JP2016058513A - Core and transformer - Google Patents
Core and transformer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016058513A JP2016058513A JP2014183080A JP2014183080A JP2016058513A JP 2016058513 A JP2016058513 A JP 2016058513A JP 2014183080 A JP2014183080 A JP 2014183080A JP 2014183080 A JP2014183080 A JP 2014183080A JP 2016058513 A JP2016058513 A JP 2016058513A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leg
- core
- outer leg
- transformer
- central
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
本発明は、コア及びトランスの技術分野に属する。より詳細には、トランス用のコア、及び当該コアを備えたトランスの技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of cores and transformers. More specifically, the present invention belongs to the technical field of a transformer core and a transformer including the core.
電子部品としてのトランスは、様々な装置に広く用いられている。このようなトランスに要求される特徴としては、例えば、小型化、低雑音化及び低損失化等である。このような特徴を備えるトランスとして、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。下記特許文献１に開示されているトランス用のコアでは、２相モードで動作するトランス用のコアにおいて、中央脚と、それに平行に配置される第１外側脚及び第２外側脚と、を備える閉磁路を形成することにより、低損失化及び小型化を図っている。 Transformers as electronic components are widely used in various devices. Features required for such a transformer include, for example, miniaturization, low noise and low loss. An example of a transformer having such characteristics is described in Patent Document 1 below. The transformer core disclosed in Patent Document 1 below is a transformer core that operates in a two-phase mode, and includes a central leg and first and second outer legs arranged in parallel thereto. By forming a closed magnetic circuit, low loss and miniaturization are achieved.
しかしながら、上記特許文献１に開示されているトランスに対して、従来と同様の低損失化（即ちトランスとしての発熱の抑制）及び低雑音化ができることに加えて、更なる小型化及びトランス全体としての形状の自由度を向上させることが望まれている。 However, with respect to the transformer disclosed in Patent Document 1, in addition to the conventional loss reduction (that is, suppression of heat generation as a transformer) and noise reduction, further downsizing and the overall transformer can be achieved. It is desired to improve the degree of freedom of the shape.
そこで本発明は、上記の要請に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、従来と同様の低雑音化及び低損失化が可能であることに加えて、更なる小型化及び形状の自由度を向上させることが可能なコア、及び当該コアを備えたトランスを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned demands, and an example of the problem is that in addition to being able to reduce noise and loss as in the prior art, further miniaturization and shape can be achieved. An object of the present invention is to provide a core capable of improving the degree of freedom and a transformer including the core.
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トランス用のコアであって、柱状の中央脚と、前記トランスの動作モードにおける相の数のｎ倍（ｎは２以上の自然数）の外側脚であって、前記中央脚に平行に、且つ当該中央脚の中心軸から見て対称の位置にそれぞれ配置され、更にそれぞれが柱状の外側脚と、前記中央脚の端部と、当該端部に対応した各前記外側脚それぞれの端部と、を接続し、前記外側脚に巻回されるコイルの電流により発生する磁束を前記中央脚及び前記外側脚に通す接続部と、を備え、前記外側脚が前記相の数の外側脚群に区分されており、各前記外側脚群が、相隣接し且つ同数の前記外側脚をそれぞれ含んでおり、各前記外側脚群にそれぞれ属する各前記外側脚に対して、一の前記外側脚群内で連続する前記コイルが巻回されており、前記中央脚の中心軸に垂直な断面の面積である中央脚断面積が、各前記外側脚の中心軸に垂直な断面の面積である外側脚断面積のいずれよりも大きいように構成される。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a core for a transformer, and is a columnar central leg and n times the number of phases in the operation mode of the transformer (n is 2 or more). Natural number) outer legs, which are arranged in parallel to the central leg and at symmetrical positions when viewed from the central axis of the central leg, and each of which is a columnar outer leg, and an end of the central leg. Connecting each end of each outer leg corresponding to the end, and passing through the central leg and the outer leg a magnetic flux generated by the current of a coil wound around the outer leg; The outer legs are divided into the number of outer leg groups of the number of phases, each of the outer leg groups including the same number of outer legs adjacent to each other, and each of the outer leg groups is respectively For each said outer leg to which it belongs, it continues in one said outer leg group Each of the outer leg cross-sectional areas is a cross-sectional area perpendicular to the central axis of each outer leg. Configured to be larger.
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコアと、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の前記外側脚と前記コイルとの間にそれぞれ挿入されるボビンと、各前記ボビンを間に挟んで各前記外側脚にそれぞれ巻回されている前記コイルと、を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 5 is the core according to any one of claims 1 to 4 and any one of claims 1 to 4. Bobbins respectively inserted between the outer legs and the coils, and the coils wound around the outer legs with the bobbins interposed therebetween.
請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、柱状の中央脚と、トランスの動作モードにおける相の数のｎ倍で且つ柱状の外側脚と、を備え、中央脚と各外側脚とが平行に、且つ、中央脚の中心軸から見て対称の位置に各外側脚が配置されている。更に、外側脚が動作モードにおける相の数の外側脚群に区分されており、相隣接し且つ同数の外側脚が各外側脚群にそれぞれ含まれており、各外側脚群にそれぞれ属する各外側脚に対して、一の外側脚群内で連続したコイルが巻回されている。よって、各外側脚群内の各コイルに電流が流れることにより発生する磁束が当該外側脚群間で相殺されることによる低雑音化と共に、コアとしての体積が同じ場合における低背化が可能となり、またトランス全体としての形状の自由度を向上させることができる。 According to the invention described in claim 1 or claim 5, the columnar center leg, and the columnar outer leg that is n times the number of phases in the operation mode of the transformer, the center leg and each outer leg, Are parallel to each other, and the outer legs are arranged at symmetrical positions when viewed from the central axis of the center leg. Further, the outer legs are divided into outer leg groups of the number of phases in the operation mode, and the same number of outer legs are included in each outer leg group, and each outer leg belongs to each outer leg group. A continuous coil is wound around the leg within one outer leg group. Therefore, the magnetic flux generated by the current flowing through each coil in each outer leg group is offset between the outer leg groups, and the noise can be reduced and the height can be reduced when the core volume is the same. Moreover, the freedom degree of the shape as a whole transformer can be improved.
更に、中央脚断面積が各外側脚断面積のいずれよりも大きいので、トランスとしての動作時におけるコアロスによる発熱を抑制することができる。 Furthermore, since the central leg cross-sectional area is larger than any of the outer leg cross-sectional areas, heat generation due to core loss during operation as a transformer can be suppressed.
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコアにおいて、前記相の数及び前記ｎの値が共に２であり、各前記外側脚が、前記中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正方形の各頂点の位置にそれぞれ配置されている。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the core according to claim 1, wherein the number of phases and the value of n are both 2, and each outer leg has the center. Centered on the center axis of the leg and arranged at each vertex of a square perpendicular to the center axis.
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、動作モードにおける相の数及びｎの値が共に２であり、中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正方形の各頂点の位置に各外側脚がそれぞれ配置されている。よって、いわゆる２相モードで動作するトランスに当該コアを用いた場合に、低雑音化、低背化及びトランス全体としての形状の自由度の向上、並びにコアロスによる発熱を抑制することができる。 According to the invention described in claim 2, in addition to the operation of the invention described in claim 1, the number of phases and the value of n in the operation mode are both 2, centered on the central axis of the central leg, and Each outer leg is disposed at each vertex of a square perpendicular to the central axis. Therefore, when the core is used for a transformer operating in a so-called two-phase mode, it is possible to reduce noise, reduce the height, improve the degree of freedom of the shape of the transformer as a whole, and suppress heat generation due to core loss.
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のコアにおいて、前記相の数が３であり、前記ｎの値が２であり、各前記外側脚が、前記中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正六角形の各頂点の位置にそれぞれ配置されている。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 is the core according to claim 1, wherein the number of phases is 3, the value of n is 2, and each outer leg is , And are arranged at the positions of the apexes of a regular hexagon centering on the central axis of the central leg and perpendicular to the central axis.
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、動作モードにおける相の数が３であり、ｎの値が２であり、中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正六角形の各頂点の位置に各外側脚がそれぞれ配置されている。よって、いわゆる３相モードで動作するトランスに当該コアを用いた場合に、低雑音化、低背化及びトランス全体としての形状の自由度の向上、並びにコアロスによる発熱を抑制することができる。 According to the invention described in claim 3, in addition to the action of the invention described in claim 1, the number of phases in the operation mode is 3, the value of n is 2, and the central axis of the central leg is centered. Each outer leg is arranged at each vertex of a regular hexagon perpendicular to the central axis. Therefore, when the core is used for a transformer operating in a so-called three-phase mode, it is possible to reduce noise, reduce the height, improve the degree of freedom of the shape of the transformer as a whole, and suppress heat generation due to core loss.
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコアにおいて、各前記外側脚断面積が全て同一であり、前記中央脚断面積が前記外側脚断面積の２倍より大きく４倍より小さい。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is the core according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer leg cross-sectional areas are all the same, and the center The leg cross-sectional area is greater than twice the outer leg cross-sectional area and less than four times.
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、各外側脚断面積が全て同一であり、中央脚断面積が外側脚断面積の２倍より大きく４倍より小さいので、トランスとしての用途に合わせてコアロスによる発熱を最小化することができる。 According to the invention described in claim 4, in addition to the operation of the invention described in any one of claims 1 to 3, all the outer leg cross-sectional areas are all the same, and the central leg cross-sectional area is the outer side. Since the leg cross-sectional area is larger than twice and smaller than four times, heat generation due to core loss can be minimized in accordance with the use as a transformer.
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のトランスにおいて、各前記外側脚群に含まれる各前記外側脚に巻回されている前記コイルに対して、インターリーブ制御方式により電流を流すＰＦＣコントローラ等の制御手段を更に備える。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 6 is the transformer according to claim 5, wherein the coil wound around each outer leg included in each outer leg group is provided. In addition, a control unit such as a PFC controller that allows current to flow by an interleave control method is further provided.
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の作用に加えて、各外側脚群に含まれる各外側脚に巻回されているコイルに対して、インターリーブ制御方式により電流を流す制御手段を更に備えるので、インターリーブ制御方式により動作する例えば力率改善装置において、低雑音化、低背化及びトランス全体としての形状の自由度の向上、並びにコアロスによる発熱を抑制することができる。 According to the invention described in claim 6, in addition to the action of the invention described in claim 5, the current wound by the interleave control method is applied to the coil wound around each outer leg included in each outer leg group. In the power factor improvement device that operates by the interleave control method, for example, it is possible to reduce noise, reduce the height, improve the flexibility of the shape of the transformer as a whole, and suppress heat generation due to core loss. it can.
