JPS6151809A - コイル装置 - Google Patents

コイル装置

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JPS6151809A
JPS6151809A JP59173715A JP17371584A JPS6151809A JP S6151809 A JPS6151809 A JP S6151809A JP 59173715 A JP59173715 A JP 59173715A JP 17371584 A JP17371584 A JP 17371584A JP S6151809 A JPS6151809 A JP S6151809A
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JP
Japan
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winding
windings
divided
wound
bobbin
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JP59173715A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Akachi
義昭 赤地
Takeo Matsumaru
松丸 武雄
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

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、例えばスイッチング電源等において、電力変
換用変圧器として使用されるコイル装置に関する。
従来技術とその問題点 この種のコイル装置としては、第7UAに示すように、
入力側の巻線P及び出力側の巻線Sを、絶縁フィルム等
で成る絶縁層2を間に挟んで同一のポビン1上に重ね巻
する一重ボビン構造のものと、第8図に示すように、巻
線Pを巻装したコイルボビン3及び巻線Sを巻装したコ
イルボビン4を備え、コイルボビン3をコイルボビン4
に対して同軸状に嵌合させて組立てた二重ボビン構造の
ものが従来より良く知られている。
ところで、この種のコイル装置に要求される事項として
は、次のような事項が挙げられる。
(イ)磁心のキュリ一温度が高く、かつ、最大磁束密度
が大きいこと。
(ロ)高周波での鉄損が小さいこと。
(ハ)磁心の温度特性が良好であること。
(ニ)巻線の銅損が小さいこと。
(ホ)@線間の結合度が良いこと。
(へ)巻線間の絶縁耐圧が要求される安全規格を満たし
ていること。
上記要求事項(イ)〜(へ)の内、要求事項(イ)〜(
ハ)は磁心の特性に依存し、要求事項(ニ)は巻線径及
び巻線長によって決定される。
これに対して、要求”IG項(ホ)は巻線構造に深く関
わっており、コイル装置としての電気的性能を大きく左
右し、延いては当該コイル装置を使用する機器の性能を
も左右する0例えば、スイッチング電源の電力変換用変
圧器とした場合、巻線と巻線との間の結合度が悪いと、
漏洩磁束が増大してリーケージインダクタンスが大とな
る。この結果、スイッチング素子のオン期間にリーケー
ジインダクタンスに蓄植されたエネルギーが、スイッチ
ング素子がオフとなった瞬間に放出されて、高電圧を発
生し、時としてスイッチング素子を破壊する危険がある
。また、スイッチング波形が振動し、正常なスイッチン
グ動作が損なわれ、損失が増大し、効率が低下する等の
問題も生じる。
−重ボビン構造については、@線間の結合度を高める手
段として、従来より各種の@線構造が検討され、実用化
されている。そのような具体例としては、電圧分割巻、
電流分割巻或いはサンドイッチ!!c等がある0例えば
、第9図に示すように、複数の一次側の巻線Pi、P2
と、二次側の巻線Sとを有するトランスにおいて、巻線
P1を端子6〜8を有する分割巻線F’u、PL2に分
割したうえで、これらの分割巻線Pu及びPL2を電気
的に直列に接続し、端子6−8に印加される電圧v1を
分割する電圧分割型の巻線構造にする。9及び10は巻
線P2の端子、11及び12は巻線Sの端子である。そ
して、第1θ図に示すように、これらの分割巻線P u
 −P sz間に巻線P2及び¥!線Sを挟むようにし
て、コイルボビン13に各巻線P 11、PL2、P2
及びSを巻装するサントイ7チ構造とするのである0巻
線Sと分割巻線P u及び巻線P2との層間には、絶縁
フィルム等で成る絶ti1層14.15を介在させて絶
縁耐圧を確保する。
しかしながら、−重ボビン構造の場合は、巻線P1、P
2と巻線Sとの間に絶縁層14.15を介在させても、
要求される安全規格をクリアできない場合がある。絶縁
耐圧を向上させるため、巻線Sを包み込む等の手段がと
