JP2003324017A

JP2003324017A - トランス

Info

Publication number: JP2003324017A
Application number: JP2002128191A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ichikawa; 知幸市川
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14
Also published as: US6879235B2; FR2839189B1; FR2839189A1; US20030201859A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波用トランスにおいて、銅損を低減し、
巻線の結合を良好にすることで小型化する。【解決手段】トランス１０は、一次巻線１０ｐ１、１
０ｐ２、二次巻線１０ｓを含むコイル部２３と、当該コ
イル部を挟み込む状態で配置されるコア２４、２４を備
えている。各巻線については、平角線を環状に重ねて巻
くことで形成される環状部を有する。当該平角線の両端
部をそれぞれ環状部から引き出すとともに、平角線の重
ね方向に沿って複数の巻線及びコアを配置した。平角線
を用いることによって、表皮効果に起因する銅損を低減
し、各巻線及びコアを平角線の重ね方向に沿って配置さ
せることで、巻線間での電磁的な結合を良くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用途のトラ
ンスにおいて、銅損（負荷損）を低減し、巻線間の電磁
的な結合を良好にすることで、小型化を図るための技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ等の放電灯の点灯
回路には、直流−直流変換回路、直流−交流変換回路、
起動回路を備えた構成が知られており、例えば、直流−
直流変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を構成するスイ
ッチング電源回路の制御方式として、ＰＷＭ（パルス幅
変調）方式やＰＦＭ（パルス周波数変調）方式が知られ
ている。

【０００３】ところで、直流−直流変換回路としてフラ
イバック型の構成を用いる場合には、変換用トランス
（コンバータトランス）が必要とされ、その小型化に
は、高周波のスイッチング制御に適した構造が要求され
る。つまり、電気効率を高めることによって、トランス
のサイズが小さくなり、延いては回路装置全体の小型化
が可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、巻線として
丸線を用いる場合には、高周波化に伴う表皮効果によ
り、銅損が増加してしまうことや、巻線間での電磁的な
結合をとりにくいことが問題となる。

【０００５】表皮効果については、高周波の電流が導体
に流れる場合に、当該電流が導体表面の、ある限られた
範囲にしか流れることができないために、電流路の断面
積が実効的に減少してしまう現象であり、丸線の場合に
は、巻線の体積に比べて電流の実質的な体積を充分に確
保することができず、銅損が増加する。

【０００６】また、一般に結合が良好とされる、交互重
ね配置（所謂サンドイッチ巻き）のトランスでは、コイ
ルボビンを構成する円筒状の部分に対して、各巻線を順
次に巻き付けた構造を有するが、高周波用途の場合、イ
ンダクタンス値を小さくするために巻線の巻き数が少な
く、よって、丸線を使用したのでは、一次巻線と二次巻
線との間の電磁的な結合が悪化してしまう（これは、一
方の巻線ピッチに対して他方の巻線ピッチが大きくな
り、両巻線の間に空隙が生じることによる。）。

【０００７】そこで、本発明は、高周波用トランスにお
いて、銅損を低減するとともに巻線の結合を良好にし
て、小型化することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために、複数の巻線を含むコイル部と、当該
コイル部を挟み込む状態で配置される複数のコアを備え
たトランスであって、各巻線が、平角線を環状に重ねて
巻くことで形成される環状部を有し、当該平角線の両端
部がそれぞれ当該環状部から引き出されており、平角線
の重ね方向に沿って複数の巻線及びコアが配置された構
成を有するものである。

【０００９】従って、本発明によれば、平角線を用いる
ことによって、表皮効果に起因する銅損を低減するとと
もに、これを環状に重ねて巻くことにより環状部を形成
し、各巻線及びコアを、平角線の重ね方向に沿って配置
させることで、巻線間での電磁的な結合を良好にするこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、複数の巻線を含むコイ
ル部及び当該コイル部を挟み込む状態で配置される複数
のコアを備えたトランスに関し、高周波用トランスに好
適な構造をもっているが、当該トランスについて説明す
る前に、その用途について放電灯の点灯回路への適用を
例にして説明する。

【００１１】図１は放電灯点灯回路の構成例を示すもの
である。

【００１２】点灯回路１は、直流電源２、直流−直流変
換回路３、直流−交流変換回路４、起動回路５と、放電
灯６の点灯制御を行う制御部７を備えている。

【００１３】直流−直流変換回路３は、直流電源２から
の入力電圧を受けて所望の直流電圧に変換するものであ
り、本例では、フライバック式ＤＣ−ＤＣコンバータが
用いられている。

【００１４】つまり、直流電源２の正極側に接続された
点灯スイッチ８を介して供給される直流入力電圧が、イ
ンダクタ９を介してトランス１０の一次側に供給される
ようになっており、当該トランス１０の一次巻線１０ｐ
に接続されたスイッチング素子１１及び当該トランス１
０の二次巻線１０ｓ側に設けられた整流平滑回路１２を
用いて、直流−直流変換回路３が構成されている。

【００１５】尚、このトランス１０に対して本発明が適
用される。図には、トランス１０の各巻線１０ｐ、１０
ｓに対して黒丸印を付すことで、それらの巻き始めを明
示している（巻線の極性を示す。）。

【００１６】図示のように、一次巻線１０ｐの巻き始端
側端子にはインダクタ９及びコンデンサ１３が接続さ
れ、当該一次巻線１０ｐの巻き終端側端子については、
二次巻線１０ｓの一端（巻き始端側の端子）が接続され
るとともに、スイッチング素子１１が接続されている。
尚、スイッチング素子１１には制御部７からの信号が供
給されるようになっており、本例では、ＮチャンネルＭ
ＯＳ形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いている
（当該ＦＥＴのドレインが巻線１０ｐ、１０ｓの一端に
接続され、そのソースが接地されていて、ゲートに制御
信号が供給されてオン／オフ制御される。）。

