トランス装置及びこのトランス装置を備えた変換器
【課題】小型化が可能となる、トランスとインダクタとを備えたトランス装置、及び、このトランス装置を備えている変換器を提供する。
【解決手段】トランス装置Ｔは、１次コイル１０及びこの１次コイル１０と磁気結合されている２次コイル２０を有したトランス３と、前記２次コイル２０と電気的に接続されているインダクタ５０とを有している。インダクタ５０は、２次コイル２０を構成している巻き導線２１，２２から延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない延長導体部５１ａ，５２ａによって構成されている。
【解決手段】トランス装置Ｔは、１次コイル１０及びこの１次コイル１０と磁気結合されている２次コイル２０を有したトランス３と、前記２次コイル２０と電気的に接続されているインダクタ５０とを有している。インダクタ５０は、２次コイル２０を構成している巻き導線２１，２２から延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない延長導体部５１ａ，５２ａによって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次コイル及び２次コイルを有しているトランスと前記２次コイルに電気的に接続されたインダクタとを有しているトランス装置、及び、このトランス装置を備えた変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＤＣ／ＤＣコンバータのような電圧変換器は、一般的に、スイッチング回路、トランス、整流回路及び平滑回路を備えている（例えば、非特許文献１参照）。
このようなＤＣ／ＤＣコンバータでは、図７の回路図に示しているように、スイッチング回路９１に入力された直流電圧は、当該スイッチング回路９１の機能により交流に変換され、交流電圧がトランス９２の１次コイル９２ａに入力される。そして、トランス９２の２次コイル９２ｂ側に生じた交流電圧は、整流回路９３により整流され、平滑回路９４により平滑され、所定の直流電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【０００３】
前記整流回路９３は、ダイオード９３ａ，９３ｂによって構成され、前記平滑回路９４は、チョークコイル（インダクタ）９４ａ及びコンデンサ９４ｂによって構成されている。そして、トランス９２の２次コイル９２ｂ側には、いわゆるセンタータップ型の整流方式が採用されている。
すなわち、２次コイル９２ｂの両端には前記ダイオード９３ａ，９３ｂのアノードが接続されている。このダイオード９３ａ，９３ｂそれぞれのカソード同士が接続されていて、この接続部に前記チョークコイル９４ａの一方側が接続され、他方側に第１の出力端Ｎ３が設けられている。
また、２次コイル９２ｂの中間部から引き出された端子９２ｃ（センタータップ）に引き出し導体９５が接続され、この引き出し導体９５の端部に第２の出力端子Ｎ４が設けられている。そして、チョークコイル９４ａの前記他方側と引き出し導体９５との間に、前記コンデンサ９４ｂが接続されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】戸川治朗著、「実用電源回路設計ハンドブック」、ＣＱ出版株式会社、２００９年２月１日初版、ｐ．１７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８は、図７に示しているＤＣ／ＤＣコンバータが有しているトランス９２とチョークコイル９４ａとの全体構成をそれぞれ示している斜視図である。トランス９２は、１次コイル９２ａと２次コイル９２ｂとコア９２ｄとを有していて、これらにより一つの部品として構成されている。また、チョークコイル９４ａは、コイル９４ａ−１とコア９４ａ−２とを有していて、これらにより一つの部品として構成されている。
【０００６】
そして、前記回路構成とするために、トランス９２の２次コイル９２ｂ及びチョークコイル９４ａのコイル９４ａ−１それぞれを他と電気的に接続する必要があるが、このために、トランス９２及びチョークコイル９４ａそれぞれに接続端子９６，９７が設けられている。これら接続端子９６，９７における接続は、例えばネジが用いられる。
【０００７】
ここで、例えば自動車等の製品に搭載するＤＣ／ＤＣコンバータでは、小型化について従来より検討されているが、従来の構成では、前記のようにトランス９２とチョークコイル９４ａとが、別部品であって、トランス本体及びチョークコイル本体から突出している接続端子９６，９７を用いて接続する構成であることから、これら接続端子９６，９７を含めたトランス９２及びチョークコイル９４ａの体積は大きくなる。しかも、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の中でトランス９２及びチョークコイル９４ａが占有する領域の割合は、他の部品と比べて高いので、従来の構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体としての小型化に限界がある。
【０００８】
そこで、本発明は、小型化が可能となる、トランスとインダクタとを備えたトランス装置、及び、このトランス装置を備えている変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）前記目的を達成するための本発明は、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有しているトランスと、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタと、を有したトランス装置であって、前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のトランス装置によれば、トランスが有している２次コイルの巻き導体部から延長されかつ１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって、インダクタが構成されているため、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となる。このため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスとインダクタとを有したトランス装置を小型化することができる。
【００１１】
（２）さらに、前記トランス装置では、前記トランスと前記インダクタとは、当該トランスを一方側とし当該インダクタを他方側として並んで設けられており、前記２次コイルを構成している前記巻き導体部は、前記一方側と前記他方側とに跨って導体が周回している周回導体のうちの当該一方側に存在している一部により構成され、前記インダクタを構成している前記延長導体部は、前記周回導体のうちの前記他方側に存在している他部により構成されている。
前記のとおり、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子を不要とするために、このように、一方側であるトランスと他方側であるインダクタとに跨って導体が周回している周回導体のうちの一方側の一部によって、前記巻き導体部を構成し、前記周回導体のうちの他方側の他部によって、前記延長導体部を構成すればよい。
【００１２】
（３）また、前記トランス装置において、前記トランスが有している第１コアは、前記巻き導体部と内側で対向する第１内脚部と、外側で対向する第１外脚部とを有し、前記インダクタが有している第２コアは、前記延長導体部の内側で対向する第２内脚部と、外側で対向する第２外脚部とを有し、前記第１内脚部と前記第２内脚部とは、前記巻き導体部から前記延長導体部が延長されている延長方向に間隔をあけて並んで設けられており、前記第１外脚部と前記第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられている構成とすることができる。
この構成によれば、トランスの第１内脚部と、インダクタの第２内脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられ、トランスの第１外脚部と、インダクタの第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられているので、これら間隔により磁気抵抗層が形成され、トランスとインダクタとを磁気的に分離した構成が得られる。
【００１３】
（４）そして、前記第１コアと前記第２コアとは構造的に分離していてもよいが、前記第１コアは、前記第１内脚部の端部と前記第１外脚部の端部とを連結している第１連結部を有し、前記第２コアは、前記第２内脚部の端部と前記第２外脚部の端部とを連結している第２連結部を有し、前記第１連結部と前記第２連結部とが共通する一つの部分から成る場合、第１コアと第２コアとが連結された一体の構成となり、トランスとインダクタとを一体化させることができる。すなわち、トランスとインダクタとは、前記各間隔により磁気抵抗層が形成されることで磁気的には分離しているが、前記共通する一つの部分により構造として一体化される。
【００１４】
