JP2010050368A - 三相高周波トランス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、負荷電流を流したときの二次出力電圧の降下が防止され、また、一次巻線と二次巻線との間に熱が篭るのを防止でき、電力変換装置および電源装置用として好適な高周波トランスの提供。
【解決手段】フェライトコア３と、平角線をその幅方向に屈曲させてフェライトコア３に複数回巻回して形成された一次コイル１と、一次コイル１を形成する平角線と同一または異なる幅を有する平角線を、その幅方向に屈曲させてフェライトコア３に１回または複数回巻回して形成された二次コイル２と、を備え、一次コイル１および二次コイル２の一方を構成する平角線の間隙内に、一次コイル１および二次コイル２の他方を構成する平角線が介在する高周波トランス。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波トランスに係り、特に電力変換装置用および電源装置用として好適な高周波トランスに関する。

所定の幅の磁性鋼鈑を積層した横断面が平行四辺形状の単位ブロックを突き合わせて６０度の角度で接合してその外接船が略円形状になるようにした３個の鉄心を正三角形の頂点に配置して相互に並立させ、前記３個の鉄心の上下端を夫々継鉄で接合した三角配置三脚鉄心形三相変圧器が提案されている（特許文献１）。
特開平９−２３２１６４号公報

しかしながら、電力変換装置や電源装置に用いられる高周波トランスにおいては、磁束漏れを防ぐために、二次巻線を一次巻線で包んで巻回したり、一次巻線を巻回した上から二次巻線を巻回し、更にその上に一次巻線を巻回する所謂サンドイッチ巻きとしたりするというように一次巻線と二次巻線とを交互に巻回したりすることが一般的に行われてきた。

しかしながら、前記の構成をとった場合には、結合度が低く、漏洩インダクタンスが大きいため、二次出力電圧の電圧比は一次巻線と二次巻線との巻数比通りにならず、負荷電流を流すと二次出力電圧が降下するという問題があった。

また、前記構成の高周波トランスにおいては、一次巻線と二次巻線とが重ね巻きになるうえ、一次巻線と二次巻線との間に絶縁材を挿入するため、熱がこもり、一次巻線および二次巻線における電流密度が低下するという問題もあった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、二次出力電圧の電圧比は一次巻線と二次巻線との巻数比通りになる故に、負荷電流を流したときの二次出力電圧の降下が防止され、また、一次巻線と二次巻線との間に熱が篭るのを防止でき、電力変換装置および電源装置用として好適な高周波トランスの提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、フェライトコアと、平角線をその幅方向に屈曲させて前記フェライトコアに複数回巻回して形成された一次コイルと、前記一次コイルを形成する平角線と同一または異なる幅を有する平角線を、その幅方向に屈曲させて前記フェライトコアに１回または複数回巻回して形成された二次コイルと、を備え、前記一次コイルおよび二次コイルの一方を構成する平角線の間隙内に、前記一次コイルおよび二次コイルの他方を構成する平角線が介在する高周波トランスに関する。

前記高周波トランスにおいては、一次コイルおよび二次コイルに扁平な平角線を用いているから、丸線を用いた場合とは異なり、一次コイルおよび二次コイルの内部の渦電流損失が少ないため、高周波トランスが発熱によって発火することが効果的に防止される。

また、一次コイルを構成する平角線と二次コイルを構成する平角線とが交互に配置されているから、一次コイルと二次コイルとを並べて配置したり、一次コイルの内側に二次コイルを配置したりした高周波トランスと比較して一次コイルと二次コイルとの結合度が高く、また磁束漏れが小さい。

更に、コアとしてフェライトコアを用いているから、一次コイルに高周波を入力した場合においても、珪素鋼鈑を積層した鉄心をコアとして用いた場合と比較して鉄損を大幅に小さくできる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高周波トランスにおいて、前記一次コイルと二次コイルとは内径が同一であり、且つ同心に配列されているものに関する。

前記高周波トランスにおいては、一次コイルと二次コイルとの内径が異なっている場合や、一次コイルと二次コイルとが同心に配列されていない場合と比較して一次コイルと二次コイルとの結合度が更に高く、また磁束漏れが更に小さい。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の高周波トランスにおいて、前記一次コイルを構成する平角線と前記二次コイルを構成する平角線とが幅および厚さの少なくとも一方が互いに異なるものに関する。

