JP2017183524A - Combination bobbin, transformer, and resonance type converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組合せボビン、トランス、および共振型コンバータに関する。 The present invention relates to a combination bobbin, a transformer, and a resonant converter.
従来、コンバータの一種として共振型コンバータが知られている。この共振型コンバータでは、トランスの漏れインダクタンスと、トランスの１次巻線に接続された共振コンデンサとの共振を利用して１次巻線に流れる電流を正弦波に近づけることで、ノイズの低減や変換効率の向上を図っている。また、電流共振型コンバータのトランスでは、１次巻線と２次巻線との距離を大きくして結合係数を小さくすることで、意図的に漏れインダクタンスを大きくしている。このような電流共振型コンバータは、例えばプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）に搭載される充電器など、各種の製品に適用される。 Conventionally, a resonant converter is known as a kind of converter. In this resonant converter, the current flowing through the primary winding is made close to a sine wave by utilizing the resonance between the transformer leakage inductance and the resonant capacitor connected to the primary winding of the transformer. The conversion efficiency is improved. Moreover, in the transformer of the current resonance type converter, the leakage inductance is intentionally increased by increasing the distance between the primary winding and the secondary winding to reduce the coupling coefficient. Such a current resonance type converter is applied to various products such as a charger mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV), for example.
ところで、電流共振型コンバータ等のスイッチング電源に用いられるトランスでは、従来、図１２に示すように、ボビン３００が用いられている。このボビン３００は、巻軸３１０と、巻軸３１０の下端に設けられた鍔部３２０と、巻軸３１０の上端に設けられた鍔部３４０と、巻軸３１０の中間に設けられた鍔部３３０とを有する。１次巻線４１０は、鍔部３２０と鍔部３３０により仕切られた筒部に巻回され、２次巻線４２０は、鍔部３３０と鍔部３４０により仕切られた筒部に巻回されている。１次巻線４１０から引き出されたリード線４１１は、鍔部３３０で曲げられた後、２次巻線４２０の側方を通過し回路基板（図示せず）に電気的に接続される。
Incidentally, in a transformer used for a switching power source such as a current resonance type converter, a
なお、特許文献１には、上記のボビン２００と同様の構成を有するボビンに２つのコイルが巻回されたトランスが開示されている。
上記のボビン３００では、図１２に示すように、巻軸３１０の中間に設けられた鍔部３３０を高く形成することで、１次巻線４１０と２次巻線４２０との間で必要とされる空間距離Ｄを確保している。しかしながら、必要な空間距離ないし沿面距離が大きくなるにつれて、ボビンのサイズ（外径）も大きくなってしまう。
In the above-described
本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、ボビンのサイズを大きくすることなく必要な沿面距離を確保することが可能な組合せボビン、トランスおよび共振型コンバータを提供することである。 The present invention has been made based on the above technical recognition, and an object of the present invention is to provide a combined bobbin, transformer, and resonant converter capable of ensuring a necessary creepage distance without increasing the size of the bobbin. Is to provide.
本発明に係る組合せボビンは、
第１のボビンと、前記第１のボビン上に重ね合わせることが可能な第２のボビンとを備え、
前記第１のボビンは、
第１の筒部と、
前記第１の筒部の外周から径方向に延在する第１の上側鍔部と、
前記第１の上側鍔部の下側に設けられ、前記第１の筒部の外周から径方向に延在する第１の下側鍔部と、
前記第１の上側鍔部の外縁部から前記第１の筒部の中心軸方向に沿って上方に延在するセパレート部と、を有し、
前記第２のボビンは、
第２の筒部と、
前記第２の筒部の外周から径方向に延在する第２の上側鍔部と、
前記第２の上側鍔部の下側に設けられ、前記第２の筒部の外周から径方向に延在する第２の下側鍔部と、を有し、
前記第２のボビンが前記第１のボビン上に重ね合わされた重ね合わせ状態において、前記第２の筒部の径方向領域の少なくとも一部は、前記セパレート部により前記第２の下側鍔部から前記第２の上側鍔部にわたって覆われることを特徴とする。
The combined bobbin according to the present invention is
A first bobbin and a second bobbin that can be superimposed on the first bobbin;
The first bobbin is
A first tube portion;
A first upper flange extending radially from the outer periphery of the first tube portion;
A first lower collar that is provided below the first upper collar and extends radially from an outer periphery of the first cylinder;
A separate portion extending upward from the outer edge portion of the first upper flange portion along the central axis direction of the first cylindrical portion,
The second bobbin is
A second tube portion;
A second upper flange extending radially from the outer periphery of the second cylindrical portion;
A second lower collar part provided below the second upper collar part and extending radially from the outer periphery of the second cylindrical part;
In the overlapped state in which the second bobbin is overlapped on the first bobbin, at least a part of the radial region of the second cylindrical portion is separated from the second lower flange by the separate portion. The second upper ridge is covered.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記重ね合わせ状態において、前記第２の下側鍔部は前記第１のボビンの前記第１の上側鍔部と重なるようにしてもよい。
