JPH10149935A - 電源トランス - Google Patents
電源トランスInfo
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- JPH10149935A JPH10149935A JP8304899A JP30489996A JPH10149935A JP H10149935 A JPH10149935 A JP H10149935A JP 8304899 A JP8304899 A JP 8304899A JP 30489996 A JP30489996 A JP 30489996A JP H10149935 A JPH10149935 A JP H10149935A
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- magnetic
- core
- width direction
- magnetic field
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、銅損を低減でき、低損失の電源ト
ランスを提供することを目的とする。 【解決手段】 幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓
枠を構成するＥ形コア３及びＩ形コア４を接合した磁心
２と、この磁心２に巻回する幅方向が大きく厚さ方向が
小さい銅箔３１を用いた１次巻線１１、２次巻線１２を
備えた電源トランスＴにおいて、前記磁心２のうちの前
記Ｉ形コ４アを、前記巻線窓枠中に発生する磁場を小さ
くしかつ１次巻線１１、２次巻線１２を構成する銅箔３
１の幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成
したものである。
ランスを提供することを目的とする。 【解決手段】 幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓
枠を構成するＥ形コア３及びＩ形コア４を接合した磁心
２と、この磁心２に巻回する幅方向が大きく厚さ方向が
小さい銅箔３１を用いた１次巻線１１、２次巻線１２を
備えた電源トランスＴにおいて、前記磁心２のうちの前
記Ｉ形コ４アを、前記巻線窓枠中に発生する磁場を小さ
くしかつ１次巻線１１、２次巻線１２を構成する銅箔３
１の幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成
したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフライバッ
ク方式の電源回路に用いて好適な電源トランスに関す
る。
ク方式の電源回路に用いて好適な電源トランスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、フライバック方式の電源回路に
使用するために薄形の電源トランスＴ1 を構成しようと
した場合、図１１に示すように渦状パターン化した銅箔
３１を巻線とし、磁心３２に巻回して使用する場合があ
る。この場合、巻線窓枠の断面は図１０に示すようにな
り、磁心３２に対して前記銅箔３１を用いた１次巻線４
１、２次巻線４２が巻回配置された状態となる。
使用するために薄形の電源トランスＴ1 を構成しようと
した場合、図１１に示すように渦状パターン化した銅箔
３１を巻線とし、磁心３２に巻回して使用する場合があ
る。この場合、巻線窓枠の断面は図１０に示すようにな
り、磁心３２に対して前記銅箔３１を用いた１次巻線４
１、２次巻線４２が巻回配置された状態となる。
【０００３】この電源トランスＴ1 を図８に示すような
フライバック方式のスイッチング電源回路で使用する場
合、磁気エネルギーの蓄積のため磁心３２に対してエア
ギャップが一般に必要となる。尚、図８は、直流電源Ｅ
からの直流電圧をスイッチンク素子Ｓで断続させつつ１
次巻線４１（８ターン）に供給し、２次巻線４２（２タ
ーン）に交流電圧を誘起してこの交流電圧を整流ダイオ
ードＤ、平滑コンデンサＣで整流、平滑して負荷抵抗Ｒ
に所定の直流電圧を供給するようにした回路である。
フライバック方式のスイッチング電源回路で使用する場
合、磁気エネルギーの蓄積のため磁心３２に対してエア
ギャップが一般に必要となる。尚、図８は、直流電源Ｅ
からの直流電圧をスイッチンク素子Ｓで断続させつつ１
次巻線４１（８ターン）に供給し、２次巻線４２（２タ
ーン）に交流電圧を誘起してこの交流電圧を整流ダイオ
ードＤ、平滑コンデンサＣで整流、平滑して負荷抵抗Ｒ
に所定の直流電圧を供給するようにした回路である。
【０００４】また、図９は図８に示すスイッチング電源
回路の１次電流ｉ1 、２次電流ｉ2及び後述するｚ方向
の磁場Ｈzpの波形図である。
回路の１次電流ｉ1 、２次電流ｉ2及び後述するｚ方向
の磁場Ｈzpの波形図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、従来のＥＥ型
の磁心３２を用いエアギャップｇｐを設けた電源トラン
