JP4266951B2 - 磁気素子および電源装置 - Google Patents
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Description
本発明の磁気素子において、中足コイルは、第1の入力パルス信号電圧が入力される入力中足コイルと、第1の入力パルス信号電圧に応じた第1および第2の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力中足コイルとを含んでいる。さらに、外足コイルは、第2の入力パルス信号電圧が入力される入力外足コイルと、第2の入力パルス信号電圧に応じた第3および第4の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力外足コイルとを含んでいる。入力外足コイルならびに第1および第2の出力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2外足コイル部とを直列に接続して構成されている。第1および第2外足コイル部の巻き方向は同極性方向となっており、第1および第2外足コイル部の巻数は互いに等しくなっている。入力外足コイルは、この外足コイルを流れる電流によって複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が中足部において互いに相殺し合うような態様で外足部に巻回されている。第1の出力外足コイルは、この第1の出力外足コイルを流れる電流によって複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が中足部において互いに相殺し合うような態様で外足部に巻回されている。第2の出力外足コイルは、この第2の出力外足コイルを流れる電流によって複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が中足部において互いに相殺し合うような態様で外足部に巻回されている。
(A)中足部と、この中足部を共有しつつ中足部と共にループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部とを含んで構成された磁芯
(B)中足部に巻回され、第1の入力交流電圧が入力される入力中足コイル
(C)中足部に巻回され、第1の出力交流電圧を出力する出力中足コイル
(D)外足部に巻回され、第2の入力交流電圧が入力される入力外足コイル
(E)外足部に巻回され、第2の出力交流電圧を出力する出力外足コイル
(F)入力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1の入力外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2の入力外足コイル部とを直列に接続して構成されていること
(G)出力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1の出力外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2の出力外足コイル部とを直列に接続して構成されていること
(H)入力外足コイルは、この入力外足コイルを流れる電流によって複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が中足部において互いに相殺し合うような態様で外足部に巻回されていること
(I)出力外足コイルは、この出力外足コイルを流れる電流によって複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が中足部において互いに相殺し合うような態様で外足部に巻回されていること
図4は、上記実施の形態の第1の変形例に係る磁気素子2の概略構成を表したものである。この磁気素子2は、上記磁気素子1の外足コイル12に代えて、外足コイル22を備えたものである。そこで、以下、主に外足コイル22について説明する。
図5は、上記実施の形態の第2の変形例に係る磁気素子3の概略構成を表したものである。この磁気素子3は、上記磁気素子1の中足コイル11に代えて、中足コイル21を備えたものである。そこで、以下、主に中足コイル21について説明する。
図6は、上記実施の形態の第3の変形例に係る磁気素子4の概略構成を表したものである。この磁気素子4は、上記磁気素子1の外足コイル12に代えて、外足コイル22を備え、上記磁気素子1の中足コイル11に代えて、中足コイル21を備えたものである。これにより、本変形例に係る磁気素子4によれば、中足コイル21および外足コイル22は互いに影響を及ぼし合うことがないので、中足コイル21および外足コイル22を用いて互いに独立した複数の入出力を行うことができる。これにより、互いに異なる複数の入力パルス信号電圧または入力交流電圧を入力する際に入力の数に応じて必要とされていた複数の磁芯10を共通化することができ、その結果、磁芯10の数および磁芯10の占有するスペースを削減することができる。したがって、互いに独立した複数の磁気素子を設ける場合と比べて部品点数や占有面積の増加を抑制しつつ、互いに異なる複数の出力パルス信号電圧または出力交流電圧を出力させることができる。
図7は、上記実施の形態の第4の変形例に係る磁気素子5の概略構成を表したものである。この磁気素子5は、上記磁気素子4の中足コイル21に代えて、中足コイル31を備えたものである。そこで、以下、主に中足コイル31について説明する。
