JP2023184134A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】 トランスの損失を低減することができる技術を提供する。【解決手段】 トランスは、コアと、一次巻線と、第１の二次巻線と、第２の二次巻線と、を備える。第１の二次巻線が、コアの軸方向に沿って積層された複数の第１巻線層を有し、第２の二次巻線が、軸方向に沿って積層された複数の第２巻線層を有し、複数の第１巻線層が電気的に並列に接続されており、複数の第２巻線層が電気的に並列に接続されている。一次巻線と第１の二次巻線の間の距離が、隣接する第１巻線層の間の距離及び隣接する第２巻線層の間の距離よりも大きく、一次巻線と第２の二次巻線の間の距離が、隣接する第１巻線層の間の距離及び隣接する第２巻線層の間の距離よりも大きい、【選択図】図６

Description

本明細書に開示の技術は、トランスに関する。

特許文献１には、一次巻線と二次巻線を備えるトランスが設けられた電力変換装置が開示されている。このトランスでは、一次巻線が３つの巻線層により構成されており、二次巻線が２つの巻線層により構成されている。一次巻線を構成する巻線層と、二次巻線を構成する巻線層とが、交互に積層されている。

互いに近接した２つの巻線に電流が流れる場合、一方の巻線の周囲に発生する磁場の影響によって、他方の巻線を流れる電子にローレンツ力が作用することで、巻線内に流れる電流に偏りが生じる現象（近接効果）が生じる。近接効果が生じると、巻線の抵抗が上昇し、巻線損失（銅損）が増大する。特許文献１では、一次巻線を構成する巻線層と二次巻線を構成する巻線層を交互に配置している。すなわち、或る巻線に流れる電流は、当該或る巻線の両側に位置する巻線に流れる電流とは反対方向に流れる。このため、当該或る巻線に作用する磁場の影響が相殺され、巻線内の電流分布が均一化される。これにより、巻線損失を低減することができる。

特開２０２２－１３０５５号公報

電力変換装置の使用時には、一次巻線と二次巻線に印加される電圧に差が生じる。このため、一次巻線を構成する巻線層と二次巻線を構成する巻線層の間に寄生容量が生じる。本発明者らが鋭意検討した結果、この寄生容量に流れる電流（以下、本明細書では変位電流という。）によって発生する磁束によりコア内部の磁束密度が増大し、コア損失（鉄損）が増大することがわかった。本明細書では、トランスの損失を低減することができる技術を提供する。

本明細書が開示するトランス（１００）は、コア（２００ｘ）と、前記コアに巻回されている一次巻線（１０１）と、前記コアに巻回されている第１の二次巻線（１０２）と、前記コアに巻回されている第２の二次巻線（１０３）と、を備える。前記第１の二次巻線が、前記コアの軸方向に沿って積層された複数の第１巻線層（Ｌ２１、Ｌ２２）を有している。前記第２の二次巻線が、前記軸方向に沿って積層された複数の第２巻線層（Ｌ３１、Ｌ３２）を有している。複数の前記第１巻線層が電気的に並列に接続されている。複数の前記第２巻線層が電気的に並列に接続されている。前記一次巻線と前記第１の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の距離及び隣接する前記第２巻線層の間の距離よりも大きい。前記一次巻線と前記第２の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きい。

