変圧器
【課題】スイッチング電源などに用いられる変圧器において、１次巻線から２次巻線へのエネルギーの伝達効率を高める。また、変圧器を小型化する。
【解決手段】２個の貫通孔３を備える磁心１と貫通孔３内を通過して磁心１に巻回される１次巻線４および２次巻線５とを備え、１次巻線４および２次巻線５は基板６上に形成され、基板６は貫通孔３の口軸方向に平行な中央片６ａと貫通孔３の開口面に平行な脚片６ｂとを備え、脚片６ｂに形成された１次巻線４および２次巻線５は、貫通孔３の開口面を含む磁心１の面と対向している。
【解決手段】２個の貫通孔３を備える磁心１と貫通孔３内を通過して磁心１に巻回される１次巻線４および２次巻線５とを備え、１次巻線４および２次巻線５は基板６上に形成され、基板６は貫通孔３の口軸方向に平行な中央片６ａと貫通孔３の開口面に平行な脚片６ｂとを備え、脚片６ｂに形成された１次巻線４および２次巻線５は、貫通孔３の開口面を含む磁心１の面と対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源などに用いられる小型の変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング電源などに用いられる小型の変圧器が提供されている。この種の変圧器は、磁心１に巻回される１次巻線および２次巻線を基板に平面状に形成することにより薄型化がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示される変圧器について、その概略図である図３を参照して説明を行う。なお、特許文献１においては、１次巻線および２次巻線は、積層される複数個の基板上にそれぞれ形成されているが、図示例では簡略化のため１次巻線４および２次巻線５を同一の基板６’の両面に形成したものを示す。
【０００４】
図示例では、磁心１は２個の貫通孔３を備え、１次巻線４および２次巻線５は、矩形状の基板６’上に外形が矩形状である渦巻状に形成され、基板６’を磁心１に取り付けることにより２個の貫通孔３内を通過して磁心１に複数回巻回された状態になっている。したがって、１次巻線４および２次巻線５は、貫通孔３の口軸方向（貫通方向）と平行な部位と、磁心１の外部に露出し、貫通孔の開口面と平行な直線部４ａ，４ｂとを備えている。
【特許文献１】特開平７−１１５０２４号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載される変圧器について、直線部４ａにおいて生じる磁束について説明する。直線部４ａは磁心１の外部に露出し、磁心１と離れているので、直線部４で生じる磁束においては磁心１内部を通過しない漏れ磁束が発生している。
【０００６】
また、上述したように１次巻線４は渦巻状に形成されているので直線部４ａは複数存在し、複数個の直線部４ａは貫通孔３の口軸方向に並んでいる。したがって、各直線部４においては磁心１に近い直線部４ａと磁心１に遠い直線部４ａが存在する。磁心１から遠い直線部４ａにおいては、磁心１に近い直線部４ａに比べて、磁心１から遠い分だけ更に多くの漏れ磁束が発生している。
【０００７】
次に、直線部５ａについて説明する。上述したように直線部５ａも磁心１の外部にあり磁心１と離れている。したがって、１次巻線４と直線部５ａとの磁気的結合は弱くなっている。
【０００８】
上述より、特許文献１に記載された変圧器においては、磁心１内部を通過しない漏れ磁束が発生し、また、１次巻線４と２次巻線５の一部において磁気的結合が弱くなっているので、１次巻線４から２次巻線５へのエネルギーの伝達効率が低くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、１次巻線から２次巻線へのエネルギーの伝達効率を高めた変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、複数個の貫通孔を備える磁心と貫通孔内を通過して磁心に巻回される１次巻線および２次巻線とを備え、１次巻線および２次巻線は基板上に形成され、基板は貫通孔の口軸に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、脚片に形成された１次巻線および２次巻線は、貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の変圧器においては、１次巻線および２次巻線が形成される基板は貫通孔の口軸方向に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、また、１次巻線および２次巻線の一部は磁心外部において貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向しているので、基板を平面状に形成した従来構成に比べて、脚片に形成された１次巻線および２次巻線の一部は磁心に近くなる。