スＴ1 の具体例について図４乃至図７をも参照して説明
する。
の磁心３２を用いエアギャップｇｐを設けた電源トラン
スＴ1 の具体例について図４乃至図７をも参照して説明
する。
【０００６】一般に高周波電流は、表皮効果により導体
表面からδ（周波数ｆの平方根の逆数に比例する）の深
さまでしか流れない。さらに、周辺に電流が流れている
場合には近接効果により導体中の電流の集中が起こる。
表面からδ（周波数ｆの平方根の逆数に比例する）の深
さまでしか流れない。さらに、周辺に電流が流れている
場合には近接効果により導体中の電流の集中が起こる。
【０００７】図５に示す従来例のように磁場がｚ方向と
なる場合、電磁力により電流ｉ1 はｘ方向に片寄ること
になる（これを図５においてクロス斜線で示す）。
なる場合、電磁力により電流ｉ1 はｘ方向に片寄ること
になる（これを図５においてクロス斜線で示す）。
【０００８】いま、図５において、巻線窓枠のｘ方向の
寸法をｂ、ｚ方向の寸法をａとすると、ｚ方向の磁場Ｈ
zpは、Ｈzp＝（ｎ1 ・ｉ1 ／ａ）で表される。ここで、
ｎ1は１次巻線数 （８ターン）を表す。この場合、薄
形の電源トランスＴ1 においては、ａ＜＜ｂとなるた
め、前記磁場Ｈzpは巻線窓枠内で最大となる方向で発生
することになり電磁力も最大となる。
寸法をｂ、ｚ方向の寸法をａとすると、ｚ方向の磁場Ｈ
zpは、Ｈzp＝（ｎ1 ・ｉ1 ／ａ）で表される。ここで、
ｎ1は１次巻線数 （８ターン）を表す。この場合、薄
形の電源トランスＴ1 においては、ａ＜＜ｂとなるた
め、前記磁場Ｈzpは巻線窓枠内で最大となる方向で発生
することになり電磁力も最大となる。
【０００９】即ち、この電源トランスＴ1 の場合、１次
巻線４１を構成する銅箔３１の幅方向、厚み方向の寸法
をｖ、ｕとし、２次巻線４２を構成する銅箔３１の幅方
向、厚み方向の寸法をｔ、ｓとすると、銅箔３１の幅方
向の寸法ｖ、ｔは、厚み方向の寸法ｕ、ｓよりも大きい
ため、銅箔３１の幅方向に電流が片寄ることになる。こ
の結果、電流は１次巻線４１中に一様に分布することが
できない。図４は、１次巻線４１を構成する銅箔３１に
おける電流のｘ方向への片寄りの状態（図４においてク
ロス斜線で示す）を示している。
巻線４１を構成する銅箔３１の幅方向、厚み方向の寸法
をｖ、ｕとし、２次巻線４２を構成する銅箔３１の幅方
向、厚み方向の寸法をｔ、ｓとすると、銅箔３１の幅方
向の寸法ｖ、ｔは、厚み方向の寸法ｕ、ｓよりも大きい
ため、銅箔３１の幅方向に電流が片寄ることになる。こ
の結果、電流は１次巻線４１中に一様に分布することが
できない。図４は、１次巻線４１を構成する銅箔３１に
おける電流のｘ方向への片寄りの状態（図４においてク
ロス斜線で示す）を示している。
【００１０】また、図６、図７は、１次巻線４１、２次
巻線４２の導通時のｘ方向の磁界分布を示すものであ
る。
巻線４２の導通時のｘ方向の磁界分布を示すものであ
る。
【００１１】このように従来の電源トランスＴ1 の場
合、１次巻線４１、２次巻線４２中の抵抗が増大してし
まい銅損が増加することになる。
合、１次巻線４１、２次巻線４２中の抵抗が増大してし
まい銅損が増加することになる。
【００１２】そこで本発明は、巻線窓枠の厚み方向の磁
場の発生を抑制し、幅方向に磁場を発生させるようにす
ることにより磁場の大きさを従来例よりも小さくし、ま
た、電流の片寄る方向を一般に幅方向より寸法が小さい
厚み方向とすることができ、銅損を低減でき、低損失の
電源トランスを提供することを目的とする。
場の発生を抑制し、幅方向に磁場を発生させるようにす
ることにより磁場の大きさを従来例よりも小さくし、ま
た、電流の片寄る方向を一般に幅方向より寸法が小さい
厚み方向とすることができ、銅損を低減でき、低損失の
電源トランスを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓枠を構成する磁
心と、この磁心に巻回する幅方向が大きく厚さ方向が小
さい１次巻線、２次巻線を備えた電源トランスにおい
て、前記磁心のうちの巻線窓枠の幅方向の一方の磁心部
分を、この巻線窓枠中に発生する磁場を小さくしかつ前
記幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成し
たことを特徴とするものである。
幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓枠を構成する磁
心と、この磁心に巻回する幅方向が大きく厚さ方向が小
さい１次巻線、２次巻線を備えた電源トランスにおい
て、前記磁心のうちの巻線窓枠の幅方向の一方の磁心部
分を、この巻線窓枠中に発生する磁場を小さくしかつ前
記幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成し
たことを特徴とするものである。
【００１４】請求項２記載の発明は、幅方向が大きく厚
さ方向が小さい巻線窓枠を構成するＥ形コア及びＩ形コ
アを接合した磁心と、この磁心に巻回する幅方向が大き
く厚さ方向が小さい銅箔を用いた１次巻線、２次巻線を