られているが、この場合には、絶縁処理工程が非常に面
倒で、コスト高になり、実用性に欠ける面が出てくる。
一方、二重ボビン構造では、巻線P1、P2と巻線Sと
の間の絶縁耐圧は高くなるが、巻線(Pi、P2)と巻
MJ、Sとの間の距離が大きくなるため1巻線(PL、
P2)と巻6sとの間の結合度が悪くなり、リーケージ
インダクタンスが大きくなってしまう、しかも、二重ボ
ビン構造の場合には、第9図及び第10図で説明したよ
うな巻線構造を採ることが困難である。このため、スイ
ッチング電源用電力変換変圧器等に使用した場合、前述
したスイッチング素子の破壊、スイッチング波形の振動
、それによるスイッチング動作の不安定化、損失の増大
及び効率低下等の問題を生じていた。
本発明のし1的 本発明は上述する従来からの問題点を解決し、巻線相互
間の絶縁耐圧を向上させ、厳格な安全規格に対応できる
ようにすると同時に、巻線相互間の結合度を改善し、リ
ーケージインダクタンスを小さくしたコイル装置を提供
することを目的とする。
本発明の構成 上記目的を達成するため1本発明は、巻線を巻装した2
つのコイルボビンを備え、一方のコイルボビンを他方の
コイルボビンに対して同モ11状に嵌合させて組立てた
コイル装置において、前記一方のコイルボビンに巻装さ
れる巻線は少なくとも2種類の巻線で成り、そのうちの
1種類の巻線は2つ以上に分割し、この分割巻線の間に
他種類の巻線を挟み込んで巻装したことを特徴とする。
実施例 第1図は本発明の適用されるコイル装置の電気回路図で
あり、この実施例では、巻線P1を巻線P u、PI2
の2つに分割し、これらを共通の端子16及び17に並
列に接続する電流分割型としである。ただし、巻線P1
は2つ以上に分割してもよい、また電流分割型でなく、
電圧分割型にしてもよい、18及び19はもう一つの巻
線P2の端子、20及び2工は巻線Sの端子である。ス
イッチング電源の電力変換用変圧器として使用する場合
には、前記巻線P1及びP2の内、巻線PLはスイッチ
ング素子に接続される主巻線として利用され、巻線P2
は例えば補助電源用巻線として利用される。また巻線S
は出力巻線として利用される。
第2図は第1図に示した回路の巻線積層構造を示す図で
、22は巻線P1及びP2を巻装したコイルボビン、2
3は巻線sle巻装したコイルボビンである。これらの
コイルボビン22及び23は適当な絶縁樹脂を用いて円
筒状または角筒状等の筒状に形成されていて、コイルボ
ビン22をコイルボビン23の軸方向の一端側からその
内径部内に挿入して嵌合させた二重ボビン構造となって
いる。
コイルボビン22に対する巻線P1の巻装に当っては、
まず、コイルボビン22の上に巻線P1の分割巻線P 
uを巻装し、次にこの分割巻線P 11の1−に他の独
立する巻線P2を巻装し、更に巻線P2の上にもう一つ
の分割巻線PL2を巻装しである。つまり、2つ以上の
巻線P1、P2を有する場合に、分割巻線Puと分割巻
線P12との間で他の巻線P2をサントイフチする巻線
構造とするのである。
上述のように1分割巻m P 11とPI3との間で他
の巻tQ P 2をサンドイッチする巻線構造であると
、コイルボビン22上の巻線Pi、P2とコイルボビン
23上の@v;jsとの間の結合度が改善され、リーケ
ージインダクタンスが小さくなることが解った。
しかも巻&Gj P tを巻装したコイルボビン22と
、巻線Sを巻装したコイルボビン23との二重ボビン構
造となっているので、絶縁耐圧が高くなり、厳しい安全
規格にも充分に対応し得るコイル装置を提供することが
できる。
本発明のもう一つの重要なポイントは、分割巻線P 1
1及びP 12のそれぞれを、複数本の線材を撚り合わ
せ、或いは整列巻することによって構成することである
。このような巻線構造であると、巻Vjat、P2と巻
線Sとの間の結合度が一層良好になり、リーケージイン
ダクタンスが更に小さくなることが解った。
分割巻線P u及びPt2を構成する複数本の線材の線
径は、全体としての断面積が一層のときの断面積と略等
しくなる′ように選定する。また、線材の本数は、結合
度改善の面から、いたずらに数を増すことは好ましくな
く、適当な本数がある。実験によると、3本または4木
が望ましいことが解った。更に撚線にするとき、撚り回
数も結合度の改善効果に影響する6分割巻線pH、P 
12をできるだけ高密度で巻装できるような回数に選定
することがI−I!Iましい。
次に実験データによって本発明の効果を具体的に説明す
る。
第3図は分割巻線Pu、P 12を複数本の線材による
整列巻とした場合の線材の線径及び本数と、それに対す
る温度上昇ΔT(’C)、自己インダクタンスLp1 
(+aH)及びリーケージインダクタンス交e(u−)
1)との関係を示す図、:54図は分割巻線P o、P
 12を複数本の線材の撚線とした場合の撚回数と、そ
