JP2013172135A

JP2013172135A - トランス

Info

Publication number: JP2013172135A
Application number: JP2012037205A
Authority: JP
Inventors: Koji Kaneko; 幸司金子; Tomotsugu Ota; 智嗣大田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-09-02
Also published as: CN104115243A; WO2013124941A1; US20150302981A1

Abstract

【課題】漏れインダクタンスを任意に調整することができるとともに、加工が容易で、かつ一層の小型化も実現することができるトランスを提供する。
【解決手段】１次コイル１０および２次コイル１２と、これら１次コイルおよび２次コイルとの間にわたって配置されることにより環状の閉磁路を形成するコア１４とを備えたトランスにおいて、１次コイル１０と２次コイル１２との間に、断面積がコアの断面積よりも小さい磁性体１５を、その両端部と上記コアとの間に隙間を介して上記環状の閉磁路をショートカットするように配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路に組み込まれるトランスに係り、より詳しくは漏れインダクタンスを増大させ、かつ小型化を実現したトランスに関するものである。

電源回路に組み込まれるトランスとして、１次コイルから２次コイルに伝わる磁気の漏れを積極的に生じさせることにより、漏れインダクタンスを増大させたトランスが知られている。

図１１は、従来のこの種のトランスを示すもので、ボビン１の一端部側に１次コイル２が巻回され、他端部に２次コイル３が巻回されるとともに、互いの中足４ａがボビン内に挿入され、外足４ｂが１次コイル２または２次コイル３の外周に沿わせて対向配置された一対のＥ型コア４によって閉磁路が形成されたものである。

上記構成からなるトランスにおいて、上記漏れインダクタンスを増大させるには、同図に示すように、１次コイル２と２次コイル３との間隔を大きくすることにより、両コイルの結合状態を低下させる必要がある。このため、トランス自体の大型化を招いてしまうという問題点を生じる。

これに対して、図１２は、下記特許文献１に見られる従来の他のトランスを示すもので、このトランスは、１次コイル２と２次コイル３とが、互いの軸線を平行にして配置され、一対のＥ型コア４の一方の外足４ｂが１次コイル２のボビン内に挿入され、他方の外足４ｂが２次コイル３のボビン内に挿入された状態で、１次コイル２および２次コイル３の外周部間に中足４ａを対向配置させるとともに、これら中足４ａ間にギャップを形成して漏れ磁路の調整を行うことにより、任意の漏れインダクタンスに設定可能にしたものである。

上記構成からなるトランスによれば、Ｅ型コア４の中足４ａ間に形成したギャップによって、漏れ磁路の調整を行うようにしているために、図１１に示したものよりも、小型化を図ることができるという利点があるものの、依然として、中足４ａの厚さ寸法分、製品が大型化するという問題点があった。

そこで、上記中足４ａのみを薄くすることによって対応することにより、上記問題点を解決する方法も考えられるが、第１に中足４ａのみを薄く加工することが難しいことに加えて、組み立て中に中足４ａが破断したり、あるいは電源回路に組み込んで使用に供された後に、例えば振動等によって中足４ａが予期せぬ箇所で割れを生じたりするおそれもあった。

特開平０５−６７５３６号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、漏れインダクタンスを任意に調整することができるとともに、加工が容易で、かつ一層の小型化も実現することができるトランスを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、１次コイルおよび２次コイルと、これら１次コイルおよび２次コイルとの間にわたって配置されることにより環状の閉磁路を形成するコアとを備えたトランスにおいて、上記１次コイルと２次コイルとの間に、断面積が上記コアの断面積よりも小さい磁性体を、その両端部と上記コアとの間に隙間を介して上記環状の閉磁路をショートカットするように配置したことを特徴とするものである。

ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記１次コイルおよび２次コイルが、互いの軸線を一致させて配置されているとともに、上記磁性体が、上記１次コイルおよび２次コイルの端面間に配置されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記コアが、上記１次コイルおよび２次コイル内に挿入された中足と、これら１次コイルおよび２次コイルの外周を間に挟んで対向する一対の外足とを備えた日字状に形成されるとともに、上記磁性体が、上記中足と外足との間に配置されていることを特徴とするものである。

