JP3972646B2 - スイッチングトランス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングトランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＤＣ−ＤＣコンバータとしては、例えば電気自動車やハイブリッドカーなどの車載用途に用いられる高圧バッテリーを電源とし、高圧バッテリーの高電圧を低電圧に変圧して低圧バッテリーに充電したり、負荷に電力を供給する絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータが提供されており、近年、出力容量が数百Ｗ〜数ｋＷの大容量のものも提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータにはスイッチングトランスが用いられるが、出力容量が数百Ｗ〜数ｋＷと大容量の場合にはスイッチングトランスの巻線に大電流が流れるので、一次側及び二次側巻線に平角巻線を用いており、トランスが大型化するという問題があった。また、平角巻線をコアに巻回する作業の作業性が悪く、コストアップの要因になっていた。
【０００４】
したがって、スイッチングトランスが大型で高価なものとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ全体のコストアップを招き、形状や出力容量などの仕様変更にも容易に対応することができなかった。
【０００５】
また、図１７はスイッチングトランスを用いた従来の一石式のフォワードコンバータの回路図であり、このフォワードコンバータは、直流電源Ｅと、直流電源Ｅの出力端子間にスイッチング素子ＳＷを介して一次巻線が接続されたスイッチングトランスＡと、スイッチングトランスＡの二次側の出力を平滑する平滑回路２０と、平滑回路２０の出力が供給される負荷２１と、スイッチング素子ＳＷのオン／オフを制御する駆動回路２２とで構成される。
【０００６】
平滑回路２０は、スイッチングトランスＡの二次巻線の巻始め側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと二次巻線の巻終わり側の端部との間に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１の直列回路と、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１の接続点にカソードが接続されると共に、二次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ２とで構成される。尚、本回路は従来周知の回路構成であるから、その動作については説明を省略する。
【０００７】
一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子ＳＷのオフ期間に、オン期間と逆方向の電流をスイッチングトランスＡの一次巻線に流さなければ、スイッチングトランスＡが磁気飽和を起こして、フォワードコンバータが動作しなくなるため、図１７又は図１８に示すようなリセット回路２３をスイッチングトランスＡの一次側に設けている。なお、図１７に示す回路は、スイッチングトランスＡの一次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ３と、一次巻線の巻始め側の端部とダイオードＤ３のカソードとの間に接続されたコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ１の並列回路とで構成されるスナバ回路を利用したリセット回路２３である。また、図１８に示す回路は、スイッチングトランスＡの一次巻線と直列に設けた補助巻線とダイオードＤ３とで構成される一次巻線を利用したリセット回路２３である。
【０００８】
上述のように一石式のフォワードコンバータでは、スイッチングトランスＡの磁気飽和を防止するためにリセット回路２３を設ける必要があり、その分だけ回路構成が複雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、小型で安価なスイッチングトランスを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、磁性材料からなるコアと、一次巻線と、コアの孔に嵌め込まれた板金製の導電体からなる二次巻線と、前記コアの外側を覆って前記コアから漏洩する電磁ノイズをシールドするシールド部材とを備え、当該シールド部材を前記導電体と連続一体に形成したことを特徴とし、二次巻線を板金製の導電体で構成しているので、出力容量を大きくでき、しかも導電体をコアの孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコアに巻回する場合に比べて組立の手間が簡単になり、コストダウンを図ることができる。しかも、シールド部材によりコアから漏出する電磁ノイズを抑制して、ノイズの低減を図ることができ、且つ、シールド部材は導電体と一体的に形成されているので、部品数が増えることは無く、組立の手間が増えるのを防止できる。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に接続する接続手段を設け、該接続手段を可撓性を有する導電材料で形成したことを特徴とし、可撓性を有する導電材料で接続手段を形成しているので、二次巻線の形状を所望の形状に形成することができ、スイッチングトランスの取付場所の自由度が向上するという利点がある。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を直列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に並列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を並列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１記載の発明において、一次巻線を、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部と、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部の外側を被覆する外被部とで構成したことを特徴とし、一次巻線を樹脂成形により形成しているので、所望の形状の一次巻線を形成することができ、且つ、導電部の外側を外被部で覆っているので、外被部でコアと一次巻線との絶縁を図ることができる。
