JP3245778B2 - コンバータトランス - Google Patents

コンバータトランス

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JP3245778B2 JP32858290A JP32858290A JP3245778B2 JP 3245778 B2 JP3245778 B2 JP 3245778B2 JP 32858290 A JP32858290 A JP 32858290A JP 32858290 A JP32858290 A JP 32858290A JP 3245778 B2 JP3245778 B2 JP 3245778B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に使用されるコンバータトラン
スに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、コンバータトランスは軽薄短小のニーズに対応
するため、低周波数からより高周波数で駆動されるもの
に移行してきたため、この高周波数における損失を少な
くする技術の確立が広く産業界から求められてきたが、
最近では、更なる超薄型化のニーズが増してきたため、
超薄型で且つ高周波損失の少なく、また他の機器へのノ
イズ妨害を少なくするための低漏洩磁束タイプのコンバ
ータトランスの出現が望まれるようになってきた。
【0003】 高周波数で使用されるコンバータトランスにおいては
1次,2次巻線間の結合が悪いと1次,2次巻線の間に漏れ
磁束が生じ、大きな損失となって、コンバータトランス
の発熱の原因となる。またコンバータトランスの磁気ギ
ャップ部からの漏れ磁束が、多いと磁気ギャップ部の上
に巻かれた巻線と鎖交することにより、うず電流損失が
生じ、コンバータトランスの発熱の大きな要因となる。
更にこれらの損失は、周波数が高くなればなるほど、無
視できなくなるものであり、軽薄短小のニーズに対応す
るためにはこの高周波における損失をいかに少なくする
かが課題となり、そのためには1次,2次巻線間の結合を
高めてやることと磁気ギャップ部からの漏れ磁束を少な
くすることが極めて重要となってくる。
【0004】 従来、巻線間の結合を高める方法としては1次,2次巻
線の巻幅を広くしたり、1次,2次巻線をサンドイッチ巻
したりする方法で1個のコイルボビンに多層巻線を巻装
し、これをE型磁心、またはU型磁心の磁脚に組み込ん
で完成するのが一般的である。
【0005】 また、薄型で且つ高結合とするためには磁心の断面を
偏平としてE型磁心を2個組み合わせたものが一般的で
ある。
【0006】 以下に従来のコンバータトランスについて説明する。
【0007】 第9図(a)は従来のコンバータトランスの断面図、
第9図(b)、第10図は第9図(a)に示すX−X′断
面図である。また第11図(a),(b)、第12図は最近
開発されたコンバータトランスの断面図である。第9図
〜第12図において、1はE型またはU型磁心、2,2a,2b
はコイルボビン、3,3a,3bは1次巻線、4,4a,4bは2次巻
線、5は1次と2次間の絶縁材料、6,6a,6bは磁気ギャ
ップを示している。
【0008】 第9図において構成を説明するとコイルボビン2に1
次巻線3と2次巻線4を順次巻装し、次に一対で磁路を
形成するE型磁心1の中央磁脚部に1次巻線3と2次巻
線4を巻装して準備されたコイルボビン2を組み込んで
完成するものである。従来のコンバータトランスにおい
ては第9図(a)に示すようにE型磁心1の中足磁脚の
長さLを長くして巻線の幅広を広くしてやることと第9
図(b)、第10図に示すように中央磁脚の断面形状を偏
平としてやることにより、巻線間の高結合化とコンバー
タトランスの薄型化を達成していた。
【0009】 また第11図において構成を説明するとコイルボビン2
a,2bに1次巻線3a,3bと2次巻線4a,4bを順次巻装し、次
に一対で磁路を形成するU型磁心1の中足磁脚部に巻線
3a,4aと3b,4bを巻装して準備されたボビン2a,2bを組み
込んで完成するものである。このコンバータトランスに
おいては磁心1の形状が第11図(b)、第12図に示すよ
うにそれぞれ正方形と円で構成されているものである。
この構成によって巻線の高結合化と磁気ギャップ部6a,6
bからの漏れ磁束損失の低減及び小型薄型化を達成して
いた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、巻線間の結合を高
める手段及び磁気ギャップ部からの漏れ磁束損失を低減
する手段として非常によい方法であり、且つ、トランス
の小型薄型化に対応可能な方法であるが、以下に示すよ