図8は、上記実施の形態の第5の変形例に係る磁気素子6の概略構成を表したものである。この磁気素子6は、上記磁気素子4の外足コイル22に代えて、外足コイル32を備えたものである。そこで、以下、主に外足コイル32について説明する。
図9は、上記実施の形態の第6の変形例に係る磁気素子7の概略構成を表したものである。この磁気素子7は、上記磁気素子4の外足コイル22に代えて、外足コイル32を備え、上記磁気素子4の中足コイル21に代えて、中足コイル31を備えたものである。これにより、本変形例に係る磁気素子7によれば、中足コイル31および外足コイル32は互いに影響を及ぼし合うことがないので、中足コイル31および外足コイル32を用いて互いに独立した複数の入出力を行うことができる。これにより、互いに異なる複数の入力パルス信号電圧または入力交流電圧を入力する際に入力の数に応じて必要とされていた複数の磁芯10を共通化することができ、その結果、磁芯10の数および磁芯10の占有するスペースを削減することができる。したがって、互いに独立した複数の磁気素子を設ける場合と比べて部品点数や占有面積の増加を抑制しつつ、互いに異なる複数の出力パルス信号電圧または出力交流電圧を出力させることができる。
図11ないし図13は、上記第3の変形例に係る磁気素子4(2入力2出力タイプ)を用いた電源装置40−1ないし40−3の概略構成をそれぞれ表したものである。
電源装置40Aは、磁気素子4Aと、磁気素子4Aの1次側に設けられたスイッチング回路41Cおよび平滑コンデンサC1と、磁気素子4Aの2次側に設けられた整流平滑回路42Aと、スイッチング回路41Cを駆動する駆動回路43Aとを備える。1次側高圧ラインL1Hの入力端子T1と1次側低圧ラインL1Lの入力端子T2との間には、高圧バッテリから出力される入力直流電圧Vin1 が印加されるようになっており、出力ラインLOの出力端子T3と接地ラインLGの出力端子T4との間には、低圧バッテリへ給電する出力直流電圧Vout1が出力されるようになっている。
電源装置40Bは、電源装置40Aの構成と対比すると、磁気素子4Aの代わりに磁気素子4Bを備え、スイッチング回路41Fの代わりにスイッチング回路41Aを備え、駆動回路43Aの代わりに、スイッチング回路41Aを駆動する駆動回路43Bを備える点で相違する。そこで、以下、磁気素子4Bおよびスイッチング回路41Aについて説明する。
電源装置40−1は、上述のように、電源装置40Aと電源装置40Bとを並列に配置し、一部を共通化したものである。具体的には、図11に示したように、磁気素子4と、スイッチング回路セット41−1と、整流平滑回路セット42−1と、スイッチング回路セット41−1を駆動する駆動回路43−1とを備えた1入力1出力タイプの電源装置である。
電源装置40−2は、電源装置40−1と同様に、電源装置40Aと電源装置40Bとを並列に配置し、一部を共通化したものであるが、電源装置40−1と対比すると、図12に示したように、電源装置40Aの整流平滑回路42Aと電源装置40Bの整流平滑回路42Aとを組み合わせることなく別個に備え、個別の出力端子T3,T4およびT7,T8を備えている点で相違する。このように、電源装置40−2は、1入力2出力タイプの電源装置である。
電源装置40−3は、電源装置40−1と同様に、電源装置40Aと電源装置40Bとを並列に配置し、一部を共通化したものであるが、電源装置40−1と対比すると、図13に示したように、電源装置40Bのスイッチング回路41Aと整流平滑回路42Aとの位置関係が逆になっている、すなわち、電源装置40Aと電源装置40Bとの入出力の方向が互いに異なる点で相違する。
図15ないし図17は、上記第4の変形例に係る磁気素子5(2入力3出力タイプ)を用いた電源装置40−4ないし40−6の概略構成をそれぞれ表したものである。
電源装置40Cは、磁気素子5Aと、磁気素子5Aの1次側に設けられたスイッチング回路41Fおよび平滑コンデンサC1と、磁気素子5Aの2次側に設けられた整流平滑回路42Bと、スイッチング回路41Fを駆動する駆動回路43Cとを備える。
電源装置40−4は、上述のように、電源装置40Cと電源装置40Dとを並列に配置し、一部を共通化したものである。具体的には、図15に示したように、磁気素子5と、スイッチング回路セット41−2と、整流平滑回路セット42−2と、駆動回路43−1とを備えた1入力1出力タイプの電源装置である。
電源装置40−5は、電源装置40−4と同様に、電源装置40Cと電源装置40Dとを並列に配置し、一部を共通化したものであるが、電源装置40−4と対比すると、図16に示したように、電源装置40−2と同様、電源装置40Cの整流平滑回路42Bと電源装置40Bの整流平滑回路42Aとを組み合わせることなく別個に備え、個別の出力端子T3,T4およびT7,T8を備えている点で相違する。したがって、電源装置40−4は、電源装置40−2と同様の作用・効果を有する。
電源装置40−6は、電源装置40−4と同様に、電源装置40Cと電源装置40Dとを並列に配置し、一部を共通化したものであるが、電源装置40−4と対比すると、図17に示したように、電源装置40−3と同様、電源装置40Dのスイッチング回路41Aと整流平滑回路42Aとの位置関係が逆になる、すなわち、電源装置40Cと電源装置40Dとの入出力の方向が互いに異なる点で相違する。このように、本適用例に係る電源装置40−3は、電源装置40Bのスイッチング回路41Aと整流平滑回路42Aとの位置関係を逆にして1入力1出力タイプの電源装置としたことにより、電源装置40−3と同様の作用・効果を有する。