【００１５】
請求項６の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、複数のコアを隣接する別のコアとの間に隙間を開けた状態で配列し、各コアに対応して設けた一次巻線を電気的に直列に接続するとともに、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスが発生するから、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成することができる。また、このスイッチングトランスを用いて一次側と二次側との巻線方向が同じ方向になるような一石式のフォワードコンバータを構成する場合、一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子のオフ期間において、スイッチングトランスの一次巻線にオン時と逆方向の電流を流すことにより、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するリセット回路が必要になるが、複数のコアを配列する際に隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスを発生させ、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成しているので、共振現象によってスイッチング素子のオフ期間にオン期間と逆向きの電流が一次巻線に流れるから、別途リセット回路を設けることなくスイッチングトランスの磁気飽和を防止することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を簡略化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
（基本構成）
本発明に係るスイッチングトランスの基本構成を図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００１８】
このスイッチングトランスＡは、角孔状の貫通孔２が貫設された筒状の磁性材料からなるコア１と、互いに電気的に絶縁され、コア１の貫通孔２内にそれぞれ挿通される一次巻線３と二次巻線４とで構成される。
【００１９】
一次巻線３は１本の導線からなり、コア１の貫通孔２を貫通させることによって、１ターンの一次巻線が構成される。
【００２０】
また、二次巻線４は板金製の導電体からなり、貫通孔２の一つの内側面の略全面を覆うようにして貫通孔２の内部に挿通され、貫通孔２の両端から外側へそれぞれ突出する端子片４ｂ，４ｃを一方向に折り曲げることによって断面コ字形に形成され、中央片４ａを貫通孔２内に挿通した状態でコア１に取り付けられている。
【００２１】
図２は上述したスイッチングトランスＡの等価回路を模式的に示す図であり、コア１に対して一次巻線３と二次巻線４とが１ターンずつ巻回されている。このように、スイッチングトランスＡでは、板金製の導電体をコア１の貫通孔２に挿通し、その両端部を折り曲げることによって、二次巻線４を形成しており、導電体をコア１の孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコア１に巻回する場合に比べて組立が簡単で、製造コストを安価にでき、且つ、コア１の形状も簡単にできる。また、二次巻線４を板金製の導電体で構成しているので、二次巻線４の電流容量を平角巻線の場合と同等に大きくでき、大電流が流れる場合にも対応できる。
【００２２】
尚、このスイッチングトランスＡを高周波領域で使用するような場合には、コア１と二次巻線４とを絶縁する必要があるが、このような場合はコア１又は二次巻線４の何れかを予め絶縁コーティングしておけば良い。
【００２３】
また、このスイッチングトランスＡでは角筒状のコア１の貫通孔２に二次巻線４を嵌め込んでいるが、コア１及び二次巻線４の形状を上記の形状に限定する趣旨のものではなく、コア１の孔に板金製の導電体からなる二次巻線４を嵌め込んでいるのであれば、コア１や二次巻線４の形状はどのような形状でも良い。
【００２４】
（参考例１）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例１を図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００２５】
上述の基本構成では導電材料の帯板の両端部を折り曲げることによって、中央片４ａの両端部に、中央片４ａと略直交する方向へ突出する端子片４ｂ，４ｃが突設された断面コ字形の二次巻線４を形成しているが、本参考例では、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、直方体を展開したような形状の板金（導電体）を図３（ａ）の破線Ｂ１に沿って略直角に折り曲げることにより形成される角筒部５ａと、角筒部５ａの一面の長手方向における一端部から連続一体に延設された端子片５ｂと、端子片５ｂが延設された面と対向する面における端子片５ｂと反対側の端部から連続一体に延設された端子片５ｃとで二次巻線５を構成している。ここで、角筒部５ａの縦、横の寸法はコア１の貫通孔２よりも若干小さい寸法に形成されており、角筒部５ａを貫通孔２に挿通すると、角筒部５ａによって貫通孔２の内側面の略全面が覆われる。また、角筒部５ａの全長はコア１の全長と略同じ寸法に形成されている。
