特開 2023-67621 トランス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023067621

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】トランス

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20230509BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 C

H01F30/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021179027

(22)【出願日】2021-11-01

(71)【出願人】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002697

【氏名又は名称】めぶき弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100104709

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 誠剛

(72)【発明者】

【氏名】比留間 義明

(57)【要約】      （修正有）

【課題】小型化及び低損失化を実現するトランスを提供する。
【解決手段】トランス１は、所定の方向に延在する第１磁脚１１と、第１磁脚１１と平行に延在する第２磁脚１２及び第３磁脚１３とを有するコア１０と、第１磁脚１１に巻回される一次巻線２０と、第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回される二次巻線３０と、を備える。二次巻線３０は、第２磁脚１２に巻回される第１の二次巻線３１と、第３磁脚１３に巻回される第２の二次巻線３２とを有し、第１の二次巻線３１と第２の二次巻線３２とは接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の方向に延在する第１磁脚と、前記第１磁脚と平行に延在する第２磁脚及び第３磁脚とを有するコアと、
前記第１磁脚に巻回される一次巻線と、
前記第２磁脚及び前記第３磁脚に巻回される二次巻線とを備え、
前記二次巻線は、
前記第２磁脚に巻回される第１の二次巻線と、
前記第３磁脚に巻回される第２の二次巻線とを有し、
前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線が接続されていることを特徴とするトランス。

【請求項2】

前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線が並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。

【請求項3】

前記トランスは、第１の二次側接続部、第２の二次側接続部及び第３の二次側接続部をさらに備え、
前記第２磁脚に巻回される前記第１の二次巻線と前記第３磁脚に巻回される前記第２の二次巻線とを並列に接続し、一方端が第１の二次側接続部と接続され、他方端が前記第２の二次側接続部と接続された第１巻線と、
前記第２磁脚に巻回される第３の二次巻線と前記第３磁脚に巻回される第４の二次巻線とを並列に接続し、一方端が前記第２の二次側接続部と接続され、他方端が前記第３の二次側接続部と接続された第２巻線とを備えることを特徴とする請求項２に記載のトランス。

【請求項4】

前記トランスは、２つの二次側接続部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のトランス。

【請求項5】

前記第１磁脚のから前記第２磁脚の中央部に向かう方向と、前記第１磁脚の中央部から前記第３磁脚の中央部に向かう方向とのなす角は、１８０°よりも小さいことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のトランス。

【請求項6】

前記第１磁脚の中央部から前記第２磁脚の中央部に向かう方向と、前記第１磁脚の中央部から前記第３磁脚の中央部に向かう方向とのなす角は、鋭角又は直角であることを特徴とする請求項５に記載のトランス。

【請求項7】

前記コアは、前記第１磁脚、前記第２磁脚及び前記第３磁脚の一方端及び他方端にそれぞれ配置され、前記第１磁脚と前記第２磁脚とを磁気的に連結するとともに、前記第１磁脚と前記第３磁脚とを磁気的に連結する継鉄部をさらに有し、
前記継鉄部の形状は、前記第１磁脚が延在する方向から見て、Ｖ字形状であることを特徴とする請求項５又は６に記載のトランス。

【請求項8】

前記コアは、前記第１磁脚、前記第２磁脚及び前記第３磁脚の一方端及び他方端にそれぞれ配置され、前記第１磁脚と前記第２磁脚とを磁気的に連結するとともに、前記第１磁脚と前記第３磁脚とを磁気的に連結する継鉄部を有し、
前記継鉄部の形状は、前記第１磁脚が延在する方向から見て、台形形状又は三角形形状であることを特徴とする請求項５又は６に記載のトランス。

【請求項9】

前記第１磁脚が延在する方向から見て、前記一次巻線と前記二次巻線とは互いに重なる領域を有することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載のトランス。

【請求項10】

前記二次巻線は、前記第２磁脚及び前記第３磁脚をそれぞれ同じ数ずつ巻回することを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のトランス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トランスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、３本の磁脚を有するトランスが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図１２は、従来のトランス９００を示す断面図である。従来のトランス９００は、図１２に示すように、コア９１０と、一次巻線９２０と、二次巻線９３０とを備える。コア９１０は、中央磁脚９１１と、中央磁脚９１１を挟んで対向した位置に配置され、中央磁脚９１１と平行に延在する２本の外側磁脚９１２，９１３と、中央磁脚９１１及び２本の外側磁脚９１２，９１３の一方端及び他方端にそれぞれ配置された２つの継鉄部９１４，９１５(９１４は図示せず)とを有する。一次巻線９２０及び二次巻線９３０はどちらも、中央磁脚９１１に巻回される。従来のトランス９００は、センタータップ式のトランスとなっており、二次巻線９３０は、二次側接続部Ｔ１とＴ２との間で１ターン巻回され、二次側接続部Ｔ２とＴ３との間で１ターン巻回されている。従来のトランス９００は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ等のスイッチング電源で用いられる。

