JP2002343642A - オーディオ用トランスの捲線方法 - Google Patents

オーディオ用トランスの捲線方法

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JP2002343642A
JP2002343642A JP2001148924A JP2001148924A JP2002343642A JP 2002343642 A JP2002343642 A JP 2002343642A JP 2001148924 A JP2001148924 A JP 2001148924A JP 2001148924 A JP2001148924 A JP 2001148924A JP 2002343642 A JP2002343642 A JP 2002343642A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力トランスの捲き方において高周波数域の特
性を改善するため1次側と2次側を複雑な多層多分割サ
ンドイッチ捲きにした場合、コアの窓厚の関係から2次
捲線をあまり太くすることが出来ない。このため2次側
の直流抵抗が高くなり、内部損失が増加して電力効率が
悪くなる問題点がある。 【解決手段】本発明は2次捲線に太さの異なる銅線を使
用し、太い2次捲線と1次捲線の間に入れた細い2次捲
線により低い直流抵抗でかつ高域周波数特性を改善する
方法である。この方法は直流抵抗の低い2次捲線を1次
捲線の内側または外側もしくは内側と外側の両方に採用
することが可能であって選択の範囲が広がる。また1次
捲線の間に入れる細い2次捲線はコアの厚み、1次捲線
の厚み、高域周波数特性等を考慮して1段または複数の
段数入れるのが良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ信号を
増幅する増幅装置に使用されるオーディオ用出力トラン
スの捲線方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オーディオ用出力トランスの捲き方にお
いては広帯域の特性を改善するためいろいろな方法が考
案されている。高周波数域の特性を改善するため1次側
と2次側をいわゆるサンドイッチ捲きするなどの例があ
る。広帯域用の出力トランスでは2次捲線の結線方法と
して複雑なシリーズタップ式結線方法が採用される場合
が多い。しかし複雑な多層多分割では必然的に捲線は細
くなる。
【0003】図1は比較的単純な出力トランスの捲き方
の例である。この例のような単純に内側と外側をサンド
イッチする捲き方では、直流抵抗は少ないがコアサイズ
が大型になると漏洩インダクタンスが大きくなり高周波
数域の特性が劣る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】出力トランスの捲き方
において高周波数域の特性を改善するため1次側と2次
側を複雑な多層多分割サンドイッチ捲きにした場合、コ
アの窓厚の関係から2次捲線をあまり太くすることが出
来ない。このため2次側の直流抵抗が高くなり、内部損
失が増加して電力効率が悪くなる問題点がある。この発
明は2次側の直流抵抗を低くしながら高周波数域の特性
を改善する捲線方法である。
【0005】
【発明の構成】トランスの仕様として1次と2次のイン
ピーダンスが決定されと、これに基づき1次と2次のイ
ンピーダンスから1次と2次の捲線比が 捲線比=√(Z1/Z2) により求められる。(ここ
でZ1;1次インピーダンス、Z2;2次インピーダン
ス)
【0006】トランスの仕様として最大出力から最大1
次電圧(V)が指定され、これに基づき1次側の所要捲
線数は以下により求められる。 1次側の所要捲線数N1(回)=E1*10の4乗 /((2π/
√2)*A*Bo*f)(ここでE1;最大1次電圧
(V)、A;コアの鉄心面積(cm2)、Bo;コアの鉄心の
磁束密度(テスラ)、f:周波数(Hz) )
【0007】コア仕様は最大出力との関係から経験的に
あらかじめ選択される場合が多い。トランスの最大出力
と1次と2次のインピーダンスが仕様から1次と2次の
捲線回数は一般的に決まってくる。次にコア仕様の窓面
