JPS59194410A - 磁気制御型トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は安定化電源装置などに用いられる磁気制御型ト
ランスに関するものである。

従来例の構成とその問題点 最近の安定化電源装置としては、トランジスタ、サイリ
スタなどのスイッチング素子の導通時間を制御する方式
のものに代って、パルス幅制御が行える磁気制御型トラ
ンスを用いたものが構成か簡単で高性能になるとして注
目されてきている。

従来のパルスｊ陥副御が行える磁気−１ｓ１］御型トラ
ンスとしては第１図に示すように１１４成されていた。

すなわち、磁心１は、主磁路をなす、感心１Ａと、パス
磁路を成す磁心１Ｂの組合せからなり、磁心１ＡはＵＩ
型磁心で、磁心１ＢはＥＩ型磁心でそれぞれ構成され、
−次巻−Ｍ１’Ｔ１　は磁心１への一ノｊの磁脚と磁、
心１Ｂの中磁脚とに共面に巻回され、二次巻線Ｎ２は磁
心１への他の磁脚（で巻回さね、補助、Ｅ源巻線Ｎ　は
−次巻線Ｎ１　と同じ磁脚に巻加したとき、上記２分判
したｆｌｉｌＪ　、、卸巻線り寸。にそれぞれ誘起され
る電圧が打消し合うように直列接続されて構成されてい
た、 この磁気制御型トランスは制御巻線Ｎ４に流す制御電流
を変えることによりパス磁路をなす磁心１Ｂの磁化状態
を変化させることができ、したがって二次巻線Ｎ２に現
われる電圧のパルス幅を制御可能な特性をもっていた。

このような、構成の磁気制御型トランスは、ＵＩ型の磁
心１ＡとＥＩ型の磁心１Ｂの組合せにより構成されるた
め、ＵＩ型の磁心１ＡとＥＩ型の磁心１Ｂを確実に接合
させて振動などの外力に対ししても強固となるように複
雑な固定金具を用いる必要があり、組立時にも磁心１Ａ
、１Ｂがずれないように注意する必要があり、生産工数
がかかり、コスト面でも著しく不利になるといった問題
があった。また、外形的にも、上方からみてＴ字状とな
っているため、全体に大きく、取付スペースも大きくな
るといった間ｇがあった。

発明の目的 本発明は以上のような従来の欠点を除去するもので、組
立てが容易で取付スペースも小さくできる磁気制御型ト
ランスを提供するものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の磁気制御型トランス
は、４つの磁脚を有する口字型磁心を用い、その磁脚の
１つに一次巻線を、他の磁脚に二次巻線を、残りの２つ
の磁脚に制御巻線を２分割して巻回し、この制御巻線は
それぞれの巻線によって生じる磁束が加算されるように
接続されて構成されている。

この構成によって、制御巻線に制御用直流電流を流し、
制御巻線を巻回した磁脚の磁化状態を制御することによ
り、二次巻線の出力電圧を可変することができる。

実施例の説明 以下、本発明の実施列について図面を参照しながら説明
する。第２図は本発明の磁気制御型トランスの一実施を
示すものであり、２は口字型磁心で、第３図に示すよう
に共通磁脚２ａに４本の磁脚２ｂ、２Ｃ，２ｄ、２ｅが
直交するように突出した磁心構成体２Ａと、４本の磁脚
２ｂ〜２ｅの開放端に接合されるＩ型磁心構成体２Ｂと
により構成されている。

この口字型磁心２の磁心構成体２Ａの一方の外側の磁脚
２ｂにはセンタタップを有する一次巻線Ｎ１　と補助電
源巻線Ｎ３が巻回され、他方の外側の磁脚２ｅにはセン
タタップを有する二次巻線Ｎ２が巻回されている。また
、中央の２つの磁脚２ｃ。

２ｄには制御巻線Ｎ４が２分割されてそれぞれＮ４ａ、
Ｎ４ｂとして巻回されておシ、この２分割された制御巻
線Ｎ４ａとＮ４ｂは直列接続されて、一方の制御巻線Ｎ
４ａの磁束が他方の制御巻線Ｎ４ｂの磁束に加算される
ようになっている。