In the combination bobbin,
In the overlapped state, the second lower collar part may overlap the first upper collar part of the first bobbin.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記セパレート部には、前記第１の筒部に巻回される巻線から引き出されたリード線を前記第２のボビンの上方側に通すためのガイド部が設けられていてもよい。
In the combination bobbin,
The separate portion may be provided with a guide portion for passing the lead wire drawn from the winding wound around the first tube portion to the upper side of the second bobbin.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第２のボビンは、前記第２の上側鍔部の一端から前記第２の筒部の中心軸方向に沿って上方に延在する第１の脚部と、前記第２の上側鍔部の他端から前記中心軸方向に沿って上方に延在する第２の脚部とをさらに有してもよい。
In the combination bobbin,
The second bobbin includes a first leg portion extending upward from one end of the second upper flange portion along a central axis direction of the second cylindrical portion, and a second leg portion of the second upper flange portion. You may further have the 2nd leg part extended upwards along the said central-axis direction from an other end.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第２の脚部には、前記第２の筒部に巻回される巻線から引き出されたリード線を前記第２のボビンの上方側に通すためのガイド部が設けられていてもよい。
In the combination bobbin,
The second leg portion may be provided with a guide portion for passing a lead wire drawn out from a winding wound around the second tube portion to the upper side of the second bobbin. .
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第１の脚部は、前記重ね合わせ状態において前記セパレート部の被係合部と係合する係合部を有してもよい。
In the combination bobbin,
The first leg portion may have an engaging portion that engages with an engaged portion of the separate portion in the overlapped state.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第１の脚部および／または前記第２の脚部の上端には、前記組合せボビンを回路基板の搭載位置に位置決めするための突起部が設けられていてもよい。
In the combination bobbin,
A protrusion for positioning the combination bobbin at a mounting position of the circuit board may be provided on the upper end of the first leg and / or the second leg.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第２の筒部の外周面の周長が前記第１の筒部の外周面の周長と異なるようにしてもよい。
In the combination bobbin,
You may make it the circumference of the outer peripheral surface of a said 2nd cylinder part differ from the circumference of the outer peripheral surface of a said 1st cylinder part.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記第２の筒部の外周面の周長が前記第１の筒部の外周面の周長よりも短いようにしてもよい。
In the combination bobbin,
The peripheral length of the outer peripheral surface of the second cylindrical portion may be shorter than the peripheral length of the outer peripheral surface of the first cylindrical portion.
また、前記組合せボビンにおいて、
上下に重ね合わされた前記第１のボビンおよび第２のボビンを左右から挟み込んで、前記第１のボビンおよび第２のボビンが分離しないように固定する一対のクランプ部材をさらに備えてもよい。
In the combination bobbin,
A pair of clamp members may be further provided that sandwich the first bobbin and the second bobbin that are vertically stacked and fix the first bobbin and the second bobbin so that the first bobbin and the second bobbin are not separated from each other.
また、前記組合せボビンにおいて、
前記クランプ部材は、
重ね合わされた前記第１のボビンおよび第２のボビンの側面を覆う被覆部と、
前記被覆部の上端から内側に向かって延在する上側挟込部と、
前記被覆部の下端から内側に向かって延在する下側挟込部と、
を有し、
前記上側挟込部には、第１の貫通孔が設けられ、前記下側挟込部には、第２の貫通孔が設けられ、前記第２の上側鍔部に設けられた第１の突部が前記第１の貫通孔に弾発的に係合し、前記第１の下側鍔部に設けられた第２の突部が前記第２の貫通孔に弾発的に係合するようにしてもよい。
In the combination bobbin,
The clamp member is
A covering portion that covers the side surfaces of the first bobbin and the second bobbin that are overlapped;
An upper sandwiching portion extending inward from the upper end of the covering portion;
A lower sandwiching portion extending inward from the lower end of the covering portion;
Have
The upper sandwiched portion is provided with a first through hole, the lower sandwiched portion is provided with a second through hole, and a first protrusion provided on the second upper flange portion. The portion is elastically engaged with the first through hole, and the second protrusion provided on the first lower flange is elastically engaged with the second through hole. It may be.
