WO2021215287A1 - 共振コイル内蔵型ｌｌｃトランス - Google Patents

共振コイル内蔵型ｌｌｃトランス Download PDF

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WO2021215287A1
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magnetic core
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primary coil
resonance
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Inventor
喬之 山口
Original Assignee
スミダコーポレーション株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/08—High-leakage transformers or inductances

Definitions

  • the present invention relates to an LLC transformer with a built-in resonance coil, and more particularly to an LLC transformer for high power with a built-in resonance coil used in a quick charger or the like for an automobile.
  • the leakage inductance of the transformer is used as the resonance inductor in the LLC resonance circuit.
  • a method using leakage inductance since the voltage gain changes depending on the switching frequency, it is difficult to design a transformer as compared with other control methods. That is, it is technically difficult to manage the inductance and secure a large resonance inductance.
  • LLC transformers for high power (for example, 50kW) used for automobiles (quick chargers) when a normal UU core is used as a transformer core, the leakage inductance changes depending on the coil winding position and winding method. It ends up.
  • coils that handle large currents have a large diameter, making it difficult to align and wind them, and it is difficult to uniformly adjust the leakage inductance depending only on the number of windings and the winding method. There are also many requests to adjust the leakage inductance every time.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an LLC transformer with a built-in resonance coil having a structure capable of easily securing a larger resonance inductance and adjusting the leakage inductance at the time of manufacturing. It is the purpose.
  • the LLC transformer with a built-in resonance coil of the present invention is used.
  • a magnetic core portion that combines a plurality of magnetic cores to form a rectangular closed magnetic path having opposite parallel sides,
  • a primary coil winding portion in which at least the primary coil winding is wound, and a secondary coil winding portion in which at least the secondary coil winding is wound, which are arranged on each of the opposite parallel sides of the magnetic core portion.
  • the primary coil winding portions and the secondary coil winding portions of the opposing parallel sides of the magnetic core portion are arranged at positions facing each other, and each of the opposing sides of the magnetic core portion.
  • the primary coil winding portion and the secondary coil winding portion are configured so as to be arranged with each other via a gap portion.
  • auxiliary core member made of a plate-shaped magnetic core that is inserted from the gap portion formed on one of the opposite sides to the gap portion formed on the other side.
  • "from the gap formed on one side to the gap formed on the other side” does not necessarily mean that a part of the auxiliary core member made of a plate-shaped magnetic core is a part of these gaps. It does not mean that it is inserted into, but at least it means that it is arranged at a position between these two gaps.
  • the secondary coil winding may be overlapped with the primary coil winding in the above-mentioned "primary coil winding portion", and the secondary coil winding may be wound in the "secondary coil winding portion”. At the same time, the primary coil windings may be overlapped and wound.
  • the auxiliary core member made of the plate-shaped magnetic core is inserted so as to be removably inserted.
  • the auxiliary core member is provided with an operation unit capable of facilitating the insertion operation of the auxiliary core member.
  • a part of the primary coil winding is overlapped with the secondary coil winding in the secondary coil winding portion.
  • an insulating winding bobbin is arranged between the magnetic core portion and the primary coil winding portion and the secondary coil winding portion, and the auxiliary core member is attached to the winding bobbin. It is preferable that a slot portion to be inserted is provided. Further, it is preferable that any of the above-mentioned LLC transformers with a built-in resonance coil has a configuration in which the coupling coefficient can be adjusted to a desired value in the range of 0.990 to 0.997.
  • the LLC transformer with a built-in resonance coil has a primary coil winding portion in which a primary coil winding is wound around each of the opposing parallel sides of a magnetic core portion forming a rectangular closed magnetic path, and a secondary coil winding portion.
  • a secondary coil winding portion around which the coil winding is wound is arranged, and a plate-like shape is provided from one of the gaps between the two coil winding portions to the other gap between the two coil winding portions.
  • this auxiliary core member can generate leakage flux by inserting it from one gap into the other, so the coupling coefficient in the LLC transformer with built-in resonance coil can be easily adjusted in the manufacturing process. It becomes possible to adjust in.
  • the coils have a large diameter, it is difficult to align and wind them, and it is difficult to keep the leakage inductance constant.
  • the LLC transformer with a built-in resonance coil of the present invention According to the report, delicate adjustment of leakage inductance can be easily performed by simply inserting the auxiliary core member, and since it can be performed at the final adjustment stage of the transformer manufacturing process, it is easy to make the leakage inductance uniform and uniform performance. An LLC transformer having the above can be obtained.
  • FIG. 5 is a perspective view of a main part of the embodiment of FIG. 1 in which an auxiliary core member, wiring, and the like are removed. It is the same perspective view which has the auxiliary core member which shows by removing the secondary coil winding part from the state of FIG. 3a. It is an external perspective view which shows the whole structure of the LLC transformer with built-in resonance coil which concerns on embodiment of FIG. It is the schematic which shows the wiring system of embodiment of FIG. It is the schematic which shows the formation state of the magnetic path in the embodiment of FIG.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a main part showing the wiring and the like of the LLC transformer 100 with a built-in resonance coil according to the present embodiment removed.