このとき、−次巻線Ｎ１　によって生じた磁束による起
電力は制御巻線Ｎ４ａ　、＋　Ｎ４ｂにおいて互いに逆
に生じるため、制御巻線Ｎ４には電圧は生じない。

第４図に他の実施例を示すが、この実施例は２分割した
制御巻線Ｎ４ａとＮ４ｂを両側の磁脚２ｂと２０に巻回
し、中央の磁脚２ｃに一次巻線Ｎ１と補助電源巻線Ｎ３
を巻回し、他の中央の磁脚２ｄに二次巻線Ｎ２を巻回し
た構成としたものであシ、２分割された制御巻線Ｎ４＆
、Ｎ４ｂは直列接続され、一方の制御巻線”４ａの磁束
は他方の制御巻線Ｎ４ｂの磁束に加算されるようになっ
ている。

また、このような構成で、−次巻ａＮ１と補助電源巻線
Ｎ３．二次巻線Ｎ２．　　さらに２分割された制御巻線
Ｎ４ａとＮ４ｂは第５図、第６図に示すように端子３を
植設したコイルボビン４に巻回され。

このボビンを口字型磁心２の磁脚２ｂ〜２ｅに装着して
組立てられる。

さらに、口字型磁心２としては、第２図に示すように共
通磁脚２ａに４本の磁脚２ｂ〜２ｅを直交するように突
出させた磁心構成体２Ａを２個突合せて構成することも
できる。

また、この口字型磁心２の一次巻線Ｎ１　を巻回する磁
脚２ｂまたは２Ｃの断面積と、二次巻線Ｎ２を巻回する
磁脚２ｅまたは２ｄの断面積ははｙ等しく構成されてお
り、これは、制御巻Ｉｉ！１ＩＮ４によって磁脚２ｃ、
２ｄまたは２ｂ、２ｅが飽和しているとき、−次巻線Ｎ
１　によって発生した磁束はすべて二次巻線Ｎ２を巻回
した磁脚２ｅまたは２ｄに流れこむようにするためであ
る。

一方、制御巻線Ｎ４を巻回する磁脚２ｃ、２ｄまたは２
ｂ　、　２ｅの断面積は一次巻線Ｎ１の磁脚２ｂまたは
２Ｃの断面積の半分となるように構成されており、制御
巻線Ｎ４を春画した磁脚２ｃ。

２ｄまたは２ｂ、２ｅの磁気抵抗が小さいときは一次巻
線Ｎ１　によって発生した磁束はすべてこの磁脚２ｃ、
２ｄまたは２　ｂ　、　、２　ｅに半分ずつ流れこむよ
うにするためである。

また、制御巻線Ｎ４の磁脚２ｃ、２ｄまた（は２ｂ、２
Ｃ慶面積は、−次巻線Ｎ１の磁脚２ｂまたは２ｃの断面
積の半分よりさらに小さくてもよい。

このときは、制御巻線Ｎ４の制御電流による飽和がより
速く生じるため、制御できる範囲は狭まるが制御電流は
少なくてすむ。

共通磁脚２ａおよびＩ型磁心構成体２Ｂの断面積は、−
次巻線Ｎ１　　と二次巻線Ｎ２の磁脚２ｂ。

２ｅまたは２Ｃ，２ｄの断面積と、制御巻線Ｎ４の磁脚
２ｃ、２ｄまたは２ｂ、２ｅの断面積の合計以上である
ことが望ましい。

また、口字型磁心２の材質は、高周波で用いる場合はフ
ェライトなどを用いればよい。

このような構成の磁気制御型トランス５は第８図に示す
ような安定化電源装置として利用するととがてきる。こ
こで第２図に示す磁気制御型トランス５を用いた場合に
ついて説明する。磁気制御型トランス５の一次巻線Ｎ１
　はセンタタップを有しており、この−次巻線Ｎ１　に
プツシ−プル接続のトランジスタ６．７および発振トラ
ンス８を含む自励式プッシュプル型コンバータ９が接続
される。