本発明に係るトランスは、
本発明に係る組合せボビンと、
前記第１の筒部に巻回された第１の巻線と、
前記第２の筒部に巻回された第２の巻線と、
前記第１の巻線と前記第２の巻線との間の磁路を形成するコアとを備えることを特徴とする。
The transformer according to the present invention is
A combination bobbin according to the present invention;
A first winding wound around the first tube portion;
A second winding wound around the second cylindrical portion;
And a core that forms a magnetic path between the first winding and the second winding.
また、前記トランスにおいて、
前記コアは、
前記第１のボビンの下側に配置された第１コア部と、前記第１コア部から立設され前記第１のボビンの側面に配置された第２コア部と、前記第１コア部から立設され、前記第１の筒部内に挿入された第３コア部とを有する下側コアと、
前記第２のボビンの上側に配置された第４コア部と、前記第４コア部から立設され前記第２のボビンの側面に配置され、前記第２コア部に当接する第５コア部と、前記第４コア部から立設され、前記第２の筒部内に挿入された第６コア部とを有する上側コアと、を有し、
前記第３コア部と前記第６コア部との間にはギャップが設けられていてもよい。
In the transformer,
The core is
From the first core portion disposed below the first bobbin, the second core portion standing from the first core portion and disposed on the side surface of the first bobbin, and the first core portion A lower core having a third core portion that is erected and inserted into the first tube portion;
A fourth core part disposed on the upper side of the second bobbin, and a fifth core part standing from the fourth core part and disposed on a side surface of the second bobbin and contacting the second core part; An upper core having a sixth core portion standing from the fourth core portion and inserted into the second cylindrical portion,
A gap may be provided between the third core portion and the sixth core portion.
また、前記トランスにおいて、
前記第３コア部と前記第６コア部との間に設けられたギャップの長さは、前記第１の上側鍔部と前記第２の下側鍔部の厚さの和よりも小さいようにしてもよい。
In the transformer,
The length of the gap provided between the third core portion and the sixth core portion should be smaller than the sum of the thicknesses of the first upper flange portion and the second lower flange portion. May be.
本発明に係る共振型コンバータは、
複数の半導体スイッチを有し、入力した直流電力を交流電力に変換して出力するブリッジ回路と、
本発明に係るトランスであって、前記第１の巻線が前記ブリッジ回路の出力端子に接続された、トランスと、
前記第１の巻線と前記ブリッジ回路の間に設けられた共振コンデンサと、
前記トランスの前記第２の巻線に発生した電圧を整流および平滑する整流平滑部と、
を備えることを特徴とする。
The resonant converter according to the present invention is
A bridge circuit that has a plurality of semiconductor switches, converts input DC power into AC power, and outputs the AC power;
A transformer according to the present invention, wherein the first winding is connected to an output terminal of the bridge circuit;
A resonant capacitor provided between the first winding and the bridge circuit;
A rectifying / smoothing unit that rectifies and smoothes the voltage generated in the second winding of the transformer;
It is characterized by providing.
また、前記共振型コンバータにおいて、
前記第１の上側鍔部の下面と前記第２の下側鍔部の上面との間の距離は、前記トランスの漏れインダクタンスが共振周波数に応じた値になるように決められていてもよい。
In the resonant converter,
The distance between the lower surface of the first upper flange and the upper surface of the second lower flange may be determined so that the leakage inductance of the transformer has a value corresponding to the resonance frequency.
本発明に係る組合せボビンでは、第２のボビンが第１のボビン上に重ね合わされた重ね合わせ状態において、第２の筒部の径方向領域の少なくとも一部は、第１のボビンに設けられ、第１の上側鍔部の外縁部から第１の筒部の中心軸方向に沿って上方に延在するセパレート部により、第２の下側鍔部から第２の上側鍔部にわたって覆われる。よって、本発明によれば、ボビンのサイズを大きくすることなく、必要な沿面距離を確保することができる。 In the combined bobbin according to the present invention, in the overlapped state where the second bobbin is overlapped on the first bobbin, at least a part of the radial direction region of the second cylindrical portion is provided on the first bobbin, The second upper collar is covered from the second lower collar by a separate part extending upward from the outer edge of the first upper collar along the central axis direction of the first cylinder. Therefore, according to the present invention, a necessary creepage distance can be ensured without increasing the size of the bobbin.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has an equivalent function in each figure.