前記高周波トランスにおいては、一次コイルの平角線と二次コイルの平角線とに幅および厚さの少なくとも一方が異なる物を用いているから、例えば二次コイルに流れる電流の方が一次コイルの電流よりも大きな場合には二次コイルの平角線の幅および厚さの少なくとも一方を一次コイルよりも広くし、逆に一次コイルに流れる電流の方が二次コイルの電流よりも大きな場合には一次コイルの平角線の幅および厚さの少なくとも一方を二次コイルよりも広くするというように、一次コイルおよび二次コイルを流れる電流に合わせて平角線の幅および厚さを設定できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の高周波トランスにおいて、前記一次コイルおよび二次コイルの一方は他方よりも巻数が多く、且つ、前記一方の一部に他方が介在しているものに関する。

前記高周波トランスにおいては、二次コイルの巻数を一次コイルの巻数よりも多くすることにより、一次コイルに入力した交流よりも高電圧、小電流の交流が二次コイルから出力される。逆に、一次コイルの巻数を二次コイルの巻数よりも多くすることにより、一次コイルに入力した交流よりも低電圧、大電流の交流が二次コイルから出力される。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の高周波トランスにおいて、前記一次コイルおよび二次コイルの一方に他方が複数個介在し、且つ、前記他方のコイルが直列または並列に接続されているものに関する。

前記高周波トランスにおいては、前記他方のコイルを直列に接続することにより、前記他方のコイル単独の場合よりも高い電圧の交流を前記他方のコイルに流すことができる。また、前記他方のコイルを並列に接続することにより、前記他方のコイル単独の場合よりも大きい電流の交流を前記他方のコイルに流すことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の高周波トランスにおいて、前記フェライトコアが外鉄型コアであるものに関する。

前記高周波トランスにおいては前記フェライトコアが外鉄型コアであるから、一次コイルと二次コイルとの平角線の幅、厚さ、および一次コイルと二次コイルとの巻数が同一であれば、フェライトコアが内鉄側コアである高周波トランスと比較して、コイルに対するコアの比率が大きくなり、鉄機械としての性質が強くなる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の高周波トランスにおいて、前記フェライトコアが内鉄型コアであるものに関する。

前記高周波トランスにおいては前記フェライトコアが内鉄型コアであるから、一次コイルと二次コイルとの平角線の幅、厚さ、および一次コイルと二次コイルとの巻数が同一であれば、フェライトコアが外鉄側コアである高周波トランスと比較して、コイルに対するコアの比率が小さくなり、銅機械としての性質が強くなる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の高周波トランスにおいて、前記フェライトコア、および前記一次コイルと二次コイルとの組が三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３個ずつ設けられた三相高周波トランスであるものに関する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の高周波トランスにおいて、前記一次コイルに単相交流が入力される単相高周波トランスであるものに関する。

請求項１の発明によれば、一次コイルと二次コイルとの結合度が高く、また磁束漏れが小さい故に、二次出力電圧の電圧比は一次巻線と二次巻線との巻数比通りになり、負荷電流を流したときの二次出力電圧の降下が防止され、また、一次巻線と二次巻線との間に熱が篭るのを防止でき、大容量の電力変換装置および大容量の電源装置用として好適な高周波トランスが提供される。

請求項２の発明によれば、一次コイルと二次コイルとの結合度が更に高く、また磁束漏れが更に小さい故に、大容量の電力変換装置および大容量の電源装置用として更に好適な高周波トランスが提供される。

請求項３の発明によれば、種々の異なる入出力条件に適合した高周波トランスが提供される。

請求項４の発明によれば、一次コイルに入力される高周波電流よりも電圧の高い高周波電流が二次コイルから出力される高周波トランスや、一次コイルに入力される高周波電流よりも電圧の低い高周波電流が二次コイルから出力される高周波トランスが提供される。

請求項５の発明によれば、一次コイルに入力される高周波電流や二次コイルから出力される高周波電流が高電圧である場合および大電流である場合の何れにも対応できる高周波トランスが提供される。

請求項６の発明によれば、鉄機械としての性質が強く、それ故に一次コイルと二次コイルの巻き数が少なく、特に一次コイルに入力される高周波電流よりも電圧の低い高周波電流を二次コイルから出力する場合に好適な、効率の高い高周波トランスが提供される。

請求項７の発明によれば、銅機械としての性質が強く、それ故に一次コイルと二次コイルとの巻き数を多く取ることができ、特に一次コイルに入力される高周波電流よりも電圧の高い高周波電流を二次コイルから出力する場合に好適な、効率の高い高周波トランスが提供される。