そして−次巻線Ｎ１　のセンタタップとトランジスタ６
．７のエミッタとの間に直流電源１ｏが接続され、自励
式プッシュプル型コンバータ９に電力を供給するように
なっている。一方、磁気制御型トランス５の二次巻線Ｎ
２にも七ンタタノプがあり、この二次巻＃Ｎ２に整流用
ダイオード１１゜１２、リアクトル１３およびコンデン
サ１４からなる両波整流回路１５が接続され、この両波
整流回路１５の出力直流電圧■。が負荷１６に供給され
る□上記磁気制御型トランス６の補助電源巻線Ｎ３の交
流出力を整流用ダイオード１７、コンデンサ１８で整流
した動作用電圧が制御回路１９に力Ｕえられる。この制
御回路１９は上記出力電圧ｖ０の変動を検出して制御巻
線Ｎ４に流す制御電流Ｉｃの値を制御する。壕だ、制御
回路１９は補助電源巻線Ｎ３の交流出力を整流して得た
動作用電圧の供給を受けで制御巻線Ｎ４に制御電流工。

を流すトランジスタ２ｏと抵抗２１とからなる直列回路
と、上記両波整流回路１５の出力電圧Ｖ。を検出するソ
ゴナーダイオード２２と、これにより駆動されるとトラ
ンジスタ２３とを備えている０このような制御回路１９
は、出力電圧ｖ０がツェナーダイオード２２のツェナー
電圧を越えたとき、ツェナーダイオード２２のブレーク
オーバーによりトランジスタ２３を導通させ、トランジ
スタ２ｏのエミッタ電流、すなわち制御電流ＩＣを感じ
る動作を行う・ このような構成で、制御巻線Ｎ４に規定の制御電流ＩＣ
を流して磁気制御型トランス６の磁脚２Ｃ，２ｄを十分
に飽和させれば磁気回路的に磁脚２ｃ。

２ｄは存在しないのと等価になるｏしたがって、−次巻
線Ｎ１　に印加された自励式プッシュプル型コンバータ
９のｐ　−ｐ’雷電圧そのま＼二次巻線Ｎ２に誘起され
る。

制御巻線Ｎ４の制御電流ＩＣを減らすと、磁脚２ｃ　、
２ｄの磁化は減じるので制御電流ＩＣによる磁気飽和は
なくなり、−次巻線Ｎ１　によって発生した磁束の大部
分は磁脚２ｃ　、２ｄに流れこんで磁脚２ｅにはほとん
ど流れない。なぜならば。

磁脚２ｅは二次巻線Ｎ２に流れようとする電流のために
逆起電力が生じて、磁脚２ｅに流れこもうとする磁束を
打消す方向に磁束が発生し、結果的に磁脚２ｅの磁気抵
抗が大きくなるのに対し磁脚２ｃ、２ｄでは２分割され
た制御巻線Ｎ４ａ、Ｎ４ｂに発生する逆起電力が互いに
打消し合うため、制御巻線Ｎ４には逆起電力が発生せず
磁気抵抗は小さくなることによる。

しかしながら、ある時間ｔ１　　の後には、磁脚２ｃ、
２ｄは制御電流Ｉｃとによる磁束に加えて一次巻線Ｎ１
　によって発生した磁束の増加分により飽和に達する。

この時磁脚２ｃ、２ｄの磁気抵抗は磁脚２ｅよシも非常
に大きくなるので、今度は磁脚２ｅに磁束が流れこむこ
とになる。すると二次巻線Ｎ２に電圧が誘起される。制
御電流Ｉｃの値を小さくすれは１．ｌ］ｌ制御電流Ｉｃ
による磁束が少なくなるのて磁脚２Ｃ，２ｄが磁気飽和
する址での時間１つ　を１ｌｌｌＩ御することができる
のである。

このような動作を１議気制御型トランス５の一次電圧、
−次電流、二次電圧によって説明すると、第９図に示す
ようになる。第９図Ａは磁気制御型トランス５の一次側
のＰ　　Ｐ”！圧を示し、第９図Ｂ、第９１：ＡＣはト
ランジスタ６，７の電流Ｉ、、Ｉ２の波形である。すな
わち、時間ｔ１　　の間は、磁脚２ｃ、２ｃｊに磁束か
流れており、この励磁電流としてわずかな１Ｊｆｆｉ流
が流れるだけであるが、時間ｔ１経過後は磁脚２ｃ、２
ｄが飽和するため、−次巻線Ｎ１　による磁束が二次巻
線Ｎ２と鎖交し負荷電流分が流れる。そして二次巻１腺
Ｎ２に匁われる出力成田は第９図のようになる。