【００１７】尚、コンデンサ１４については、その一端
が、インダクタ９のうち点灯スイッチ８側の端子に接続
され、他端が接地されている。

【００１８】トランス１０の二次側には、上記整流平滑
回路１２を構成する、整流ダイオード１５及び平滑コン
デンサ１６が設けられている。つまり、トランス１０の
二次巻線１０ｓの巻き終端側端子が整流ダイオード１５
のアノードに接続され、当該ダイオード１５のカソード
がコンデンサ１６の一端に接続されている。尚、コンデ
ンサ１６の他端は接地されている。

【００１９】直流−直流変換回路３の後段に配置された
回路１７は、放電灯６の点灯初期において点灯状態の安
定化のために設けられるものであり、本例では抵抗とコ
ンデンサとの直列回路と、当該抵抗に対して、ダイオー
ド及び抵抗からなる回路を並列に接続した構成とされ
る。

【００２０】直流−交流変換回路４は、直流−直流変換
回路３の出力電圧を交流電圧に変換した後で起動回路５
を介して放電灯６に供給するために設けられている。例
えば、図示ように４つの半導体スイッチング素子ＳＷ１
乃至ＳＷ４（例えば、ＦＥＴ）を用いたブリッジ型回路
１８とその駆動回路１９、２０を備えており、２組のス
イッチング素子対を相反的にオン／オフ制御することに
よって、交流電圧を出力するものである。

【００２１】起動回路（所謂スタータ）５は、放電灯６
に対する起動用の高電圧パルス信号（起動用パルス）を
発生させて当該放電灯に起動をかけるために設けられて
おり、当該信号は直流−交流変換回路４の出力する交流
電圧に重畳されて放電灯６に印加される。尚、本例で
は、トランス２１及びその一次側に設けられたサイリス
タ２２、その他の素子（抵抗、ダイオード、コンデン
サ）を用いた構成を示しており、制御部７からの信号が
サイリスタ２２のゲートに供給される。

【００２２】上記スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２との
接続点がトランス２１の二次巻線を介して放電灯６の一
端に接続され、放電灯６の他端が、上記スイッチング素
子ＳＷ３とＳＷ４との接続点に接続されている。

【００２３】制御部７は、放電灯６にかかる電圧や放電
灯６に流れる電流又はそれらに相当する電圧や電流につ
いての検出信号を受けて放電灯６に投入する電力を制御
するとともに直流−直流変換回路３の出力を制御するも
のである。例えば、直流−直流変換回路３の出力電圧や
電流に係る検出信号を受けて、放電灯６の状態に応じた
供給電力を制御するために、直流−直流変換回路３のス
イッチング素子１１に対して制御信号を送出して、その
出力電圧を制御する（スイッチング制御方式としては、
ＰＷＭ方式、ＰＦＭ方式等が知られている。）。また、
直流−交流変換回路４の駆動回路１９、２０に信号を送
って、ブリッジ（本例ではフルブリッジ）の動作制御を
行ったり、放電灯の点灯前に当該放電灯への供給電圧を
あるレベルまで高めることで、放電灯の点灯を確実にす
るための出力制御等を行うことも制御部７の役目であ
る。

【００２４】ところで、直流−直流変換回路３を構成す
るトランス１０の小型化には、スイッチング素子１１に
ついて高い周波数（例えば、４００乃至５００キロへル
ツ程度）でのスイッチング制御が必要である。尚、自動
車用照明として放電灯の点灯回路１を用いる場合には、
スイッチング周波数をラジオ周波数帯から除外すること
がノイズ対策として必要とされ、例えば、ＬＷ帯（１５
０〜２８０ｋＨｚ）、ＡＭ帯（５００〜１７００ｋＨ
ｚ）に配慮して、両周波数帯の間に位置する、４００乃
至５００ｋＨｚの範囲がスイッチング周波数帯として好
ましい。

【００２５】トランスの巻線に、丸線（断面形状が円
形）を用いたのでは、前記したように、表皮効果に起因
する、電流路の実効断面積の減少が問題となり、これが
銅損の増加原因となって電気効率を低下させる。

【００２６】尚、表皮効果については、導体表面からの
距離を「ｘ」とし、表皮厚（電流密度が１／ｅとなる厚
み。ここで「ｅ」は自然対数の底である。）を「δ」と
記し、変数Ｘの指数関数を「ｅｘｐ（Ｘ）」で表すと
き、電流密度が「ｅｘｐ（−ｘ／δ）」に従って変化す
ることが知られているので、表皮厚δが小さい程、電流
路の実効断面積が少なくなる。そして、表皮厚δは、角
周波数ω（周波数ｆの２π倍）の平方根に反比例するの
で、周波数が高くなるほどδ値が小さくなり、従って、
図２に示すように、丸線の場合には、その円形断面にお
いて外表面から表皮厚δ程度の範囲しか電流が流れな
い。つまり、当該範囲よりも内部（図の破線の円形枠
内）では電流が殆ど流れないので、全断面積に対して無
効な範囲の占める割合が高くなる。

【００２７】これに対して、本発明では、トランス１０
の各巻線について、平角線を用いており、図３に示すよ
うに、長方形断面において外表面から表皮厚δ程度の範
囲に電流が流れ、当該範囲よりも内部（図の破線の矩形
枠内）では電流が殆ど流れないが、全断面積に対して、
電流路として無効な範囲の占める割合が丸線の場合より
も小さい。