本発明によれば、従来と同様の発熱の抑制（即ち低損失化）及び低雑音化が可能であることに加えて、従来に比して同等出力とした場合における低背化が可能となり、更にトランス全体としての形状の自由度を向上させることができる。 According to the present invention, in addition to being able to suppress heat generation (i.e., reduce loss) and reduce noise as in the prior art, it is possible to reduce the height in the case of an equivalent output as compared to the prior art, Furthermore, the freedom degree of the shape as a whole transformer can be improved.
次に、本発明に係る実施形態及び変形形態について、図面に基づいて説明する。なお以下に説明する実施形態及び変形形態は、力率改善用のトランス及び当該トランスを含む変圧装置に対して本発明を適用した場合の実施形態である。 Next, embodiments and modifications according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the embodiments and modifications described below are embodiments when the present invention is applied to a power factor improving transformer and a transformer including the transformer.
（Ｉ）本発明の原理
初めに、本発明に係る実施形態について具体的に説明する前に、本発明の原理について説明する。
(I) Principle of the Present Invention First, the principle of the present invention will be described before specifically describing an embodiment according to the present invention.
上述したように、上記特許文献１に開示されているトランス用のコアは、２相モードで動作するトランス用のコアにおいて、中央脚と、それに平行に配置される第１外側脚及び第２外側脚と、を備える閉磁路を形成することにより、低損失化及び小型化を図っている。 As described above, the transformer core disclosed in Patent Document 1 is a transformer core that operates in the two-phase mode, and includes a central leg, a first outer leg, and a second outer leg arranged in parallel to the central leg. By forming a closed magnetic circuit including legs, low loss and miniaturization are achieved.
これに対し本発明は、上述したように従来と同様の低雑音化及び低損失化に加えて、更なる小型化及び形状の自由度の向上を可能とすべく、上記中央脚にそれぞれ平行な複数の外側脚に上記第１外側脚を分割し、更に、第１外側脚を分割した新たな外側脚と同数の外側脚であって上記中央脚にそれぞれ平行な外側脚に上記第２外側脚を分割する。そして、第１外側脚に巻回されていたコイルに代わるものとして、当該第１外側脚から分割された複数の外側脚に対して一つの共通の導線により形成されるコイルをそれぞれ巻回する。また同様に、第２外側脚に巻回されていたコイルに代わるものとして、当該第１外側脚から分割された複数の外側脚に対して一つの共通の導線により形成されるコイルをそれぞれ巻回する。このとき、第１外側脚及び第２外側脚からそれぞれ分割された新たな外側脚は、全て上記中央脚から等距離の位置に配置される。 On the other hand, the present invention, as described above, in addition to low noise and low loss as in the prior art, in order to enable further miniaturization and improvement in the degree of freedom of the shape, is parallel to the central leg. The first outer leg is divided into a plurality of outer legs, and the same number of outer legs as the new outer legs obtained by dividing the first outer leg, and the second outer legs are parallel to the outer legs. Split. As an alternative to the coil wound around the first outer leg, a coil formed of one common conductor is wound around each of the plurality of outer legs divided from the first outer leg. Similarly, as an alternative to the coil wound around the second outer leg, a coil formed by one common conductor is wound around each of the plurality of outer legs divided from the first outer leg. To do. At this time, all of the new outer legs divided from the first outer leg and the second outer leg are arranged at the same distance from the central leg.
ここで、本発明に係るトランスでは一般に、それを構成するコアにおけるいわゆる実行体積Ｖeが大きいほど、トランスとしては高出力となる。このことは即ち、実効体積Ｖeが同じ場合、平面視における断面積が大きいほど、コア（結果的にはトランス自体）を低背化してトランス全体として小型化できることになる。 Here, in the transformer according to the present invention, generally, the larger the so-called execution volume Ve in the core constituting the transformer, the higher the output of the transformer. This means that when the effective volume Ve is the same, the larger the cross-sectional area in plan view, the lower the height of the core (resulting in the transformer itself) and the smaller the transformer as a whole.
そこで本発明では、上述したように外側脚の数を増やすことで、上記平面視における断面積を大きくし、これにより、従来と同様の低雑音化及び低損失化の効果は維持しつつ、同じ出力で比較した場合の低背化（即ち、トランスとしての小型化）を実現する。これに加えて本発明では、上述したように外側脚を４つ以上に増やすことで、コアとしての（換言すればトランスとしての）平面視形状の自由度を向上させるのである。 Therefore, in the present invention, by increasing the number of outer legs as described above, the cross-sectional area in the plan view is increased, thereby maintaining the same low noise and low loss effects as in the prior art, while maintaining the same effect. A reduction in height (that is, downsizing as a transformer) when compared by output is realized. In addition to this, in the present invention, as described above, the number of outer legs is increased to four or more, thereby improving the degree of freedom of the planar view shape as a core (in other words, as a transformer).
（II）実施形態
初めに、本発明に係る実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。なお、図１は実施形態に係るコアの構造を示す図であり、図２は当該コアの構造の他の例を示す図であり、図３は実施形態に係るトランスの構造を示す図である。
(II) Embodiment First, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a diagram illustrating the structure of the core according to the embodiment, FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the structure of the core, and FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the transformer according to the embodiment. .
実施形態に係るトランスは、いわゆるインターリーブ制御方式により２相モードで駆動されるトランスである。当該トランスでは、図１にその構造を例示するコアＣ１と、当該コアＣ１と同形状の後述するコアＣ２と、が、それぞれの脚の端面同士が対向するように、例えば上下に組み合わされて用いられる。なお以下の説明において、実施形態に係るコアＣ１及びコアＣ２に共通の事項を説明する場合、これらを纏めて単に「コアＣ１等」と称する。 The transformer according to the embodiment is a transformer driven in a two-phase mode by a so-called interleave control method. In the transformer, a core C1 whose structure is illustrated in FIG. 1 and a core C2, which will be described later, having the same shape as the core C1, are used in combination, for example, vertically so that the end surfaces of the legs face each other. It is done. In the following description, when the matters common to the core C1 and the core C2 according to the embodiment are described, these are collectively referred to simply as “core C1 etc.”.
ここで、コアＣ１等のそれぞれを形成する材料は、当該コアＣ１等が用いられる実施形態に係るトランスの発振周波数（換言すれば、必要とされるコアＣ１等の透磁率）に基づいて決定され、より具体的に例えば、フェライト粉末、鉄ダスト、パーマロイモリブデン粉末又はケイ素鋼板等が用いられる。このとき、フェライト粉末は当該トランスを例えば４０キロヘルツ乃至５０キロヘルツ以上の発振周波数で用いる場合に、コアＣ１等の材料として好適である。また鉄ダスト及びパーマロイモリブデン粉末はそれぞれ、当該トランスを例えば２０キロヘルツ以上の発振周波数で用いる場合に、コアＣ１等の材料として好適である。このとき、鉄ダストとパーマロイモリブデン粉末との使い分けは、例えば実施形態に係るコアＣ１等を備えるトランスの設計上求められる、いわゆるコアロスによる。更にケイ素鋼板は、当該トランスを例えば２０キロヘルツ以下の発信周波数で用いる場合（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor（ＩＧＢＴ））と共に用いる場合等）に、コアＣ１等の材料として好適である。 Here, the material forming each of the cores C1 and the like is determined based on the oscillation frequency of the transformer according to the embodiment in which the cores C1 and the like are used (in other words, the required permeability of the core C1 and the like). More specifically, for example, ferrite powder, iron dust, permalloy molybdenum powder, silicon steel plate or the like is used. At this time, the ferrite powder is suitable as a material for the core C1 or the like when the transformer is used at an oscillation frequency of, for example, 40 kHz to 50 kHz or more. Also, iron dust and permalloy molybdenum powder are suitable as materials for the core C1 and the like when the transformer is used at an oscillation frequency of, for example, 20 kilohertz or more. At this time, the proper use of the iron dust and the permalloy molybdenum powder depends on the so-called core loss required in the design of the transformer including the core C1 and the like according to the embodiment, for example. Further, the silicon steel plate is suitable as a material for the core C1 or the like when the transformer is used at a transmission frequency of 20 kilohertz or less (for example, when used together with an insulated gate bipolar transistor (IGBT)). .
そして図１にそれぞれ平面図等を示すように、実施形態に係るコアＣ１は、平板状の接続部１０と、柱状の中央脚１と、それぞれが柱状の外側脚２乃至外側脚５と、が一体成形されて形成されている。なお、実施形態に係るコアＣ２も、図１に示すコアＣ１と同様の形状を有して一体成形により形成されている。このとき接続部１０が本発明に係る「接続部」の一例に相当する。そして後ほど図３を用いて説明するように、上記コアＣ１等の中央脚同士（即ち、図１に示す中央脚４の端面及びコアＣ２の中央脚の端面同士）と、対応するそれぞれの外側脚の端面同士（即ち、図１に示す外側脚２乃至外側脚５それぞれの端面及びコアＣ２の対応する外側脚の端面同士）と、が対向するように、コアＣ１等が例えば上下に組み合わされて、実施形態に係るトランスに用いられる。 As shown in a plan view and the like in FIG. 1, the core C <b> 1 according to the embodiment includes a plate-like connecting portion 10, a columnar central leg 1, and an outer leg 2 to an outer leg 5 each having a columnar shape. It is formed by integral molding. Note that the core C2 according to the embodiment also has the same shape as the core C1 shown in FIG. 1 and is formed by integral molding. At this time, the connecting portion 10 corresponds to an example of a “connecting portion” according to the present invention. Then, as will be described later with reference to FIG. 3, the center legs of the core C1 and the like (that is, the end faces of the center leg 4 and the end faces of the center leg of the core C2 shown in FIG. 1) and the corresponding outer legs. The cores C1 and the like are combined, for example, up and down so that the end faces of each other (that is, the end faces of the outer legs 2 to 5 shown in FIG. 1 and the end faces of the corresponding outer legs of the core C2) face each other. , Used in the transformer according to the embodiment.
そして、図１に示すコアＣ１では、外側脚２乃至外側脚５が、中央脚１の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正方形の各頂点の位置に位置する（即ち、図１（ａ）又は図１（ｇ）に示すように平面視十字型に位置する）ように形成されている。この構成は、後述するコアＣ２において同様である。 In the core C1 shown in FIG. 1, the outer legs 2 to 5 are located at the positions of the vertices of a square centered on the central axis of the central leg 1 and perpendicular to the central axis (that is, FIG. a) or as shown in FIG. 1 (g) in a plan view cross shape. This configuration is the same in the core C2 described later.