請求項８によれば、大容量の電力変換装置および大容量の電源装置として好適な三相高周波トランスが提供される。

請求項９によれば、大容量の電力変換装置および大容量の電源装置として好適な単相高周波トランスが提供される。

１．実施形態１

本発明の高周波トランスの一例である外鉄型の高周波トランスについて以下に説明する。

実施形態１に係る高周波トランス１０は、図１〜図４に示すように、Ｅ−Ｅ型のフェライトコア３と、フェライトコア３に巻回された一次コイル１および二次コイル２とを備える。

フェライトコア３は、フェライトをＥ字型に焼結して形成されたＥ字型コア３Ｂを相対向するように２個組み合わせて上下方向から締め付け金具等（図示せず。）を用いて押えて突き合わせたものである。したがって、図１および図２に示すように、フェライトコア３は、中央コア３Ａと、中央コア３Ａを外側から囲むように位置する外側コア３Ｃとに分けられる。

中央コア３Ａおよび外側コア３Ｃは、図１および図２に示すように何れも角柱状に形成されていてもよいが、図３および図４に示すように、中央コア３Ａを円柱状に形成し、外側コア３Ｃの内側の面を外側に向かって凹陥する円筒面状に形成すれば、フェライトコア３と一次コイル１および二次コイル２との間の無駄な隙間が無くなり、巻窓の面積に対する一次コイルおよび二次コイルの断面積の総面積和の占める占積率が１００％に近付くから、高周波トランスのより一層の小型化に寄与する。

一次コイル１および二次コイル２は、何れも、平角線を中央コア３Ａに上方から見て時計回り方向に、しかも所謂エッジワイズに、言い換えればその幅方向に屈曲させて巻回して形成されている。そして、一次コイル１および二次コイル２の何れも、平角線の巻き始めの部分とまき終わりの部分とが高周波トランス１０の外側に突出するように形成され、引出線１Ａ、２Ａとされている。

また、一次コイル１と二次コイル２とは、一次コイル１を構成する平角線の間隙内に、二次コイル２を構成する平角線が介在するように、言い換えれば一次コイル１を構成する平角線と二次コイル２を構成する平角線とが交互に並ぶように配設されている。

また、一次コイル１は、二次コイル２よりも巻数が多いから、二次コイル２は一次コイル１の中央部に嵌挿され、一次コイル１の両端には二次コイル２が嵌挿されていない部分がある。したがって、二次コイル２から出力される高周波電流は、一次コイルに入力される高周波電流よりも低電圧大電流である故に、二次コイル２を構成する平角線は、一次コイル１を構成する平角線と厚さは同一であるが幅が広い。なお、二次コイル２において一次コイル１よりも幅の広い平角線を用いる代わりに、厚さの厚い平角線を用いてもよい。但し、一次コイル１と二次コイル２とは等しい内径を有するようにすることが、一次コイル１と二次コイル２との結合度を高める上で好ましい。

一次コイル１および二次コイル２を形成する平角線は、何れも表面がポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂で絶縁されている。前記平角線の絶縁を強化するために、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂フィルムからなる絶縁テープや、ノメックス（登録商標）などのアラミド繊維の織布や不織布のテープを前記樹脂で絶縁した上から巻回してもよい。また、平角線の幅ｗと厚さｔとの比ｗ／ｔは、通常は２〜１０の範囲であり、好ましくは３〜５の範囲である。

高周波トランス１０は以下の手順で作成できる。まず、中央コア３Ａが挿入できる内径になるように平角線を巻回して一次コイル１と二次コイル２とを作成し、一次コイル１と二次コイル２とを所定の形態に組み合わせる。

そして、所定の形態に組み合わせた一次コイル１および二次コイル２の両端からＥ字型コア３Ｂを挿入してフェライトコア３を形成する。

高周波トランス１０においては、一次コイル１の２本の引出線１Ａが入力側に、二次コイル２の引出線２Ａが出力側に接続される。そして、一次コイル１の引出線１Ａに所定の電圧、電流の高周波電流を印加すると、電磁誘導により、一次コイル１と二次コイル２との巻数比に応じた電圧、電流の高周波電流が二次コイル２の引出線２Ａに出力される。

以上、一次コイル１の巻き数が二次コイル２の巻数よりも多い構成について述べたが、実施形態１および以下に述べる実施形態２以降の何れの高周波トランスにおいても、二次コイル２の巻き数を一次コイル１の巻き数よりも多くすることができる。この場合、二次コイル２から出力される高周波電流は、一次コイル１に入力される高周波電流よりも低電流高電圧である。