図19は、上記第4の変形例に係る磁気素子5(2入力3出力タイプ)を用いた電源装置40−7の概略構成を表したものである。
電源装置40Eは、磁気素子5Aと、磁気素子5Aの1次側に設けられたスイッチング回路41Fおよび平滑コンデンサC1と、磁気素子5Aの2次側に設けられた整流平滑回路42Dと、駆動回路43Cとを備える。したがって、電源装置40Eは、電源装置40Cと対比すると、整流平滑回路42Bの代わりに整流平滑回路42Dを備える点で相違する。そこで、以下、整流平滑回路42Dについて説明する。
電源装置40−7は、上述のように、電源装置40Eと電源装置40Dとを並列に配置し、一部を共通化したものである。具体的には、図19に示したように、磁気素子5と、スイッチング回路セット41−2と、整流平滑回路セット42−3と、駆動回路43−1とを備えた1入力1出力タイプの電源装置である。なお、磁気素子5と、スイッチング回路セット41−2と、駆動回路43−1とは、電源装置40−4の構成要素と同一であるので、以下、これらの説明を省略する。
図21は、上記第6の変形例に係る磁気素子7(2入力4出力タイプ)を用いた電源装置40−8の概略構成を表したものである。
電源装置40−8は、上述のように、電源装置40Fと電源装置40Gとを並列に配置し、一部を共通化したものである。具体的には、図21に示したように、磁気素子7と、スイッチング回路セット41−3と、整流平滑回路セット42−4と、スイッチング回路セット41−3を駆動する駆動回路43−2とを備えた1入力1出力タイプの電源装置である。
図22は、上記第6の変形例に係る磁気素子7(2入力4出力タイプ)を用いた駆動回路43Cの概略構成を表したものである。図23(A)〜(F)は、磁気素子7に入力される入力交流電圧f1,f2と、磁気素子7から出力される出力交流電圧g1〜g4との波形図を表したものである。
Claims (8)
- 中足部と、この中足部を共有しつつ中足部と共にループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部とを含んで構成された磁芯と、
前記中足部に巻回された中足コイルと、
前記外足部に巻回された外足コイルと
を備え、
前記外足コイルは、一のループ磁路の外足部に巻回された第1外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記第1および第2外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2外足コイル部の巻数が互いに等しく、
前記外足コイルは、この外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されており、
前記中足コイルは、
第1の入力パルス信号電圧が入力される入力中足コイルと、
前記第1の入力パルス信号電圧に応じた第1および第2の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力中足コイルと
を含み、
前記外足コイルは、
第2の入力パルス信号電圧が入力される入力外足コイルと、
前記第2の入力パルス信号電圧に応じた第3および第4の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力外足コイルと
を含み、
前記入力外足コイルならびに前記第1および第2の出力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記第1および第2外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2外足コイル部の巻数が互いに等しく、
前記入力外足コイルは、この外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、
前記第1の出力外足コイルは、この第1の出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、
前記第2の出力外足コイルは、この第2の出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されている
ことを特徴とする磁気素子。 - 第1および第2の入力交流電圧をそれぞれ変圧して第1および第2の出力交流電圧として出力する磁気素子と、
前記第1および第2の出力交流電圧をそれぞれ整流して平滑化する整流平滑回路と
を備え、
前記磁気素子は、
中足部と、この中足部を共有しつつ中足部と共にループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部とを含んで構成された磁芯と、
前記中足部に巻回され、前記第1の入力交流電圧が入力される入力中足コイルと、
前記中足部に巻回され、前記第1の出力交流電圧を出力する出力中足コイルと、
前記外足部に巻回され、前記第2の入力交流電圧が入力される入力外足コイルと、
前記外足部に巻回され、前記第2の出力交流電圧を出力する出力外足コイルと、
を備え、
前記入力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1の入力外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2の入力外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記出力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1の出力外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2の出力外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記第1および第2の入力外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2の入力外足コイル部の巻数が互いに等しく、かつ、