次に、実施形態に係るコアＣ１の中央脚１は、その中心軸に垂直な断面（中心軸に垂直な断面を、以下単に「横断面」と称する。図１（ｇ）参照。）の面積が、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面（図１（ｇ）参照）の面積より大きく形成されている。より具体的には、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面の面積が相互に等しく、且つ、中央脚１の横断面の面積が、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面の面積の３倍とされている。換言すれば、中央脚１の横断面の面積と、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面の面積と、の比が、３：１：１：１：１となっている。 Next, the center leg 1 of the core C1 according to the embodiment has an area of a cross section perpendicular to the central axis (the cross section perpendicular to the central axis is hereinafter simply referred to as “cross section”; see FIG. 1G). Is formed larger than the area of the cross section of each of the outer legs 2 to 5 (see FIG. 1G). More specifically, the cross-sectional areas of the outer legs 2 to 5 are equal to each other, and the cross-sectional area of the central leg 1 is equal to the cross-sectional area of each of the outer legs 2 to 5. It has been tripled. In other words, the ratio of the cross-sectional area of the center leg 1 to the cross-sectional areas of the outer legs 2 to 5 is 3: 1: 1: 1: 1.
ここで、実施形態に係るコアＣ１の中央脚１の横断面の面積と、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面の面積と、の比が上記とされている理由について説明する。先ず、上記特許文献１に開示されているコアでは、その中央脚の横断面の面積と、第１外側脚及び第２外側脚それぞれの横断面の面積と、の比が、例えば１．５（中央脚）：１（第１外側脚）：１（第２外側脚）とされており、中央脚が第１外側脚及び第２外側脚それぞれよりも太くされている。これは、上記特許文献１に開示されているコアを含むトランスを動作させる際の後述する寄生インダクタに起因する発熱（いわゆるコアロス）を抑えるためである。これに対して、実施形態に係るコアＣ１等では、本発明の原理として上述したように、中央脚にそれぞれ平行な複数の外側脚に第１外側脚を分割すると共に、第１外側脚を分割した新たな外側脚と同数の外側脚であって中央脚にそれぞれ平行な外側脚に第２外側脚を分割する。ここで、分割数を例えば「２」とすると、新たに分割された外側脚の総数は「４」となる。そして、当該新たに分割された外側脚それぞれの横断面の面積を相互に等しくする場合、上記特許文献１に開示されているコアにおける中央脚の横断面の面積と第１外側脚及び第２外側脚それぞれの横断面の面積との比１．５：１：１を引用すると、実施形態に係るコアＣ１等として分割後の新たな外側脚それぞれの横断面の面積と、元の中央脚の横断面の面積と、の比は、０．５：０．５：０．５：０．５：１．５、即ち、１：１：１：１：３となるのである。なおこの例の場合、上記特許文献１に開示されているコアにおける第１外側脚を図１に示す外側脚３及び外側脚４に分割し、上記特許文献１に開示されているコアにおける第２外側脚を図１に示す外側脚２及び外側脚５に分割することに相当する。また、実施形態に係るコアＣ１等の中央脚の横断面の面積は、当該コアＣ１等として分割後の新たな外側脚それぞれの横断面の面積に対して、上述した３倍の場合の他、２倍乃至４倍の範囲でも実用的であることが、本発明の発明者らにより考察されている。 Here, the reason why the ratio of the cross-sectional area of the central leg 1 of the core C1 according to the embodiment and the cross-sectional areas of the outer legs 2 to 5 is set as described above will be described. First, in the core disclosed in Patent Document 1, the ratio between the cross-sectional area of the central leg and the cross-sectional areas of the first outer leg and the second outer leg is 1.5 (for example). Central leg): 1 (first outer leg): 1 (second outer leg), and the central leg is thicker than each of the first outer leg and the second outer leg. This is to suppress heat generation (so-called core loss) caused by a parasitic inductor described later when the transformer including the core disclosed in Patent Document 1 is operated. In contrast, in the core C1 and the like according to the embodiment, as described above as the principle of the present invention, the first outer leg is divided into a plurality of outer legs each parallel to the central leg, and the first outer leg is divided. The second outer leg is divided into the same number of outer legs as the new outer legs, which are parallel to the central leg. Here, if the number of divisions is, for example, “2”, the total number of newly divided outer legs is “4”. When the cross-sectional areas of the newly divided outer legs are made equal to each other, the cross-sectional area of the central leg in the core disclosed in Patent Document 1 and the first outer leg and the second outer leg When the ratio of the cross-sectional area of each leg 1.5: 1: 1 is cited, the cross-sectional area of each new outer leg after the division as the core C1 etc. according to the embodiment and the cross-section of the original central leg The ratio of the surface area is 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 1.5, that is, 1: 1: 1: 1: 3. In this example, the first outer leg in the core disclosed in Patent Document 1 is divided into the outer leg 3 and the outer leg 4 shown in FIG. This corresponds to dividing the outer leg into the outer leg 2 and the outer leg 5 shown in FIG. Further, the area of the cross section of the central leg of the core C1 etc. according to the embodiment is 3 times the above-described case of the area of the cross section of each new outer leg after the division as the core C1 etc. The inventors of the present invention have considered that it is practical even in the range of 2 to 4 times.
次に上述したように、実施形態に係るトランスでは一般に、コアＣ１等における実行体積Ｖeが大きいほどトランスとしては高出力とできることから、実施形態に係るコアＣ１等のように４つの外側脚２等を備える形状とすることで、平面視における断面積（図１（ａ）及び図１（ｇ）参照）を大きくすることができ、よって実効体積Ｖeを例えば従来と同様としてもよい場合、コアＣ１等（結果的には実施形態に係るトランス自体）を低背化して、当該トランス全体として小型化できる。これに加えて実施形態に係るトランスでは、外側脚２等の間の平面視の角度（図１に例示する場合は９０°）を、中央脚１の中心軸を中心として対称であれば自由に変更することができる。よって、コアＣ１等としての（換言すれば実施形態に係るトランスとしての）平面視形状の自由度（換言すれば、当該トランスを含む例えば力率改善回路の回路構成等における自由度）を向上させることができる。 Next, as described above, in the transformer according to the embodiment, in general, the larger the execution volume Ve in the core C1 or the like, the higher the output of the transformer, so that the four outer legs 2 or the like as in the core C1 or the like according to the embodiment. The cross-sectional area in plan view (see FIG. 1A and FIG. 1G) can be increased, and thus the core C1 can be used when the effective volume Ve may be the same as that in the prior art. Etc. (as a result, the transformer itself according to the embodiment) can be reduced in height, and the entire transformer can be reduced in size. In addition to this, in the transformer according to the embodiment, the angle in plan view between the outer legs 2 and the like (90 ° in the case of FIG. 1) can be freely set as long as it is symmetric about the central axis of the central leg 1. Can be changed. Therefore, the degree of freedom of the shape in plan view (in other words, as the transformer according to the embodiment) as the core C1 or the like (in other words, the degree of freedom in the circuit configuration of the power factor correction circuit including the transformer) is improved. be able to.
なお、中央脚１及び外側脚２乃至外側脚５自体の横断面の形状は、図１に例示する形状に限られるものではなく、外側脚２乃至外側脚５の間で相互に同一であれば、その設置位置等の都合により、例えば方形或いは楕円形等、自由に変更可能である。ここで、この点について図２を用いてより具体的に説明する。なお図２において、図１に示すコアＣ１と同様の構成部材については同様の部材番号を用いて説明する。また図２における接続部１０は、図１に示す接続部１０と細部の形状において異なっているが、実質的には図１に示す接続部１０と同一の機能を有する。実施形態に係るコアＣ１の他の例としては、図２にそれぞれ例示するコアＣ１’のように、楕円形の断面形状を有する中央脚１’を有する構造であってもよい。このとき、図２に例示するコアＣ１’の中央脚１’においても、その横断面の面積は、外側脚２乃至外側脚５それぞれの横断面の面積より大きく形成されている。 The shape of the cross section of the center leg 1 and the outer legs 2 to 5 itself is not limited to the shape illustrated in FIG. 1, as long as they are the same between the outer legs 2 to 5. Depending on the installation position and the like, it can be freely changed, for example, square or oval. Here, this point will be described more specifically with reference to FIG. In FIG. 2, the same constituent members as those of the core C1 shown in FIG. 1 will be described using the same member numbers. 2 differs from the connecting portion 10 shown in FIG. 1 in the shape of the details, but has substantially the same function as the connecting portion 10 shown in FIG. Another example of the core C1 according to the embodiment may be a structure having a central leg 1 'having an elliptical cross-sectional shape, such as the core C1' illustrated in FIG. At this time, also in the center leg 1 ′ of the core C <b> 1 ′ illustrated in FIG. 2, the area of the cross section is formed larger than the area of the cross section of each of the outer legs 2 to 5.
次に、実施形態に係るコアＣ１等を含む実施形態に係るトランスについて、図３を用いて説明する。なお図３において、当該トランスの両側面図は図３（ｂ）に示す正面図と略同一となるので、記載を省略する。 Next, the transformer according to the embodiment including the core C1 and the like according to the embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the side view of the transformer is substantially the same as the front view shown in FIG.
実施形態に係るトランスＴにおいて、図１を用いて説明したコアＣ１と、当該コアＣ１と同じ形状のコアＣ２と、は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、コアＣ１の中央脚１の端面及びコアＣ２の中央脚１Ｃの端面同士、コアＣ１の外側脚２の端面及びコアＣ２の外側脚２Ｃの端面同士、コアＣ１の外側脚４の端面及びコアＣ２の外側脚４Ｃの端面同士、コアＣ１の外側脚５の端面及びコアＣ２の外側脚５Ｃの端面同士、及び、コアＣ１の外側脚３の端面及びコアＣ２の対応する外側脚（図３（ｂ）及び図３（ｃ）において図示せず）の端面同士、が、それぞれ対向するように組み合わされている。このときコアＣ２は、平板状の接続部１０Ｃと、柱状の上記中央脚１Ｃと、それぞれが柱状の上記外側脚２Ｃ、外側脚４Ｃ及び外側脚５Ｃ並びに外側脚３に対応する外側脚と、が一体成形されて形成されている。なお以下の説明において、コアＣ１の外側脚２乃至外側脚２Ｃ、及びコアＣ２の外側脚２Ｃ、外側脚４Ｃ及び外側脚５Ｃ並びにコアＣ１の外側脚３に対応する外側脚について共通の事項を説明する場合、これらを纏めて単に「外側脚２等」と称する。 In the transformer T according to the embodiment, the core C1 described with reference to FIG. 1 and the core C2 having the same shape as the core C1 are, as shown in FIGS. 3B and 3C, the core C1. The end surfaces of the central leg 1 and the end surfaces of the central leg 1C of the core C2, the end surfaces of the outer leg 2 of the core C1 and the end surfaces of the outer leg 2C of the core C2, the end surface of the outer leg 4 of the core C1, and the outer leg of the core C2. The end faces of 4C, the end faces of the outer legs 5 of the core C1, and the end faces of the outer legs 5C of the core C2, and the end faces of the outer legs 3 of the core C1 and the corresponding outer legs of the core C2 (FIG. 3B and FIG. The end faces of 3 (not shown in FIG. 3C) are combined so as to face each other. At this time, the core C2 includes a flat connecting portion 10C, a columnar central leg 1C, and outer legs corresponding to the columnar outer leg 2C, outer leg 4C, outer leg 5C, and outer leg 3, respectively. It is formed by integral molding. In the following description, common matters are described for the outer legs 2 to 2C of the core C1, the outer legs 2C, the outer legs 4C and 5C of the core C2, and the outer legs corresponding to the outer legs 3 of the core C1. In this case, these are collectively referred to as “outer leg 2 etc.”.