２．実施形態２

本発明の高周波トランスの別の例である内鉄型の高周波トランスについて以下に説明する。

実施形態２に係る高周波トランス２０は、図５および図６に示すように、２本の互いに平行な円柱状のコイル挿入部４Ａを有するフェライトコア４と、フェライトコア４の一方のコイル挿入部４Ａに巻回された一次コイル１１および二次コイル２１と、フェライトコア４の他方のコイル挿入部４Ａに巻回された一次コイル１２および二次コイル２２とを有する。

一次コイル１１と二次コイル２１、および一次コイル１２と二次コイル２２は何れも平角線を上方から見て時計回り方向に、しかもエッジワイズに巻回して形成されている。

一次コイル１１と二次コイル２１とは、一次コイル１１を構成する平角線の間隙内に、二次コイル２１を構成する平角線が介在するように、言い換えれば一次コイル１１を構成する平角線と二次コイル２１を構成する平角線とが交互に並ぶように配設されている。また、一次コイル１１は、二次コイル２１よりも巻数が多い。したがって、二次コイル２１は一次コイル１１の中央部に嵌挿され、一次コイル１１の両端には二次コイル２１が嵌挿されていない部分がある。したがって、二次コイル２１から出力される高周波電流は、一次コイル１１に入力される高周波電流よりも低電圧大電流である故に、二次コイル２１を構成する平角線は、一次コイル１を構成する平角線と厚さは同一であるが幅が広い。なお、二次コイル２１において一次コイル１１よりも幅の広い平角線を用いる代わりに、厚さの厚い平角線を用いてもよい。但し、一次コイル１１と二次コイル２１とは等しい内径を有するようにすることが、一次コイル１１と二次コイル２１との結合度を高める上で好ましい。

同様に、一次コイル１２と二次コイル２２とは、一次コイル１２を構成する平角線の間隙内に、二次コイル２２を構成する平角線が介在するように、言い換えれば一次コイル１２を構成する平角線と二次コイル２２を構成する平角線とが交互に並ぶように配設されている。また、一次コイル１２は、二次コイル２２よりも巻数が多い。したがって、二次コイル２２は一次コイル１２の中央部に嵌挿され、一次コイル１２の両端には二次コイル２２が嵌挿されていない部分がある。したがって、二次コイル２２から出力される高周波電流は、一次コイル１２に入力される高周波電流よりも低電圧大電流である故に、二次コイル２２を構成する平角線は、一次コイル１２を構成する平角線と厚さは同一であるが幅が広い。なお、二次コイル２２において一次コイル１２よりも幅の広い平角線を用いる代わりに、厚さの厚い平角線を用いてもよい。但し、一次コイル１２と二次コイル２２とは等しい内径を有するようにすることが、一次コイル１２と二次コイル２２との結合度を高める上で好ましい。

一次コイル１１の巻き始めの部分は高周波トランス２０の外側に引き出され、引出線１１Ａとされている。そして、一次コイル１１の巻き終わりの部分も高周波トランス２０の外側に引き出されて引出線１１Ｂとされている。

一方、一次コイル１２の巻き始めの部分も高周波トランス２０の外側に引き出されて引出線１２Ａとされている。そして、一次コイル１２の巻き終わりに部分も、高周波トランス２０の外側に引き出されて引出線１２Ｂとされている。

一次コイル１１と一次コイル１２とは、引出線１１Ｂ、１２Ａにおいて電気的に接続されている。

なお、一次コイル１１と一次コイル１２とにおいて、引出線１１Ｂ、１２Ａを高周波トランス２０の外側に引き出して電気的に接続する外部接続とする代わりに、一次コイル１１の巻き終わり側の引出線１１Ｂを切断することなく、そのまま一次コイル１２の巻き始め側の引出線１２Ａへ８の字を描く如く連続的に渡り、そのまま平角線を一次コイル１１とは逆方向にまき下げて一次コイル１２を形成して接続部が無い一体のコイルとしてもよい。一次コイル１１，１２のこのような巻き方を折り返し連続巻きという。なお、この場合、二次コイル２１，２２は外部接続とすることが好ましい。

二次コイル２１の巻き始めの部分は高周波トランス２０の外側に引き出され、引出線２１Ａとされている。そして、二次コイル２１の巻き終わりの部分の引出線２１Ｂは、高周波トランス２０の外側に引き出されることなく、また切断されることもなく、そのまま二次コイル２２の巻き始め側の引出線２２Ａへ８の字を描く如く連続的に渡り、そのまま二次コイル２１とは逆方向に巻き上げられて二次コイル２２が形成され、二次コイル２１と２２とは一体化している。二次コイル２１、２２のこのような巻き方を折り返し連続巻きという。