（５）また、前記トランス装置において、前記巻き導体部及び前記延長導体部は、板状の導体から成るのが好ましい。このように、巻き導体部及び延長導体部を板状の導体とすることで断面積を大きくし、トランスの２次側において電気抵抗を下げることができ、大電流にも対応できる。なお、板状の導体を採用すれば従来では装置が大型化しやすいが、本発明の前記構成によれば、板状の導体を採用しても、大型化を抑制することができる。
【００１５】
（６）また、本発明は、電圧を変換するトランスと、前記トランスから出力された交流を整流する整流部と、整流された電流を平滑する平滑部とを備えた変換器であって、前記トランスは、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有し、前記平滑部は、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタを有し、前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の変換器によれば、トランスが有している２次コイルの巻き導体部から延長されかつ１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって、インダクタが構成されているため、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となる。このため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスと平滑部のインダクタとを含む部分を小型化することができ、この結果、変換器を小型化することができる。なお、変換器としては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータがある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となるため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスとインダクタとを含む部分（トランス装置）を小型化することができる。そして、このトランス装置を含む変換器の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のトランス装置の斜視図である。
【図２】トランス装置を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図３】トランスとインダクタとを有する部分の等価回路図である。
【図４】トランス装置を水平面で切断した説明図である。
【図５】図４の切断平面図である。
【図６】トランス装置の他の実施形態を説明する説明図である。
【図７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータが有しているトランスとチョークコイルとの全体構成を示している斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のトランス装置Ｔの斜視図であり、図２はこのトランス装置Ｔを備えた変換器の回路図である。本実施形態では、変換器をＤＣ／ＤＣコンバータとして説明する。すなわち、図２に示している変換器は、入力端子Ｎ１，Ｎ２に直流電源９が接続され、この直流電源９から供給される直流電圧Ｖｉｎを、より低い直流電圧Ｖｏｕｔに変換し、出力端子Ｎ３，Ｎ４から出力するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２０】
〔ＤＣ／ＤＣコンバータの全体構成について〕
図２において、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力端子Ｎ１，Ｎ２と、１次側高圧線Ｌ１ａと１次側低圧線Ｌ１ｂとの間に設けられたコンデンサ１及びスイッチング回路２と、スイッチング回路２に接続され電圧を変換するトランス３とを備えている。
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータは、トランス３の２次側に設けられ当該トランス３から出力された交流を整流する整流回路（整流部）４と、整流された電流（電圧）を平滑する平滑回路（平滑部）５と、出力端子Ｎ３，Ｎ４とを備えている。
【００２１】
前記コンデンサ１は、直流電源９から出力された直流電圧Ｖｉｎを平滑化する。
図例のスイッチング回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有している回路構成からなり、フルブリッジ型となっている。すなわち、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士が互いに接続され、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士が互いに接続されている。これら一端同士の接続部それぞれは、トランス３の１次コイル１０と接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士が互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士が互いに接続されている。これらの他端同士の接続部それぞれは、入力端子Ｎ１，Ｎ２と接続されている。
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは駆動回路６を更に備えていて、この駆動回路６から送信される指令信号に基づいてスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が動作し、直流電源９から入力された直流電圧を交流電圧に変換することができる。なお、スイッチング回路２は他の構成であってもよい。
【００２２】
前記トランス３は、１次コイル１０および２次コイル２０を有しており、スイッチング回路２から１次コイル１０に入力された交流電圧を変圧し、２次コイル２０の両端部２０ｘ，２０ｙそれぞれから、互いに１８０度位相が異なる交流電圧を出力する。
本実施形態の２次コイル２０は、後に説明するが、第１の２次コイル部（第１の巻き導体部２１）と第２の２次コイル部（第２の巻き導体部２２）とを有している。なお、トランス３のさらなる具体的な構成については、後に説明する。
【００２３】
そして、前記第１の２次コイル部（第１の巻き導体部２１）と前記第２の２次コイル部（第２の巻き導体部２２）との間に、平滑回路５が有するインダクタ５０が設けられている。このようなトランス３とインダクタ５０とを有する部分の回路構成は、図３に示している回路構成と等価である。
【００２４】
図２において、前記整流回路４は、一対の整流ダイオード４１，４２を有する全波整流型である。すなわち、一方の整流ダイオード４１のカソードは、トランス３の２次コイル２０の一端部２０ｘ側に接続され、他方の整流ダイオード４２のカソードは、当該２次コイル２０の他端部２０ｙ側に接続されている。そして、整流ダイオード４１，４２のアノード同士は互いに接続され、その接続部に接地線Ｌｇが接続されている。
この整流回路４は、図３から明らかなように、センタータップ型の全波整流方式となっていて、トランス３から出力された交流電圧の各半波を、それぞれ整流ダイオード４１，４２によって個別に整流して直流電圧を得る構成である。
【００２５】
図２と図３において、前記平滑回路５は、前記インダクタ５０とコンデンサ５９とを有している。そして、本発明のインダクタ５０は、後に詳しく説明するが、延長導体部５１ａ，５２ａを備えていることで構成されている。このインダクタ５０は、図３に示しているように、２次コイル２０にセンタータップ接続された構成となっていて、また、インダクタ５０に出力線Ｌ２が接続されている。
さらに、本実施形態では、図１に示しているように、インダクタ５０はトランス３と一体として構成されており、その具体的な構成について後に説明する。
【００２６】
図２において、平滑回路５のコンデンサ５９は、出力線Ｌ２と接地線Ｌｇとの間に接続されており、接地線Ｌｇの端部に出力端子Ｎ３が設けられ、出力線Ｌ２の端部に出力端子Ｎ４が設けられている。
この平滑回路５では、整流回路４で整流された直流電圧を平滑化し、出力端子Ｎ３と出力端子Ｎ４との間に、所定の電圧Ｖｏｕｔ（Ｖｏｕｔ＞Ｖｉｎ）を得ることができる。
【００２７】
〔トランス装置Ｔについて〕
トランス３とインダクタ５０との具体的な構成について説明する。図１に示しているように、トランス３とインダクタ５０とは一つの部品として構成されており、本発明では、この部品をトランス装置Ｔと呼ぶ。
図４はトランス装置Ｔを水平面で切断した説明図である。図１はトランス３の１次側から見たトランス装置Ｔの斜視図であり、図４は２次側から見た切断斜視図である。
【００２８】
トランス３の１次コイル１０は、複数ターン（図例では５ターン）の巻き導体部を有していて、本実施形態の巻き導体部は巻き導線１１からなる。また、このトランス３は第１コア１７を有していて、この第１コア１７は、Ｙ方向中央にあるコア部分としての第１内脚部１７ａと、Ｙ方向両外側にあるコア部分としての第１外脚部１７ｂ，１７ｃとを有している。そして、前記第１内脚部１７ａの周囲に、前記導線１１が巻かれている。第１内脚部１７ａは柱状であり、図例では円柱形状である。
本発明では、前記第１内脚部１７ａの中心線方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交しトランス３に１次コイル１０（及び２次コイル２０）の導体が引き込まれている方向（延びている方向）をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００２９】