このトランスでは、第１の二次巻線が、コアの軸方向に沿って積層された複数の第１巻線層によって構成されている。複数の第１巻線層が電気的に並列に接続されているので、複数の第１巻線層の間で電位差がほとんど生じず、複数の第１巻線層の間で寄生容量はほとんど生じない。また、第２の二次巻線が、コアの軸方向に沿って積層された複数の第２巻線層によって構成されている。複数の第２巻線層が電気的に並列に接続されているので、複数の第２巻線層の間で電位差がほとんど生じず、複数の第２巻線層の間で寄生容量はほとんど生じない。一方で、一次巻線と第１の二次巻線の間には電位差が生じるので、これらの間には寄生容量が生じる。しかしながら、一次巻線と第１の二次巻線の間の距離が、隣接する第１巻線層の間の距離及び隣接する第２巻線層の間の距離よりも大きいので、一次巻線と第１の二次巻線の間の寄生容量は小さい。また、一次巻線と第２の二次巻線の間には電位差が生じるので、これらの間には寄生容量が生じる。しかしながら、一次巻線と第２の二次巻線の間の距離が、隣接する第１巻線層の間の距離及び隣接する第２巻線層の間の距離よりも大きいので、一次巻線と第２の二次巻線の間の寄生容量は小さい。このように、このトランスでは、巻線間で生じる寄生容量を低減することができる。このため、寄生容量に流れる電流によって生じる磁束の影響が低減され、コア損失を低減することができる。また、このトランスでは、特許文献１のトランスに比べて巻線損失が増えるが、巻線損失とコア損失を合計した損失を特許文献１のトランスよりも低減することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図。 実施例１のトランスの各巻線層の分解斜視図。 実施例１のトランスの各巻線層の断面図。 実施例１のトランスの各巻線層の平面図。 実施例１のトランスの回路図。 実施例１のトランスの構成を説明するための分解斜視図。 実施例１のトランスの構成を説明するための分解側面図。 各巻線層と各絶縁層の厚みを示す図。 トランスに流れる変位電流を説明するための断面図。 巻線層に流れる交流電流の周波数と表皮深さとの関係を示す図。 実施例２のトランスの構成を説明するための図４に対応する分解斜視図。 実施例３のトランスの構成を説明するための図４に対応する分解斜視図。 変形例のトランスの構成を説明するための図２に対応する分解斜視図。

本明細書が開示する一実施形態では、前記一次巻線を構成する巻線層のターン数が２以上であり、前記各第１巻線層及び前記各第２巻線層のターン数が１であってもよい。

第１巻線層及び第２巻線層は、巻線層の最外層に配置される。上記の構成では、最外層にターン数が少ない（すなわち、表面積が大きい）巻線層を配置することで、放熱面積が大きくなり、放熱性能を向上させることができる。

本明細書が開示する一実施形態では、前記一次巻線、前記第１の二次巻線、前記第２の二次巻線が、前記一次巻線が前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線との間に位置するように前記軸方向に沿って積層されていてもよい。

トランスの動作時には、一次巻線と二次巻線には、反対方向に電流が流れる。このため、近接効果を抑制することができ、巻線損失の増大が抑制される。

本明細書が開示する一実施形態では、前記一次巻線が、前記軸方向に沿って積層された２つの第３巻線層を有してもよい。２つの前記第３巻線層が電気的に直列に接続されてもよい。２つの前記第３巻線層の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きくてもよい。

トランスが動作するときには、直列に接続される２つの第３巻線層の間には、電位差が生じる。このため、２つの第３巻線層の間の距離を比較的大きくすることにより、第３巻線層の間の寄生容量を小さくすることができ、コア損失を低減することができる。

本明細書が開示する一実施形態では、前記一次巻線、前記第１の二次巻線、及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みをｔ、前記導体の表皮深さをδとしたときに、２δ≦ｔ≦４δの関係を満たしてもよい。

巻線に高周波数の交流電流が流れると、発生する磁場の影響により、巻線の表面から中心に向かって電流密度が低くなる現象（表皮効果）が生じる。上記の構成では、導体の厚みが、表皮深さ（電流が導体表面を流れる電流の１／ｅになる深さ）の２倍以上かつ４倍以下であるため、交流抵抗に対する表皮効果による影響を効果的に低減することができる。

本明細書が開示する一実施形態では、前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みが、前記一次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みよりも厚くてもよい。

このような構成では、二次巻線の抵抗を小さくすることができ、巻線損失をより低減することができる。また、二次巻線の厚みを厚くすることにより、放熱面積が大きくなり、放熱性能を向上させることができる。

本明細書が開示する一実施形態では、前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線の各端部に、センタータップが設けられてもよい。前記各センタータップは、端子を介して接地されていてもよい。

トランスの動作時には、発熱の影響によって各巻線層に反りが生じ得る。このような構成では、センタータップが端子を介して接地されるので、各巻線層の反りの影響を受け難く、センタータップをより確実に接地することができる。

本明細書が開示する一実施形態では、前記第１巻線層及び前記第２巻線層は、プリント基板上に設けられてもよい。前記プリント基板は、前記コアと対向する面にシールド層が設けられていてもよい。

このような構成では、変位電流によって発生した磁束をシールド層により遮蔽することができる。このため、コアに対する当該磁束による影響が抑制され、コア損失をより低減することができる。