【００２６】
そして、この二次巻線５は、板金に折曲加工を施して角筒部５ａを形成した状態で、コア１の貫通孔２内に挿通され（図３（ｂ）参照）、貫通孔２の両端部から外側に突出する端子片５ｂ，５ｃをそれぞれ外側に折り曲げることによって、コア１に嵌め込まれる（図３（ｃ）参照）。そして、二次巻線５の角筒部５ａ内に、導電線からなる一次巻線３を挿通することにより、スイッチングトランスＡが構成される（図３（ｄ）参照）。
【００２７】
本参考例においても、板金を折り曲げて形成した角筒部５ａをコア１の貫通孔２に挿通し、角筒部５ａの２つの面からそれぞれ連続一体に延設された端子片５ｂ，５ｃを折り曲げることによって、二次巻線５を形成しており、板金製の導電体からなる二次巻線５をコア１に嵌め込んでいるだけなので、コア１に平角巻線を巻回する場合に比べて組立が簡単で、製造コストを安価にでき、且つ、コア１の形状も簡単にできる。また、二次巻線５に板金製の導電体を用いているので、二次巻線５の電流容量を平角巻線の場合と同等に大きくでき、大電流が流れる場合にも対応できる。
【００２８】
尚、このスイッチングトランスＡを高周波領域で使用するような場合には、コア１と二次巻線５とを絶縁する必要があるが、このような場合はコア１又は二次巻線５の何れかを予め絶縁コーティングしておけば良い。
【００２９】
また、本参考例では角筒状のコア１の貫通孔２に二次巻線５を嵌め込んでいるが、コア１及び二次巻線５の形状を上記の形状に限定する趣旨のものではなく、コア１の孔に板金製の導電体からなる二次巻線５を嵌め込んでいるのであれば、コア１や二次巻線５の形状はどのような形状でも良い。
【００３０】
（参考例２）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例２を図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
本参考例では、参考例１で説明したスイッチングトランスＡのコア１を４個、各コア１に設けた貫通孔２が互いに連通し、且つ、各貫通孔２に挿通された二次巻線５の一方の端子片５ｂが図４（ａ）中の左上側に位置すると共に、他方の端子片５ｃが同図中の右下側に位置するように配列する。そして、左側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃは、コア１の上下面で折り返され、導電材料からなる接続板６，７を介して電気的に接続されている。同様に、右側の２個のコア１，１にそれぞれ挿通された二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃも、コア１の上下面で折り返され、導電材料からなる接続板６，７を介して電気的に接続されている。そして、４個のコア１の上下両面に固定ベース８，９をそれぞれ取り付け、４個のコア１を１列に並べた状態で固定する。尚、固定ベース８には各接続板６，６の表面を露出させる窓孔８ａ，８ａが開口している。また、固定ベース９にも各接続板７，７に対応する部位に窓孔９ａ，９ａが開口しており、接続板７，７を窓孔９ａ，９ａ内に挿通した状態で固定ベース９に取り付けられる。
【００３２】
このように、複数個のコア１にそれぞれ挿通された複数個の二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを接続板６、７を介して互いに接続することにより、スイッチングトランスＡの二次側の出力容量（コア容量）を大きくできる。また、コア１とコア１に対応して設けた一次巻線３及び二次巻線５とを一つのトランスユニットとして、各トランスユニットの二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを互いに接続することによって、スイッチングトランスの出力容量を変化させることができ、所望の出力容量が得られるように接続するユニットの数を変更すれば、出力容量の変更などにも容易に対応できる。
【００３３】
尚、本参考例では参考例１で説明したスイッチングトランスＡを例に説明を行ったが、基本構成で説明したスイッチングトランスＡを複数個並べ、各コア１に設けた二次巻線４の端子片４ｂ，４ｃを互いに接続することによって、出力容量を変化させることができ、また接続するユニットの数を変更することによって、形状や出力容量などの仕様の変更にも容易に対応できる。
【００３４】
（実施形態１）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図５及び図６を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態では、参考例１で説明したスイッチングトランスＡにおいて、コア１の外側を覆ってコア１から漏洩するノイズをシールドするシールド部５ｅ（シールド部材）を、二次巻線５と連続一体に設けている。
【００３６】
二次巻線５は、略平板状の板金を図６中の破線Ｂ２に沿って略直角に折り曲げることにより形成され、コア１に設けた貫通孔２の内面に沿って取り付けられる角筒部５ａと、角筒部５ａの一面の長手方向における一端部に連結片５ｄを介して連結され、同図中の破線Ｂ３に沿って略直角に折り曲げることにより筒状に形成され、コア１の表面に沿って配置されるシールド部５ｅと、角筒部５ａの一面の長手方向における他端部から連続一体に延設された端子片５ｂと、コア１に取り付けた状態で端子片５ｂが延設された角筒部５ａの面に対し貫通孔２を挟んで反対側に位置するシールド部５ｅの面の端子片５ｂ側の端部から連続一体に延設された端子片５ｃとで構成される。
【００３７】
この二次巻線５をコア１に取り付ける場合は、板金を破線Ｂ２に沿って略直角に山折りすることにより角筒部５ａを形成した後、破線Ｂ４に沿って略直角に谷折りし、さらに破線Ｂ３に沿って谷折りすることによりシールド部５ｅを形成する。そして、角筒部５ａを貫通孔２内に挿通するとともに、シールド部５ｅをコア１の外側に被せるようにして、二次巻線５をコア１に取り付けた後、角筒部５ａの一面から連続一体に延設された端子片５ｂを破線Ｂ５に沿って谷折りするとともに、シールド部５ｅの一面から連続一体に延設された端子片５ｃを破線Ｂ６に沿って山折りし、角筒部５ａの内部に導電線からなる一次巻線３を挿通することによって、スイッチングトランスＡの組立が完了する。