そして、前記第１外脚部１７ｂ，１７ｃそれぞれと前記第１内脚部１７ａとの間には、１次コイル１０の他に、当該第１内脚部１７ａに巻かれた２次コイル２０が設けられている。２次コイル２０は、複数ターン（図例では２ターン）の巻き導体部を有していて、本実施形態の巻き導体部は巻き導線からなり、第１の巻き導線２１と第２の巻き導線２２とを有している。
以上より、１次コイル１０と２次コイル２０とが磁気結合されているトランス３が構成される。
【００３０】
図２と図３とにより既に説明したように、インダクタ５０は、２次コイル２０と電気的にセンタータップ接続された構成である。この構成とするため、本発明では、図４に示しているように、インダクタ５０は、延長導体部５１ａ及び延長導体部５２ａを有して構成されている。一方の延長導体部５１ａは、２次コイル２０の前記第１の巻き導線２１の端部２１ａからＸ方向に延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されておらず、また、他方の延長導体部５２ａは、２次コイル２０の第２の巻き導線２２の端部２２ａからＸ方向に延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない。
そして、本実施形態の延長導体部５１ａ，５２ａは、２次コイル２０の巻き導線２１，２２から延長されたものであるため、当該２次コイル２０と同じ線材からなる。このため、以下、延長導体部５１ａ，５２ａを延長導線５１ａ，５２ａと呼ぶ。
【００３１】
延長導線５１ａ及び延長導線５２ａは共にＸ方向に延びているがその後にＹ方向に湾曲してさらに延長され、相互が接続されており、この接続部５７に前記出力線Ｌ２（図２参照）が接続される。この構成により、図２に示している回路構成が得られる。なお、図４では、接続部５７において、延長導線５１ａと延長導線５２ａとの間に段差が設けられた状態で繋がっている構成を示しているが、段差がない状態で繋がる構成であってもよい。
【００３２】
そして、インダクタ５０は第２コア１８を有していて、この第２コア１８は、Ｙ方向中央にあるコア部分としての第２内脚部１８ａと、Ｙ方向両外側にあるコア部分としての第２外脚部１８ｂ，１８ｃとを有している。第２内脚部１８ａの周囲に、一繋がりとなっている前記延長導線５１ａと延長導線５２ａとが巻かれている。
【００３３】
２次コイル２０及びインダクタ５０の構成についてさらに説明する。２次コイル２０の第１巻き導線２１は、第１内脚部１７ａを周回（ほぼ半周）するＵ字型形状であり、その一端部２１ａから始めＸ方向に延長された導線が、前記延長導線５１ａとなる。なお、第１巻き導線２１の他端部２１ｂから始めＸ方向に延長された導線として、延長導線５１ｂが設けられている。
これと同様に、２次コイル２０の第２巻き導線２２は、前記前記第１内脚部１７ａを周回（ほぼ半周）するＵ字型形状であり、その一端部２２ａから始めＸ方向に延長された導線が、前記延長導線５２ａとなる。なお、第２巻き導線２２の他端部２２ｂから始めＸ方向に延長された導線として、延長導線５２ｂが設けられている。
【００３４】
そして、一繋がりとなっている延長導線５１ａと延長導線５２ａとは、第２内脚部１８ａの回りを囲うようにして配置され、相互が接続部５７で接続されていて、当該接続部５７に前記出力線Ｌ２（図２参照）が接続される。また、他の延長導線５１ｂに前記整流ダイオード４１（図２参照）が接続され、他の延長導線５２ｂに前記整流ダイオード４２（図２参照）が接続される。
【００３５】
以上のような２次コイル２０及びインダクタ５０の構成によれば、図４に示しているように、トランス３側とインダクタ５０側とに跨って導体（導線）が周回している一繋がりの周回導体Ｒが形成されていて、この環状の周回導体Ｒのうちのトランス３側に存在している一部により、第１の巻き導線２１及び第２の巻き導線２２が構成されている。そして、この周回導体Ｒのうちのインダクタ５０側に存在している他部により、延長導線５１ａ，５１ｂ及び延長導線５２ａ，５２ｂが構成されている。なお、実施形態の周回導体Ｒのターン数は２巻きである。
【００３６】
第１コア１７及び第２コア１８に関して更に説明する。
図４において、トランス３が備えている第１コア１７は、巻き導線１１，２１，２２と内側で対向していて、当該巻き導線１１，２１，２２がそれぞれ巻かれている前記第１内脚部１７ａと、Ｙ方向両外側で対向している対の第１外脚部１７ｂ，１７ｂとを有している。
さらに、図１において、第１コア１７は、第１内脚部１７ａの下端部と対の第１外脚部１７ｂ，１７ｃの下端部とを連結している第１下連結部１７ｄと、第１内脚部１７ａの上端部と対の第１外脚部１７ｂ，１７ｃの上端部とを連結している第１上連結部１７ｅとを更に有している。
【００３７】
図４において、インダクタ５０は、前記第１コア１７とは別である第２コア１８を備えている。この第２コア１８は、ほぼ半周形状として繋がっている延長導線５１ａ，５２ａと内側で対向していて、当該延長導線５１ａ，５２ａが巻かれている前記第２内脚部１８ａと、Ｙ方向両外側で対向している対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃとを有している。
さらに、第２コア１８は、第２内脚部１８ａの下端部と対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃの下端部とを連結している第２下連結部１８ｄと、第２内脚部１８ａの上端部と対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃの上端部とを連結している第２上連結部１８ｅ（図１参照）とを有している。
【００３８】
そして本実施形態では、第１下連結部１７ｄ及び第２下連結部１８ｄは、共通する一つの下ベース部１５から成る。下ベース部１５は、図１の一点鎖線で示しているように、平板状となる部分であり、この下ベース部１５のうちの、トランス３側が第１下連結部１７ｄであり、インダクタ５０側が第２下連結部１８ｄである。
さらに、上側において、第１上連結部１７ｅ及び第２上連結部１８ｄは、共通する一つの上ベース部１６から成る。上ベース部１６は、図１の一点鎖線で示しているように、平板状となる部分であり、この上ベース部１６のうちの、トランス３側が第１上連結部１７ｅであり、インダクタ５０側が第２上連結部１８ｅである。
【００３９】
そして、図１と図４に示しているように、第１内脚部１７ａ、第１外脚部１７ｂ，１７ｃ、第２内脚部１８ａ、及び、第２外脚部１８ｂ，１８ｃは、下ベース部１５と上ベース部１６との間に設けられ、かつ、下ベース部１５と上ベース部１６と一体物として構成されている。この構成により、第１コア１７と第２コア１８とが一体物として構成され、これら第１コア１７と第２コア１８とからなるコア構造は、磁性材料から成る。
なお、このコア構造は、完成状態（図１の状態）で一体形状であればよく、このトランス装置Ｔの製造過程では、例えば図４に示しているようにＺ方向に二分割の構成であり、分割体を組み立てることで一体物となってもよい。
【００４０】
また、この第１コア１７及び第２コア１８の構成によれば、図４に示しているように、第１内脚部１７ａと第２内脚部１８ａとは、前記巻き導線２１，２２から前記延長導線５１ａ，５２ａが延長されている延長方向（つまり、Ｘ方向）に間隔をあけて並んで設けられており、また、第１外脚部１７ｂ，１７ｃと第２外脚部１８ｂ，１８ｃとはそれぞれ、前記延長方向（Ｘ方向）に間隔をあけて並んで設けられた構成となる。
すなわち、第１コア１７と第２コア１８とからなるコア構造は一体物であるが、図１と図４に示しているように、トランス３側の第１外脚部１７ｃとインダクタ５０側の第２外脚部１８ｃとの間にスロット６０が形成され、また、トランス３側の第１外脚部１７ｂとインダクタ５０側の第２外脚部１８ｂとの間にスロット６０が形成された構成となる。このスリット６０，６０によって、トランス３側とインダクタ５０側とは磁気的に分けられた構成となる。
【００４１】
図４において、Ｘ方向に延びて形成されている二つのスリット（溝）６１は、前記延長導線５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを配置するための空間である。
【００４２】
以上のように、下ベース部１５及び上ベース部１６によって、トランス３側の第１コア１７とインダクタ５０側の第２コア１８とが物理的に連続しているが、前記スリット６０，６０が下ベース部１５と上ベース部１６との間の全長にわたって設けられていることにより、トランス３側とインダクタ５０側との磁気抵抗を大きくし、両者間を実質的に磁気結合されていない構成とすることができる。
【００４３】
すなわち、トランス３とインダクタ５０とはＸ方向に並んで設けられているが、前記スリット６０，６０によりトランス３とインダクタ５０との間に磁気抵抗層を作ることができ、これにより、トランス３とインダクタ５０とを磁気的に分離した構成となるが、下ベース部１５及び上ベース部１６により、構造的には一体のトランス装置Ｔが得られる。
【００４４】
また、図５の切断平面図に示しているように、トランス３の中央にある第１内脚部１７ａの断面形状は円形であるが、コンダクタ５０の中央にあるの第２内脚部１８ａの断面形状は矩形となっている。そして、第２内脚部１８ａの一辺（長辺）の長さＡは、第１内脚部１７ａの直径ｄと同じに設定されている。この構成によれば、第２内脚部１８ａの断面積をできるだけ大きくすることができる。