以上の構成を有するコアＣ１及びコアＣ２において、対向する外側脚２及び外側脚２Ｃは、両端面にそれぞれつばが形成されたボビンＢ１の内側に挿入されており、このボビンＢ１の外側にはコイル３０が必要な巻き数だけ巻回されている。また対向する外側脚５及び外側脚５Ｃは、両端面にそれぞれつばが形成されたボビンＢ４の内側に挿入されており、このボビンＢ４の外側にはコイル３３が必要な巻き数だけ巻回されている。そして、コイル３０及びコイル３３は一本の共通の導線Ｗ１により形成されており、当該導線Ｗ１のトランスＴの外側に向かう両端部は、それぞれ図示しない外部端子を介してトランスＴの外部に接続されている。また、コイル３０の巻き数及びコイル３３の巻き数は相互に同一であることが好ましい。一方、同様に対向する外側脚４及び外側脚４Ｃは、両端面にそれぞれつばが形成されたボビンＢ３の内側に挿入されており、このボビンＢ３の外側にはコイル３２が必要な巻き数だけ巻回されている。また外側脚３及び当該外側脚３に対向するコアＣ２の外側脚は、両端面にそれぞれつばが形成されたボビンＢ２の内側に挿入されており、このボビンＢ２の外側にはコイル３１が必要な巻き数だけ巻回されている。そして、コイル３１及びコイル３２は上記導線Ｗ１とは異なる他の一本の共通の導線Ｗ２により形成されており、当該導線Ｗ２のトランスＴの外側に向かう両端部は、それぞれ図示しない外部端子を介してトランスＴの外部に接続されている。また、コイル３１の巻き数及びコイル３２の巻き数も相互に同一であることが好ましい。 In the core C1 and the core C2 having the above-described configuration, the outer leg 2 and the outer leg 2C facing each other are inserted inside the bobbin B1 having ribs formed on both end faces, and a coil is placed outside the bobbin B1. 30 is wound as many times as necessary. The opposing outer leg 5 and outer leg 5C are inserted into the inside of a bobbin B4 having ribs formed on both end faces, and the coil 33 is wound around the bobbin B4 by the required number of turns. Yes. The coil 30 and the coil 33 are formed by one common conductive wire W1, and both ends of the conductive wire W1 facing the outside of the transformer T are connected to the outside of the transformer T through external terminals (not shown). ing. The number of turns of the coil 30 and the number of turns of the coil 33 are preferably the same. On the other hand, the opposite outer leg 4 and outer leg 4C are inserted into the inside of a bobbin B3 having ribs formed on both end faces, and the coil 32 is wound around the bobbin B3 by the required number of turns. It has been turned. Further, the outer leg 3 and the outer leg of the core C2 facing the outer leg 3 are inserted inside the bobbin B2 having ribs formed on both end faces, and the coil 31 is required outside the bobbin B2. It is wound by the number of turns. The coil 31 and the coil 32 are formed by another common conducting wire W2 different from the conducting wire W1, and both end portions of the conducting wire W2 facing the outside of the transformer T are respectively connected via external terminals (not shown). Connected to the outside of the transformer T. The number of turns of the coil 31 and the number of turns of the coil 32 are preferably the same.
このとき、一本の導線Ｗ１により形成されるコイル３０及びコイル３３がそれぞれ巻回されている外側脚２及び外側脚２Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃが、本発明に係る「外側脚群」の一例を構成している。また、他の一本の導線Ｗ２により形成されるコイル３１及びコイル３２がそれぞれ巻回されている外側脚４及び外側脚４Ｃ並びに外側脚３及び当該外側脚３に対応するコアＣ２の外側脚が、本発明に係る「外側脚群」の他の一例を構成している。そして、実施形態に係るトランスＴが２相モードで駆動されることに起因して、当該トランスＴに含まれる外側脚群も２つとなっている。 At this time, the outer leg 2 and the outer leg 2C, and the outer leg 5 and the outer leg 5C around which the coil 30 and the coil 33 formed by one conductive wire W1 are respectively wound are the “outer leg group” according to the present invention. This constitutes an example. Further, the outer leg 4 and the outer leg 4C around which the coil 31 and the coil 32 formed by the other one conductive wire W2 are wound, respectively, and the outer leg 3 and the outer leg of the core C2 corresponding to the outer leg 3 are provided. This constitutes another example of the “outer leg group” according to the present invention. Then, due to the fact that the transformer T according to the embodiment is driven in the two-phase mode, the outer leg group included in the transformer T is also two.
ここで、上記コアＣ１の外側脚２と、コアＣ２の外側脚２Ｃと、の間はなるべく空隙（ギャップ）がないように形成されることが好ましい。この点は、外側脚４と外側脚４Ｃとの間の空隙、外側脚５と外側脚５Ｃと間の空隙、及び、外側脚３と当該外側脚３に対向するコアＣ２の外側脚との間の空隙それぞれについても同様である。これに対し、中央脚１と中央脚１Ｃとの対向する面間の空隙は、トランスＴとして機能させる場合のインダクタンス及び電力の少なくともいずれか一方の調整に適した距離の空隙とすることができる（図３（ｃ）参照）。 Here, it is preferable that the gap between the outer leg 2 of the core C1 and the outer leg 2C of the core C2 is as small as possible. This is because the gap between the outer leg 4 and the outer leg 4C, the gap between the outer leg 5 and the outer leg 5C, and the gap between the outer leg 3 and the outer leg of the core C2 facing the outer leg 3 are as follows. The same applies to each of the gaps. On the other hand, the gap between the opposed surfaces of the central leg 1 and the central leg 1C can be a gap having a distance suitable for adjusting at least one of inductance and power when functioning as the transformer T ( (Refer FIG.3 (c)).
次に、図１乃至図３を用いて説明したコアＣ１等、及び、図３を用いて説明したボビンＢ１乃至ボビンＢ４並びにコイル３０乃至コイル３３により構成される実施形態に係るトランスＴの応用例として、当該トランスＴを力率改善に用いる実施形態に係る変圧装置について、図４を用いて説明する。なお図４は、当該変圧装置の構成を示す回路図等である。またこの場合の力率改善とは、電源としての力率（power factor）を「１」に近付けることを言い、「ＰＦＣ（Power Factor Correction）」と称されることもある。このような力率改善が必要な理由の一つは、実施形態に係る変圧装置における入力電圧の高調波電流成分が商用電源側に流出することを規制する高調波電流規制の存在にある。この場合の高調波電流成分は、当該変圧装置にスイッチング素子が用いられていることに起因して発生する。そして、一般用の電源部分に実施形態に係る変圧装置を用いる場合、この高調波電流規制を遵守する必要があるのである。 Next, an application example of the transformer T according to the embodiment including the core C1 and the like described with reference to FIGS. 1 to 3, and the bobbins B1 to B4 and the coils 30 to 33 described with reference to FIG. The transformer device according to the embodiment using the transformer T for power factor improvement will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the transformer. The power factor improvement in this case means that the power factor as a power source is brought close to “1”, and is sometimes referred to as “PFC (Power Factor Correction)”. One of the reasons why such power factor improvement is necessary is the presence of harmonic current regulation that regulates the harmonic current component of the input voltage in the transformer according to the embodiment from flowing out to the commercial power source. The harmonic current component in this case is generated due to the use of a switching element in the transformer. And when using the transformer apparatus which concerns on embodiment for the power supply part for general use, it is necessary to observe this harmonic current regulation.
図４（ａ）に示すように、実施形態に係るトランスＴを用いた変圧装置Ｓは、等価的な回路図として、定電圧である上記入力電圧Ｖｉと、当該トランスＴに含まれる上記コイル３０乃至コイル３３と、ダイオード３５及びダイオード３６と、本発明に係る「制御手段」の一例としてのＰＦＣコントローラ３７と、当該ＰＦＣコントローラ３７により上記インターリーブ制御方式に基づいたタイミングで相補的に駆動されるスイッチング素子４０及びスイッチング素子４１と、コンデンサ４２と、により構成される。この変圧装置Ｓは、上記入力電圧Ｖｉを出力電圧ＶＯに変圧して取り出すための変圧装置である。 As shown in FIG. 4 (a), the transformer device S using the transformer T according to the embodiment, as an equivalent circuit diagram, and the input voltage V i is a constant voltage, the coil included in the transformer T 30 to the coil 33, the diode 35 and the diode 36, the PFC controller 37 as an example of the “control means” according to the present invention, and the PFC controller 37 are complementarily driven at the timing based on the interleave control method. The switching element 40, the switching element 41, and the capacitor 42 are included. The transformer S is a transformer for transforming the input voltage V i into an output voltage V O and taking it out.
この構成においてＰＦＣコントローラ３７は、例えば図４（ａ）に例示するような、上記インターリーブ制御方式に基づいた相補的な（即ち、移相が相互に１８０°ずれた）制御信号Ｓ１(t)及び制御信号Ｓ２(t)を、スイッチング素子４１及びスイッチング素子４０にそれぞれ出力する。このスイッチング素子４１の動作及びダイオード３５により、コイル３０及びコイル３３には駆動電流Ｉ１(t)が流れる。また同様に、上記スイッチング素子４０の動作及びダイオード３６により、コイル３２及びコイル３１には駆動電流Ｉ２(t)が流れる。そしてこれら駆動電流Ｉ１(t)及び駆動電流Ｉ２(t)によりコンデンサ４２が充電されることにより、図４（ａ）に示す出力電圧ＶＯが得られることになる。 In this configuration, the PFC controller 37 is a complementary control signal S 1 (t) based on the interleave control method as illustrated in FIG. And the control signal S 2 (t) are output to the switching element 41 and the switching element 40, respectively. Due to the operation of the switching element 41 and the diode 35, the drive current I 1 (t) flows through the coil 30 and the coil 33. Similarly, the drive current I 2 (t) flows through the coil 32 and the coil 31 by the operation of the switching element 40 and the diode 36. Then, the capacitor 42 is charged by the drive current I 1 (t) and the drive current I 2 (t), whereby the output voltage V O shown in FIG. 4A is obtained.
ここで、スイッチング素子４１及びスイッチング素子４０が駆動されることによって流れる上記駆動電流Ｉ１(t)及び駆動電流Ｉ２(t)によりコアＣ１内及びコアＣ２内に形成される磁束について、図４（ｂ）を用いて簡単に説明する。 Here, the magnetic fluxes formed in the core C1 and the core C2 by the driving current I 1 (t) and the driving current I 2 (t) that flow when the switching element 41 and the switching element 40 are driven are shown in FIG. This will be briefly described with reference to (b).