（実施例１）
まず、図１を参照して、電力変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１の構成について説明する。図１に示すうように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、フルブリッジ回路２０と、フルブリッジ回路２０に並列に接続される平滑コンデンサ４０と、トランス１００と、整流回路１２０と、平滑回路１４０、及び制御装置５０を備えている。なお、これらの各構成要素は、筐体（不図示）に固定されており、当該筐体が接地ラインとして機能する。

フルブリッジ回路２０は、スイッチング素子２１、２２、２３、２４を有している。各スイッチング素子２１～２４は、制御装置５０から入力される駆動信号に基づいて、入力端子Ｔ１、Ｔ２間に印加される入力直流電圧を入力交流電圧に変換する。スイッチング素子２１～２４は、特に限定されないが、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワー半導体素子が用いられる。

平滑コンデンサ４０は、フルブリッジ回路２０の動作により発生する交流成分を吸収し、入力ラインにノイズが発生することを抑制する機能を有している。また、フルブリッジ回路２０は、コンデンサ３１、３２、３３、３４を有している。各コンデンサ３１～３４は、入力ラインとグランドの間に介装されており、入力ラインとグランドの間に発生するコモンモードノイズをバイパスする機能を有している。

トランス１００は、フルブリッジ回路２０で生成された入力交流電圧を変圧し、出力交流電圧を出力する。一次巻線１０１のターン数は、二次巻線１０２、１０３のターン数より多く、一次巻線１０１と二次巻線１０２、１０３のターン数比は、変圧比によって適宜設定される。第１の二次巻線１０２と、第２の二次巻線１０３との間には、センタータップ１１０が設けられており、センタータップ１１０は、筐体に接続されている。すなわち、センタータップ１１０は、接地されている。

整流回路１２０は、整流素子１２１、１２２からなる単相全波整流型である。整流素子１２１のドレインは、第１の二次巻線１０２に接続されている。整流素子１２１のソースは、平滑回路１４０に接続されている。整流素子１２２のドレインは、第２の二次巻線１０３に接続されている。整流素子１２２のソースは、平滑回路１４０に接続されている。整流回路１２０は、制御装置５０から入力される駆動信号に基づいて、トランス１００から出力される出力交流電圧を個別に整流して直流電圧を生成する。

平滑回路１４０は、２つのコンデンサ１３０と１つのチョークコイル１３２を有している。平滑回路１４０は、整流回路１２０で整流された直流電圧を平滑化して、出力直流電圧を生成し、出力正極端子Ｔ３から低圧バッテリ等に供給する。なお、グランド１３４が、出力負極端子に相当する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、入力直流電圧Ｖｉｎが入力端子Ｔ１、Ｔ２から供給され、フルブリッジ回路２０で入力交流電圧に変換される。この入力交流電圧は、トランス１００の一次巻線１０１に供給されて変圧され、二次巻線１０２、１０３から出力交流電圧として出力される。この出力交流電圧は、整流回路１２０により整流されるとともに、平滑回路１４０により平滑化され、出力端子Ｔ３から出力直流電圧Ｖｏｕｔとして出力される。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は車両に搭載されて、入力端子Ｔ１、Ｔ２に供給される１００～５００Ｖの入力直流電圧Ｖｉｎを、車載補機系部品の電源電圧である１２～１６Ｖ程度の出力直流電圧Ｖｏｕｔに変圧して出力端子Ｔ３から出力する。

次に、トランス１００の構成について具体的に説明する。図２は、トランス１００を構成する各巻線の分解斜視図である。図２では、図の見易さのため、トランス１００の一部の構成（磁性コア部品２００、基板Ｐ等（図３、図５等参照））が省略して描かれている。トランス１００は、一次巻線１０１を構成する２つの巻線層Ｌ１１、Ｌ１２と、第１の二次巻線１０２を構成する２つの巻線層Ｌ２１、Ｌ２２と、第２の二次巻線１０３を構成する２つの巻線層Ｌ３１、Ｌ３２を有している。各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２は、銅により構成されている。巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２、及び巻線層Ｌ３１、Ｌ３２は、それぞれ隣接して積層されている。巻線層Ｌ１１、Ｌ１２は、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２と、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２との間に配置されている。すなわち、一次巻線１０１は、第１の二次巻線１０２と第２の二次巻線１０３の間に位置するように積層されている。巻線層Ｌ２１、Ｌ２２が「第１巻線層」の一例である。巻線層Ｌ３１、Ｌ３２が「第２巻線層」の一例である。巻線層Ｌ１１、Ｌ１２が「第３巻線層」の一例である。