【0004】

このようなトランスにおいては、高電圧の一次側と低電圧の二次側との電圧比の関係から、一次巻線と二次巻線との巻線比が定まる。一般的に、ＤＣ－ＤＣコンバータなどのスイッチング電源においては、一次側が４００Ｖ、二次側が１２Ｖとなっており、一次側の交流電圧の上限及び下限や損失等を考慮して、一次巻線と二次巻線の巻線比は、例えば１２：１となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開２０１８／０５１３９０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで近年、トランスの小型化及び低損失化が求められている。このようなトランスの小型化及び低損失化を実現する手段の一つに、交流電圧を高周波化する方法が知られている。この方法を行うことにより、巻線比を変更することはできないものの、一次巻線及び二次巻線の巻数を減らすことができる（例えば、一次巻線：二次巻線＝１０：２の場合、高周波化することで一次巻線：二次巻線＝５：１とすることができる。）。

【0007】

しかしながら、従来のトランス９００において、一次巻線９２０と二次巻線９３０との巻線比は例えば１２：１となっており、二次巻線９３０の巻数が最小巻数である１ターンであるため、高周波化しても二次巻線の巻数を減らすことができない。従って、一次巻線の巻数を減らすことができず、一次巻線の配線長を短くすることが難しいことから、一次巻線の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができない。従って、低損失化をすることが難しい、という事情がある。
また、巻線を巻回するスペースを小さくすることが難しいことから、トランスを小型化することが難しい、という事情もある。

【0008】

なお、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるが、コア断面積と一次巻線の巻数との関係でコアに生成される磁束（磁束密度）が決定されることから、コンバータの変換効率を維持しようとすると、単にコア断面積を小さくすることには限界がある、という事情もある。

【0009】

そこで本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、小型化及び低損失化を実現することが可能なトランス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】

【0010】

本発明のトランスは、所定の方向に延在する第１磁脚と、前記第１磁脚と平行に延在する第２磁脚及び第３磁脚とを有するコアと、前記第１磁脚に巻回される一次巻線と、前記第２磁脚及び前記第３磁脚に巻回される二次巻線とを備えるトランスであって、前記二次巻線は、前記第２磁脚に巻回される第１の二次巻線と、前記第３磁脚に巻回される第２の二次巻線とを有し、前記第１の二次巻線と前記第２の二次巻線が接続されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明のトランスによれば、所定の方向に延在する第１磁脚と、第１磁脚と平行に延在する第２磁脚及び第３磁脚とを有するコアと、第２磁脚及び第３磁脚に巻回される二次巻線とを備え、二次巻線は、第２磁脚に巻回される第１の二次巻線と、第３磁脚に巻回される第２の二次巻線とを有するため、第１の二次巻線を貫く磁束、及び、第２の二次巻線を貫く磁束をそれぞれ、一次巻線によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線の最小巻数を、二次巻線を第１磁脚に巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線を第１磁脚に巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線を第２磁脚及び第３磁脚に巻回した場合、電磁気学上の二次巻線の巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線の巻数を減らすことができ、一次巻線の巻数を減らすことができることから、一次巻線の配線長を短くすることができ、一次巻線の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。その結果、一次巻線に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、巻線を巻回するスペースを小さくすることができることから、トランスの小型化を実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線及び二次巻線の１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失低損失のトランスとなる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係るトランス１を用いるスイッチング電源１００を示す回路図である。

【図2】実施形態１に係るトランス１を説明するために示す図である。図２（ａ）は一次側から見たトランス１の斜視図を示し、図２（ｂ）は二次側から見たトランス１の斜視図を示し、図２（ｃ）はトランス１の断面図を示し、図２（ｄ）は二次側（第２磁脚１２及び第３磁脚１３側）から見たトランス１の側面図を示し、図２（ｅ）はコア１０における上側の継鉄部１４の図示を省略した斜視図を示す。

【図3】実施形態１に係るトランス１の巻線の様子を説明するために示す図である。図３（ａ）はトランス１の等価回路を示し、図３（ｂ）は二次巻線３０の配線の様子及び磁束の様子を示す図であり、図３（ｃ）は二次巻線３０の斜視図である。なお、図３（ｂ）においては、簡略化して第１巻線３５を実線で示し、第２巻線３６を破線で示している（図５、図６、図７（ｆ）及び図９において同じ）。また、図３（ｂ）において、符号Φは一次巻線２０によって生成された磁束を示す（図７（ｆ）において同じ）。

【図4】実施形態２に係るトランス２を示す断面図である。

【図5】実施形態３に係るトランス３を示す模式的な断面図である。

【図6】実施形態４に係るトランス４を示す模式的な断面図である。

【図7】実施形態５に係るトランス５を示す図である。図７（ａ）は一次側から見たトランス１の斜視図を示し、図７（ｂ）は二次側から見たトランス１の斜視図を示し、図７（ｃ）はトランス１の断面図を示し、図７（ｄ）は二次側から見たトランス１の側面図を示し、図７（ｅ）はトランス１の等価回路を示し、図７（ｆ）は一次巻線２０及び二次巻線３０ａの配線の様子を示す。

【図8】実施形態６に係るトランス６を示す断面図である。

【図9】実施形態７に係るトランス７を示す模式的な断面図である。

【図10】変形例１におけるコア１０ｂを説明するために示す斜視図である。

【図11】変形例２に係るトランス８を示す断面図である。

【図12】従来のトランス９００を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明のトランスについて、図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0014】

