JP5335143B2 - トランス - Google Patents

Description

この発明は、１次側と２次側を絶縁する高電圧対応のシートトランスに関する。

二酸化炭素の排出量を削減する風潮の中で、排出量の少なさが受け入れられて、電気自動車の需要が増加し、普及し始めている。

電気自動車には、従来のガソリンエンジン自動車には存在しない例えば４００Ｖの高い電圧が供給される回路が搭載されている。これまで、高電圧系の回路は交流の電力線から供給される電源に接続されるものが大多数であり、この用途においてはそれなりに高効率化および小形化が実現されている。しかしながら、電気自動車に搭載する場合には更なる高効率化および小形化が要求される。特に電力系の回路構成の中でトランスは大型の部品となるため、小形化が求められる。従来より、トランスを小形にする手段として巻線をシート状にしたシートトランスがあり、中でも高電圧に対応したシートトランスとしては例えば下記特許文献１，２がある。

特許文献１に記載のシートトランスは、冷陰極放電灯を点灯する高電圧を発する昇圧トランスに関するものであり、高電圧を発する２次巻線の引き出し線をコアに設けた切欠き部を通して端子部に導いて、他の巻線部分からの距離を隔てることにより、耐電圧性を確保している。

特許文献２に記載のシートトランスは、本発明と同一発明者が出願した、放電灯始動用の高電圧イグナイタパルスを発生するトランスに関するものであり、平板状の１次巻線を埋設したボビンに２次巻線を巻回し、その２次巻線の引き出し線を中央のコアに対して軸方向に引き出してターミナルに接続し、他の部分からの距離を隔てることにより、耐電圧性を確保している。

実開平７−７１２０号公報 国際公開第２００８／５３６１３号

このような特許文献１，２に係るシートトランスは電気抵抗の大きなコアを使用することを前提としているため、特許文献１ではコアに２次巻線が直接接触する構成である。同じく特許文献２でもコアにターミナルが直接接触する構成である。このように、従来は耐電圧性を確保する目的で、巻線の中心に位置する棒状コアまたは巻線に沿う板状コアと２次巻線の引き出し線との距離を隔てる構造ではなかった。

しかしながら、高電圧の電力系回路を構成するトランスは強力な磁界を発する大電流を扱うため、必然的に電気抵抗の小さなコアを使用せざるを得ない。そのため、巻線とコアの間に十分な距離または隔壁を設ける等の構成によって、巻線とコアの間の絶縁性を考慮する必要がある。従って、特許文献１，２のように巻線とコアとの距離を隔てる構造のないトランスは、高電圧の電力系トランスに適用できないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、１次巻線と２次巻線とコアの間の絶縁性を確保したシート型のトランスを提供することを目的とする。

この発明のトランスは、板状部、該板状部の面の辺部に該板状部と直交する方向に突設した外側脚部、および該板状部の面の中央に突設した柱状脚部を備えた磁性部材と、磁性部材の該柱状脚部を挿通する筒状部をなし、該筒状部の一方の端部に鍔部を備える複数のボビンと、ボビンのそれぞれの筒状部に巻回する複数の巻線とを備えるトランスであって、複数のボビンの１部のボビンの筒状部は、他のボビンの筒状部に鍔部側から挿通する形状であって、巻線は外周側と筒状部側に端部のある渦巻き状であって、筒状部を挿通するボビンと挿通されるボビンの間に配置される巻線の筒状部側の端部を、筒状部を挿通したボビンと挿通されたボビンの筒状部の隙間を通して外部へ引き出すものである。

この発明によれば、磁性部材の板状部と巻線の間をボビンの鍔部によって絶縁すると共に巻線同士の間を別のボビンの鍔部によって絶縁し、磁性部材の柱状脚部と巻線の間をボビンの筒状部によって絶縁し、さらに、巻線の筒状部側の端部をボビンの鍔部および筒状部によって他の巻線および磁性部材から絶縁することにより、１次巻線と２次巻線とコアの間の絶縁性を確保したシート型のトランスを提供することができる。

この発明の実施の形態１に係るトランスの構成を示す斜視図である。 図１に示すトランスをＡＡ線に沿って切断した断面図である。 図１に示すトランスの分解斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るトランスの構成を示す斜視図である。 図４に示すトランスをＢＢ線に沿って切断した断面図である。 図４に示すトランスの分解斜視図である。 第１コアの変形例を示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）はＤＤ線に沿って切断した断面図である。 この発明の実施の形態３に係るトランスの弾性部材の構成を示し、図８（ａ）は第２ボビンの斜視図、図８（ｂ）はＥＥ線に沿って切断した断面図である。 この発明の実施の形態４に係るトランスの、板状の導線を使用した１次巻線を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係るフライバックトランスの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係るフライバックトランスの他の例を示す断面図である。 この発明の実施の形態７に係るトランスを適用した電気自動車の電力系統の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るトランス１の外観、図２はＡＡ線に沿って切断した断面、図３は巻線を除く構成部材の分解状態を示す。このトランス１は、第１ボビン１０と、第１ボビン１０に巻回したシート状の１次巻線（第１巻線）３０と、第２ボビン２０と、第２ボビン２０に巻回したシート状の２次巻線（第２巻線）４０と、第１ボビン１０および第２ボビン２０を入れ子状に保持する第１コア（磁性部材）５０と、第１コア５０に当接する第２コア（磁性部材）６０と、１次巻線（第１巻線）３０を支え他の部材から絶縁する第１絶縁板１３と、１次巻線（第１巻線）３０の端部３１および２次巻線（第２巻線）４０の端部４１を他の部材から絶縁する第２絶縁板２３と、弾性部材７０とから構成される。

第１ボビン１０および第２ボビン２０は樹脂等で構成する。第１ボビン１０は、筒状部１１と、この筒状部１１の一端に形成した鍔部１２とからなる。筒状部１１の周りには、導線を１層に巻回したシート状の１次巻線３０が形成される。第２ボビン２０は、第１ボビン１０の筒状部１１より小径かつ軸方向に長い筒状部２１と、この筒状部２１の一端に形成した鍔部２２とからなる。筒状部２１の周りには、導線を１層に巻回したシート状の２次巻線４０が形成される。また、第１絶縁板１３の内縁側には、１次巻線３０の巻き始めの始端部３１を引き出すための引き出し部１４と、２次巻線４０の巻き始めの始端部４１を引き出すための引き出し部１５を開設する。

１次巻線３０および２次巻線４０に用いる導線としては、断面が円形の丸導線、断面が正方形の角導線、断面が長方形の平角導線等がある。図示例のような平角導線または角導線を使用すれば巻線空間に占める導線の割合を高くすることができ、１次巻線３０および２次巻線４０を小形にできる利点がある。さらに、１次巻線３０および２次巻線４０は、巻き始めの始端部３１，４１が中心側に、巻き終わりの終端部３２，４２が外縁側に離れるので、各巻線の端部間の耐電圧性を確保できる。

第１コア５０および第２コア６０は磁性部材で構成する。第１コア５０と第２コア６０の組み合わせはいわゆるＥＩＲコアであり、板状部５１と、この板状部５１と直交する方向に突設した一対の対面する外側脚部５２，５３と、板状部５１の中央に突設した柱状脚部５４とからなる。第２コア６０は図示例のように平板状にして、第１コア５０の柱状脚部５４の先端側に配置する。あるいは、第２コア６０の代わりに第１コア５０と同形状のコアを用い、２つの第１コア５０相当のコアを、柱状脚部５４の先端側同士を向かい合わせに組み合わせて一式のコアにしてもよい。

第１コア５０の柱状脚部５４を、２次巻線４０を巻回した第２ボビン２０の筒状部２１に挿通し、さらにこの筒状部２１を、１次巻線３０を巻回した第１ボビン１０の筒状部１１に挿通して、第１ボビン１０と第２ボビン２０を入れ子状にする。そして、第１ボビン１０の筒状部１１に第１絶縁板１３を取り付け、１次巻線３０の巻き始めの始端部３１と、２次巻線４０の巻き始めの始端部４１を外部に引き出して、第２ボビン２０の筒状部２１に第２絶縁板２３を取り付ける。また、第１コア５０を閉磁路として構成するために、外側脚部５２，５３および柱状脚部５４の先端側に第２コア６０を組み合わせる。

このように、１次巻線３０と２次巻線４０の間を第１ボビン１０の鍔部１２で仕切ったので、隣接する巻線同士を絶縁することができ、それぞれの巻線間の耐電圧性を確保できる。また、第１ボビン１０および第２ボビン２０の厚みを耐電圧性が確保できる範囲においてできるだけ薄くすることにより、それぞれの巻線を近接配置できるので、漏洩磁束を少なくすることができ、トランス１の性能（１次巻線３０と２次巻線４０の結合等）が向上する。さらに、２次巻線４０と第１コア５０および第２コア６０の間を第２ボビン２０と第２絶縁板２３で仕切ったので、巻線とコアの絶縁を確保できる。

１次巻線３０の始端部３１は、第１絶縁板１３の引き出し部１４から引き出し、第２絶縁板２３の間を径方向に這わせてトランス１から引き出す。また、鍔部１２，２２の間に配置された２次巻線４０の始端部４１は、筒状部１１と筒状部２１の間に設けた隙間を通して第１絶縁板１３の引き出し部１５から引き出し、第２絶縁板２３の間を径方向に這わせてトランス１から引き出す。１次巻線３０の終端部３２と２次巻線４０の終端部４２はそのままトランス１から引き出す。なお、図示は省略するが、第１ボビン１０および第２ボビン２０の鍔部に、始端部３１，４１および終端部３２，４２を接続する端子を設けることも可能である。

このとき、１次巻線３０の始端部３１および終端部３２を引き出す方向と、２次巻線４０の始端部４１および終端部４２を引き出す方向とを柱状脚部５４の軸方向に対して対称にすることで、各巻線の端部間の間隔を拡大することができ、両者間の耐電圧性を確保することができる。

さらに、第２絶縁板２３と第２コア６０の間に弾性部材７０を配置して、１次巻線３０および２次巻線４０を第１コア５０の板状部５１側へ押圧するようにしてもよい。押圧により、板状部５１と１次巻線３０と２次巻線４０の間の空間を減らすことができ、良好なトランス特性が得られる。なお、第２絶縁板２３の役割を弾性部材７０に持たせて、巻線を絶縁しながら弾性部材７０によって直接押圧する構成にすれば、部品の削減と小形化の効果が向上する。

なお、耐湿性、耐電圧性等を確保する目的で、トランス１には最終的に樹脂（ワニス等）を含浸する。この処理によって樹脂が第１ボビン１０、第２ボビン２０、１次巻線３０、２次巻線４０、第１コア５０および第２コア６０を固定するので、弾性部材７０は仮の位置決め用として効果が発揮できればよい。従って、弾性部材７０に継続的な弾性力は必要なく、仮止め程度の弾性力で十分である。また、弾性部材７０の形状は任意とし、例えば図３に示すようにドーナツ形状の弾性部材７０を１つ設けてもよいし、３つ以上の弾性部材７０を第２絶縁板２３上に等間隔に配置してもよい。
また、第１ボビン１０、第２ボビン２０、第１コア５０、または第２コア６０に固定部材（不図示）を設けて、該固定部材によってトランス１を機器に固定できる構成にしてもよい。

以上より、実施の形態１に係るトランス１を、筒状部１１および該筒状部１１の一方の開口端に形成した鍔部１２を備える第１ボビン１０と、該第１ボビン１０の他方の開口部に設けられ該第１ボビン１０の鍔部１２と対向する第１絶縁板１３と、該第１ボビン１０の筒状部１１より小径かつ軸方向に長い筒状部２１および該筒状部２１の一方の開口端に形成した鍔部２２を備える第２ボビン２０と、板状部５１、該板状部５１と直交する方向に突設した一対の対面する外側脚部５２，５３、および該板状部５１の中央に突設した柱状脚部５４からなり、該柱状脚部５４に第２ボビン２０の筒状部２１と第１ボビン１０の筒状部１１および第１絶縁板１３を順に挿通した入れ子状に保持する第１コア５０と、第１コア５０の柱状脚部５４および外側脚部５２，５３の先端側に組み合わせる平板状の第２コア６０と、第１ボビン１０の筒状部１１に巻回されたシート状で、表裏が第１ボビン１０の鍔部１２，第１絶縁板１３に支えられた１次巻線３０と、第１ボビンの筒状部に挿入されない第２ボビンの筒状部２１に巻回されたシート状で、表裏が第２ボビン２０の鍔部２２と第１ボビン１０の鍔部１２に支えられた２次巻線４０とを備えるように構成した。このため、各巻線の巻き始めと巻き終わりを離れた位置（中心側と外縁側）に配置することができるようになり、巻線の端部間の耐電圧性を確保できる。また、コアの板状部と巻線の間をボビンの鍔部と絶縁板で隔絶して絶縁できる。さらに、コアの柱状脚部と巻線の間をボビンの筒状部で隔絶して絶縁できる。

また、１次巻線３０の始端部３１は、第１絶縁板１３に開設した引き出し部１４から第１絶縁板１３と第２絶縁板２３の間の隙間へ引き出し、２次巻線４０の始端部４１は、第１ボビン１０と第２ボビン２０の筒状部１１，２１間の隙間を通して第１絶縁板１３に開設した引き出し部１５から第１絶縁板１３と第２絶縁板２３間の隙間へ引き出すように構成した。このため、巻き始めの端部をボビンの間を通して引き出すことができるようになり、巻線の巻き始めの端部をボビンの鍔部と筒状部および絶縁板で他の巻線およびコアから隔絶して絶縁できる。

従って、１次巻線と２次巻線とコアの間の絶縁性を確保したシート型のトランスを提供できる。さらに、巻線同士の間を絶縁するボビンの鍔部を薄くして巻線同士を近接配置できるので、漏洩磁束を少なくでき、トランスの性能を向上できる。

また、実施の形態１によれば、１次巻線３０の始端部３１および終端部３２と、２次巻線４０の始端部４１および終端部４２とを引き出す方向を、第１コア５０の柱状脚部５４の軸方向に対して対称にしたので、両巻線の端部間の間隔を拡大することができ、端部間の耐電圧性を確保することができる。

また、実施の形態１によれば、トランス１は、１次巻線３０および２次巻線４０を第１コア５０の板状部５１側に押圧する弾性部材７０を備えるように構成したので、コアと巻線の間の空間を減らすことができて、良好なトランスの特性を得ることができる。

また、実施の形態１によれば、１次巻線３０および２次巻線４０に平角導線を使用するようにしたので、巻線の占積率を向上させて無駄な空間を少なくし、トランスを小形にすることができる。

なお、上記実施の形態１に係るトランス１のコアとボビンを使用してチョークコイルを構成することも可能である。

実施の形態２．
図４は実施の形態２に係るトランス１の外観、図５はＢＢ線に沿って切断した断面、図６は巻線を除く構成部材の分解状態を示す。図４〜図６において、図１〜図３と同一または相当の部分については同一の符号を付す。実施の形態２に係るトランス１は、２次巻線（第１巻線）４０を巻回した第１ボビン１０と、１次巻線（第２巻線）３０を巻回した第２ボビン２０とを入れ子状に保持した第１コア（磁性部材）５０からなるトランス１ａ，１ｂを備え、第１コア５０同士を向かい合わせに組み合わせてトランスを構成する。なお、２組の１次巻線３０と２次巻線４０は、向かい合わせ面Ｃに対して対称に配置する。

第１コア５０はいわゆるＰＱコアであり、板状部５１の対向する一対の辺を切欠いて切欠部５５，５６を形成し、柱状脚部５４の周面を板状部に延伸させる。この延伸面５７，５８は、柱状脚部５４の軸方向に対して対称に配置する。

第２ボビン２０は、筒状部２１と、この筒状部２１の一端に形成した鍔部２２とからなる。また、この第２ボビン２０には、筒状部２１の鍔部のない側の端部の一部を延伸して延伸部２４，２５が形成されている。この延伸部２４，２５が、柱状脚部５４の周面を板状部に延伸した延伸面５７，５８を覆い、始端部３１，４１と第１コア５０を絶縁する隔壁となる。

２次巻線４０の始端部４１は、絶縁板部１３に開設した引き出し部１４から延伸部２４へ引き出す。１次巻線３０の始端部３１は、筒状部１１と筒状部２１の間に設けた隙間を軸方向に通し、絶縁板部１３に開設した引き出し部１５から延伸部２５へ引き出す。１次巻線３０の終端部３２と２次巻線４０の終端部４２はそのままトランス１から引き出す。

このとき、１次巻線３０の始端部３１および終端部３２をともに引き出す方向と、２次巻線４０の始端部４１および終端部４２を引き出す方向とを柱状脚部５４の軸方向に対して対称にすることで、各巻線の端部間の間隔を拡大することができ、両者間の耐電圧性を確保することができる。また、始端部３１，４１と第１コア５０の柱状脚部５４の周面を板状部に延伸した延伸面５７，５８の間を第２ボビン２０の延伸部２４，２５が仕切ったので、巻線とコアの絶縁が確保できる。

弾性部材７０は、２組の入れ子構造の間、即ちトランス１ａ側と１ｂ側の鍔部２２の間に配置する。これにより、２組の巻線それぞれを各第１コア５０の板状部５１側に押圧することができるため、板状部５１と１次巻線３０と２次巻線４０の位置関係がトランス１ａ，１ｂそれぞれで同等になり、特性も同等になる。これにより、トランス１ａ，１ｂの負荷を均衡化することができ、一方に負荷が集中することなく、一部だけが偏って高温になることを回避できる。そのため、トランス１に局所的なストレスを与えることなく動作させることができ、トランスとしての信頼性を向上できる。

図７は第１コア５０の変形例であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）はＤＤ線に沿って切断した断面図である。この第１コア５０の板状部５１は、柱状脚部５４を設けた中央部分を厚くし、外側脚部５２，５３を設けた両端部分を薄くしたものである。１次巻線３０の発する磁束Ｂは、柱状脚部５４を軸方向に通って板状部５１の中央部分から両端部分へ磁束Ｂ／２ずつ抜ける。このとき、板状部５１のそれぞれの位置の断面積が柱状脚部の１／２以上の断面積であれば磁束を妨げることは無く、板状部５１の各所の幅ｌと厚さｔの積が柱状脚部の断面積の１／２と同程度であればトランスの特性上の問題はない。従って第１コア５０の場合、板状部５１の幅ｌが柱状脚部５４側から外側脚部５２，５３に向かって拡大するので、幅の拡大につれて厚さｔを薄くしてもトランスの特性に影響はない。よって、第１コア５０それぞれの位置の磁性材料が過不足のない適当な量で、巻線に対向する板状部５１を形成できるため、トランスの性能を劣化させること無くコアの重量を軽量化できる。

以上より、実施の形態２に係るトランス１を、筒状部１１および該筒状部１１の一方の開口端に形成した鍔部１２を備える第１ボビン１０と、該第１ボビン１０の他方の開口部に設けられ該第１ボビン１０の鍔１２と対向する第１絶縁板１３と、該第１ボビン１０の筒状部１１より小径かつ軸方向に長い筒状部２１、該筒状部２１の一端に形成した鍔部２２、該筒状部２１の他端の一部を延伸した延伸部２４，２５を備える第２ボビン２０と、板状部５１、該板状部５１と直交する方向に突設した一対の対面する外側脚部５２，５３、該板状部５１の中央に突設した柱状脚部５４、および該板状部５１の辺を切欠いて柱状脚部５４の周面の一部を延伸した面５７，５８を設け、該柱状脚部５４に第２ボビン２０の筒状部２１と第１ボビン１０の筒状部１１を順に挿通した入れ子状に保持して、該柱状脚部５４の周面の一部を延伸した面５７，５８は第２ボビン２０の延伸部２４，２５によって覆れる磁性部材の第１コア５０と、第１ボビン１０の筒状部１１に巻回されたシート状で、表裏が第１ボビン１０の鍔部１２と第１絶縁板１３で支えられた２次巻線４０と、第１ボビン１０の筒状部１１に挿入されない第２ボビン２０の筒状部２１に巻回されたシート状で、表裏が第２ボビン２０の鍔部２２と第１ボビン１０の鍔部１２で支えられた１次巻線３０とを備え、２次巻線４０の筒状部側の端部４１は、第１絶縁板１３に開設した一方の引き出し部１４から、該第１コア５０の一方の切欠き部５７側へ引き出し、１次巻線３０の筒状部側の端部３１は、嵌合された第１ボビン１０と第２ボビン２０の筒状部１１，２１間の隙間を通して、第１絶縁板１３に開設した他方の引き出し部１５から該第１コア５０の他方の切り欠き部５８側へ引き出すように構成した。このため、上記実施の形態１と同様に、コアの板状部と巻線の間をボビンの鍔部と絶縁板で隔絶して絶縁でき、コアの柱状脚部と巻線の間をボビンの筒状部で隔絶して絶縁できる。したがって、各巻線の巻き始めと巻き終わりを離れた位置（中心側と外縁側）に配置することができるようになり、巻線の端部間の耐電圧性を確保できる。

また、２次巻線４０の始端部４１は、第１絶縁板１３に開設した引き出し部１４から、第１コア５０の切欠き部（柱状脚部の周面の一部を延伸した面）５７側へ引き出し、１次巻線３０の始端部３１は、第１ボビン１０と第２ボビン２０の筒状部１１，２１間の隙間を通して、第１絶縁板１３に開設した引き出し部１５から、第１コア５０の切欠き部（柱状脚部の周面の一部を延伸した面）５８側へ引き出すように構成した。このため、各巻線の始端部をボビンの鍔部間を通すことなくトランスの外へ引き出すことができるようになり、コアと巻線の間の空間を減らしてより近接させることができるので、漏洩磁束を少なくでき、トランスの性能を向上できる。また、巻線の巻き始めの端部を絶縁板とボビンの延伸部、鍔部および筒状部で他の巻線およびコアから隔絶して絶縁できる。

従って、上記実施の形態１と同様に、１次巻線と２次巻線とコアの間の絶縁性を確保したシート型のトランスを提供できる。また、巻線同士の間を絶縁するボビンの鍔部を薄くして巻線同士を近接配置できるので、漏洩磁束を少なくでき、トランスの性能を向上できる。

また、実施の形態２によれば、１次巻線３０の始端部３１および終端部３２を引き出す方向と２次巻線４０の始端部４１および終端部４２を引き出す方向とを、第１コア５０の柱状脚部５４の軸方向に対して対称方向にしたので、両巻線の端子間の間隔を拡大することができ、端部間の耐電圧性を確保することができる。

また、実施の形態２によれば、トランス１は、第１ボビン１０および第２ボビン２０を入れ子状に保持した第１コア５０からなる２組のトランス１ａ，１ｂを１式のトランスとして備え、２組の第１コア５０の柱状脚部５４の先端面同士を向かい合わせにし、１次巻線３０および２次巻線４０を該向かい合わせ面Ｃに対して対称に配置するように構成した。このため、それぞれのトランス１ａ，１ｂの特性が同等になり、巻線の並列接続が容易にできる。従って、２本の１次巻線３０を並列に接続すると共に２本の２次巻線４０を並列に接続して各導線の断面積を２倍にすれば、通電電流を倍増することができる。
また、２本の１次巻線３０を直列に接続すると共に２本の２次巻線４０を直列に接続して各導線の巻回数を２倍にすれば、巻回数および巻数比の自由度が増し、トランスの特性（結合等）を向上できる。

また、実施の形態２によれば、トランス１は、２組の１次巻線３０および２次巻線４０を各第１コア５０の板状部５１側に押圧する弾性部材７０を備えるように構成したので、コアと巻線の間の空間を減らすことができて、良好なトランスの特性（結合等）を得ることができる。

なお、上記実施の形態１で説明したトランス１を２つ組み合わせて、１つのトランスを構成してもよい。その場合には、第１コア５０に第２コア６０を組み合わせるのではなく、２個の第１コア５０を組み合わせる。即ち、第１ボビン１０と第２ボビン２０を入れ子状に保持した２つの第１コア５０を向かい合わせに当接して、向かい合う互いの第２絶縁板２３同士の間に弾性部材７０を配置する。この構成の場合にも、２本の１次巻線３０を並列に接続すると共に２本の２次巻線４０を並列に接続して各導線の断面積を２倍にし、通電電流を倍増することができる。あるいは、２本の１次巻線３０を直列に接続すると共に２本の２次巻線４０を直列に接続して各導線の巻回数を２倍にし、巻回数および巻数比の自由度を増して、トランスの特性（結合等）を向上できる。

なお、上記実施の形態２では、切欠きのあるコアを用いたトランス１ａ，１ｂを組み合わせて１つのトランス１を構成したが、一対の巻線によるトランス１ａ，１ｂのどちらか一方のみでトランス１を構成することもできる。その場合に、コアを閉磁路として構成するために、例えばトランス１ａの第１コア５０に同形のＰＱコアを当接してもよいし、または、図１〜図３に示すような平板状の第２コア６０を当接してもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では別体の弾性部材７０を用いる構成にしたが、本実施の形態３で説明するように弾性部材をボビンに一体的に形成してもよい。
図８は実施の形態３に係るトランスの弾性部材７１，７２の構成を示し、図８（ａ）は第２ボビン２０の斜視図、図８（ｂ）はＥＥ線に沿って切断した断面図である。なお、本実施の形態３のトランスは、図４〜図６に示すトランス１と弾性部材の構成以外は同様の構成であるため、以下では図４〜図６を援用して説明する。

弾性部材７１，７２は、第２ボビン２０の鍔部２２を切り起こして形成した板ばね状の突起である。板ばね状の弾性部材７１，７２によって、第２ボビン２０自身と、向かい合わせに当接するもう一方の第２ボビン２０とを第１コア５０側に押圧する。第２ボビン２０の鍔部２２の一部を切開することで当部には１次巻線３０が露出する開口ができるが、向かい合わせに当接するもう一方の第２ボビン２０にも同じ１次巻線３０が巻回されているので、両者は同電位であり、電気的な問題は生じない。また、上述したように、トランス１は最終的に樹脂を含浸するため、弾性部材７１，７２に継続的な弾性力は必要なく、仮止め程度の弾性力で十分である。

なお、上記実施の形態１に係るトランス１においても、弾性部材７０に代えて、第２絶縁板２３に弾性部材７１，７２を形成してもよい。

以上より、実施の形態３によれば、弾性部材７１，７２は、第２ボビン２０の鍔部２２に形成した突起にしたので、各巻線をコアの板状部に押圧する専用の部材を省くことができ、加工が簡素になり、コストを低廉化できる。

実施の形態４．
上記実施の形態１，２では１次巻線３０および２次巻線４０の導線に平角導線を用いる構成にしたが、本実施の形態４で説明するように別の形状の導線を用いてもよい。
例えば、１次巻線３０および２次巻線４０に、複数の導線を束ねた線材（リッツ線）または複数の導線を並列に並べた線材を使用してもよい。この場合、表皮効果による損失を低減することができるため、高周波を通電するときの損失を低減でき、トランスの動作周波数を高くすることができる。
これにより、巻線の巻回数を減らすことが可能となり、トランスを小形にすることができる。