なお、図５において二点鎖線で示しているように、第２内脚部１８ａのトランス側に対向する面Ｆ１を、１次コイル１０の外周形状に沿った凹状の円弧形状とし、第２内脚部１８ａの断面積をさらに大きくしてもよい。
【００４５】
以上のようなトランス装置Ｔによれば、トランス３が有する２次コイル２０の第１の巻き導線２１及び第２の巻き導線２２の端部から延長され、かつ、１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない延長導線５１ａ，５２ａによって、インダクタ５０が構成されている。このため、図８に示しているように、従来必要であった２次コイル９２ｂ及びチョークコイル９４ａを他とネジ等によって連結して電気的に接続するための接続端子９６，９７が不要となる。
【００４６】
特に、図４に示しているように、トランス３側とインダクタ５０側とに跨って一繋がりの導体が周回している前記周回導体Ｒのうちの、トランス３側に存在している一部によって、２次コイル２０の第１の巻き導線２１、第２の巻き導線２２は構成されていて、また、この周回導体Ｒのうちの、インダクタ５０側に存在している他部によって、インダクタ５０を構成する延長導線５１ａ，５２ａは構成されている。すなわち、トランス３の２次コイル２０を構成するための周回導体Ｒを、インダクタ５０としても利用した構成となっていて、一繋がりの環状の周回導体Ｒが、２次コイル２０とインダクタ５０との双方の機能を備えている。
【００４７】
このため、２次コイル３とインダクタ５０とをＸ方向に接近させて直線状に配置することができ、トランス装置Ｔを小型化することができる。特に本実施形態では、図１に示しているように直方体の一部品としてトランス装置Ｔを構成することができる。したがって、このトランス装置Ｔを含むＤＣ−ＤＣコンバータを全体として小型化することが可能となる。
このようなＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば近年注目されているハイブリッド車や電気自動車に搭載される。このような車両には、走行用のモータを駆動するために大容量のバッテリが搭載されていて、このバッテリから電力の供給を受け、ライトやパワーウインドウ等の補機類を駆動する。そこで、このような補機類を駆動するために、ＤＣ−ＤＣコンバータが前記車両に搭載されている。
そこで、本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの小型化が可能であることから、車両において、その設置スペースは小さくて済み、また車両の軽量化にも貢献することができる。
【００４８】
また、トランス３とインダクタ５０とを備えているトランス装置Ｔは一体化した構成となっているので、このトランス装置Ｔを一体としてＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けることができ、トランス装置ＴをＤＣ−ＤＣコンバータに組み込む作業も簡単となる。
【００４９】
図６は、本発明のトランス装置Ｔの他の実施形態を説明する平面図である。本実施形態（第２実施形態）は、図４の第１の実施形態と比べると、１次側及び２次側の導体の断面形状が異なるが、その他は同じである。
すなわち、前記第１の実施形態（図４参照）では、１次コイル１０、２次コイル２０を構成している第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２、並びに、インダクタ５０を構成する各延長導体部は、導線から成る構成としたが、この第２の実施形態（図６参照）では、１次コイル１０、２次コイル２０を構成している第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２、並びに、インダクタ５０を構成する各延長導体部は、板状の導体から成る。なお、板状とは、厚さ寸法ｔ（本発明ではＺ方向の寸法）に比べて幅寸法Ｂが大きい形状であり（ｔ＜Ｂ）、特に、厚さ寸法ｔの３倍以上の幅寸法Ｂを有する形状である（３ｔ≦Ｂ）。
【００５０】
この第２実施形態のように、トランス３及びインダクタ５０を構成するための導体を板状とすることで、その断面積を大きくし、電気抵抗を下げることができる。特に、トランス３の２次側以降は、１次側と比べて大電流が流れるが、第２実施形態によれば、このような大電流にも対応できる。
なお、板状の導体を採用すれば、従来ではトランス及びチョークコイルはさらに大型化することになるが、本発明のように、インダクタ５０は、２次コイル２０を構成している板状の第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２から延長され、かつ、１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない板状の延長導体部５１，５２によって構成されているので、２次コイル３とインダクタ５０とをＸ方向に接近させて配置することができ、２次側に板状の導体を採用しても、トランス装置Ｔの大型化を抑制することができる。
【００５１】
なお、今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、トランス３の１次コイル１０及び２次コイル２０のターン数、並びに、インダクタ５０のターン数は、トランス３の変圧比等に応じて変更自在である。
また、前記実施形態では、整流回路４が全波整流の場合を説明したが、半端整流であってもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、トランス３側の第１コア１７とコンダクタ５０側の第２コア１８とが、構造的に一体である場合を説明したが、双方が物理的に分離していてもよい。 さらに、前記実施形態は、変換器としてＤＣ／ＤＣコンバータを説明したが、ＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。この場合、例えば図２のスイッチング回路２が省略され、交流電圧が入力端子Ｎ１，Ｎ２（トランス３の１次側）に入力される構成となる。
【符号の説明】
【００５３】
３：トランス、 ４：整流回路（整流部）、 ５：平滑回路（平滑部）、 １０：１次コイル、 １５：下ベース部（共通する一つの部分）、 １６：上ベース部（共通する一つの部分）、 １７：第１コア、 １７ａ：第１内脚部、 １７ｂ，１７ｃ：第１外脚部、 １７ｄ：第１下連結部（第１連結部）、 １７ｅ：第１上連結部（第１連結部）、 １８：第２コア、 １８ａ：第２内脚部、 １８ｂ，１８ｃ：第２外脚部、 １８ｄ：第２下連結部（第２連結部）、 １８ｅ：第２上連結部（第２連結部）、 ２０：２次コイル、 ２１：第１の巻き導線（第１の巻き導体部）、 ２１ａ：端部、 ２２：第２の巻き導線（第２の巻き導体部）、 ２２ａ：端部、 ５０：インダクタ、 ５１ａ，５１ｂ：延長導線（延長導体部）、 ５２ａ，５２ｂ：延長導線（延長導体部）、 ６０：スリット、 Ｒ：周回導体、 Ｔ：トランス装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次コイル及び２次コイルを有しているトランスと前記２次コイルに電気的に接続されたインダクタとを有しているトランス装置、及び、このトランス装置を備えた変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＤＣ／ＤＣコンバータのような電圧変換器は、一般的に、スイッチング回路、トランス、整流回路及び平滑回路を備えている（例えば、非特許文献１参照）。
このようなＤＣ／ＤＣコンバータでは、図７の回路図に示しているように、スイッチング回路９１に入力された直流電圧は、当該スイッチング回路９１の機能により交流に変換され、交流電圧がトランス９２の１次コイル９２ａに入力される。そして、トランス９２の２次コイル９２ｂ側に生じた交流電圧は、整流回路９３により整流され、平滑回路９４により平滑され、所定の直流電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【０００３】
前記整流回路９３は、ダイオード９３ａ，９３ｂによって構成され、前記平滑回路９４は、チョークコイル（インダクタ）９４ａ及びコンデンサ９４ｂによって構成されている。そして、トランス９２の２次コイル９２ｂ側には、いわゆるセンタータップ型の整流方式が採用されている。
すなわち、２次コイル９２ｂの両端には前記ダイオード９３ａ，９３ｂのアノードが接続されている。このダイオード９３ａ，９３ｂそれぞれのカソード同士が接続されていて、この接続部に前記チョークコイル９４ａの一方側が接続され、他方側に第１の出力端Ｎ３が設けられている。
また、２次コイル９２ｂの中間部から引き出された端子９２ｃ（センタータップ）に引き出し導体９５が接続され、この引き出し導体９５の端部に第２の出力端子Ｎ４が設けられている。そして、チョークコイル９４ａの前記他方側と引き出し導体９５との間に、前記コンデンサ９４ｂが接続されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】戸川治朗著、「実用電源回路設計ハンドブック」、ＣＱ出版株式会社、２００９年２月１日初版、ｐ．１７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８は、図７に示しているＤＣ／ＤＣコンバータが有しているトランス９２とチョークコイル９４ａとの全体構成をそれぞれ示している斜視図である。トランス９２は、１次コイル９２ａと２次コイル９２ｂとコア９２ｄとを有していて、これらにより一つの部品として構成されている。また、チョークコイル９４ａは、コイル９４ａ−１とコア９４ａ−２とを有していて、これらにより一つの部品として構成されている。