＜組合せボビン＞
本発明の実施形態に係る組合せボビン１について、図１〜図８を参照して説明する。なお、図２および図６は、図１に示す長軸方向に沿う縦断面図である。図５は、図１に示す短軸方向に沿う縦断面図である。
<Combination bobbin>
A
組合せボビン１は、下側ボビン１０（第１のボビン）と、この下側ボビン１０上に重ね合わせることが可能な上側ボビン２０（第２のボビン）とを備えている。なお、以下の説明において、図３〜図６に示すように上側ボビン２０が下側ボビン１０上に重ね合わされた状態を単に「重ね合わせ状態」ともいう。
The
まず、下側ボビン１０について説明する。下側ボビン１０は、図１（ｂ）および図２に示すように、筒部１１（第１の筒部）と、上側鍔部１２（第１の上側鍔部）と、下側鍔部１３（第１の下側鍔部）と、セパレート部１４とを有する。筒部１１は、図６に示すように、１次巻線４１（第１の巻線）が巻回される部分である。上側鍔部１２は、筒部１１の外周から径方向に延在する。下側鍔部１３は、上側鍔部１２の下側に設けられ、筒部１１の外周から径方向に延在する。本実施形態では、上側鍔部１２は筒部１１の上端に設けられ、下側鍔部１３は筒部１１の下端に設けられている。なお、上側鍔部１２が筒部１１の途中（例えば筒部１１の上端より少し下の位置）に設けられてもよい。
First, the
図２、図５および図６に示すように、下側鍔部１３には２つの突部１３ａ（第２の突部）が設けられている。この突部１３ａは、後述のクランプ部材３０の貫通孔３３ａと係合する。
As shown in FIGS. 2, 5, and 6, the
セパレート部１４は、図１（ｂ）および図２に示すように、上側鍔部１２の外縁部から筒部１１の中心軸方向に沿って上方に延在するように設けられている。本実施形態では、セパレート部１４は、上側鍔部１２の全周にわたって設けられており、スカート状に形成されている。なお、セパレート部１４は、１次巻線４１のリード線４１ａが通過する部分にのみ設けられてもよい。
As shown in FIGS. 1B and 2, the
図３に示すように、セパレート部１４には、２つのガイド部１４ａが設けられている。より詳しくは、セパレート部１４のうち、下側鍔部２３から上側鍔部２２にわたって筒部２１を覆うセパレート部１４の部分に、ガイド部１４ａが設けられている。このガイド部１４ａは、図６に示すように、１次巻線４１から引き出されたリード線４１ａを、上側ボビン２０の上方側（すなわち、回路基板側）に通すために設けられている。なお、ガイド部１４ａの数は２つに限られず１つであってもよい。
As shown in FIG. 3, the
また、図１（ｂ）に示すように、セパレート部１４には、上側ボビン２０の係合部２４ａと係合する被係合部１４ｂが設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, the separated
次に、上側ボビン２０について説明する。上側ボビン２０は、図１（ａ）および図２に示すように、筒部２１（第２の筒部）と、上側鍔部２２（第２の上側鍔部）と、下側鍔部２３（第２の下側鍔部）とを有する。筒部２１は、図６に示すように、２次巻線４２（第２の巻線）が巻回される部分である。上側鍔部２２は、筒部２１の外周から径方向に延在する。下側鍔部２３は、上側鍔部２２の下側に設けられ、筒部２１の外周から径方向に延在する。本実施形態では、上側鍔部２２は筒部２１の上端に設けられ、下側鍔部２３は筒部２１の下端に設けられている。なお、下側鍔部２３が筒部２１の途中（例えば筒部２１の下端より少し上の位置）に設けられてもよい。
Next, the
上側ボビン２０は、図１（ａ）および図２に示すように、脚部２４（第１の脚部）および脚部２５（第２の脚部）をさらに有する。脚部２４は、上側鍔部２２の一端から筒部２１の中心軸方向に沿って上方に延在し、脚部２５は、上側鍔部２２の他端から筒部２１の中心軸方向に沿って上方に延在する。本実施形態では、脚部２４と脚部２５は互いに平行になるように配置されている。組合せボビン１を用いた後述のトランス１２０が回路基板上に実装される際、脚部２４，２５が回路基板（図示せず）上に配置され、トランス１２０を支持することとなる。
As shown in FIGS. 1A and 2, the
図１（ａ）および図３に示すように、脚部２４は、重ね合わせ状態においてセパレート部１４の被係合部１４ｂと係合する係合部２４ａを有する。本実施形態では、凸状の係合部２４ａが凹状の被係合部１４ｂに嵌合する。
As shown in FIGS. 1A and 3, the
図１（ａ）および図２に示すように、脚部２５の上端には、組合せボビン１を回路基板の搭載位置に位置決めするための突起部２５ｂが設けられている。組合せボビン１が回路基板上に搭載される際、この突起部２５ｂが回路基板の位置決め孔に挿入されることとなる。なお、脚部２４の上端にも、組合せボビン１を回路基板の搭載位置に位置決めするための突起部が設けられていてもよい。一般的に言えば、このような搭載位置に位置決めするための突起部が、脚部２４および脚部２５の少なくともいずれか一方の上端に設けられる。
As shown in FIG. 1A and FIG. 2, a
図１（ａ）および図６に示すように、脚部２５には、筒部２１に巻回される２次巻線４２から引き出されたリード線４２ａを上側ボビン２０の上方側（すなわち、回路基板側）に通すためのガイド部２５ａが設けられている。なお、ガイド部２５ａの数は２つに限られず１つであってもよい。
As shown in FIG. 1A and FIG. 6, the
