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発明の名称 電源装置用トランスのリード線構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−96964
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−243005
出願日 平成4年(1992)9月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 萩原 修哉 / 恩田 謙一 / 高橋 正 / 叶田 玲彦 / 堀江 秀明
要約 目的


構成
トランス1と一次回路2,二次回路3を接続する一次側リード線21と電流方向が逆の二次側リード線31、および一次側リード線22と二次側リード線32を近接して配置し、相互誘導導線を二組構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】トランスと一次側および二次側回路を組み合わせて構成する電源装置において、前記トランスの2本の一次側リード線のうちの1本と、これと電流の流れる方向が逆の二次側リード線を組合わせ、他の一次側リード線と二次側リード線を組合わせてそれぞれ近接配置したことを特徴とする電源装置用トランスのリード線構造。
【請求項2】一次と二次の電流値が異なるトランスと、一次側および二次側回路を組合わせて構成する電源装置において、前記トランスの一次,二次のリード線に加えて一次,二次の両方またはどちらか一方のコイルに渡り線を設け、これを回路の近傍まで引き出して、第一の回路側の2本のリード線の一方と、第一のコイルから引き出した渡り線のうち電流方向が前記リード線と同じ渡り線をまとめて複合導線とし、これと電流の方向が異なる第二の回路側のリード線、前記第二の回路側のリード線と渡り線の複合導線とを組合わせ、前記第一の回路側の他の前記複合導線と電流の方向が異なる前記第二の回路側のリード線またはリード線と渡り線の複合導線とを組合わせて、それぞれ近接配置したことを特徴とする電源装置用トランスのリード線構造。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトランスと回路の組合わせで構成される電源装置に係り、特に、電力変換効率の向上と寄生インダクタンスの低減に関する。
【0002】
【従来の技術】電源装置用トランスのリード線引き回しに伴う寄生インダクタンスを低減する方法は、スイッチング素子や整流ダイオードとトランスを直近に配置して交流電流の流れるリード線の長さを短くする、電流の往路と復路のリード線を撚り合わせる、といった一般的な対策が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、トランスとその他の素子を近接配置するにも実装上の限度がある、リード線をプリント基板で構成する際には撚り合わせることはできない、などの制約があり、寄生インダクタンス低減にも限界がある。このリード線に寄生するインダクタンスは電力変換効率を低下する原因となり、特に、高周波で電力変換を行う電源装置ほどこの問題は大きくなる。
【0004】本発明の目的はトランスと一次,二次の回路を接続するリード線の相互誘導作用を利用して一次,二次回路間の結合を向上し、電力の変換効率を向上することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明では、トランスとトランスの一次側に接続される回路とを接続するリード線と、トランスとトランスの二次側に接続される回路とを接続するリード線を、電流の流れる方向が逆になるように組合わせて近接配置し、二組の相互誘導導線を形成する方法を採用した。
【0006】また、一次と二次の電流が異なるトランスについては、電流比に対応して片方または両方のコイルから渡り線を回路の近傍まで引き出して、リード線と合わせた複合導線とし、この複合導体とリード線または複合導線どうしを近接配置する方法を採用した。
【0007】
【作用】一次側のリード線と、このリード線と電流の方向が逆となる二次側のリード線を近接配置することで、一次,二次のリード線間の相互誘導による磁気結合が生じる。この磁気結合はトランス本体の一次,二次コイル間の結合と加わり合うことになり、このトランスを組み込む一次側回路と二次側回路の結合増加に寄与する。このリード線部分での相互誘導は周波数が高いほど大きくなる。
