特許 7318207 カップリングトランスとそれを用いた電力線通信装置、並びに給電装置及び電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-24

(45)【発行日】2023-08-01

(54)【発明の名称】カップリングトランスとそれを用いた電力線通信装置、並びに給電装置及び電動車両

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/06 20060101AFI20230725BHJP

   H04B 3/56 20060101ALI20230725BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20230725BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20230725BHJP

   H01F 27/00 20060101ALI20230725BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230725BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20230725BHJP

   H01F 19/00 20060101ALI20230725BHJP

【ＦＩ】

H01F17/06 A

H04B3/56

H01F27/29 J

H01F27/29 P

H01F17/04 N

H01F27/00 Q

H01F27/28 K

H02J13/00 B

H01F19/00 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019000928

(22)【出願日】2019-01-08

(65)【公開番号】P2020113561

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-12-13

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(72)【発明者】

【氏名】坂口 睦仁

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亨

【審査官】森岡 俊行

(56)【参考文献】

【文献】実開平０４－１１６１０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２４５２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１８２６８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０４－０８００１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０１－２２７４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８２５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０４６７２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０２－０３５４１１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １７／０６

Ｈ０４Ｂ ３／５６

Ｈ０１Ｆ ２７／２９

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／００

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０１Ｆ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面と、外周面と、前記内周面と前記外周面とを繋ぐ２つの端面と、を備えた環状磁心に、３本の導線がトリファイラ巻でスパイラル状に巻き付けられたコイル部品と、前記コイル部品を載置する端子台と、を備え、
前記トリファイラ巻では、前記導線の巻始め側と巻終り側とを除いて、前記環状磁心の外周面側にて一次巻線となる第１導線が中央にあり、その両隣に二次巻線となる第２導線と第３導線とが並んで配置され、且つ前記環状磁心の内周面側を除き多層に積み重ならないように周回させて巻き付けられ、
前記端子台は、絶縁樹脂からなる基部と、前記基部の対面する第１側面及び第２側面に複数の金属端子と、を備え、
前記端子台は、前記第１側面側を除く三方に前記基部から立設する壁部と、前記壁部の上端部を覆う天板部と、前記第２側面側の壁部と前記天板部との間に開口部と、を備え、
前記第１導線の端部は、前記壁部の無い側を通して前記第１側面側の金属端子に接続し、前記第２導線と前記第３導線の端部は、前記開口部を通して前記第２側面側の壁部上部を超えて、前記第２側面側の金属端子に接続し、
前記第２側面側で、前記第２導線と前記第３導線の巻始め端部が接続する金属端子が隣り合い、前記第２導線と前記第３導線の巻終り端部が接続する金属端子が隣り合い、前記第２導線の巻終り端部が接続する金属端子と前記第３導線の巻始め端部が接続する金属端子とが隣り合っている、カップリングトランス。

【請求項2】

請求項１のカップリングトランスであって、
前記第１導線の巻数Ｎ１と、前記第２導線の巻数Ｎ２と、前記第３導線の巻数Ｎ３が、Ｎ１：Ｎ２：Ｎ３＝１：１：１の関係にあるカップリングトランス。

【請求項3】

請求項１または２に記載のカップリングトランスであって、
前記コイル部品は前記環状磁心の一方の端面側が前記端子台の基部に対面して載置され、シリコーン樹脂で固定されたカップリングトランス。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載のカップリングトランスを用いた電力線通信装置であって、
前記カップリングトランスの一次巻線側をＰＬＣ送受信装置に接続し、二次巻線側を電力線側に接続した電力線通信装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電力線通信装置を搭載した給電装置。

【請求項6】

請求項４に記載の電力線通信装置を搭載した電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はカップリングトランスとそれを用いた電力線通信装置、給電装置及び電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、走行用モータとバッテリ等の装置を搭載し、外部の給電装置からバッテリに蓄積した電力にて走行用モータを駆動することで走行する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等（以下、電動車両ともいう）が普及し始めている。外部の給電装置（ＥＶＳＥ： Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）から電動車両に搭載されたバッテリへの充電は、給電装置と電動車両との間に接続した充電ケーブルを介して行われる。

【0003】

また、５０～６０Ｈｚの商用電力網を含む電力系統と電動車両との間の双方向で電力の融通を行うシステムとしてＶ２Ｇ（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｇｒｉｄ）が提唱されている。このシステムでは、移動に使用されていないＶ２Ｇに接続する電動車両のバッテリを電力貯蔵設備として見なし、電力系統の需給均衡の維持を目的として継続的な放電や、電力系統における周波数変動の抑制を目的として間欠的な充放電を行う。