あるいは、１次巻線３０および２次巻線４０に、導電性の平板、例えば渦巻き状に形成した板状の導線を使用してもよい。図９は、板状の導線を使用した１次巻線３０を示す斜視図である。渦巻き状の板材は、例えばプレス抜きの加工により容易に形成できる。また、端部を所定の引き出し方向に折り曲げて、始端部３１および終端部３２を形成する。図示は省略するが２次巻線４０も同様に形成可能である。
このような渦巻き状に切り抜いた板材を使用することで、巻線の断面積を増やすために並列に巻回する導線の本数を減らすことが可能となり、トランスを小形にすることができる。なお、厚い板材を使用すれば、巻線の断面積を拡大して大電流を通電することができるので、大電力用のトランスが構成できる。

実施の形態５．
図１〜図７に示すように、第１コア５０の板状部５１側に２次巻線４０を配置して、トランス１をフォワードトランスとして使用する。

下記（１）〜（４）は、フォワードトランスの１次巻線に流れる電流と発生する磁束および２次巻線に流れる電流の概要である。
（１）１次巻線３０に電流を通電する
（２）１次巻線３０の通電に対応して１次巻線３０の近傍に磁界が発生する
（３）１次巻線３０が発する磁束を打ち消す磁束を発する方向の電流が２次巻線４０に通電する
（４）１次巻線３０の発する磁束は２次巻線４０が発する磁束と均衡する
従って、１次巻線３０に流れる電流の大きさは、２次巻線４０に流れる電流の大きさによって決定される。

上記（３）のように、フォワードトランスにおいては１次巻線３０と２次巻線４０の発する磁束は互いに相殺し合うため、１次巻線３０の発する大きな磁束は外部に漏洩しない。そのため、第１コア５０にも大きな磁束が届かないので、第１コア５０は磁気飽和し難い。よって、断面積の小さな第１コア５０および第２コア６０が使用できる。

以上のように、トランス１をフォワードトランスとして使用する場合は、１次巻線３０および２次巻線４０が発する磁界を介して１次巻線３０から２次巻線４０に電気エネルギを伝達するため、図５に示すように、両者の磁束を阻害しないように１次巻線３０を中央に配置し、この１次巻線３０の両側に２次巻線４０を配置し、さらに２次巻線４０の外側に第１コア５０を配置する構成が好ましい。

これに対し、１次巻線３０を第１コア５０の板状部５１側に配置して、図５に示す１次巻線３０と２次巻線４０の位置関係を反転させる（図１１のフライバックトランスの構成を参照）と、１次巻線３０が第１コア５０の板状部５１側に発する磁束は、２次巻線４０が発する磁束によって相殺されにくくなる。そのため、１次巻線３０が第１コア５０の板状部５１に発する磁束が第１コア５０を通過することとなり、小さな断面積の第１コア５０では磁気飽和が発生し、好ましい特性が期待できない。

以上より、実施の形態５によれば、トランス１は、第１コア５０の板状部５１側に２次巻線４０を配置してフォワードトランスとして使用するようにしたので、１次巻線とコアの間に２次巻線を配置することによってコアに流入する磁束が減少し、コアの断面積を小さくすることができる。従って、小形のトランスを構成できる。

実施の形態６．
上記実施の形態５とは反対に、第１コア５０の板状部５１側に１次巻線３０を配置して、トランス１をフライバックトランスとして使用する。図１０および図１１は、図２および図５に示すトランス１の１次巻線３０と２次巻線４０の位置関係を反転させて構成したフライバックトランスの断面図である。

下記（１）〜（５）は、フライバックトランスの１次巻線に流れる電流と発生する磁束および２次巻線に流れる電流の概要である。
（１）１次巻線３０に電流を通電する
（２）１次巻線３０の通電に対応して１次巻線３０の近傍に磁界が発生する
（３）１次巻線３０が発する磁束を磁気エネルギとして第１コア５０に貯える
（４）１次巻線３０の通電を停止する
（５）第１コア５０に貯えた磁気エネルギが１次巻線３０と２次巻線４０に電気エネルギとなって出現する
フライバックトランスでは、上記（５）で出現した電気エネルギを取り出すことでエネルギ（電力）の伝達が行われる。

上記（３）のように、１次巻線３０に流入した電気エネルギを一旦磁気エネルギとして第１コア５０に貯えるため、第１コア５０には当磁気エネルギを保持できるだけの十分な断面積が必要となる。
また、第１コア５０の近傍に１次巻線３０を配置してその隙間を狭くすれば、１次巻線３０が発する磁束が漏洩しにくく、多くの磁束を第１コア５０に流入させられるため、１次巻線３０が発する磁束が磁気エネルギとして効率よく第１コア５０に貯えさせることができ、トランス１の特性が向上する。

