JP2021163953A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも小型、高出力、低雑音で且つ簡易な製造工程により製造することが可能なトランスを提供する。【解決手段】コイルが巻回される柱状の中央脚６及び中央脚１５と、中央脚６及び中央脚１５の中心軸から見て対称の位置に配置されている三以上の外側脚２等であって、それぞれが柱状の外側脚２等と、中央脚６及び中央脚１５の端部と、当該端部に対応した各外側脚２等の端部と、の間に配置され、コイルの電流により発生する磁束を通す上面部１及び下面部１０と、を備え、各外側脚２等の横断面の面積の合計が、中央脚６及び中央脚１５の横断面の面積以上とされている。また、コイルが巻回されるボビンの一端に、コアＣと接続端子との間の沿面距離を確保するガード部を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電力変換に用いられるトランスの技術分野に属する。

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、小型化及び低雑音化等である。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は、一次巻線及び二次巻線を含むコイル部と、当該コイル部を挟み込む状態で配置されるコアと、を備え、各巻線については、平角線を環状に重ねて巻くことで形成される環状部を有する構成とされている。

一方各種電子機器製品では、発振周波数を高周波化して、当該トランスの小型化・多出力化（多出力電圧対応）することが要請されている。

特開２００３−３２４０１７号公報

しかしながら、上記特許文献１には、上記小型化・多出力化を実現しつつ、それに記載されているトランスを基板に実装するための具体的な構成については、開示も示唆も見当たらない。よって、当該実装可能な構成を備えたトランスが求められる。

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、従来よりも、小型、高出力、低雑音で且つ簡易な製造工程で製造可能であると共に、基板に対する実装を可能としつつ多出力対応が可能なトランスを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、コアと、一のボビンと、一次側コイル及び二次側コイルを含むコイルと、を備えるトランスにおいて、当該ボビンには、一次側回路に接続される複数の前記一次側コイル及び二次側回路に接続される複数の前記二次側コイルがそれぞれ巻回されており、当該ボビンは、当該一次側コイルを当該一次側回路に接続するための複数の一次側外部接続端子と、当該二次側コイルを当該二次側回路に接続するための複数の二次側外部接続端子と、が、当該ボビンの中心軸方向の一の端部に備えられた筒状のボビンであり、前記コアは、前記ボビンの内部に通された柱状の中央脚と、前記コイルの外側の位置であって当該中央脚の中心軸から見て対称の位置に配置されている三以上の外側脚であって、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、の間に配置され、各前記コイルに流される電流により発生する磁束を通す磁束通過部と、からなり、各前記外側脚の中心軸に垂直な断面の面積の合計が、前記中央脚の中心軸に垂直な断面の面積以上であり、前記ボビンにおいて、複数の前記一次側外部接続端子及び複数の前記二次側外部接続端子がそれぞれ直線状に並んで形成されており、当該各一次側外部接続端子及び当該各二次側外部接続端子を介して基板に実装されるように構成される。

請求項１に記載の発明によれば、中央脚と、三以上の外側脚と、を備え、各外側脚の中心軸に垂直な断面の面積の合計が、中央脚の中心軸に垂直な断面の面積以上とされている。よって、外側脚が二以下の場合に比して、トランスとしての機能を担保しつつ、中央脚と各外側脚との間のコイルが巻回される空間を広げることができるため、コイルの巻回量を増大させることによる小型化・高出力化が可能となる。また、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るため、外部磁束が閉ループを形成することで、外部への雑音漏洩を防止することができる。更に中央脚及び各外側脚がそれぞれ柱状であるため、製造工程を簡略化できる。更にまた、一次側コイル及び二次側コイルが巻回されるボビンが、複数の一次側外部接続端子及び複数の二次側外部接続端子を、その中心軸方向の一の端部に備えた筒状のボビンであるので、小型、高出力、多出力対応で且つ設置面積を縮小化したトランスを、基板に対する実装を可能としつつ実現することができる。また、複数の一次側外部接続端子及び複数の二次側外部接続端子がそれぞれ直線状に並んで形成されており、各一次側外部接続端子及び各二次側外部接続端子を介してトランスが基板に実装されるので、基板設計等において従来のトランスと同等の使い勝手を提供することができる。

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に記載のトランスにおいて、前記ボビンは、当該ボビンの前記一の端部側に、前記コアと、各前記一次側外部接続端子及び各前記二次側外部接続端子と、の間の当該一の端部側おける沿面距離を、安全上の観点から予め設定された沿面距離以上とするための沿面距離確保部を更に備える。

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、ボビンが、その一の端部側に、コアと、各一次側外部接続端子及び各二次側外部接続端子と、の間の沿面距離を、安全上の観点から既定された沿面距離以上とするための沿面距離確保部を更に備えるので、設置面積を縮小化しつつ、安全上の観点から要求される沿面距離を確保することができる。

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２に記載のトランスにおいて、前記沿面距離確保部は、各前記外側脚の前記一の端部側の形状に対応した形状を有するように構成される。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、沿面距離確保部が、ボビンの一の端部側の各外側脚の形状に対応した形状を有するので、設置面積を効率的に縮小化することができる。

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トランスにおいて、前記コアが三以上奇数個の前記外側脚を備え、前記中央脚の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸とした線対称の位置に前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されている。