【0004】

このようなシステムにおいては、電動車両側と給電装置側との間で、電動車両と電力網との接続可否、充電制御情報、充電量や料金等の管理情報のやり取りが必要となる。例えば特許文献１では、電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）により、このような各種情報の送受信を行うことが提案されている。電動車両と給電装置とが電力線通信を行うには、充電ケーブル（電力線）に信号を重畳させたり、電力線に重畳された信号を取り出したりするカップリングトランス等の部品を使用した電力線通信装置を車両や給電装置に搭載する必要がある。

【0005】

図１７に特許文献２に記載された電力線通信におけるカップリングトランスを含む電力線通信システムの回路構成の一例を示す。電力線通信で搬送に使用される周波数帯域は、低速通信では数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚ、高速通信では２ＭＨｚから３０ＭＨｚ程度の周波数帯域が利用される。図示した例は、単相三線式の外線Ｌ１，Ｌ２および中性線Ｎを利用した電力線通信システムに用いられるものである。外線Ｌ１，Ｌ２、中性線Ｎから分岐した経路に、電源（図示せず）の商用周波数に対して高インピーダンスのカップリングコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が接続し、その先にカップリングトランスＴ１を介してＰＬＣ送受信装置１００が接続されている。図示したカップリングトランスＴ１は、巻数比が１：１：１となる３つの巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を有し、これらのうち二次巻線となる２つの巻線Ｍ２、Ｍ３の一端どうしが接続した中間タップがカップリングコンデンサＣ２と接続し、巻線Ｍ２、Ｍ３の他端がカップリングコンデンサＣ１、Ｃ３に接続し、一次巻線となる巻線Ｍ１はＰＬＣ送受信装置１００と接続されている。

【0006】

信号の送信を行う場合、送信信号はＰＬＣ送受信装置１００を介してカップリングトランスＴ１の巻線Ｍ１に入力され、巻線Ｍ２、Ｍ３から出力されて外線Ｌ１，Ｌ２および中性線Ｎの電力線に対して重畳される。受信を行う場合は、前述と逆の経路で信号が電力線から分離されＰＬＣ送受信装置１００により受信される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００６－２６２５７０号公報

【文献】特開２００３－３４７９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

カップリングトランスＴ１は、例えば磁心（図示せず）と、磁心に巻回された第１導線の巻線Ｍ１、第２導線の巻線Ｍ２、第３導線の巻線Ｍ３とで構成され、一次巻線は第１導線の巻線Ｍ１で形成され、前記一次巻線と電磁的に結合する第二巻線は第２導線の巻線Ｍ２と第３導線の巻線Ｍ３が接続して形成される。このようなカップリングトランスＴ１では、第１導線の巻線Ｍ１と第２導線の巻線Ｍ２との結合と第１導線の巻線Ｍ１と第３導線の巻線Ｍ３との結合の結合差が大きくなると、カップリングトランスＴ１の二次巻線側から出力される信号の振幅差が大きく、また損失（挿入損失）が大きくなって、品質の良い信号が得られない場合がある。また電力線が他の機器に対するノイズ源となる場合があり、他の機器からのノイズの影響も受け易いと考えられる。更に、信号の受信を行う場合に一次巻線からＰＬＣモデムへ出力される信号を劣化させる場合がある。その影響は通信に利用される周波数帯域が高い程、顕著になり易い。

【0009】

そこで本発明では、二次巻線が複数の導線で構成されるカップリングトランスで、高周波数での挿入損失の増加を抑えたカップリングトランスと、それを用いた電力線通信装置、給電装置、及び電動車両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】

第１の発明は、内周面と、外周面と、前記内周面と前記外周面とを繋ぐ２つの端面と、を備えた環状磁心に、３本の導線がトリファイラ巻でスパイラル状に巻き付けられたコイル部品を備え、前記トリファイラ巻では、前記導線の巻始め側と巻終り側とを除いて、前記環状磁心の外周面側にて一次巻線となる第１導線が中央にあり、その両隣に二次巻線となる第２導線と第３導線とが並んで配置されている、カップリングトランスである。

【0011】

第１の発明においては、前記第１導線の巻数Ｎ１と、前記第２導線の巻数Ｎ２と、前記第３導線の巻数Ｎ３が、Ｎ１：Ｎ２：Ｎ３＝１：１：１の関係にあるのが好ましい。

【0012】

第１の発明においては、前記コイル部品が端子台に載置され、前記端子台は、絶縁樹脂からなる基部と、前記基部の対面する第１側面及び第２側面に複数の金属端子と、を備え、前記第１側面側の金属端子に前記第１導線の端部が接続し、前記第２側面側の金属端子に前記第２導線と前記第３導線の端部が接続し、前記第２側面側で、前記第２導線と前記第３導線の巻始め端部が接続する金属端子が隣り合い、前記第２導線と前記第３導線の巻終り端部が接続する金属端子が隣り合い、前記第２導線の巻終り端部が接続する金属端子と前記第３導線の巻始め端部が接続する金属端子とが隣り合うのが好ましい。