【００３８】
ところで、基本構成および参考例１、２で説明したスイッチングトランスではコア１を磁性材料により角筒状に形成しているが、コア１の形状を上記の形状に限定するものではなく、図７に示すように断面コ字形のＣ形コア１０と、Ｃ形コア１０の両脚片１０ａの先端間に橋架される平板状のＩ形コア１１とを貼り合わせてコア１を形成しても良い。このように、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１とでコア１を構成した場合、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１との接合部位にできるギャップから電磁ノイズが漏洩するが、本実施形態ではシールド部５ｅでコア１の外側を覆っているので、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１との間のギャップから漏洩する電磁ノイズをシールドすることができる。
【００３９】
なお、本実施形態のスイッチングトランスＡにおいても、参考例２と同様、図８に示すように、複数個（例えば４個）のコア１を、各コア１に設けた貫通孔２が互いに連通するように配置し、左側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃを接続板６，７を介してそれぞれ電気的に接続するとともに、右側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃを接続板６，７を介してそれぞれ電気的に接続し、４個のコア１の上下両面に固定ベース８，９を取り付けることによって、複数のトランスユニットを電気的に接続しても良く、所望の出力容量が得られるように接続する二次巻線５の数を変更すれば、出力容量などの電気的仕様の変更にも容易に対応できる。
【００４０】
（実施形態２）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図９を参照して説明する。
【００４１】
上述した実施形態１のスイッチングトランスＡでは、二次巻線５が取り付けられた複数個のコア１を剛体の固定ベース８，９に固定して接続しているのに対して、本実施形態では接続手段としての固定ベース８’，９’をエラストマー等の可撓性及び導電性を有する合成高分子材料で形成しており、この固定ベース８’，９’に各二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを電気的且つ機械的に接続し、各二次巻線５の間を電気的に接続している。
【００４２】
このように、固定ベース８’，９’をエラストマー等の可撓性を有する高分子材料で形成しているので、図９に示すように、固定ベース８’，９’に力を加えて、固定ベース８’，９’を撓ませることができ、所望の形状に変形させた状態で使用することができる。したがって、スイッチングトランスＡの取付場所の形状に合わせて、固定ベース８’，９’を変形させることができるから、取付場所の自由度が高くなり、形状についての多様な仕様に対応できるという利点がある。
【００４３】
尚、上述した参考例２のスイッチングトランスＡにおいて、本実施形態と同様に、固定ベース８，９をエラストマーなどの可撓性を有する合成高分子材料で形成しても良く、上述と同様の利点が得られる。
【００４４】
（参考例３）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例を図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００４５】
上述した参考例２のスイッチングトランスＡでは、二次巻線５が取り付けられた２個のコア１を、各二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを互いに電気的に接続することによってユニット化しているのであるが、この場合、図１０（ａ）に示すように二次巻線５，５の上側の端子片５ｂ，５ｂを接続板６を介して電気的に接続するとともに、下側の端子片５ｃ，５ｃを接続板７を介して電気的に接続している。すなわち、２個の二次巻線５を並列的に接続しているので、図１０（ｂ）の原理図に示すように二次側の巻数をトランスユニットの連結数に応じて増やすことができ、コア容量もトランスユニットの連結数に応じて増やすことができる。したがって、トランスユニットの連結数を変更することによって二次側の巻線や出力容量（コア容量）などの仕様の変更にも容易に対応することができる。
【００４６】
（参考例４）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例を図１１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００４７】
上述した参考例３のスイッチングトランスＡでは、２個の二次巻線５を並列的に接続しているのに対して、本参考例では、図１１（ａ）に示すように、２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の下側の端子片５ｃ，５ｃを接続板７を介して電気的に接続しており、２個の二次巻線５，５を直列的に接続している。したがって、図１１（ｂ）の原理図に示すように、１ターン当たりのコア容量をトランスユニットの連結数に応じて増やすことができ、トランスユニットの連結数を変更することによって、コア容量などの仕様の変更にも容易に対応することができる。
【００４８】
（実施形態３）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図１２及び図１３を参照して説明する。
【００４９】