備えた電源トランスにおいて、前記磁心のうちの前記Ｉ
形コアを、前記巻線窓枠中に発生する磁場を小さくしか
つ１次巻線、２次巻線を構成する銅箔の幅方向に分布さ
せる低透磁率の磁性材料により形成したことを特徴とす
るものである。
さ方向が小さい巻線窓枠を構成するＥ形コア及びＩ形コ
アを接合した磁心と、この磁心に巻回する幅方向が大き
く厚さ方向が小さい銅箔を用いた１次巻線、２次巻線を
備えた電源トランスにおいて、前記磁心のうちの前記Ｉ
形コアを、前記巻線窓枠中に発生する磁場を小さくしか
つ１次巻線、２次巻線を構成する銅箔の幅方向に分布さ
せる低透磁率の磁性材料により形成したことを特徴とす
るものである。
【００１５】請求項１記載の発明によれば、幅方向が大
きく厚さ方向が小さい巻線窓枠を構成する磁心のうち
の、巻線窓枠の幅方向の一方の磁心部分を、この巻線窓
枠中に発生する磁場を小さくしかつ前記幅方向に分布さ
せる低透磁率の磁性材料により形成したものであるか
ら、前記幅方向の一方の磁心部分に磁気エネルギーが集
中して巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が抑制されると
ともに、幅方向に発生する磁場の大きさも小さく、電流
の片寄る方向が幅方向より寸法が小さい厚み方向となっ
て、この結果、１次巻線、２次巻線を流れる電流に対す
る抵抗の増大が防止され、銅損を低減できる。
きく厚さ方向が小さい巻線窓枠を構成する磁心のうち
の、巻線窓枠の幅方向の一方の磁心部分を、この巻線窓
枠中に発生する磁場を小さくしかつ前記幅方向に分布さ
せる低透磁率の磁性材料により形成したものであるか
ら、前記幅方向の一方の磁心部分に磁気エネルギーが集
中して巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が抑制されると
ともに、幅方向に発生する磁場の大きさも小さく、電流
の片寄る方向が幅方向より寸法が小さい厚み方向となっ
て、この結果、１次巻線、２次巻線を流れる電流に対す
る抵抗の増大が防止され、銅損を低減できる。
【００１６】請求項２記載の発明によれば、Ｅ形コア及
びＩ形コアを接合した磁心を用い、前記Ｉ形コアを、磁
気エネルギーの集中により前記巻線窓枠中に発生する磁
場を小さくしかつ１次巻線、２次巻線を構成する銅箔の
幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成した
ので、請求項１記載の発明の場合と同様、前記Ｉ形コア
を用いたことにより巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が
抑制されるとともに、発生する磁場の大きさも小さく、
前記銅箔を流れる電流の片寄る方向が幅方向より寸法が
小さい厚み方向となって、この結果、１次巻線、２次巻
線を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅損を
低減できる。
びＩ形コアを接合した磁心を用い、前記Ｉ形コアを、磁
気エネルギーの集中により前記巻線窓枠中に発生する磁
場を小さくしかつ１次巻線、２次巻線を構成する銅箔の
幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成した
ので、請求項１記載の発明の場合と同様、前記Ｉ形コア
を用いたことにより巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が
抑制されるとともに、発生する磁場の大きさも小さく、
前記銅箔を流れる電流の片寄る方向が幅方向より寸法が
小さい厚み方向となって、この結果、１次巻線、２次巻
線を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅損を
低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１８】図１は、本発明の実施の形態の電源トラン
スＴを示すものであり、この電源トランスＴは、基本的
な構成は従来の電源トランスＴ1 と同様であるが、磁心
２としてエアギャップがないＥ形コア３、Ｉ形コア４を
用い、特に図１に斜線を付して表すＩ形コア４を、磁気
エネルギーを集中させる低い透磁率μI のコア材により
形成したことが特徴である。そして、Ｅ形コア３、Ｉ形
コア４で囲まれる領域内に１次巻線１１、２次巻線１２
を配置している。
スＴを示すものであり、この電源トランスＴは、基本的
な構成は従来の電源トランスＴ1 と同様であるが、磁心
２としてエアギャップがないＥ形コア３、Ｉ形コア４を
用い、特に図１に斜線を付して表すＩ形コア４を、磁気
エネルギーを集中させる低い透磁率μI のコア材により
形成したことが特徴である。そして、Ｅ形コア３、Ｉ形
コア４で囲まれる領域内に１次巻線１１、２次巻線１２
を配置している。
【００１９】前記電源トランスＴの必要なインダクス値
に相当するコア全体の透磁率μを実現するためには、Ｅ
形コア３の透磁率μE （高）、Ｉ形コア４の透磁率μI