れに対する温度上昇ΔT(’C)。
自己インダクタンスLpr(mH)及びリーケージイン
ダクタンス交e(pH)との関係を示す図である。これ
らの実験データは、t55図に示すように主巻線P1を
分割巻線pu及びP 12に分割し、第6図に示す如く
この分割巻線P nと分割巻線P 12との間に巻線P
2及びP3をサンドイッチ巻したコイルボビン22と、
巻線5z−54を巻装したコイルボビン23とを結合し
、これにE型コアを組合わせ、直流重畳フォワードコン
バータ型スイッチング電源の電力変換用変圧器として使
用した場合のデータである。
第3図の実験データに示すように、巻線P u及びP 
12を複数本の線材によって構成し、それを整列巻した
場合には、単線を用いた場合より、リーケージインダク
タンスが減少しており、結合度が改善されている。また
、温度上昇も低くなっており、温度特性改善効果も得ら
れている。
また、第4図の実験データに示すように、巻線P 11
及びP 12を@線とすることにより、同様の特性改善
効果が得られる。
本発明の効果 以上述べたように、本発明は、巻線を巻装した2つのコ
イルボビンを備え、一方のコイルボビンを他方のコイル
ボビンに対して同軸状に組合わせたコイル装置において
、前記一方のコイルボビンに巻装される巻線は少なくと
も2種類の巻線で成り、そのうちの1種類の巻線は2つ
以上に分割し、この分割a線の間に他種類の巻線を挟ん
で巻装したことを特徴とするから1巻線相互間の絶縁耐
圧を向上させ、厳格な安全規格に対応できるようにする
と同時に、巻線相互間の結合度を改善し、リーケージイ
ンダクタンスを小さくしたコイル装置を提供することが
できる。また、分割巻線のそれぞれを複数の線材で構成
することにより。
より一層の特性改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用されるフィル装置の電気回路図、
第2図は第1図に示した回路の巻!a端層構造を示す図
、第3図は分割巻線を複数本の線材による整列巻とした
場合の線材の線径及び本数と、それに対する温度上昇、
自己インダクタンス及びリーケージインダクタンスとの
関係を示す図、第4図は分割巻線を複数本の線材の撚線
とした場合の撚回数と、それに対する温度上昇、自己イ
ンダクタンス及びリーケージインダクタンスとの関係を
示す図、第5図は第3図及び第4図の実験データを得る
ために供された変圧器の電気的等価回路図、第6図は同
じくその巻線構造を示す図、第7図は一層ボビン構造の
従来のコイル装置の断面図、第8図は二重ボビン構造の
別の従来例における断面図、第9図はコイル装置の電気
的等価回路図、第10図は第9図に示したコイル装置に
対する従来の巻線構造を示す図である。 Pl、P2・・・巻線 p u、Pl2”・拳分割巻線 22.23拳・譬コイルボビン 第1 口 第2図 第3図 ’I l p PI 2のイセ様 第4図 pHPI2のヂ乙り回老( 第5図 第7図 第8図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)巻線を巻装した2つのコイルボビンを備え、一方
    のコイルボビンを他方のコイルボビンに対して同軸状に
    組合わせたコイル装置において、前記一方のコイルボビ
    ンに巻装される巻線は少なくとも2種類の巻線で成り、
    そのうちの1種類の巻線は2つ以上に分割し、この分割
    巻線の間に他種類の巻線を挟んで巻装したことを特徴と
    するコイル装置。
  2. (2)前記分割巻線のそれぞれは複数本の線材で構成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のコイ
    ル装置。
  3. (3)前記分割巻線のそれぞれは、複数本の線材を撚り
    合わせて成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項に
    記載のコイル装置。
  4. (4)前記分割巻線のそれぞれは、複数本の線材を整列
    巻して成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記
    載のコイル装置。
  5. (5)前記分割巻線は電気的に直列に接続されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項また
    は第4項に記載のコイル装置。
  6. (6)前記分割巻線は電気的に並列に接続されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項また
    は第4項に記載のコイル装置。
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