JP3571470B2 - トランス及びチョークの巻線構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングレギューレータやＤＣ−ＤＣコンバータ等に使用されるトランス及びチョークの巻線構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スイッチングレギュレータ等に使用されるトランスやチョークコイルにあっては、例えば図４に示すようなコア用ボビンに巻線を行っている。
図４はトランス用のコア用ボビン１を例にとっており、基部１ａにプリント基板接続用のピン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを設けている。具体的には、図５のようにトランスＴは、入力巻線７、帰還巻線８、出力巻線１０、更にコア１１を備え、各巻線７，８，１０に対応して一対のピン２ａ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを設けている。
【０００３】
図４はコア用ボビン１に対する出力巻線１０の巻線構造である。出力巻線１０は、通常、２〜３ターンと巻き数が少なく、スイッチングレギュレータの電源容量に応じて例えば３０Ａといった比較的大きな電流が流れる。この出力巻線１０は、ピン２ａに一端を接続した後にボビン胴部１ｂの手前の巻き始め位置に引き出し、その後に例えば２ターンの巻き回しをボビン胴部３の他端側まで行い、その後にピン２ｂに引き戻して接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のトランスの巻線構造にあっては、出力巻線１０に破線の矢印のように電流が流れた場合、ボビン軸方向の巻き戻し部分１０ａを流れる電流により発生する磁束は、ボビン胴部１ｂに対する本来の巻線部分を流れる電流により発生する磁束と方向が異なるので、巻き戻し部分１０ａに発生した磁束が洩れ磁束となってしまう。
【０００５】
このためトランスの外部に磁束が飛び出して、周囲の部品に悪影響を与えたり、周囲の機器に悪影響を与えたりするという問題点があった。この問題は、図４と同様なコア用ボビンに巻き線を巻いたチョークにおいても、同様である。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、コイル巻き出し部分又は巻き戻し部分の発生磁束に起因した漏洩磁束による外部への影響を確実に防止できるようにしたトランス及びチョークの巻き線構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。まず本発明は、コア用ボビンの基部に配置された一対のピンの一方から巻線をボビン胴部の巻き始め位置に引き出して巻き回した後に巻き終り位置から一対のピンの他方に巻線を引き戻したトランスの巻線構造を対象とし、巻線をピン接続部で並列接続した２本の巻線とし、一方の巻線の巻き始め位置までの引き出し線と他方の巻線の巻き終り位置からの引き込み線に流れる電流方向を、相互に逆方向にして発生する磁束が相互に打ち消し合うように、２本の巻線を巻き回したことを特徴とする。
【０００７】
この２本の巻線の巻き回し構造は、一方の巻線をボビン一端側の巻き始め位置に引き出すと共に他方の巻線をボビン他端側の巻き始め位置に引き出した後に、各巻線を同じ巻き回し方向で且互いに逆のボビン軸方向に同一ピッチで巻き回す。そして各巻線を巻き始め位置とは反対のボビン端部側で巻き終えた後に各々引出し位置に引き戻し、一方の巻線の引き出し部分と他方の巻線の引き戻し部分を同一方向（ボビン軸方向）に位置させる。
【０００８】
このような巻線構造により、２本の巻線を流れる電流の方向がボビン軸方向に並んだ一方の巻線の引き出し部分と他方の巻き線の引戻し部分で逆向きとなり、各発生磁束が打ち消し合うように鎖交し、外部への漏洩磁束を重文に抑圧することができる。
このような本発明による巻線構造は、巻き数が少なく且つ大きな電流が流れるトランス出力巻線（二次巻線）に適用する。この２本の並列接続された巻線を使用した出力巻線に対しては、トランスの場合、単線を用いた入力巻線及び帰還巻線が巻き回される。
【０００９】
また本発明は、コア用ボビンの基部に配置された一対のピンの一方から巻線をボビン胴部の巻き始め位置に引き出して巻き回した後に巻き終り位置から一対のピンの他方に巻線を引き戻したチョークの巻線構造を対象としており、この場合にも、トランスと同様に、巻線をピン接続部で並列接続した２本の巻線とし、一方の巻線の巻き始め位置までの引き出し線と他方の巻線の巻き終り位置からの引き込み線に流れる電流方向を、相互に逆方向にして発生する磁束が相互に打ち消し合うように、２本の巻線を巻き回したことを特徴とする。
【００１０】