図１（ａ）および図２等に示すように、上側鍔部２２には２つの突部２２ａ（第１の突部）が設けられている。この突部２２ａは、後述のクランプ部材３０の貫通孔３２ａ（第１の貫通孔）と係合する。
As shown in FIG. 1A, FIG. 2, and the like, the
なお、本実施形態では、筒部１１および筒部２１の横断面形状は長円形であるが、これに限られるものではなく、その他の形状（正円、楕円等）であってもよい。
In the present embodiment, the cross-sectional shapes of the
また、本実施形態では、図５および図６に示すように、筒部１１と筒部２１の外周面の周長が同じである（すなわち、筒部の横断面形状・大きさが同じ）が、これに限られない。すなわち、筒部１１と筒部２１とで、外周面の周長が異なるようにしてもよい。例えば、筒部２１の外周面の周長が筒部１１の外周面の周長よりも短くなるようにしてもよい。これにより、上側ボビン２０の高さを増やすことなく、２次巻線４２の巻数を増やすことができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the peripheral lengths of the outer peripheral surfaces of the
本実施形態に係る組合せボビン１は、図８に示すように、一対のクランプ部材３０をさらに備えている。一対のクランプ部材３０は、上下に重ね合わされた下側ボビン１０および上側ボビン２０を左右から挟み込んで、下側ボビン１０および上側ボビン２０が分離しないように固定する。
The
クランプ部材３０は、図７に示すように、被覆部３１と、上側挟込部３２と、下側挟込部３３とを有する。被覆部３１は、図８に示すように、重ね合わされた下側ボビン１０および上側ボビン２０の側面を覆う。本実施形態では、被覆部３１は、セパレート部１４の形状に沿って湾曲している。上側挟込部３２は、被覆部３１の上端から内側に向かって延在しており、この上側挟込部３２には貫通孔３２ａ（第１の貫通孔）が設けられている。下側挟込部３３は、被覆部３１の下端から内側に向かって延在しており、この下側挟込部３３には貫通孔３３ａ（第２の貫通孔）が設けられている。
As shown in FIG. 7, the
上側鍔部２２の突部２２ａがクランプ部材３０の貫通孔３２ａに弾発的に係合し、下側鍔部１３の突部１３ａがクランプ部材３０の貫通孔３３ａに弾発的に係合することにより、クランプ部材３０は、重ね合わされた下側ボビン１０および上側ボビン２０が分離しないように固定する。
The
以上、本実施形態に係る組合せボビン１について説明した。
The
本実施形態に係る組合せボビン１では、図６に示すように、重ね合わせ状態において筒部２１の径方向領域の少なくとも一部は、セパレート部１４により下側鍔部２３から上側鍔部２２にわたって覆われる。ここで、セパレート部１４により覆われる筒部２１の径方向領域は、具体的には、下側ボビン１０に巻回された１次巻線４１から引き出されたリード線４１ａが通る部分（ガイド部１４ａが設けられた部分）である。これにより、本実施形態によれば、ボビン（組合せボビン１）のサイズを大きくすることなく、必要な沿面距離を確保することができる。
In the combined
さらに、本実施形態に係る組合せボビン１では、図５および図６に示すように、重ね合わせ状態において、上側ボビン２０の下側鍔部２３が下側ボビン１０の上側鍔部１２と重なり、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和は１次巻線４１と２次巻線４２との間の距離（巻線間距離Ｌ）となる。換言すれば、巻線間距離Ｌは、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和となる。後述のトランス１２０の漏れインダクタンスは、この和の値により調整することができる。より一般的に言えば、上側鍔部１２の下面と下側鍔部２３の上面との間の距離を変えることにより、トランス１２０の漏れインダクタンスを調整することができる。したがって、トランス１２０の適用製品が変わった場合、上側ボビン２０と下側ボビン１０のうちいずれか一方のみを新規に作製すればよい。よって、本実施形態に係る組合せボビン１によれば、適用製品の特性に応じて柔軟に対応することができる。
Furthermore, in the
また、本実施形態に係る組合せボビン１では、下側ボビン１０および上側ボビン２０のいずれも、巻線が巻回される筒部の上下両端に鍔部を有する。このため、重ね合わせ状態でなくとも、筒部に巻回された巻線（１次巻線４１、２次巻線４２）を固定することができる。すなわち、巻線が巻回された状態であっても、下側ボビン１０または上側ボビン２０単体で（下側ボビン１０および上側ボビン２０を重ね合わせることなく）取り扱うことができる。例えば、巻線が巻回された下側ボビン１０または上側ボビン２０を単体で搬送したり保管したりすることができる。
Moreover, in the
＜組合せボビンを用いたトランス＞
次に、上記の組合せボビン１を用いたトランス１２０について、図９を参照して説明する。
<Transformer using combination bobbin>
Next, the
本実施形態に係るトランス１２０は、図９に示すように、組合せボビン１（下側ボビン１０、上側ボビン２０、クランプ部材３０）と、筒部１１に巻回された１次巻線４１と、筒部２１に巻回された２次巻線４２と、１次巻線４１と２次巻線４２との間の磁路を形成するコア５０とを備えている。
As shown in FIG. 9, the
コア５０は、下側コア５１および上側コア５２を有している。本実施形態では、コア５０は、図９に示すように、いずれもＥ形の下側コア５１と上側コア５２を組み合わせたものである。