図３に示すように、トランス１００の各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２は、絶縁層Ｉ１～Ｉ５によって互いに分離されている。巻線層Ｌ２１は、絶縁層Ｉ１の上面に設けられている。巻線層Ｌ２２は、絶縁層Ｉ１と絶縁層Ｉ２に挟まれている。巻線層Ｌ１１は、絶縁層Ｉ２と絶縁層Ｉ３に挟まれている。巻線層Ｌ１２は、絶縁層Ｉ３と絶縁層Ｉ４に挟まれている。巻線層Ｌ３１は、絶縁層Ｉ４と絶縁層Ｉ５に挟まれている。巻線層Ｌ３２は、絶縁層Ｉ５の下面に設けられている。絶縁層Ｉ１及び絶縁層Ｉ２は、巻線層Ｌ２２が存在しない範囲において互いに接続されている。絶縁層Ｉ２及び絶縁層Ｉ３は、巻線層Ｌ１１が存在しない範囲において互いに接続されている。絶縁層Ｉ３及び絶縁層Ｉ４は、巻線層Ｌ１２が存在しない範囲において互いに接続されている。絶縁層Ｉ４及び絶縁層Ｉ５は、巻線層Ｌ３１が存在しない範囲において互いに接続されている。なお、説明の便宜上、絶縁層Ｉ１～Ｉ５として区別しているが、実際には、絶縁層Ｉ１～Ｉ５は、一体的に形成されており、プリント基板Ｐを構成する。本実施例では、プリント基板Ｐは、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシガラス）により構成されている。

図４は、一次巻線１０１及び二次巻線１０２、１０３を各層に分解した平面図である。上述したように、絶縁層Ｉ１～Ｉ５は実際には一体となっているが、図４は、絶縁層Ｉ１～Ｉ５を分解した状態で描かれている。まず、一次巻線１０１について説明する。上述したように、一次巻線１０１は、２つの巻線層Ｌ１１、Ｌ１２により構成されており、各巻線層Ｌ１１、Ｌ１２のターン数は４である。図４に示すように、巻線層Ｌ１１の一端には、貫通孔１２ａが設けられている。また、巻線層Ｌ１２の一端には、貫通孔１２ｂが設けられている。巻線層Ｌ１１と巻線層Ｌ１２は、貫通孔１２ａ、１２ｂを介して電気的に接続されている。すなわち、図５に示すように、巻線層Ｌ１１と巻線層Ｌ１２は、直列に接続されている。したがって、本実施例では、一次巻線１０１のターン数が８となっている。例えば、巻線層Ｌ１１の一端１０１ａ（図１も参照）から流入した電流は、巻線層Ｌ１１を流れた後、貫通孔１２ａ、１２ｂを介して巻線層Ｌ１２に流入し、巻線層Ｌ１２の一端１０１ｂから流出する。

次に、第１の二次巻線１０２について説明する。上述したように、第１の二次巻線１０２は、２つの巻線層Ｌ２１、Ｌ２２により構成されており、各巻線層Ｌ２１、Ｌ２２のターン数は１である。図４に示すように、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２の一端には、第１の出力配線１０２ａ（図１も参照）が設けられている。第１の出力配線１０２ａには、複数のビア１０２ｂが形成されており、各第１の出力配線１０２ａは、ビア１０２ｂを介して電気的に接続されている。なお、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３１、Ｌ３２が設けられた層にも複数のビア１０２ｂが形成された第１の出力配線１０２ａが設けられている。各層に設けられた全ての第１の出力配線１０２ａが、ビア１０２ｂを介して電気的に接続されている。ただし、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３１、Ｌ３２は、第１の出力配線１０２ａから電気的に絶縁されている。また、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２の他端には、センタータップ配線１１０ａが設けられている。各センタータップ配線１１０ａは、センタータップ１１０を介して電気的に接続されている。なお、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３１、Ｌ３２が設けられた層にもセンタータップ配線１１０ａが設けられている。各層に設けられた全てのセンタータップ配線１１０ａが、センタータップ１１０を介して電気的に接続されている。ただし、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２は、センタータップ配線１１０ａから電気的に絶縁されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１が作動するときには、各巻線層Ｌ２１、Ｌ２２には、センタータップ配線１１０ａから第１の出力配線１０２ａに向かって電流が流れる。図５に示すように、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２は、互いに並列に接続されている。