二次コイル２２の巻き終わりの部分は、高周波トランス２０の外側に引き出されて引出線２２Ｂとされている。

なお、二次コイル２１、２２を折り返し連続巻きで一体化する代わりに、二次コイル２１の巻き終り側の引出線２１Ｂを切断して二次コイル２２の巻き始め側の引出線２２Ａと共に高周波トランス２０の外側に引き出し、引出線２１Ｂと引出線２２Ａとを電気的に接続する外部接続としてもよい。この場合、一次コイル１１と一次コイル１２とは折り返し連続巻きとすることが好ましい。

一次コイル１１，１２および二次コイル２１、２２を形成する平角線については、実施形態１のところで述べたとおりである。

高周波トランス２０においては、一次コイル１１の引出線１１Ａと一次コイル１２の引出線１２Ｂとが入力側に、二次コイル２１の引出線２１Ａと二次コイル２２の引出線２２Ｂとが出力側に接続される。そして、引出線１１Ａと１２Ｂとに所定の電圧、電流の高周波電流を印加すると、電磁誘導により、一次コイル１１、１２の巻数の合計と二次コイル２１と２２の巻数の合計との比に応じた電圧、電流の高周波電流が引出線２１Ａ、２２Ｂに出力される。

３．実施形態３

本発明の高周波トランスの更に別の例である三相高周波トランスについて以下に説明する。

実施形態３に係る三相高周波トランス３０は、図７および図８に示すように、三相用の三脚フェライトコア５に一次コイル１１、１２、１３および二次コイル２１、２２、２３を巻回したものである。

三脚フェライトコア５は、本発明の高周波トランスにおけるフェライトコアに包含され、図７および図８に示すように １２０度の間隔で周上に配置された３本のフェライトから形成された柱状コア５Ａと、３本の柱状コア５Ａの上端を連結するフェライトで形成された板状の天板５Ｂと、３本の柱状コア５Ａの下端を連結するフェライトで形成された底板５Ｃとを備える。

天板５Ｂおよび底板５Ｃは、頂点が丸みを帯び、各辺が外側に向かって円弧状に膨らんだ正三角形の平面形状を有している。そして、中央部には、固定ボルト（図示せず）を挿通するためのボルト挿通孔６が設けられ、各辺の中央部には、同じく固定ボルトを挿通するためのボルト挿通溝７が設けられている。

三脚フェライトコア５においては、柱状コア５Ａをその軸線に直交する面に沿って上下に２分割可能とし、上側の半分は天板５Ｂと，下側の半分は底板５Ｃと一体とすることができる。また、柱状コア５Ａを上下に２分割する代わりに、天板５Ｂおよび底板５Ｃの一方と柱状コア５Ａと一体に形成し、天板５Ｂおよび底板５Ｃの他方を柱状コア５Ａから分離可能に形成してもよい。

３本の柱状コア５Ａのうちの１本には一次コイル１１と二次コイル２１とが、別の１本には一次コイル１２と二次コイル２２とが、更に別の１本には一次コイル１３と二次コイル２３とが巻回されている。

一次コイル１１と二次コイル２１の構成、および一次コイル１２と二次コイル２２の構成については、実施形態２のところで述べたとおりである。また、一次コイル１３と二次コイル２３の構成も、一次コイル１１と二次コイル２１、および一次コイル１２と二次コイル２２の構成と同様である。

図７に示すように、一次コイル１１の巻き始めの部分および巻き終わりの部分は、夫々高周波トランス３０の外側に引き出されて引出線１１Ａおよび１１Ｂとされている。また、二次コイル２１の巻き始めの部分および巻き終わりの部分もまた、夫々高周波トランス３０の外側に引き出されて引出線２１Ａおよび２１Ｂとされている。

同様に、一次コイル１２および二次コイル２２においても、巻き始めの部分と巻き終わりの部分とが夫々高周波トランス３０の外側に引き出されて引出線１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂとされ、一次コイル１３および二次コイル２３においても、巻き始めの部分と巻き終わりの部分とが夫々高周波トランス３０の外側に引き出されて引出線１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂとされている。

一次コイル１１、１２、１３においては、一次コイル１１の巻き終り側の引出線１１Ｂと一次コイル１２の巻き始め側の引出線１２Ａとが接続線１４Ａで、一次コイル１２の巻き終り側の引出線１２Ｂと一次コイル１３の巻き始め側の引出線１３Ａとが接続線１４Ｂで、一次コイル１３の巻き終り側の引出線１３Ｂと一次コイル１１の巻き始め側の引出線１１Ａとが接続線１４Ｃで電気的に接続されている。そして、接続線１４Ａは入力側のＵ相に、接続線１４Ｂは入力側のＶ相に、接続線１４Ｃは入力側のＷ相に接続されている。

