JP2751284B2 - トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明はトランスに関し、例えばスイツチングレギユ
レータ回路のスイツチングトランスに適用して好適なも
のである。

Ｂ発明の概要 本発明は、トランスにおいて、磁路を構成するコア部
材の一部に、少なくとも第１及び第２の断面積を有する
第１及び第２の脚部を残すように形成したコアを設け、
第１又は第２の脚部にそれぞれ第１及び第２の２次巻線
部材を巻線すると共に、第１及び第２の２次巻線部材を
互いに並列に接続し、当該並列接続端を２次巻線の出力
端として共通の負荷に接続することにより、巻数比を整
数比以外に選定して、小さな電圧変動率で所望の出力電
圧を得ることができる。

Ｃ従来の技術 従来、スイツチングレギユレータ回路においては、ス
イツチングトランスの巻数比を所定の整数比に選択し、
これにより入力電圧に対して、当該比率で決まる所望の
出力電圧を得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、スイツチングレギユレータ回路において、
駆動周波数を高くすれば、その分スイツチングレギユレ
ータ回路の効率を改善できると考えられる。

さらにこのようにすれば、インダクタンスの低いスイ
ツチングトランスを用いることができ、その分当該スイ
ツチングトランスを小型化して、スイツチングレギユレ
ータ回路全体を小型化できると考えられる。

ところが、インダクタンスの低い小型のスイツチング
トランスにおいては、その分１次巻線の巻数が減少す
る。

従つて所望の出力電圧を得るために、巻線比を整数比
以外の比率に選定しなければならない場合が生じ、この
場合必要とする出力電圧を得ることが困難になる問題が
ある。

この問題を解決するための１つの方法として、巻線比
を高目に設定して所望の電圧よりも高い出力電圧を得、
当該出力電圧をシリーズレギユレータ回路で補正する方
法が考えられる。

すなわち第12図に示すように、駆動回路１において、
50〔Ｖ〕の駆動電圧で、１次巻線が10ターンのスイツチ
ングトランス２を駆動する。

スイツチングトランス２の２次巻線は、全体が３ター
ンに選定され、１ターン目に中間タツプが設けられるよ
うになされている。

従つて、巻線１ターンについて５〔Ｖ〕の出力電圧が
得られることから、中間タツプ及び２次巻線全体におい
ては、ダイオード３及び４の平滑コンデンサ５及び６で
整流することにより、それぞれ５〔Ｖ〕及び15〔Ｖ〕の
出力電圧が得られる。

かくしてシリーズレギユレータ回路７で15〔Ｖ〕の出
力電圧を12〔Ｖ〕に補正することにより、５〔Ｖ〕及び
12〔Ｖ〕の出力電圧が得られる。

ところが、このようにしてシリーズレギユレータ回路
７で出力電圧を補正する場合、シリーズレギユレータ回
路７で補正した分、当該電源回路全体の効率が低下する
と共に、シリーズレギユレータ回路７を設けた分電源回
路の構成が大型化し、駆動周波数を高くしてスイツチン
グレギユレータ回路を小型化及び高効率化したことが無
意味になる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、巻数比
を所望の整数比に選定することが困難な場合でも、所望
の出力電圧を得ることができるトランスを提案しようと
するものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題を解決するため本発明においては、磁路を
構成するコア部材11（18、19、40、41）の一部に、少な
くとも第１及び第２の断面積を有する第１及び第２の脚
部AR2、AR3（23A〜23D、47〜49）を残ように形成したコ
アを設け、第１又は第２の脚部AR2、AR3（23A〜23D、47
〜49）にそれぞれ第１及び第２の２次巻線部材を巻線す
ると共に、第１及び第２の２次巻線部材を互いに並列に
接続し、当該並列接続端を２次巻線の出力端として共通
の負荷に接続するようにした。

Ｆ作用 磁路を構成するコア部材11（18、19、40、41）の一部
に、少なくとも第１及び第２の断面積を有する第１及び
第２の脚部AR2、AR3（23A〜23D、47〜49）を残すように
形成したコアを設け、第１又は第２の脚部AR2、AR3（23
A〜23D、47〜49）にそれぞれ第１及び第２の２次巻線部
材16、17（35〜38）を巻線するようにすれば、第１及び
第２の２次巻線部材16、17（35〜38）に鎖交する磁束を
その分減少させて所望の出力電圧を得ることができる。