  • the LLC transformer 100 with a built-in resonance coil of this embodiment includes a magnetic core portion 11, primary coil winding portions 12A and 12B, secondary coil winding portions 13A and 13B, and an auxiliary core member 14. Be prepared as.
  • the magnetic core portion 11 is composed of three sets of magnetic cores 11a, 11b, and 11c stacked. Each of the magnetic cores 11a, 11b, 11c constitutes a rectangular closed magnetic path (W1; see FIG. 5b) in which two U-shaped cores are combined so as to face each other and the tips of the legs are brought into contact with each other and have opposite parallel sides. Each is provided in a rectangular shape.
  • the magnetic core portion 11 includes ferrite (Mn-Zn, Ni-Zn, etc.), amorphous magnetic material, silicon steel plate, dust core (pure iron, Fe-Si-AL alloy, Ni-Fe). -It can be formed by using an iron-based material such as Mo-based alloy or Ni-Fe-based alloy).
  • the secondary coil winding portions 13A and 13B wound in a rectangular shape are arranged one above the other.
  • an additional primary coil winding 12b is laminated on the outside of the secondary coil windings 13a and 13a of the secondary coil winding portions 13A and 13B.
  • the primary coil winding portions 12A and 12B facing each other and the secondary coil winding portions 13A and 13B are arranged at opposite positions (that is, the same positions in the vertical direction), and the above-mentioned At each of the opposing parallel sides of the magnetic core portion 11, the primary coil winding portions 12A and 12B and the secondary coil winding portions 13A and 13B are arranged with each other via a predetermined gap portion G.
  • a plate-shaped magnetic core that is removably inserted from the gap G formed on one of the opposite parallel sides to the gap G formed on the other side.
  • An auxiliary core member 14 made of 14a is provided.
  • the auxiliary core member 14 is composed of a plate-shaped magnetic core 14a and an operation unit 14b mounted on the magnetic core 14a.
  • the operating portion 14b has a base portion 14c having a recess inside in which one end of the magnetic core 14a is inserted and fitted, and the base portion 14c is long in the lateral direction, and a rib portion 14d rising up and down in the center in a protruding shape, It is equipped with 14e.
  • the rib portions 14d and 14e extend along the upper and lower surfaces of the plate-shaped magnetic core 14a whose tip is attached to the base portion 14c, and the magnetic core 14a is inserted into a slit between the upper and lower rib portions 14d and 14e.
  • the operation unit 14b is used by grasping it so that the operation can be facilitated when performing the insertion / removal operation.
  • the plate-shaped magnetic core 14a is preferably made of the same material as the magnetic core portion 11, but may be made of a material different from that of the magnetic core portion 11. For example, when the gaps G are formed to be narrow, it is necessary to reduce the thickness of the plate-shaped magnetic core 14a. In this case, in order to obtain a desired leakage inductance, the magnetic core portion is formed.
  • the plate-shaped magnetic core 14a is formed of a magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic material forming 11.
  • the primary coil winding portions 12A and 12B and the secondary coil winding portions 13A and 13B are assembled to the magnetic core portion 11 by the right and left winding bobbins 17A and 17B.
  • a right-handed bobbin 17A and a left-handed bobbin 17B are installed on the right and left parallel sides of the magnetic core 11, respectively.
  • the secondary coil winding portions 13A and 13B are removed.
  • Both winding bobbins 17A and 17B are provided with central tubular portions 17a and 17a in which the opposing parallel sides of the magnetic core portion 11 penetrate.
  • Upper collar members 17b and 17b are provided at the upper ends of the central cylinder portions 17a and 17a
  • middle collar members 17c and 17c are provided at the intermediate portion
  • lower collar members 17d and 17d are provided at the lower ends.
  • the secondary coil winding portions 13A and 13B are housed in the upper space between the upper collar members 17b and 17b and the middle collar members 17c and 17c, and the middle collar members 17c and 17c and the lower collar members 17d and 17d
  • the primary coil winding portions 12A and 12B are housed in the lower space between them.
  • Both winding bobbins 17A and 17B are made of a resin molded body material.
  • the resin molded body material include PET (polyethylene terephthalate), PF (phenol resin) unsaturated polyester resin, urethane resin, epoxy resin, PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene terephthalate), and the above resin molding.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PF phenol resin
  • urethane resin epoxy resin
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene terephthalate
  • the middle collar members 17c and 17c are arranged inside the gap portion G, and the right and left middle collar members 17c and 17c at the opposing intermediate portions of the central cylinder portions 17a and 17a have the auxiliary core member.
  • a slot portion 18 into which the 14 is inserted and detached is formed.