（低）、Ｅ形コア３の磁路長ＬE 、Ｉ形コア４の磁路長
ＬI とするとき、下記数１、数２となる透磁率μI を有
するコア材料を用いてＩ形コア４を形成すればよい。
に相当するコア全体の透磁率μを実現するためには、Ｅ
形コア３の透磁率μE （高）、Ｉ形コア４の透磁率μI
（低）、Ｅ形コア３の磁路長ＬE 、Ｉ形コア４の磁路長
ＬI とするとき、下記数１、数２となる透磁率μI を有
するコア材料を用いてＩ形コア４を形成すればよい。
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
【００２２】このようにして形成したＥ形コア３、Ｉ形
コア４を用い、従来例と同様な配置で１次巻線１１、２
次巻線１２を巻回して電源トランスＴを構成することに
より、低い透磁率μのＩ形コア４に磁気エネルギーが集
中して図１に示すｘ方向に磁場Ｈx が分布するとともに
ｚ方向の磁場Ｈz が抑制されるとともに、ｘ方向の磁場
Ｈxp（最大値）は、従来例と同様、巻線窓枠のｘ方向の
寸法をｂ、ｚ方向の寸法をａとすると、Ｈxp＝（ｎ1 ・
ｉ1 ／ｂ）となり、従来例のｚ方向の磁場Ｈzp （最大値）＝（ｎ1 ・ｉ1 ／ａ）に比べ、小さくなる。
コア４を用い、従来例と同様な配置で１次巻線１１、２
次巻線１２を巻回して電源トランスＴを構成することに
より、低い透磁率μのＩ形コア４に磁気エネルギーが集
中して図１に示すｘ方向に磁場Ｈx が分布するとともに
ｚ方向の磁場Ｈz が抑制されるとともに、ｘ方向の磁場
Ｈxp（最大値）は、従来例と同様、巻線窓枠のｘ方向の
寸法をｂ、ｚ方向の寸法をａとすると、Ｈxp＝（ｎ1 ・
ｉ1 ／ｂ）となり、従来例のｚ方向の磁場Ｈzp （最大値）＝（ｎ1 ・ｉ1 ／ａ）に比べ、小さくなる。
【００２３】図２の上段は２次巻線１２の導通時のｘ方
向の磁場Ｈxpの分布を、図２の下段は１次巻線１１の導
通時のｘ方向の磁場Ｈxpの分布を各々示すものである。
向の磁場Ｈxpの分布を、図２の下段は１次巻線１１の導
通時のｘ方向の磁場Ｈxpの分布を各々示すものである。
【００２４】また、図３は、１次巻線１１を構成する銅
箔３１における電流のｘ方向の分布状態（図３において
斜線で示す）を示すものであり、この場合にも電流の片
寄りが生じるが、上述したようにｘ方向の磁場Ｈxpが小
さく、かつ、電流の片寄りはｘ方向の磁場Ｈxpに対応し
て銅箔３１における幅方向より寸法が小さい厚み方向と
なるため、近接効果、表皮効果による電流の集中は最小
限に抑制され、銅損を最小限とすることができる。
箔３１における電流のｘ方向の分布状態（図３において
斜線で示す）を示すものであり、この場合にも電流の片
寄りが生じるが、上述したようにｘ方向の磁場Ｈxpが小
さく、かつ、電流の片寄りはｘ方向の磁場Ｈxpに対応し
て銅箔３１における幅方向より寸法が小さい厚み方向と
なるため、近接効果、表皮効果による電流の集中は最小
限に抑制され、銅損を最小限とすることができる。
【００２５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、巻線窓枠
の厚み方向の磁場の発生が抑制されるとともに、発生す
る磁場の大きさも小さく、電流の片寄る方向が幅方向よ
り寸法が小さい厚み方向となって、１次巻線、２次巻線
を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅損を低
減できる電源トランスを提供できる。
の厚み方向の磁場の発生が抑制されるとともに、発生す
る磁場の大きさも小さく、電流の片寄る方向が幅方向よ
り寸法が小さい厚み方向となって、１次巻線、２次巻線
を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅損を低
減できる電源トランスを提供できる。
【００２６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の場合と同様、低透磁率の前記Ｉ形コアを用い
たことにより、巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が抑制
されるとともに、幅方向に発生する磁場の大きさも小さ
く、前記銅箔を流れる電流の片寄る方向が幅方向より寸
法が小さい厚み方向となって、この結果、１次巻線、２
次巻線を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅
損を低減できる電源トランスを提供できる。
載の発明の場合と同様、低透磁率の前記Ｉ形コアを用い
たことにより、巻線窓枠の厚み方向の磁場の発生が抑制
されるとともに、幅方向に発生する磁場の大きさも小さ
く、前記銅箔を流れる電流の片寄る方向が幅方向より寸
法が小さい厚み方向となって、この結果、１次巻線、２
次巻線を流れる電流に対する抵抗の増大が防止され、銅
損を低減できる電源トランスを提供できる。
【図１】本発明の実施の形態である電源トランスの巻線
窓枠を示す概略図である。
窓枠を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の電源トランスのｘ方向の磁場の