【０００６】
そして、前記回路構成とするために、トランス９２の２次コイル９２ｂ及びチョークコイル９４ａのコイル９４ａ−１それぞれを他と電気的に接続する必要があるが、このために、トランス９２及びチョークコイル９４ａそれぞれに接続端子９６，９７が設けられている。これら接続端子９６，９７における接続は、例えばネジが用いられる。
【０００７】
ここで、例えば自動車等の製品に搭載するＤＣ／ＤＣコンバータでは、小型化について従来より検討されているが、従来の構成では、前記のようにトランス９２とチョークコイル９４ａとが、別部品であって、トランス本体及びチョークコイル本体から突出している接続端子９６，９７を用いて接続する構成であることから、これら接続端子９６，９７を含めたトランス９２及びチョークコイル９４ａの体積は大きくなる。しかも、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の中でトランス９２及びチョークコイル９４ａが占有する領域の割合は、他の部品と比べて高いので、従来の構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体としての小型化に限界がある。
【０００８】
そこで、本発明は、小型化が可能となる、トランスとインダクタとを備えたトランス装置、及び、このトランス装置を備えている変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）前記目的を達成するための本発明は、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有しているトランスと、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタと、を有したトランス装置であって、前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のトランス装置によれば、トランスが有している２次コイルの巻き導体部から延長されかつ１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって、インダクタが構成されているため、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となる。このため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスとインダクタとを有したトランス装置を小型化することができる。
【００１１】
（２）さらに、前記トランス装置では、前記トランスと前記インダクタとは、当該トランスを一方側とし当該インダクタを他方側として並んで設けられており、前記２次コイルを構成している前記巻き導体部は、前記一方側と前記他方側とに跨って導体が周回している周回導体のうちの当該一方側に存在している一部により構成され、前記インダクタを構成している前記延長導体部は、前記周回導体のうちの前記他方側に存在している他部により構成されている。
前記のとおり、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子を不要とするために、このように、一方側であるトランスと他方側であるインダクタとに跨って導体が周回している周回導体のうちの一方側の一部によって、前記巻き導体部を構成し、前記周回導体のうちの他方側の他部によって、前記延長導体部を構成すればよい。
【００１２】
（３）また、前記トランス装置において、前記トランスが有している第１コアは、前記巻き導体部と内側で対向する第１内脚部と、外側で対向する第１外脚部とを有し、前記インダクタが有している第２コアは、前記延長導体部の内側で対向する第２内脚部と、外側で対向する第２外脚部とを有し、前記第１内脚部と前記第２内脚部とは、前記巻き導体部から前記延長導体部が延長されている延長方向に間隔をあけて並んで設けられており、前記第１外脚部と前記第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられている構成とすることができる。
この構成によれば、トランスの第１内脚部と、インダクタの第２内脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられ、トランスの第１外脚部と、インダクタの第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられているので、これら間隔により磁気抵抗層が形成され、トランスとインダクタとを磁気的に分離した構成が得られる。
【００１３】
（４）そして、前記第１コアと前記第２コアとは構造的に分離していてもよいが、前記第１コアは、前記第１内脚部の端部と前記第１外脚部の端部とを連結している第１連結部を有し、前記第２コアは、前記第２内脚部の端部と前記第２外脚部の端部とを連結している第２連結部を有し、前記第１連結部と前記第２連結部とが共通する一つの部分から成る場合、第１コアと第２コアとが連結された一体の構成となり、トランスとインダクタとを一体化させることができる。すなわち、トランスとインダクタとは、前記各間隔により磁気抵抗層が形成されることで磁気的には分離しているが、前記共通する一つの部分により構造として一体化される。
【００１４】
（５）また、前記トランス装置において、前記巻き導体部及び前記延長導体部は、板状の導体から成るのが好ましい。このように、巻き導体部及び延長導体部を板状の導体とすることで断面積を大きくし、トランスの２次側において電気抵抗を下げることができ、大電流にも対応できる。なお、板状の導体を採用すれば従来では装置が大型化しやすいが、本発明の前記構成によれば、板状の導体を採用しても、大型化を抑制することができる。
【００１５】
（６）また、本発明は、電圧を変換するトランスと、前記トランスから出力された交流を整流する整流部と、整流された電流を平滑する平滑部とを備えた変換器であって、前記トランスは、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有し、前記平滑部は、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタを有し、前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の変換器によれば、トランスが有している２次コイルの巻き導体部から延長されかつ１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって、インダクタが構成されているため、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となる。このため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスと平滑部のインダクタとを含む部分を小型化することができ、この結果、変換器を小型化することができる。なお、変換器としては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータがある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来必要であった２次コイル及びインダクタを接続する接続端子が不要となるため、２次コイルとインダクタとを接近させて配置することができ、トランスとインダクタとを含む部分（トランス装置）を小型化することができる。そして、このトランス装置を含む変換器の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のトランス装置の斜視図である。
【図２】トランス装置を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図３】トランスとインダクタとを有する部分の等価回路図である。
【図４】トランス装置を水平面で切断した説明図である。
【図５】図４の切断平面図である。
【図６】トランス装置の他の実施形態を説明する説明図である。
【図７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータが有しているトランスとチョークコイルとの全体構成を示している斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のトランス装置Ｔの斜視図であり、図２はこのトランス装置Ｔを備えた変換器の回路図である。本実施形態では、変換器をＤＣ／ＤＣコンバータとして説明する。すなわち、図２に示している変換器は、入力端子Ｎ１，Ｎ２に直流電源９が接続され、この直流電源９から供給される直流電圧Ｖｉｎを、より低い直流電圧Ｖｏｕｔに変換し、出力端子Ｎ３，Ｎ４から出力するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２０】