  • the slot portion 18 is configured such that the flat space between the upper plate and the lower plate of the middle collar members 17c, 17c accommodates the plate-shaped magnetic core 14a of the auxiliary core member 14, and the middle collar members 17c, on both sides,
  • the upper and lower rib portions 14d and 14e of the auxiliary core member 14 are configured to be inserted into the elongated gap between the upper plates and the lower plates of 17c.
  • rail-shaped guide protrusions 18a are formed in the inner part of the flat space of the center flange members 17c and 17c on both sides, and the plate-like magnetism of the auxiliary core member 14 is formed.
  • the side edge of the plate-shaped magnetic core 14a is guided by the guide protrusion 18a so that the core 14a is located at the center of the slot portion 18.
  • the magnetic cores 11a, 11b, 11c constituting the magnetic core portion 11 are assembled with the winding bobbins 17A, 17B, and then the upper and lower U cores are attached to the outer periphery of the binding bands 15a, respectively. It is fixed by 15b and 15c, and fastened and joined by the upper bolt 16.
  • the assembly of the magnetic core portion 11, the primary coil winding portions 12A and 12B, the secondary coil winding portions 13A and 13B, and the right and left winding bobbins 17A and 17B is downward. It is installed on the pedestal body 20 of the above. Further, wirings on the primary side and the secondary side (the outer surface is covered with an insulating material) are connected to the upper part of the assembly to form the whole.
  • FIG. 4 it is used to send a current from the power supply circuit (control circuit) 300 (see FIG. 5a) to the primary coil windings 12a and 12a of the primary coil winding portions 12A and 12B.
  • Power supply terminals 21A, 21B and coil connection lines 121,221 are shown, and in order to send a current from the primary coil windings 12a, 12a of the primary coil winding portions 12A, 12B to the power supply circuit 300.
  • the coil connecting lines 122 and 222 and the power supply terminals 22A and 22B used are shown.
  • FIG. 4 shows power supply terminals 41A to 41D and coil connection lines 132 and 232 used for drawing a current from the outside to the secondary coil windings 13a and 13a of the secondary coil winding portions 13A and 13B.
  • the coil connection lines 131, 231 and the power supply terminals 31A to 31D, which are used for transmitting a current to the outside from the secondary coil windings 13a and 13a of the secondary coil winding portions 13A and 13B, are shown. Has been done.
  • FIG. 5a is a schematic view showing a wiring system of this embodiment. That is, it is output from the control circuit (power supply circuit) 300 including the resonance circuit unit 310 having the resonance capacitor and the resonance coil (the resonance inductor is formed together with the leakage inductor by the plate-shaped magnetic core 14a of the auxiliary core member 14).
  • the predetermined current is the primary coil windings 12a of the primary coil winding portions 12A and 12B via the connecting wires (two in this embodiment: the power supply terminals are omitted) 121 and 221. It is input to 12a.
  • This current flows through the wound primary coil windings 12a and 12a, and is overlapped and wound on the secondary coil windings 13a and 13a of the secondary coil winding portions 13A and 13B via the connecting wire 121a. It flows through the primary coil windings 12b and 12b, and then returns to the control circuit 300 via the connecting wires 121b, the primary coil winding portions 12A and 12B, and the connecting wires 122 and 222.
  • the predetermined current output from the external power supply is the secondary coil winding via the connection lines (4 in this embodiment: the power supply terminals are omitted) 131 and 231. It is input to the secondary coil windings 13a and 13a of the parts 13A and 13B. This current flows through the wound secondary coil windings 13a and 13a, and then returns to the external power supply via the connecting lines 132 and 232.
  • a gap G is provided between the primary coil winding portions 12A and 12B and the secondary coil winding portions 13A and 13B, and the gap G is filled with the magnetism of the auxiliary core member 14.
  • the core 14a is configured to be freely inserted and removed. By disposing the magnetic core 14a at this position, a larger resonance inductance can be easily secured, and the leakage inductance can be adjusted in the manufacturing process.
  • this magnetism is provided by the magnetic core 11 (11a, 11b, 11c) formed by combining two U-shaped cores facing each other, and the primary coil windings 12a, 12a, 12b, 12b.
  • a closed magnetic path W1 orbiting in the core 11 is formed.
  • the leakage inductance differs depending on the coil winding position and winding method. Therefore, when this leakage inductance is used as at least a part of the resonance inductor for the LLC circuit, it is convenient if the leakage inductance can be adjusted. In particular, in the manufacturing process, it is extremely convenient if the leakage inductance can be adjusted while the coil is wound.
  • the magnetic core 14a of the auxiliary core member 14 is configured to be freely inserted and removed into the gap G, whereby the leakage inductance can be adjusted.
  • the auxiliary magnetism that crosses between the opposite sides of the closed magnetic path W1 that orbits in the magnetic core 11 Road W2 (represented by a broken line) is formed.
  • the auxiliary magnetic path W2 is a magnetic path through which a smaller magnetic flux passes than the closed magnetic path W1, but due to the formation of this magnetic path, leakage occurs when the auxiliary core member 14 is inserted and when it is removed. Since the inductance can be changed, it is possible to adjust the leakage inductance minutely.