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、三以上奇数個の外側脚を備え、中央脚の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸とした線対称の位置に外側脚がそれぞれ一ずつ配置されているので、外部への雑音漏洩をより効果的に防止することができる。

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３のいずれか一項に記載のトランスにおいて、前記コアが四以上偶数個の前記外側脚を備え、前記中央脚の中心軸を中心とした点対称の位置に前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されている。

請求項５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、四以上偶数個の外側脚を備え、中央脚の中心軸を中心とした点対称の位置に外側脚がそれぞれ一ずつ配置されているので、外部への雑音漏洩をより効果的に防止することができる。

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、前記コアが四の前記外側脚を備え、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前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されており、前記磁束通過部は、各前記外側脚及び前記中央脚それぞれの位置に対応した平面視十字形状を有するように構成される。

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、コアが四の外側脚を備え、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外側脚がそれぞれ一ずつ配置されており、更に磁束通過部が、各外側脚及び中央脚それぞれの位置に対応した平面視十字形状を有するので、外部への雑音漏洩を更に効果的に防止することができる。

上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のトランスにおいて、各前記外側脚の中心軸に垂直な前記断面の面積が全て同一であるように構成される。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、各外側脚の中心軸に垂直な断面の面積が全て同一であるので、不要な発熱を抑制することが可能となる。

上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のトランスにおいて、複数の前記二次側コイルのそれぞれが相互に異なる出力電圧に対応しているように構成される。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、複数の二次側コイルのそれぞれが相互に異なる出力電圧に対応しているので、高出力、異なる出力電圧による多出力対応で且つ設置面積を縮小化したトランスを実現することができる。

本発明によれば、中央脚と、三以上の外側脚と、を備え、各外側脚の中心軸に垂直な断面の面積の合計が、中央脚の中心軸に垂直な断面の面積以上とされている。よって、外側脚が二以下の場合に比して、トランスとしての機能を担保しつつ、中央脚と各外側脚との間のコイルが巻回される空間を広げることができるため、コイルの巻回量を増大させることによる小型化・高出力化が可能となる。

また、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るため、外部磁束が閉ループを形成することで、外部への雑音漏洩を防止することができる。更に中央脚及び各外側脚がそれぞれ柱状であるため、製造工程を簡略化できる。

更にまた、一次側コイル及び二次側コイルが巻回されるボビンが、複数の一次側外部接続端子及び複数の二次側外部接続端子を、その中心軸方向の一の端部に備えた筒状のボビンであるので、高出力、多出力対応で且つ設置面積を縮小化したトランスを、基板に対する実装を可能としつつ実現することができる。

また、複数の一次側外部接続端子及び複数の二次側外部接続端子がそれぞれ直線状に並んで形成されており、各一次側外部接続端子及び各二次側外部接続端子を介してトランスが基板に実装されるので、基板設計等において従来のトランスと同等の使い勝手を提供することができる。

実施形態のコアの構造を示す図であり、（ａ）は当該コアの平面図であり、（ｂ）は当該コアの正面図であり、（ｃ）は当該コアの右側面図であり、（ｄ）は（ｂ）図におけるＢ−Ｂ’部断面図であり、（ｅ）は（ａ）図におけるＡ−Ａ’部断面図であり、（ｆ）は当該コアを構成する下部部材の外観斜視図であり、（ｇ）は当該コアを構成する上部部材の外観斜視図である。 実施形態のボビンの構造を示す図であり、（ａ）は当該ボビンの平面図であり、（ｂ）は当該ボビンの下面図であり、（ｃ）は当該ボビンの正面図であり、（ｄ）は当該ボビンの右側面図であり、（ｅ）は（ａ）図におけるＣ−Ｃ’部断面図であり、（ｆ）は当該ボビンの外観斜視図である。 実施形態のコアを構成する上部部材及び下部部材への実施形態のボビンの挿入状態を示す外観斜視図である。 実施形態のコアに実施形態のボビンを挿入した状態を示す図であり、（ａ）は当該状態の平面図であり、（ｂ）は当該状態の下面図であり、（ｃ）は当該状態の正面図であり、（ｄ）は当該状態の右側面図であり、（ｅ）は当該状態の外観斜視図であり、（ｆ）は（ａ）図におけるＤ−Ｄ’部断面図である。 実施形態のトランスの構造を示す図であり、（ａ）は当該トランスの平面図であり、（ｂ）は当該トランスの正面図であり、（ｃ）は当該トランスの右側面図であり、（ｄ）は（ａ）図におけるＥ−Ｅ’部断面図である。 実施形態のトランスにおける磁束の状態を示す図であり、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は平面図である。 実施形態のコアを含むトランスの効果を具体的に例示する図であり、（ａ）は従来のＥＥ型コアを含むトランスの横断面の第一例を示す図であり、（ｂ）は実施形態のコアを含むトランスの効果を示す横断面図であり、（ｃ）は従来のＥＥ型コアを含むトランスの横断面の第二例を示す図である。 変形形態のコアの構造を例示する図であり、（ａ）は当該構造の第一例を示す平面図であり、（ｂ）は当該構造の第二例を示す平面図であり、（ｃ）は当該構造の第三例を示す平面図である。