【0013】

また第１の発明においては、前記端子台の基部から立設し、前記第２側面側の金属端子と前記環状磁心との間を仕切る壁部を有し、前記コイル部品の前記第２導線と前記第３導線とは前記端子台の前記壁部上端を越えて前記金属端子と接続するのが好ましい。

【0014】

また第１の発明においては、前記コイル部品は前記環状磁心の一方の端面側が前記端子台の基部に対面して載置され、シリコーン樹脂で固定されるのが好ましい。更に、前記第１導線から前記第３導線は、少なくとも端部の色調がそれぞれ異なるのが好ましく、前記第１導線から前記第３導線は、絶縁被覆の色調がそれぞれ異なるのが好ましい。

【0015】

第２の発明は、第１の発明のカップリングトランスを用いた電力線通信装置であって、前記カップリングトランスの一次巻線側をＰＬＣ送受信装置に接続し、二次巻線側を電力線側に接続した電力線通信装置である。

【0016】

第３の発明は、第２の発明の電力線通信装置を搭載した給電装置である。

【0017】

第４の発明は、第２の発明の電力線通信装置を搭載した電動車両である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、環状磁心に、３本の導線がトリファイラ巻でスパイラル状に巻き付けられたコイル部品を備えるカップリングトランスで、高周波数での挿入損失の増加を抑えたカップリングトランスと、それを用いた電力線通信装置、給電装置、及び電動車両を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスの平面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスの等価回路図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いるコイル部品の平面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いる環状磁心の斜視図である。

【図5】コイル部品の作製方法を説明するための図であり、環状磁心に３本の導線を巻回し始めた状態を示す。

【図6】コイル部品の作製方法を説明するための図であり、コイル部品の３本の導線の端部を所定の方向に向けた状態を示す。

【図7】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台の斜視図である。

【図8】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの右側面図である。

【図9】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台を上方から斜視図である。

【図10】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台を下方から斜視図である。

【図11】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台のＡ－Ａ断面図である。

【図12】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの正面図である。

【図13】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの上平面図である。

【図14】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの下平面図である。

【図15】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの右側面図である。

【図16】本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスの背面図である。

【図17】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスを用いた電力線通信装置を単相三線式の電力線への接続例を示す回路図である。

【図18】本発明の一実施形態に係るカップリングトランスを用いた電力線通信装置を三相三線式の電力線への接続例を示す回路図である。

【図19】３本の導線を分離して巻回した比較例のカップリングトランスを説明するための図である。

【図20】一次巻線と二次巻線の導線を分離して巻回した比較例のカップリングトランスを説明するための図である。

【図21】カップリングトランスの挿入損失特性を評価する測定回路のブロック図である。

【図22】本発明の実施例と比較例のカップリングトランスの挿入損失の周波数特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明のカップリングトランスの実施形態について説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されない。図１は本発明の一実施形態を示すカップリングトランスの平面図である。図２は本発明の一実施形態を示すカップリングトランスの等価回路図である。なお図１において、Ｓは導線の巻始めの端部側を、Ｅは巻終りの端部側であることを示し、図２において第１導線から第３導線のそれぞれに付与された黒丸は巻線の巻始め側を示している。また、図３は本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いるコイル部品の平面図であり、図４は本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いる環状磁心の斜視図である。図５はコイル部品の作製方法を説明するための図であり、環状磁心に３本の導線を巻回し始めた状態を示し、図６はコイル部品の３本の導線の端部を所定の方向に向けた状態を示す。また、図７は本発明の一実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台の斜視図である。これらの図を適宜参照して本発明の実施形態のカップリングトランスを説明する。

【0021】

図１に示したカップリングトランス１の例では、電気的機能の要部であるコイル部品１０と、前記コイル部品１０と他の回路との中継と面実装を担う金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）を備える。前記コイル部品１０は図７に示すような端子台２００に載置されている。コイル部品１０は端子台２００と接着剤等の固定手段で固着されている。接着剤はシリコーン系を用いることができ、シリコーン系の接着剤は硬度が柔らかく使用温度範囲も広い点で好ましい。

【0022】

端子台２００は、絶縁樹脂からなる基部２１０と、前記基部２１０に設けられた金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）を備える。図７に示した例では、基部２１０で広面積に形成された対向する二面である上面２１１ａおよび下面２１１ｂと、上面２１１ａと下面２１１ｂとを繋ぐ４側面２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ、２１３ｂを有する矩形状であって、対面する２側面２１２ａ、２１２ｂには金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）が埋め込まれ、それぞれ先端部が突出している。金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）によって回路基板に直接実装可能となる。なお図示した例ではコイル部品１０の導線と接続しない金属端子１１０を備えている。これにより、実装基板との接続強度を増すことができ、安定した実装が可能となる。実装基板との接続強度が満足され、端子位置の変更等の対応が必要とされない場合は、導線と接続しない金属端子を設けなくても良い。