１次巻線の一部が磁心に近くなることにより、１次巻線で発生する磁束においては磁心１内部を通過しない漏れ磁束が減っている。また、２次巻線の一部が磁心に近くなることにより１次巻線と２次巻線との磁気的結合が強くなっている。したがって、基板を平面状に形成した従来構成に比べ、１次巻線から２次巻線へのエネルギーの伝達効率を高めることができる。
【００１２】
また、基板の一部は貫通孔の開口面と対向しているので、基板を平面状に形成した従来構成に比べ、貫通孔の口軸方向における基板の寸法が小さくなっている。したがって、小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態で例示する変圧器は、図１に示すように断面矩形状の２個の貫通孔３を備える角柱状の磁心１と、２個の貫通孔３内を通過し磁心１に複数回巻回される１次巻線４および２次巻線５とで構成される。１次巻線４および２次巻線５は、磁心１に取り付けられる基板６に形成される。以下では、貫通孔３の口軸方向（貫通方向）を前後方向とし、２個の貫通孔３が並ぶ方向を左右方向とし、図の上下を上下として説明を行う。
【００１４】
磁心１は、断面Ｅ字状の２個の半割磁心２を互いの３つの突起部の先端部同士をそれぞれ突き合わせる形で重ね合わせて形成される、いわゆるＥＥ型の磁心１である。２個の半割磁心２のそれぞれの中央の突起部は、付き合わされて中央磁脚１ａを形成している。
【００１５】
基板６は、前後方向に対向する一対の脚片６ｂと脚片６ｂを接続する中央片６ａとを備える断面コ字状に形成される。また、基板６は、少なくとも一部が中央片６ａに形成される開口６ｃを備える。中央片６ａは、前後方向の寸法が磁心１の前後方向の寸法以上となるように形成され、また、開口６ｃは、前後方向の寸法が磁心１の前後方向の寸法以上となるように形成される。基板６は、開口６ｃに中央磁脚１ａが挿通される形で磁心１に取り付けられ、基板６を磁心１に取り付けた状態においては、脚片６ｂは、磁心１の外部に露出し、貫通孔３の開口面と平行になっている。
【００１６】
なお、１次巻線４および２次巻線５を形成する基板６をコ字状に形成する方法は、基板６にフレキシブルプリント基板などを用いて１次巻線４および２次巻線５を形成した後に基板６をコ字状に折り曲げる方法でもよいし、断面コ字状に形成した基板６に１次巻線４および２次巻線５を立体配線で形成した立体配線基板を用いる方法でもよい。
【００１７】
１次巻線４および２次巻線５は、互いに絶縁された状態で積層され、積層された状態で中央片６ａの上面および一対の脚片６ｂの対向する面に形成される。基板６上において、基板６を展開した場合における１次巻線４および２次巻線５の形状は、基板６の外周縁と平行な直線で形成される渦巻状となる。１次巻線４および２次巻線５の渦巻状の部位において、脚片６ｂの上端縁と平行な直線部４ａ，５ａは、断面コ字状の基板６を磁心１に取り付けた場合において直線部４ａ，５ａが磁心１の上下方向の幅寸法内となる位置で脚片６ｂに形成される。１次巻線４および２次巻線５は磁心１に複数回巻回されるので、直線部４ａ，５ａは複数であり、複数個の直線部４ａ，５ａは脚片６ｂにおいて上下方向に並んでいる。
【００１８】
また、一方の脚片６ｂの先端部は上方に延設されて磁心１の上面より上方に突出し、延設された部位には１次巻線４および２次巻線５のそれぞれの末端部が形成されている。
【００１９】
ここで、直線部４ａにおいて生じる磁束について、図２を参照して以下に説明する。なお、図においては、前側の脚片６ｂを２点鎖線で想像線として表している。また、図中の１点鎖線は直線部４ａにおいて生じる磁束を表している。直線部４ａは、基板６を平面状に形成した従来構成に比べて、脚片６ｂの下端縁から直線部４ａまでの距離の分だけ磁心１に近くなる。したがって、本実施形態では、基板６を平面状に形成した従来構成に比べ直線部４ａにおいて生じる磁束のうち磁心１内部を通過しない漏れ磁束が減る。
【００２０】