［実施形態１］
１．実施形態１に係るトランス１の構成
図１は、実施形態１に係るトランス１を用いるスイッチング電源１００を示す回路図である。スイッチング電源１００は、高周波インバータ部１１０と、実施形態１に係るトランス１と、整流部１２０とＣＲスナバ部１３０と、入力コンデンサＣ１と、リップル除去用のインダクタ１４０とを備える。スイッチング電源１００は、図示しない外部電源から入力された交流を、図示しない一次側整流部で整流して直流電圧とし、入力コンデンサＣ１で平滑した後、高周波インバータ部１１０で例えば４００Ｖの交流電圧に変換する。高周波インバータ部１１０で変換された交流電圧は、トランス１で降圧され、例えば１２Ｖの交流電圧に変換される。そして、整流部１２０及び図示しない出力コンデンサで整流及び平滑され、１２Ｖの直流電圧を出力する。なお、ＣＲスナバ部１３０は、スイッチング電源１００内のノイズを低減する。また、インダクタ１４０は、リップル成分を除去する。

【0015】

図２は、実施形態１に係るトランス１を示す図である。図３は、実施形態１に係るトランス１の巻線の様子を説明するために示す図である。実施形態１に係るトランス１は、図２及び図３に示すように、コア１０と、一次巻線２０と、二次巻線３０と、二次巻線３０の一方端と接続される第１の二次側接続部Ｔ１と、二次巻線３０の他方端と接続される第３の二次側接続部Ｔ３と、二次巻線３０のセンタータップである第２の二次側接続部Ｔ２とを備える。

【0016】

コア１０は、第１磁脚１１と、第２磁脚１２と、第３磁脚１３と、上側の継鉄部１４と、下側の継鉄部１５とを有する。コア１０は、フェライト等の磁性材料で形成されている。コア１０は、第１磁脚１１、第２磁脚１２、第３磁脚１３及び下側の継鉄部１５が連結されたＥコアに対応する部分（図２（ｅ）参照）と、上側の継鉄部１４で構成されているＩコアに対応する部分とを接合することにより形成されている。なお、実施形態１においてコア１０は、いわゆるＥＩコアに相当するコアであるが、ＥＥコア、ＰＱコアその他適宜のコアを用いることができる。

【0017】

第１磁脚１１は、図２（ｃ）及び図２（ｅ）に示すように、断面が楕円形状を有する柱状形状をしており、所定の方向（継鉄部１４に対して鉛直方向）に延在する。

【0018】

第２磁脚１２及び第３磁脚１３は、それぞれ断面が円形状を有する柱状形状をしており、第１磁脚１１と平行な方向に延在する。第２磁脚１２の断面積は、第３磁脚１３の断面積と等しいことが望ましい。また、第２磁脚１２の断面積と第３磁脚１３の断面積の和が、第１磁脚１１の断面積と同じか大きい。実施形態１においては、第２磁脚１２の断面積と第３磁脚１３の断面積はそれぞれ、第１磁脚１１の断面積の半分となっている。なお、第１磁脚１１にギャップが形成されていてもよいし、第２磁脚１２及び第３磁脚１３にギャップが形成されていてもよいし、全ての磁脚にギャップが形成されていてもよい。２本以上の磁脚のギャップを形成する場合、第１磁脚１１で生成される磁束を第２磁脚１２及び第３磁脚１３に均等に分けるために同じギャップ幅であることが望ましい。

【0019】

第１磁脚１１と第２磁脚１２との間の距離、及び、第１磁脚１１と第３磁脚１３との間の距離は等しい。また、第１磁脚１１の中央部から第２磁脚１２の中央部に向かう方向と、第１磁脚１１の中央部から第３磁脚１３の中央部に向かう方向とのなす角は、１８０°よりも小さく、具体的には鋭角となっている。また、第１磁脚１１の中央を通り、第２磁脚１２の中心から第３磁脚１３の中心を結ぶ線分と垂直な軸（垂直二等分線）に対して、第２磁脚１２及び第３磁脚１３は対称な位置にある。

【0020】

上側の継鉄部１４は、第１磁脚１１、第２磁脚１２及び第３磁脚１３の上端に配置されている。上側の継鉄部１４は、第１磁脚１１が延在する方向（上方）から見て、Ｖ字形状であり、Ｖ字形状の２つの端部においてそれぞれ第２磁脚１２及び第３磁脚１３が継鉄部１４と垂直に配置されており、Ｖ字形状の折れ曲がる部分において第１磁脚１１が継鉄部１４と垂直に配置されている。Ｖ字形状の折れ曲がる部分は第１磁脚１１の断面形状と対応するようにやや横長になっている。

【0021】

下側の継鉄部１５は、第１磁脚１１、第２磁脚１２及び第３磁脚１３の下端に配置されている。下側の継鉄部１５は、第１磁脚１１の下方端と第２磁脚１２の下方端とを接続する柱状の部材、及び、第１磁脚１１の下方端と第３磁脚１３の下方端とを接続する柱状の部材である。下側の継鉄部１５、第１磁脚１１，第２磁脚１２及び第３磁脚１３は第１磁脚１１が延在する方向（上方）から見て、Ｖ字形状である（図２（ｅ）参照）。