  • the leakage inductance can be easily adjusted to a desired value by inserting and removing the auxiliary core member 14 at this stage. .. Further, the minute leakage inductance is adjusted by changing the insertion degree of the auxiliary core member 14 (inserting 1/2 of the total length or inserting 2/3 of the total length). can do. The leakage inductance can also be adjusted by changing the material and thickness of the magnetic core 14a of the auxiliary core member 14.
  • the LLC transformer with a built-in resonance coil of the present invention is not limited to that of the above embodiment, and various other aspects can be changed.
  • the tips of a pair of U-shaped cores are butted against each other to form a substantially rectangular core portion, but one U-shaped core and one A substantially rectangular core portion may be formed by combining I-type cores or four I-type cores.
  • one auxiliary core member 14 is provided, but a plurality of auxiliary core members may be provided, for example, the secondary coil winding portions 13A and 13B. May be divided and another auxiliary core member may be inserted between the divided portions.
  • the auxiliary core member may be inserted into the gap portion located between the two primary coil winding portions 12A and 12B and / or between the two secondary coil winding portions 13A and 13B. good. Further, in the LLC transformer with a built-in resonance coil of the above-described embodiment, the auxiliary core member 14 is configured so that the magnetic core 14a is exposed, but even if the outer surface thereof is completely molded with resin or the like. good.
  • the shape of the operation portion of the auxiliary core member 14 is not limited to that of the above embodiment, and may be of various shapes.
  • the auxiliary magnetic path W2 for leakage inductance is formed at a position biased downward in the drawing from the abutting position (center portion) between the legs of each U-shaped core.
  • the road W2 may be formed so as to pass near the central portion or at another position. Thereby, the leakage inductance can be changed.
  • the secondary coil winding portions 13A and 13B are wound on the secondary coil winding 13a by superimposing the primary coil winding 12b.
  • the secondary coil winding portion only the secondary coil winding may be wound, or the secondary coil winding may be overlapped and wound on the primary coil winding.
  • two coil connection lines 121, 122, 221, 222 are provided for each input / output of the primary coil windings 12a and 12a, and the secondary coil windings 13a,
  • Four coil connection lines 131, 132, 231 and 232 are provided for input / output of 13a, but the number of these coil connection lines is not limited to that of the embodiment, and the amount of current and the like are not limited to those of the embodiment. It is possible to make any number according to.

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Abstract