分布を示す説明図である。
分布を示す説明図である。
【図３】本実施の形態の電源トランスの１次巻線を構成
する銅箔における電流の分布状態を示す説明図である。
する銅箔における電流の分布状態を示す説明図である。
【図４】従来の電源トランスの１次巻線を構成する銅箔
における電流の分布状態を示す説明図である。
における電流の分布状態を示す説明図である。
【図５】従来の電源トランスの巻線窓枠を示す概略図で
ある。
ある。
【図６】従来の電源トランスの１次巻線導通時の磁場の
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【図７】従来の電源トランスの２次巻線導通時の磁場の
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【図８】フライバック方式の電源回路を示す回路図であ
る。
る。
【図９】図８に示す電源回路の電流及び磁場の波形を示
す図である。
す図である。
【図１０】従来の電源トランスの巻線窓枠を示す断面図
である。
である。
【図１１】従来の銅箔を巻線として使用した電源トラン
スの平面図である。
スの平面図である。
Ｔ 電源トランス ２ 磁心 ３ Ｅ形コア ４ Ｉ形コア １１ １次巻線 １２ ２次巻線 ３１ 銅箔
Claims (2)
- 【請求項１】 幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓
枠を構成する磁心と、この磁心に巻回する幅方向が大き
く厚さ方向が小さい１次巻線、２次巻線を備えた電源ト
ランスにおいて、 前記磁心のうちの巻線窓枠の幅方向の一方の磁心部分
を、この巻線窓枠中に発生する磁場を小さくしかつ前記
幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により形成した
ことを特徴とする電源トランス。 - 【請求項２】 幅方向が大きく厚さ方向が小さい巻線窓
枠を構成するＥ形コア及びＩ形コアを接合した磁心と、
この磁心に巻回する幅方向が大きく厚さ方向が小さい銅
箔を用いた１次巻線、２次巻線を備えた電源トランスに
おいて、 前記磁心のうちの前記Ｉ形コアを、前記巻線窓枠中に発
生する磁場を小さくしかつ１次巻線、２次巻線を構成す
る銅箔の幅方向に分布させる低透磁率の磁性材料により
形成したことを特徴とする電源トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304899A JPH10149935A (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 電源トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304899A JPH10149935A (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 電源トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10149935A true JPH10149935A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=17938637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8304899A Pending JPH10149935A (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 電源トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10149935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002025677A3 (en) * | 2000-09-20 | 2002-09-06 | Ascom Energy Systems Ag Berne | Planar inductive element |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP8304899A patent/JPH10149935A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002025677A3 (en) * | 2000-09-20 | 2002-09-06 | Ascom Energy Systems Ag Berne | Planar inductive element |
| US6967553B2 (en) | 2000-09-20 | 2005-11-22 | Delta Energy Systems (Switzerland) Ag | Planar inductive element |
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