従来構成では、１次巻線４および２次巻線５が複数回巻回されている場合に各周回での直線部４ａ，５ａは磁心１からの距離が異なっているが、本実施形態では、１次巻線４と２次巻線５とのすべての直線部４ａ，５ａは磁心１に等距離になる。したがって、従来構成において磁心１に最も近い直線部４ａ，５ａと本実施形態における直線部４ａ，５ａとの磁心１からの距離が等しいとすると、本実施形態では従来構成における残りの直線部４ａ，５ａを磁心１に近づけた形になる。その結果、本実施形態では、巻回回数が多いほど従来構成に比べて漏れ磁束は減り、かつ、１次巻線４と２次巻線５との磁気的結合が強くなる。すなわち、１次巻線４から２次巻線５へのエネルギーの伝達効率を高めることができる。
【００２１】
なお、直線部４ａをより磁心１に近づけて漏れ磁束を更に減らすために、中央片６ａの前後方向の寸法を磁心１の前後方向の寸法と略同寸法に形成することが望ましい。
【００２２】
また、本実施形態では、脚片６ｂは貫通孔３の開口面と対向しているので、基板６を平面状に形成した場合に比べ、貫通孔３の口軸方向における寸法が小さくなっている。したがって、本実施形態では小型化ができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、基板６は一対の脚片６ｂを備えているが、これに限るものではなく、脚片６ｂは一方のみであってもよい。
【００２４】
また、１次巻線４および２次巻線５は磁心１に複数回巻回しているが、１回のみ巻回する構成であっても良い。
【００２５】
また、１次巻線４および２次巻線５は積層されて基板６の片面に形成されているが、これに限るものではなく、１次巻線４を基板６の片面に、２次巻線５を反対側の面に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図３】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 磁心
３ 貫通孔
４ １次巻線
５ ２次巻線
６ 基板
６ａ 中央片
６ｂ 脚片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源などに用いられる小型の変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング電源などに用いられる小型の変圧器が提供されている。この種の変圧器は、磁心１に巻回される１次巻線および２次巻線を基板に平面状に形成することにより薄型化がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示される変圧器について、その概略図である図３を参照して説明を行う。なお、特許文献１においては、１次巻線および２次巻線は、積層される複数個の基板上にそれぞれ形成されているが、図示例では簡略化のため１次巻線４および２次巻線５を同一の基板６’の両面に形成したものを示す。
【０００４】
図示例では、磁心１は２個の貫通孔３を備え、１次巻線４および２次巻線５は、矩形状の基板６’上に外形が矩形状である渦巻状に形成され、基板６’を磁心１に取り付けることにより２個の貫通孔３内を通過して磁心１に複数回巻回された状態になっている。したがって、１次巻線４および２次巻線５は、貫通孔３の口軸方向（貫通方向）と平行な部位と、磁心１の外部に露出し、貫通孔の開口面と平行な直線部４ａ，４ｂとを備えている。
【特許文献１】特開平７−１１５０２４号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載される変圧器について、直線部４ａにおいて生じる磁束について説明する。直線部４ａは磁心１の外部に露出し、磁心１と離れているので、直線部４で生じる磁束においては磁心１内部を通過しない漏れ磁束が発生している。
【０００６】
また、上述したように１次巻線４は渦巻状に形成されているので直線部４ａは複数存在し、複数個の直線部４ａは貫通孔３の口軸方向に並んでいる。したがって、各直線部４においては磁心１に近い直線部４ａと磁心１に遠い直線部４ａが存在する。磁心１から遠い直線部４ａにおいては、磁心１に近い直線部４ａに比べて、磁心１から遠い分だけ更に多くの漏れ磁束が発生している。
【０００７】
次に、直線部５ａについて説明する。上述したように直線部５ａも磁心１の外部にあり磁心１と離れている。したがって、１次巻線４と直線部５ａとの磁気的結合は弱くなっている。
【０００８】