他方、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記１次コイルと２次コイルとが、互いの軸線を平行にして配置されるとともに、上記磁性体が、上記軸線間であって上記１次コイルおよび２次コイルの外周部間に配置されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記コアが、上記１次コイル内に挿入された第１のコアと、上記２次コイル内に挿入された第２のコアと、上記１次コイルおよび２次コイルの端面側に配設されて上記第１および第２のコアの端部同士を連結する第３のコアとを備えたロ字状に形成されるとともに、上記磁性体は、上記第３のコア間に配置されていることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記第１および第２のコアは、軸線と直交する断面視において長辺部と短辺部を有する非円柱状に形成され、各々の長手方向を平行にして配置されているとともに、上記第３のコアは、上記第１および第２のコアの上記長手方向の長さ寸法よりも、当該方向の長さ寸法が大きく形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜６のいずれかに記載の発明によれば、１次コイルと２次コイルとの間に配置した磁性体によって、上記コアによる１次コイルと２次コイルとを貫通する環状の主たる閉磁路に対して、さらに当該閉磁路をショートカットして１次コイルおよび２次コイルを貫通しない磁路を形成することができ、これにより漏れインダクタンスを増加させることができる。

そして、上記磁性体は、コアとは別体であるために、その幅寸法、厚さ寸法、形状およびコアと間の隙間量等を自由に選択することができ、よって容易に任意の漏れインダクタンス量に調整することが可能になるとともに、コアと一体成形した場合のように割れを生じるおそれも無い。加えて、予め主たる閉磁路を形成するコアよりも断面積を小さくしているために、その厚さをコアよりも薄く形成することにより、トランス全体の小型薄肉化を図ることが可能になる。

特に、請求項４〜６に記載の発明においては、１次コイルと２次コイルとを、互いの軸線を平行にして配置しているために、トランスの薄型化に有利になるとともに、請求項５に記載の発明においては、主たる閉磁路を形成するコアをロ字状に形成し、その対向する第３のコア間に磁性体を配置しているために、当該磁性体を一層薄板状にすることができる。

また、上記コアをロ字状に形成した場合には、第１のコアと第２のコアと第３のコアにおける磁束が鎖交する方向と直交する方向の断面積を互いに同じに設計する必要がある。この際に、請求項６に記載の発明においては、上記第１および第２のコアを、上記断面視において長辺部と短辺部を有する非円柱状に形成し、各々の長手方向を平行にして配置するとともに、上記第１および第２のコアの上記長手方向の長さ寸法よりも、上記第３のコアの長さ寸法を大きくしているために、相対的に第３のコアの厚さ寸法を減じることができ、これにより一層の薄肉化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態を模式化して示す縦断面図である。第１の実施形態の磁性体を配置した部分の横断面図である。第１の実施形態の全体を示す斜視図である。図２の磁性体の変形例を示す横断面図である。図２の磁性体の他の変形例を示す横断面図である。第１の実施形態の変形例を示すもので、（ａ）は磁性体を配置した部分の横断面図、（ｂ）は要部の縦断面図である。本発明の第２の実施形態を模式化して示す縦断面図である。第２の実施形態を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。図８のコア形状を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。第２の実施形態を１／２部分を縦断面視した斜視図である。従来のトランスを示す縦断面図である。従来の他のトランスを示す縦断面図である。

（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明に係るトランスの第１の実施形態を示すものであり、図４〜図６は、各々その変形例を示すものである。
図１〜図３において、符号１０は、ボビン１１に巻回された１次コイルであり、符号１２は、ボビン１３に巻回された２次コイルである。そして、これら１次コイル１０および２次コイル１２は、互いのリング状のボビン１１、１３の端面同士が積層されることにより、軸線を一致させて配置されている。なお、符号１０ａ、１２ａは、各々１次コイル１０および２次コイル１２の引出線である。

そして、これら１次コイル１０および２次コイル１２にわたって、図１中に実線矢印で示す環状の主たる閉磁路を形成するコアが配置されている。
コアは、対向配置された一対のＥ型のフェライトコア（以下、Ｅ型コアと略す。）１４によって日字状に形成されたものである。すなわち、各々のＥ型コア１４は、円柱状の中足１４ａが１次コイル１０または２次コイル１２内に挿入され、各２本の平板状の外足１４ｂが、各々１次コイル１０または２次コイル１２を間に挟んで対向配置されるとともに、互いの中足１４ａの先端同士および外足１４ｂの先端同士を当接させて配置され、接着テープ１４ｃが巻回されて一体化されている。

そして、１次コイル１０および２次コイル１２のボビン１１、１３の対向面間に、フェライトからなる磁性板（磁性体）１５が介装されている。この磁性板１５は、板厚が薄いリング状に形成されたもので、コアの中足１４ａを、隙間を介して囲繞するとともに、外足１４ｂと外周縁との間にも隙間を形成して、ボビン１１、１３の対向面に形成されたリング状の凹部内に収納されている。