【００２８】また、平角線を用いて環状に重ねて巻くよ
うにし、所謂エッジワイズ巻き（あるいは平打ち巻き）
の形態を採ることにより、銅損を抑えつつ、必要最小限
のサイズをもってトランスを構成することが可能であ
る。例えば、銅線の場合には、周波数を４００〜５００
ｋＨｚとした場合、表皮厚δが約０．１ｍｍ（ミリメー
トル）となるので、平角線の厚みとして最適な値は、
０．２ｍｍ程度である。尚、上記したように高周波用途
では、巻き数が少ないので、巻線全体の厚みがそれ程大
きくはならない。

【００２９】尚、平角線を用いることでトランスの小型
化が可能になる要因の一つには、線積率の向上が挙げら
れる。つまり、丸線では円形断面形状であるため、不必
要な隙間が生じてしまい、また、巻線にはボビンが必要
になる。これに対して、平角線では、四角形の断面形状
であるため、巻線間に無駄な隙間が殆ど生じないので空
間の利用率が高く、また、巻線の断面積を大きくとるこ
とができるので、低い抵抗値となる。

【００３０】図４及び図５は、トランス１０の構成例に
ついて説明するための図であり、図４が回路図、図５は
断面構造を概略的に示す図である。

【００３１】本例では、トランス１０の一次巻線が２つ
の巻線１０ｐ１、１０ｐ２からなり、各巻線が並列に接
続された構成を備えている。

【００３２】上記の点灯回路１を、例えば、自動車用灯
具の光源（放電灯）に対して用いる場合には、直流−直
流変換回路３におけるトランス１０の一次電流が二次電
流に比べて極めて大きいので、一次巻線を複数に分割し
て、一次巻線の間に、二次巻線を挟み込んだ構造を採用
すると、一次巻線と二次巻線との間の結合を高める上で
有効である。

【００３３】図５に示すように、複数の巻線（１０ｐ
１、１０ｐ２、１０ｓ）を含むコイル部２３は、２つの
コア２４、２４によって挟み込まれた状態で配置され
る。

【００３４】本例では、コア２４、２４がフェライトコ
アであり、断面形状がＥ字状をなしていて、それらを互
いに向き合わせた状態で両者の間に画成される空間に、
コイル部２３が配置される。

【００３５】コイル部２３については、平角線を用いた
各巻線と、巻線同士の間や、巻線とコアとの間に配置さ
れた絶縁部材２５、２５、…を備えている。図示のよう
に、一次巻線１０ｐ１と１０ｐ２との間に二次巻線１０
ｓが位置されており、巻線間の絶縁には絶縁用スペーサ
（リング状部材）を用いている。また、コア２４と各巻
線との間の絶縁には絶縁用スペーサ（リング状部材）
や、フランジの付いた円筒状の絶縁部材（後述の台座に
相当する。）を用いている。

【００３６】図６は、トランスの構成例１０Ａを示すも
のである。

【００３７】フェライトコア２６、２６については、と
もに同じ形状をしているので、その一方だけを説明する
と、ほぼ矩形状した主部２７の側面２８、２８がテーパ
ー状をなすことで中央部２９が括れており、両端部３
０、３０が肉厚部とされている。そして、中央部２９に
おける一方の面には、円柱状をした突部３１が一体に形
成されており、突部３１の中心軸を含み主部２７の長手
方向に平行な平面でコアを切断した断面形状がＥ字状を
なしている。

【００３８】各巻線１０ｐ１、１０ｐ２、１０ｓについ
ては、いずれもエッジワイズ巻線とされ、平角線を環状
に重ねて巻くことで形成される環状部をそれぞれ有して
いる。つまり、巻線１０ｐ１の環状部３２には円孔３２
ａが形成され、巻線１０ｐ２の環状部３３には円孔３３
ａが形成されており、巻線１０ｓの環状部３４には、円
孔３４ａが形成されている。

【００３９】そして、平角線（平角巻線）の両端部がそ
れぞれ接続用端子として各環状部から引き出されてお
り、それぞれＬ字状に屈曲されている。尚、端子３５、
３５が巻線１０ｐ１の端子、端子３６、３６が巻線１０
ｐ２の各端子、端子３７、３７が巻線１０ｓの端子であ
る。また、図には、Ｌ字状に屈曲された端子の先端部
を、黒色線で区別しているが、当該部分については、線
材の被覆が剥がされた上で、後述の台座に固定される
（Ｌ字状に屈曲された部分の長さは巻線毎に異なり、台
座の近い巻線ほどその長さが短い。）。各巻線の取り出
し方向については、巻線の重ね方向から見た場合に、一
次巻線１０ｐ１と１０ｐ２の各端子が同じ方向とされ、
二次巻線１０ｓの端子はそれらと反対の方向とされてい
る。

【００４０】一次巻線１０ｐ１とフェライトコア２６
（図６の上方に示すコア）との間にスペーサ３８が位置
され、一次巻線１０ｐ１と二次巻線１０ｓとの間に、ス
ペーサ３９が位置されており、二次巻線１０ｓと一次巻
線１０ｐ２との間にスペーサ４０が位置されているが、
これらのスペーサはいずれも絶縁用スペーサであり、そ
の形状は円環状をなし、中心円孔（３８ａ、３９ａ、４
０ａ）がそれぞれに形成されている。

【００４１】台座４１は、各巻線とフェライトコアとの
間を絶縁するために絶縁材料を用いて形成されており、
円筒部４２とこれを支えるベース部４３を有する。つま
り、円筒部４２については、その外径が、上記巻線の環
状部３２乃至３４の円孔やスペーサ３８乃至４０の各中
心円孔の直径よりも、やや小さくされていて、円筒部４
２が各巻線及びスペーサの円孔に挿通されることで、平
角線の重ね方向に沿って各巻線及びスペーサが配置され
る。尚、円筒部４２の内径については、フェライトコア
２６、２６の突部３１、３１の外径よりも大きくされて
おり、それらの突部を円筒部４２の孔４２ａに挿通した
状態で両者を互いに向き合わせることができる。