上述より、特許文献１に記載された変圧器においては、磁心１内部を通過しない漏れ磁束が発生し、また、１次巻線４と２次巻線５の一部において磁気的結合が弱くなっているので、１次巻線４から２次巻線５へのエネルギーの伝達効率が低くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、１次巻線から２次巻線へのエネルギーの伝達効率を高めた変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、複数個の貫通孔を備える磁心と貫通孔内を通過して磁心に巻回される１次巻線および２次巻線とを備え、１次巻線および２次巻線は基板上に形成され、基板は貫通孔の口軸に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、脚片に形成された１次巻線および２次巻線は、貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の変圧器においては、１次巻線および２次巻線が形成される基板は貫通孔の口軸方向に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、また、１次巻線および２次巻線の一部は磁心外部において貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向しているので、基板を平面状に形成した従来構成に比べて、脚片に形成された１次巻線および２次巻線の一部は磁心に近くなる。１次巻線の一部が磁心に近くなることにより、１次巻線で発生する磁束においては磁心１内部を通過しない漏れ磁束が減っている。また、２次巻線の一部が磁心に近くなることにより１次巻線と２次巻線との磁気的結合が強くなっている。したがって、基板を平面状に形成した従来構成に比べ、１次巻線から２次巻線へのエネルギーの伝達効率を高めることができる。
【００１２】
また、基板の一部は貫通孔の開口面と対向しているので、基板を平面状に形成した従来構成に比べ、貫通孔の口軸方向における基板の寸法が小さくなっている。したがって、小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態で例示する変圧器は、図１に示すように断面矩形状の２個の貫通孔３を備える角柱状の磁心１と、２個の貫通孔３内を通過し磁心１に複数回巻回される１次巻線４および２次巻線５とで構成される。１次巻線４および２次巻線５は、磁心１に取り付けられる基板６に形成される。以下では、貫通孔３の口軸方向（貫通方向）を前後方向とし、２個の貫通孔３が並ぶ方向を左右方向とし、図の上下を上下として説明を行う。
【００１４】
磁心１は、断面Ｅ字状の２個の半割磁心２を互いの３つの突起部の先端部同士をそれぞれ突き合わせる形で重ね合わせて形成される、いわゆるＥＥ型の磁心１である。２個の半割磁心２のそれぞれの中央の突起部は、付き合わされて中央磁脚１ａを形成している。
【００１５】
基板６は、前後方向に対向する一対の脚片６ｂと脚片６ｂを接続する中央片６ａとを備える断面コ字状に形成される。また、基板６は、少なくとも一部が中央片６ａに形成される開口６ｃを備える。中央片６ａは、前後方向の寸法が磁心１の前後方向の寸法以上となるように形成され、また、開口６ｃは、前後方向の寸法が磁心１の前後方向の寸法以上となるように形成される。基板６は、開口６ｃに中央磁脚１ａが挿通される形で磁心１に取り付けられ、基板６を磁心１に取り付けた状態においては、脚片６ｂは、磁心１の外部に露出し、貫通孔３の開口面と平行になっている。
【００１６】
なお、１次巻線４および２次巻線５を形成する基板６をコ字状に形成する方法は、基板６にフレキシブルプリント基板などを用いて１次巻線４および２次巻線５を形成した後に基板６をコ字状に折り曲げる方法でもよいし、断面コ字状に形成した基板６に１次巻線４および２次巻線５を立体配線で形成した立体配線基板を用いる方法でもよい。
【００１７】
１次巻線４および２次巻線５は、互いに絶縁された状態で積層され、積層された状態で中央片６ａの上面および一対の脚片６ｂの対向する面に形成される。基板６上において、基板６を展開した場合における１次巻線４および２次巻線５の形状は、基板６の外周縁と平行な直線で形成される渦巻状となる。１次巻線４および２次巻線５の渦巻状の部位において、脚片６ｂの上端縁と平行な直線部４ａ，５ａは、断面コ字状の基板６を磁心１に取り付けた場合において直線部４ａ，５ａが磁心１の上下方向の幅寸法内となる位置で脚片６ｂに形成される。１次巻線４および２次巻線５は磁心１に複数回巻回されるので、直線部４ａ，５ａは複数であり、複数個の直線部４ａ，５ａは脚片６ｂにおいて上下方向に並んでいる。