例えば図４（ｂ）に例示するように、図１（ｆ）に示した断面図に対応し、且つ、中央脚１及び中央脚１Ｃ、外側脚４及び外側脚４Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃを含むコアＣ１及びコアＣ２の断面で見た場合について説明する。 For example, as illustrated in FIG. 4 (b), it corresponds to the sectional view shown in FIG. 1 (f), and the central leg 1 and the central leg 1C, the outer leg 4 and the outer leg 4C, and the outer leg 5 and the outer leg. The case where it sees in the cross section of the core C1 and the core C2 containing 5C is demonstrated.
この場合において、スイッチング素子４０とスイッチング素子４１とが上述したように相互に相補的に駆動されることにより、駆動電流Ｉ２(t)がコイル３２に流れるタイミングでは、図４（ｂ）に例示する磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２が中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚４及び外側脚４Ｃに形成されるが、一方でこのタイミングではコイル３３には駆動電流Ｉ１(t)が流れないため、中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃ内に図４（ｂ）に例示する磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’は形成されない。これに対し、駆動電流Ｉ１(t)がコイル３３に流れるタイミングでは磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’が中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃに形成されるが、一方でこのタイミングではコイル３２には駆動電流Ｉ２(t)が流れないため、中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚４及び外側脚４Ｃ内に磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２は形成されない。なおこれらの場合、いずれのタイミングでも、中央脚１及び中央脚１Ｃには、磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２、又は磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’のいずれか一方が形成されていることになる。 In this case, the switching element 40 and the switching element 41 are complementarily driven as described above, and the timing at which the drive current I 2 (t) flows through the coil 32 is illustrated in FIG. The magnetic flux M1 and the magnetic flux M2 to be generated are formed in the central leg 1 and the central leg 1C and the outer leg 4 and the outer leg 4C. On the other hand, the drive current I 1 (t) does not flow through the coil 33 at this timing. The magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux M2 ′ illustrated in FIG. 4B are not formed in the leg 1 and the central leg 1C and the outer leg 5 and the outer leg 5C. On the other hand, at the timing when the drive current I 1 (t) flows through the coil 33, the magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux M2 ′ are formed on the central leg 1 and the central leg 1C, and the outer leg 5 and the outer leg 5C. At the timing, since the drive current I 2 (t) does not flow through the coil 32, the magnetic flux M1 and the magnetic flux M2 are not formed in the central leg 1 and the central leg 1C, and the outer leg 4 and the outer leg 4C. In these cases, at any timing, the magnetic flux M1 and the magnetic flux M2 or the magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux M2 ′ are formed on the central leg 1 and the central leg 1C.
ここで、コイル３２に流れる駆動電流Ｉ２(t)により磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２が中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚４及び外側脚４Ｃに形成されるタイミングでは、上述した磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’は形成されないのが原則であるが、例えばＰＦＣコントローラ３７における動作遅延等に起因して、いわゆる寄生インダクタンスが中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃ内に形成される。また同様に、コイル３３に流れる駆動電流Ｉ１(t)により磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’が中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚５及び外側脚５Ｃに形成されるタイミングでは、上述した磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２は形成されないのが原則であるが、上記動作遅延等に起因した寄生インダクタンスが中央脚１及び中央脚１Ｃ並びに外側脚４及び外側脚４Ｃ内に形成される。このため上述したように、実施形態に係るコアＣ１等では、この寄生インダクタンスに起因する発熱を抑えるべく、中央脚１及び中央脚１Ｃの横断面の面積が、外側脚２等それぞれの横断面の面積よりも大きく（太く）形成されているのである。 Here, at the timing when the magnetic flux M1 and the magnetic flux M2 are formed in the central leg 1 and the central leg 1C and the outer leg 4 and the outer leg 4C by the drive current I 2 (t) flowing through the coil 32, the magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux described above are formed. In principle, M2 ′ is not formed, but, for example, a so-called parasitic inductance is formed in the central leg 1 and the central leg 1C and in the outer leg 5 and the outer leg 5C due to an operation delay or the like in the PFC controller 37, for example. Similarly, at the timing when the magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux M2 ′ are formed on the central leg 1 and the central leg 1C and the outer leg 5 and the outer leg 5C by the drive current I 1 (t) flowing through the coil 33, the magnetic flux M1 described above. In principle, the magnetic flux M2 is not formed, but the parasitic inductance due to the operation delay or the like is formed in the central leg 1 and the central leg 1C, and the outer leg 4 and the outer leg 4C. Therefore, as described above, in the core C1 and the like according to the embodiment, the area of the cross section of the central leg 1 and the central leg 1C is equal to the cross section of each of the outer legs 2 and the like in order to suppress heat generation due to the parasitic inductance. It is formed larger (thicker) than the area.
一方、実施形態に係るコアＣ１等では、中央脚１と外側脚２乃至外側脚５とが一体的に形成されており、また同様に中央脚１Ｃと外側脚２Ｃ乃至外側脚５Ｃとが一体的に形成されているため、図４（ｂ）に例示する場合におけるコイル３２に流れる駆動電流Ｉ２(t)により形成される磁束Ｍ１及び磁束Ｍ２と、コイル３３に流れる駆動電流Ｉ１(t)により形成される磁束Ｍ１’及び磁束Ｍ２’と、の間に、いわゆる疎結合が発生する。そしてこれにより、スイッチング素子４０とスイッチング素子４１とが相互に相補的に駆動されることに起因して駆動電流Ｉ２(t)の流れるタイミングと駆動電流Ｉ１(t)の流れるタイミングとが異なっても、例えば図４（ｂ）に例示する磁束Ｍ３及び磁束Ｍ４が、外側脚５及び外側脚５Ｃ並びに外側脚４及び外側脚４Ｃ内に形成される。このときの疎結合による磁束を等価的に表すと、図４（ａ）に破線で例示する寄生インダクタンスＬとなる。この寄生インダクタンスＬは、上記動作遅延等に起因した寄生インダクタンスに相当する。そしてこの疎結合により形成される磁束Ｍ３及び磁束Ｍ４により、結果的にコアＣ１等内に形成される他の磁束が相殺されることで、トランスＴとしての低雑音化が図られることになる。 On the other hand, in the core C1 and the like according to the embodiment, the center leg 1 and the outer legs 2 to 5 are integrally formed, and similarly, the center leg 1C and the outer legs 2C to 5C are integrally formed. 4B, the magnetic flux M1 and the magnetic flux M2 formed by the drive current I 2 (t) flowing through the coil 32 and the drive current I 1 (t) flowing through the coil 33 in the case illustrated in FIG. A so-called loose coupling occurs between the magnetic flux M1 ′ and the magnetic flux M2 ′ formed by the above. As a result, the timing at which the drive current I 2 (t) flows differs from the timing at which the drive current I 1 (t) flows due to the switching element 40 and the switching element 41 being driven in a complementary manner. However, for example, the magnetic flux M3 and the magnetic flux M4 illustrated in FIG. 4B are formed in the outer leg 5 and the outer leg 5C and the outer leg 4 and the outer leg 4C. If the magnetic flux by loose coupling at this time is expressed equivalently, it will become the parasitic inductance L illustrated by the broken line in Fig.4 (a). The parasitic inductance L corresponds to the parasitic inductance due to the operation delay or the like. As a result, the magnetic flux M3 and magnetic flux M4 formed by the loose coupling cancel out other magnetic fluxes formed in the core C1 and the like, thereby reducing noise as the transformer T.
次に、上記疎結合により与えられる影響を駆動電流の観点から見た場合について、図５を用いて説明する。なお図５は、実施形態に係る変圧装置Ｓの動作を示すタイミングチャート等である。 Next, the case where the influence given by the loose coupling is viewed from the viewpoint of drive current will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the transformer S according to the embodiment.
上述したように、変圧装置Ｓの出力段に接続された上記コンデンサ４２に対しては、図５（ａ）に例示するような波形の駆動電流Ｉ１(t)と駆動電流Ｉ２(t)とが重畳されて流れることになる。ここで、実施形態に係るトランスＴを用いずに上記疎結合が形成されない場合、コンデンサ４２における駆動電流全体の変化は、図５（ｂ）に破線で示すような波形となる。これに対して、実施形態に係るトランスＴを用いることで上記疎結合による寄生インダクタンスＬが形成されると、上述した磁束の相殺の効果により、コンデンサ４２における駆動電流に含まれるいわゆるリップルが更に低減され、コンデンサ４２に流れる電流は図５（ｂ）に実線で示すようにより平滑化され、この結果、出力電圧ＶＯにおける低雑音化がより促進されることになる。 As described above, with respect to the capacitor 42 connected to the output stage of the transformer S, the drive current I 1 (t) and the drive current I 2 (t) having waveforms as illustrated in FIG. Will be superimposed and flow. Here, when the above-described loose coupling is not formed without using the transformer T according to the embodiment, the change in the entire drive current in the capacitor 42 has a waveform as shown by a broken line in FIG. On the other hand, when the parasitic inductance L due to the loose coupling is formed by using the transformer T according to the embodiment, the so-called ripple included in the drive current in the capacitor 42 is further reduced due to the effect of canceling the magnetic flux described above. Then, the current flowing through the capacitor 42 is smoothed as indicated by the solid line in FIG. 5B, and as a result, the noise reduction in the output voltage V O is further promoted.
以上それぞれ説明したように、実施形態に係るコアＣ１等を備えるトランスＴの構造によれば、柱状の中央脚１及び中央脚１Ｃと、トランスＴが２相モードで駆動されることに対応した数の柱状の外側脚２等と、を備え、中央脚１及び中央脚１Ｃと外側脚２等とが平行に、且つ、中央脚１及び中央脚１Ｃの中心軸から見て対称の位置に外側脚２等が配置されている。更に、外側脚２等が２つの外側脚群に区分されており、相隣接し且つ同数の外側脚２等が各外側脚群にそれぞれ含まれており、各外側脚群にそれぞれ属する各外側脚２等に対して、一の外側脚群内で連続したコイル３０及びコイル３３（又はコイル３１及びコイル３２）が巻回されている。よって、各外側脚群内の各コイル３０等に駆動電流Ｉ１(t)又は駆動電流Ｉ２(t)が流れることにより発生する磁束Ｍ１等が当該外側脚群間で相殺されることによる低雑音化と共に、コアＣ１等としての実効体積Ｖeが同じ場合における低背化が可能となり、またトランスＴ全体としての形状の自由度を向上させることができる。 As described above, according to the structure of the transformer T including the core C1 and the like according to the embodiment, the columnar central leg 1 and the central leg 1C, and the number corresponding to the transformer T being driven in the two-phase mode. Columnar outer legs 2, etc., with the central legs 1, the central legs 1 C and the outer legs 2, etc. being parallel to each other, and the outer legs in symmetrical positions when viewed from the central axes of the central legs 1 and 1 C 2 etc. are arranged. Further, the outer legs 2 etc. are divided into two outer leg groups, and the same number of outer legs 2 etc. are included in each outer leg group, and each outer leg belonging to each outer leg group respectively. A coil 30 and a coil 33 (or a coil 31 and a coil 32) that are continuous in one outer leg group are wound around 2 etc. Therefore, the magnetic flux M1 generated by the drive current I 1 (t) or the drive current I 2 (t) flowing through each coil 30 in each outer leg group is reduced by the cancellation between the outer leg groups. Along with noise reduction, it is possible to reduce the height when the effective volume Ve as the core C1 or the like is the same, and it is possible to improve the degree of freedom of the shape of the transformer T as a whole.