The
下側コア５１は、コア部５１ａ（第１コア部）と、コア部５１ａの両端から立設された２つのコア部５１ｂ（第２コア部）と、コア部５１ａの中央部分から立設されたコア部５１ｃ（第３コア部）を有する。コア部５１ａは、下側ボビン１０の下側に配置されている。本実施形態では、クランプ部材３０の下側挟込部３３が板状のコア部５１ａに接している。コア部５１ｂは、下側ボビン１０の側面に配置されている。本実施形態では、コア部５１ｂはクランプ部材３０の被覆部３１に接している。コア部５１ｃは、筒部１１内に挿入されており、筒部１１に巻回された１次巻線４１を貫通する。
The
上側コア５２は、コア部５２ａ（第４コア部）と、コア部５２ａの両端から立設されたコア部５２ｂ（第５コア部）と、コア部５２ａの中央部分から立設されたコア部５２ｃ（第６コア部）とを有する。コア部５２ａは、上側ボビン２０の上側に配置されている。本実施形態では、クランプ部材３０の上側挟込部３２が板状のコア部５２ａに接している。コア部５２ｂは、上側ボビン２０の側面に配置されており、下側コア５１のコア部５１ｂに当接している。コア部５２ｃは、筒部２１内に挿入されており、筒部２１に巻回された２次巻線４２を貫通する。
The
また、図９に示すように、コア部５１ｃとコア部５２ｃとの間には、ギャップＧが設けられている。本実施形態では、このギャップＧの長さは、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和（巻線間距離Ｌ）よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 9, a gap G is provided between the
図１０に示すように、トランス１２０の漏れインダクタンスＬｒは、巻線間距離Ｌ（本実施形態では１〜６ｍｍ）にほぼ比例して大きくなる。この関係を利用すれば、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和を調整することにより所望の漏れインダクタンスＬｒを得ることができる。漏れインダクタンスＬｒは、図１０に示すように、コア部５１ｃとコア部５２ｃとの間のギャップＧの長さ（Ｇ１＝０．５ｍｍ，Ｇ２＝０．２５ｍｍ，Ｇ３＝０．１ｍｍ）にはあまり依存しない。
As shown in FIG. 10, the leakage inductance Lr of the
なお、上記のトランス１２０では、下側ボビン１０の筒部１１に１次巻線４１が巻回され、上側ボビン２０の筒部２１に２次巻線４２が巻回されていたが、これとは反対に、下側ボビン１０の筒部１１に２次巻線４２が巻回され、上側ボビン２０の筒部２１に１次巻線４１が巻回されてもよい。
In the
＜共振型コンバータ＞
次に、上記のトランス１２０を用いた共振型コンバータ１００について、図１１を参照して説明する。
<Resonant converter>
Next, the
本実施形態に係る共振型コンバータ１００は、電流共振型コンバータであって、図１１に示すように、ブリッジ回路１１０と、トランス１２０と、共振コンデンサＣｒと、整流平滑部１３０とを備えている。共振型コンバータ１００は、直流電源Ｖｉｎから直流電力を入力し、電力変換により得られた直流電力を負荷ＲＬに出力するように構成されている。
The
ブリッジ回路１１０は、直流電源Ｖｉｎから入力した直流電力を交流電力に変換してトランス１２０に出力する。このブリッジ回路１１０は、複数の半導体スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有する。半導体スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は、フルブリッジ回路を構成する。なお、半導体スイッチＱ１〜Ｑ４の種類は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。また、図１１中のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は還流ダイオードである。半導体スイッチＱ１〜Ｑ４がパワーＭＯＳＦＥＴである場合、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は内蔵ダイオード（ボディダイオード）である。
The
トランス１２０は、１次巻線４１がブリッジ回路１１０の出力端子に接続されている。本実施形態では、１次巻線４１の一端は、半導体スイッチＱ１のエミッタと半導体スイッチＱ２のコレクタとの間の接続点Ｎ１に接続されている。１次巻線４１の他端は、半導体スイッチＱ３のエミッタと半導体スイッチＱ４のコレクタとの間の接続点Ｎ２に共振コンデンサＣｒを介して接続されている。
In the
共振コンデンサＣｒは、漏れインダクタンスＬｒおよび励磁インダクタンスＬｍとともに共振回路を構成する。共振コンデンサＣｒは、ブリッジ回路１１０とトランス１２０（１次巻線４１）との間に設けられる。本実施形態では、共振コンデンサＣｒは、図１１に示すように、接続点Ｎ２と１次巻線４１（の他端）との間に設けられている。なお、共振コンデンサＣｒは、接続点Ｎ１と１次巻線４１（の一端）との間に設けられてもよい。
The resonance capacitor Cr forms a resonance circuit together with the leakage inductance Lr and the excitation inductance Lm. The resonant capacitor Cr is provided between the