具体的には、２本の巻線は、一方の巻線をボビン一端側の巻き始め位置に引き出すと共に他方の巻線をボビン他端側の巻き始め位置に引き出した後に、各巻線を同じ巻き回し方向で且つ互い逆のボビン軸方向に同一ピッチで巻き回し、各巻線を巻き始め位置とは反対のボビン端部側で巻き終えた後に各々引出し位置に引き戻し、一方の巻線の引き出し部分と他方の巻線の引き戻し部分を同一方向に位置させる。
【００１１】
この場合にも、チョークに巻いた２本の巻線を流れる電流の方向が、ボビン軸方向に並んだ一方の巻線の引き出し部分と他方の巻き線の引戻し部分で逆向きとなり、各発生磁束が打ち消し合うように鎖交し、外部への漏洩磁束を効率良く抑圧することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるトランスの巻線構造の実施形態であり、コア用ボビンに対する巻線構造を示している。
図１において、コア用ボビン１は、ピンを設けた基部１ａとコイルを巻くと共に上側に開放したコア装着穴を備えた胴部１ｂを備える。このコア用ボビン１を使用するトランスは、図２（Ａ）のように、入力巻線７、帰還巻線８及び出力巻線１０を有し、このため基部１ａには各巻線に対応して一対のピン２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ、４ａ，４ｂが設けらている。またコア１１としてＥ型、ＥＩ型、ＥＥＩ型等の任意の構造のものが使用できる。
【００１３】
本発明のトランスの巻線構造は出力巻線１０に適用されており、出力巻線１０として２本の巻線５，６をピン２ａ，２ｂの部分で接続することで並列接続して巻き回した二重巻線としている。
２本の巻線５，６の図１のコア用ボビン１における巻線構造は、例えばピン２ａを巻き始め側、ピン２ｂを巻き終り側とすると、次のようになる。尚、図１では、巻線５，６の相違を見易くするため、巻線６側を太くしているが、実際には同じ径の巻線を使用する。
【００１４】
まずピン２ａに巻線５，６の一端を接続し、次に巻線５はボビン胴部１ｂの手前の端部側の巻き始め位置に引き出し、巻線６はボビン胴部１ｂの反対の端部側の巻き始め位置に引き出す。このためボビン胴部１ｂの軸方向に巻線６の引き出し部分６ａが位置することになる。
巻線５，６を各々の巻き出し位置に引き出したら、次に巻線５，６を同じ巻き回し方向で、且つ軸方向には逆方向に戻るように同じピッチで巻き回す。即ち、コイル５は左回りに上方へ巻き回し、巻線６は同じく左回りで逆に下方へ巻き回す。出力巻線として使用する巻線５，６は、この実施形態の場合、２ターンとなっている。
【００１５】
この２ターンの巻線５，６は、巻き終り位置が巻き始め位置の反対側のボビン胴部１ｂの端部に位置するようにピッチを決める。このため、巻線５ａは２ターンの巻き終り位置でボビン胴部１ｂの上側の端部に位置し、そこからピン２ｂに対し軸方向に引き戻して接続する。これに対し巻線６ｂは２ターンの巻き終り位置でピン２ｂ側の下側端部に位置し、そのままピン２ｂに接続する。
【００１６】
このような巻線５，６の巻線構造によれば、ボビン胴部２ａにおいて、ピン２ａからの巻線６の巻き出し部分６ａと、ピン３に対する巻線５の巻き戻し部分５ｂとが軸方向に並んで同じ長さで位置することになる。
図３は図１の２本の巻線５，６を用いた本発明の巻線構造をもつ出力巻線に電流が流れた時の様子である。例えば交流出力電流として、あるタイミングで例えばピン４ａからピン４ｂの方向に電流ｉが流れたとする。ピン４ａから入力した電流ｉは、並列接続された巻線５，６に分流し、それぞれの電流をｉ１，ｉ２とすると、ｉ＝ｉ１＋ｉ２となる。この場合、コイル５，６のインピーダンスは基本的に同じであることから、ｉ１＝ｉ２とみなすことができる。
【００１７】
コイル胴部１ｂの巻線５，６の巻き回し部分を流れる電流ｉ１，ｉ２の方向は共に左回りであり、コイル５，６の発生磁界の合成磁束が生成され、この点は、図４の従来例ように、単線の巻線を使用した場合と基本的に同じ磁束が得られる。
これに対し、コイル５の巻き戻し部分５ｂを流れる電流ｉ１と巻線６の引き戻し部分６ａを流れる電流ｉ２は、その方向が互いに逆向きとなる。また巻き戻し部分５ａと巻き出し部分６ｂの長さも同じで、流れる電流もｉ１＝ｉ２と同じになる。このため巻き戻し部分５ａと巻き出し部分６ｂの各々で発生する磁束は、大きさが同じで方向が逆向きとなり、互いに磁束を打ち消し合うこととなり、外部に対する漏洩磁束は、無視できる程度に略完全に抑圧することができる。
【００１８】
図１に示した本発明によるトランスの巻線構造は、そのままチョークに適用することができる。スイッチングレギュレータは、トランスの出力巻線に対し整流平滑回路を接続しており、ここにインダクタンスとして機能するチョークを設けている。このためチョークにもトランスの出力巻線と同様、大きな電流が流れ、また巻線のターン数も比較的少ないことから、従来の巻線構造では漏洩磁束が問題となる。