【００１８】
また、一方の脚片６ｂの先端部は上方に延設されて磁心１の上面より上方に突出し、延設された部位には１次巻線４および２次巻線５のそれぞれの末端部が形成されている。
【００１９】
ここで、直線部４ａにおいて生じる磁束について、図２を参照して以下に説明する。なお、図においては、前側の脚片６ｂを２点鎖線で想像線として表している。また、図中の１点鎖線は直線部４ａにおいて生じる磁束を表している。直線部４ａは、基板６を平面状に形成した従来構成に比べて、脚片６ｂの下端縁から直線部４ａまでの距離の分だけ磁心１に近くなる。したがって、本実施形態では、基板６を平面状に形成した従来構成に比べ直線部４ａにおいて生じる磁束のうち磁心１内部を通過しない漏れ磁束が減る。
【００２０】
従来構成では、１次巻線４および２次巻線５が複数回巻回されている場合に各周回での直線部４ａ，５ａは磁心１からの距離が異なっているが、本実施形態では、１次巻線４と２次巻線５とのすべての直線部４ａ，５ａは磁心１に等距離になる。したがって、従来構成において磁心１に最も近い直線部４ａ，５ａと本実施形態における直線部４ａ，５ａとの磁心１からの距離が等しいとすると、本実施形態では従来構成における残りの直線部４ａ，５ａを磁心１に近づけた形になる。その結果、本実施形態では、巻回回数が多いほど従来構成に比べて漏れ磁束は減り、かつ、１次巻線４と２次巻線５との磁気的結合が強くなる。すなわち、１次巻線４から２次巻線５へのエネルギーの伝達効率を高めることができる。
【００２１】
なお、直線部４ａをより磁心１に近づけて漏れ磁束を更に減らすために、中央片６ａの前後方向の寸法を磁心１の前後方向の寸法と略同寸法に形成することが望ましい。
【００２２】
また、本実施形態では、脚片６ｂは貫通孔３の開口面と対向しているので、基板６を平面状に形成した場合に比べ、貫通孔３の口軸方向における寸法が小さくなっている。したがって、本実施形態では小型化ができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、基板６は一対の脚片６ｂを備えているが、これに限るものではなく、脚片６ｂは一方のみであってもよい。
【００２４】
また、１次巻線４および２次巻線５は磁心１に複数回巻回しているが、１回のみ巻回する構成であっても良い。
【００２５】
また、１次巻線４および２次巻線５は積層されて基板６の片面に形成されているが、これに限るものではなく、１次巻線４を基板６の片面に、２次巻線５を反対側の面に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図３】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 磁心
３ 貫通孔
４ １次巻線
５ ２次巻線
６ 基板
６ａ 中央片
６ｂ 脚片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の貫通孔を備える磁心と貫通孔内を通過して磁心に巻回される１次巻線および２次巻線とを備え、１次巻線および２次巻線は基板上に形成され、基板は貫通孔の口軸に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、脚片に形成された１次巻線および２次巻線は、貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向していることを特徴とする変圧器。
【請求項１】
複数個の貫通孔を備える磁心と貫通孔内を通過して磁心に巻回される１次巻線および２次巻線とを備え、１次巻線および２次巻線は基板上に形成され、基板は貫通孔の口軸に平行な中央片と貫通孔の開口面に平行な脚片とを備え、脚片に形成された１次巻線および２次巻線は、貫通孔の開口面を含む磁心の面と対向していることを特徴とする変圧器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１７７０１９（Ｐ２００９−１７７０１９Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５３４２（Ｐ２００８−１５３４２）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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