同様に、二次コイル２１、２２、２３においては、二次コイル２１の巻き終り側の引出線２１Ｂと二次コイル２２の巻き始め側の引出線２２Ａとが接続線１５Ａで、二次コイル２２の巻き終り側の引出線２２Ｂと二次コイル２３の巻き始め側の引出線２３Ａとが接続線１５Ｂで、二次コイル２３の巻き終り側の引出線２３Ｂと二次コイル２１の巻き始め側の引出線２１Ａとが接続線１５Ｃで電気的に接続されている。そして、接続線１５Ａは出力側のＵ相に、接続線１５Ｂは出力側のＶ相に、接続線１５Ｃは出力側のＷ相に接続されている。

なお、一次コイル１１、１２、１３においては、引出線１１Ｂと引出線１２Ａとを接続線１４Ａで、引出線１２Ｂと引出線１３Ａとを接続線１４Ｂで、引出線１３Ｂと引出線１１Ａとを接続線１４Ｃで接続する代わりに、引出線１１Ｂと引出線１２Ａ、引出線１２Ｂと引出線１３Ａ、および引出線１３Ｂと引出線１１Ａを直接接続してもよい。この場合、引出線１１Ｂと引出線１２Ａとの接続部に入力側のＵ相を、引出線１２Ｂと引出線１３Ａとの接続部に入力側のＶ相を、引出線１３Ｂと引出線１１Ａとの接続部に入力側のＷ相を接続すればよい。

また、引出線１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂを三相トランス３０の外側に引き出して外部接続する代わりに、三相高周波トランス３０の外側に引き出すことなく、折り返し連続巻きとしてもよい。具体的には、引出線１１Ｂはそのまま一次コイル１２の巻き始め側の引出線１２Ａへ１本の平角線で連続的に渡り、そのまま一次コイル１１に隣接する柱状コア５Ａに巻き上げて一次コイル１２とし、引出線１２Ｂはそのまま一次コイル１３の巻き始め側の引出線１３Ａへ１本の平角線で連続的に渡り、そのまま一次コイル１２に隣接する柱状コア５Ａに巻き上げて一次コイル１３とし、引出線１３Ｂは一次コイル１１の巻き始め側の引出線１１Ａへ１本の平角線で接続することができる。この場合、入力側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、夫々引出線１１Ｂと引出線１２Ａとの間の折り返し部分、引出線１２Ｂと引出線１３Ａとの間の折り返し部分、および引出線１３Ｂと引出線１１Ａとの間の接続部に接続すればよい。

同様に、二次コイル２１、２２、２３においては、引出線２１Ｂと引出線２２Ａとを接続線１５Ａで、引出線２２Ｂと引出線２３Ａとを接続線１５Ｂで、引出線２３Ｂと引出線２１Ａとを接続線１５Ｃで接続する代わりに、引出線２１Ｂと引出線２２Ａ、引出線２２Ｂと引出線２３Ａ、および引出線２３Ｂと引出線２１Ａを直接接続してもよい。この場合、引出線２１Ｂと引出線２２Ａとの接続部に出力側のＵ相を、引出線２２Ｂと引出線２３Ａとの接続部に出力側のＶ相を、引出線２３Ｂと引出線２１Ａとの接続部に出力側のＷ相を接続すればよい。

また、引出線２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂを三相トランス３０の外側に引き出して外部接続する代わりに、三相高周波トランス３０の外側に引き出すことなく、折り返し連続巻きとしてもよい。具体的には、引出線２１Ｂはそのまま二次コイル２２の巻き始め側の引出線２２Ａへ１本の平角線で連続的に渡り、そのまま二次コイル２１に隣接する柱状コア５Ａに巻き上げて二次コイル２２とし、引出線２２Ｂはそのまま二次コイル２３の巻き始め側の引出線２３Ａへ１本の平角線で連続的に渡り、そのまま二次コイル２２に隣接する柱状コア５Ａに巻き上げて二次コイル２３とし、引出線２３Ｂは二次コイル２１の巻き始め側の引出線２１Ａへ１本の平角線で接続することができる。この場合、出力側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、夫々引出線２１Ｂと引出線２２Ａとの間の折り返し部分、引出線２２Ｂと引出線２３Ａとの間の折り返し部分、および引出線２３Ｂと引出線２１Ａとの間の接続部に接続すればよい。