次に、本発明の実施形態及び変形形態について、図１乃至図７を用いて説明する。なお以下に説明する実施形態及び変形形態は、電力変換用のトランスに対して本発明を適用した場合の実施形態である。

（Ｉ）実施形態
初めに、本発明の実施形態について、図１乃至図７を用いて説明する。なお、図１は実施形態のコアの構造を示す図であり、図２は実施形態のボビンの構造を示す図であり、図３は実施形態のコアを構成する上部部材及び下部部材への実施形態のボビンの挿入状態を示す外観斜視図であり、図４は実施形態のコアに実施形態のボビンを挿入した状態を示す図である。また、図５は実施形態のトランスの構造を示す図であり、図６は当該トランスにおける磁束の状態を示す図であり、図７は実施形態のコアを含むトランスの効果を具体的に例示する図である。なお図１において、実施形態のコアの背面図は図１（ｂ）に示す正面図と略同一となるので、記載を省略する。また当該コアの左側面図は図１（ｃ）に示す右側面図と略同一となるので、記載を省略する。

図１に示すように、実施形態のコアＣは、図１（ｆ）に示す下部部材Ｃ１と、図１（ｇ）に示す上部部材Ｃ２と、が上下に組み合わされて構成される。このとき上部部材Ｃ２及び下部部材Ｃ１を形成する材料は、コアＣが用いられる実施形態のトランスの発振周波数（換言すれば、必要とされるコアＣ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、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５０キロヘルツ程度の発振周波数で用いる場合に、コアＣ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Ｃ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、例えば実施形態のコアＣ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Ｃの材料として好適である。

そして図１（ｆ）に示すように、実施形態のコアＣの下部部材Ｃ１は、平板状の下面部１０と、柱状の中央脚１５と、それぞれが柱状の外側脚１１乃至外側脚１４と、が一体成形されて形成されている。一方図１（ｇ）に示すように、当該コアＣの上部部材Ｃ２は、平板状の上面部１と、柱状の中央脚６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。このとき上面部１及び下面部１０が本発明の「磁束通過部」の一例に相当する。そして図１（ａ）乃至図１（ｅ）に示すように、上記下部部材Ｃ１と上記上部部材Ｃ２とが組み合わせられることにより、実施形態のコアＣが構成される。このとき下部部材Ｃ１及び上部部材Ｃ２は、それぞれの中心軸が一致するように中央脚６と中央脚１５とが対向し、且つ、外側脚２乃至外側脚５並びに外側脚１１乃至外側脚１４が、中央脚６及び中央脚１５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（ｄ）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。なお以下の説明において、外側脚２乃至外側脚５及び外側脚１１乃至外側脚１４について共通の事項を説明する場合、単に「外側脚２等」と称する。

上記の構成を備えるコアＣにおいては、外側脚２等それぞれの中心軸に垂直な断面（中心軸に垂直な断面を、単に「横断面」と称する。図１（ｄ）参照。）の面積の合計が、中央脚６又は中央脚１５の横断面（図１（ｄ）参照）の面積以上とされている。より具体的には、外側脚２等それぞれの横断面の面積が相互に等しく、且つ、当該各横断面の面積の合計が、中央脚６又は中央脚１５の横断面の面積に等しい。換言すれば、中央脚６又は中央脚１５の横断面の面積と、外側脚２等それぞれの横断面の面積との比が、４：１：１：１：１となっている。これは、コアＣを備える実施形態のトランスを機能させる場合の発熱を抑えるためである。なお、上記比の値は一例であり、中央脚６又は中央脚１５の横断面の面積と、外側脚２等それぞれの横断面の面積との比は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更し得る。

これに加えて実施形態のコアＣでは、外側脚２等が合計四つあることから、外側脚が二つのコアを備える従来のトランスに比して外側脚２等一つ一つの横断面の面積を小さくすることができる。即ち、外側脚を二つ備える従来のコアにおいて上記発熱を抑制しつつトランスとして機能させる場合、各外側脚の横断面の面積はそれぞれ、中央脚の横断面の面積の半分以上である必要がある。これに対して実施形態のコアＣでは、外側脚２等が四つあるため、外側脚２等それぞれの横断面の面積は、中央脚６及び中央脚１５それぞれの横断面の面積の四分の一以上（より好ましくは四分の一）でよい。このため実施形態のコアＣでは、外側脚２等の横断面の面積を従来に比して小さくできることから、図１（ｄ）に示すように、中央脚６及び中央脚１５と、外側脚２等と、の間の空間を大きくすることができる。そして後述するように、当該空間には実施形態のトランスとしてのボビン及びコイルが組み込まれることから、当該空間が大きいことは結果的に、トランスとしてのコイルの巻き数を多くすることができることになる。これにより実施形態のコアＣを備えるトランスでは、従来のトランス（例えば外側脚が二つのコアを備えるトランス）に比して、同一の占有面積又は占有体積でも高出力を得ることができる。このとき、外側脚２等の中央脚６及び中央脚１５に対向する側面の形状を図１（ｄ）に示すようにコイルの外周の形状に沿った円弧形状とすることで、トランスとしてのコイルの巻き数を効率的により大きくすることができる。