次に、第２の二次巻線１０３について説明する。上述したように、第２の二次巻線１０３は、２つの巻線層Ｌ３１、Ｌ３２により構成されており、各巻線層Ｌ３１、Ｌ３２のターン数は１である。図４に示すように、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２の一端には、第２の出力配線１０３ａ（図１も参照）が設けられている。第２の出力配線１０３ａには、複数のビア１０３ｂが形成されており、各第２の出力配線１０３ａは、ビア１０３ｂを介して電気的に接続されている。なお、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２が設けられた層にも複数のビア１０３ｂが形成された第２の出力配線１０３ａが設けられている。各層に設けられた全ての第２の出力配線１０３ａが、ビア１０３ｂを介して電気的に接続されている。ただし、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２は、第２の出力配線１０３ａから電気的に絶縁されている。また、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２の他端には、センタータップ配線１１０ａが設けられている。各センタータップ配線１１０ａは、センタータップ１１０を介して電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１が作動するときには、各巻線層Ｌ３１、Ｌ３２には、センタータップ配線１１０ａから第２の出力配線１０３ａに向かって電流が流れる。図５に示すように、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２は、互いに並列に接続されている。

以上に説明した通り、トランス１００は、一次巻線１０１が８ターンであり、第１の二次巻線１０２が１ターンであり、第２の二次巻線１０３が１ターンとなっている。すなわち、トランス１００は、変圧比が８：１：１となっている。

図６及び図７に示すように、トランス１００は、互いに対向して配置される一対のＥ型のコア部２００ａ、２００ｂによって構成される磁性コア部品２００を有している。コア部２００ａ、２００ｂは、例えば、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトにより構成されている。なお、図６は、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２が、基板Ｐにより一体となっている状態（図３に示す状態）で描かれているため、図６では、基板Ｐの表面上に露出する巻線層Ｌ２１のみを見ることができる。

図６及び図７に示すように、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２は、コア部２００ａ、２００ｂのそれぞれの中央から突出する突出部２００ｃ、２００ｄ、に挿入される。突出部２００ｃの端面は突出部２００ｄの端面と接続されている。互いに接続された突出部２００ｃ、２００ｄによってコア２００ｘ（図９参照）が構成されている。コア２００ｘは、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２の中央を通るように伸びている。したがって、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２は、コア２００ｘの周囲に巻回されている。また、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２は、コア２００ｘの軸方向に沿って積層されている。

図８は、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２の厚みと各絶縁層Ｉ１～Ｉ５の厚みを示している。図８に示すように、本実施例では、巻線層Ｌ２１及び巻線層Ｌ３２の厚みが１４０μｍであり、その他の巻線層Ｌ２２、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３１の厚みは１０５μｍである。また、絶縁層Ｉ１～Ｉ５については、絶縁層Ｉ１及びＩ５の厚みが３００μｍであり、絶縁層Ｉ２～Ｉ４の厚みが６００μｍである。換言すると、巻線層Ｌ２２及びＬ１１の間の距離は、巻線層Ｌ２１及びＬ２２の間の距離及び巻線層Ｌ３１及びＬ３２の間の距離よりも大きい。また、巻線層Ｌ１１及びＬ１２の間の距離は、巻線層Ｌ２１及びＬ２２の間の距離及び巻線層Ｌ３１及びＬ３２の間の距離よりも大きい。また、巻線層Ｌ１２及びＬ３１の間の距離は、巻線層Ｌ２１及びＬ２２の間の距離及び巻線層Ｌ３１及びＬ３２の間の距離よりも大きい。

本実施例のトランス１００では、第１の二次巻線１０２が、互いに並列に接続されている２つの巻線層Ｌ２１、Ｌ２２によって構成されており、第２の二次巻線１０３が、互いに並列に接続されている２つの巻線層Ｌ３１、Ｌ３２によって構成されている。二次巻線１０２、１０３のそれぞれが、並列接続された２つの巻線層Ｌ２１～Ｌ３２によって構成されているので、巻線の抵抗が低減され、その結果、巻線損失が低減される。また、本実施例のトランス１００では、一次巻線１０１が第１の二次巻線１０２と第２の二次巻線１０３の間に位置するようにコア２００ｘの軸方向に沿って積層されている。一次巻線１０１と二次巻線１０２、１０３には、反対方向に電流が流れるので、近接効果を抑制することができ、巻線損失の増大が抑制される。