〔ＤＣ／ＤＣコンバータの全体構成について〕
図２において、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力端子Ｎ１，Ｎ２と、１次側高圧線Ｌ１ａと１次側低圧線Ｌ１ｂとの間に設けられたコンデンサ１及びスイッチング回路２と、スイッチング回路２に接続され電圧を変換するトランス３とを備えている。
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータは、トランス３の２次側に設けられ当該トランス３から出力された交流を整流する整流回路（整流部）４と、整流された電流（電圧）を平滑する平滑回路（平滑部）５と、出力端子Ｎ３，Ｎ４とを備えている。
【００２１】
前記コンデンサ１は、直流電源９から出力された直流電圧Ｖｉｎを平滑化する。
図例のスイッチング回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有している回路構成からなり、フルブリッジ型となっている。すなわち、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士が互いに接続され、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士が互いに接続されている。これら一端同士の接続部それぞれは、トランス３の１次コイル１０と接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士が互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士が互いに接続されている。これらの他端同士の接続部それぞれは、入力端子Ｎ１，Ｎ２と接続されている。
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは駆動回路６を更に備えていて、この駆動回路６から送信される指令信号に基づいてスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が動作し、直流電源９から入力された直流電圧を交流電圧に変換することができる。なお、スイッチング回路２は他の構成であってもよい。
【００２２】
前記トランス３は、１次コイル１０および２次コイル２０を有しており、スイッチング回路２から１次コイル１０に入力された交流電圧を変圧し、２次コイル２０の両端部２０ｘ，２０ｙそれぞれから、互いに１８０度位相が異なる交流電圧を出力する。
本実施形態の２次コイル２０は、後に説明するが、第１の２次コイル部（第１の巻き導体部２１）と第２の２次コイル部（第２の巻き導体部２２）とを有している。なお、トランス３のさらなる具体的な構成については、後に説明する。
【００２３】
そして、前記第１の２次コイル部（第１の巻き導体部２１）と前記第２の２次コイル部（第２の巻き導体部２２）との間に、平滑回路５が有するインダクタ５０が設けられている。このようなトランス３とインダクタ５０とを有する部分の回路構成は、図３に示している回路構成と等価である。
【００２４】
図２において、前記整流回路４は、一対の整流ダイオード４１，４２を有する全波整流型である。すなわち、一方の整流ダイオード４１のカソードは、トランス３の２次コイル２０の一端部２０ｘ側に接続され、他方の整流ダイオード４２のカソードは、当該２次コイル２０の他端部２０ｙ側に接続されている。そして、整流ダイオード４１，４２のアノード同士は互いに接続され、その接続部に接地線Ｌｇが接続されている。
この整流回路４は、図３から明らかなように、センタータップ型の全波整流方式となっていて、トランス３から出力された交流電圧の各半波を、それぞれ整流ダイオード４１，４２によって個別に整流して直流電圧を得る構成である。
【００２５】
図２と図３において、前記平滑回路５は、前記インダクタ５０とコンデンサ５９とを有している。そして、本発明のインダクタ５０は、後に詳しく説明するが、延長導体部５１ａ，５２ａを備えていることで構成されている。このインダクタ５０は、図３に示しているように、２次コイル２０にセンタータップ接続された構成となっていて、また、インダクタ５０に出力線Ｌ２が接続されている。
さらに、本実施形態では、図１に示しているように、インダクタ５０はトランス３と一体として構成されており、その具体的な構成について後に説明する。
【００２６】
図２において、平滑回路５のコンデンサ５９は、出力線Ｌ２と接地線Ｌｇとの間に接続されており、接地線Ｌｇの端部に出力端子Ｎ３が設けられ、出力線Ｌ２の端部に出力端子Ｎ４が設けられている。
この平滑回路５では、整流回路４で整流された直流電圧を平滑化し、出力端子Ｎ３と出力端子Ｎ４との間に、所定の電圧Ｖｏｕｔ（Ｖｏｕｔ＞Ｖｉｎ）を得ることができる。
【００２７】
〔トランス装置Ｔについて〕
トランス３とインダクタ５０との具体的な構成について説明する。図１に示しているように、トランス３とインダクタ５０とは一つの部品として構成されており、本発明では、この部品をトランス装置Ｔと呼ぶ。
図４はトランス装置Ｔを水平面で切断した説明図である。図１はトランス３の１次側から見たトランス装置Ｔの斜視図であり、図４は２次側から見た切断斜視図である。
【００２８】
トランス３の１次コイル１０は、複数ターン（図例では５ターン）の巻き導体部を有していて、本実施形態の巻き導体部は巻き導線１１からなる。また、このトランス３は第１コア１７を有していて、この第１コア１７は、Ｙ方向中央にあるコア部分としての第１内脚部１７ａと、Ｙ方向両外側にあるコア部分としての第１外脚部１７ｂ，１７ｃとを有している。そして、前記第１内脚部１７ａの周囲に、前記導線１１が巻かれている。第１内脚部１７ａは柱状であり、図例では円柱形状である。
本発明では、前記第１内脚部１７ａの中心線方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交しトランス３に１次コイル１０（及び２次コイル２０）の導体が引き込まれている方向（延びている方向）をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００２９】
そして、前記第１外脚部１７ｂ，１７ｃそれぞれと前記第１内脚部１７ａとの間には、１次コイル１０の他に、当該第１内脚部１７ａに巻かれた２次コイル２０が設けられている。２次コイル２０は、複数ターン（図例では２ターン）の巻き導体部を有していて、本実施形態の巻き導体部は巻き導線からなり、第１の巻き導線２１と第２の巻き導線２２とを有している。
以上より、１次コイル１０と２次コイル２０とが磁気結合されているトランス３が構成される。
【００３０】
図２と図３とにより既に説明したように、インダクタ５０は、２次コイル２０と電気的にセンタータップ接続された構成である。この構成とするため、本発明では、図４に示しているように、インダクタ５０は、延長導体部５１ａ及び延長導体部５２ａを有して構成されている。一方の延長導体部５１ａは、２次コイル２０の前記第１の巻き導線２１の端部２１ａからＸ方向に延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されておらず、また、他方の延長導体部５２ａは、２次コイル２０の第２の巻き導線２２の端部２２ａからＸ方向に延長されかつ１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない。
そして、本実施形態の延長導体部５１ａ，５２ａは、２次コイル２０の巻き導線２１，２２から延長されたものであるため、当該２次コイル２０と同じ線材からなる。このため、以下、延長導体部５１ａ，５２ａを延長導線５１ａ，５２ａと呼ぶ。
【００３１】
延長導線５１ａ及び延長導線５２ａは共にＸ方向に延びているがその後にＹ方向に湾曲してさらに延長され、相互が接続されており、この接続部５７に前記出力線Ｌ２（図２参照）が接続される。この構成により、図２に示している回路構成が得られる。なお、図４では、接続部５７において、延長導線５１ａと延長導線５２ａとの間に段差が設けられた状態で繋がっている構成を示しているが、段差がない状態で繋がる構成であってもよい。
【００３２】
そして、インダクタ５０は第２コア１８を有していて、この第２コア１８は、Ｙ方向中央にあるコア部分としての第２内脚部１８ａと、Ｙ方向両外側にあるコア部分としての第２外脚部１８ｂ，１８ｃとを有している。第２内脚部１８ａの周囲に、一繋がりとなっている前記延長導線５１ａと延長導線５２ａとが巻かれている。
【００３３】
２次コイル２０及びインダクタ５０の構成についてさらに説明する。２次コイル２０の第１巻き導線２１は、第１内脚部１７ａを周回（ほぼ半周）するＵ字型形状であり、その一端部２１ａから始めＸ方向に延長された導線が、前記延長導線５１ａとなる。なお、第１巻き導線２１の他端部２１ｂから始めＸ方向に延長された導線として、延長導線５１ｂが設けられている。
これと同様に、２次コイル２０の第２巻き導線２２は、前記前記第１内脚部１７ａを周回（ほぼ半周）するＵ字型形状であり、その一端部２２ａから始めＸ方向に延長された導線が、前記延長導線５２ａとなる。なお、第２巻き導線２２の他端部２２ｂから始めＸ方向に延長された導線として、延長導線５２ｂが設けられている。
【００３４】