高周波トランス３０においては、接続線１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに所定の電圧、電流の三相高周波電流を印加すると、電磁誘導により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が、一次コイル１１と二次コイル２１、一次コイル１２と二次コイル２２、および一次コイル１３と二次コイル２３との巻数比に応じた電圧、電流である三相高周波電流が接続線１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに出力される。

４．実施形態４

本発明の高周波トランスにおいて１個の一次コイルに２個の二次コイルを配した例について以下に説明する。

実施形態４に係る高周波トランス４０は、図９に示すようにＥ−Ｅ型のフェライトコア３と、フェライトコア３に巻回された一次コイル１および二次コイル２４、２５とを備える。

フェライトコア３は、実施形態１に係る高周波トランスと同様に、フェライトをＥ字型に焼結して形成されたＥ字型コア３Ｂを相対向するように２個組み合わせて上下方向から締め付け金具等を用いて押えて突き合わせたものである。したがって、図１および図２に示すように、フェライトコア３は、中央コア３Ａと、中央コア３Ａを外側から囲むように位置する外側コア３Ｃとに分けられる。

一次コイル１および二次コイル２４、２５は、何れも、平角線を中央コア３Ａに上方から見て時計回り方向に、しかも所謂エッジワイズに、言い換えればその幅方向に屈曲させて巻回して形成されている。

一次コイル１は、平角線の巻き始めの部分とまき終わりの部分とが高周波トランス４０の外側に突出するように形成され、引出線１Ａ、１Ｂとされている。

二次コイル２４、２５も同様に、平角線の巻き始めの部分とまき終わりの部分とが高周波トランス４０の外側に突出するように形成され、引出線２４Ａ、２４Ｂ、２５Ａ、２５Ｂとされている。

また、一次コイル１と二次コイル２４、２５とは、一次コイル１を構成する平角線の間隙内に、二次コイル２４、２５を構成する平角線が介在するように、言い換えれば一次コイル１を構成する平角線と二次コイル２４、２５を構成する平角線とが交互に並ぶように配設されている。

二次コイル２４と二次コイル２５とにおいては、図９および図１０に示すように、二次コイル２４の巻き終り側の引出線２４Ｂと二次コイル２５の巻き始め側の引出線２５Ａとが接続線２６によって電気的に接続されることによって直列に接続されている。

一次コイル１は、二次コイル２４、２５よりも巻数が多い。したがって、二次コイル２４、２５から出力される高周波電流は、一次コイル１に入力される高周波電流よりも低電圧大電流である故に、二次コイル２４、２５を構成する平角線は、一次コイル１を構成する平角線と厚さは同一であるが幅が広い。なお、二次コイル２４、２５において一次コイル１よりも幅の広い平角線を用いる代わりに、厚さの厚い平角線を用いてもよい。但し、一次コイル１と二次コイル２４、２５とは等しい内径を有するようにすることが、一次コイル１と二次コイル２４、２５との結合度を高める上で好ましい。

一次コイル１および二次コイル２４、２５を構成する平角線については実施形態１のところで述べたとおりである。

以下、高周波トランス４０の作用について説明する。一次コイル１の引出線１Ａ、１Ｂを入力側に接続して所定の電圧、電流の高周波電流を印加すると、二次コイル２４、２５には夫々の巻数に応じた電圧、電流の高周波電流が流れる。ここで、二次コイル２４と二次コイル２５とは接続線２６によって直列に接続されているから、二次コイル２４の巻き始め側の引出線２４Ａと二次コイル２５の巻き終わり側の引出線２５Ｂとの間には、二次コイル２４における電圧と二次コイル２５における電圧との和に等しい電圧の高周波電流が出力される。

５．実施形態５

本発明の高周波トランスにおいて１個の一次コイルに２個の二次コイルを配した別の例について以下に説明する。

実施形態５に係る高周波トランス５０は、図１１、図１２に示すように、一次コイル１に２個の二次コイル２４、２５が介装され、しかも、二次コイル２４の巻き始め側の引出線２４Ａと二次コイル２５の巻き始め側の引出線２５Ａ、および二次コイル２４の巻き終わり側の引出線２４Ｂと二次コイル２５の巻き終わり側の引出線２５Ｂとが夫々接続線２７、２８で電気的に接続されている。したがって、二次コイル２４と二次コイル２５とは並列に接続されている。なお、二次コイル２４、２５は平角線の巻数が同一である。

したがって、一次コイル１に所定の電圧、電流の高周波電流を印加すると、二次コイル側には、二次コイル２４を流れる電流と二次コイル２５を流れる電流との和に等しい電流の高周波電流が流れる。よって低電圧、大電流の高周波電流を出力できる。