【００４２】ベース部４３については、平板状をした部
分の一端部がＬ字状に屈曲されるとともに、当該部分と
は反対側の端部も同様にＬ字状に屈曲されることで、チ
ャンネル状に形成されている。そして、これらの端部
は、各巻線１０ｐ１、１０ｐ２、１０ｓの端子３５乃至
３７を固定するための固定部４４、４５を形成してい
る。つまり、各固定部には、巻線端子の挿入用に一対の
角孔が所定の間隔をもってそれぞれ形成されており、一
方の固定部４４に形成された角孔４４ａ、４４ａには、
一次巻線１０ｐ１、１０ｐ２の端子３５、３５、３６、
３６がそれぞれ挿入されて固定される（一次巻線につい
ては、図４のように並列接続とされるので、両巻線の一
端同士が接続されて角孔にそれぞれ挿通される。）。ま
た、他方の固定部４５に形成された角孔４５ａ、４５ａ
（図７参照。）には、二次巻線１０ｓの端子３７、３７
がそれぞれ挿入されて固定される。尚、台座４１は、前
記した絶縁部材を構成しているが、これに巻線端子の固
定部を一体に形成することによって、当該固定部を別部
材として配置する必要がなくなるので、部品点数やコス
トの低減にとって効果的である。

【００４３】図７は、二次巻線と台座だけを示すととも
に、巻線端子の取り出し部分の構造を概略的に示したも
のである。巻線（平角巻線）の環状部から外方に引き出
された線材の先端寄りの部分が、台座４１の固定部（本
図では、固定部４５）に形成された角孔４５ａに挿通さ
れた後、折り返されるとともに、当該固定部の縁に沿っ
てコ字状に屈曲された状態で取り付けられている。接続
端子となる部分については、線材の被覆を剥がすことで
トランス自体の半田リフローが可能であり、図示しない
回路基板と電気的に接続される。

【００４４】尚、本例では、各フェライトコアの形状
が、平角巻線の重ね方向に沿う方向から見てほぼ矩形状
をなしているが、これは、コアの長手方向に対して直交
する方向における側面から各巻線の取り出しを可能にす
るためである。つまり、一方の側面から第一の巻線（一
次巻線１０ｐ１、１０ｐ２）の端子を取り出し、他方の
側面から第二の巻線（二次巻線１０ｓ）の端子を取り出
せるように構成している。

【００４５】また、各部品を組み上げた状態では、巻線
（平角巻線）の重ね方向に沿って各巻線及びフェライト
コアが配置された構造になるが、フェライトコアについ
ては、両者を図示しない固定用金具あるいはテープ等で
図６の上下方向から抑え込むことで分離しないように固
定される。尚、各巻線の間や巻線とコアとの間に、スペ
ーサや台座が介在されることで絶縁が確保される。

【００４６】図８は、フェライトコア２６、２６におけ
る磁束の通り路（磁路）について説明するための図であ
る（図には見易いように両コアを離して示す。）。

【００４７】上述のように、各フェライトコア２６につ
いては、主部２７の両端部３０、３０を外足とし、中央
部２９の突部３１を中足として、両コア間でそれらが互
いに対向した状態で配置される。よって、図に一点鎖線
で示すように、一方のコアにおいて中足を通る磁束は２
つに分かれて当該コアの外足をそれぞれ通って、他方の
コアの外足に入り、それから当該コアの中足に集まり、
再び最初のコアの中足へと繋がる。このように、一方の
コアの中足から出た磁束が２方向にそれぞれ分かれて、
外足から他方のコアの外足を通って当該コアの中足にお
いて磁束が集まる（中足を通る磁束と、各外足を通る磁
束の和が等しくなるように設計される。）。

【００４８】ところで、図６の構成では、２つの一次巻
線１０ｐ１、１０ｐ２の端子について、両端同士を繋い
で接続端子とし、それらを一方の固定部４４に固定して
端子を取り出すようにしているので、２つの一次巻線の
端部が、固定部４４の同じ角孔４４ａ、４４ａにそれぞ
れ挿入されることになる。

【００４９】配線の作業性を考慮した場合には、各巻線
の端子については、それらに対応する固定部を台座にお
いて各別に設け、各固定部に対して巻線端子をそれぞれ
に固定して取り出す形態が好ましい。

【００５０】例えば、図９の構成例１０Ｂに示すよう
に、２つの一次巻線１０ｐ１、１０ｐ２に係る各端子及
び二次巻線１０ｓの端子の取り出し方向に関して、それ
らの重ね方向に沿う方向から見て当該方向に沿う中心軸
回りにほぼ９０度の角度間隔をもってそれぞれ配置すれ
ば、各巻線を回路基板上で別々に配線することができ
る。

【００５１】尚、本例では、フェライトコア４６、４６
や台座５１の構成が、図６の構成と異なっているだけで
あり、それ以外の部品については同様であるので、以下
では、主に相違点について説明する。

【００５２】各フェライトコア４６は、ともに同じ形状
をしており、４つの脚部４７、４７、…を有する。それ
らの脚部は、巻線の重ね方向に沿う方向から見てほぼ９
０度の角度間隔をもって形成されることにより全体で十
字形状をなしている。それぞれの脚部４７のうち、端寄
りの部分４８が肉厚部とされていて、４つの脚部が結合
する中央部４９において、その一面には円柱状をした突
部５０が一体に形成されている。そして、当該突部５０
の中心軸を含み、互いに同じ方向に沿う２つの脚部の長
手方向に対して平行な平面でコアを切断した断面形状が
Ｅ字状をなしている。