そして、一繋がりとなっている延長導線５１ａと延長導線５２ａとは、第２内脚部１８ａの回りを囲うようにして配置され、相互が接続部５７で接続されていて、当該接続部５７に前記出力線Ｌ２（図２参照）が接続される。また、他の延長導線５１ｂに前記整流ダイオード４１（図２参照）が接続され、他の延長導線５２ｂに前記整流ダイオード４２（図２参照）が接続される。
【００３５】
以上のような２次コイル２０及びインダクタ５０の構成によれば、図４に示しているように、トランス３側とインダクタ５０側とに跨って導体（導線）が周回している一繋がりの周回導体Ｒが形成されていて、この環状の周回導体Ｒのうちのトランス３側に存在している一部により、第１の巻き導線２１及び第２の巻き導線２２が構成されている。そして、この周回導体Ｒのうちのインダクタ５０側に存在している他部により、延長導線５１ａ，５１ｂ及び延長導線５２ａ，５２ｂが構成されている。なお、実施形態の周回導体Ｒのターン数は２巻きである。
【００３６】
第１コア１７及び第２コア１８に関して更に説明する。
図４において、トランス３が備えている第１コア１７は、巻き導線１１，２１，２２と内側で対向していて、当該巻き導線１１，２１，２２がそれぞれ巻かれている前記第１内脚部１７ａと、Ｙ方向両外側で対向している対の第１外脚部１７ｂ，１７ｂとを有している。
さらに、図１において、第１コア１７は、第１内脚部１７ａの下端部と対の第１外脚部１７ｂ，１７ｃの下端部とを連結している第１下連結部１７ｄと、第１内脚部１７ａの上端部と対の第１外脚部１７ｂ，１７ｃの上端部とを連結している第１上連結部１７ｅとを更に有している。
【００３７】
図４において、インダクタ５０は、前記第１コア１７とは別である第２コア１８を備えている。この第２コア１８は、ほぼ半周形状として繋がっている延長導線５１ａ，５２ａと内側で対向していて、当該延長導線５１ａ，５２ａが巻かれている前記第２内脚部１８ａと、Ｙ方向両外側で対向している対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃとを有している。
さらに、第２コア１８は、第２内脚部１８ａの下端部と対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃの下端部とを連結している第２下連結部１８ｄと、第２内脚部１８ａの上端部と対の第２外脚部１８ｂ，１８ｃの上端部とを連結している第２上連結部１８ｅ（図１参照）とを有している。
【００３８】
そして本実施形態では、第１下連結部１７ｄ及び第２下連結部１８ｄは、共通する一つの下ベース部１５から成る。下ベース部１５は、図１の一点鎖線で示しているように、平板状となる部分であり、この下ベース部１５のうちの、トランス３側が第１下連結部１７ｄであり、インダクタ５０側が第２下連結部１８ｄである。
さらに、上側において、第１上連結部１７ｅ及び第２上連結部１８ｄは、共通する一つの上ベース部１６から成る。上ベース部１６は、図１の一点鎖線で示しているように、平板状となる部分であり、この上ベース部１６のうちの、トランス３側が第１上連結部１７ｅであり、インダクタ５０側が第２上連結部１８ｅである。
【００３９】
そして、図１と図４に示しているように、第１内脚部１７ａ、第１外脚部１７ｂ，１７ｃ、第２内脚部１８ａ、及び、第２外脚部１８ｂ，１８ｃは、下ベース部１５と上ベース部１６との間に設けられ、かつ、下ベース部１５と上ベース部１６と一体物として構成されている。この構成により、第１コア１７と第２コア１８とが一体物として構成され、これら第１コア１７と第２コア１８とからなるコア構造は、磁性材料から成る。
なお、このコア構造は、完成状態（図１の状態）で一体形状であればよく、このトランス装置Ｔの製造過程では、例えば図４に示しているようにＺ方向に二分割の構成であり、分割体を組み立てることで一体物となってもよい。
【００４０】
また、この第１コア１７及び第２コア１８の構成によれば、図４に示しているように、第１内脚部１７ａと第２内脚部１８ａとは、前記巻き導線２１，２２から前記延長導線５１ａ，５２ａが延長されている延長方向（つまり、Ｘ方向）に間隔をあけて並んで設けられており、また、第１外脚部１７ｂ，１７ｃと第２外脚部１８ｂ，１８ｃとはそれぞれ、前記延長方向（Ｘ方向）に間隔をあけて並んで設けられた構成となる。
すなわち、第１コア１７と第２コア１８とからなるコア構造は一体物であるが、図１と図４に示しているように、トランス３側の第１外脚部１７ｃとインダクタ５０側の第２外脚部１８ｃとの間にスロット６０が形成され、また、トランス３側の第１外脚部１７ｂとインダクタ５０側の第２外脚部１８ｂとの間にスロット６０が形成された構成となる。このスリット６０，６０によって、トランス３側とインダクタ５０側とは磁気的に分けられた構成となる。
【００４１】
図４において、Ｘ方向に延びて形成されている二つのスリット（溝）６１は、前記延長導線５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを配置するための空間である。
【００４２】
以上のように、下ベース部１５及び上ベース部１６によって、トランス３側の第１コア１７とインダクタ５０側の第２コア１８とが物理的に連続しているが、前記スリット６０，６０が下ベース部１５と上ベース部１６との間の全長にわたって設けられていることにより、トランス３側とインダクタ５０側との磁気抵抗を大きくし、両者間を実質的に磁気結合されていない構成とすることができる。
【００４３】
すなわち、トランス３とインダクタ５０とはＸ方向に並んで設けられているが、前記スリット６０，６０によりトランス３とインダクタ５０との間に磁気抵抗層を作ることができ、これにより、トランス３とインダクタ５０とを磁気的に分離した構成となるが、下ベース部１５及び上ベース部１６により、構造的には一体のトランス装置Ｔが得られる。
【００４４】
また、図５の切断平面図に示しているように、トランス３の中央にある第１内脚部１７ａの断面形状は円形であるが、コンダクタ５０の中央にあるの第２内脚部１８ａの断面形状は矩形となっている。そして、第２内脚部１８ａの一辺（長辺）の長さＡは、第１内脚部１７ａの直径ｄと同じに設定されている。この構成によれば、第２内脚部１８ａの断面積をできるだけ大きくすることができる。
なお、図５において二点鎖線で示しているように、第２内脚部１８ａのトランス側に対向する面Ｆ１を、１次コイル１０の外周形状に沿った凹状の円弧形状とし、第２内脚部１８ａの断面積をさらに大きくしてもよい。
【００４５】
以上のようなトランス装置Ｔによれば、トランス３が有する２次コイル２０の第１の巻き導線２１及び第２の巻き導線２２の端部から延長され、かつ、１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない延長導線５１ａ，５２ａによって、インダクタ５０が構成されている。このため、図８に示しているように、従来必要であった２次コイル９２ｂ及びチョークコイル９４ａを他とネジ等によって連結して電気的に接続するための接続端子９６，９７が不要となる。
【００４６】
特に、図４に示しているように、トランス３側とインダクタ５０側とに跨って一繋がりの導体が周回している前記周回導体Ｒのうちの、トランス３側に存在している一部によって、２次コイル２０の第１の巻き導線２１、第２の巻き導線２２は構成されていて、また、この周回導体Ｒのうちの、インダクタ５０側に存在している他部によって、インダクタ５０を構成する延長導線５１ａ，５２ａは構成されている。すなわち、トランス３の２次コイル２０を構成するための周回導体Ｒを、インダクタ５０としても利用した構成となっていて、一繋がりの環状の周回導体Ｒが、２次コイル２０とインダクタ５０との双方の機能を備えている。
【００４７】
このため、２次コイル３とインダクタ５０とをＸ方向に接近させて直線状に配置することができ、トランス装置Ｔを小型化することができる。特に本実施形態では、図１に示しているように直方体の一部品としてトランス装置Ｔを構成することができる。したがって、このトランス装置Ｔを含むＤＣ−ＤＣコンバータを全体として小型化することが可能となる。
このようなＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば近年注目されているハイブリッド車や電気自動車に搭載される。このような車両には、走行用のモータを駆動するために大容量のバッテリが搭載されていて、このバッテリから電力の供給を受け、ライトやパワーウインドウ等の補機類を駆動する。そこで、このような補機類を駆動するために、ＤＣ−ＤＣコンバータが前記車両に搭載されている。
そこで、本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの小型化が可能であることから、車両において、その設置スペースは小さくて済み、また車両の軽量化にも貢献することができる。
【００４８】
また、トランス３とインダクタ５０とを備えているトランス装置Ｔは一体化した構成となっているので、このトランス装置Ｔを一体としてＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けることができ、トランス装置ＴをＤＣ−ＤＣコンバータに組み込む作業も簡単となる。
【００４９】
図６は、本発明のトランス装置Ｔの他の実施形態を説明する平面図である。本実施形態（第２実施形態）は、図４の第１の実施形態と比べると、１次側及び２次側の導体の断面形状が異なるが、その他は同じである。