積から経験的に1次と2次の捲線の太さが経験的に決ま
ってくる。
【0008】2次捲線は銅線の被覆材の関係からなるべ
く太い銅線を巻くと単位面積当たりの直流抵抗が少なく
なる。例えば図2に示すように1.0mmφの銅線の仕
上り外径は1.075mmφである。0.5mmφの銅
線の仕上り外径は0.56mmφである。0.5mmφ
の銅線を4倍すると1.0mmφと同じ銅線断面積にな
るが、外径は1.120mmφとなる。この例で同じ銅
線面積当たり仕上り面積を比較すると 仕上り面積1.0mmφ= 1.075*1.075 = 1.1556
25mm 仕上り面積0.5mmφ= 1.12*1.12 = 1.2544m
仕上り面積比=1.2544mm / 1.155625mm
1.085473 となる。 太い1.0mmφ銅線のほうが仕上り面積を8.547
%少なくすることが出来る。この例では太さの差が2倍
であるがもっと細い線と太い線との差があればあるほど
同じ銅線面積当たり仕上り面積に差が出る。被覆材は銅
線が細くなってもある程度絶縁のため厚みが必要で、被
覆材の厚みは銅線の太さに比例しない。
【0009】同じコアの捲幅に銅線を捲いた時、コアの
捲幅をすべてに捲線を捲いたほうが余分な空間が出来な
いので窓面積当たりの効率が良い。したがってコア捲幅
に対して余分が出ない捲線の幅を選択するのが良い。
【0010】図1に示すコアの捲幅60mmの場合、両
端は絶縁と捲線の間の微小な隙間を考慮すると、実質的
な捲幅は53から54mmとなる。この捲幅にまるよう
に銅線の太さを選択する。図3に仮に2次側を150回
捲く場合を想定して実質的な捲幅に余分が出ない太さの
捲線を1.0mmφ、0.65mmφ、0.32mmφ
の3種類を示す。図3では1.0mmφの場合は1段当
り50回捲くと捲線の幅は1.075*50回=53.
75mmとなる。これを3段巻くと150回となる。同
様に図3では0.65mmφの場合は1段当り75回捲
くと捲線の幅は0.71*75回=53.25mmとな
る。1段当り75回を2段巻くと150回となる。同様
に図3では0.32mmφの場合は1段当り150回巻
くと捲線の幅は0.365*150回=54.75mm
となる。150回を1段で150回となる。(更に太い
銅線で4段以上捲く場合も考えられるがコアの窓面積と
捲線数の関係から非現実であるので省略する。)一般的
に図3のようにして段数は1から3段(まれに4段以
上)までの整数段となる。
【0011】捲線の厚みは図3に示すように1.0mm
φを50回3段巻くと 1.075*3段=3.225mmとなる。 同様に0.65mmφの場合は4段巻くと 0.71*4段=2.84mmとなる。 同様に0.32mmφの場合は9段捲くと 0.365*9段=3.285mmとなる。
【0012】2次捲線の断面積は1.0mmφの場合
0.7854mmとなる。同様に0.65mmφの場
合は2本をパラに接続すると 0.3318*2=0.6636mmとなる。 同様に0.32mmφの場合は9本をパラに接続すると 0.08042*9=0.72378mmとなる。
【0013】捲線の厚み1mm当たりの2次捲線断面積
は1.0mmφの場合 0.7854mm/3.225mm=0.25329
mmとなる。 同様に0.65mmφの場合 0.6636mm/2.84mm=0.23366m
となる。 同様に0.32mmφの場合は 0.72378mm/3.285mm=0.2203
287mmとなる。 以上のことから、捲線の厚み1mm当たりの2次捲線断
面積は太い銅線の場合のほうが大きい。被覆材は銅線が
細くなってもある程度絶縁のため厚みが必要なため図2
の説明と同様の結果となる。
【0014】2次捲線断面積と直流抵抗は反比例するの
で、同じ捲線厚または仕上り面積当たりの直流抵抗は太
い銅線のほうが少ない。コアの捲き幅がちょうど合う太
さの捲線が複数ある場合はなるべく太い銅線を捲いたほ
うが同じ窓断面積当たりの直流抵抗が少ない。図1はこ
のような背景から1.0mmφの銅線をコアの中側と外
側で1次捲線をサンドイッチした直流抵抗が少ない例で
ある。
【0015】
【実施態様の概要】図1に示す実施例では2次側の直流
抵抗が0.42オームと低い値を実現している。しかし
図1に示す実施例の周波数特性では高域周波数約10K