より大きな共振インダクタンスを容易に確保することができ、製造時に漏れインダクタンスを調整し得る構造とされた共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスを提供するために、複数の磁気コアを組合せて対向平行辺を備える矩形状閉磁路を構成する磁性コア部11と、磁性コア部11の対向平行辺の各々に配置され、１次コイル巻線12aを巻回された１次コイル巻回部12A,Bと、２次コイル巻線13aを巻回した２次コイル巻回部13A,Bと、磁性コア部11の対向平行辺の、１次コイル巻回部12A,B同士および２次コイル巻回部13A,B同士が、各々対向する位置に配されるとともに、磁性コア部11の対向する辺の各々において、１次コイル巻回部12A,Bと２次コイル巻回部13A,Bが、互いに隙間部Ｇを介して配されるように構成され、対向する辺の一方に形成された隙間部Ｇから、他方に形成された隙間部Ｇに亘って差し込まれる板状の磁性コア14aからなる補助コア部材14を備える。

Description

共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス
　本発明は、共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスに関し、特に、車載向けの急速充電機等に用いられる、共振コイルを内蔵した大電力用のＬＬＣトランスに関するものである。
　従来より、大電力用のトランスとして、メイントランス、共振コイル（インダクタ）および共振コンデンサを組合せたＬＬＣ共振回路を使用したものが知られている。ＬＬＣ共振回路を使用したトランスは、高効率化、低ノイズ化および小型化等が図れるため、広く使用されるものになっている。
　このような従来技術のうち、例えば、漏れ磁束を用いるリーケージコアとしては下記特許文献１に記載のものが知られており、また、ＬＬＣ共振回路を使用したトランスとしては下記特許文献２に記載のものが知られている。
特開平８－２６４３５６号 特開２０１９－１４９４４３号
　上記特許文献２に記載のものでは、ＬＬＣ共振回路において、トランスの漏れインダクタンスを共振インダクタとして利用している。しかしながら、漏れインダクタンスを利用するこのような手法においては、電圧ゲインがスイッチング周波数により変化するため、トランスの設計が他の制御方式と比較して難しい。すなわち、インダクタンスの管理や大きな共振インダクタンスを確保することが技術的に難しい面がある。
　さらに、車載向け（急速充電機）に用いられる大電力（例えば50kW）用のＬＬＣトランス等について、通常のＵＵコアをトランスコアとした場合、コイルの巻回位置や巻き方によって漏れインダクタンスが変化してしまう。特に大電流を扱うコイルは大径となり、整列して巻回することが難しく、巻線の巻き数や巻き方のみによっては、漏れインダクタンスを均一に調整することが困難であり、製造工程において製品毎に漏れインダクタンスを調整したいという要望も多い。
　本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、より大きな共振インダクタンスを容易に確保することができるとともに、製造時に漏れインダクタンスを調整し得る構造とされた共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスを提供することを目的とするものである。
　上記課題を解決するために、本発明の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスは、
　複数の磁気コアを組合せて対向平行辺を備える矩形状閉磁路を構成する磁性コア部と、
　前記磁性コア部の対向平行辺の各々に配置され、少なくとも１次コイル巻線を巻回した１次コイル巻回部と、少なくとも２次コイル巻線を巻回した２次コイル巻回部と、
　前記磁性コア部の対向平行辺の、前記１次コイル巻回部同士と、前記２次コイル巻回部同士が、各々対向する位置に配されるとともに、前記磁性コア部の対向する辺の各々において、前記１次コイル巻回部と前記２次コイル巻回部が、互いに隙間部を介して配されるように、構成されてなり、
　前記対向する辺の一方に形成された前記隙間部から、他方に形成された前記隙間部に亘って差し込まれる板状の磁性コアからなる補助コア部材を備えたことを特徴とするものである。
　ここで、上記「一方に形成された前記隙間部から、他方に形成された前記隙間部に亘って」とは、必ずしも、板状の磁性コアからなる補助コア部材の一部がこれらの隙間部に挿入されていることを意味するものではなく、少なくとも、これら両隙間部の間の位置に配されていることを意味するものである。
　また、上記「１次コイル巻回部」には１次コイル巻線とともに、２次コイル巻線を重ね巻きしてもよく、また、「２次コイル巻回部」には２次コイル巻線とともに、１次コイル巻線を重ね巻きしてもよい。
　また、前記板状の磁性コアからなる補助コア部材が挿脱自在に差し込まれるように構成されていることが好ましい。
　また、前記補助コア部材にはこの補助コア部材を差込み操作を容易とし得る操作部が設けられていることが好ましい。
　また、前記２次コイル巻回部には、前記１次コイル巻線の一部が、前記２次コイル巻線に重ね巻きされていることが好ましい。
　また、前記磁性コア部、および前記１次コイル巻回部と前記２次コイル巻回部の間には絶縁性の巻線ボビンが配されており、この巻線ボビンに、前記補助コア部材が差し込まれるスロット部が設けられていることが好ましい。
　さらに、上記いずれかの共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいて、結合係数が0.990～0.997の範囲の所望の値に調整可能な構成とされていることが好ましい。
　本発明に係る、共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスは、矩形状閉磁路を構成する磁性コア部の対向平行辺の各々に、１次コイル巻線を巻回した１次コイル巻回部と、２次コイル巻線を巻回した２次コイル巻回部を配置し、一方の、両コイル巻回部間の隙間部から、他方の、両コイル巻回部間の隙間部に亘って、板状の磁性コアからなる補助コア部材を差し込むことで、上記矩形状閉磁路の対向する磁路間を漏れ磁束が通過するようなバイパス磁路が形成される。
　この補助コア部材は、上述したように、一方の隙間部から他方の隙間部に差し込むことで漏れ磁束を発生することができるので、共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおける結合係数を簡易な操作で製造工程において調節することが可能となる。
　特に、大電力用のＬＬＣトランス等については、コイルが大径となり、整列して巻回することが難しく、漏れインダクタンスを一定とすることが困難であるが、本発明の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスによれば、補助コア部材を差し込むだけで、微妙な漏れインダクタンスの調整を簡単に、しかも、トランス製造工程の最終調整段階で行うことができるので、漏れインダクタンスの均一化を図りやすく、均一な性能を有するＬＬＣトランスを得ることができる。