【0023】

またコイル部品１０が載置される基部２１０の上面２１１ａは平坦面となっているが、窪みを設けてコイル部品１０の位置決めとしたり、固定用の接着剤溜りとしたりしても良い。また詳細は後述するが、基部２１０は上面２１１ａから立設する壁部を備えているのが好ましい。

【0024】

金属端子１１０はＳＰＣＣや、ニッケル、コバルトおよび鉄の合金であるコバール、あるいは４２アロイ等を用いるのが好ましい。

【0025】

また端子台２００を構成する絶縁樹脂は、絶縁性、機械強度、耐薬品性、耐熱性、耐湿性及び成形性を有する樹脂であれば良く、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ：ポリフェニレンサルファイド）樹脂、液晶ポリマー、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙ Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂等が好ましく、それらを射出成形法等の公知の方法で成形したものを用いることができる。

【0026】

コイル部品１０の導体２０、２１、２２の端部は適宜引き出されて、端子台２００の金属端子１１０と接続される。図１に示した例では、端子台２００の第１側面２１２ａ側の金属端子Ｔ２、Ｔ３にコイル部品１０の第１導線２０の端部が接続し、第２側面２１２ｂ側の金属端子Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８に第２導線２１と第３導線２２の端部が接続する。第１側面２１２ａ側で第１導線２０の巻始め端部２０Ｓが金属端子Ｔ２と接続し、巻終り端部２０Ｅが金属端子Ｔ３と接続する。第２側面２１２ｂ側では、第２導線２１の巻始め端部２１Ｓが金属端子Ｔ８と接続し、巻終り端部２１Ｅが金属端子Ｔ６と接続し、第３導線２２の巻始め端部２２Ｓが金属端子Ｔ７と接続し、巻終り端部２２Ｅが金属端子Ｔ５と接続する。結果、第２導線２１の巻始め端部２１Ｓと第３導線２２の巻始め端部２２Ｓが接続する金属端子Ｔ８、Ｔ７が隣り合い、第２導線２１の巻終り端部２１Ｅと第３導線２２の巻終り端部２２Ｅが接続する金属端子Ｔ６、Ｔ５が隣り合い、第２導線２１の巻終り端部２１Ｅと第３導線２２の巻始め端部２２Ｓが接続する金属端子Ｔ６、Ｔ７が隣り合ったカップリングトランス１となる。このような構成によれば、２次側の導線の巻始め・巻終りを分離できて、接続する端子への配線時に導線を交差しなくも良くなる点で好ましい。

【0027】

図１に示したカップリングトランス１では、図２で示したカップリングトランスの等価回路図のように二次巻線を構成する第２導線２１と第３導線２２とは結線されていない個別の巻線Ｍ２、Ｍ３の状態となっている。そのためカップリングトランス１が実装される回路基板側との接続関係を変更することで、必要に応じて巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３間の極性の関係を変更することが可能である。

【0028】

図３に示すように、コイル部品１０は、環状磁心１５に巻回された第１導線２０、第２導線２２、第３導線２３で構成された３つの巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を有し、各巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は導線を複数回巻回して構成される。カップリングトランス１は第１導体２０が一次巻線Ｍ１を構成し、第２導体２１と第３導体２２とが二次巻線Ｍ２、Ｍ３を構成する。環状磁心１５はフェライトなどの磁性体材料で形成され、図示した例では対面する端面（上面１８、下面１９）と、それらを繋ぐ外周面１６と内周面１７とを備えた円筒状であるが、外形を矩形状としても良いし、単一の、あるいは複数の磁性部材を組み合わせて所定形状としたものでも良い。

【0029】

環状磁心１５には、ＮｉＺｎ系フェライト、ＭｎＺｎ系フェライトの磁性材料や，ＦｅＳｉ系、ＦｅＳｉＣｒ系、ＦｅＳｉＡｌ系、ＦｅＮｉ系、Ｆｅ系アモルファス材料等の等の金属系磁性材料を用いることが出来る。それらの中で、高い絶縁性や、２ＭＨｚ以上の高周波帯域での利用を考慮すれば、ＮｉＺｎ系フェライトを用いるのが好ましい。環状磁心１５は、図４に示した円環状の他に矩形環状等の形状であってもよく、その材質や寸法の選定は、要求するＥＴ積の値（例えば１〔Ｖμｓ〕以上）を満足するように適宜選定すればよい。ＥＴ積は次式にて算出される。
ＥＴ＝ΔＢ×Ｎ×Ａｅ×１０^６〔Ｖμｓ〕
ΔＢ：環状磁心の最大磁束密度Ｂｍ－環状磁心の残留磁束密度Ｂｒ
Ａｅ：環状磁心の断面積、Ｎ：巻数