すなわち、前記第１の実施形態（図４参照）では、１次コイル１０、２次コイル２０を構成している第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２、並びに、インダクタ５０を構成する各延長導体部は、導線から成る構成としたが、この第２の実施形態（図６参照）では、１次コイル１０、２次コイル２０を構成している第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２、並びに、インダクタ５０を構成する各延長導体部は、板状の導体から成る。なお、板状とは、厚さ寸法ｔ（本発明ではＺ方向の寸法）に比べて幅寸法Ｂが大きい形状であり（ｔ＜Ｂ）、特に、厚さ寸法ｔの３倍以上の幅寸法Ｂを有する形状である（３ｔ≦Ｂ）。
【００５０】
この第２実施形態のように、トランス３及びインダクタ５０を構成するための導体を板状とすることで、その断面積を大きくし、電気抵抗を下げることができる。特に、トランス３の２次側以降は、１次側と比べて大電流が流れるが、第２実施形態によれば、このような大電流にも対応できる。
なお、板状の導体を採用すれば、従来ではトランス及びチョークコイルはさらに大型化することになるが、本発明のように、インダクタ５０は、２次コイル２０を構成している板状の第１の巻き導体部２１及び第２の巻き導体部２２から延長され、かつ、１次コイル１０と実質的に磁気結合されていない板状の延長導体部５１，５２によって構成されているので、２次コイル３とインダクタ５０とをＸ方向に接近させて配置することができ、２次側に板状の導体を採用しても、トランス装置Ｔの大型化を抑制することができる。
【００５１】
なお、今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、トランス３の１次コイル１０及び２次コイル２０のターン数、並びに、インダクタ５０のターン数は、トランス３の変圧比等に応じて変更自在である。
また、前記実施形態では、整流回路４が全波整流の場合を説明したが、半端整流であってもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、トランス３側の第１コア１７とコンダクタ５０側の第２コア１８とが、構造的に一体である場合を説明したが、双方が物理的に分離していてもよい。 さらに、前記実施形態は、変換器としてＤＣ／ＤＣコンバータを説明したが、ＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。この場合、例えば図２のスイッチング回路２が省略され、交流電圧が入力端子Ｎ１，Ｎ２（トランス３の１次側）に入力される構成となる。
【符号の説明】
【００５３】
３：トランス、 ４：整流回路（整流部）、 ５：平滑回路（平滑部）、 １０：１次コイル、 １５：下ベース部（共通する一つの部分）、 １６：上ベース部（共通する一つの部分）、 １７：第１コア、 １７ａ：第１内脚部、 １７ｂ，１７ｃ：第１外脚部、 １７ｄ：第１下連結部（第１連結部）、 １７ｅ：第１上連結部（第１連結部）、 １８：第２コア、 １８ａ：第２内脚部、 １８ｂ，１８ｃ：第２外脚部、 １８ｄ：第２下連結部（第２連結部）、 １８ｅ：第２上連結部（第２連結部）、 ２０：２次コイル、 ２１：第１の巻き導線（第１の巻き導体部）、 ２１ａ：端部、 ２２：第２の巻き導線（第２の巻き導体部）、 ２２ａ：端部、 ５０：インダクタ、 ５１ａ，５１ｂ：延長導線（延長導体部）、 ５２ａ，５２ｂ：延長導線（延長導体部）、 ６０：スリット、 Ｒ：周回導体、 Ｔ：トランス装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有しているトランスと、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタと、を有したトランス装置であって、
前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とするトランス装置。
【請求項２】
前記トランスと前記インダクタとは、当該トランスを一方側とし当該インダクタを他方側として並んで設けられており、
前記２次コイルを構成している前記巻き導体部は、前記一方側と前記他方側とに跨って導体が周回している周回導体のうちの当該一方側に存在している一部により構成され、
前記インダクタを構成している前記延長導体部は、前記周回導体のうちの前記他方側に存在している他部により構成されている請求項１に記載のトランス装置。
【請求項３】
前記トランスが有している第１コアは、前記巻き導体部と内側で対向する第１内脚部と、外側で対向する第１外脚部とを有し、
前記インダクタが有している第２コアは、前記延長導体部と内側で対向する第２内脚部と、外側で対向する第２外脚部とを有し、
前記第１内脚部と前記第２内脚部とは、前記巻き導体部から前記延長導体部が延長されている延長方向に間隔をあけて並んで設けられており、
前記第１外脚部と前記第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられている請求項１又は２に記載のトランス装置。
【請求項４】
前記第１コアは、前記第１内脚部の端部と前記第１外脚部の端部とを連結している第１連結部を有し、
前記第２コアは、前記第２内脚部の端部と前記第２外脚部の端部とを連結している第２連結部を有し、
前記第１連結部と前記第２連結部とが共通する一つの部分から成る請求項３に記載のトランス装置。
【請求項５】
前記巻き導体部及び前記延長導体部は、板状の導体から成る請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランス装置。
【請求項６】
電圧を変換するトランスと、前記トランスから出力された交流を整流する整流部と、整流された電流を平滑する平滑部とを備えた変換器であって、
前記トランスは、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有し、
前記平滑部は、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタを有し、
前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする変換器。
【請求項１】
１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有しているトランスと、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタと、を有したトランス装置であって、
前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とするトランス装置。
【請求項２】
前記トランスと前記インダクタとは、当該トランスを一方側とし当該インダクタを他方側として並んで設けられており、
前記２次コイルを構成している前記巻き導体部は、前記一方側と前記他方側とに跨って導体が周回している周回導体のうちの当該一方側に存在している一部により構成され、
前記インダクタを構成している前記延長導体部は、前記周回導体のうちの前記他方側に存在している他部により構成されている請求項１に記載のトランス装置。
【請求項３】
前記トランスが有している第１コアは、前記巻き導体部と内側で対向する第１内脚部と、外側で対向する第１外脚部とを有し、
前記インダクタが有している第２コアは、前記延長導体部と内側で対向する第２内脚部と、外側で対向する第２外脚部とを有し、
前記第１内脚部と前記第２内脚部とは、前記巻き導体部から前記延長導体部が延長されている延長方向に間隔をあけて並んで設けられており、
前記第１外脚部と前記第２外脚部とは、前記延長方向に間隔をあけて並んで設けられている請求項１又は２に記載のトランス装置。
【請求項４】
前記第１コアは、前記第１内脚部の端部と前記第１外脚部の端部とを連結している第１連結部を有し、
前記第２コアは、前記第２内脚部の端部と前記第２外脚部の端部とを連結している第２連結部を有し、
前記第１連結部と前記第２連結部とが共通する一つの部分から成る請求項３に記載のトランス装置。
【請求項５】
前記巻き導体部及び前記延長導体部は、板状の導体から成る請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランス装置。
【請求項６】
電圧を変換するトランスと、前記トランスから出力された交流を整流する整流部と、整流された電流を平滑する平滑部とを備えた変換器であって、
前記トランスは、１次コイル及び前記１次コイルと磁気結合されている２次コイルを有し、
前記平滑部は、前記２次コイルと電気的に接続されているインダクタを有し、
前記インダクタは、前記２次コイルを構成している巻き導体部から延長されかつ前記１次コイルと実質的に磁気結合されていない延長導体部によって構成されていることを特徴とする変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８２２０５（Ｐ２０１１−８２２０５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０６９３（Ｐ２００９−２３０６９３）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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