JPH04196205A - コンバータトランス - Google Patents

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。

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（
する技術の確立が広（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（、また他の機器へのノイ
ズ妨害を少な（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。

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
上に巻が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。

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。

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。

以下に従来のコンバータトランスについて説明する。

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１
２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。

第９図において構成を説明するとコイルボビン２（：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５ｌＩ３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の中足磁脚の長さしを長くして巻線
の巻幅を広（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。

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Ｍ４ａ、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、６ｂが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。

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（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。

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ｇ４６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。

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＝ＴＩ±Ｔ２＋ＴＩ）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。

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。

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
キャップ構成図、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。

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部と巻線外ギヤツ
ブ部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ｉ１Ａ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Ｂｉｂから漏洩磁束が発生している。第１
６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上に発生していることがわか
る。

以上、どの方法を用いても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。

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
に対応て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。

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、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次巻線を巻装して形成したも
のである。

作用 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（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。

実施例 以下、本発明のコンバータトランスの一実施例を図面を
参照しながら説明する。

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。

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、ｌｌｂの断面を偏平とし、且つ両磁脚
１１ａ、ｌｌｂを連結する共通磁脚１１ｃの厚みを両磁
脚１１ａ、ｌｌｂの厚みより大きくしていることである
。

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、１３
ｂ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。

以上、本実施例によれば、断面偏平な両磁脚を有する２
個のＵ型磁心１１を複数個の磁気キャップ部１６ａ、１
６ｂ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ケ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次巻線間の結合かよく、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１２　ａまたは１２　ｂに巻
装する線輪数も少なくなるため、上層巻線の巻装れも少
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
厚みを太き（しているため、共通磁脚部１１ｃの幅寸法
Ｔ３が小さ（できるという効果も生まれる。

なお、この実施例においては第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１１ａ
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。

第５図ａ、ｂに本発明の第２の実施例のコンｌく一タト
ランスのＵ型磁心１１の両磁脚１１ａ。

１１ｂの断面図を示す。この実施例によれば、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
実施例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。

第６図は本発明の第３の実施例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。

この実施例においては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１６
ａ、１６ａ、１６ｂ、１６ｂを形成したものである。

この実施例によれば、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１６
ａ、１６ａ、１６ｂ、１６ｂを形成しているため、キャ
ップ寸法が更に小さ（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、上記実施例１
の効果を更に高めることができる。

第７図ａ、ｂに本発明の第４の実施例を示すコンバータ
トランスの外観図を示している。第７図ａ、ｂにおいて
１１はＵ型磁心、１８はコイル巻装部を示している。

この実施例においては、Ｕ型磁心１１の両磁脚１１ａ、
ｌｌｂ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輻
Ａと第７図（ｂ）に示す共通磁脚部の輻Ｔ３を小さ（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、実施例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。

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。

（１４）上層巻線の巻装れがなくなり、性能バラツキを
少な（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ケ所形成で
きるため、製造コストを低減できる。

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。

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。

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】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例におけるコンバー
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、
第２図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の共通磁脚部の磁束
分布図、第３図は本発明の実施例を示す磁脚部の断面図
、第４図（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例を示す磁心の
形状図、第５図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の第２の実
施例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、第６図は本発明の第３の実施例を示すコンバータ
トランスの断面図、第７図（ａ）　、　（ｂ）は本発明
の第４の実施例を示すコンバータトランスの正面図と平
面図、第８図（ａ）　、　（ｂ）は従来のコンバータト
ランスの正面図と平面図、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図は同ト
ランスの断面図、第１１図（ａ）　、　（ｂ）　、第１
２図は最近開発されたコンバータトランスの断面図、第
１３図（ａ）　、　（ｂ）　、第１４図（ａ）　、　（
ｂ）　、第１５図（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、第１６図は従来のコン
バータトランスの漏洩磁束の実験結果を示す説明図、第
１７図（ａ）　、　（ｂ）は第１３図の磁脚連結部の磁
束分布図である。 １１・・・・・・磁心、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・・・・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。 代理人の氏名　弁理士小鍜治明　ほか２名第１図　１／
−Ｕ型鼻心／４ａ、ｆ４ｂ−２Ｘ巻線／ｆｃ−−−共」
−馴　　　　　柁緑村料１２ａ、　１２ｂ−−−ブイ＆
、ｔ’ｌｌ；’＞　　／６ａＪ６ｂ−−−８％ギ濤、７
＠ｆ３ａＪＪｂ−−−ｆ　Ｘ　ｓ−線 ／Ｉｃ 第３図 第４図 第５図 （ｏ）’　　　　（ｂ） 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１５図 （ｏ）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第１７
図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）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
   線を巻装してなるコンバータトランス。
2. （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. （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. （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。