【００５３】各巻線については、両端子の引き出し方向
がそれぞれ異なっており、例えば、一次巻線１０ｐ２の
端子３６、３６に係る方向を基準とするとき、各巻線の
重ね方向に延びる環状部の中心軸の回りに９０度の角度
をもって一次巻線１０ｐ１に係る両端子３５、３５の引
き出し方向が規定され、また、二次巻線１０ｓについて
は、当該中心軸の回りに１８０度の角度をもって（つま
り、一次巻線１０ｐ１に係る方向とは反対方向に）両端
子３７、３７が引き出されている。尚、各巻線の端子に
ついては、Ｌ字状に屈曲された部分の長さがそれぞれ異
なっており、台座５１の固定部に対して距離的に近い巻
線ほど、その長さが短くされている。

【００５４】台座５１については（図９、図１０参
照）、円筒部５２と、これを支えるベース部５３を有す
るが、ベース部５３の形状が図６の構成と相違する。即
ち、ベース部５３については、各巻線１０ｐ１、１０ｐ
２、１０ｓのそれぞれの端子を固定するために３つの固
定部５４、５５、５６が形成されている。つまり、固定
部５４が一次巻線１０ｐ２との接続用、固定部５５が一
次巻線１０ｐ１との接続用、固定部５６が二次巻線１０
ｓとの接続用とされていて、各巻線の両端部の引き出し
方向がそれぞれ９０度の角度間隔をもつことに対応し
て、それらに対応する各固定部についてもその配位（配
置の向き）が異なる。

【００５５】ベース部５３は、中心円孔を有する円板と
矩形板とを合成した如き形状を有し、四隅において、Ｌ
字状に屈曲された脚片５４ａ、５４ａ、５５ａ、５５
ａ、５６ａ、５６ａがそれぞれ形成されている。

【００５６】固定部５４は、ベース部５３の一側縁に形
成された脚片５４ａ、５４ａによって構成されており、
それらには互いに向かい合う方向に沿って切欠５４ｂ、
５４ｂがそれぞれ形成される。各切欠５４ｂに、一次巻
線１０ｐ２の端子３６、３６がそれぞれ挿通された後
で、当該端子の先端部分がＬ字状に折り曲げられて各脚
片５４ａに固定される。

【００５７】同様に、固定部５５は、ベース部５３のう
ち、上記一側縁に隣接する側縁に形成された脚片５５
ａ、５５ａによって構成されており、それらには互いに
向かい合う方向に沿って切欠５５ｂ、５５ｂがそれぞれ
形成される。各切欠５５ｂには、一次巻線１０ｐ１の端
子３５、３５がそれぞれ挿通された後で、当該端子の先
端部分がＬ字状に折り曲げられて各脚片５５ａに固定さ
れる。また、固定部５６は、ベース部５３のうち、固定
部５４に係る上記一側縁とは反対側の側縁に形成された
脚片５６ａ、５６ａ（図１０参照）によって構成されて
いる。各脚片５６ａには互いに向かい合う方向に沿って
切欠５６ａ、５６ａがそれぞれ形成されていて、各切欠
５６ｂには、二次巻線１０ｓの端子３７、３７がそれぞ
れ挿通された後で、当該端子の先端部分がＬ字状に折り
曲げられて各脚片５６ａに固定される。

【００５８】尚、コア４６の突部５０、台座５１の円筒
部５２、スペーサ３８乃至４０と各巻線の環状部３２乃
至３４との寸法関係については、図６の場合と同様に、
突部５０の外径が円筒部５２の内径（孔５２ａの径）よ
りも小さく、円筒部５２の外径が各スペーサ及び巻線環
状部の孔径よりも小さくされている。

【００５９】しかして、図９に示す各部品を組み上げた
状態において、各フェライトコア４６の突部５０の中心
軸（トランスの中心軸）に沿う方向からトランス１０Ｂ
を見た場合には、巻線の両端子が、その取り出し方向と
同じ方向を向いた脚部を挟んで互いに反対側に位置する
ことになる。つまり、各巻線の端子については、トラン
ス１０Ｂの中心軸の回りに９０度ずつ分割した４方向の
うち、３方向から取り出される（当該中心軸に関して、
一次巻線１０ｐ１と一次巻線１０ｐ２とが９０度の角度
差を有し、一次巻線１０ｐ２と二次巻線１０ｓとが１８
０度の角度差を有する。）。

【００６０】図１１は、フェライトコア４６、４６にお
ける磁路について説明するための図である（図には見易
いように両コアを離して示す。）。

【００６１】上述のように、各フェライトコア４６につ
いては、４つの脚部４７、４７、…をもち、それらの端
部４８を外足とし、中央部４９の突部５０を中足とし
て、両コア間でそれらが互いに対向した状態で配置され
る。よって、図に一点鎖線で示すように、一方のコアに
おいて中足を通る磁束は４つに分かれて当該コアの各脚
部４７の外足をそれぞれ通って、他方のコアの外足へと
各別に入る。そして、当該コアの中足に集まり、再び最
初のコアの中足へと繋がる。このように、一方のコアの
中足から出た磁束が４方向にそれぞれ広がるので、図８
との比較において、コア中では、より放射状に近い状態
で磁路が形成され、磁束の通りが良くなる。

【００６２】また、漏れ磁束を無視する場合に、中足を
通る磁束と、各外足を通る磁束の和が等しくなるよう
に、コアが作られるので、外足の厚み（図１１の「α」
を参照。）を小さくすることができる（何故なら、４つ
の外足をもつので、同じ磁束に対して１足当たりの断面
積を小さくできるため。）。さらには、コアにおいて外
足を除く部分（背面）の厚みについても薄くすることが
できるとともに、小型で厚みが薄い割りにインダクタン
スが相対的に大きいトランスを作ることが可能になる。
また、上記の４脚構造については、所謂ポットコアにお
いて余計な部分を取り去った構成とも考えられ、その
分、軽量化及び小型化にとって有利であり、また、表面
積を大きくとれるので、放熱性が良いという利点が得ら
れる。