うな問題点を有しており、超薄型化及び他の機器へのノ
イズ妨害を少なくするための低漏洩磁束化に関しては、
まだまだ不満足と言わざるを得ない。以下、従来の問題
点について説明する。
【0011】 まず第9図(a),(b)及び第10図に示す構成で
は、磁気ギャップ部6が1個しか形成されていないた
め、磁気ギャップ部6からの漏れ磁束損失が大となり、
体積そのものが小型化できない。したがって薄型化にも
限界が生ずる。この漏れ磁束損失を少なくするために磁
気ギャップ部を分割して多段ギャップとする方法もある
が、中央磁脚部に中間磁心を必要とし、コスト面,精度
面から実用化が非常に難しい。
【0012】 また第11図(a),(b)及び第12図に示す構成で
は、U型磁心1の形状が正方形または円でできているた
め、トランスの厚み(H=T1+T2+T1)を薄くするには
限界が生ずる。このことはコンバータトランスの薄型化
に関して言えば、致命的である。
【0013】 次に他の機器あるいは他の部品へのノイズ妨害を少な
くするための低漏洩磁束化に関して実験結果を参照しな
がら、問題点の説明を行う。
【0014】 第13図,第14図,第15図に従来のコンバータトランス
の磁気ギャップ構成図、そしてそれらの磁気ギャップ構
成における各部の漏洩磁束量の割合を示す実験結果を第
16図に示している。第13図は最近開発したコンバータト
ランスの構成を示す第11図,第12図の磁気ギャップ構成
図、第14図は従来のコンバータトランスでU型磁心を使
用したときの磁気ギャップ構成図、また第15図は従来の
コンバータトランスで第9図,第10図に示すE型磁心を
使用したときの磁気ギャップ構成図であり、図中6は磁
気ギャップ、7は漏洩磁束、8は有効磁束を示してい
る。
【0015】 まず、第14図に示す構成では、巻線内A部における漏
洩磁束は少ないものの磁路が長いことと巻線外に磁気ギ
ャップを有するため、磁脚の連結部B部と巻線外ギャッ
プ部C部の漏洩磁束が極大となる。そして第15図に示す
構成では、磁路が長いこととE型磁心の突き合わせ面が
外足磁脚部にあるため、磁脚の連結部B部と外足磁脚の
磁心突き合わせ部C部で漏洩磁束が大となる。また第13
図に示す構成では、磁気ギャップをすべて巻線内に納め
ているため、磁脚部A部,C部からの漏洩磁束は皆無であ
るが、巻線を2個使いとしてN極とS極との距離を近づ
けて巻線外の磁路を短くしたにもかかわらず、磁脚の連
結部B部から漏洩磁束が発生している。第16図に実験結
果を示しているが、もっとも漏洩磁束の少ない第13図の
磁気ギャップ構成においても磁脚の連結部B部で漏洩磁
束が6%発生している。第17図にもっとも漏洩磁束の少
なかった第13図の磁気ギャップ構成における磁脚連結部
B部の磁束分布図を示している。これによると磁束は磁
脚連結部の内部9に集中し、磁脚の厚みより大なる部分
を円弧状に発生していることがわかる。
【0016】 以上、どの方法を用いても低漏洩磁束に関しては、ま
だまだ不満足と言わざるを得ない。
【0017】 本発明は以上のような従来の問題点を解決するもの
で、他の機器あるいは他の部品へのノイズ妨害を少なく
できる低漏洩磁束タイプで且つ高周波損失の少ない超薄
型化に対応できるコンバータトランスを低コストで提供
することを目的とするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、両磁脚とこの両
磁脚を共通磁脚で連結したU型磁心を複数個の磁気ギャ
ップを有するように組み合わせて形成した閉磁路磁心
と、この閉磁路磁心に巻装した1次巻線および2次巻線
とを備え、閉磁路磁心の一方の磁脚には2分割された1
次巻線と2次巻線を巻装するとともに、閉磁路磁心の他
方の磁脚には2分割された残りの1次巻線と2次巻線を
巻装しており、U型磁心は両磁脚の断面を偏平にすると
ともに、両磁脚の中間部の共通磁脚の厚みを両磁脚の厚
みより大きくした構成である。
【0019】 この構成によって巻線を2つのコイルボビンに分割
し、磁気ギャップも分割しているため、1次と2次巻線
間の結合がよくなるとともに高周波損失も少なくなり、
巻線径が細くでき、巻線の厚み(T1寸法)が更に薄くで
きるとともに磁心の厚み(T2寸法)も更に薄くしている
ため、超薄型化が達成される。また、全ての磁気ギャッ
プ部に巻線を施し、両磁脚に巻線を分割し、連結部の共
通磁脚の厚みを両磁脚の厚みより大きくしているため、
巻線外に磁気ギャップがないこと、磁心の突き合わせ面
もないこと、巻線外の磁路も短くできること、磁脚連結
部において磁脚の厚みより大なる部分にも磁路を形成し
てやることが可能となり、低漏洩磁束化が達成される。
以上の理由により、他の機器あるいは他の部品へのノイ