さらに第１及び第２の２次巻線部材16、17（35〜38）
を互いに並列に接続し、当該並列接続端を２次巻線の出
力端として共通の負荷に接続するようにすれば、その分
出力電流の変動に対して出力電圧の変動を低減すること
ができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（G1）第１の実施例 第１図において、10は全体としてスイツチングトラン
スを示し、同一形状のコ字状のコア11及び12を用いて磁
気回路を構成するようになされている。

すなわち、コア11及び12を合わせて、その１つの脚11
A及び12Aに10ターンの巻線を施し、これにより１次巻線
13を形成するようになされている。

これに対して第２図に示すように、コア11及び12の残
りの脚11B及び12Bには、コア11及び12の合わせ面に露出
するように溝15が設けられ、脚11B及び12Bを断面積が等
しい２つの領域（以下脚部分と呼ぶ）AR3及びAR3に、当
該溝15で分割するようになされている。

当該スイツチングトランス10の２次巻線は、この脚11
B及び12Bの部分に巻線され、各脚部分AR2及びAR3を、そ
れぞれ１ターン周回する２つの巻線16及び17が形成され
るようになされている。

従つて、各脚部分AR2及びAR3を周回する巻線16、17に
おいては、それぞれコア11及び12に誘起された磁束をΦ
とおくと、脚部分AR2及びAR3の断面積比が1:1に分割さ
れていることから、次式 の磁束Φ_２と鎖交し、その結果コア11又は12の脚11B又
は12B全体を周回する巻線にＥ〔Ｖ〕の電圧が誘起され
る場合、各巻線16及び17には、次式 の電圧E₂が誘起される。

従つて、（２）式で表わされる分数比の出力電圧E
₂を、各巻線16及び17から得ることができ、これにより
巻線比を整数比以外の比率に選定して、所望の出力電圧
を得ることができる。

かくしてこの実施例においては、１次巻線13を10ター
ンに選定すると共に、当該１次巻線13に240〔Ｖ〕の電
圧を印加するように駆動し、これにより各２次巻線16及
び17から12〔Ｖ〕の出力電圧を得るようになされてい
る。

さらに脚部分AR2及びAR3の巻線16及び17を並列接続
し、これにより当該スイツチングトランス10の電圧変動
率を改善するようになされている。

すなわち、このように脚11B及び12Bを２分割して脚部
分AR2及びAR3を形成する場合、当該スイツチングトラン
ス10の磁気回路は、第３図に示すように書き表すことが
できる。

ここで、１次巻線の巻線をＮ、１次巻線の電流をＩと
おいて超磁力Ｆは、次式 Ｆ＝NI ＝Φ ……（３） で表され、脚部分AR2及びAR3の磁気抵抗をそれぞれ 脚部分AR2及びAR3以外の磁気抵抗を とおく。

この場合、脚部分AR2又はAR3の一方にだけ巻線して、
12〔Ｖ〕の出力電圧を得るようにすると、当該巻線に流
れる電流が小さいうちは、脚部分AR2及びAR3の磁気抵抗 が等しい抵抗値の保持され、当該脚部分AR2及びAR3を通
過する磁束Φ_２は、（１）式で表される関係に保持され
るのに対し、巻線に流れる電流が大きくなると、磁気抵
抗 が異なる値に変化し、脚部分AR2及びAR3を通過する磁束
に著しい不均衡が生じる。

その結果、脚部分AR2又はAR3の一方にだけ巻線した場
合においては、当該巻線に接続する負荷インピーダンス
によつて（すなわち出力電流によつて）、出力電圧が大
きく変動する。

従つてこの実施例においては、２つの脚部分AR2及びA
R3の両方に巻線して、並列接続することにより、出力電
流が大きくなつても、脚部分AR2及びAR3の磁気抵抗 が等しい抵抗値に保持されるようにし、これにより当該
脚部分AR2及びAR3をそれぞれ通過する磁束を一定値の保
持して、出力電圧の変動を防止するようになされてい
る。