トランス１００の動作時には、一次巻線１０１と二次巻線１０２、１０３との間に電位差が生じる。また、一次巻線１０１を構成する巻線層Ｌ１１、Ｌ１２間にも電位差が生じる。このため、図９に示すように、電位差が生じた巻線間に生じた寄生容量により、変位電流３００が流れる。この変位電流３００によって、図９の紙面に垂直な方向に磁束が発生する。この磁束がコア２００ｘを貫くことによってコア２００ｘ内部の磁束密度が増大し、コア損失が増大する。本実施例のトランス１００では、巻線層Ｌ１１と巻線層Ｌ２２の間の距離、巻線層Ｌ１２と巻線層Ｌ３１の間の距離、巻線層Ｌ１１と巻線層Ｌ１２の間の距離（すなわち、電位差が生じる巻線層の間の距離、６００μｍ）のそれぞれが、巻線層Ｌ２１と巻線層Ｌ２２の間の距離、巻線層Ｌ３１と巻線層Ｌ３２の間の距離（すなわち、電位差が生じない巻線層の間の距離、３００μｍ）よりも大きい。電位差が生じる巻線層間の距離が比較的大きいので、当該巻線層間の寄生容量が小さい。具体的には、本実施例では、電位差が生じる巻線層間の寄生容量に対して、例えば、電位差が生じる巻線層の間の距離を、電位差が生じない巻線層の間の距離（３００μｍ）と略等しくした場合、寄生容量がおよそ２倍の値となる。さらに、本実施例のトランス１００は、第１の二次巻線１０２を構成する巻線層Ｌ２１、Ｌ２２がコア２００ｘの軸方向に沿って積層されており、第２の二次巻線１０３を構成する巻線層Ｌ３１、Ｌ３２がコア２００ｘの軸方向に沿って積層されている。巻線層Ｌ２１、Ｌ２２は電気的に並列に接続されているので、巻線層Ｌ２１、Ｌ２２の間では電位差がほとんど生じない。同様に、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２は電気的に並列に接続されているので、巻線層Ｌ３１、Ｌ３２の間では電位差がほとんど生じない。したがって、例えば、一次巻線を構成する巻線層と、二次巻線を構成する巻線層を交互に配置した場合と比較して、電位差が生じる箇所が少ない。したがって、本実施例では、トランス１００全体の寄生容量を小さくすることができ、寄生容量に流れる電流による磁束の影響が低減され、コア損失を低減することができる。以上の通り、本実施例のトランス１００では、トランス１００の損失を低減することができる。

また、本実施例では、二次巻線１０２、１０３（より詳細には、巻線層Ｌ２１、Ｌ３２）が、最外層に配置されている。巻線層Ｌ２１、Ｌ３２のターン数は１であり、最外層にターン数が少ない（すなわち、表面積が大きい）巻線層Ｌ２１、Ｌ３２を配置することで、放熱面積が大きくなり、放熱性能を向上させることができる。

また、本実施例では、巻線層Ｌ２１の厚みが１４０μｍであり、巻線層Ｌ２２、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３１、Ｌ３２の厚みが１０５μｍである。巻線層に高周波数の交流電流が流れると、発生する磁場の影響により、巻線の表面から中心に向かって電流密度が低くなる現象（表皮効果）が生じる。図１０は、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２に流れる交流電流の周波数と表皮深さ（電流が導体表面を流れる電流の１／ｅになる深さ）との関係を示す図である。本実施例のＤＣ／ＤＣコンバータ１では、交流電流が、約２ＭＨｚの周波数で流れる。図１０に示すように、交流電流の周波数が約２ＭＨｚである場合、各巻線層の表皮深さは、約４６μｍとなる。本実施例では、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２の厚みが、表皮深さの２倍以上であるため、電流密度が比較的高い領域を巻線の表面部分に沿って確保することができる。このため、交流抵抗に対する表皮効果による影響を効果的に低減することができる。

（実施例２）
実施例２では、図１１に示すように、センタータップ１１０に、締結用端子１１１が設けられている。センタータップ１１０は、締結用端子１１１を介して、例えば、ねじにより接地される。トランス１００の動作時には、発熱の影響によって各巻線層Ｌ２１～Ｌ３２に反りが生じ得る。実施例２の構成では、センタータップ１１０が締結用端子１１１を介して接地されるので、各巻線層Ｌ２１～Ｌ３２の反りの影響を受け難く、センタータップ１１０をより確実に接地することができる。このため、センタータップ１１０と筐体との接触抵抗が最小化され、巻線損失をより低減することができる。