【0030】

また第１導線２０、第２導線２２、第３導線２３は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる導体に絶縁被覆を備える被覆線が用いられる。一般的には銅線にポリアミドイミドで絶縁被覆したエナメル線が用いられるが、一次巻線と二次巻線との絶縁を考慮すれば二層絶縁電線あるいは三層絶縁電線を用いるのが好ましい。

【0031】

高速通信で利用される高周波数帯域（２ＭＨｚから３０ＭＨｚ）での使用を考慮し、挿入損失が広い周波数で低損失の良好な周波数特性を得るのに、漏れインダクタンスが小さく、一次巻線と二次巻線の磁気結合が高くなるように環状磁心１５に第１導線２０、第２導線２２、第３導線２３を巻き回す。図５に示すように、第１導体２０を中央に、その両隣に第２導体２２と第３導体２３とが並んで位置するような三線の状態として、環状磁心１５にスパイラル状にトリファイラ巻で、且つ環状磁心１５の内周面１７側を除き多層に積み重ならないように周回させて巻き付ける。図３に示すように、環状磁心１５の内周面１７側は導線を通す領域が小さくて導線が重なり易いが、環状磁心１５の外周面１６側では、巻始めＳ側と巻終りＥ側を除いて一次巻線となる第１導線２０が中央にあり、その両隣に二次巻線となる第２導線２１と第３導線２２とが並んで配置された状態とする三線の位置関係を容易に構成することが出来る。

【0032】

コイル部品１０の各導線を、巻始めＳ側と巻終りＥ側の端部を図５で示した状態から図６に示した状態とした後、コイル部品１０を端子台２００の上面２１１ａに搭載して接着固定する。図６に示した状態では、第２導線２１と第３導線２２の端部は、端子台２００に設けられた金属端子１１０に向かうように、第２導線２１と第３導線２２の巻始めＳ側の端部を環状磁心１５の上面１８側を通り、第２導線２１と第３導線２２の巻終りＥ側の端部を環状磁心１５の下面１９側を通して引き出されている。図示した例では三線の区別が容易なように予め端部の色調をそれぞれ異ならせてマーキングしている。油性ペンなどのマーカーを使用すれば容易に導線を彩色することが出来る。着色する位置や長さ、あるいはパターンを異ならせて巻始めＳ側と巻終りＥ側の端部の区別を容易とするのも好ましい。また導線のそれぞれで絶縁被覆の色調を異ならせても良い。

【0033】

端子台２００に固定されたコイル部品１０の各導線は、最端部のマーキングを残して端部側の一部の絶縁被覆を剥離する。あらわれた導体を端子台２００に設けられた各導線に対応する金属端子１１０に前記マーキングを参考にして絡げてはんだ固定した後、各導線の余剰の端部を切断してカップリングトランス１とする。なお導体と金属端子１１０とのはんだ固定は各導線の余剰の端部を切断した後で行っても良い。図１に示した形態では、コイル部品１０を端子台２００の上面２１１ａと環状磁心１５の下面１９側とが対面するが、図８に示すように環状磁心１５の外周面１６側が端子台２００の上面２１１ａと対面するように搭載しても良い。

【0034】

コイル部品１０において、第１導線２０に並んで、その両隣に第２導線２１と第３導体２２が並んで位置するので、一次巻線と二次巻線との間に発生する寄生容量の導線間の偏りが少なく、一次巻線となる第１導線の巻線Ｍ１と二次巻線となる第２導線の巻線Ｍ２との結合と、第１導線の巻線Ｍ１と二次巻線となる第３導線の巻線Ｍ３との結合との差を少なくすることが出来る。また第２導線２１と第３導線２２との間に第１導線２０をおいて間隔を設けることが出来るので、第２導線２１と第３導線２２との二次巻線間の寄生容量を低下させることが出来て、高周波数帯での挿入損失の増加を抑制することが出来る。

【0035】

カップリングトランスを用いた電力線通信装置の単相三線式の電力線への接続例を前述の図１７を用いて説明する。電力線通信装置は変復調回路を備えたＰＬＣ送受信装置１００とカップリングトランス１を含む。ＰＬＣ送受信装置１００はカップリングトランス１の一次巻線を構成する巻線Ｍ１に接続される。二次巻線を構成する巻線Ｍ２、Ｍ３は、電源の周波数では高インピーダンスで電力線通信信号の周波数では低インピーダンスであって、電力線通信信号成分を通過させる結合コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を介して電力線へ接続される。巻線Ｍ２の巻始めＳ側は結合コンデンサＣ１を介して外線Ｌ１と接続し、巻終りＥ側は結合コンデンサＣ２を介して中性線Ｎと接続する。巻線Ｍ３の巻始めＳ側は結合コンデンサＣ２を介して中性線Ｎと接続し、巻終りＥ側は結合コンデンサＣ３を介して外線Ｌ２と接続する。なお結合コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は電力線側の信号品質に応じて適宜省略することが出来る。