【００１９】
そこで、図２（Ｂ）の回路図のように、チョークＣＨについて、ピン２ａ，２ｂで並列接続された２本の巻線５，６を使用し、図１のように、巻線５，６を巻き回す。即ち、図１のピン３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを除いたコア用ボビン１の構造とすればよく、このコア用ボビン１を、Ｅ型、ＥＩ型、ＥＥＩ型等のコア１２に装着することで、外部に対する磁束漏洩の少ないチョークを実現することができる。
【００２０】
尚、実上記の実施形態は、トランスの出力巻線を例にとっているが、他の巻線についても同様な巻線構造をとってもよいことはも勿論である。また本発明は実施形態に示した数値による限定は受けない。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のトランス及びチョークの巻線構造によれば、２本の巻線を流れる電流の方向がボビン軸方向に並んだ一方の巻線の引き出し部分と他方の巻き線の引戻し部分で逆向きとなり、各発生磁束が打ち消し合うように鎖交し、その結果、外部への磁束漏洩を大幅に抑圧し、他の部品や機器に対する悪影響を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランスのコア用ボビンについて本発明の巻線構造の実施形態を示した説明図
【図２】本発明の巻線構造を用いたトランス及びチョークの回路図
【図３】図１の２本の巻線に流れる電流と発生磁束の説明図
【図４】従来のトランスのコア用ボビンにおける巻線構造の説明図
【図５】従来のトランスの回路説明図
【符号の説明】
１：コア用ボビン
１ａ：基部
１ｂ：ボビン胴部
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ：ピン
５，６：巻線
５ａ，５ｂ：巻き出し部分
６ａ，６ｂ：巻き戻し部分
７：入力巻線
８：帰還巻線
９，１２：コア
１０：出力巻線
Ｔ：トランス
ＣＨ：チョーク

Claims (6)

1. コア用ボビンの基部に配置された一対のピンの一方から巻線をボビン胴部の巻き始め位置に引き出して巻き回した後に巻き終り位置から前記一対のピンの他方に巻線を引き戻したトランスの巻線構造に於いて、
   前記巻線をピン接続部で並列接続した２本の巻線とし、一方の巻線の巻き始め位置までの引き出し線と他方の巻線の巻き終り位置からの引き込み線に流れる電流方向を相互に逆方向にして発生する磁束が相互に打ち消し合うように、前記２本の巻線を巻き回したことを特徴とするトランスの巻線構造。
2. 請求項１記載のトランスの巻線構造に於いて、前記２本の巻線は、一方の巻線をボビン一端側の巻き始め位置に引き出すと共に他方の巻線をボビン他端側の巻き始め位置に引き出した後に、各巻線を同じ巻き回し方向で且つ互い逆のボビン軸方向に同一ピッチで巻き回し、前記各巻線を巻き始め位置とは反対のボビン端部側で巻き終えた後に各々引出し位置に引き戻し、一方の巻線の引き出し部分と他方の巻線の引き戻し部分を同一方向に位置させたことを特徴とするトランスの巻き線構造。
3. 請求項１記載のトランスの巻線構造に於いて、前記２本の並列接続された巻線は、巻き数が少なく且つ大きな電流が流れる出力巻線であることを特徴とするトランスの巻き線構造。
4. 請求項１記載のトランスの巻線構造に於いて、前記２本の並列接続された巻線を使用した出力巻線に加え、更に単線を用いた入力巻線及び帰還巻線を巻き回したことを特徴とするトランスの巻き線構造。
5. コア用ボビンの基部に配置された一対のピンの一方から巻線をボビン胴部の巻き始め位置に引き出して巻き回した後に巻き終り位置から前記一対のピンの他方に巻線を引き戻したチョークの巻線構造に於いて、
   前記巻線をピン接続部で並列接続した２本の巻線とし、一方の巻線の巻き始め位置までの引き出し線と他方の巻線の巻き終り位置からの引き込み線に流れる電流方向を相互に逆方向にして発生する磁束が相互に打ち消し合うように、前記２本の巻線を巻き回したことを特徴とするチョークの巻線構造。
6. 請求項５記載のチョークの巻線構造に於いて、前記２本の巻線は、一方の巻線をボビン一端側の巻き始め位置に引き出すと共に他方の巻線をボビン他端側の巻き始め位置に引き出した後に、各巻線を同じ巻き回し方向で且つ互い逆のボビン軸方向に同一ピッチで巻き回し、前記各巻線を巻き始め位置とは反対のボビン端部側で巻き終えた後に各々引出し位置に引き戻し、一方の巻線の引き出し部分と他方の巻線の引き戻し部分を同一方向に位置させたことを特徴とするチョークの巻き線構造。

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