（実施例３）
実施例３のトランスは、図１２に示すように、基板Ｐにシールド層１６０が設けられている。シールド層１６０は、例えば、銅めっきである。シールド層１６０は、基板Ｐが磁性コア部品２００に収納されたときに、突出部２００ｃ、２００ｄ（すなわち、コア２００ｘ）と対向する面に設けられている。また、シールド層１６０は、コア部２００ａの固定部２１０と、コア部２００ｂの固定部２２０に対向する面にも設けられている。実施例３の構成では、変位電流によって発生した磁束をシールド層１６０により遮蔽することができる。このため、コア２００ｘや固定部２１０、２２０に対する当該磁束による影響が抑制され、コア損失をより低減することができる。

上述した各実施例では、第１の二次巻線１０２を構成する巻線層Ｌ２２及び第２の二次巻線１０３を構成する巻線層Ｌ３１の厚みが、一次巻線１０１を構成する巻線層Ｌ１１、Ｌ１２の厚みと等しかったが、二次巻線１０２、１０３を構成する巻線層Ｌ２１～Ｌ３２の厚みは、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２よりも厚くてもよい。例えば、巻線層Ｌ２１～Ｌ３２の厚みは、巻線層Ｌ１１、Ｌ１２の厚みの２倍以上であってもよい。このような構成では、二次巻線１０２、１０３の抵抗をより小さくすることができ、巻線損失をより低減することができる。また、二次巻線１０２、１０３を構成する巻線層の厚みを厚くすることにより、放熱面積が大きくなり、放熱性能を向上させることができる。

また、上述した実施例では、コア部２００ａ、２００ｂの材料として、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトを用いた。Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、高い周波数においても高い透磁率を有しており、低損失な磁性材であるため、トランス１００の損失を低減することができる。また、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは容易に焼結加工することができるため、磁性コア部品２００（すなわち、トランス１００）を小型化することができる。しかしながら、コア部２００ａ、２００ｂを構成する材料は、特に限定されず、例えば、ナノ結晶軟磁性材を用いてもよい。ナノ結晶軟磁性材は、結晶粒径が小さいので、変位電流による磁束で生じる渦電流損失をより低減することができる。

また、上述した各実施例において、基板Ｐの基材に、液晶ポリマーを用いてもよい。液晶ポリマーは、例えば、エポキシガラス基板等と比較して比誘電率が低い。このため、例えば、上述した実施例と同じ厚みを有する絶縁層Ｉ１～Ｉ５を各巻線層間に挿入した場合、巻線間の寄生容量をより低減することができ、コア損失をより低減することができる。

また、上述した各実施例において、一次巻線１０１及び二次巻線１０２、１０３を構成する巻線層の数は限定されない。例えば、一次巻線１０１は、単層の巻線層によって構成されてもよいし、二次巻線１０２、１０３は、三層以上の巻線層によって構成されてもよい。

また、図１３に示すように、トランス１００は、各巻線層Ｌ１１～Ｌ３２に加えて、バスバ１６１、１６２をさらに有してもよい。この場合、バスバ１６１は、最上層の巻線層Ｌ２１の上側に配置されてもよい。バスバ１６２は、最下層の巻線層Ｌ３２の下側に配置されてもよい。バスバ１６１、１６２は、例えば、銅により構成することができる。バスバ１６１は、巻線層Ｌ２１と略同形状を有しており、巻線層Ｌ２１に電気的に接続されてもよい。バスバ１６２は、巻線層Ｌ３２と略同形状を有しており、巻線層Ｌ３２に電気的に接続されてもよい。また、バスバ１６１、１６２の厚みは特に限定されないが、例えば、１０００μｍとすることができる。このような構成では、二次巻線１０２、１０３の抵抗をより低減することができる。また、最外層の表面積が大きくなるので、放熱性能がより向上する。