【0036】

ＰＬＣ送受信装置１００からの電力線通信の信号は、巻線Ｍ２を介して単相三線式の電力線の外線Ｌ１と中性線Ｎとの電力線間に出力され、また巻線Ｍ３を介して外線Ｌ２と中性線Ｎとの電力線間に出力される。一次巻線となる第１導線の巻数Ｎ１と、二次巻線となる第２導線の巻数Ｎ２と、二次巻線となる第３導線の巻数Ｎ３が、Ｎ１：Ｎ２：Ｎ３＝１：１：１の関係にあれば、二次巻線側の巻線Ｍ２、Ｍ３のそれぞれから出力される信号は、一次巻線である巻線Ｍ１に入力した信号と略同じ振幅で、巻線Ｍ２、Ｍ３の極性によって同相あるは逆相の信号を出力する。また、外線Ｌ１と中性線Ｎ間、あるいは外線Ｌ２と中性線Ｎ間に重畳した電力線通信信号は巻線Ｍ１に現れてＰＬＣ送受信装置１００はその信号を受信することができる。

【0037】

また、巻線Ｍ２の巻始めＳ側を外線Ｌ１と接続し、巻終りＥ側を中性線Ｎと接続するとともに、巻線Ｍ３の巻始めＳ側を外線Ｌ２と接続し、巻終りＥ側を中性線Ｎと接続すれば、巻線Ｍ１に対して巻線Ｍ２が同極性で巻線Ｍ３が逆極性となって、外線Ｌ１と中性線Ｎ間、外線Ｌ２と中性線Ｎ間のほかに、外線Ｌ１と外線Ｌ２との電力線間にも電力線通信の信号を重畳することが出来、２００Ｖ系にも対応可能とすることが出来る。

【0038】

図１８は三相三線式の電力線への電力線通信装置の接続例を示す回路図である。この場合もまたＰＬＣ送受信装置１００はカップリングトランス１の一次巻線を構成する巻線Ｍ１に接続される。二次巻線を構成する巻線Ｍ２、Ｍ３は、巻線Ｍ２の巻始めＳ側が結合コンデンサＣ１を介してＲ相線Ｒ１と接続し、巻終りＥ側は結合コンデンサＣ２を介してＳ相線Ｓ１と接続する。巻線Ｍ３の巻始めＳ側は結合コンデンサＣ２を介してＳ相線Ｓ１と接続し、巻終りＥ側は結合コンデンサＣ３を介してＴ相線Ｔ１と接続する。このような構成によれば、三相三線式電力線のＲ相線Ｒ１とＳ相線Ｓ１との間、Ｓ相線Ｓ１とＴ相線Ｔ１との間、Ｒ相線Ｒ１とＴ相線Ｔ１との間に電力線通信信号を重畳することが出来る。

【0039】

電力線通信装置は、充電ケーブル（電力線）を介して接続する給電装置と電動車両のどちらにも用いることが出来る。

【0040】

次に、本発明の他の実施形態に係るカップリングトランスに用いる端子台ついて説明する。図９は端子台を上方から見た斜視図であり、図１０は端子台を下方から見た斜視図である。図１１は端子台のＡ－Ａ断面図である。

【0041】

図９に示した端子台２００は、絶縁樹脂からなる矩形の基部２１０と前記基部２１０に設けられた金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）を備えていて、更に基部２１０の三方の縁部から立設する壁部２２０、２３０、２３１と、前記基部２１０と対面し壁部２２０、２３０、２３１の上端側を覆う天板部２４０と、前記基部２１０の対面する側面側に設けられた金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ８）を備える。金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ４）が形成されたｙ方向の一方側が開口した箱状の形態で、金属端子１１０の端部はｚ方向にて基部２１０の下面２１１ｂと略同じか、僅かに低く（下面２１１ｂよりも突出する）形成されている。

【0042】

少なくとも壁部２３０、２３１の高さはｚ方向に見て前述のコイル部品の高さよりも高く形成されていて、基部２１０、壁部２２０、２３０、２３１と天板部２４０で囲まれた内空間に前述のコイル部品が収容可能となっていて、コイル部品に直接外力が作用するのを防ぐことが出来る。それによって端子台２００からコイル部品が脱落するのを防ぎ、導線の巻状態の乱れによる電気的特性に変化が生じるのを抑制することが出来る。また天板部２４０は、少なくともコイル部品の導線を導出可能な幅で、対向する壁部２３０、２３１の間にわたって開口したスリット状開口部２４５を壁部２２０側に備えている。また壁部２３０、２３１のそれぞれは一部が壁部２２０側に突き出ていて、天板部２４０から壁部２２０の高さ方向の途中まで形成された突起状部２３５を備えている。