整流平滑部１３０は、トランス１２０の２次巻線４２に発生した電圧（交流電圧）を整流および平滑するように構成されている。具体的には、整流平滑部１３０は、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８から構成されるブリッジダイオードと、このブリッジダイオードの出力端に接続された平滑コンデンサＣとを有している。
The rectifying /
共振型コンバータ１００において、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和（巻線間距離Ｌ）は、トランス１２０の漏れインダクタンスＬｒが共振周波数に応じた値になるように決められている。このように、本実施形態によれば、上側鍔部１２と下側鍔部２３の厚さの和（より一般的に言えば、上側鍔部１２の下面と下側鍔部２３の上面との間の距離）を変えることにより、共振型コンバータ１００の共振周波数を調整することができる。
In the
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. . You may combine suitably the component covering different embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
１ 組合せボビン
１０ 下側ボビン（第１のボビン）
１１，２１ 筒部
１２，２２ 上側鍔部
１３，２３ 下側鍔部
１３ａ，２２ａ 突部
１４ セパレート部
１４ａ ガイド部
１４ｂ 被係合部
２０ 上側ボビン（第２のボビン）
２４，２５ 脚部
２４ａ 係合部
２５ａ ガイド部
２５ｂ （位置合せ用の）突起部
３０ クランプ部材
３１ 被覆部
３２ 上側挟込部
３３ 下側挟込部
３２ａ，３３ａ 貫通孔
４１ １次巻線
４１ａ，４２ａ リード線
４２ ２次巻線
５０ コア
５１ 下側コア
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ コア部
５２ 上側コア
１００ 共振型コンバータ
１１０ ブリッジ回路
１２０ トランス
１３０ 整流平滑部
Ｄ 空間距離
Ｇ （コアの）ギャップ
Ｌ 巻線間距離
Ｎ１，Ｎ２ 接続点
ＲＬ 負荷
Ｖｉｎ 直流電源
1
11, 21
24, 25
Claims (16)
前記第１のボビンは、
第１の筒部と、
前記第１の筒部の外周から径方向に延在する第１の上側鍔部と、
前記第１の上側鍔部の下側に設けられ、前記第１の筒部の外周から径方向に延在する第１の下側鍔部と、
前記第１の上側鍔部の外縁部から前記第１の筒部の中心軸方向に沿って上方に延在するセパレート部と、を有し、
前記第２のボビンは、
第２の筒部と、
前記第２の筒部の外周から径方向に延在する第２の上側鍔部と、
前記第２の上側鍔部の下側に設けられ、前記第２の筒部の外周から径方向に延在する第２の下側鍔部と、を有し、
前記第２のボビンが前記第１のボビン上に重ね合わされた重ね合わせ状態において、前記第２の筒部の径方向領域の少なくとも一部は、前記セパレート部により前記第２の下側鍔部から前記第２の上側鍔部にわたって覆われることを特徴とする組合せボビン。 A first bobbin and a second bobbin that can be superimposed on the first bobbin;
The first bobbin is
A first tube portion;
A first upper flange extending radially from the outer periphery of the first tube portion;
A first lower collar that is provided below the first upper collar and extends radially from an outer periphery of the first cylinder;
A separate portion extending upward from the outer edge portion of the first upper flange portion along the central axis direction of the first cylindrical portion,
The second bobbin is
A second tube portion;
A second upper flange extending radially from the outer periphery of the second cylindrical portion;
A second lower collar part provided below the second upper collar part and extending radially from the outer periphery of the second cylindrical part;
In the overlapped state in which the second bobbin is overlapped on the first bobbin, at least a part of the radial region of the second cylindrical portion is separated from the second lower flange by the separate portion. A combination bobbin characterized by being covered over the second upper collar.