これにより、磁性板１５は、図１に点線矢印で示すように、１次コイル１０および２次コイル１２を貫通するコアによって形成される環状の主たる閉磁路をショートカットするように配置されている。また、磁性板１５は、その磁束が鎖交する方向と直交する断面積（鎖交面積）が、Ｅ型コア１４の中足１４ａあるいは外足１４ｂにおける磁束が鎖交する方向と直交する断面積（鎖交面積）よりも小さくなるように形成されている。

以上の構成からなる第１の実施形態のトランスによれば、１次コイル１０と２次コイルとの間に配置した磁性板１５によって、コアに形成される１次コイル１０と２次コイル１２とを貫通する環状の主たる閉磁路に対して、さらに当該閉磁路をショートカットして１次コイル１０および２次コイル１２を貫通しない磁路を形成することができ、これにより漏れインダクタンスを増加させることができる。

また、磁性板１５は、Ｅ型コア１４とは別体であるために、その幅寸法、厚さ寸法、形状およびコアと間の隙間量等を自由に選択することができ、よって容易に任意の漏れインダクタンス量に調整することが可能になる。例えば、図４および図５に示すように、１次コイル１０および２次コイル１２の引出線１０ａ、１２ａの引き出し部等における構造上の制約がある場合には、円弧板状に分割した２枚の磁性板１６を配置したり、これをさらに分割した８枚の磁性板１７を配置したりすることにより対応することができる。

また、これら磁性板１５、１６、１７は、いずれもＥ型コア１４と別体であるために、当該Ｅ型コア１４に一体成形した場合のように、製造する際や製品化した後に、割れを生じるといったおそれも無い。加えて、Ｅ型コア１４も上記断面積を小さくしているために、その厚さ寸法をＥ型コア１４よりも薄く形成することにより、トランス全体の小型薄肉化を図ることができる。

なお、上記第１の実施形態およびその磁性板１５の変形例においては、いずれも１次コイル１０を巻回するボビン１１と２次コイル１２を巻回するボビン１３とを別体として形成し、これらの対向面に形成した凹部に、上記磁性板１５、１６、１７を設置した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変形例を適用することが可能である。

例えば、図６は、上記第１の実施形態の変形例を示すもので、このトランスにおいては、一体型のボビン１８に１次コイル１０および２次コイル１２が巻回されている。すなわち、このボビン１８は、全体として略円環状に形成されるとともに、軸線方向の一端部側の巻線部１８ａに１次コイル１０が巻回され、この巻線部１８ａと軸線方向に間隔をおいて形成された他端部側の巻線部１８ｂに２次コイル１２が巻回されている。

これにより、両巻線部１８ａ、１８ｂ間には、間隙部１９が形成されている。そして、ボビン１８の外周２箇所には、それぞれ上記間隙部１９に連通する開口部２０が形成され、この開口部２０から、コ字状に形成された磁性板２１の一対の足２１ａがＥ型コア１４の中足１４ａと外足１４ｂとの間に隙間を介して挿入されている。
このような構成を採用することにより、上記第１の実施形態と同様に作用効果が得られることに加えて、さらに組み立てが容易になるという効果も得られる。

（第２の実施形態）
図７〜図１０は、本発明に係るトランスの第２の実施形態を示すものである。
このトランスにおいては、１次コイル１０が巻回されたボビン２２と、２次コイル１２が巻回されたボビン２３とが、軸線を平行にするとともに互いの外周間に隙間を形成した状態で配置されている。ここで、ボビン２２、２３の巻線部は、各々軸線と直交する断面において細長い筒状に形成されるとともに両端部が円弧状に形成されている。これにより、ボビン２２、２３の中心部には、両端部が円弧状をなす長穴２２ａ、２３ａが形成されている。

そして、これら１次コイル１０および２次コイル１２にわたって、図７中に実線矢印で示すロ字状の主たる閉磁路を形成するためのコアが配置されている。
このコアは、対向配置された一対のＵ型のフェライトコア（以下、Ｕ型コアと略す。）２４によってロ字状に形成されたものである。すなわち、各々のＵ型コア２４は、ボビン２２、２３の端面側に配設された方形板状の平板部（第３のコア）２４ａと、この平板部２４ａの両側に一体に立設された一対の足部（第１および第２のコア）２４ｂによって形成されたものである。

そして、これらＵ型コア２４は、一方の足部２４ｂを１次コイル１０のボビン２２の長穴２２ａ内に挿入されるとともに、他方の足部２４ｂを２次コイル１２のボビン２３の長穴２３ａ内に挿入され、かつ互いの先端面を当接させて一体化されている。