【0022】

上側の継鉄部１４及び下側の継鉄部１５において、第１磁脚１１から第２磁脚１２に伸びる磁束経路の断面積、及び、第１磁脚１１から第３磁脚１３に伸びる磁束経路の断面積は、いずれも第２磁脚１２及び第３磁脚１３の断面積と同じ断面積を有する。上側の継鉄部１４及び下側の継鉄部１５は、第１磁脚１１と第２磁脚１２とを磁気的に連結するとともに、第１磁脚１１と第３磁脚１３とを磁気的に連結する。すなわち、第１磁脚１１、上側の継鉄部１４，第２磁脚１２及び下側の継鉄部１５とで磁気的に結合して磁束経路を構成する（図３（ｂ）参照）。また、第１磁脚１１、上側の継鉄部１４，第３磁脚１３及び下側の継鉄部１５で磁気的に結合してもう一つの磁束経路を構成する。

【0023】

一次巻線２０は、第１磁脚１１に巻回されているコイルである（図２参照）。一次巻線２０の巻数は例えば６ターンである。一次巻線２０は、高周波インバータ部１１０と接続されており、高周波インバータ部１１０で変換された高周波の交流電圧が印加される。一次巻線２０は、第１磁脚１１のうちのやや上側に配置されており、第１磁脚１１の下側に配置される二次巻線３０と接触しない位置に配置されている（図２参照）。

【0024】

二次巻線３０は、中途にセンタータップを有するセンタータップ式のコイルである（図３（ａ）参照）。二次巻線３０は、一方端が第１の二次側接続部Ｔ１と接続され、他方端が第２の二次側接続部Ｔ２（センタータップ）と接続されている第１巻線３５と、一方端が第２の二次側接続部Ｔ２（センタータップ）と接続され、他方端が第３の二次側接続部Ｔ３と接続されている第２巻線３６とで構成されている（図２及び図３参照）。二次巻線３０は、第２磁脚１２及び第３磁脚１３をそれぞれ同じ数ずつ（実施形態１においては第１巻線３５で各１周ずつ、第２巻線３６で各１周ずつ）巻回する。
第１巻線３５は、第２磁脚１２に１ターン巻回される第１の二次巻線３１と第３磁脚１３に１ターン巻回される第２の二次巻線３２とを並列に接続してなる（図３（ｂ）の実線参照）。第２巻線３６は、第２磁脚１２に１ターン巻回される第３の二次巻線３３と第３磁脚１３に１ターン巻回される第４の二次巻線３４とを並列に接続してなる（図３（ｂ）の破線参照）。

【0025】

二次巻線３０は、金属（例えば銅板）などの導電性のプレートからなる。二次巻線３０の具体的な構成は、以下のとおりである。なお、以下の説明において、各二次側接続部側を後端側とし、第１磁脚１１側を先端側とする。すなわち、二次巻線３０は、図３（ｃ）に示すように、
第１の二次側接続部Ｔ１から第２磁脚１２を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で下降して第２磁脚１２を迂回する第１迂回部４１と、
第１迂回部４１の下方に配置され、第２の二次側接続部Ｔ２から第２磁脚１２を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で下降して第２磁脚１２を迂回する第３迂回部４３と、
第２の二次側接続部Ｔ２から第３磁脚１３を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で上昇して第３磁脚１３を迂回する第２迂回部４２と、
第２迂回部４２の下方に配置され、第３の二次側接続部Ｔ３から第３磁脚１３を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で上昇して第３磁脚１３を迂回する第４迂回部４４と、
第１の二次側接続部Ｔ１と接続され、第２の二次側接続部Ｔ２側から第１磁脚１１側に向かって直線状に延び、先端付近の側面に第２迂回部４２の先端が接続されている第１直線部４５と、
第１直線部４５の下方に配置され、第２の二次側接続部Ｔ２と接続され、第２の二次側接続部Ｔ２と接続されている付近で第２迂回部４２の後端部及び第３迂回部４３後端部と接続され、第２の二次側接続部Ｔ２側から第１磁脚１１側に向かって直線状に延び、先端付近の両側面に第１迂回部４１の先端及び第４迂回部４４先端がそれぞれ接続されている第２直線部４６と、
第２直線部４６の下方に配置され、第３の二次側接続部Ｔ３と接続され、第２の二次側接続部Ｔ２側から第１磁脚１１側に向かって直線状に延び、先端付近で第３迂回部４３と接続されている第３直線部４７と、を有する。

【0026】

第１の二次巻線３１は、第１迂回部４１と第２直線部４６とで構成されている。
第２の二次巻線３２は、第２迂回部４２と第１直線部４５とで構成されている。
第３の二次巻線３３は、第３迂回部４３と第３直線部４７とで構成されている。
第４の二次巻線３４は、第４迂回部４４と第２直線部４６とで構成されている。