更に、中央脚１及び中央脚１Ｃの横断面の面積が各外側脚２等の横断面の面積のいずれよりも大きいので、トランスＴとしての動作時におけるコアロスによる発熱を抑制することができる。 Furthermore, since the cross-sectional areas of the central leg 1 and the central leg 1C are larger than any of the cross-sectional areas of the outer legs 2, etc., heat generation due to core loss during operation as the transformer T can be suppressed.
また、トランスＴを２相モードで駆動される場合において、中央脚１及び中央脚１Ｃの中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正方形の各頂点の位置に各外側脚２等がそれぞれ配置されている。よって、当該２相モードで動作するトランスＴに当該コアＣ１等を用いた場合に、低雑音化、低背化及びトランスＴ全体としての形状の自由度の向上、並びにコアロスによる発熱を抑制することができる。 Further, when the transformer T is driven in the two-phase mode, the outer legs 2 and the like are respectively arranged at the positions of the vertices of a square centering on the central axis of the central leg 1 and the central leg 1C and perpendicular to the central axis. Has been. Therefore, when the core C1 or the like is used for the transformer T operating in the two-phase mode, the noise is reduced, the profile is lowered, the degree of freedom of the shape of the transformer T as a whole, and the heat generation due to the core loss is suppressed. Can do.
更に、各外側脚２等の横断面の面積が全て同一であり、中央脚１及び中央脚１Ｃの横断面の面積が外側脚２等の横断面の面積の２倍より大きく４倍より小さい（より具体的には３倍）ので、トランスＴとしての用途に合わせてコアロスによる発熱を最小化することができる。 Further, the cross-sectional areas of the outer legs 2 and the like are all the same, and the cross-sectional areas of the central leg 1 and the central leg 1C are larger than twice and smaller than four times the cross-sectional area of the outer legs 2 and the like ( More specifically, the heat generation due to core loss can be minimized in accordance with the application as the transformer T.
更にまた、各外側脚群に含まれる各外側脚２等に巻回されているコイル３０等に対して、インターリーブ制御方式により駆動電流Ｉ１(t)又は駆動電流Ｉ２(t)が流れるので、インターリーブ制御方式により動作する例えば力率改善回路を用いる場合において、低雑音化、低背化及びトランスＴ全体としての形状の自由度の向上、並びにコアロスによる発熱を抑制することができる。 Furthermore, since the driving current I 1 (t) or the driving current I 2 (t) flows to the coils 30 and the like wound around the outer legs 2 included in each outer leg group by the interleave control method. In the case of using, for example, a power factor correction circuit that operates according to the interleave control method, it is possible to reduce noise, reduce the height, improve the degree of freedom of the shape of the transformer T as a whole, and suppress heat generation due to core loss.
（III）変形形態
次に、本発明に係る変形形態について、図６を用いて説明する。なお図６においては、各変形形態に係るトランスのうち、コイルが巻回されたコアの構造についてのみ、平面図を用いてボビンＢ１等を省略しつつ、例示している。また、図３にそれぞれ例示する中央脚の横断面及び各外側脚の横断面は、実施形態に係る中央脚１等及び外側脚２等と同様の形状とされる。
(III) Modified Embodiment Next, a modified embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, only the structure of the core around which the coil is wound among the transformers according to each modification is illustrated using the plan view while omitting the bobbin B1 and the like. Further, the cross section of the central leg and the cross section of each outer leg illustrated in FIG. 3 are the same shapes as the central leg 1 and the outer leg 2 according to the embodiment.
本発明に係るコアにおける外側脚の配置、及び中央脚の横断面の面積と各外側脚の横断面の面積との関係については、実施形態として説明したコアＣ１等の場合を含め、中央脚の横断面の面積が、各外側脚の横断面の面積のそれぞれよりも大きければよい。 Regarding the arrangement of the outer legs in the core according to the present invention, and the relationship between the cross-sectional area of the central leg and the cross-sectional area of each outer leg, including the case of the core C1 described as the embodiment, etc. The area of a cross section should just be larger than each of the area of the cross section of each outer leg.
（Ａ）第１変形形態
即ち例えば、第１変形形態として、実施形態に係るコアＣ１等の中央脚１及び中央脚１Ｃに対する外側脚２等の角度を、当該コアＣ１等における９０°から、例えば図６（ａ）に例示するコアＣＣ１のように変形させることも可能である。図６（ａ）に例示するコアＣＣ１の場合は、平面視上で、中央脚４０の中心軸から見た外側脚４３と外側脚４２との間の角度及び外側脚４１と外側脚４４との間の角度が、それぞれ、当該中心軸から見た外側脚４３と外側脚４１との間の角度及び外側脚４２と外側脚４４との間の角度よりも大きくなっている。このとき、当該中心軸から見た外側脚４３と外側脚４２との間の角度と、外側脚４１と外側脚４４との間の角度と、は等しく、また、当該中心軸から見た外側脚４３と外側脚４１との間の角度と、外側脚４２と外側脚４４との間の角度と、も等しい。そして、一本の共通の導線Ｗ２によりそれぞれ形成されたコイル４５及びコイル４７が外側脚４３及び外側脚４１にそれぞれ巻回されており、更に他の一本の共通の導線Ｗ１によりそれぞれ形成されたコイル４６及びコイル４８が外側脚４２及び外側脚４４にそれぞれ巻回されている。これにより、外側脚４３及び外側脚４１により一の外側脚群が形成されており、また外側脚４２及び外側脚４４により他の一の外側脚群が形成されている。
(A) As a first variation, for example, as a first variation, the angle of the central leg 1 such as the core C1 according to the embodiment and the outer leg 2 relative to the central leg 1C is changed from 90 ° in the core C1 or the like, for example, The core CC1 illustrated in FIG. 6A can be modified. In the case of the core CC1 illustrated in FIG. 6A, the angle between the outer leg 43 and the outer leg 42 as viewed from the central axis of the central leg 40 and the outer leg 41 and the outer leg 44 in plan view. The angle between them is larger than the angle between the outer leg 43 and the outer leg 41 and the angle between the outer leg 42 and the outer leg 44 as viewed from the central axis. At this time, the angle between the outer leg 43 and the outer leg 42 as viewed from the central axis is equal to the angle between the outer leg 41 and the outer leg 44, and the outer leg as viewed from the central axis. The angle between 43 and the outer leg 41 is also equal to the angle between the outer leg 42 and the outer leg 44. And the coil 45 and the coil 47 which were each formed by one common conducting wire W2 are each wound by the outer leg 43 and the outer leg 41, respectively, and were further each formed by one other common conducting wire W1. A coil 46 and a coil 48 are wound around the outer leg 42 and the outer leg 44, respectively. Thus, one outer leg group is formed by the outer legs 43 and the outer legs 41, and another outer leg group is formed by the outer legs 42 and the outer legs 44.
そして、図６（ａ）に例示するコアＣＣ１及び当該コアＣＣ１と同形状のコアを用いたトランスＴ１の駆動方法及びそれに伴う磁束の状態は、実施形態に係るトランスＴにおける当該駆動方法及び磁束の状態と同様である。 The driving method of the transformer T1 using the core CC1 illustrated in FIG. 6A and the core having the same shape as the core CC1 and the state of the magnetic flux accompanying the driving method and the state of the magnetic flux in the transformer T according to the embodiment are as follows. It is the same as the state.
以上説明した第１変形形態に係るトランスＴ１によれば、実施形態に係るトランスＴによる作用効果に加えて、トランスＴ１全体として平面視上で扁平な形状とすることができるので、トランスＴ１全体としての形状の自由度が更に向上することになる。 According to the transformer T1 according to the first modification described above, in addition to the function and effect of the transformer T according to the embodiment, the transformer T1 as a whole can have a flat shape in plan view. The degree of freedom of the shape is further improved.
（Ｂ）第２変形形態
次に第２変形形態として、実施形態に係るコアＣ１等においては、中央脚１及び中央脚１Ｃと、４組の外側脚２等と、を備える構成としていたが、これ以外に、インターリーブ制御方式により２相モードで駆動されるトランス用のコアとして、図６（ｂ）に例示するように、組み合わされて用いられるコアＣＣ２を、相対向する一組の中央脚５０と、それぞれに相対向する六組の外側脚５１乃至外側脚５６と、を備えて構成してもよい。このコアＣＣ２の場合、平面視上で、中央脚５０の中心軸から見た隣り合う外側脚５１乃至外側脚５６間の角度は全て同一とされ、更に中央脚５０の横断面の面積は、各外側脚５１乃至外側脚５６それぞれの横断面の面積の例えば４．５倍とされる。換言すれば、中央脚５０の横断面の面積と、外側脚５１乃至外側脚５６それぞれの横断面の面積と、の比が、４．５：１：１：１：１：１：１となっている。
(B) Second modified form Next, as the second modified form, the core C1 and the like according to the embodiment are configured to include the central leg 1 and the central leg 1C and the four outer legs 2 and the like. In addition to this, as illustrated in FIG. 6B, as a transformer core driven in the two-phase mode by the interleave control method, the core CC2 used in combination is paired with a pair of center legs 50 facing each other. And six sets of outer legs 51 to 56 that oppose each other. In the case of this core CC2, the angles between the adjacent outer legs 51 to the outer legs 56 viewed from the central axis of the central leg 50 are all the same in plan view, and the cross-sectional area of the central leg 50 is For example, the cross-sectional area of each of the outer legs 51 to 56 is 4.5 times. In other words, the ratio of the cross-sectional area of the central leg 50 to the cross-sectional areas of the outer legs 51 to 56 is 4.5: 1: 1: 1: 1: 1: 1. ing.