【００６３】尚、図９の構成では、一次巻線１０ｐ１と
１０ｐ２の各端子が固定部において互いに接続されない
ので、それらの接続については、トランス１０Ｂを実装
する回路基板上で行う必要がある。

【００６４】図１２は、上方に回路図（トランス１０
Ｂ、スイッチング素子１１であるＦＥＴ、コンデンサ１
３、ダイオード１５、コンデンサ１６を示す。）を配置
し、下方には、回路基板上に形成される、各導体パター
ンの配置及び当該パターンと各素子の接続関係を示して
いる。

【００６５】尚、導体パターン５７ａ乃至５７ｅと、回
路図に破線で示す部分Ａ乃至Ｅとの対応関係は、下記に
示す通りである。

【００６６】・導体パターン５７ａ＝＞Ａ部（コンデン
サ１３と一次巻線１０ｐ１、１０ｐ２との接続箇所）・導体パターン５７ｂ＝＞Ｂ部（コンデンサ１３、ＦＥ
Ｔのソース、コンデンサ１６の接続箇所）・導体パターン５７ｃ＝＞Ｃ部（ダイオード１５と二次
巻線１０ｓとの接続箇所）・導体パターン５７ｄ＝＞Ｄ部（ダイオード１５とコン
デンサ１６との接続箇所）・導体パターン５７ｅ＝＞Ｅ部（各巻線１０ｐ１、１０
ｐ２、１０ｓとＦＥＴのドレーンとの接続箇所）。

【００６７】トランス１０Ｂについては、下方の図中に
太線の四角形で示しており、白抜きの丸印で示す端子Ｔ
ｐ１、Ｔｐ１′が一次巻線１０ｐ１の各端子であり、端
子Ｔｐ２、Ｔｐ２′が一次巻線１０ｐ２の各端子であ
る。Ｔｐ１、Ｔｐ２が同じ導体パターン５７ａに接続さ
れ、Ｔｐ１′、Ｔｐ２′が同じが導体パターン５７ｅに
接続されている。また、端子Ｔｓ、Ｔｓ′が二次巻線１
０ｓの各端子であり、その一方Ｔｓが導体パターン５７
ｅに接続され、他方Ｔｓ′が導体パターン５７ｃに接続
されている。

【００６８】コンデンサ１３が導体パターン５７ａと５
７ｂに跨がって接続され、コンデンサ１６が導体パター
ン５７ｂと５７ｄに跨がって接続されており、ダイオー
ド１５のアノードが導体パターン５７ｃに接続され、ダ
イオード１５のカソードが導体パターン５７ｄに接続さ
れている。

【００６９】図において、導体パターン５７ｂ中に記し
た、（ｓ）はＦＥＴのソースを示し、また、導体パター
ン５７ｅ中に記した、（ｄ）はＦＥＴのドレインを示し
ている（尚、ＦＥＴのゲートについては図示を省略す
る。）。

【００７０】上記した直流−直流変換回路３において、
スイッチング素子１１（本例ではＦＥＴ）を高周波でス
イッチング制御する場合に、配線や回路パターンによる
漂遊成分（浮遊インダクタンス）が大きいと、トランス
の能力を充分に発揮することができず、特に、コンデン
サ１３から一次巻線１０ｐ１、１０ｐ２、ＦＥＴを経て
コンデンサ１３に戻る経路については、極力短くする必
要がある。そこで、図の例では、導体パターン５７ａ、
５７ｂ、５７ｅに跨がる経路の接続距離を最小限に短縮
化した配置を採用することで弊害を防止している。

【００７１】上記のような十字型コアを用いる場合にお
いて、磁束のアンバランスを低減して、一次巻線と二次
巻線との結合を良好にするには、当該コアの全脚部（の
内側）に亘って各巻線（コイル線）が偏りなく通るよう
に配置することが好ましい。つまり、巻線端子の取り出
しについては、隣り合う脚部の間から行うとともに、平
角巻線の重ね方向に沿う方向からみて、巻線の両端子の
取り出し方向が互いにほぼ直交する配置にする。そし
て、巻線の各端子に対応する固定部を台座において各別
に設け、各固定部に対して巻線端子をそれぞれに固定し
て取り出す形態とする。

【００７２】図１３は、そのような構成例１０Ｃに示す
ものである。尚、本例では、各巻線及び台座の構成が、
図９の構成と異なっているだけであり、それ以外の部品
については同様であるので、以下では、主に相違点につ
いて説明する。

【００７３】２つの一次巻線１０ｐ１、１０ｐ２に係る
各端子及び二次巻線１０ｓの端子の取り出し方向に関し
て、図９のように巻線のうち環状部に近い部分同士が平
行ではなく、直交している。つまり、巻線の重ね方向に
沿う方向から見た場合に、環状部から接線方向に引き出
される部分が直交しており、交差してからＬ字状に屈曲
されている。

【００７４】尚、各巻線の両端子の取り出し方向につい
ては、例えば、一次巻線１０ｐ２の端子３６、３６に係
る方向を基準とするとき、各巻線の重ね方向に延びる環
状部の中心軸の回りにそれぞれ９０度ずつの角度間隔を
もって一次巻線１０ｐ１や二次巻線１０ｓの端子が引き
出されている。また、各巻線の端子については、Ｌ字状
に屈曲された部分の長さがそれぞれ異なっており、台座
５８の固定部に対して距離的に近い巻線ほど、その長さ
が短くされている。