本発明の一実施形態に係る共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスの要部構造を示す斜視図である。 図１に示す補助コア部材の斜視図である。 図１に示す補助コア部材の操作部の斜視図である。 補助コア部材および配線等を除去して示す図１の実施形態の要部斜視図である。 図３ａの状態から、２次コイル巻回部を除去して示す補助コア部材を有する同斜視図である。 図１の実施形態に係る共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスの全体構成を示す外観斜視図である。 図１の実施形態の配線系統を示す概略図である。 図１の実施形態における磁路の形成状態を示す概略図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスの構成について、図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態に係る共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス１００の配線等を除去して示す要部外観斜視図である。
　この実施形態の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス１００は、磁性コア部１１と、１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂと、２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂと、補助コア部材１４とを要部構成として備えてなる。
　前記磁性コア部１１は、３組の磁気コア１１ａ、１１ｂ、１１ｃが積み重ねて構成されている。各磁気コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、２つのＵ字コアが対向して組み合わされて、脚部先端同士が当接されて対向平行辺を備える矩形状閉磁路（Ｗ1；図５ｂ参照）を構成する矩形状にそれぞれ設けられている。
　なお、磁性コア部１１としては、フェライト（Mn-Zn、Ni-Zn等）やアモルファス状の磁性材料の他、ケイ素鋼板、圧粉磁心(純鉄、Fe-Si-AL系合金、Ni-Fe-Mo系合金、Ni-Fe系合金)等の鉄系材料等を用いて形成することができる。
　前記磁性コア部１１の対向平行辺の外側には、１次コイル巻線１２ａ，１２ａが矩形状に巻回された１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂと、２次コイル巻線１３ａ，１３ａが矩形状に巻回された２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂとが、それぞれ上下に配設されている。
　なお、上記実施形態では、前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの２次コイル巻線１３ａ，１３ａの外側には、追加の１次コイル巻線１２ｂが重ね巻きされている。
　そして、対向する前記１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂ同士と、前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂ同士が、各々対向する位置（つまり、上下方向の同じ位置）に配されるとともに、前記磁性コア部１１の対向平行辺の各々において、前記１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂと前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂが、互いに所定の隙間部Ｇを介して配されてなる。
　上記のようなコアおよびコイル構成において、前記対向する平行辺の一方に形成された前記隙間部Ｇから、他方に形成された前記隙間部Ｇに亘って挿脱自在に差し込まれる板状の磁性コア１４ａからなる補助コア部材１４を備える。
　上記補助コア部材１４は、図２ａ、図２ｂに示すように、板状磁性コア１４ａと、該磁性コア１４ａに装着された、操作部１４ｂとで構成される。この操作部１４ｂは、磁性コア１４ａの一端が挿入嵌合される凹部を内側に有する基部１４ｃを有し、該基部１４ｃは横方向に長く、中央には上下に突起状に立ち上がるリブ部１４ｄ，１４ｅを備える。このリブ部１４ｄ，１４ｅは、先端が基部１４ｃに装着された板状磁性コア１４ａの上下面に沿って伸び、この上下のリブ部１４ｄ，１４ｅの間のスリットに前記磁性コア１４ａが挿入されてなる。上記操作部１４ｂは、挿脱操作をする際にその操作が容易となるように掴んで使用する。
　なお、板状磁性コア１４ａは、磁性コア部１１と同一の材料により構成することが好ましいが、磁性コア部１１と異なる材料により構成してもよい。例えば、前記隙間部Ｇの間隔が狭く形成されているような場合には、板状磁性コア１４ａの厚みを薄くする必要があるが、この場合に所望の漏れインダクタンスを得るために、磁性コア部１１を形成している磁性材料よりも透磁率の高い磁性材料により、板状磁性コア１４ａを形成する。
　また、前記１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂおよび前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂは、右左の巻線ボビン１７Ａ，１７Ｂにより、前記磁性コア部１１に組付けられている。具体的には、図３ａ、図３ｂに示すように、磁性コア１１の右左の平行辺に右巻線ボビン１７Ａおよび左巻線ボビン１７Ｂがそれぞれ設置される。なお、図３ｂにおいては２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂを除去して示している。
　両巻線ボビン１７Ａ，１７Ｂは、中央に前記磁性コア部１１の対向する平行辺が貫通する中央筒部１７ａ，１７ａを備える。この中央筒部１７ａ，１７ａの上端に上鍔部材１７ｂ，１７ｂを、中間部に中鍔部材１７ｃ，１７ｃを、下端に下鍔部材１７ｄ，１７ｄをそれぞれ備える。そして、上鍔部材１７ｂ，１７ｂと中鍔部材１７ｃ，１７ｃとの間の上部空間に前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂを収納し、中鍔部材１７ｃ，１７ｃと下鍔部材１７ｄ，１７ｄとの間の下部空間に前記１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂを収納するものである。
　なお、両巻線ボビン１７Ａ，１７Ｂは、樹脂成型体材料から構成されている。樹脂成型体材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＦ（フェノール樹脂）不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)等、あるいは上記樹脂成型体材料にガラス及び熱伝導性フィラーを添加したもの等を用いることができる。