【0043】

壁部２２０側の金属端子１１０（Ｔ５～Ｔ８）はカップリングトランスの二次巻線と接続して高圧端子として機能する。二次巻線の端部が接続される高圧端子とコイル部品との間に壁部２２０が介在することで、金属端子１１０（Ｔ５～Ｔ８）とコイル部品との間の沿面距離を増大することが出来る。その壁部２２０によって沿面距離を確保することにより、金属端子１１０（Ｔ５～Ｔ８）とコイル部品との直線距離を小さく設定することができて、カップリングトランスを小型に構成することが出来る。

【0044】

また天板部２４０を平坦に形成することで、実装装置の真空チャックでチャッキングするのが容易となり、カップリングトランスの回路基板への実装において自動実装が可能となる。

【0045】

端子台２００を下方から見た図１０に示すように、基部２１０の下面２１１ｂはコイル部品が配置される上面２１１ａと対向し略全体が平坦となっている。なおＺ軸方向における上下の関係は図９をもとに説明するが、理解が容易なように図１０をもとにして上下関係を併記する場合がある。金属端子１１０（Ｔ１～Ｔ４）側では、段差部２７０を介して下面２１１ｂと離れた位置の４箇所に突起部２６０が形成されている。各突起部２６０には金属端子１１０が設けられていて、各突起部２６０の下端（図１０では上端）は基部２１０の下面２１１ｂと略同じか、僅かに低く（下面２１１ｂより落ち込む）形成され、各突起部２６０の段差部２７０から突き出た部分の形状は半円状となっている。また各突起部２６０の間には基部２１０の端部からｙ方向に向かって溝部２５０が形成されている。溝部２５０は基部２１０の上面２１１ａから下面２１１ｂにわたって形成され、ｙ方向に突起部２６０を超えて段差部２７０に至る間の位置まで形成される。図示した例では金属端子１１０（Ｔ１）と壁部２３１との間、金属端子１１０（Ｔ４）と壁部２３０との間にも溝部２５０が形成されている。

【0046】

図１２は図９から図１１で示した端子台を用いたカップリングトランスの正面図であり、図１３はその上平面図であり、図１４はその下平面図であり、図１５はその右側面図であり、図１６はその背面図である。基部２１０、壁部２２０、２３０、２３１と天板部２４０で囲まれた内空間に収容されたコイル部品１０が接着剤（図示せず）で固定されている。

【0047】

端子台２００に収容されたコイル部品１０の一次巻線となる第１導線２０の端部のそれぞれが溝部２５０を通って引き出される。一つの突起部を例にすれば図１４に示すように、第１導線２０の端部２０Ｅは溝部２５０ａを通って基部２１０の下面２１１ｂ側へ引き出され、段差部２７０を通って突起部２６０を巻くように曲面にそって他方の溝部２５０ｂへ向かう。第１導線２０の端部２０Ｓは溝部２５０ｂの一部を通って金属端子１１０に向かって導出され絡げ固定される。第１導線２０の端部２０Ｓも同様な手順にて他の金属端子１１０に導出され絡げ固定される。絡げ固定部の導線の端部の絡げ状態にばらつきがあってもカップリングトランスの面実装性を阻害することがないように、金属端子１１０のそれぞれは、絡げ固定部が基部２１０の下面２１１ｂよりもｚ方向に高い位置に形成される。また第１導線２０は、溝部２５０や段差部２７０によって端子台２００の下面２１１ｂから外側にはみ出すのを防いでいる。このため、カップリングトランスは端子台２００の外形より大きくならず、また実装基板と向かい合う実装面側の平坦性が確保され面実装性を阻害することが無い。また突起部２６０によって導線を端子へ接続しやすくなり好ましい。

【0048】

第２導線２１の端部２１Ｓ、２１Ｅと第３導線２２の端部２２Ｓ、２２Ｅとは、図１３に示すように端子台２００の上側のスリット状開口部２４５を通されて、端子台２００の天板部２４０から壁部２２０の高さ方向の途中まで形成された突起状部２３５の間で壁部２２０にそって金属端子１１０（Ｔ５からＴ８）へ向けて導出されて絡げ固定される。突起状部２３５は第２導線２１と第３導線２２が外側にはみ出ない程度にｙ方向に突き出るように形成されていて、導線に外力が作用することで断線するといった問題を抑制することができる。また、第２導線２１と第３導線２２は第１導線２０よりも金属端子１１０までの長さが長いため、カップリングトランスの製造後に第２導線２１と第３導線２２が振動によって端子台２００の壁部２２０と干渉し擦れて絶縁皮膜が損傷しないように、壁部２２０のｚ方向の上端部側で導線が動かないように接着固定するのが好ましい。

【0049】

以上説明した本実施の実施形態に係るカップリングトランス１によれば、面実装が容易であるとともに、コイル部品１０に直接外力が作用するのを防ぐことが出来、また導線の端部を端子台２００により保護することが出来て、外力によって導線が断線するなどの問題を回避することができる。