なお一般に、それに含まれるコアの中央脚の横断面の面積が大きいほどトランスとしての出力は大きくなる。よって実施形態のコアＣを備えるトランスでは上述のように、中央脚６及び中央脚１５と、外側脚２等と、の間の空間を従来のトランスに対して大きく取れることから、コイルの巻き数を同じとするならば、中央脚６及び中央脚１５の横断面の面積を大きくすることにより、トランスとしての高出力化が可能となる。

ここで、下部部材Ｃ１の外側脚１１乃至外側脚１４の上面と、上部部材Ｃ２の外側脚２乃至外側脚５の下面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。これに対し、中央脚６と中央脚１５との対向する面間の空隙は、トランス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１（ｅ）参照）。

更に実施形態のコアＣでは上述したように、外側脚２等が、中央脚６及び中央脚１５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している。これにより結果として、外側脚２（外側脚１１）と外側脚５（外側脚１４）との間の距離、外側脚５（外側脚１４）と外側脚３（外側脚１２）との間の距離、外側脚３（外側脚１２）と外側脚４（外側脚１３）との間の距離、及び、外側脚４（外側脚１３）と外側脚２（外側脚１１）との間の距離、のそれぞれが等しくなる。これにより後述するように、実施形態のコアＣを備えるトランスが機能する場合に発生する磁束が、外側脚２（外側脚１１）と外側脚５（外側脚１４）との間、外側脚５（外側脚１４）と外側脚３（外側脚１２）との間、外側脚３（外側脚１２）と外側脚４（外側脚１３）との間、及び、外側脚４（外側脚１３）と外側脚２（外側脚１１）との間、のそれぞれにおいて閉ループを形成することになる。このため実施形態のコアＣを備えるトランスでは、外部への漏れ磁束を最小限として外部に対する雑音の発生を抑制できる。

これらに加えて実施形態のコアＣは、上述したように下部部材Ｃ１と上部部材Ｃ２との組み合わせにより構成される。そして下部部材Ｃ１及び上部部材Ｃ２はそれぞれ、主として柱状の中央脚６及び中央脚１５並びに外側脚２等といった直線部分の多い部材からなる。よって、例えば従来の球状のコアに比して、コアＣとしての製造工程、ひいては、当該コアＣを備える実施形態のトランスの製造工程を簡略化することができる。なお、中央脚６及び中央脚１５並びに外側脚２等の横断面の形状は図１等に例示する形状に限られるものではなく、実施形態のコイルの巻回数を多くする等の趣旨に沿った形状とすることができる。また、中央脚６及び中央脚１５並びに外側脚２等について、それぞれの横断面の形状が異なっていてもよい。

次に、上記実施形態のコアＣと共に実施形態のトランスを構成する実施形態のボビンＢについて、図２を用いて説明する。なお図２において、実施形態のボビンの背面図は図２（ｃ）に示す正面図と略同一となるので、記載を省略する。また、当該ボビンの左側面図は図２（ｄ）に示す右側面図と略同一となるので、記載を省略する。

次に図２に示すように実施形態のボビンＢは、例えば樹脂を材料とした一体成形により形成されており、円筒形状の本体２０と、本体２０の中心軸方向の端面それぞれに形成された円環状のフランジ２５及びフランジ２６と、フランジ２６の四隅にそれぞれ形成された端子部２１、端子部２２、端子部２３及び端子部２４と、を備えている。なお以下の説明において、端子部２１、端子部２２、端子部２３及び端子部２４について共通の事項を説明する場合、単に「端子部２１等」と称する。

ここで、実施形態のボビンＢの本体２０には、後述するようにコイルが巻回される。このとき、実施形態のコイルとしては、外部の一次側回路に接続される一又は複数の一次側コイルと、外部の二次側回路に接続される一又は複数の二次側コイルと、が、一のボビンに巻回される。そして、各コイルを構成する導線の末端が、端子部２１等を介して、上記一次側回路又は上記二次側回路に接続される。このとき、例えば端子部２１及び端子部２３が上記一次コイルと上記一次側回路との接続に用いられる。実施形態の端子部２１及び端子部２３では、三つの一次側コイルを一次側回路に接続することが可能である。一方、例えば端子部２２及び端子部２４が上記二次側コイルと上記二次側回路との接続に用いられる。実施形態の端子部２２及び端子部２４では、配線方法によって、例えば、一出力から五出力までに対応する二次側コイルを二次側回路に接続することが可能である。

より具体的に、図２にそれぞれ示すように、端子部２１は、三つの溝部Ｖ２１と、直線状に並んで形成された三つの接続端子Ｔ２１と、ガード部Ｇ２１と、により構成されている。このうち、溝部Ｖ２１と、ガード部Ｇ２１とは、端子部２１として一体的に形成されていてもよい。また、端子部２２は、三つの溝部Ｖ２２と、直線状に並んで形成された三つの接続端子Ｔ２２と、ガード部Ｇ２２と、により構成されている。このうち、溝部Ｖ２２と、ガード部Ｇ２２とは、端子部２２として一体的に形成されていてもよい。また、端子部２３は、三つの溝部Ｖ２３と、直線状に並んで形成された三つの接続端子Ｔ２３と、ガード部Ｇ２３と、により構成されている。このうち、溝部Ｖ２３と、ガード部Ｇ２３とは、端子部２３として一体的に形成されていてもよい。最後に、端子部２４は、三つの溝部Ｖ２４と、直線状に並んで形成された三つの接続端子Ｔ２４と、ガード部Ｇ２４と、により構成されている。このうち、溝部Ｖ２４と、ガード部Ｇ２４とは、端子部２４として一体的に形成されていてもよい。なお、ガード部Ｇ２１、ガード部Ｇ２２、ガード部Ｇ２３及びガード部Ｇ２４のそれぞれが、本発明の「沿面距離確保部」の一例に相当する。

