波トランスのコイル組立体は、一次コイルのパターンを形成した適数の誘電体基板と、二次コイルのパターンを形成した適数の誘電体基板とを積層し、それらを各々電気的に適宜に接続したものである。
Next, there is one disclosed in
しかし、この特許文献2の場合、そのような構造では結合係数や漏洩インダクタンス等を良好なものにできず、漏れ磁束の調整、制御は不可能であり、高性能の高周波トランスは得られない。勿論、電流容量の大きなものにすることは極めて困難である。
However, in the case of this
この点、下記特許文献3に示されているものでは、同一の基板に一次コイルと二次コイルのパターンを並行させて渦巻き状に形成したものを複数積層しているので、結合係数を高めることは可能である。
In this respect, in the one shown in
しかし、この特許文献3の場合でも、そのような構造では漏れ磁束の調整、制御は不可能であり、電流容量の大きなものにすることは極めて困難である。
However, even in the case of
そこで、本発明は、一次コイルと二次コイルとの間の巻線相互の重なり具合を変えることで、漏れ磁束したがって漏洩インダクタンスを微細なところまで的確に微調整できるようにするとともに、その漏れ磁束したがって漏洩インダクタンスの調整、制御範囲をゼロに近い小さな値から大きな値まで大幅に広げることができるようにし、かつ、結合係数の調整、制御も行えるようにし、また、それらの調整、制御を容易に行えるようにし、更には、トランス内部乃至外部接続回路に存在する静電容量との共振等の調整も可能にし、電流容量の大きなものにも難なく適用できるようにして、加えて、トランス内部の静電容量を小さくできるようにし、高い安定性を呈し高性能高特性が期待できる優れた高周波トランスを提供できるようにし、しかも、構造を簡潔にして簡単かつ生産性よく低コストで製作できるようにし、もって、広範な顧客の要望を支障なく容易かつ迅速に満たすことができるようにすることをその課題とするものである。 In view of this, the present invention makes it possible to finely adjust the leakage magnetic flux and hence the leakage inductance to a fine level by changing the overlapping state of the windings between the primary coil and the secondary coil. Therefore, the leakage inductance can be adjusted and the control range can be greatly expanded from a small value close to zero to a large value, and the coupling coefficient can be adjusted and controlled. In addition, it is possible to adjust resonance with the capacitance existing in the transformer or in the external connection circuit, and can be applied to a device having a large current capacity without difficulty. It is possible to reduce the capacitance, and to provide an excellent high-frequency transformer that exhibits high stability and high performance and high characteristics. However, the challenge is to make the structure simple, easy, productive and low-cost, so that a wide range of customer requirements can be easily and quickly satisfied. .
而して、本発明の高周波トランスのコイル組立体は、軸方向に併設する筒状の一次コイルと二次コイルとの一部乃至全部の巻線相互を噛合状態に並行に重ねたことを特徴とする。 Thus, the coil assembly of the high-frequency transformer according to the present invention is characterized in that a part of or all of the windings of the cylindrical primary coil and the secondary coil provided side by side in the axial direction are stacked in parallel in an engaged state. And
本発明によれば、その構成により、一次コイルと二次コイルとにおいて、巻線相互が重なっていない部分で漏れ磁束が生じ、漏洩インダクタンスが生じるから、その重なりの長さを変えることだけで極めて容易に漏れ磁束及び漏洩インダクタンスを変化させることができ、コイル相互間の結合係数をも変えることができ、かつ、トランス内部の静電容量を小さくできる。したがって、上述の課題を解決することができる。 According to the present invention, due to the configuration, in the primary coil and the secondary coil, leakage magnetic flux is generated in a portion where the windings are not overlapped with each other, and leakage inductance is generated. Therefore, it is extremely easy to change the overlapping length. The leakage magnetic flux and the leakage inductance can be easily changed, the coupling coefficient between the coils can be changed, and the capacitance inside the transformer can be reduced. Therefore, the above-described problem can be solved.
軸方向に併設する筒状の一次コイルと二次コイルとの一部乃至全部の巻線相互を噛合状態に並行に重ねて成る高周波トランスのコイル組立体にあって、上記一次コイルと上記二次コイルとを、それぞれ絶縁被覆平角導電帯のエッジワイズ巻きにより螺状コイルに形成するとともに、当該コイル相互を一部乃至全部で螺合させる。これについては実施例で詳細に説明する。 A coil assembly of a high-frequency transformer in which a part or all of windings of a cylindrical primary coil and a secondary coil provided side by side in an axial direction are stacked in parallel in a meshed state, and the primary coil and the secondary coil The coils are each formed into a spiral coil by edgewise winding of an insulating coated rectangular conductive band, and the coils are partly or wholly screwed together. This will be described in detail in Examples.