ここで、第２変形形態に係るコアＣＣ２の中央脚５０の横断面の面積と、外側脚５１乃至外側脚５６それぞれの横断面の面積と、の比が上記とされている理由について説明する。第２変形形態に係るコアＣＣ２は、本発明の原理における外側脚の分割数を「３」とした場合に相当する。これにより、第２変形形態に係るコアＣＣ２における外側脚５１乃至外側脚５６の総数は、図６（ｂ）に例示するように「６」となる。そして、当該新たに分割された外側脚５１乃至外側脚５６それぞれの横断面の面積を相互に等しくする場合、上記特許文献１に開示されているコアにおける中央脚の横断面の面積と第１外側脚及び第２外側脚それぞれの横断面の面積との比１．５：１：１を引用すると、第２変形形態に係るコアＣＣ２の外側脚５１乃至外側脚５６それぞれの横断面の面積と、中央脚５０の横断面の面積と、の比は、０．５：０．５：０．５：０．５：０．５：０．５：１．５、即ち、１：１：１：１：１：１：４．５となるのである。なおこの第２変形形態の場合、上記特許文献１に開示されているコアにおける第１外側脚を図６（ｂ）に示す外側脚５１、外側脚５５及び外側脚５３に分割し、上記特許文献１に開示されているコアにおける第２外側脚を図６（ｂ）に示す外側脚５２、外側脚５６及び外側脚５４に分割することに相当する。そして、一本の共通の導線Ｗ２によりそれぞれ形成されたコイル５７、コイル６１及びコイル５９が、外側脚５１、外側脚５５及び外側脚５３にそれぞれ巻回されている。また、他の一本の共通の導線Ｗ１によりそれぞれ形成されたコイル５８、コイル６２及びコイル６０が、外側脚５２、外側脚５６及び外側脚５４にそれぞれ巻回されている。これにより、外側脚５１、外側脚５５及び外側脚５３により一の外側脚群が形成されており、また外側脚５２、外側脚５６及び外側脚５４により他の一の外側脚群が形成されている。 Here, the reason why the ratio of the cross-sectional area of the central leg 50 of the core CC2 according to the second modification to the cross-sectional areas of the outer legs 51 to 56 is set as above will be described. The core CC2 according to the second modification corresponds to a case where the number of divisions of the outer leg in the principle of the present invention is “3”. Thereby, the total number of the outer legs 51 to the outer legs 56 in the core CC2 according to the second modification is “6” as illustrated in FIG. 6B. When the areas of the cross sections of the newly divided outer legs 51 to 56 are made equal to each other, the area of the cross section of the central leg and the first outer side of the core disclosed in Patent Document 1 are described. To quote the ratio of the cross-sectional area of each leg and the second outer leg 1.5: 1: 1, the cross-sectional area of each of the outer leg 51 to the outer leg 56 of the core CC2 according to the second variant, The ratio of the cross-sectional area of the central leg 50 is 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 1.5, ie 1: 1: 1: 1: 1: 1: 4.5. In the case of this second modification, the first outer leg in the core disclosed in Patent Document 1 is divided into an outer leg 51, an outer leg 55, and an outer leg 53 shown in FIG. This corresponds to dividing the second outer leg of the core disclosed in No. 1 into an outer leg 52, an outer leg 56 and an outer leg 54 shown in FIG. Then, a coil 57, a coil 61, and a coil 59 formed by one common conductive wire W2 are wound around the outer leg 51, the outer leg 55, and the outer leg 53, respectively. In addition, a coil 58, a coil 62, and a coil 60 that are respectively formed by another common conductive wire W1 are wound around the outer leg 52, the outer leg 56, and the outer leg 54, respectively. Thus, one outer leg group is formed by the outer leg 51, the outer leg 55 and the outer leg 53, and another outer leg group is formed by the outer leg 52, the outer leg 56 and the outer leg 54. Yes.
また、図６（ｂ）に例示するコアＣＣ２及び当該コアＣＣ２と同形状のコアを用いたトランスＴ２の駆動方法及びそれに伴う磁束の状態は、実施形態に係るトランスＴにおける当該駆動方法及び磁束の状態と同様である。 In addition, the driving method of the transformer T2 using the core CC2 illustrated in FIG. 6B and the core having the same shape as the core CC2 and the state of the magnetic flux associated therewith are the driving method and the magnetic flux of the transformer T according to the embodiment. It is the same as the state.
以上説明した第２変形形態に係るトランスＴ１によれば、実施形態に係るトランスＴによる作用効果に加えて、トランスＴ２全体として平面視上の面積が更に増えることで、結果的に更なる低背化が可能となる。 According to the transformer T1 according to the second modification described above, in addition to the operational effects of the transformer T according to the embodiment, the area of the transformer T2 as a whole is further increased in plan view, resulting in a further low profile. Can be realized.
（Ｃ）第３変形形態
最後に第３変形形態として、実施形態に係るコアＣ１等を用いたトランスＴは、インターリーブ制御方式により２相モードで駆動されたが、これ以外に、インターリーブ制御方式により３相モードで駆動されるトランス及びそれに用いられるコアに対して本発明を適用することも可能である。
(C) Third Modification Finally, as a third modification, the transformer T using the core C1 or the like according to the embodiment is driven in the two-phase mode by the interleave control method, but besides this, by the interleave control method The present invention can also be applied to a transformer driven in a three-phase mode and a core used in the transformer.
即ち図６（ｃ）に例示するように、組み合わされて用いられるコアＣＣ３を、相対向する一組の中央脚６５と、それぞれに相対向する六組の外側脚６６乃至外側脚７１と、を備えて構成する。そして、一本の共通の導線Ｗ１によりそれぞれ形成されたコイル７３及びコイル７４が、外側脚６７及び外側脚６８にそれぞれ巻回され、他の一本の共通の導線Ｗ２によりそれぞれ形成されたコイル７２及びコイル７６が、外側脚６６及び外側脚７０にそれぞれ巻回され、更に他の一本の共通の導線Ｗ３によりそれぞれ形成されたコイル７５及びコイル７７が、外側脚６９及び外側脚７１にそれぞれ巻回されている。これらにより、インターリーブ制御方式により３相モードで駆動されるトランスに用いられるコアＣＣ３を構成する。これにより、外側脚６７及び外側脚６８により一の外側脚群が形成されており、外側脚６６及び外側脚７０により他の一の外側脚群が形成されており、更に、外側脚６９及び外側脚７１により更に他の一の外側脚群が形成されている。そして、コアＣＣ３の場合、平面視上で、中央脚６５の中心軸から見た隣り合う外側脚６６乃至外側脚７１間の角度は全て同一とされ、更に中央脚６０の横断面の面積は、各外側脚６６乃至外側脚７１それぞれの横断面の面積の例えば６倍とされる。換言すれば、中央脚６５の横断面の面積と、外側脚６６乃至外側脚７１それぞれの横断面の面積と、の比が、６：１：１：１：１：１：１となっている。 That is, as illustrated in FIG. 6C, the core CC3 used in combination includes a pair of opposed center legs 65 and six pairs of outer legs 66 to 71 that face each other. Prepare and configure. Then, a coil 73 and a coil 74 respectively formed by one common conductive wire W1 are wound around the outer leg 67 and the outer leg 68, respectively, and a coil 72 formed by another single common conductive wire W2. And a coil 76 are wound around the outer leg 66 and the outer leg 70, respectively, and a coil 75 and a coil 77 respectively formed by another common conductive wire W3 are wound around the outer leg 69 and the outer leg 71, respectively. It has been turned. Thus, the core CC3 used in the transformer driven in the three-phase mode by the interleave control method is configured. Accordingly, one outer leg group is formed by the outer leg 67 and the outer leg 68, and another outer leg group is formed by the outer leg 66 and the outer leg 70. The leg 71 forms another outer leg group. In the case of the core CC3, the angles between the adjacent outer legs 66 to the outer legs 71 viewed from the central axis of the central leg 65 are all the same in plan view, and the area of the cross section of the central leg 60 is The cross sectional area of each of the outer legs 66 to 71 is, for example, six times. In other words, the ratio of the cross-sectional area of the center leg 65 to the cross-sectional areas of the outer leg 66 to the outer leg 71 is 6: 1: 1: 1: 1: 1: 1. .
ここで、第３変形形態に係るコアＣＣ３の中央脚６０の横断面の面積と、外側脚６６乃至外側脚７１それぞれの横断面の面積と、の比が上記とされている理由について説明する。第３変形形態に係るコアＣＣ３は、本発明の原理における外側脚の分割数を「２」とすると共に、これをインターリーブ制御方式により３相モードで駆動されるトランスに用いられるコアに適用した例である。これにより、第３変形形態に係るコアＣＣ３における外側脚６６乃至外側脚７１の総数は、図６（ｃ）に例示するように「６」となる。そして、当該新たに分割された外側脚６６乃至外側脚７１それぞれの横断面の面積を相互に等しくする場合、従来の上記３相モードで駆動されるトランスに用いられるコアにおける中央脚の横断面の面積と３つの外側脚それぞれの横断面の面積との比が一般に３：１：１であることを引用すると、第３変形形態に係るコアＣＣ３の外側脚６６乃至外側脚７１それぞれの横断面の面積と、中央脚６５の横断面の面積と、の比は、０．５：０．５：０．５：０．５：０．５：０．５：３、即ち、１：１：１：１：１：１：６となるのである。なおこの第３変形形態の場合、従来の上記３相モードで駆動されるトランスに用いられるコアにおける一の外側脚を図６（ｃ）に示す例えば外側脚６７及び外側脚６８に分割し、当該従来のコアにおける他の一の外側脚を図６（ｃ）に示す例えば外側脚６６及び外側脚７０に分割し、当該従来のコアにおける更に他の一の外側脚を図６（ｃ）に示す例えば外側脚６９及び外側脚７１に分割することに相当する。 Here, the reason why the ratio of the cross-sectional area of the central leg 60 of the core CC3 according to the third modification to the cross-sectional areas of the outer leg 66 to the outer leg 71 is described above will be described. The core CC3 according to the third modified example is an example in which the number of outer leg divisions in the principle of the present invention is “2”, and this is applied to a core used in a transformer driven in a three-phase mode by an interleave control method. It is. Accordingly, the total number of the outer legs 66 to the outer legs 71 in the core CC3 according to the third modification is “6” as illustrated in FIG. 6C. When the cross-sectional areas of the newly divided outer leg 66 to outer leg 71 are equal to each other, the cross-section of the central leg in the core used in the transformer driven in the conventional three-phase mode is used. When the ratio of the area to the area of the cross section of each of the three outer legs is generally 3: 1: 1, the cross section of each of the outer legs 66 to 71 of the core CC3 according to the third variant is cited. The ratio of the area to the area of the cross section of the central leg 65 is 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 0.5: 3, ie 1: 1: 1 1: 1: 1: 1: 6. In the case of the third modification, one outer leg in the core used in the transformer driven in the conventional three-phase mode is divided into, for example, the outer leg 67 and the outer leg 68 shown in FIG. Another outer leg in the conventional core is divided into, for example, an outer leg 66 and an outer leg 70 shown in FIG. 6 (c), and yet another outer leg in the conventional core is shown in FIG. 6 (c). For example, this corresponds to the division into the outer leg 69 and the outer leg 71.