　前記中鍔部材１７ｃ，１７ｃは前記隙間部Ｇの内部に配置されるものであり、前記中央筒部１７ａ，１７ａの対向する中間部位における右左の中鍔部材１７ｃ，１７ｃには、前記補助コア部材１４が挿脱自在に差し込まれるスロット部１８が形成されている。このスロット部１８は、前記中鍔部材１７ｃ，１７ｃの上板と下板の間の扁平空間が、補助コア部材１４の板状の磁性コア１４ａを収容するように構成され、両側の中鍔部材１７ｃ，１７ｃの上板同士と下板同士の間の細長隙間に、補助コア部材１４の上下のリブ部１４ｄ，１４ｅが挿通するように構成されている。また、前記スロット部１８において、両側の中鍔部材１７ｃ，１７ｃの扁平空間の奥部には、レール状のガイド突起１８ａ（図３ａ参照）が形成されており、補助コア部材１４の板状磁性コア１４ａがこのスロット部１８の中央部に位置するように、板状磁性コア１４ａの側縁がこのガイド突起１８ａにガイドされる。
　図３ａにおいて、磁性コア部１１を構成する各磁気コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、前記巻線ボビン１７Ａ，１７Ｂと組付けられた後、上下のＵコアが外周に取り付けられた各結束バンド１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより固縛され、上部のボルト１６により締結接合される。
　図４の全体外観図において、前記磁性コア部１１と前記１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂ、前記２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂおよび右左の巻線ボビン１７Ａ，１７Ｂの組立体は、下方の台座本体２０に設置されている。また、上記組立体の上部には、１次側および２次側の配線（外表面が絶縁材により被覆されている）が接続されて全体が構成されている。
　また、図４には、電源回路（制御回路）３００（図５ａを参照）から、１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂの１次コイル巻線１２ａ，１２ａに電流を送出するために用いられる、電源端子２１Ａ，２１Ｂおよびコイル接続線１２１，２２１が示されており、また、１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂの１次コイル巻線１２ａ，１２ａから上記電源回路３００に電流を送出するために用いられる、コイル接続線１２２，２２２および電源端子２２Ａ，２２Ｂが示されている。
　また、図４には、外部から２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの２次コイル巻線１３ａ，１３ａに電流を引き込むために用いられる、電源端子４１Ａ～４１Ｄおよびコイル接続線１３２，２３２が示されており、また、２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの２次コイル巻線１３ａ，１３ａから外部に電流を送出するために用いられる、コイル接続線１３１，２３１および電源端子３１Ａ～３１Ｄが示されている。
　図５ａは、本実施形態の配線系統を示す概略図である。
　すなわち、共振コンデンサおよび共振コイル（補助コア部材１４の板状磁性コア１４ａ等による漏れインダクタと合わせて共振インダクタが構成される）有する共振回路部３１０を備えた制御回路（電源回路）３００から出力された所定の電流は、接続線（本実施形態においては２本とされている:電源端子は省略する）１２１、２２１を介して１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂの１次コイル巻線１２ａ，１２ａに入力される。この電流は、巻回された１次コイル巻線１２ａ，１２ａ内を流れ、接続線１２１ａを介して、２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの２次コイル巻線１３ａ，１３ａ上に重ね巻きされた、１次コイル巻線１２ｂ，１２ｂ内を流れ、この後、接続線１２１ｂ、１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂ、および接続線１２２、２２２を経由して、制御回路３００に戻る。
　一方、外部電源（図示せず）から出力された所定の電流は、接続線（本実施形態においては４本とされている:電源端子は省略する）１３１、２３１を介して２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの２次コイル巻線１３ａ，１３ａに入力される。この電流は、巻回された２次コイル巻線１３ａ，１３ａ内を流れ、この後、接続線１３２、２３２を介して、外部電源に戻る。
　前述したように、１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂと２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの間には、隙間部Ｇが設けられており、この隙間部Ｇに、補助コア部材１４の磁性コア１４ａが挿脱自在に差し込まれるように構成されている。
　この位置に、磁性コア１４ａを配設したことで、より大きな共振インダクタンスを容易に確保することができるとともに、製造工程において漏れインダクタンスを調整することが可能となる。
　すなわち、図５ｂに示すように、２つのＵ字コアが対向して組み合わされてなる磁気コア１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）、および１次コイル巻線１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂにより、この磁気コア１１内を周回する閉磁路Ｗ１が形成される。これにより、１次コイル巻線１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂと２次コイル巻線１３ａ，１３ａのコイル巻回数の比に応じた起電力が２次コイル巻線１３ａ，１３ａに発生する。
　しかしながら、ＵＵコアをトランスコアとした場合、コイルを巻回する位置や巻回手法によって漏れインダクタンスが異なる。そのため、この漏れインダクタンスをＬＬＣ回路用の共振インダクタの少なくとも一部として用いるようにした場合、漏れインダクタンスの調整を行うことができれば便利である。特に、製造工程において、コイルを巻回した状態で漏れインダクタンスを調整可能とすることができれば極めて便利である。
　本実施形態においては、隙間部Ｇに、補助コア部材１４の磁性コア１４ａが挿脱自在に差し込まれるように構成されており、これによって漏れインダクタンスの調整を可能としている。