また、他の一つは、軸方向に併設する筒状の一次コイルと二次コイルとの一部乃至全部の巻線相互を噛合状態に並行に重ねて成る高周波トランスのコイル組立体にあって、上記一次コイルと上記二次コイルとにおける噛合状態に並行に重ねる巻線相互の一部乃至全部を捻り合わせる。つまり、試作試験によって一次コイルと二次コイルとの巻線相互で噛合状態に並行に重ねる部分の長さが寸法的に既に明らかになっている場合には、その巻線の巻回前に巻線相互の重なる部分同士を予め捻り合わせておけば、一次コイルと二次コイルの巻線が一つに連なった状態となるので、これを単に一つのコイルとして筒状に巻回すれば、結果的に、一次コイルと二次コイルとの巻線相互が要部で噛合状態に重なっているコイル組立体と同様のものに形成されることとなるのである。したがって、より一層簡単迅速に製作でき、コストダウンできる。 The other one is a coil assembly of a high-frequency transformer in which a part or all of windings of a cylindrical primary coil and a secondary coil provided side by side in the axial direction are overlapped in parallel in a meshed state. Then, a part or all of the windings stacked in parallel with the meshing state of the primary coil and the secondary coil are twisted together. In other words, if the length of the portion of the primary coil and the secondary coil that are overlapped in parallel with each other in the meshing state has already been dimensionally determined by the prototype test, the winding before winding of the winding is possible. If the overlapping parts of the wires are twisted together in advance, the winding of the primary coil and the secondary coil will be connected to one, so if you just wind this as a single coil in the shape of a cylinder, the result In particular, the windings of the primary coil and the secondary coil are formed in the same structure as the coil assembly in which the main portions overlap each other in the meshing state. Therefore, it can be manufactured more easily and quickly, and the cost can be reduced.
図1乃至図3は、本発明に係るコイル組立体を備えた有鉄心の高周波トランスを示しており、この高周波トランスは、高さ方向に長いロ字状の閉磁路を形成したフェライトコア1の下部に一対の支持脚2をボルト・ナット3と締結バンド4で固定し、そのフェライトコア1の両側辺5に同一のコイル組立体6を1個宛都合2個装着している。
FIGS. 1 to 3 show a cored high-frequency transformer provided with a coil assembly according to the present invention. This high-frequency transformer has a
双方のコイル組立体6は、各々絶縁被覆平角導電帯7,8をエッジワイズ巻きして内径同士と外径同士が同径の螺状コイル9,10に形成した一次コイル11と二次コイル12とを進退可動に螺合させるとともに、一次コイル11相互と二次コイル12相互とを一対の圧着端子13,14を介して電気的に並列又は直列に結線して成る。なお、絶縁被覆平角導電帯7,8には、ポリエステル樹脂被覆平角銅帯等を用いるとよい。
Both
(1)実験その1
如上の構成において、双方のコイル組立体6の一次コイル11と二次コイル12をいずれも巻数10Tに形成し、双方の一次コイル11相互と二次コイル12相互とを電気的に並列に結線し、一次コイル11と二次コイル12との螺合によって重なる双方の巻数を共々10T(図4参照)から0Tまで1T宛変化させて、周波数が20kHz、50kHz、100kHzの各々の場合についてインダクタンスLと漏洩インダクタンスLlとを測定したところ、次の結果を得た。
フェライトコア1 : UU120×160×120
絶縁被覆平角導電帯7,8 : 2×5.5 PEW
使用測定機器 : HP製 4194A
IMPEDANCE/GAIN−PHASE ANALYZER
INTEG TIME : MED
AVERAGING : 8
(1)
In the above configuration, the
Ferrite core 1: UU120 × 160 × 120
Insulation coated rectangular
Measurement equipment used: HP 4194A
IMPEDANCE / GAIN-PHASE ANALYZER
INTEG TIME: MED
AVERAGING: 8
分離1 : 一次コイル11と二次コイル12とが分離しただけのもの
分離2 : 分離した各コイルの隙間を軸方向に圧縮したもの
Separation 1: The
この表1より、インダクタンスLは、いずれの場合も大きく変動しないことがわかる。 From Table 1, it can be seen that the inductance L does not vary greatly in either case.
分離1 : 一次コイル11と二次コイル12とが分離しただけのもの
分離2 : 分離した各コイルの隙間を軸方向に圧縮したもの
Separation 1: The
この表2を周波数毎のグラフにして見ると、図5乃至図7のようになり、漏洩インダクタンスLlは、重ねた巻数に対応して変化する滑らかな曲線となることがわかる。また、0T分離1の場合と0T分離2の場合とを比較するとその差は歴然としており、一次コイル11と二次コイル12とが重なっていない状態での各コイルの隙間が漏洩インダクタンスLlに大きく係わっていることがわかる。結果として、並列結線によるときは、一次コイル11と二次コイル12とのコイル間の螺動進退と漏洩インダクタンスLlの増減に関する特性は頗る安定で、漏洩インダクタンスLlすなわち漏れ磁束をコイル間の機械的な螺動進退でスムーズに微調整できるとともに、広範囲に的確に調整できることがわかり、コイル間の結合係数も同様にして調整できることがわかる。
Looking at Table 2 as a graph for each frequency, it becomes as shown in FIGS. 5 to 7, and it can be seen that the leakage inductance Ll is a smooth curve that changes in accordance with the number of turns. Further, when the case of
(2)実験その2
前述の構成において、双方のコイル組立体6の一次コイル11と二次コイル12をいずれも巻数72Tに形成し、双方の一次コイル11相互と二次コイル12相互とを電気的に直列に結線し、一次コイル11と二次コイル12の螺合によって重なる一方のコイル組立体6の巻数を72T{100%}(図8A参照)の一定に、また、他方のコイル組立体6の巻数を72T{100%}、71T{99%}(図8B参照)、70T{98%}、68T{95%}、65T{90%}、61T{85%}、57T{80%}と変化させて、周波数が20kHz、50kHz、100kHzの各々の場合についてインダクタンスLと漏洩インダクタンスLlとを測定したところ、次の結果を得た。
フェライトコア1 : UU120×160×120
絶縁被覆平角導電帯7,8 : 0.9×9 PEW
使用測定機器 : HP製 4194A
IMPEDANCE/GAIN−PHASE ANALYZER
INTEG TIME : MED
AVERAGING : 8
(2)
In the above-described configuration, the
Ferrite core 1: UU120 × 160 × 120
Insulation coated rectangular
Measurement equipment used: HP 4194A
IMPEDANCE / GAIN-PHASE ANALYZER
INTEG TIME: MED
AVERAGING: 8
この表3によれば、インダクタンスLは直列結線による高い値を呈するとともに、重ねた巻数が少なくなりかつ周波数が高くなるにつれてそのインダクタンスLが増大して行くことがわかる。結果として、直列結線によるときは、インダクタンスLの値を高くすることができるだけでなく、一次コイル11と二次コイル12とのコイル間の機械的な螺動進退でそのインダクタンスLの大きさを微調整できるとともに、広い範囲に的確に調整できることがわかる。
According to Table 3, it can be seen that the inductance L exhibits a high value due to series connection, and the inductance L increases as the number of stacked turns decreases and the frequency increases. As a result, when the series connection is used, not only the value of the inductance L can be increased, but also the magnitude of the inductance L can be reduced by mechanical screwing between the
この表4を周波数毎のグラフにして見ると、図9乃至図11のようになり、漏洩インダクタンスLlは、重ねた巻数に対応して変化する滑らかな曲線となることがわかる。結果として、直列結線によるときは、一次コイル11と二次コイル12とのコイル間の螺動進退と漏洩インダクタンスLlの増減に関する特性は頗る安定で、漏洩インダクタンスLlすなわち漏れ磁束をコイル間の機械的な螺動進退でスムーズに微調整できるとともに、並列結線の場合よりも更に広い範囲に的確に調整できることがわかり、コイル間の結合係数も同様にして調整できることがわかる。
Looking at Table 4 as a graph for each frequency, it becomes as shown in FIGS. 9 to 11, and it can be seen that the leakage inductance L1 is a smooth curve that changes in accordance with the number of turns. As a result, when the series connection is used, the characteristics relating to the screw advance / retreat between the
したがって、実施例1によれば、所期の課題を解決でき、所期の効果を発揮する。 Therefore, according to the first embodiment, the desired problem can be solved and the desired effect can be achieved.
なお、図示の実施例1では、コイル組立体6をフェライトコア1の両側辺5にだけ装着しているが、コイル組立体6の一次コイル11と二次コイル12とが各々絶縁被覆平角導電帯7,8をエッジワイズ巻きして螺状コイル9,10に形成しているので、フェライトコア1のコーナー部及び上辺、下辺にも進出させることが可能で、これにより効率、性能を一層向上させることができる。
In the illustrated
図12、図13は、本発明に係るコイル組立体1個だけから成る空芯型の高周波トランスを示している。この場合の一個のコイル組立体6は、実施例1と同様に構成するので実施例1の説明をもって多くを省略するが、更に具体的には、一次コイル11と二次コイル12は、例えば0.8×8 PEW の絶縁被覆平角導電帯を用いて巻数7Tに形成して、進退可動に螺合させる。このようにして空芯型であっても単なるコイル相互の螺動進退により漏れ磁束したがって漏洩インダクタンスの調整ができ、コイル間の結合係数も調整ができる。したがって、この実施例2の場合も、所期の課題を解決でき、所期の効果を発揮する。
12 and 13 show an air-core type high-frequency transformer comprising only one coil assembly according to the present invention. In this case, since one
本発明の高周波トランスのコイル組立体は、コンバータ用トランス、絶縁用トランス、インピーダンス変換器等に広く利用することができる。 The coil assembly of the high-frequency transformer of the present invention can be widely used for converter transformers, insulating transformers, impedance converters, and the like.
1 フェライトコア
2 支持脚
3 ボルト・ナット
4 締結バンド
5 側辺
6 コイル組立体
・ 絶縁被覆平角導電帯
9,10 螺状コイル
11 一次コイル
12 二次コイル
13,14 圧着端子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005378536A JP2007180352A (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Coil assembly of high frequency transformer |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005378536A JP2007180352A (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Coil assembly of high frequency transformer |
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Family
ID=38305235
Family Applications (1)
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- 2005-12-28 JP JP2005378536A patent/JP2007180352A/en active Pending
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