高周波トランス５０は、上記の点を除いては実施形態４に係る高周波トランスと構成、作用とも同一である。

本発明に係る高周波トランスは、シングルフォワード方式、フライバック方式、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式、マグアンプ方式、チョッパ方式などの各種方式のスイッチング電源装置や電力変換装置だけでなく、有機ＥＬディスプレーやプラズマディスプレーにも好適に使用される。また、

図１は、実施形態１に係る高周波トランスの構成を示す側面図である。 図２は、実施形態１に係る高周波トランスの構成を示す平面図である。 図３は、実施形態１に係る高周波トランスの別の例について構成を示す側面図である。 図４は、実施形態１に係る高周波トランスの別の例について構成を示す平面図である。 図５は、実施形態２に係る高周波トランスの構成を示す側面図である。 図６は、実施形態２に係る高周波トランスの構成を示す平面図である。 図７は、実施形態３に係る高周波トランスの構成を示す側面図である。 図８は、実施形態３に係る高周波トランスの構成を示す平面図である。 図９は、実施形態４に係る高周波トランスの構成を示す側面図である。 図１０は、実施形態４に係る高周波トランスの構成を示すブロック図である。 図１１は、実施形態５に係る高周波トランスの構成を示す側面図である。 図１２は、実施形態５に係る高周波トランスの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 一次コイル
１Ａ 引出線
２Ａ 引出線
２ 二次コイル
３ フェライトコア
３Ａ 中央コア
３Ｂ Ｅ字型コア
３Ｃ 外側コア
４ フェライトコア
４Ａ コイル挿入部
５ 三脚フェライトコア
５Ａ 柱状コア
５Ｂ 天板
５Ｃ 底板
６ ボルト挿通孔
７ ボルト挿通溝
１０ 高周波トランス
１１ 一次コイル
１２ 一次コイル
１３ 一次コイル
１１Ａ 引出線
１１Ｂ 引出線
１２Ａ 引出線
１２Ｂ 引出線
１３Ａ 引出線
１３Ｂ 引出線
１４Ａ 接続線
１４Ｂ 接続線
１４Ｃ 接続線
１５Ａ 接続線
１５Ｂ 接続線
１５Ｃ 接続線
２０ 高周波トランス
２１ 二次コイル
２１Ａ 引出線
２１Ｂ 引出線
２２ 二次コイル
２２Ａ 引出線
２２Ｂ 引出線
２３ 二次コイル
２３Ａ 引出線
２３Ｂ 引出線
２４ 二次コイル
２４Ａ 引出線
２４Ｂ 引出線
２５ 二次コイル
２５Ａ 引出線
２５Ｂ 引出線
２６ 接続線
２７ 接続線
２８ 接続線
３０ 三相高周波トランス
４０ 高周波トランス
５０ 高周波トランス

Claims (9)

1. フェライトコアと、
   平角線をその幅方向に屈曲させて前記フェライトコアに複数回巻回して形成された一次コイルと、
   前記一次コイルを形成する平角線と同一または異なる幅を有する平角線を、その幅方向に屈曲させて前記フェライトコアに１回または複数回巻回して形成された二次コイルと、
   を備え、
   前記一次コイルおよび二次コイルの一方を構成する平角線の間隙内に、前記一次コイルおよび二次コイルの他方を構成する平角線が介在する高周波トランス。
2. 前記一次コイルと二次コイルとは内径が同一であり、且つ同心に配列されている請求項１に記載の高周波トランス。
3. 前記一次コイルを構成する平角線と前記二次コイルを構成する平角線とは幅および厚さの少なくとも一方が互いに異なる請求項１または２に記載の高周波トランス。
4. 前記一次コイルおよび二次コイルの一方は他方よりも巻数が多く、且つ、前記一方の一部に前記他方が介在している請求項１〜３の何れか１項に記載の高周波トランス。
5. 前記一次コイルおよび二次コイルの一方に他方が複数個介在し、且つ、前記他方のコイルは直列または並列に接続されている請求項４に記載の高周波トランス。
6. 前記フェライトコアは外鉄型コアである請求項１〜５の何れか１項に記載の高周波トランス。
7. 前記フェライトコアは内鉄型コアである請求項１〜５の何れか１項に記載の高周波トランス。
8. 前記フェライトコア、および前記一次コイルと二次コイルとの組が三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３個ずつ設けられた三相高周波トランスである請求項１〜７の何れか１項に記載の高周波トランス。
9. 前記一次コイルには単相交流が入力される単相高周波トランスである請求項１〜７の何れか１項に記載の高周波トランス。

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