また、図６（ｃ）に例示するコアＣＣ３及び当該コアＣＣ３と同形状のコアを用いたトランスＴ３の駆動方法及びそれに伴う磁束の状態は、上記３相モードで駆動される点を除いて、実施形態に係るトランスＴにおける当該駆動方法及び磁束の状態と基本的に同様である。 In addition, the driving method of the transformer T3 using the core CC3 illustrated in FIG. 6C and the core having the same shape as the core CC3 and the state of the magnetic flux accompanying the driving method are except that the driving is performed in the three-phase mode. This is basically the same as the driving method and the state of magnetic flux in the transformer T according to the embodiment.
以上説明した第３変形形態に係るトランスＴ３によれば、上記３相モードで駆動されるトランスについても、実施形態に係るトランスＴと同様の作用効果を奏することができる。 According to the transformer T3 according to the third modification described above, the same effect as that of the transformer T according to the embodiment can be obtained for the transformer driven in the three-phase mode.
以上それぞれ説明したように、本発明はトランスの分野に利用することが可能であり、特に高出力、低雑音及び小型化並びに設計上の自由度の向上等を目的とするトランスの分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。 As described above, the present invention can be used in the field of transformers. In particular, the present invention is applied to the field of transformers aiming at high output, low noise, downsizing, and improvement in design flexibility. In particular, a remarkable effect can be obtained.
１、１’、１Ｃ、４０、５０、６５ 中央脚
２、２Ｃ、３、４、４Ｃ、５、５Ｃ、４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４、５５、５６、６６、６７、６８、６９、７０、７１ 外側脚
１０、１０Ｃ 接続部
３０、３１、３２、３３、４５、４６、４７、４８、５７、５８、５９、６０、６１、６２、７２、７３、７４、７５、７６、７７ コイル
３５，３６ ダイオード
３７ ＰＦＣコントローラ
４０、４１ スイッチング素子
４２ コンデンサ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 導線
Ｓ 変圧装置
Ｖｉ 入力電圧
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ ボビン
Ｌ 寄生インダクタンス
Ｃ１、Ｃ１’、Ｃ２、ＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３ コア
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ トランス
ＶＯ 出力電圧
Ｓ１(t)、Ｓ２(t) 制御信号
Ｉ１(t)、Ｉ２(t) 駆動電流
Ｍ１、Ｍ１’、Ｍ２、Ｍ２’、Ｍ３、Ｍ４ 磁束
1, 1 ', 1C, 40, 50, 65 Central leg 2, 2C, 3, 4, 4C, 5, 5C, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 66, 67, 68, 69, 70, 71 Outer leg 10, 10C Connection 30, 31, 32, 33, 45, 46, 47, 48, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 72, 73, 74, 75, 76, 77 coil 35, 36 diodes 37 PFC controller 40, 41 switching element 42 capacitors W1, W2, W3 conductor S transformer device V i input voltage B1, B2, B3, B4 bobbin L parasitic inductance C1, C1 ', C2 , CC1, CC2, CC3 core T, T1, T2, T3 trans V O output voltage S 1 (t), S 2 (t) the control signal I 1 (t), I 2 (t) drive current M1, M1 ', M2, M2 ' M3, M4 magnetic flux
Claims (6)
柱状の中央脚と、
前記トランスの動作モードにおける相の数のｎ倍（ｎは２以上の自然数）の外側脚であって、前記中央脚に平行に、且つ当該中央脚の中心軸から見て対称の位置にそれぞれ配置され、更にそれぞれが柱状の外側脚と、
前記中央脚の端部と、当該端部に対応した各前記外側脚それぞれの端部と、を接続し、前記外側脚に巻回されるコイルの電流により発生する磁束を前記中央脚及び前記外側脚に通す接続部と、
を備え、
前記外側脚が前記相の数の外側脚群に区分されており、
各前記外側脚群が、相隣接し且つ同数の前記外側脚をそれぞれ含んでおり、
各前記外側脚群にそれぞれ属する各前記外側脚に対して、一の前記外側脚群内で連続する前記コイルが巻回されており、
前記中央脚の中心軸に垂直な断面の面積である中央脚断面積が、各前記外側脚の中心軸に垂直な断面の面積である外側脚断面積のいずれよりも大きいことを特徴とするコア。 A transformer core,
A columnar center leg,
Outer legs of n times the number of phases in the operation mode of the transformer (n is a natural number of 2 or more), arranged parallel to the central leg and symmetrically with respect to the central axis of the central leg. Each of which has a columnar outer leg,
An end portion of the central leg and an end portion of each outer leg corresponding to the end portion are connected, and a magnetic flux generated by a current of a coil wound around the outer leg is generated by the central leg and the outer portion. A connection through the leg,
With
The outer legs are divided into outer leg groups of the number of phases;
Each of the outer leg groups includes the same number of the outer legs adjacent to each other;
The coil that is continuous in one outer leg group is wound around each outer leg belonging to each outer leg group,
The core is characterized in that a central leg cross-sectional area which is a cross-sectional area perpendicular to the central axis of the central leg is larger than any of the outer leg cross-sectional areas which are cross-sectional areas perpendicular to the central axis of each outer leg. .
前記相の数及び前記ｎの値が共に２であり、
各前記外側脚が、前記中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正方形の各頂点の位置にそれぞれ配置されていることを特徴とするコア。 The core of claim 1,
The number of phases and the value of n are both 2,
Each of the outer legs is disposed at each vertex of a square centered on the central axis of the central leg and perpendicular to the central axis.
前記相の数が３であり、
前記ｎの値が２であり、
各前記外側脚が、前記中央脚の中心軸を中心とし且つ当該中心軸に垂直な正六角形の各頂点の位置にそれぞれ配置されていることを特徴とするコア。 The core of claim 1,
The number of phases is 3,
The value of n is 2,
Each of the outer legs is disposed at each vertex of a regular hexagon centered on the central axis of the central leg and perpendicular to the central axis.
各前記外側脚断面積が全て同一であり、
前記中央脚断面積が前記外側脚断面積の２倍より大きく４倍より小さいことを特徴とするコア。 In the core according to any one of claims 1 to 3,
Each of the outer leg cross-sectional areas are all the same,
The core characterized in that the central leg cross-sectional area is greater than twice and less than four times the outer leg cross-sectional area.
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の前記外側脚と前記コイルとの間にそれぞれ挿入されるボビンと、
各前記ボビンを間に挟んで各前記外側脚にそれぞれ巻回されている前記コイルと、
を備えることを特徴とするトランス。 A core according to any one of claims 1 to 4,
A bobbin inserted between the outer leg and the coil according to any one of claims 1 to 4,
The coils wound around the outer legs with the bobbins in between,
A transformer characterized by comprising.
各前記外側脚群に含まれる各前記外側脚に巻回されている前記コイルに対して、インターリーブ制御方式により電流を流す制御手段を更に備えることを特徴とするトランス。 The transformer according to claim 5,
The transformer further comprising a control means for causing a current to flow through the interleave control method with respect to the coils wound around the outer legs included in the outer leg groups.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014183080A JP6459116B2 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Trance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014183080A JP6459116B2 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Trance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016058513A true JP2016058513A (en) | 2016-04-21 |
| JP6459116B2 JP6459116B2 (en) | 2019-01-30 |
Family
ID=55758839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014183080A Active JP6459116B2 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Trance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6459116B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019054158A (en) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | ファナック株式会社 | Three-phase transformer |
| JP2019179929A (en) * | 2019-06-21 | 2019-10-17 | ファナック株式会社 | Three-phase transformer |
| JP2020205377A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | Ｔｍｐ株式会社 | Inductor |
| WO2021192609A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Tdk株式会社 | Magnetic component, power conversion device, and power conversion system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006041002A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Tdk Corp | Ferrite core and transformer using the same |
| JP2011234549A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Shinto Holdings Co Ltd | Power conversion device |
| JP2013501346A (en) * | 2009-07-31 | 2013-01-10 | 株式会社タムラ製作所 | Inductor |
| US8536971B1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-09-17 | Saher Waseem | Magnetic component |
-
2014
- 2014-09-09 JP JP2014183080A patent/JP6459116B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006041002A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Tdk Corp | Ferrite core and transformer using the same |
| JP2013501346A (en) * | 2009-07-31 | 2013-01-10 | 株式会社タムラ製作所 | Inductor |
| JP2011234549A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Shinto Holdings Co Ltd | Power conversion device |
| US8536971B1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-09-17 | Saher Waseem | Magnetic component |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019054158A (en) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | ファナック株式会社 | Three-phase transformer |
| US10692650B2 (en) | 2017-09-15 | 2020-06-23 | Fanuc Corporation | Three-phase transformer |
| JP2020205377A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | Ｔｍｐ株式会社 | Inductor |
| JP2019179929A (en) * | 2019-06-21 | 2019-10-17 | ファナック株式会社 | Three-phase transformer |
| WO2021192609A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Tdk株式会社 | Magnetic component, power conversion device, and power conversion system |
| JP2021153091A (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Tdk株式会社 | Magnetic component, power conversion device, and power conversion system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6459116B2 (en) | 2019-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10910144B2 (en) | Common mode filter | |
| US10211745B2 (en) | Resonant LLC converter with a multi-leg transformer with gapped center leg | |
| US11587726B2 (en) | Coupled inductor structure | |
| EP3136404B1 (en) | Coupling inductor | |
| US20130033351A1 (en) | Power supply apparatus | |
| TW201911342A (en) | Magnetic component and power convrting device using the same | |
| EP2498266A2 (en) | Reactor and power converter using the same | |
| JP6459116B2 (en) | Trance | |
| JP2014207373A (en) | Filter component | |
| JP6749613B2 (en) | DC power supply | |
| KR20180129470A (en) | Transformer and LLC Resonant Converter having the same | |
| JP6619926B2 (en) | Combined reactor | |
| JP6207751B2 (en) | Power converter | |
| JP2011166023A (en) | Inductor | |
| WO2013031711A1 (en) | Reactor and electrical device | |
| JP2012248610A (en) | Coil component and surface-mounted pulse transformer | |
| WO2017140225A1 (en) | Magnetic integrated device and power conversion circuit | |
| TWI611438B (en) | Composite smoothing inductor and smoothing circuit | |
| JP6531712B2 (en) | Composite inductor | |
| JP2014123639A (en) | PFC choke coil for interleave | |
| JP6289736B2 (en) | Insulation transformer | |
| JP2014138045A (en) | Common mode choke | |
| JP2008072114A (en) | Method for adjusting mutual inductance and transformer adjusted by the same method | |
| JP2020205377A (en) | Inductor | |
| EP3373312B1 (en) | Transformer and dc-dc converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170609 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170609 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180710 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180831 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181120 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6459116 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |