JPH08279422A

JPH08279422A - 変圧トランス

Info

Publication number: JPH08279422A
Application number: JP8403595A
Authority: JP
Inventors: Nagamasa Nagano; 長正長野; Hiroshi Yamazaki; 博山崎
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】強度、磁気特性を損ねることなく変圧トラン
スの小型化を可能とし、またその生産性を向上させるこ
とにある。【構成】ソフトフェライトの形成材からなり、コイル
３を巻回したＥ型コア１と、ソフトフェライトより大き
い飽和磁束密度のケイ素鋼よりなるシート材４とを結合
して変圧トランスを構成する。ここで、Ｅ型コア１、シ
ート材４とを結合した際に形成される閉磁路中のそれぞ
れの磁路面積Ｓ、ｓと飽和磁束密度との積より得られる
それぞれの磁束がほぼ同じになるように設定してあり、
このため、磁気特性を損ねず、変圧トランスの一部をＥ
型コア１より厚さの薄いシート材４に置き換えることが
でき、また、ソフトフェライトの形成材と比べてシート
材４が強度、加工の容易さとも優れるなどのことから、
強度、磁気特性を損ねることなく変圧トランスの小型化
を可能とし、またその生産性を向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変圧トランスに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現在、例えば時計等の小型装置におい
て、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を設けて
発光表示を行わせるなど、交流高電圧駆動を要する素子
を用いることがある。このような装置では、トランス結
合発振回路等により変圧トランスを駆動することによ
り、電源として用いられる低電圧の電池の電圧を所望の
電圧まで昇圧している。このような変圧トランスには、
例えば、図４のａに示すようにＥＩ型コアを用いたもの
がある。これはＥ型のコア４１の中央の突起部４２にコ
イル（図示せず。）を巻回した後、Ｉ型のコア４３をＥ
型のコア４１に磁路の開放された側から結合し、閉磁路
を形成するものである。また、コア４１、４３は、一様
な磁路を確保するために同じ断面積の四角柱から構成さ
れている。このようなＥＩ型のコアは、成形が容易なこ
とからソフトフェライト等の成形材が用いられる。ま
た、図４のｂに示すように２つのＥ型コア４４、４４を
結合したものや、底面を有する円筒部４５の中心にコイ
ル（図示せず。）を巻回する巻回部４６を有するコアか
らなるポットコア４７を２つ結合したものなども用いら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような小型装置
では変圧トランスの小型化が望まれているが、上記のよ
うな変圧トランスではコアを共にソフトフェライトの成
形材から構成しているため、強度の点から小型化に限界
がある。また、ＥＬ駆動回路のように高電圧かつ数KHz
の周波数の駆動電圧を発生させるものでは、初期透磁
率、飽和磁束が大きいことが要求され、ただサイズを小
さくしたのでは目的の磁気特性が得られず、この点から
も小型化が困難となっている。また、ソフトフェライト
は脆く歩留り等が起き易く生産性が悪い。

【０００４】そこで、本発明の目的は強度、磁気特性を
損ねることなく変圧トランスの小型化を可能とし、また
その生産性を向上させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】コアを２部材から構成
し、第１のコア部材と第２のコア部材とは飽和磁束密度
が異なる変圧トランスにより上記目的を達成する。ここ
で、各部材を結合したときに形成される閉磁路中におけ
る各部材の最小磁路面積と飽和磁束密度との積より得ら
れるそれぞれの磁束がほぼ同じになるようにすることが
好ましい。

【０００６】また、コイルと、上記コイルが巻回され、
磁路の一部を開放した第１のコア部材と、第１のコア部
材と異なる飽和磁束密度の材質からなり、第１のコア部
材の開放された磁路部分に結合されて第１のコア部材と
ともに閉じられた磁路を形成する第２のコア部材とから
なり、第１、第２のコア部材を結合したときに形成され
る閉磁路中における各部材の最小磁路面積と飽和磁束密
度との積より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになる
ようにした変圧トランスによっても上記目的を達成でき
る。ここで、第２のコア部材は、第１のコア部材より大
きい飽和磁束密度の磁性材料からなることが好ましい。

【０００７】また、成形磁性材料からなり、コイルを巻
回される第１のコア部材と、シート状磁性材料からなる
第２のコア部材とを結合してコアを構成してあり、第２
のコア部材の方が第１のコア部材より飽和磁束密度が大
きく、第１、第２のコア部材を結合したときに形成され
る閉磁路中における各部材の最小磁路面積と飽和磁束密
度との積より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになる
ようにした変圧トランスによっても上記目的を達成でき
る。ここで、上記コアはＥＩ型コアであり、第１のコア
部材はＥ型コアであり、第２のコア部材はＩ型コアをな
すことが好ましい。また、上記コアはポットコアであ
り、第２のコア部材はポットコアの少なくとも一方の底
面をなすことも好ましい。また、上記コアはポットコア
であり、第１のコア部材はコイルを巻回したボビンの中
心に挿入されたコアと、上記ボビンを挿入する管状のコ
アとよりなり、第２のコア部材は上記管状のコアの両方
の底面に結合されていることも好ましい。また、第１の
コア部材はフェライト等の非金属磁性材料よりなり、第
２のコア部材はケイ素鋼、パーマロイ、パーマメンジュ
ール、アルパーム、アルフェル、純鉄、低炭素鋼等の金
属磁性材料よりなることが好ましい。

【０００８】

【実施例】次に本発明の第一実施例の変圧トランスにつ
いて説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す説
明図である。同図ａにおいて、１はＥ型コアであり、フ
ェライト、特にソフトフェライトによって構成するのが
好ましい。同図ｂに示すようにＥ型コア１の中央の突起
部２にはコイル３が巻回される。また、同図ａにおい
て、４はＩ型コアを構成するシート材であり、ここでは
ケイ素鋼よりなり、このシート材４はＥ型コア１と結合
されて閉じた磁路、ＥＩ型のコアを構成する。シート材
４の材質はケイ素鋼の他、ソフトフェライトより高い飽
和磁束密度のパーマロイ、パーマメンジュール、アルパ
ーム、アルフェル、純鉄、低炭素鋼等の金属磁性材料で
あればよい。

【０００９】ここで、Ｅ型コア１とシート材４は、これ
らを結合したときに形成される閉磁路中におけるそれぞ
れの最小の磁路面積と飽和磁束密度との積より得られる
それぞれの磁束がほぼ同じになるようにサイズを設定さ
れる。すなわち、図１のａに示すようにＥ型コア１は、
厚さＴ、幅Ｗの四角柱から構成されているとすると、最
小の磁路面積Ｓは、Ｓ＝Ｗ×Ｔとなる。また、シート材
４は、厚さをｔ、幅をＷとすると、最小の磁路面積ｓ
は、ｓ＝Ｗ×ｔとなる。また、Ｅ型コア１、シート材４
のそれぞれの飽和磁束密度をそれぞれＢM、Ｂmとする
と、磁束Φ、磁束密度Ｂ、磁路面積Ｓの関係がΦ＝Ｂ×
Ｓとなることから、上記磁束の条件を満たすには以下の
関係が成り立つ。

【００１０】Ｂm×Ｗ×ｔ＝ＢM×Ｗ×Ｔｔ＝（ＢM／Ｂm）×Ｔここで、一般的なソフトフェライトの飽和磁束密度が２
００mT（ミリテスラ）程度であり、ケイ素鋼のそれが２
０００mT程度であることから、シート材４の厚さｔをＥ
型コア１の厚さＴの１／１０程度に設定することとな
る。すなわち、従来のもののように結合されるコアを共
にソフトフェライトで構成したものに比べ、一方のコア
の厚さにして１／１０程度薄く構成することが可能とな
る。以上のように本例の変圧トランスでは、Ｅ型コア１
とシート材４との飽和磁束密度の差を利用して、それぞ
れの最小の磁路面積と飽和磁束密度との積より得られる
それぞれの磁束がほぼ同じになるように設定してあるの
で、磁気特性を損ねることなく、厚さを薄くでき、小型
化が実現できる。また、シート材４は金属磁性材により
なるため、強度の点でもソフトフェライトから形成され
たコアより遥かに優れている。また、シート材はソフト
フェライトからコアを形成するのに比べ安価に製作で
き、生産性も向上する。

【００１１】次に本発明の第二実施例について説明す
る。上記第一実施例では、ＥＩ型のコアを例に述べたが
本発明はこれに限らず、ポットコアにも応用でき、本例
ではこれについて述べる。図２は本例の構成を示す説明
図であり、同図のａにおいて、５はポットコアであり、
同図のｂに示すように底面を有する円筒部６の中心にコ
イル７を巻回する円柱状の巻回部８を有する。ポットコ
ア５はフェライト、特にソフトフェライトによって構成
するのが好ましい。また、同図ａにおいて、９はシート
材であり、ここではケイ素鋼よりなり、このシート材９
はポットコア５と結合されて閉じた磁路を形成する。シ
ート材９の材質はケイ素鋼の他、ソフトフェライトより
高い飽和磁束密度のパーマロイ、パーマメンジュール、
アルパーム、アルフェル、純鉄、低炭素鋼等の金属磁性
材料であればよい。

【００１２】ここでも、ポットコア５とシート材９は、
これらを結合したときに形成される閉磁路中のそれぞれ
の最小の磁路面積と飽和磁束密度との積より得られるそ
れぞれの磁束がほぼ同じになるようにサイズを設定され
る。すなわち、図２のｃに示すようにポットコア５は底
面の厚さＴ2、巻回部８の半径をＲとし、Ｒ＞２Ｔ2とし
たとき、すなわち、ポットコア５の最小の磁路面積は、
巻回部８の円周に沿った磁路面積Ｓ2であり、Ｓ2＝２π
Ｒ×Ｔ2となる。また、シート材９は、厚さをｔ2とする
と、その巻回部８に沿った磁路面積ｓ2は、ｓ2＝２πＲ
×ｔ2となる。また、ポットコア５、シート材９のそれ
ぞれの飽和磁束密度は上述したようにＢM、Ｂmであるか
ら、以下の関係が成り立つ。

【００１３】Ｂm×２πＲ×ｔ2＝ＢM×２πＲ×Ｔ2 ｔ2＝（ＢM／Ｂm）×Ｔ2 上述したように一般的なソフトフェライトの飽和磁束密
度が２００mT程度であり、ケイ素鋼のそれが２０００mT
程度であることから、シート材９の厚さｔ2はポットコ
ア５の底面の厚さＴ2の１／１０程度に設定することと
なる。すなわち、ここでも上記一実施例と同様の結果を
得る。すなわち、本例でも上記一実施例と同様の作用、
効果を奏するのである。

【００１４】なお、ポットコア６側の閉磁路中における
最小磁路面積はポットコア６の形状、すなわち、底面の
厚さＴ、巻回部８の半径Ｒ等の相互のサイズ関係により
決まり、ポットコア６側の閉磁路中における最小磁路面
積が、巻回部８の断面積Ｓ20（Ｓ20＝πＲ×Ｒ）の場合
には、この断面積Ｓ20と飽和磁束密度ＢMとの積より得
られる磁束と、シート材９の上記磁路面積ｓ2と飽和磁
束密度Ｂmとの積より得られる磁束とがほぼ同じになる
ようにシート材９の厚さが設定される。

【００１５】次に第三実施例について説明する。上記第
一、第二実施例においてはソフトフェライトの成形材か
らなり、コイルを巻回される第１のコア部材と、シート
状のケイ素鋼とうからなる第２のコア部材とを結合して
コアを構成してあるが、本発明はこれに限るものではな
い。本例はコイルを巻回する円柱状のコアと巻回された
コイル側面を覆う管状のコアとを別にフェライトの成形
材により構成し、円柱状のコアおよびコイルを納めた管
状のコアの両端にケイ素鋼等よりなるシート材を結合し
て変圧トランス構成するものである。図３は本例の構成
を示す説明図であり、同図のａにおいて１０は円柱状の
コア、１１は管状のコアであり、これらはフェライト、
特にソフトフェライトにより構成するのが好ましい。１
２はコイルを巻回するボビンである。１３、１４は先の
実施例と同様の材料からなるシート材である。コア１
０、１１は図３のｂに示すように、コイル１５を巻回し
たボビン１２により位置決めされて組み立てられ、両端
にシート材１３、１４を結合して完成する。