　図５ｂに示すように、隙間部Ｇに、補助コア部材１４の磁性コア１４ａを挿入可能に設けたことにより、磁気コア１１内を周回する閉磁路Ｗ１の対向辺間を横断するような補助磁路Ｗ２（破線で表される）が形成される。この補助磁路Ｗ２は閉磁路Ｗ１に比して小さい磁束が通過する磁路であるが、この磁路が形成されることにより、補助コア部材１４を挿入したときと、抜いたときとでは漏れインダクタンスを変更することができるので、微小な漏れインダクタンスの調整が可能となる。
　しかも、製造工程において、漏れインダクタンスが設計値とずれていたとしても、この段階において、補助コア部材１４を挿脱することで、漏れインダクタンスを所望の値に、容易に調整することが可能である。
　また、補助コア部材１４の差し入れる程度（全体の長さのうち１/２の長さを差し入れたり、２/３の長さを差し入れるたりする）を変更することにより微小な漏れインダクタンスを調整することができる。
　また、補助コア部材１４の磁性コア１４ａの材料や厚みを変更することによっても、漏れインダクタンスを調整することができる。
　なお、実際の需要においては、結合係数を１からやや低下させ、この低下した結合係数分、すなわち、漏れインダクタンスによって共振インダクタを調整することが求められる。
　例えば、結合係数が１に近い０．９９０～０．９９７の範囲において、所望の値に調整することが、要求された共振インダクタを得る上で求められるが、本実施形態においては、巻線の状態に応じて変化したインダクタンスを、製造工程の段階において、高精度で上記範囲の所望の値に調整することが可能である。
　本発明の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスとしては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
　例えば、上述した実施形態の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいては、１対のＵ型コアの先端同士を突き合わせて、略矩形状のコア部を構成しているが、１つのＵ型コアと１つのＩ型コアを組み合わせたり、４つのＩ型コアを組み合わせたりして略矩形状のコア部を構成してもよい。
　また、上述した実施形態の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいては、１つの補助コア部材１４を設けているが、複数の補助コア部材を設けてもよく、例えば、２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂを分割し、その各分割部分の間に他の補助コア部材を挿入するようにしてもよい。
　また、補助コア部材は、２つの１次コイル巻回部１２Ａ，１２Ｂの間、および／または２つの２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂの間、に位置する隙間部分に挿入するようにしてもよい。
　また、上述した実施形態の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいては、補助コア部材１４は磁性コア１４ａが露出するように構成されているが、その外表面を樹脂などで完全にモールドするようにしてもよい。
　さらに、補助コア部材１４の操作部の形状としても、上記実施形態のものに限られず種々の形状のものとすることができる。
　また、図５ｂに示すように、漏れインダクタンス用の補助磁路Ｗ２は各Ｕ字コアの脚部同士の突合せ位置（中央部）から、図面下方に偏った位置に形成されているが、補助磁路Ｗ２がこの中央部付近、あるいは他の位置を通過するように形成してもよい。これにより漏れインダクタンスを変更することができる。
　また、上述した実施形態の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいては、２次コイル巻回部１３Ａ，１３Ｂを、２次コイル巻線１３ａ上に１次コイル巻線１２ｂを重ね巻きするようにしているが、２次コイル巻回部は、２次コイル巻線のみを巻回するようにしてもよいし、１次コイル巻線上に２次コイル巻線を重ね巻きするようにしてもよい。
　なお、上記実施形態においては、１次コイル巻線１２ａ，１２ａの入出力用に、コイル接続線１２１，１２２，２２１，２２２を各々２本ずつ設けており、また、２次コイル巻線１３ａ，１３ａの入出力用に、コイル接続線１３１，１３２，２３１，２３２を各々４本ずつ設けているが、これらのコイル接続線の本数は、実施形態のものに限られるものではなく、電流量等に応じた任意の本数とすることが可能である。
 

Claims (6)

  1. 　複数の磁気コアを組合せて対向平行辺を備える矩形状閉磁路を構成する磁性コア部と、
    　前記磁性コア部の対向平行辺の各々に配置され、少なくとも１次コイル巻線を巻回した１次コイル巻回部と、少なくとも２次コイル巻線を巻回した２次コイル巻回部と、
    　前記磁性コア部の対向平行辺の、前記１次コイル巻回部同士と、前記２次コイル巻回部同士が、各々対向する位置に配されるとともに、前記磁性コア部の対向する辺の各々において、前記１次コイル巻回部と前記２次コイル巻回部が、互いに隙間部を介して配されるように、構成されてなり、
    　前記対向する辺の一方に形成された前記隙間部から、他方に形成された前記隙間部に亘って差し込まれる板状の磁性コアからなる補助コア部材を備えたことを特徴とする共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
  2. 　前記板状の磁性コアからなる補助コア部材が挿脱自在に差し込まれるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
  3. 　前記補助コア部材にはこの補助コア部材の差込み操作を容易とし得る操作部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
  4. 　前記２次コイル巻回部には、前記１次コイル巻線の一部が、前記２次コイル巻線に重ね巻きされていることを特徴とする請求項請求項１～３のいずれか１項に記載の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
  5. 　前記磁性コア部、および前記１次コイル巻回部と前記２次コイル巻回部の間には絶縁性の巻線ボビンが配されており、この巻線ボビンに、前記補助コア部材が差し込まれるスロット部が設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載の共振コイル内蔵型ＬＬＣトランスにおいて、結合係数が0.990～0.997の範囲の所望の値に調整可能な構成とされていることを特徴とする共振コイル内蔵型ＬＬＣトランス。
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