【００７５】台座５８については、円筒部５９とこれを
支えるベース部６０を有するが、ベース部６０の形状が
図６の構成と相違する。即ち、ベース部６０について
は、各巻線１０ｐ１、１０ｐ２、１０ｓのそれぞれの端
子を固定するために３つの固定部６１、６２、６３が形
成されている。つまり、固定部６１が一次巻線１０ｐ２
との接続用、固定部６２が一次巻線１０ｐ１との接続
用、固定部６３が二次巻線１０ｓとの接続用とされてい
て、各巻線の両端部の引き出し方向に応じて、端子位置
に対応する各固定部についてもその配位が異なる。

【００７６】ベース部６０は、中心円孔を有する円板と
矩形板とを合成した如き形状を有し、四隅において、Ｌ
字状に屈曲された脚片６１ａ、６２ａ、６３ａがそれぞ
れ形成されている。

【００７７】固定部６１は、ベース部６０の角部におい
て隣接して形成された脚片６１ａ、６１ａによって構成
されており、それらには切欠６１ｂ、６１ｂがそれぞれ
形成されている。そして、各切欠６１ｂに、一次巻線１
０ｐ２の端子３６、３６がそれぞれ挿通された後で、当
該端子の先端部分がＬ字状に折り曲げられて各脚片６１
ａに固定される。

【００７８】同様に、固定部６２は、ベース部６０のう
ち、別の角部において隣接して形成された脚片６２ａ、
６２ａによって構成されており、それらには切欠６２
ｂ、６２ｂがそれぞれ形成されている。各切欠６２ｂに
は、一次巻線１０ｐ１の端子３５、３５がそれぞれ挿通
された後で、当該端子の先端部分がＬ字状に折り曲げら
れて各脚片６２ａに固定される。また、固定部６３は、
ベース部６０のうち、上記固定部６３とは対角に位置す
る角部に形成された脚片６３ａ、６３ａによって構成さ
れている。各脚片６３ａには切欠６３ｂ、６３ｂがそれ
ぞれ形成されていて、各切欠６３ｂには、二次巻線１０
ｓの端子３７、３７がそれぞれ挿通された後で、当該端
子の先端部分がＬ字状に折り曲げられて各脚片６３ａに
固定される。

【００７９】尚、コア４６の突部５０、台座５８の円筒
部５９、スペーサ３８乃至４０と各巻線の環状部３２乃
至３４の寸法関係については、図６や図９の場合と同様
に、突部５０の外径が円筒部５９の内径（孔５９ａの
径）よりも小さく、円筒部５９の外径が各スペーサ及び
巻線環状部の孔径よりも小さくされている。

【００８０】しかして、図１３に示す各部品を組み上げ
た状態において、各フェライトコア４６の突部５０の中
心軸（トランスの中心軸）に沿う方向からトランス１０
Ｃを見た様子を概略的に示すと、図１４のようになる。

【００８１】図中の「Ｔｐ１」、「Ｔｐ１′」は一次巻
線１０ｐ１の端子を示し、「Ｔｐ２」、「Ｔｐ２′」は
一次巻線１０ｐ２の端子を示しており、「Ｔｓ」、「Ｔ
ｓ′」は二次巻線１０ｓの端子を示している。

【００８２】各巻線の両端子は、９０度の角度をもって
隣り合う２つの脚部の間から取り出され、本例では、
「Ｔｓ」、「Ｔｓ′」が十字型コアの中心部を基準とし
て、図の左上側に位置し、「Ｔｐ２」、「Ｔｐ２′」が
その下方に位置している。そして、図の上下方向に延び
るコア部を挟んで「Ｔｐ２」、「Ｔｐ２′」とは反対側
に、「Ｔｐ１」、「Ｔｐ１′」が位置している。このよ
うに、巻線に係る一方の端子の取り出し方向が、（コア
の中心を通り図の紙面に垂直な軸回りにおいて）隣り合
う２つの脚部の一方に沿う方向、つまり、脚部の延びる
方向に対してほぼ平行の方向とされている。そして、他
方の端子の取り出し方向が他方の脚部に沿う方向、つま
り、脚部の延びる方向に対してほぼ平行の方向とされて
いる。

【００８３】このような配置をとれば（仮に巻数が１で
あったとしても）、十字型コアに対して全ての脚部に亘
って平角線を引き廻すことができるので、巻線同士の結
合を充分に確保することができる。

【００８４】図１５は、上方に回路図（トランス１０
Ｃ、スイッチング素子１１であるＦＥＴ、コンデンサ１
３、ダイオード１５、コンデンサ１６を示す。）を配置
し、下方には、回路基板上に形成される各導体パターン
の配置及び当該パターンと各素子の接続関係を示してい
る（回路図については、トランスの違いを除いて図１２
の上図と同様である。）。

【００８５】尚、各導体パターンについては、形状の違
いを除いて前記した導体パターン５７ａ乃至５７ｅと同
様である（よって、図１５には、前記した符号と同じ符
号を使って示している。）。

【００８６】トランス１０Ｃにおける巻線端子の取り出
し位置が、前記したトランス１０Ｂの場合と相違してい
るが、基本的な接続関係は同じである。つまり、白抜き
の丸印で示すＴｐ１、Ｔｐ２が同じ導体パターン５７ａ
に接続され、Ｔｐ１′、Ｔｐ２′、Ｔｓが同じが導体パ
ターン５７ｅに接続されている。また、Ｔｓ′が導体パ
ターン５７ｃに接続されている。この他、コンデンサ１
３、ダイオード１５、ＦＥＴ等と各導体パターンとの接
続関係については図１２の例と同じであり、本例でも、
導体パターン５７ａ、５７ｂ、５７ｅに跨がる経路の接
続距離を最小限に短縮化した配置を採用することで、配
線や回路パターンによる漂遊成分の影響を低減してい
る。