【0027】

一次巻線２０と二次巻線３０は、第１磁脚１１が延在する方向（鉛直方向）から見て、二次側接続部Ｔ１,Ｔ２，Ｔ３が配置されている側とは反対側において第１磁脚１１と第２磁脚１２及び第３磁脚１３との間に一次巻線２０と二次巻線３０とは互いに重なる領域を有する（図２（ｃ）参照）。

【0028】

第１の二次側接続部Ｔ１、第２の二次側接続部Ｔ２及び第３の二次側接続部Ｔ３は、トランス１の出力端子を構成する。第１の二次側接続部Ｔ１及び第３の二次側接続部Ｔ３は、整流部１２０と接続され、第２の二次側接続部Ｔ２は、インダクタ１４０と接続される。二次側接続部Ｔ１,Ｔ２，Ｔ３は、側面から見て第３磁脚１３側から二次側接続部Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１の順に形成されている（図２（ｄ）参照）。第３の二次側接続部Ｔ３は、第３の二次巻線３３及び第４の二次巻線３４と接続されており、第３の二次巻線３３及び第４の二次巻線３４との接続部分から上方へ屈曲し、所定の高さ位置で外側に向かって突き出している。第２の二次側接続部Ｔ２は、第１の二次巻線３１、第２の二次巻線３２，第３の二次巻線３３及び第４の二次巻線３４と接続されており、各二次巻線との接続部分から上方へ屈曲し、第３の二次側接続部及び第２の二次側接続部と同じ高さ位置で外側に向かって突き出している。第１の二次側接続部Ｔ１は、第１の二次巻線３１及び第２の二次巻線３２と接続されており、第１の二次巻線３１及び第２の二次巻線３２との接続部分から上方へ屈曲し、所定の高さ位置で外側に向かって突き出している。

【0029】

２．実施形態１に係るトランス１の効果
実施形態１に係るトランス１によれば、所定の方向に延在する第１磁脚１１と、第１磁脚１１と平行に延在する第２磁脚１２及び第３磁脚１３とを有するコアと、第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回される二次巻線３０とを備え、二次巻線３０は、第２磁脚１２に巻回される第１の二次巻線３１と、第３磁脚１３に巻回される第２の二次巻線３２とを有するため、第１の二次巻線３１を貫く磁束、及び、第２の二次巻線３２を貫く磁束をそれぞれ、一次巻線２０によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線３０の最小巻数を、二次巻線３０を第１磁脚１１に巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線３０を第１磁脚１１に巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線３０を第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回した場合、電磁気学上の二次巻線３０の巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線３０の巻数を減らすことができ、一次巻線２０の巻数を減らすことができることから、一次巻線２０の配線長を短くすることができ、一次巻線２０の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。その結果、一次巻線２０に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線２０及び二次巻線３０の１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失が小さいトランスとなる。

【0030】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、第１の二次巻線３１と第２の二次巻線３２が並列に接続されているため、第１磁脚１１と第２磁脚１２とが磁気的に連結されている磁束経路と第１磁脚１１と第３磁脚１３とが磁気的に連結されている磁束経路の両方で電力が伝達されることとなる。従って、第２磁脚１２又は第３磁脚１３のどちらか巻回していない場合と比較して漏れが少なく、一次巻線２０で生じた磁束を高い変換効率で二次巻線３０の起電力とすることができる。なお、このことは、第３の二次巻線３３と第４の二次巻線３４の場合においても同様である。

【0031】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、第２磁脚１２に巻回される第１の二次巻線３１と第３磁脚１３に巻回される第２の二次巻線３２とを並列に接続し、一方端が第１の二次側接続部Ｔ１と接続され、他方端が第２の二次側接続部Ｔ２と接続された第１巻線３５と、第２磁脚１２に巻回される第３の二次巻線３３と第３磁脚１３に巻回される第４の二次巻線３４とを並列に接続し、一方端が第２の二次側接続部Ｔ２と接続され、他方端が第３の二次側接続部Ｔ３と接続された第２巻線３６とを備える、いわゆるセンタータップ方式のコイルであるため、全波整流に用いることができるなど様々な用途に用いることができる。

【0032】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、第１磁脚１１の中央部から第２磁脚１２の中央部に向かう方向と、第１磁脚１１の中央部から第３磁脚１３の中央部に向かう方向とのなす角は、１８０°よりも小さいため、第２磁脚１２と第３磁脚１３との間の間隔が狭くなる。このため、二次巻線３０の配線長が短くて済み、二次巻線３０の交流抵抗を低減することができる。従って、二次巻線３０に流れる電流の損失を低減することができる。ところで、実施形態１に係るトランス１においては、第１の二次巻線３１と第２の二次巻線３２が並列に接続されているため、第２磁脚１２及び第３磁脚１３の両方を巻回する必要があるが、第２磁脚１２と第３磁脚１３との間の間隔が狭いため、二次巻線３０の配線長を短くすることができる。

【0033】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、第１磁脚１１の中央部から第２磁脚１２の中央部に向かう方向と、第１磁脚１１の中央部から第３磁脚１３の中央部に向かう方向とのなす角は、鋭角であるため、二次巻線３０の配線長をより一層短くすることができ、二次巻線３０に流れる電流の損失を低減することができる。