次に、端子部２１等の構造について、図２を用いて詳説する。なお、端子部２１乃至端子部２４は、相互に同一の構造を備えている。よって以下の説明では、これらを代表して、端子部２２についてその構造を詳説する。

図２にそれぞれ示すように、端子部２２の側面に形成された三つの溝部Ｖ２２は、本体２０に巻回された各コイルを構成する導線の末端を、それが接続されるべき接続端子Ｔ２２のいずれかに導くために形成されている溝部である。当該導線は、対応する溝部Ｖ２２に沿う形で、それが接続されるべき接続端子Ｔ２２に導かれる。そして、各溝部Ｖ２２のそれぞれに対応する三つの接続端子Ｔ２２が、対応する溝部Ｖ２２の中心軸に平行な方向に、端子部２２から突出するように直線状に並んで形成されている（図２（ｂ）、図２（ｄ）及び図２（ｆ）並びに図３参照）。各接続端子Ｔ２２は、例えば導電性金属端子の一端が直線状に並んで端子部２２に固定されることで形成されている。

一方、端子部２２のガード部Ｇ２２は、平面視Ｌ字形に形成されている（図２（ｂ）参照）。この形状は、コアＣを構成することとなる下部部材Ｃ１の外側脚１１及び外側脚１４を避け、且つ当該外側脚１１及び外側脚１４それぞれの外面に沿ってガード部Ｇ２２を形成するための形状である（図３及び図４（ｂ）参照）。また、ガード部Ｇ２２の厚さ及びボビンＢの中心軸に平行な方向の高さは、コアＣ（下部部材Ｃ１）と各接続端子Ｔ２２との間の沿面距離が、当該コアＣと各接続端子Ｔ２２との間において例えば電気的な安全上の観点から確保すべきと既定されている沿面距離以上の距離となる厚さ及び高さとされている。ここで、ガード部Ｇ２２の場合の「沿面距離」とは、下部部材Ｃ１とボビンＢとを後述するように組み合わせたときの、いずれか一の接続端子Ｔ２２とそれに最も近い下部部材Ｃ２１の部分との間における、ガード部Ｇ２２の外形（表面）に沿った最短の距離である。このとき、当該沿面距離と、当該接続端子Ｔ２２と当該下部部材Ｃ２１の部分との間の空間的な最短距離である「空間距離」とは異なる点に注意を要する。

このような形状を有する端子部２１等を備えた実施形態のボビンＢを実施形態のコアＣに挿入した状態について、図３及び図４を用いて説明する。なお図４において、当該状態の背面図は図４（ｃ）に示す正面図と略同一となるので、記載を省略する。また、当該状態の左側面図は図４（ｄ）に示す右側面図と略同一となるので、記載を省略する。

図２を用いて説明した実施形態のボビンＢを、図３に示すように中央脚６、ボビンＢの本体２０及び中央脚１５それぞれの中心軸が一致するようにして図１を用いて説明したコアＣ内に挿入した場合、図４にそれぞれ示すように、ボビンＢが中央脚６及び中央脚１５と外側脚２等との間の空間内に嵌め込まれる。このとき、特に図４にそれぞれ示すように、コアＣの外側脚２等の間の空隙から上記端子部２１等が平面視四方に突出するようになる。

次に、実施形態のコアＣ及びボビンＢを備える実施形態のトランスについて、図５を用いて説明する。なお図５において、当該トランスの背面図は図５（ｃ）に示す正面図と略同一となるので、記載を省略する。また、当該トランスの左側面図は図５（ｄ）に示す右側面と略同一となるので、記載を省略する。

図５に示すように、実施形態のトランスＴは、必要な長さの一又は複数のコイル３０が巻回された実施形態のボビンＢが、図３及び図４を用いて説明した状態で、図１を用いて説明した実施形態のコアＣ内に挿入されることにより構成される。このとき、各コイル３０を構成する導線の端部は、対応する端子部２１等の接続端子Ｔ２１、接続端子Ｔ２２、接続端子Ｔ２３及び接続端子Ｔ２４を介して外部の図示しない基板等に接続される。これにより、実施形態のトランスＴが上記基板等に実装されることになる。

次に、このようなトランスＴのコイル３０に電流を流した場合に発生する磁束について、図６を用いて説明する。なお図６（ｂ）においては、実施形態のトランスＴにおけるボビンＢ及びコイル３０の記載を省略している。

コイル３０に電流を流した場合、図６（ａ）に一点鎖線で例示するようにコアＣ内の磁束Ｌ１は、中央脚６及び中央脚１５と、外側脚２等と、の間に発生する。一方、トランスＴの外部に発生する磁束については、仮に各外側脚２等を単独でみた場合には、図６（ｂ）に点線で示す磁束ＬＸがそれぞれに発生する。しかしながら実施形態のコアＣの構造によれば、外側脚２等が中央脚６及び中央脚１５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あるため、外部に発生する磁束Ｌ２は、図６（ｂ）に二点鎖線で例示するように隣り合う外側脚２等同士で閉ループを形成するように発生する。これにより実施形態のトランスＴでは、トランスＴの外側に不要な磁束が漏れ出ることがない。