ズ妨害を少なくできる低漏洩磁束タイプで且つ高周波損
失の少ない超薄型化に対応できるコンバータトランスを
低コストで提供することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンバータトランスの一実施形態を図
面を参照しながら説明する。
【0021】 第1図(a)は本発明のコンバータトランスの断面
図、第1図(b)は第1図(a)のX−X′断面図、第
1図(c)は第1図(a)の側面図である。
【0022】 第1図において従来例と大きく異なる点はU型磁心11
の両磁脚11a,11bの断面を偏平とし、且つ両磁脚11a,11b
を連結する共通磁脚11cの厚みを両磁脚11a,11bの厚みよ
り大きくしていることである。
【0023】 第1図において構成を説明するとそれぞれのコイルボ
ビン12a,12bに2分割された1次巻線13a,13bと2分割さ
れた2次巻線14a,14bを順次巻装し、次に一対で磁路を
形成するU型磁心11の各々の磁脚部に巻線を巻装して準
備されたコイルボビン12a,12bを組み込んで完成するも
のである。
【0024】 以上、本実施形態によれば、断面偏平な両磁脚を有す
る2個のU型磁心11を複数個の磁気ギャップ部16a,16b
を有するように組み合わせて構成される閉磁路磁心の一
方の磁脚に2分割された1次巻線13aと2次巻線14aを巻
装するとともに他方の磁脚に2分割された残りの1次巻
線13bと2次巻線14bとを巻装しているため、巻線の対向
面積が広く確保できるとともに、磁気ギャップ部も2ヶ
所形成することができ、巻線のふくらみ(T1寸法)も薄
くすることができること、更に磁心の厚みも薄くしてい
るため、1次,2次巻線間の結合がよく、高周波損失の少
ない超薄型のコンバータトランスとすることができる。
また、一つのコイルボビン12aまたは12bに巻装する線輪
数も少なくなるため、上層巻線の巻乱れも少なくなり、
コンバータトランスの性能バラツキを少なくすることも
可能となる。更に中間部が両磁脚の厚みより大きな厚み
となる共通磁脚によって構成される2個のU型磁心11を
複数個の磁気ギャップ16a,16bを有するように組み合わ
せて形成される閉磁路磁心の一方の磁脚に2分割された
1次巻線13aと2次巻線14aを巻装するとともに他方の磁
脚に2分割された残りの1次巻線13bと2次巻線14bを巻
装しているため、低漏洩磁束化が達成できる。第2図a,
bに本発明の共通磁脚部11cの磁束分布を示している。共
通磁脚11cの厚みを大きくしているため、共通磁脚部11c
の幅寸法T3が小さくできるという効果も生まれる。
【0025】 なお、この実施形態においては第1図に示す磁脚断面
及び共通磁脚形状としたが、第3図のような共通磁脚11
aの断面楕円型、第4図(a)〜(e)のような共通磁
脚形状としても同様の効果を得ることができる。
【0026】 第5図a,bに本発明の第2の実施形態のコンバータト
ランスのU型磁心11の両磁脚11a,11bの断面図を示す。
この実施形態によれば、断面を長方形としているため、
U型磁心11を製造するとき、プレス成型方向が矢印で示
すように上下方向となり、上記実施形態1の効果に追加
して磁心の生産性を高めることができる。
【0027】 第6図は本発明の第3の実施形態を示すコンバータト
ランスの断面図を示している。第6図において第1図に
示す部分と同一部分については、同一番号を付して説明
を省略する。
【0028】 この実施形態においてはU型磁心11の磁脚部に中間磁
心17a,17bを組み込んで複数個の磁気ギャップ16a,16a,1
6b,16bを形成したものである。
【0029】 この実施形態によれば、巻線の巻装される磁脚に複数
個の中間磁心17a,17bを組み込み、磁気ギャップ16a,16
a,16b,16bを形成しているため、ギャップ寸法が更に小
さくでき、磁気ギャップ部からの漏れ磁束の量を非常に
少なくすることができ、上記実施形態1の効果を更に高
めることができる。
【0030】 第7図a,bに本発明の第4の実施形態を示すコンバー
タトランスの外観図を示している。第7図a,bにおいて1
1はU型磁心、18はコイル巻装部を示している。
【0031】 この実施形態においては、U型磁心11の両磁脚11a,11
bの断面の長手方向が共通磁脚11cに直交する方向として
いるため、第7図(a)に示す両コイル間の幅Aと第7
図(b)に示す共通磁脚部の幅T3を小さくでき、第7図
(b)に示す方向を高さ方向として使用した場合、実施
形態1の効果に追加して従来より、更に小型薄型化を達
成できるという効果が生まれる。第8図a,bには第7図
a,bと比較のため、従来タイプのコンバータトランスの