【0034】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、継鉄部１４，１５の形状は、第１磁脚１１が延在する方向から見て、Ｖ字形状であるため、また、Ｖ字の２つの先端に第２磁脚１２と第３磁脚１３とを配置することで、第２磁脚１２と第３磁脚１３との長さを狭めることができ、二次巻線３０の配線長を短くすることができる。

【0035】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、第１磁脚１１が延在する方向から見て、一次巻線２０と二次巻線３０とは互いに重なる領域を有するため、交流抵抗を減らすことができ、その結果、トランスの損失を小さくすることができる。

【0036】

また、実施形態１に係るトランス１によれば、二次巻線３０は、第２磁脚１２及び第３磁脚１３をそれぞれ同じ数ずつ巻回するため、一次巻線２０で生成される磁束から第２磁脚１２に巻かれた二次巻線３０に生じる起電力と第３磁脚１３に巻かれた二次巻線３０に生じる起電力とを均等にすることができる。その結果、バランスが良く、損失が少ないトランスとなる。

【0037】

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るトランス２を示す断面図である。実施形態２に係るトランス２は、基本的には実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するが、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点で実施形態１に係るトランス１の場合とは異なる（図４参照）。

【0038】

このように、実施形態２に係るトランス２は、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点で実施形態１に係るトランス２の場合とは異なるが、実施形態１に係るトランス１の場合と同様に、所定の方向に延在する第１磁脚１１と、第１磁脚１１と平行に延在する第２磁脚１２及び第３磁脚１３とを有するコアと、第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回される二次巻線３０とを備え、二次巻線３０は、第２磁脚１２に巻回される第１の二次巻線３１と、第３磁脚１３に巻回される第２の二次巻線３２とを有するため、第１の二次巻線３１を貫く磁束、及び、第２の二次巻線３２を貫く磁束をそれぞれ、一次巻線２０によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線３０の最小巻数を、二次巻線３０を第１磁脚１１に巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線３０を第１磁脚１１に巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線３０を第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回した場合、電磁気学上の二次巻線３０の巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線３０の巻数を減らすことができ、一次巻線２０の巻数を減らすことができることから、一次巻線２０の配線長を短くすることができ、一次巻線２０の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。従って、一次巻線２０に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線２０及び二次巻線３０の１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失が小さいトランスとなる。

【0039】

また、実施形態２に係るトランス２によれば、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならないため、互いの巻線同士が影響を与えることが少なくなる。

【0040】

なお、実施形態２に係るトランス２は、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点以外の点においては実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトランス１が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0041】

［実施形態３及び４］
図５は、実施形態３に係るトランス３を示す模式的な断面図である。実施形態３に係るトランス３は、基本的には実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するが、コアの継鉄部が矩形形状である点で実施形態１に係るトランス１の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係るトランス３は、第１磁脚１１のから第２磁脚１２の中央部に向かう方向と、第１磁脚１１の中央部から第３磁脚１３の中央部に向かう方向とのなす角は、１８０°である継鉄部を有し、第１磁脚１１ａは矩形形状の中央付近に配置され、第２磁脚１２ａ及び第３磁脚１３ａは第１磁脚１１ａを挟んで対向する位置（矩形形状の両端）に配置されている（図５参照）。

【0042】

図６は、実施形態４に係るトランス４を示す模式的な断面図である。実施形態４に係るトランス４は、基本的には実施形態３に係るトランス３と同様の構成を有するが、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点で実施形態３に係るトランス３と異なる（図６参照）。

【0043】

このように、実施形態３に係るトランス３及び実施形態４に係るトランス４は、コアの継鉄部が矩形形状である点、あるいは、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点で実施形態１に係るトランス１の場合とは異なるが、実施形態１に係るトランス１の場合と同様に、所定の方向に延在する第１磁脚１１ａと、第１磁脚１１ａと平行に延在する第２磁脚１２ａ及び第３磁脚１３ａとを有するコアと、第２磁脚１２ａ及び第３磁脚１３ａに巻回される二次巻線３０とを備え、二次巻線３０は、第２磁脚１２ａに巻回される第１の二次巻線３１と、第３磁脚１３ａに巻回される第２の二次巻線３２とを有するため、第１の二次巻線３１を貫く磁束、及び、第２の二次巻線３２を貫く磁束をそれぞれ、一次巻線２０によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線３０の最小巻数を、二次巻線３０を第１磁脚１１ａに巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線３０を第１磁脚１１ａに巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線３０を第２磁脚１２ａ及び第３磁脚１３ａに巻回した場合、電磁気学上の二次巻線３０の巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線３０の巻数を減らすことができ、一次巻線２０の巻数を減らすことができることから、一次巻線２０の配線長を短くすることができ、一次巻線２０の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。従って、一次巻線２０に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線２０及び二次巻線３０の１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失が小さいトランスとなる。

【0044】

なお、実施形態３に係るトランス３及び実施形態４に係るトランス４は、コアの継鉄部が矩形形状である点、あるいは、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点以外の点においては実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトランス１が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0045】