以上説明したように、実施形態のコアＣ及びボビンを備えるトランスＴの構造によれば、中央脚６及び中央脚１５と、四つの外側脚２等と、を備え、各外側脚２等の横断面の面積の合計が、中央脚６及び中央脚１５の横断面の面積に等しくされている。よって、外側脚２等が二以下の場合に比して、トランスＴとしての機能を担保しつつ、中央脚６及び中央脚１５と各外側脚２等との間のコイル３０が巻回される空間を広げることができるため、コイル３０の巻回量を増大させることによる、いわゆる多出力線巻対応が可能となる。また、上記コイル３０が巻回される空間を広げることが可能となることは、外側脚が二以下の従来の場合に比して、トランスＴとして同じ体積又は外形寸法であっても、コアＣとしての横断面の面積（特に中央脚６及び中央脚１５の横断面の面積）を大きくすることができるため、トランスＴとしての小型化・高出力化が可能となる。更に、中央脚６及び中央脚１５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等があるため、外部磁束が閉ループを形成することで、外部への雑音漏洩を防止することができる。更にまた、中央脚６及び中央脚１５並びに各外側脚２等がそれぞれ柱状であるため、製造工程を簡略化できる。また、一次側コイル及び二次側コイルが巻回されるボビンＢが、その中心軸方向の一の端部に端子部２１等を備えた筒状のボビンＢであるので、高出力、多出力対応で且つ設置面積を縮小化したトランスＴを、基板に対する実装を可能としつつ実現することができる。更に、端子部２１の三つの接続端子Ｔ２１及び端子部２３の三つの接続端子Ｔ２３、並びに端子部２２の三つの接続端子Ｔ２２及び端子部２４の三つの接続端子Ｔ２４が、それぞれ直線状に並んで形成されており、当該接続端子Ｔ２１、当該接続端子Ｔ２３、当該接続端子Ｔ２２及び当該接続端子Ｔ２４を介してトランスＴが基板等に実装されるので、基板設計等において従来のトランスと同等の使い勝手を提供することができる。

また、ボビンＢが、その一の端部側に、コアＣと、例えば接続端子Ｔ２１等と、の間の沿面距離を、安全上の観点から既定された沿面距離以上とするためのガード部Ｇ２１乃至ガード部Ｇ２４を更に備えるので、設置面積を縮小化しつつ、安全上の観点から要求される沿面距離を確保することができる。

更に、ガード部Ｇ２１乃至ガード部Ｇ２４が、ボビンＢの一の端部側の各外側脚２等の形状に対応したＬ字形の形状を有するので、設置面積を効率的に縮小化することができる。

また、偶数個の外側脚２等を備え、中央脚６及び中央脚１５の中心軸を中心とした点対称の位置に外側脚２等がそれぞれ一ずつ配置されていることとなるので、外部への雑音漏洩を更に効果的に防止することができる。

更に、各外側脚２等の横断面の面積が全て同一とする場合には、不要な発熱を抑制することも可能となる。

更にまた、複数の二次側コイルのそれぞれを相互に異なる出力電圧に対応させる場合は、高出力、異なる出力電圧による多出力対応で且つ設置面積を縮小化したトランスＴを実現することができる。

ここで、実施形態のコアＣを含むトランスＴの上述した効果について、より具体的に図７を用いて説明する。なお図７においては、説明の簡略化のため、上記ボビンの記載、及びコイルを構成する導線の記載を省略している。また図７においては、各外側脚の横断面の形状を略四角形として簡略化している。

先ず図７において、領域ＡＲは実施形態のトランスＴがその設置時に基板等上において占有する領域（具体的には、例えば一辺が２２ミリメートルの正方形の領域）を示している。そして図７（ａ）に示すように、コイル８５が巻回された中央脚８２と、二つの外側脚８０及び外側脚８１と、を備える従来のトランスＴＴ１を、実施形態のトランスＴが占有する領域ＡＲを最大限に活用して構成する場合を考える。このとき、外側脚８０及び外側脚８１それぞれの横断面の形状は同一となるが、その形状における長辺の長さ（図７（ａ）符号ａ参照）は例えば８ミリメートルとなり、同様に短辺の長さ（図７（ａ）符号ｂ参照）は例えば３．１４ミリメートルとなり、従って、中央脚８２の直径も例えば８ミリメートルとなり、外側脚８０及び外側脚８１それぞれの横断面の面積は２５．１２平方ミリメートルとなる。また中央脚８２の横断面の面積は（２５．１２×２＝）５０．２４平方ミリメートルとなる。そしてこの場合に、コイル８５の部分の横断面の面積（即ちコイル８５の有効断面積）を最大化することを考えると、図７（ａ）に例示するように、その外径を１６ミリメートル（半径８ミリメートル）とし、その内径を８ミリメートル（内径の半径４ミリメートル）とすることができる。よって図７（ａ）に例示するトランスＴＴ１では、コイル８５の部分の横断面の面積は（８^２×３．１４−４^２×３．１４≒）１５０．７２平方ミリメートルとなる。