かくして第４図に示すように、脚部分AR2又はAR3の一
方にだけ巻線した場合（破線で示す）に比して、格段的
に電圧変動率を改善することができた。

以上の構成によれば、コア11及び12の脚1B及び12B
を、２等分に分割して、分割した脚部分AR2、AR3に巻線
すると共に、当該巻線16、17を並列接続したことによ
り、出力電圧を整数比以外の比率に選定して所望の出力
電圧を得ることができると共に、電圧変動率の小さなス
イツチングトランス10を得ることができる。

（G2）第２の実施例 第５図においては、コ字状のコアに代えて同軸形状の
コア18及び19を対向させて磁気回路を構成するようにし
たものである。

すなわち第６図に示すように、コア18においては、円
板形状の底板21の中心に円柱形状の脚22が配置され、当
該脚22と同軸状に底板21の周囲に円筒形状の脚23が配置
されるようになされている。

脚22には、所定回数だけ周回するように巻線25が施さ
れ、巻線25が当該スイツチングトランス30の１次巻線の
一部を構成するようになされている。

これに対して、周囲の脚23には90度の角間隔で大きな
溝27が設けられ、当該溝27の１つを介して１次巻線の引
き出し線が引き出されると共に、当該溝27で脚23全体が
４分割されるようになされている。

これに対して第７図に示すように、コア19において
は、コア18と同様に同軸状に脚31及び32が形成され、コ
ア18の溝27と同一形状の溝33で外周側の脚32が４分割さ
れるようになされている。

さらに内側の脚31には、所定回数だけ周回するように
巻線34が施され、コア18の巻線25と共に１次巻線を構成
するようになされている。

かくして、１次巻線25及び34で脚22及び31に誘起され
た磁束は、コア18の底板21を介して脚23を通過するにつ
き、分割された各脚部分23A、23B、23C、23Dを並列に通
過した後、コア19の分割された脚部分32A、32B、32C、3
2Dを並列に通過して脚22及び31に戻るようになされてい
る。

従つて、コア18及び19を密着させて磁気回路を構成す
るにつき、中心の脚22及び31に誘起された磁束の1/4の
磁束が、各脚部分23A、23B、23C、23D及び32A、32B、32
C、32Dを通過する。

かくして各脚部分23A、23B、23C、23D及び32A、32B、
32C、32Dに巻線を周回させるようにれば、１次巻線25、
34の１ターン当りの印加電圧に対して、1/4ターンの誘
起電圧を得ることができる。

かくしてこの実施例においては、同軸状に配置したコ
アの脚22、23、31、32のうち、外周側の脚23、32を４分
割して巻線することにより、巻線比を整数比以外の比率
に選定して所望の出力電圧を得るようになされ、コア18
側の各脚部分23A、23B、23C、23Dにそれぞれ巻線35、3
6、37、38を周回させるようになされている。

さらに第８図及び第９図に示すように、当該スイツチ
ングトランスにおいては、隣接する脚部分23A及び23B、
23C及び23Dを周回する巻線35及び36、37及び38を並列接
続することにより、両波整流用のスイツチングトランス
を構成するようになされている。

従つて、各巻線35、36、37、38においては、出力電流
が大きく変動した場合でも、各巻線35、36、37、38の出
力電流を等しい値に保持し得、これにより各巻線の施さ
れた脚部分23A、23B、23C、23Dの磁気抵抗を等しい値に
保持して、出力電圧の変動を防止することができる。

第５図の構成によれば、外側の脚23を４分割して、各
脚部分23A、23B、23C、23Dに巻線すると共に、当該巻線
35、36、37、38を並列接続することにより、巻線比を整
数比以外の所望の比率に選定して電圧変動率の小さなス
イツチングトランスを得ることができる。

（G3）第３の実施例 第10図は第３の実施例を示し、外周側の脚を４分割す
る代わりに３分割したコア40及び41を用いて、スイツチ
ングトランス42を構成したものである。

すなわちコア40及び41においては、中心の脚に１次巻
線が周回され、溝43からその引き出し線44が引き出され
るようになされている。

これに対して第11図に示すように、３分割された外周
側の脚においては、隣接する脚部分47及び48、48及び4
9、49及び47にそれぞれ巻線50、51、52が周回され、こ
れにより３つの２次巻線が巻線されるようになされてい
る。