【0008】リード線と渡り線を合わせた複合導線についても同様に、近接配置されたリード線または複合導線との間の相互誘導による磁気結合を得ることができる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図を用いて説明する。図1に本発明による高周波トランスを組み込んだ電源回路の一構成例を示す。トランス1は一次側回路2とリード線21,22で接続され、二次側回路3とはリード線31,32で接続されている。このトランス1は巻数比が1で、リード線21,22を流れる電流と、リード線31,32を流れる電流がほぼ等しい実施例を示している。そして電流の流れる方向が逆となるリード線21と31,リード線22と32を近接配置している。この構成例によれば近接配置したリード線21と31、およびリード線22と32の間の相互誘導作用により磁気結合が生じる。トランス1は当然一次,二次回路間のエネルギ伝達を行うが、本実施例によればトランスと回路を接続するリード線によってもエネルギを伝達することができ、電源回路の効率を向上できる効果がある。
【0010】一般にトランスと回路を接続するリード線を引き回すと、リード線のインダクタンスは漏れインダクタンスとなり、スイッチング電源回路においては損失増加、効率低下の原因となる。これを避けるためにリード線の長さを短くする対策がとられるが、回路とトランスを離すことができないといった制約がある。また電流の方向が逆となる一次側のリード線同士、また二次側のリード線同士を近接配置して生じる磁界を相殺する方法もとられるが、漏インダクタンスを低減するだけで、一次,二次の結合向上にはつながらない。これに対して本実施例によれば漏インダクタンスを低減すると同時に一次,二次の結合を向上できる効果を得られる。そして回路とトランスが離れて配置され、両者を接続するリード線が長くなってもリード線自体がトランスと同様な動作をするため、トランスを含めた電源回路全体の不要な寄生インダクタンスの増加や、電力変換効率低下といった問題は生じない。
【0011】近接配置した導体間の結合は周波数が高いほど大きくなるので、ここで用いるトランス1は高周波トランスが効果的であり、通常のコアとコイルを組合わせた高周波トランスのほかに磁性ワイヤと電線を織り合わせた織物状のトランス、薄膜技術で構成した薄膜トランス等を適用しても効果的である。
【0012】一次,二次のリード線を近接配置する方法は、リード線を撚り合わせる、並行配置して引き回す、プリント基板に平面状導体を形成して重ね合わせる等の方法があり、必要に応じて任意に選択することが可能である。
【0013】本発明の他の実施例を図2により説明する。トランス1は巻数比が1:n、ここでは1:4の実施例を示している。トランス1は一次側回路2とリード線21,22で接続され、二次側回路3とはリード線31,32で接続されている。ここで巻数比が1:4であるので一次側リード線21,22に流れる電流は二次側リード線31,32に流れる電流の4倍であり、リード線21と31,リード線22と32を近接して配置してもそれぞれの電流による磁束は相殺できない。そこで本実施例ではトランスの二次側コイル12から一次側コイル11と同じ巻数毎に渡り線33a,33b,33cを引き出し、二次側リード線31,32と共に一次側回路2と二次側回路3回路の近くまで引き回している。この結果、二次側リード線31,渡り線33a,33b,33cに流れる電流の総和は一次側リード線21に流れる電流と大きさがほぼ等しく、逆方向となる。同様に二次側リード線32,渡り線33a,33b,33cと一次側リード線22の関係も同様である。このようにトランス1と回路2,3を接続するリード線21,22,31,32と渡り線33a,33b,33cはトランスと共に一次側回路2と二次側回路3を結合する役割を果たすことができ、回路とトランスが離れて配置される場合にも、回路の寄生インダクタンス増加や効率低下を防ぐことができる。上記実施例の変形例として、巻数比が整数でない場合、すなわち、巻数が小さいコイルの巻数をn1,大きいコイルの巻数をn2とするときn2/n1が整数でない場合には、一次,二次の両方のコイルから渡り線を引き出して、実施例と同様に構成することで同様な効果が得られる。この場合、n1とn2の最大公約数の巻数ごとに渡り線を引き出すと、渡り線の数が最小となる。またn2/n1に最も近い整数Nを選定して、巻数がn2のコイルからN−1本の渡り線を引き出す構成でも、漏れインダクタンスが多少増すものの、一次,二次回路の結合向上と電力変換効率向上の効果を得ることができる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、トランスの一次側リード線と二次側リード線で、電流の大きさが等しく方向が逆の相互誘導導線を二組形成する方法を採用した。また一次と二次で電流が異なるトランスについては片方または両方のリード線に渡り線を引き出し追加して、リード線と渡り線を合わせた複合導線に相互誘導作用が生じるように構成した。これらの結果、トランスを介して接続される一次,二次回路間の結合を向上し、電力変換効率を向上するができた。




 

 


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