WO2012014250A1 - トランス - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to a high voltage compatible sheet transformer which insulates the primary side and the secondary side.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sheet-type transformer that ensures insulation between the primary winding, the secondary winding, and the core. .
- FIG. 8A is a perspective view of a second bobbin
- FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line EE, showing the configuration of an elastic member of a transformer according to Embodiment 3 of the present invention.
- It is a perspective view which shows the primary winding using the plate-shaped conducting wire of the transformer
- It is sectional drawing which shows the structure of the flyback transformer which concerns on Embodiment 6 of this invention.
- the direction in which the starting end portion 31 and the terminal end portion 32 of the primary winding 30 are pulled out and the direction in which the starting end portion 41 and the terminal end portion 42 of the secondary winding 40 are pulled out are symmetrical with respect to the axial direction of the columnar leg portion 54.
- an elastic member 70 is disposed between the second insulating plate 23 and the second core 60 so as to press the primary winding 30 and the secondary winding 40 toward the plate-like portion 51 side of the first core 50. May be. By pressing, the space between the plate-like portion 51, the primary winding 30 and the secondary winding 40 can be reduced, and good transformer characteristics can be obtained. If the elastic member 70 has the role of the second insulating plate 23 and is directly pressed by the elastic member 70 while insulating the winding, the effect of reducing parts and reducing the size is improved.
- the transformer 1 is finally impregnated with a resin (varnish or the like) for the purpose of ensuring moisture resistance, voltage resistance, and the like.
- a resin varnish or the like
- the resin fixes the first bobbin 10, the second bobbin 20, the primary winding 30, the secondary winding 40, the first core 50, and the second core 60, so that the elastic member 70 is used for temporary positioning. It only needs to be effective. Therefore, the elastic member 70 does not need a continuous elastic force, and an elastic force of the order of temporary fixing is sufficient.
- the shape of the elastic member 70 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 3, one donut-shaped elastic member 70 may be provided, or three or more elastic members 70 may be equally spaced on the second insulating plate 23. You may arrange in. Further, a fixing member (not shown) may be provided on the first bobbin 10, the second bobbin 20, the first core 50, or the second core 60, and the transformer 1 may be fixed to the device by the fixing member.
- the transformer 1 includes the first bobbin 10 including the tubular portion 11 and the flange 12 formed at one opening end of the tubular portion 11, and the other of the first bobbin 10.
- a first insulating plate 13 provided in the opening and facing the flange portion 12 of the first bobbin 10, a cylindrical portion 21 having a smaller diameter and longer in the axial direction than the cylindrical portion 11 of the first bobbin 10, and the cylindrical portion
- a second bobbin 20 having a flange 22 formed at one open end of the plate 21; a plate-like portion 51; a pair of opposed outer leg portions 52, 53 projecting in a direction perpendicular to the plate-like portion 51;
- the columnar leg portion 54 includes a columnar leg portion 54 protruding from the center of the plate-like portion 51, and the cylindrical portion 21 of the second bobbin 20, the cylindrical portion 11 of the first bobbin 10, and the first insulating plate 13 are provided on the columnar leg portion 54.
- FIG. 7 is a modification of the first core 50
- FIG. 7 (a) is a perspective view
- FIG. 7 (b) is a cross-sectional view taken along the line DD.
- the plate-like portion 51 of the first core 50 is obtained by thickening the central portion where the columnar leg portions 54 are provided and thinning both end portions where the outer leg portions 52 and 53 are provided.
- the magnetic flux B generated by the primary winding 30 passes through the columnar leg portion 54 in the axial direction and escapes from the central portion of the plate-like portion 51 to both end portions by a magnetic flux B / 2.
- Partially extending surfaces 57 and 58 are provided, and the cylindrical leg 21 of the second bobbin 20 and the first bobbin 1 are provided on the columnar leg 54.
- the cylindrical members 11 are inserted and inserted in order, and the surfaces 57 and 58 obtained by extending a part of the peripheral surface of the columnar leg 54 are covered with the extending portions 24 and 25 of the second bobbin 20.
- the following (1) to (4) are outlines of the current flowing in the primary winding of the forward transformer, the generated magnetic flux, and the current flowing in the secondary winding.
- (1) Current is passed through the primary winding 30
- a magnetic field is generated in the vicinity of the primary winding 30 in response to energization of the primary winding 30
- Magnetic flux generated by the primary winding 30 (4)
- the magnetic flux generated by the primary winding 30 is balanced with the magnetic flux generated by the secondary winding 40. Therefore, the current flowing through the primary winding 30 Is determined by the magnitude of the current flowing through the secondary winding 40.
- the transformer 1 when the transformer 1 is used as a forward transformer, electric energy is transmitted from the primary winding 30 to the secondary winding 40 via the magnetic field generated by the primary winding 30 and the secondary winding 40. Therefore, as shown in FIG. 5, the primary winding 30 is arranged in the center so as not to disturb both magnetic fluxes, the secondary winding 40 is arranged on both sides of the primary winding 30, and the secondary winding is further arranged. A configuration in which the first core 50 is disposed outside the line 40 is preferable.
- Embodiment 6 Contrary to the fifth embodiment, the primary winding 30 is disposed on the plate-like portion 51 side of the first core 50, and the transformer 1 is used as a flyback transformer.
- 10 and 11 are cross-sectional views of a flyback transformer configured by reversing the positional relationship between the primary winding 30 and the secondary winding 40 of the transformer 1 shown in FIGS. 2 and 5.
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
Claims (15)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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