これに対し、図５（フォワードトランスの構成）に示すように１次巻線３０と第１コア５０の間に２次巻線４０を配置する構成では、浮遊容量を介して流れる２次巻線４０のフォワード電流によって、１次巻線３０が発する磁束の一部が相殺され、一部の磁束が第１コア５０に届かず磁気エネルギとして貯えられないので、好ましい特性が期待できない。

以上より、実施の形態６によれば、トランス１は、第１コア５０の板状部５１側に１次巻線３０を配置してフライバックトランスとして使用するようにしたので、１次巻線に供給される電力をコアが磁気エネルギとして効率よく貯えることができ、トランスの特性を向上できる。

実施の形態７．
図１２は、電気自動車１００の電力系統の構成を示すブロック図である。主バッテリ１０２とモータ１０４を備える電気自動車１００は、交流電源から主バッテリ１０２に電力を供給する充電器１０１と、主バッテリ１０２からモータ１０４に電力を供給するインバータ１０３と、主バッテリ１０２から副バッテリ１０６を充電し、載電装品１０７に電力を供給する降圧コンバータ１０５を備える。

上記実施の形態１〜６で示したトランス１は、１次巻線と２次巻線とコアの間の絶縁性を確保すると共に小形化、高効率化を図ったので、交流電源と主バッテリ１０２の間に設けて交流電源と電気自動車を絶縁するＡＣ／ＤＣコンバータ（充電器１０１）や主バッテリ１０２と副バッテリの間に設け両バッテリを絶縁するＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）に用いるのに適している。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

Claims (15)

1. 板状部、該板状部の面の辺部に該板状部と直交する方向に突設した外側脚部、および該板状部の面の中央に突設した柱状脚部を備えた磁性部材と、
   前記磁性部材の該柱状脚部を挿通する筒状部をなし、該筒状部の一方の端部に鍔部を備える複数のボビンと、
   前記ボビンのそれぞれの筒状部に巻回する複数の巻線とを備えるトランスであって、
   前記複数のボビンの１部のボビンの筒状部は、他のボビンの筒状部に鍔部側から挿通する形状であって、
   前記巻線は外周側と筒状部側に端部のある渦巻き状であって、前記筒状部を挿通するボビンと挿通されるボビンの間に配置される巻線の筒状部側の端部を、前記筒状部を挿通したボビンと前記挿通されたボビンの筒状部の隙間を通して外部へ引き出すことを特徴とするトランス。
2. 前記磁性部材の板状部の柱状脚部に接する部位には切欠き部を備え、
   前記一方の端部に鍔部を備える一部のボビンの筒状部には筒状部の他方の端部に前記磁性部材の切欠き部を覆う延伸部を設けたことを特徴とする請求項１記載のトランス。
3. 前記磁性部材の切欠き部は、
   該磁性部材の柱状脚部の軸方向に対して対称方向に２箇所設けることを特徴とする請求項１記載のトランス。
4. 前記磁性部材の柱状脚部および外側脚部の先端に当接する板状の磁性部材を備えることを特徴とする請求項１記載のトランス。
5. 前記磁性部材、前記複数のボビンおよび前記複数の巻線を２組備え、
   それぞれの磁性部材の柱状脚部および外側脚部の先端を当接し、該当接面に対してそれぞれの該巻線を対称に配置することを特徴とする請求項１記載のトランス。
6. 前記巻線を前記磁性部材の板状部側に押圧する弾性部材を備えることを特徴とする請求項１記載のトランス。
7. 前記弾性部材は、ボビンの鍔部に形成した突起であることを特徴とする請求項６記載のトランス。
8. 前記複数の巻線の一部は、１対の１次巻線と２次巻線であることを特徴とする請求項１記載のトランス。
9. 前記１次巻線の端部と２次巻線の端部を、磁性部材の柱状脚部の軸方向に対して対向する方向に引き出すことを特徴とする請求項８記載のトランス。
10. 前記複数の巻線のうちの少なくとも一方に、角導線または平角導線を使用することを特徴とする請求項８記載のトランス。
11. 前記複数の巻線のうちの少なくとも一方に、複数の導線を束ねた線材を使用することを特徴とする請求項８記載のトランス。
12. 前記複数の巻線のうちの少なくとも一方に、導電性の平板を渦巻き状に形成した板状の導線を使用することを特徴とする請求項８記載のトランス。
13. ２次巻線を磁性部材の板状部側に配置して、フォワードトランスを構成することを特徴とする請求項８記載のトランス。
14. １次巻線を磁性部材の板状部側に配置して、フライバックトランスを構成することを特徴とする請求項８記載のトランス。
15. 車載用機器に用いることを特徴とする請求項１記載のトランス。

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