【実施例】

【0050】

次に本発明の実施例について説明する。なお従前の説明と重複する内容は適宜省略して説明する。コイル部品１０にＮｉＺｎ系フェライト（日立金属製ＮＢ６５Ｓ材）からなる環状磁心１５（外径φ８ｍｍ－内径φ４ｍｍ－厚み４ｍｍ）を使って、図１２から図１６に示すカップリングトランス１を作製した。環状磁心１５はＥＴ積を１．５〔Ｖμｓ〕として、磁性材料、磁心形状を選定した。また等価回路は図２と同様である。第１導線２０、第２導線２１と第３導線２２の巻数はそれぞれ８ターンとした。また各導線には、線径が０．２φ素線の３層絶縁電線を用いた。また端子台２００の構成する絶縁樹脂はＰＰＳ樹脂を使用し、金属端子１１０にはコバールを使用した。

【0051】

コイル部品１０の構成を図３で示したものと同じとし、一次巻線となる第１導線２０を挟むように二次巻線を構成する第２導線２１と第３導線２２とが両隣に並んで位置するように巻回したカップリングトランスを作成した。このカップリングトランスを試料Ａとする。また比較のため、図１９に示すように一次巻線を構成する第１導線２０の巻線Ｍ１と二次巻線を構成する第２巻線２１の巻線Ｍ２と第３巻線２２の巻線Ｍ３とをそれぞれ分離して巻回したコイル部品を使ってカップリングトランスを作成した。このカップリングトランスを試料Ｂとする。また図２０に示すように一次巻線を構成する第１導線２０の巻線Ｍ１を、二次巻線を構成する第２巻線２１の巻線Ｍ２及び第３巻線２２の巻線Ｍ３から分離して巻回し、第２巻線Ｍ２と第３巻線Ｍ３をバイファイラ巻としたコイル部品を使ってカップリングトランスを作成した。このカップリングトランスを試料Ｃとする。得られたカップリングトランスの試料ＡからＣを使って、漏洩インダクタンスと挿入損失の周波数特性を評価した。

【0052】

（漏洩インダクタンス）
試料ＡからＣのカップリングトランスについて、アジレントテクノロジー社製のインピーダンスアナライザ４１９４Ａを用いて漏洩インダクタンスを評価した結果を表１に示す。測定条件は、ＯＳＣレベル０．１Ｖ、周波数１ＭＨｚである。また表には二次巻線側の第２導線２１の巻線Ｍ２をショートし第３導線２２の巻線Ｍ３をオープンとした条件と、二次巻線側の第２導線２１の巻線Ｍ２をオープンとし第３導線２２の巻線Ｍ３をショートとした２条件での一次側のインダクタンスを示している。また試料Ａを使って、測定器と接続するカップリングトランスの端子を替えて、第２導線２１の巻線Ｍ２を一次巻線とし第１導線２０の巻線Ｍ１と第３導線２２の巻線Ｍ３を二次巻線とした、一次巻線を構成する導線が二次巻線を構成する導線で挟まれない条件（表中の比較例１）でも評価した。

【0053】

【表1】

【0054】

漏洩インダクタンスは、第１導線２０と第２導線２１、第３導線２２を分離して巻回した比較例２の試料Ｂ、比較例３の試料Ｃが大きく、実施例の試料Ａがもっとも小さい結果であった。また第１導線２０の巻線Ｍ１を二次巻線とし第２導線２１の巻線Ｍ２を一次巻線とした比較例１の場合は実施例よりも漏洩インダクタンスは僅かに増加した。

【0055】

（挿入損失）
試料ＡからＣのカップリングトランスについて、アジレントテクノロジー社製のインピーダンスアナライザ４１９４Ａを用いて挿入損失を周波数１ＭＨｚから４０ＭＨｚで評価した。図２１に挿入損失の評価方法を示す。結果を図２２に示す。比較例２の試料Ｂ、比較例３の試料Ｃでは、１ＭＨｚから４０ＭＨｚの周波数で挿入損失が実施例より大きく、周波数が高くなるに従ってその差が大きくなった。また比較例１では１０ＭＨｚまでは実施例１と略同程度の挿入損失であるが、１０ＭＨｚを超える周波数では挿入損失が実施例より大きく、周波数が高くなるに従ってその差が大きくなった。

【0056】

本発明によれば、漏洩インダクタンスが小さく、１０ＭＨｚを超える周波数でも挿入損失の増加が抑制されたカップリングトランスを得ることが出来る。

【符号の説明】

【0057】

１ カップリングトランス
１０ コイル部品
１５ 環状磁心
２０ 第１導線
２１ 第２導線
２２ 第３導線
１１０ 金属端子
２００ 端子台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】