なお、上記実施例では制御巻＠Ｎ４　を２分割し。

その分割されだ制御巻線Ｎ４ａ、Ｎ４ｂを直列接続する
ものについて述べたが、これを並列接続としても動作に
変りはない。並列接続の場合も一次巻線Ｎ１による磁束
によって誘起される電圧が打消し合うように制御巻線Ｎ
４ａ、Ｎ４ｂ　　の接続をすればよい。

また、第４図に示す実施例の磁気１；ＩＩ側側型型トラ
ンス第８図の安゛定イヒｔｌ源装装置に用いても全く同
様の動作を行う。

すなわち、本発明の基本は４個の磁ｊ即を有する口字型
磁心２を用い、その１つの磁脚に一次巻線Ｎ１、他の１
つの磁脚に二次巻線Ｎ２、残９の２つの磁脚に２分にＵ
した“制岬巻線Ｎ４を巻回して構成すれは目的か達成で
きる。

以」二のいずれの実施例においても、磁心の構成か自学
型となっているため、構成が簡単で晒に２つの磁心構成
体を突合せるだけでよく一般的なＥＩ型やＵＩ型の磁心
を用いたときと組立ての千１川は同一となり、複雑な固
定金具も必要とせす。

数句スペースも小さくてすむことになる。

発明の効果 以上のように本発明の磁気制御型トランスは。

４個の磁１１１４１を１する目字型磁尼・を用い、この
４つの磁脚のうちの１つに一次巻線Ｎ１の１つに二次巻
線５残りの２つに２分割された制御巻線を巻回し、この
２分１１ｊｌされた制御巻線はそれぞれの巻線によって
生じる磁束か加算されるように接続され。

−次巻１腺には交流電圧を、制御巻線には制御用直流′
ｌＬ流を流すようにしたため、磁心の形状が簡単で複雑
な固定金具を必要とせずコスト面でも著しく有利となり
１組立ても容易で工数が少なく生産性の優れたものとな
り、取付スペースも小さくすることができるなどの利点
をもち、工業的価値の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気制御型トランスを示す概略構成図、
第２図は本発明の磁気制御型トランスの一実施例を示す
概略構成図、第３図は同磁気制御型トランスに用いる磁
心の分解斜視図、第４図は他の実施例の磁気制御型トラ
ンスを示す概略構成図、第６１図、第６図は本発明の磁
気制釧型トランスの具体的構成を示す斜視図、第７図は
同磁気制御型トランスに用いる磁心の他の実施例の分解
斜視図、第８図は本発明の磁気制御型トランスの使用例
を示す安定化成源装鐙の眠気的回路図、第９（スＡ−Ｄ
Ｊは第８図の各部の’ｉｊｉ：圧＋　ｉｌ、、流、及形
図である。 ２・・　磁心、２Ａ・・・・・１］社・し・１１１；成
体　２ａ　　　共通線＋ｒ）４］、　　２　　ｂ　　−
２ｅ　　−１１Ｍ４ｉ、、　　２　　Ｂ　　−−Ｉ　　
Ｊｊν＋Ｖｉ　・ｌｒ構成体、Ｎ１　　・・−次巻線、
Ｎ２−−二次巻線。 Ｎ３　　・　・補助電蝕巻線、Ｎ４・・・・ｊｌｊＪ御
巻線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第　３　図 ８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４つの磁脚をもつ口字型磁心を備え、この４つの磁心の
   １つに一次巻線、他の１つに二次巻線、残りの２つに２
   分割された制御巻線を巻回し、この２分割された制御巻
   線はそれぞれの巻線によって生じる磁束が加算されるよ
   うに接続され、上記−次巻線には交流電圧を、制御巻線
   には］ｊ（］御剛直流底流を流すように構成してなる磁
   気制御型トランス。