［実施形態５］
図７は、実施形態５に係るトランス５を示す図である。実施形態５に係るトランス５は、基本的には実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するが、センタータップ方式ではなく、二次ブリッジ回路方式（図７（ｅ）参照）である点で実施形態１に係るトランス１の場合とは異なる。すなわち、実施形態５に係るトランス５は、第１の二次側接続部Ｔ１と第２の二次側接続部Ｔ２とを有し、センタータップを有しない（図７参照）。第１の二次側接続部Ｔ１及び第２の二次側接続部Ｔ２は整流部１２０と接続される。

【0046】

実施形態５に係るトランス５において、二次巻線３０ａは、第２磁脚１２に１ターン巻回される第１の二次巻線３１ａと第３磁脚１３に１ターン巻回される第２の二次巻線３２ａとを並列に接続してなる（図７（ｆ）参照）。
第１の二次巻線３１ａは、第１の二次側接続部Ｔ１から第２磁脚１２を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で下降して第２磁脚１２を迂回することで第１磁脚１１側に到達するとともに、第１磁脚１１側付近から第２磁脚１２と第３磁脚１３との間を直線状に伸びて第２の二次側接続部Ｔ２と接続されている（図７参照）。第２の二次巻線３２ａは、第２の二次側接続部Ｔ２から第３磁脚１３を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら緩やかな傾斜で上昇することで第３磁脚１３を迂回して第１磁脚１１側に到達するとともに、第１磁脚１１側付近から第２磁脚１２と第３磁脚１３との間を直線状に伸びて第１の二次側接続部Ｔ１と接続されている。

【0047】

このように、実施形態５に係るトランス５は、センタータップ方式ではなく、二次ブリッジ回路方式である点で実施形態１に係るトランス１の場合とは異なるが、実施形態１に係るトランス１の場合と同様に、所定の方向に延在する第１磁脚１１と、第１磁脚１１と平行に延在する第２磁脚１２及び第３磁脚１３とを有するコアと、第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回される二次巻線３０ａとを備え、二次巻線３０ａは、第２磁脚１２に巻回される第１の二次巻線３１ａと、第３磁脚１３に巻回される第２の二次巻線３２ａとを有するため、第１の二次巻線３１ａを貫く磁束、及び、第２の二次巻線３２ａを貫く磁束をそれぞれ、一次巻線２０によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線３０ａの最小巻数を、二次巻線３０ａを第１磁脚１１に巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線３０ａを第１磁脚１１に巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線３０ａを第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回した場合、電磁気学上の二次巻線３０ａの巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線３０の巻数を減らすことができ、一次巻線２０の巻数を減らすことができることから、一次巻線２０の配線長を短くすることができ、一次巻線２０の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。従って、一次巻線２０に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線２０及び二次巻線３０ａの１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失が小さいトランスとなる。

【0048】

なお、実施形態５に係るトランス５は、センタータップ方式ではなく、二次ブリッジ回路方式である点以外の点においては実施形態１に係るトランス１と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトランス１が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0049】

［実施形態６及び７］
図８は、実施形態６に係るトランス６を示す模式的な断面図である。実施形態６に係るトランス６は、基本的には実施形態５に係るトランス５と同様の構成を有するが、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点で実施形態５に係るトランス５の場合とは異なる。

【0050】

図９は、実施形態７に係るトランス７を示す模式的な断面図である。実施形態７に係るトランス７は、基本的には実施形態５に係るトランス５と同様の構成を有するが、コアの継鉄部が矩形形状である点で実施形態５に係るトランス５と異なる。なお、実施形態７においては、平面的に見て一次巻線２０と二次巻線３０ｂとは重なっている。

【0051】

このように、実施形態６に係るトランス６及び実施形態７に係るトランス７は、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点、あるいは、コアの継鉄部が矩形形状である点で実施形態５に係るトランス５の場合とは異なるが、所定の方向に延在する第１磁脚１１，１１ａと、第１磁脚１１，１１ａと平行に延在する第２磁脚１２，１２ａ及び第３磁脚１３，１３ａとを有するコアと、第２磁脚１２，１２ａ及び第３磁脚１３，１３ａに巻回される二次巻線３０ａ，３０ｂとを備え、二次巻線３０ａ、３０ｂは、第２磁脚１２，１２ａに巻回される第１の二次巻線３１ａ，３１ｂと、第３磁脚１３，１３ａに巻回される第２の二次巻線３２ａ，３２ｂとを有するため、第１の二次巻線３１ａ，３１ｂを貫く磁束、及び、第２の二次巻線３２ａ，３２ｂを貫く磁束をそれぞれ、一次巻線２０によって生成される磁束の例えば半分とすることができ、電磁気学上の二次巻線３０ａ、３０ｂの最小巻数を、二次巻線３０を第１磁脚１１，１１ａに巻回した場合の例えば半分とすることができる（二次巻線３０ａ、３０ｂを第１磁脚１１，１１ａに巻回した場合の二次巻線の巻数を１ターンとすれば、二次巻線３０を第２磁脚１２及び第３磁脚１３に巻回した場合、電磁気学上の二次巻線３０ａ、３０ｂの巻数を０．５ターンとすることができる。）。従って、交流電圧を高周波化して、二次巻線３０の巻数を減らすことができ、一次巻線２０の巻数を減らすことができることから、一次巻線２０の配線長を短くすることができ、一次巻線２０の交流抵抗（インピーダンス）を低減することができる。その結果、一次巻線２０に流れる電流の損失を低減することができ、低損失のトランスを実現することができる。
また、高周波化すると、コア断面積を小さくすることができる、という効果を得ることができるため、トランスの投影面積を小さくすることができ、トランスの小型化を実現することができる。そして、トランスを小型化することにより、一次巻線２０及び二次巻線３０ａ、３０ｂの１ターンに必要な配線長も短くなり、より一層損失が小さいトランスとなる。