このような従来のトランスＴＴ１に対し、図７（ｂ）に例示する実施形態のトランスＴでは、その占有する領域ＡＲの形状（即ち面積）を同じとすると、外側脚２等それぞれの横断面の形状は同一となり、その形状における長辺の長さ（図７（ｂ）符号ｃ参照）は例えば１０ミリメートルとなり、同様に短辺の長さ（図７（ｂ）符号ｄ参照）は例えば１．９６２５ミリメートルとなり、従って、中央脚６（中央脚１５）の直径も例えば１０ミリメートルとなり、外側脚２等それぞれの横断面の面積は１９．６２５平方ミリメートルとなる。また中央脚６（中央脚１５）の横断面の面積は（１９．６２５×４＝）７８．５平方ミリメートルとなる。そしてこの場合に、コイル３０の部分の横断面の面積（即ちコイル３０の有効断面積）を最大化することを考えると、図７（ｂ）に例示するように、その外径を１８ミリメートル（半径９ミリメートル）とし、その内径を１０ミリメートル（内径の半径５ミリメートル）とすることができる。よって図７（ｂ）に例示する実施形態のトランスＴでは、コイル３０の部分の横断面の面積は（９^２×３．１４−５^２×３．１４≒）１７５．８４平方ミリメートルとなる。

従って、図７（ａ）に例示する構造の従来のトランスＴＴ１と、図７（ｂ）に例示する構造の実施形態のトランスＴと、を比較すると、同じ占有面積（領域ＡＲの面積）で中央脚６（中央脚１５）の横断面の面積が従来よりも１．５６２５倍（７８．５÷５０．２４）となり、よって実施形態のトランスＴでは、同じ占有面積で出力を１．５６２５倍とすることができることになる。

また上述の通り、従来のトランスＴＴ１に比して、実施形態のトランスＴの方がコイル３０の部分の横断面の面積が広くなっている。ここで一般に、トランスの機能としてはコイルとしての導線の巻き数も問題となる。この点につき、図７（ａ）に例示するコイル８５の部分の横断面の幅と図７（ｂ）に例示するコイル３０の部分の横断面の幅とは共に４ミリメートルとなるが、実施形態のトランスＴでは上述のように、中央脚６（中央脚１５）が従来よりも太く、トランスＴとしての出力も１．５６２５倍となっているため、結果的に実施形態のトランスＴでは、コイル３０としての導線の巻き数が同じ場合でも、その出力のみを１．５６２５倍とすることができることになる。

このとき従来のトランスにおいて、図７（ｃ）にトランスＴＴ２として例示するように、その中央脚９２の直径を実施形態のトランスＴと同じ１０ミリメートルとする場合、その外側脚９０及び外側脚９１の長辺の長さ（図７（ｃ）符号ｅ参照）も１０ミリメートルとなり、その短辺の長さ（図７（ｃ）符号ｆ参照）は３．９２５ミリメートル（１．９６２５ミリメートル（図７（ｂ）符号ｄ参照）×２）となる。これにより、外側脚９０及び外側脚９１それぞれの横断面の面積は３９．２５平方ミリメートルとなり、また中央脚９２の横断面の面積は（３９．２５×２＝）７８．５平方ミリメートルとなる。しかしながらこの場合、コイル９５の部分の横断面の面積（即ちコイル９５の有効断面積）は、図７（ｃ）に例示するようにその外径が１６ミリメートル（半径８ミリメートル）となり、その内径が１０ミリメートル（内径の半径５ミリメートル）となるため、従来のトランスＴＴ２では、コイル９５の部分の横断面の面積は（８^２×３．１４−５^２×３．１４≒）１２２．４６平方ミリメートルとなってしまう。よって図７（ｃ）に例示する従来のトランスＴＴ２では、コイル９５の部分の横断面の面積が実施形態のトランスＴに対して約２３パーセントも少なくなることになり、結果として、実施形態のトランスＴにおいて可能な「巻き線数の増大」や「多出力線巻対応」が不可能となることになる。

以上具体的に説明したように、実施形態のトランスＴ及びそれに含まれるコアＣ及びボビンＢの構造によれば、上述した小型化、高出力化、低雑音化、多出力線巻対応及び製造工程の簡略化並びに実装の可能化等が、極めて効率的に実現できるのである。

（II）変形形態
次に、本発明の変形形態について、図８を用いて説明する。なお図８においては、各変形形態のトランスのうち、コアの構造についてのみ、平面図を用いて例示している。また、図８にそれぞれ例示する外側脚の横断面は実施形態の外側脚２等と同様の形状とされる。

本発明のコアにおける外側脚の配置については、実施形態として説明した外側脚２等の配置を含め、各外側脚の横断面の面積の合計が、中央脚の横断面の面積以上であればよい。

即ち例えば、三以上奇数個の外側脚を備え、中央脚の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸とした線対称の位置に各外側脚がそれぞれ一ずつ配置されていればよい。より具体的に変形形態のコアとしては、例えば図８（ａ）に示すように、中央脚４０の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸ＣＬとした線対称の三つの位置（即ち、平面視正三角形の各頂点の位置）に外側脚４１、外側脚４２及び外側脚４３がそれぞれ一ずつ配置されてなるコアＣＣ１が考えられる。また同様の構成として図８（ｂ）に示すように、中央脚５０の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸ＣＬとした線対称の五つの位置（即ち、平面視正五角形の各頂点の位置）に外側脚５１、外側脚５２、外側脚５３、外側脚５４及び外側脚５５がそれぞれ一ずつ配置されてなるコアＣＣ２が考えられる。なお、外側脚が多くなるほど、平面視として円形に近付くため、外部への雑音漏洩（即ち、外部への漏れ磁束）がより少なくなる。