重ね合わされた前記第１のボビンおよび第２のボビンの側面を覆う被覆部と、
前記被覆部の上端から内側に向かって延在する上側挟込部と、
前記被覆部の下端から内側に向かって延在する下側挟込部と、
を有し、
前記上側挟込部には、第１の貫通孔が設けられ、前記下側挟込部には、第２の貫通孔が設けられ、前記第２の上側鍔部に設けられた第１の突部が前記第１の貫通孔に弾発的に係合し、前記第１の下側鍔部に設けられた第２の突部が前記第２の貫通孔に弾発的に係合することを特徴とする請求項１０に記載の組合せボビン。 The clamp member is
A covering portion that covers the side surfaces of the first bobbin and the second bobbin that are overlapped;
An upper sandwiching portion extending inward from the upper end of the covering portion;
A lower sandwiching portion extending inward from the lower end of the covering portion;
Have
The upper sandwiched portion is provided with a first through hole, the lower sandwiched portion is provided with a second through hole, and a first protrusion provided on the second upper flange portion. A portion is elastically engaged with the first through hole, and a second protrusion provided on the first lower flange is elastically engaged with the second through hole. The combination bobbin according to claim 10.
前記第１の筒部に巻回された第１の巻線と、
前記第２の筒部に巻回された第２の巻線と、
前記第１の巻線と前記第２の巻線との間の磁路を形成するコアとを備えることを特徴とするトランス。 A combination bobbin according to any one of claims 1 to 11,
A first winding wound around the first tube portion;
A second winding wound around the second cylindrical portion;
A transformer comprising: a core that forms a magnetic path between the first winding and the second winding.
前記第１のボビンの下側に配置された第１コア部と、前記第１コア部から立設され前記第１のボビンの側面に配置された第２コア部と、前記第１コア部から立設され、前記第１の筒部内に挿入された第３コア部とを有する下側コアと、
前記第２のボビンの上側に配置された第４コア部と、前記第４コア部から立設され前記第２のボビンの側面に配置され、前記第２コア部に当接する第５コア部と、前記第４コア部から立設され、前記第２の筒部内に挿入された第６コア部とを有する上側コアと、を有し、
前記第３コア部と前記第６コア部との間にはギャップが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のトランス。 The core is
From the first core portion disposed below the first bobbin, the second core portion standing from the first core portion and disposed on the side surface of the first bobbin, and the first core portion A lower core having a third core portion that is erected and inserted into the first tube portion;
A fourth core part disposed on the upper side of the second bobbin, and a fifth core part standing from the fourth core part and disposed on a side surface of the second bobbin and contacting the second core part; An upper core having a sixth core portion standing from the fourth core portion and inserted into the second cylindrical portion,
The transformer according to claim 12, wherein a gap is provided between the third core portion and the sixth core portion.
請求項１２〜１４のいずれかに記載のトランスであって、前記第１の巻線が前記ブリッジ回路の出力端子に接続された、トランスと、
前記第１の巻線と前記ブリッジ回路の間に設けられた共振コンデンサと、
前記トランスの前記第２の巻線に発生した電圧を整流および平滑する整流平滑部と、
を備えることを特徴とする共振型コンバータ。 A bridge circuit that has a plurality of semiconductor switches, converts input DC power into AC power, and outputs the AC power;
The transformer according to any one of claims 12 to 14, wherein the first winding is connected to an output terminal of the bridge circuit;
A resonant capacitor provided between the first winding and the bridge circuit;
A rectifying / smoothing unit that rectifies and smoothes the voltage generated in the second winding of the transformer;
A resonant converter comprising:
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