【００８７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、平角線を用いること
によって、表皮効果に起因する銅損（負荷損）を低減す
るとともに、複数の巻線及びコアを平角線の重ね方向に
沿って配置させることで、巻線間での電磁的な結合を良
好にすることができる。従って、トランスの電気効率を
高め、小型化を図ることができる。

【００８８】請求項２に係る発明によれば、巻線同士や
巻線とコアとの絶縁を確保するとともに、そのために構
成の複雑化等を伴うことがない。

【００８９】請求項３に係る発明によれば、絶縁部材に
巻線端子の固定部を形成することによって、構成の簡単
化を図ることができる。

【００９０】請求項４に係る発明によれば、一次巻線と
二次巻線との結合を良好にすることができる。

【００９１】請求項５に係る発明によれば、コア形状が
簡単であり、また、当該コアの側面からそれぞれの巻線
端子を取り出すことができ、各巻線を容易に区別でき
る。

【００９２】請求項６に係る発明によれば、巻線毎に端
子の取り出し方向がそれぞれ異なるように規定すること
で、作業性を高めることができる。

【００９３】請求項７に係る発明によれば、コアの厚み
を薄くすることができるので小型化、軽量化に有利であ
り、また、放熱性に優れている。そして、各巻線端子の
取り出し方向が脚部に沿うことで、より明確となる。

【００９４】請求項８に係る発明によれば、磁束のバラ
ンスを保つことで、巻線間の結合状態の悪化を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電灯点灯回路の構成例を示す図である。

【図２】図３とともに、表皮効果について説明するため
の図であり、本図は丸線の断面を示す図である。

【図３】平角線の断面を示す図である。

【図４】図５とともに、本発明に係るトランスの構成に
ついて説明するための図であり、本図は回路図である。

【図５】トランスの断面構造を示す概略的な断面図であ
る。

【図６】本発明に係るトランスの構成例を示す分解斜視
図である。

【図７】図６の台座及び巻線端子の取り出し部を示す図
である。

【図８】図６のフェライトコアを通る磁束の説明図であ
る。

【図９】本発明に係るトランスの構成について別例を示
す分解斜視図である。

【図１０】図９の台座を示す斜視図である。

【図１１】図９のフェライトコアを通る磁束の説明図で
ある。

【図１２】図９に示すトランスの各巻線とこれに接続さ
れる素子との接続関係及び回路基板の導体パターンとの
関係について説明するための図である。

【図１３】本発明に係るトランスの構成についてさらに
別例を示す分解斜視図である。

【図１４】図１３に示すトランスのコア及び巻線、台座
の配置を示す概略図である。

【図１５】図１３に示すトランスの各巻線とこれに接続
される素子との接続関係及び回路基板の導体パターンと
の関係について説明するための図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…トランス、１０ｐ１、
１０ｐ２…一次巻線、１０ｓ…二次巻線、２３…コイル
部、２４、２６、４６…コア、２５…絶縁部材、３２、
３３、３４…環状部、４４、４５、５４、５５、５６、
６１、６２、６３…固定部、４７…脚部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の巻線を含むコイル部と、当該コイ
ル部を挟み込む状態で配置される複数のコアを備えたト
ランスであって、上記巻線が、平角線を環状に重ねて巻くことで形成され
る環状部を有し、当該平角線の両端部がそれぞれ当該環
状部から引き出されており、上記平角線の重ね方向に沿って上記複数の巻線及びコア
が配置されていることを特徴とするトランス。
【請求項２】請求項１に記載のトランスにおいて、上記複数の巻線同士の間又は巻線とコアとの間に絶縁部
材を配置したことを特徴とするトランス。
【請求項３】請求項１に記載のトランスにおいて、上記巻線とコアとの間を絶縁するための絶縁部材を設け
るとともに、当該絶縁部材に上記巻線の端子を固定する
ための固定部を形成したことを特徴とするトランス。
【請求項４】請求項１又は請求項２又は請求項３に記
載のトランスにおいて、複数の一次巻線の間に二次巻線を挟み込んだ構造を有す
ることを特徴とするトランス。
【請求項５】請求項１又は請求項２又は請求項３又は
請求項４に記載のトランスにおいて、上記コアの形状が、上記平角線の重ね方向に沿う方向か
ら見てほぼ矩形状をなし、その長手方向に対して直交す
る方向における、一方の側面から第一の巻線の端子が取
り出され、他方の側面から第二の巻線の端子が取り出さ
れるように構成したことを特徴とするトランス。
【請求項６】請求項４に記載のトランスにおいて、２つの一次巻線に係る各端子及び二次巻線の端子の取り
出し方向が、上記平角線の重ね方向に沿う方向から見
て、当該方向に沿う軸の回りにほぼ９０度の角度間隔を
もってそれぞれ配置されていることを特徴とするトラン
ス。
【請求項７】請求項６に記載のトランスにおいて、上記コアが４つの脚部を有し、それらの脚部が上記平角
線の重ね方向に沿う方向から見てほぼ十字状をなすとと
もに、巻線の両端子が、その取り出し方向と同じ方向を
向いた脚部を挟んで互いに反対側に位置されていること
を特徴とするトランス。
【請求項８】請求項６に記載のトランスにおいて、上記コアが４つの脚部を有し、それらの脚部が上記平角
線の重ね方向に沿う方向から見てほぼ十字状をなすとと
もに、９０度の角度差をもって隣り合う２つの脚部の間
から取り出される巻線の両端子について、一方の端子の
取り出し方向が一方の脚部とほぼ平行の方向とされ、か
つ他方の端子の取り出し方向が他方の脚部とほぼ平行の
方向とされていることを特徴とするトランス。