従つて各脚部分47、48及び49においては、中心の脚に
誘起された磁束のうち、それぞれ1/3の磁束が通過する
うようになされ、これにより各巻線50、51及び52におい
ては、2/3の磁束と鎖交するようになされている。

かくして、各巻線50、51及び52においては、１次巻線
の１ターンに印加される電圧に対して、2/3ターンの誘
起電圧を得ることができる。

さらにこの実施例のおいては、各巻線50、51及び52を
並列接続し、各巻線50、51及び52が施された脚部分47、
48及び49を通過する磁束が不均一にならないようになさ
れている。

従つて、その分出力電流の変動に対して、各脚部分4
7、48及び49の磁気抵抗を等しい値に保持し得、出力電
圧の変動を有効に回避することができる。

第10図の構成によれば、コア40、41の脚を３分割し
て、２つの脚部分を周回するように巻線を周回させたこ
とにより、１次巻線の１ターンに印加される電圧に対し
て、2/3ターンの出力電圧を得ることができ、かくして
巻線比を整数比以外の所望の比率に選定して、所望の出
力電圧を得ることができる。

さらに、３つの巻線を並列接続することにより、電圧
変動率の小さなスイツチングトランスを得ることができ
る。

（G4）第４の実施例 なお上述の実施例においては、コ字状のコア及び同軸
形状のコアを用いた場合について述べたが、コアの形状
はこれに限らず、例えばEI型のコア等種々の形状のコア
を広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、２次巻線を脚部分に
巻線する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、必要に応じて１次巻線を脚部分に巻線するようにし
てもよい。

さらに上述の実施例においては、コアの脚を分割して
脚部分を形成し、当該脚部分に巻線する場合について述
べたが、本発明は脚を分割する場合に限らず、例えば脚
に代えコアの途中に矩形形状の溝を設け、当該溝を用い
て巻線したり、要は磁気回路を構成するコアの一部を分
割し、その分割された部分（以下コア部分と呼ぶ）に巻
線すれば良い。

さらに上述の実施例においては、スイツチングトラン
スに本発明を適用した場合について述べたが、本発明は
これに限らず、例えば信号を入出力する入出力トランス
等種々のトランスに広く適用することができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、磁路を構成するコア部
材11（18、19、40、41）の一部に、少なくとも第１及び
第２の断面積を有する第１及び第２の脚部AR2、AR3（23
A〜23D、47〜49）を残すように形成したコアを設け、第
１又は第２の脚部AR2、AR3（23A〜23D、47〜49）にそれ
ぞれ第１及び第２の２次巻線部材16、17（35〜38）を巻
線すると共に、第１及び第２の２次巻線部材16、17（35
〜38）を互いに並列に接続し、当該並列接続端を２次巻
線の出力端として共通の負荷に接続することにより、巻
数比を整数比以外の比率に選定し得、所望の出力電圧
で、電圧変動率の小さなトランスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスイツチングトランス
を示す斜視図、第２図はそのコアの形状を示す斜視図、
第３図はその磁気回路を示す接続図、第４図はその動作
の説明に供する特性曲線図、第５図は第２の実施例を示
す斜視図、第６図及び第７図はそのコアの形状を示す斜
視図、第８図及び第９図はその動作の説明に供する接続
図、第10図は第３の実施例を示す斜視図、第11図はその
動作の説明に供する接続図、第12図は問題点の説明に供
する接続図である。 ２、10、42……スイツチングトランス、11、12、15、1
8、19、40、41……コア、11A、11B、12A、12B、22、2
3、31、32……脚、AR2、AR3、23A、23B、23C、23D、32
A、32B……脚部分、13、25、34……巻線、15、27、33…
…溝。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁路を構成するコア部材の一部に、少なく
   とも第１及び第２の断面積を有する第１及び第２の脚部
   を残すように形成したコア を具え、上記第１又は第２の脚部にそれぞれ第１及び第
   ２の２次巻線部材を巻線すると共に、上記第１及び第２
   の２次巻線部材を互いに並列に接続し、当該並列接続端
   を２次巻線の出力端として共通の負荷に接続する ことを特徴とするトランス。