ここで、足部２４ｂは、図９（ｂ）に示すように、ボビン２２、２３の孔部２２ａ、２３ａに緩く挿入可能となるように、軸線と直交する断面視において、両端部が円弧状の長方形状に形成されている。そして、これら足部２４ｂは、各々の長手方向を平行にして配置されているとともに、長手方向の長さ寸法Ｌ₁は、平板部２４ａの同方向の長さ寸法Ｌ₀よりも、短くなるように形成されている。

そして、１次コイル１０および２次コイル１２の軸線間であって、かつ１次コイル１０および２次コイル１２の外周部間に、フェライトからなる磁性板（磁性体）２５が介装されている。この磁性板２５は、少なくとも足部２４ｂの長手方向の長さ寸法Ｌ₁以上の長さを有する長方形の平板状に形成されたもので、ボビン２２、２３間に充填された合成樹脂製の絶縁部材２６に形成されたスリット２６ａ内に挿入されている。

これにより、磁性板２５は、図７に点線矢印で示すように、１次コイル１０および２次コイル１２を貫通するコアによって形成される環状の主たる閉磁路をショートカットするように配置されている。また、磁性板２５は、その磁束が鎖交する方向と直交する断面積（鎖交面積）が、Ｕ型コア２４の平板部２４ａあるいは足部２４ｂにおける磁束が鎖交する方向と直交する断面積（鎖交面積）よりも小さくなるように形成されている。

以上の構成からなる第２の実施形態のトランスによれば、１次コイル１０と２次コイル１２との間に配置した磁性板２５によって、１次コイル１０と２次コイル１２とを貫通するコアのロ字状の主たる閉磁路をショートカットして１次コイル１０および２次コイル１２を貫通しない磁路を形成することにより、漏れインダクタンスを増加させることができるために、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

加えて、このトランスにおいては、１次コイル１０のボビン２２と２次コイル１２のボビン２３とを、互いの軸線を平行にして配置しているために、トランスの薄型化に有利になるとともに、主たる閉磁路を形成するコアをロ字状に形成し、その対向する足部２４ｂ間に磁性板２５を配置しているために、磁性板２５を一層薄板状にすることができるという効果も得られる。

さらに、Ｕ型コア２４における平板部２４ａの長さ寸法Ｌ₀を、足部２４ｂの長さ寸法Ｌ₁よりも大きくしているために、足部２４ｂと平板部２４ａにおける磁束が鎖交する方向と直交する方向の断面積を互いに等しくした場合に、相対的に平板部２４ａの厚さ寸法ｔを薄くすることができ、これにより一層の薄肉化を図ることもできる。

１０１次コイル
１１、１３、１８、２２、２３ボビン
１２２次コイル
１４Ｅ型コア
１４ａ中足
１４ｂ外足
１５、１６、１７、２１、２５磁性板（磁性体）
２４Ｕ型コア
２４ａ平板部（第３のコア）
２４ｂ足部（第１および第２のコア）

Claims

１次コイルおよび２次コイルと、これら１次コイルおよび２次コイルとの間にわたって配置されることにより環状の閉磁路を形成するコアとを備えたトランスにおいて、
上記１次コイルと２次コイルとの間に、断面積が上記コアの断面積よりも小さい磁性体を、その両端部と上記コアとの間に隙間を介して上記環状の閉磁路をショートカットするように配置したことを特徴とするトランス。
上記１次コイルおよび２次コイルは、互いの軸線を一致させて配置されているとともに、上記磁性体は、上記１次コイルおよび２次コイルの端面間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
上記コアは、上記１次コイルおよび２次コイル内に挿入された中足と、これら１次コイルおよび２次コイルを間に挟んで対向する一対の外足とを備えた日字状に形成されるとともに、上記磁性体は、上記中足と外足との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のトランス。
上記１次コイルと２次コイルとは、互いの軸線を平行にして配置されるとともに、上記磁性体は、上記軸線間であって上記１次コイルおよび２次コイルの外周部間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
上記コアは、上記１次コイル内に挿入された第１のコアと、上記２次コイル内に挿入された第２のコアと、上記１次コイルおよび２次コイルの端面側に配設されて上記第１および第２のコアの端部同士を連結する第３のコアとを備えたロ字状に形成されるとともに、上記磁性体は、上記第３のコア間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のトランス。
上記第１および第２のコアは、軸線と直交する断面視において長辺部と短辺部を有する非円柱状に形成され、各々の長手方向を平行にして配置されているとともに、上記第３のコアは、上記第１および第２のコアの上記長手方向の長さ寸法よりも、当該方向の長さ寸法が大きく形成されていることを特徴とする請求項５に記載のトランス。