Hzから減衰する。漏洩インダクタンスは捲線の厚みに
比例して大きくなる傾向がある。図1に示す例では1次
捲線の厚みは約12mm(捲線間の絶縁紙を含む)、2
次捲線の厚みは内側、外側それぞれ5mm(捲線間の絶
縁紙を含む)である。図1に示す例では1次捲線に厚み
があるため漏洩インダクタンスが大きくなって高域周波
数が減衰すると推察される。
【0016】この場合、1次捲線を分割してその間に2
次捲線を入れると高域周波数特性が改善されると予想さ
れる。図1に示す例では2次捲線1.0mmφをさらに
1次捲線の間に入れることはコアの窓厚から不可能であ
る。図1に示す例において2次捲線1.0mmφ以外の
場合を検討する。
【0017】図1に示す例で2次捲線0.65mmφの
場合を検討する。2次捲線0.65mmφの場合は内
側、中間、外側に分けて2次捲線を入れる事が可能であ
る。しかし2次捲線直流抵抗が1.0mmφの銅線では
0.42オームであったが、2次捲線0.65mmφの
場合は0.65オームに増加する。捲き線の厚みに余裕
があるので内側、中間、外側に並列(パラ)接続を1段
増加して2次捲線1.0mmφの場合と同じ程度の捲線
厚にした場合でも、2次側の直流抵抗が減少するが、2
次捲線1.0mmφの場合までには至らない。
【0018】図1に示す例で2次捲線0.32mmφの
場合を検討する。同様に2次捲線0.32mmφの場合
は3本づつ並列(パラ)に接続して内側、中間、外側に
入れることが可能である。しかし2次捲線直流抵抗が
1.0mmφの銅線では0.42オームであったが、2
次捲線0.32mmφの場合は0.92オームになる。
捲き線の厚みに余裕があるので内側、中間、外側に並列
(パラ)接続をさらに増加して2次捲線1.0mmφの
場合と同じ程度の捲線厚にした場合でも多少2次側の直
流抵抗が減少するが2次捲線1.0mmφの場合までに
は至らない。
【0019】このように単に1次捲線を分割してその間
に相対的に細い2次捲線を入れて高域周波数特性を改善
する場合は2次側の直流抵抗が相対的に増加する。
【0020】高域周波数特性を改善し、かつ2次側の直
流抵抗を増加させない方法を考案する。2次側の直流抵
抗は太い2次捲線の場合が低い。1次捲線を分割してそ
の間に2次捲線を入れると高域周波数特性が改善される
と予想されるが、太い2次捲線を中間に入れることはコ
アの厚みおよび断面積から不可能である。そこで図4に
示すように太い2次捲線は内側、外側にしてそして中間
に1段だけで2次捲線回数を巻く事が出来る細い銅線
(図4の例では0.32mmφの銅線)を入れる。ただ
しこの場合は細い銅線銅線を1段入れる厚みが必要にな
る。
【0021】図4のように太い2次捲線を内側と外側に
配置し、細い2次捲線を中間に入れると厚みは若干増加
するが、直流抵抗を少なく且つ高域周波数特性を改善す
ることが可能である。また、この時中間に入れる細い2
次捲線は直流抵抗分を考慮して若干多目(経験的には2
から3%程度多目)にするのが良い。
【0022】図4に示す例ではコアの捲幅から1段だけ
で2次捲線回数(または若干多目)を巻く事が出来る細
い銅線は0.32mmφ銅線が最適となる。図4に示す
例の場合、捲線厚みおよび導体占積率から好ましい2次
捲線の組合せは1.0mmφ銅線と0.32mmφ銅線
となる。
【0023】本発明は2次捲線に太さの異なる銅線を使
用し、太い2次捲線と1次捲線の間に入れた細い2次捲
線により低い直流抵抗でかつ高域周波数特性を改善する
方法である。1次捲線の間に入れる細い2次捲線はコア
の厚み、1次捲線の厚み、高域周波数特性等を考慮して
1段または複数の段数入れるのが良い。
【0024】
【実施例】本発明の具体的な実施例を図5に示す。図5
に示す実施例ではコアは関東変圧器材(株)の1号オリ
エントアニール材を使用する。窓の幅は68mm、厚み
は25.5mmである。図5に示す実施例では2次捲き
線1.1mmφをコアの内側と外側に捲き、1次捲線を
3分割し、その間に2次捲き線0.35mmφを2ヶ所
に入れる。2次捲き線0.35mmφの捲回数は2次側
150回に対して細い銅線の直流抵抗分を考慮して2%
増加して153回捲いている。図5の実施例では捲線の
厚みは合計で24.5mmとなり。コアの厚み25.5