以下に、本明細書に開示のトランスの構成を列記する。
（構成１）
コアと、前記コアに巻回されている一次巻線と、前記コアに巻回されている第１の二次巻線と、前記コアに巻回されている第２の二次巻線と、を備えるトランスであって、
前記第１の二次巻線が、前記コアの軸方向に沿って積層された複数の第１巻線層を有し、
前記第２の二次巻線が、前記軸方向に沿って積層された複数の第２巻線層を有し、
複数の前記第１巻線層が電気的に並列に接続されており、
複数の前記第２巻線層が電気的に並列に接続されており、
前記一次巻線、前記第１の二次巻線、前記第２の二次巻線が、前記一次巻線が前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線との間に位置するように前記軸方向に沿って積層されており、
前記一次巻線と前記第１の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の距離及び隣接する前記第２巻線層の間の距離よりも大きく、
前記一次巻線と前記第２の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きい、
トランス。
（構成２）
前記一次巻線を構成する巻線層のターン数が２以上であり、
前記各第１巻線層及び前記各第２巻線層のターン数が１である、構成１に記載のトランス。
（構成３）
前記一次巻線が、前記軸方向に沿って積層された２つの第３巻線層を有し、
２つの前記第３巻線層が電気的に直列に接続されており、
２つの前記第３巻線層の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きい、構成１又は２に記載のトランス。
（構成４）
前記一次巻線、前記第１の二次巻線、及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みをｔ、前記導体の表皮深さをδとしたときに、２δ≦ｔ≦４δの関係を満たす、構成１～３のいずれかに記載のトランス。
（構成５）
前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みが、前記一次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みよりも厚い、構成４に記載のトランス。
（構成６）
前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線の各端部に、センタータップが設けられており、
前記各センタータップは、端子を介して接地されている、構成１～５のいずれかに記載のトランス。
（構成７）
前記第１巻線層及び前記第２巻線層は、プリント基板上に設けられており、
前記プリント基板は、前記コアと対向する面にシールド層が設けられている、構成１～６のいずれかに記載のトランス。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１：ＤＣ／ＤＣコンバータ、１００：トランス、１０１：一次巻線、１０２：第１の二次巻線、１０３：第２の二次巻線、１１０：センタータップ、２００ｘ：コア

Claims (8)

1. コア（２００ｘ）と、前記コアに巻回されている一次巻線（１０１）と、前記コアに巻回されている第１の二次巻線（１０２）と、前記コアに巻回されている第２の二次巻線（１０３）と、を備えるトランス（１００）であって、
   前記第１の二次巻線が、前記コアの軸方向に沿って積層された複数の第１巻線層（Ｌ２１、Ｌ２２）を有し、
   前記第２の二次巻線が、前記軸方向に沿って積層された複数の第２巻線層（Ｌ３１、Ｌ３２）を有し、
   複数の前記第１巻線層が電気的に並列に接続されており、
   複数の前記第２巻線層が電気的に並列に接続されており、
   前記一次巻線と前記第１の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の距離及び隣接する前記第２巻線層の間の距離よりも大きく、
   前記一次巻線と前記第２の二次巻線の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きい、
   トランス。
2. 前記一次巻線を構成する巻線層のターン数が２以上であり、
   前記各第１巻線層及び前記各第２巻線層のターン数が１である、請求項１に記載のトランス。
3. 前記一次巻線、前記第１の二次巻線、前記第２の二次巻線が、前記一次巻線が前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線との間に位置するように前記軸方向に沿って積層されている、請求項１に記載のトランス。
4. 前記一次巻線が、前記軸方向に沿って積層された２つの第３巻線層（Ｌ１１、Ｌ１２）を有し、
   ２つの前記第３巻線層が電気的に直列に接続されており、
   ２つの前記第３巻線層の間の距離が、隣接する前記第１巻線層の間の前記距離及び隣接する前記第２巻線層の間の前記距離よりも大きい、請求項１に記載のトランス。
5. 前記一次巻線、前記第１の二次巻線、及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みをｔ、前記導体の表皮深さをδとしたときに、２δ≦ｔ≦４δの関係を満たす、請求項１に記載のトランス。
6. 前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みが、前記一次巻線を構成する導体の前記軸方向の厚みよりも厚い、請求項５に記載のトランス。
7. 前記第１の二次巻線及び前記第２の二次巻線の各端部に、センタータップ（１１０）が設けられており、
   前記各センタータップは、端子（１１１）を介して接地されている、請求項１に記載のトランス。
8. 前記第１巻線層及び前記第２巻線層は、プリント基板（Ｐ）上に設けられており、
   前記プリント基板は、前記コアと対向する面にシールド層（１６０）が設けられている、請求項１に記載のトランス。
   

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