【0052】

なお、実施形態６に係るトランス６及び実施形態７に係るトランス７は、平面的に見て一次巻線と二次巻線とが重ならない点、あるいは、コアの継鉄部が矩形形状である点以外の点においては実施形態５に係るトランス５と同様の構成を有するため、実施形態５に係るトランス５が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0053】

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

【0054】

（１）上記各実施形態（各変形例も含む。以下同じ。）において記載した位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。

【0055】

（２）上記実施形態１，２，５及び６においては、継鉄部の形状を第１磁脚が延在する方向から見て、Ｖ字形状としたが、本発明はこれに限定するものではない。継鉄部の形状を第１磁脚が延在する方向から見て、台形形状又は三角形形状としてもよい（台形形状の場合、図１０参照）。

【0056】

（３）上記各実施形態においては、第１の二次巻線と第２の二次巻線を並列に接続したが、本発明はこれに限定するものではない。第１の二次巻線と第２の二次巻線を直列に接続してもよい（例えば、実施形態３において、第１の二次巻線と第２の二次巻線を直列にした場合、図１１参照）。

【0057】

（４）上記各実施形態においては、第１磁脚の中央部から第２磁脚の中央部に向かう方向と、第１磁脚の中央部から第３磁脚の中央部に向かう方向とのなす角を鋭角又は１８０°としたが、本発明はこれに限定するものではない。第１磁脚の中央部から第２磁脚の中央部に向かう方向と、第１磁脚の中央部から第３磁脚の中央部に向かう方向とのなす角を直角にしてもよいし、鈍角にしてもよい。

【0058】

（５）上記実施形態１においては、第１磁脚の断面形状を楕円形状としたが、本発明はこれに限定するものではない。第１磁脚の断面形状を円形状や矩形形状、その他適宜の形状としてもよい。

【0059】

（６）上記実施形態１，２，５及び６においては、第２磁脚及び第３磁脚の断面形状を円形状としたが、本発明はこれに限定するものではない。第２磁脚及び第３磁脚の断面形状を楕円形状や矩形形状、その他適宜の形状としてもよい。また、上記実施形態１，２，５及び６においては、各迂回部を二次側接続部から第２磁脚１２又は第３磁脚１３を外側から第１磁脚１１側まで円弧状に巻きながら迂回する迂回部としたが、本発明はこれに限定するものではない。各迂回部を二次側接続部Ｔ１から第２磁脚１２又は第３磁脚を外側から第１磁脚１１側まで第２磁脚や第３磁脚の断面形状に合わせて巻きながら迂回する迂回部としてもよい。

【0060】

（７）上記実施形態１，２，５及び６においては、各迂回部が緩やかな傾斜で上昇又は下降して迂回するものであるとしたが、本発明はこれに限定するものではない。各迂回部が階段状に上昇又は下降して迂回するものであるしてもよいし、その他適宜のものであってもよい。

【符号の説明】

【0061】

１、２，３，４，５，６，７，８，９００…トランス、１０，１０ａ，１０ｂ，９１０…コア、１１，１１ａ…第１磁脚、１２，１２ａ…第２磁脚、１３，１３ａ…第３磁脚、１４、９１４…上側の継鉄部、１５，１５ａ，１５ｂ，９１５…下側の継鉄部、２０，９２０…一次巻線、３０，３０ａ，３０ｂ,３０ｃ，９３０…二次巻線、３１，３１ａ，３１ｂ…第１の二次巻線、３２，３２ａ，３２ｂ…第２の二次巻線、３３…第３の二次巻線、３４…第４の二次巻線、３５…第１巻線、３６…第２巻線、４１…第１迂回部、４２…第２迂回部、４３…第３迂回部、４４…第４迂回部、４５…第１直線部、４６…第２直線部、４７…第３直線部、１００…スイッチング電源、１１０…高周波インバータ部、１２０…整流部、１３０…ＣＲスナバ部、１４０…インダクタ、９１１…中央磁脚、９１２、９１３…外側磁脚、Ｃ１…入力コンデンサ、Ｔ１…第１の二次側接続部、Ｔ２…第２の二次側接続部、Ｔ３…第３の二次側接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2021-11-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項5】

前記第１磁脚の中央部から前記第２磁脚の中央部に向かう方向と、前記第１磁脚の中央部から前記第３磁脚の中央部に向かう方向とのなす角は、１８０°よりも小さいことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のトランス。