mmに対して十分余裕のある。
【0025】
【発明の効果】出力トランスの捲き方のおいてはコアの
窓の中に1次と2次の捲線をバランスよく収めるかが重
要である。本発明は2次捲線に太さの異なる銅線を使用
して、コアの窓に対して隙間を少なくして2次捲線を捲
く方法である。本発明の請求項1によれば2次捲線に太
さの異なる銅線を使用し、適切な太い2次捲線により直
流抵抗を低く抑えトランスの効率を良くしつつ、同時に
1次捲線の間に適切に入れた細い2次捲線により多層多
分割を実現し、漏洩インダクタンスを少なくする事が可
能になる。このため適切な太さの2次側捲線の組合せに
より直流抵抗の低減、且つ良好な高周波数特性を得るた
めの2次捲線方法として効果がある。
【0026】図6に図5実施例と同様のコアで2次捲き
線1.1mmφをコアの内側と外側に捲き、1次捲線を
分割しない例を示す。図7に図5に示す実施例と図6に
示す1次を分割しない例の周波数特性を示す。図6の1
次を分割しない例では周波数特性が1KHzに対して1
0KHzで6.02dB減衰するが、実施例の図5に示
す捲線方法を採用すると10KHzでの減衰は起こらな
い。図5実施例の方が若干捲線の厚みは増えるが直流抵
抗は若干低い。
【0027】出力トランスの捲き方において複雑な多層
多分割サンドイッチ捲きにした場合、コアの窓厚および
窓断面積の制約から2次捲線をあまり太くすることが出
来ない。請求項2の発明によれば太い2次捲線を1次捲
線の内側または外側もしくは内側と外側の両方に採用す
ることが可能であるため、選択の範囲が広がり相対的に
直流抵抗の低下は内部損失の低下となりトランスの効率
の改善に寄与する。
【0028】この発明は、2次側の銅線に太い銅線を使
用しながら多層多分割サンドイッチ捲きを採用すること
が可能となる捲線方法である。請求項3の発明によれば
2次捲線の細い捲き線を1次捲線の中間に1つまたは複
数段入れることにより良好な高周波数帯域での特性を得
る事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】比較的単純な出力トランスの捲き方の例
【図2】銅線断面積と仕上り断面積の比較
【図3】実質的な捲幅に余分が出ない太さの銅線の捲き
【図4】2次捲線を内側、外側に太い銅線、中間に細い
銅線を捲いた例
【図5】本発明の具体的な実施例
【図6】1次捲線を分割しない例
【図7】実施例の周波数特性比較
【符号の説明】
D 銅線の直径

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オーディオ用トランスの電力効率および高
    周波数帯域の特性を向上させるための捲線方法であっ
    て、適切な太さの2次側捲線の組合せにより(a) 2
    次側の捲き線を太い捲線を採用して直流抵抗の低減させ
    つつ、(b) 2次側の捲き線を1段で2次側捲き数
    (もしくは若干多い捲き数)が可能となる細い捲き線を
    使用して全体の捲線厚をあまり増加させずに1次捲線の
    中間に入れ、低い直流抵抗と且つ適切な多層多分割の採
    用による良好な高周波数帯域での特性を得るための捲線
    方法。
  2. 【請求項2】請求項1(a)において良好な特性になる
    ように2次捲線として太い捲き線を1次捲線の内側また
    は外側もしくは内側と外側の両方に捲いて直流抵抗の低
    減を実現する2次捲線の捲線方法。
  3. 【請求項3】請求項1(b)において2次捲線の細い捲き
    線を1次捲線の中間に必要に応じて1つまたは複数段入
    れて良好な高周波数帯域での特性を得るための2次捲線
    の捲線方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101132921B1 (ko) * 2010-03-18 2012-04-03 이윤원 코일 권선식 자동 전압 조절기
CN103474201A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 深圳顺络电子股份有限公司 一种脉冲变压器及其制造方法

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