【００１６】ここでも、コア１０、１１とシート材１
３、１４は、これらを結合したときに形成される閉磁路
中におけるそれぞれの最小の磁路面積と飽和磁束密度と
の積より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになるよう
にサイズを設定する。すなわち、図３のａに示すように
コア１０は半径Ｒ2とすると最小の磁路面積Ｓ3は、Ｓ3
＝πＲ2×Ｒ2となる。なお、コア１１側の最小磁路面積
はコア１０のそれに比べて十分大きいとしてここでは考
慮しない。また、シート材１３、１４は共に厚さをｔ3
とすると、そのコア１０の円周に沿った磁路面積ｓ3
は、ｓ3＝２πＲ2×ｔ3となる。また、ポットコア１
０、シート材１３のそれぞれの飽和磁束密度は上述した
ようにＢM、Ｂmであるから、以下の関係が成り立つ。Ｂ
m×２πＲ2×ｔ3＝ＢM×πＲ2×Ｒ2 ｔ2＝（ＢM／２Ｂm）×Ｒ2 一般的なソフトフェライトの飽和磁束密度が２００mT程
度であり、ケイ素鋼のそれが２０００mT程度であること
から、シート材１３、１４の厚さｔ3はコア１０の半径
Ｒ2の１／２０程度に設定することとなる。すなわち、
ここでも上記一実施例と同様の結果を得る。すなわち、
本例でも上記一実施例と同様の作用、効果を奏するので
ある。また、本例では、ポットコアの両面がシート材１
３、１４にて構成されているので、変圧トランスのサイ
ズをより小型化できる。また、ソフトフェライトの形成
材よりなるコア１０、１１が単純な構造であるために歩
留りが少なく、生産性を向上させることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、コアを２部材から構成
したので、一方のコア部材を薄くすることにより、変圧
トランスの小型化が可能となる。また、第１のコア部材
と第２のコア部材とは飽和磁束密度が異なる変圧トラン
スにおいて、各部材を結合したときに形成される閉磁路
中における各部材の最小磁路面積と飽和磁束密度との積
より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになるようにし
たので、異なる飽和磁束密度の部材より変圧トランスを
構成しても磁気特性を損なうことがない。さらに、第２
のコア部材は、第１のコア部材より大きい飽和磁束密度
の磁性材料から構成したので、その磁路面積、すなわ
ち、そのサイズを小さくできるので、変圧トランスを小
型化できる。特に第２の部材としてケイ素鋼、パーマロ
イ、パーマメンジュール、アルパーム、アルフェル、純
鉄、低炭素鋼等の金属磁性材料のシート材を用いた場
合、強度の点からもサイズの小型化が容易であり、ま
た、加工が容易なことから生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の説明のための説明図。

【図２】本発明の第二実施例の説明のための説明図。

【図３】本発明の第三実施例の説明のための説明図。

【図４】従来の技術の構成の説明のための説明図。

【符号の説明】

１Ｅ型コア（第１のコア部材）４シート材（第２のコア部材）３コイル５ポットコア（第１のコア部材）７コイル９シート材（第２のコア部材）１０コア（第１のコア部材）１１コア（第１のコア部材）１３シート材（第２のコア部材）１４シート材（第２のコア部材）１５コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアを２部材から構成し、第１のコア部
材と第２のコア部材とは飽和磁束密度が異なることを特
徴とする変圧トランス。
【請求項２】各部材を結合したときに形成される閉磁
路中における各部材の最小磁路面積と飽和磁束密度との
積より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになるように
したことを特徴とする請求項１記載の変圧トランス。
【請求項３】コイルと、上記コイルが巻回され、磁路の一部を開放した第１のコ
ア部材と、第１のコア部材と異なる飽和磁束密度の材質からなり、
第１のコア部材の開放された磁路部分に結合されて第１
のコア部材とともに閉じられた磁路を形成する第２のコ
ア部材とからなり、第１、第２のコア部材を結合したと
きに形成される閉磁路中における各部材の最小磁路面積
と飽和磁束密度との積より得られるそれぞれの磁束がほ
ぼ同じになるようにしたことを特徴とする変圧トラン
ス。
【請求項４】第２のコア部材は、第１のコア部材より
大きい飽和磁束密度の磁性材料からなることを特徴とす
る請求項３記載の変圧トランス。
【請求項５】成形磁性材料からなり、コイルを巻回さ
れる第１のコア部材と、シート状磁性材料からなる第２
のコア部材とを結合してコアを構成してあり、第２のコ
ア部材の方が第１のコア部材より飽和磁束密度が大き
く、第１、第２のコア部材を結合したときに形成される
閉磁路中における各部材の最小磁路面積と飽和磁束密度
との積より得られるそれぞれの磁束がほぼ同じになるよ
うにしたことを特徴とする変圧トランス。
【請求項６】上記コアはＥＩ型コアであり、第１のコ
ア部材はＥ型コアであり、第２のコア部材はＩ型コアを
なすことを特徴とする請求項５記載の変圧トランス。
【請求項７】上記コアはポットコアであり、第２のコ
ア部材はポットコアの少なくとも一方の底面をなすこと
を特徴とする請求項５記載の変圧トランス。
【請求項８】上記コアはポットコアであり、第１のコ
ア部材はコイルを巻回したボビンの中心に挿入されたコ
アと、上記ボビンを挿入する管状のコアとよりなり、第
２のコア部材は上記管状のコアの両方の底面に結合され
ていることを特徴とする請求項５記載の変圧トランス。
【請求項９】第１のコア部材はフェライト等の非金属磁
性材料よりなり、第２のコア部材はケイ素鋼、パーマロ
イ、パーマメンジュール、アルパーム、アルフェル、純
鉄、低炭素鋼等の金属磁性材料よりなることを特徴とす
る請求項５記載の変圧トランス。