前記第1および第2の出力外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2の出力外足コイル部の巻数が互いに等しく、
前記入力外足コイルは、この入力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、かつ、
前記出力外足コイルは、この出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されている
ことを特徴とする電源装置。 - 前記入力中足コイルと前記出力中足コイルとの巻き数比は、前記入力外足コイルと前記出力外足コイルとの巻き数比と異なる
ことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 - 直流入力電圧をスイッチングして前記第1および第2の入力交流電圧をそれぞれ生成する第1および第2のスイッチング回路をさらに備えた
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電源装置。 - 前記出力中足コイルの両端と前記出力外足コイルの両端とは、互いに並列に前記整流平滑回路に接続されている
ことを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 - 前記第1および第2のスイッチング回路を並行して駆動する駆動回路を備えた
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電源装置。 - 前記第1および第2のスイッチング回路を選択的に切り換えて一方を駆動する駆動回路を備えた
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電源装置。 - 直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するフルブリッジ型のスイッチング回路と、
前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧として出力する磁気素子と、
前記出力交流電圧をそれぞれ整流して平滑化する整流平滑回路と、
前記スイッチング回路に供給されるパルス電圧を生成するパルス生成回路を含んで構成され、前記磁気素子から出力される前記第1ないし第4の出力パルス信号電圧によって前記スイッチング回路を駆動する駆動回路と
を備え、
前記磁気素子は、
中足部と、この中足部を共有しつつ中足部と共にループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部とを含んで構成された磁芯と、
前記中足部に巻回された中足コイルと、
前記外足部に巻回された外足コイルと
を備え、
前記外足コイルは、一のループ磁路の外足部に巻回された第1外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記第1および第2外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2外足コイル部の巻数が互いに等しく、
前記外足コイルは、この外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されており、
前記中足コイルは、
第1の入力パルス信号電圧が入力される入力中足コイルと、
前記第1の入力パルス信号電圧に応じた第1および第2の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力中足コイルと
を含み、
前記外足コイルは、
第2の入力パルス信号電圧が入力される入力外足コイルと、
前記第2の入力パルス信号電圧に応じた第3および第4の出力パルス信号電圧をそれぞれ出力する第1および第2の出力外足コイルと
を含み、
前記入力外足コイルならびに前記第1および第2の出力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第1外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第2外足コイル部とを直列に接続してなり、
前記第1および第2外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第1および第2外足コイル部の巻数が互いに等しく、
前記入力外足コイルは、この外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、
前記第1の出力外足コイルは、この第1の出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、
前記第2の出力外足コイルは、この第2の出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されている
ことを特徴とする電源装置。
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