外観図を示している。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、断面偏平な両磁脚とこ
の両磁脚を連結し、中間部が両磁脚の厚みより大きな厚
みとなる共通磁脚によって構成される2個のU型磁心を
複数個の磁気ギャップを有するように組み合わせて形成
される閉磁路磁心の一方の磁脚に2分割された1次巻線
と2次巻線を巻装するとともに他方の磁脚に2分割され
た残りの1次巻線と2次巻線を巻装することにより、 (1)1次,2次の巻線間の結合を非常に高めることがで
きる。 (2)磁気ギャップ部からの漏れ磁束による巻線の渦電
流損失を大幅に低減できる。 (3)超薄型化,小型化が実現できる。 (4)上層巻線の巻乱れがなくなり、性能バラツキを少
なくできる。 (5)低漏洩磁束化が実現できる。 (6)中間磁心なしで磁気ギャップを2ヶ所形成できる
ため、製造コストを低減できる。
【0033】 また、U型磁心の両磁脚の断面を長方形とすることに
より、(1)〜(6)の効果に追加して、 (7)磁心の生産性を高めることができる。
【0034】 更に、巻線の巻装される磁脚に複数個の中間磁心を組
み込み、磁気ギャップを形成することにより、 (8)簡単に多段の磁気ギャップを形成できる。
【0035】 更にU型磁心の両磁脚の断面の長手方向が共通磁脚に
直交する方向とした磁心を用いることにより、 (9)コンバータトランスの使用方向を変えた場合で
も、上記(1)〜(9)の効果が得られる。 等の多大な効果が得られ、他の機器あるいは他の部品へ
のノイズ妨害を少なくできる低漏洩磁束タイプで且つ高
周波損失の少ない小型,超薄型化に対応できるコンバー
タトランスを低コストで且つ、高品質で提供することが
でき、工業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の第1の実施形態におけるコンバータト
ランスの断面図 (b)は(a)のX−X′断面図 (c)は(a)の側面図
【図2】 (a),(b)は本発明の共通磁脚部の磁束分布図
【図3】 本発明の実施形態を示す磁脚部の断面図
【図4】 (a)〜(e)は本発明の実施形態を示す磁心の形状図
【図5】 (a),(b)は本発明の第2の実施形態を示すコンバ
ータトランスのU型磁心の両磁脚の断面図
【図6】 本発明の第3の実施形態を示すコンバータトランスの断
面図
【図7】 (a),(b)は本発明の第4の実施形態を示すコンバ
ータトランスの正面図と平面図
【図8】 (a),(b)は従来のコンバータトランスの正面図と
平面図
【図9】 (a),(b)は従来のコンバータトランスの断面図
【図10】 同トランスの断面図
【図11】 (a),(b)は最近開発されたコンバータトランスの
断面図
【図12】 同断面図
【図13】 (a),(b)は従来のコンバータトランスの磁気ギャ
ップの構成図
【図14】 同断面図
【図15】 同断面図
【図16】 従来のコンバータトランスの漏洩磁束の実験結果を示す
説明図
【図17】 (a),(b)は図13の磁脚連結部の磁束分布図
【符号の説明】
11……磁心 11a,11b……両磁脚 11c……共通磁脚 12……コイルボビン 13……1次巻線 14……2次巻線 15……1次〜2次間絶縁材料 16……磁気ギャップ 17……中間磁心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/24 - 27/255 H01F 27/28,30/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両磁脚とこの両磁脚を共通磁脚で連結した
    U型磁心を複数個の磁気ギャップを有するように組み合
    わせて形成した閉磁路磁心と、この閉磁路磁心に巻装し
    た1次巻線および2次巻線とを備え、閉磁路磁心の一方
    の磁脚には2分割された1次巻線と2次巻線を巻装する
    とともに、閉磁路磁心の他方の磁脚には2分割された残
    りの1次巻線と2次巻線を巻装しており、U型磁心は両
    磁脚の断面を偏平にするとともに、共通磁脚の中間部の
    厚みを両磁脚の厚みより大きくしたコンバータトラン
    ス。
  2. 【請求項2】U型磁心の両磁脚の断面を長方形とした請
    求項1記載のコンバータトランス。
  3. 【請求項3】巻線の巻装される磁脚に複数個の中間磁心
    を組み込み、磁気ギャップを形成した請求項1記載のコ
    ンバータトランス。
  4. 【請求項4】両磁脚の断面の長手方向が共通磁脚に直交
    する方向としたU型磁心を用いた請求項1記載のコンバ
    ータトランス。
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