一方変形形態のコアとしては、四以上偶数個の外側脚を備え、中央脚の中心軸を中心とした点対称の位置に外側脚がそれぞれ一ずつ配置されているコアも考えられる。より具体的に他の変形形態のコアとしては、例えば図８（ｃ）に示すように、中央脚６０の中心軸を中心とした点対称の四つの位置に外側脚６１、外側脚６２、外側脚６３及び外側脚６４がそれぞれ一ずつ配置されてなるコアＣＣ３が考えられる。なおこの場合、外側脚６１と外側脚６２との距離（又は外側脚６４と外側脚６３との距離）は、外側脚６１と外側脚６４との距離（又は外側脚６２と外側脚６３との距離）よりも長くなるが、外部への雑音漏洩を防ぐ効果は期待できる。

以上説明した各変形形態のコアを備えるトランスであっても、実施形態のトランスＴと同様の作用効果を奏することができる。

以上それぞれ説明したように、本発明はトランス等の電力変換装置の分野に利用することが可能であり、特に高出力及び低雑音を目的とする電力変換装置の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

１ 上面部
２、３、４、５、１１、１２、１３、１４、４１、４２、４３、５１、５２、５３、５４、５５、６１、６２、６３、６４、８０、８１、９０、９１ 外側脚
６、１５、４０、５０、６０、８２、９２ 中央脚
１０ 下面部
２０ 本体
２１、２２、２３、２４ 端子部
２５、２６ フランジ
３０、８５、９５ コイル
Ｂ ボビン
Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４ 溝部
Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、Ｔ２４ 接続端子
Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ２４ ガード部
Ｃ、ＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３ コア
Ｈ 穴
Ｔ、ＴＴ１、ＴＴ２ トランス
Ｃ１ 下部部材
Ｃ２ 上部部材
Ｌ１、Ｌ２、ＬＸ 磁束
ＣＬ 対称軸
ＡＲ 領域

Claims (8)

1. コアと、一のボビンと、一次側コイル及び二次側コイルを含むコイルと、を備えるトランスにおいて、
   当該ボビンには、一次側回路に接続される複数の前記一次側コイル及び二次側回路に接続される複数の前記二次側コイルがそれぞれ巻回されており、当該ボビンは、当該一次側コイルを当該一次側回路に接続するための複数の一次側外部接続端子と、当該二次側コイル巻線を当該二次側回路に接続するための複数の二次側外部接続端子と、が、当該ボビンの中心軸方向の一の端部に備えられた筒状のボビンであり、
   前記コアは、
   前記ボビンの内部に通された柱状の中央脚と、
   前記コイルの外側の位置であって当該中央脚の中心軸から見て対称の位置に配置されている三以上の外側脚であって、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、の間に配置され、各前記コイルに流される電流により発生する磁束を通す磁束通過部と、
   からなり、
   各前記外側脚の中心軸に垂直な断面の面積の合計が、前記中央脚の中心軸に垂直な断面の面積以上であり、
   前記コイルにおいて、複数の前記一次側外部接続端子及び複数の前記二次側外部接続端子がそれぞれ直線状に並んで形成されており、
   当該各一次側外部接続端子及び当該各二次側外部接続端子を介して基板に実装されることを特徴とするトランス。
2. 請求項１に記載のトランスにおいて、
   前記ボビンは、当該ボビンの前記一の端部側に、前記コアと、各前記一次側外部接続端子及び各前記二次側外部接続端子と、の間の当該一の端部側おける沿面距離を、安全上の観点から予め設定された沿面距離以上とするための沿面距離確保部を更に備えることを特徴とするトランス。
3. 請求項２に記載のトランスにおいて、
   前記沿面距離確保部は、各前記外側脚の前記一の端部側の形状に対応した形状を有することを特徴とするトランス。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトランスにおいて、
   前記コアが三以上奇数個の前記外側脚を備え、
   前記中央脚の中心軸に垂直に交わる直線を対称軸とした線対称の位置に前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されていることを特徴とするトランス。
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトランスにおいて、
   前記コアが四以上偶数個の前記外側脚を備え、
   前記中央脚の中心軸を中心とした点対称の位置に前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されていることを特徴とするトランス。
6. 請求項５に記載のトランスにおいて、
   前記コアが四の前記外側脚を備え、
   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前記外側脚がそれぞれ一ずつ配置されており、
   前記磁束通過部は、各前記外側脚及び前記中央脚それぞれの位置に対応した平面視十字形状を有することを特徴とするトランス。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のトランスにおいて、
   各前記外側脚の中心軸に垂直な前記断面の面積が全て同一であることを特徴とするトランス。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のトランスにおいて、
   複数の前記二次側コイルのそれぞれが相互に異なる出力電圧に対応していることを特徴とするトランス。

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