上述した各実施形態のスイッチングトランスＡでは導線からなる一次巻線３を用いているが、本実施形態では、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部３ａと、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部３ａの外周面を被覆する外被部３ｂとで一次巻線３を構成しており、導電部３ａと外被部３ｂとを同時成形することによって一次巻線３を作製している。尚、一次巻線３以外の構成は実施形態１、２および参考例１〜４と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。また、図１３（ａ）（ｂ）では図示を簡単にするため、二次巻線５を省略して図示してある。
【００５０】
一次巻線３を樹脂成形により作製する場合、一次巻線３の形状を任意の形状に形成することができ、例えば一次巻線３の形状を図１３（ａ）に示すように直線形状としたり、図１３（ｂ）に示すようにＳ字状に蛇行するような形状に形成することができる。したがって、複数個のコア１を貫通孔２の貫通方向が略平行となるように配列して、各コア１の貫通孔２内に一次巻線３を挿通させるような場合にも、一次巻線３の形状自体をＳ字状に蛇行するような形状とすることによって、各コア１の貫通孔２に一次巻線３を通すだけで良く、組立作業の作業性が向上する。また、導電部３ａと外被部３ｂとを同時成形することによって一次巻線３を作製しているので、一次巻線３を作製するのと同時に導電部３ａの絶縁処理を行えるという利点がある。
【００５１】
（参考例５）
上述した実施形態１〜３および参考例１〜４のスイッチングトランスを用いるＤＣ−ＤＣコンバータを図１４〜図１６を参照して説明する。
【００５２】
図１４は一石式のフォワードコンバータの基本的な回路構成を示す回路図であり、このフォワードコンバータは、直流電源Ｅと、直流電源Ｅの出力端子間にスイッチング素子ＳＷを介して一次巻線が接続されたスイッチングトランスＡと、スイッチングトランスＡの二次側の出力を平滑する平滑回路２０と、平滑回路２０の出力が供給される負荷２１と、スイッチング素子ＳＷのオン／オフを制御する駆動回路２２とで構成される。
【００５３】
また平滑回路２０は、スイッチングトランスＡの二次巻線の巻始め側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと二次巻線の巻終わり側の端部との間に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１の直列回路と、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１の接続点にカソードが接続されると共に、二次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ２とで構成され、コンデンサＣ１の両端間に負荷２１が接続されている。尚、本回路は従来周知の回路構成であるから、その動作については説明を省略する。
【００５４】
ところで、従来の一石式のフォワードコンバータでは、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するために別途リセット回路を設けており、そのために回路構成が複雑になるという問題があった。
【００５５】
そこで、本参考例ではスイッチングトランスＡを、図１５（ａ）に示すように、コア１と一次巻線３と二次巻線（図示せず）とをそれぞれ具備した複数のトランスユニットで構成しており、二次巻線が嵌め込まれた複数個（本参考例では例えば４個）のコア１を、隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で、貫通孔２が連通するように一列に並べ、各コア１の貫通孔２に導線からなる一次巻線３を挿通している。そして、各コア１に嵌め込まれた二次巻線（図示せず）を直列的に接続するとともに、各コア１に設けられた一次巻線３を直列接続している。尚、図１５（ａ）では図示を簡単にするため、二次巻線を省略して図示してある。
【００５６】
ここで、複数個のコア１は隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で一列に配列されているので、隣接するコア１の間に漏れインダクタンスが生じ、一次巻線３とコア１との間に存在する浮遊キャパシタンスと上述の漏れインダクタンスとで共振回路が構成される。したがって、図１６に示すように、スイッチング素子ＳＷのターンオフ時に共振電流が流れ、オン期間に流れる電流と逆方向の電流がスイッチングトランスＡの一次側に一瞬流れるため、別途リセット回路２３を設けることなく、スイッチングトランスＡの磁気飽和を防止することができ、回路構成を簡略化できる。
【００５７】
尚、直列的に接続された複数個のコア１の間に隙間Ｇを設ければ、隣接するコア１の間に漏れインダクタンスが生じるので、図１５（ｂ）に示すように、二次巻線の嵌め込まれた複数個（本参考例では例えば４個）のコア１を、隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で、貫通孔２の貫通方向が略平行になるようにして一列に並べ、各コア１の貫通孔２内に導線からなる一次巻線３を挿通し、各コア１に取り付けられた二次巻線（図示せず）を直列的に接続しても良い。この場合も、上述と同様に、コア１の漏れインダクタンスと、コア１と一次巻線３との間の浮遊キャパシタンスとで共振回路が構成され、スイッチング素子ＳＷのターンオフ時に、共振現象によってオン期間に流れる電流と逆方向の電流がスイッチングトランスＡの一次側に一瞬流れるため、リセット回路２３なしでもスイッチングトランスＡの磁気飽和を防止できる。尚、図１５（ｂ）でも図示を簡単にするため、二次巻線を省略して図示してある。
【００５８】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、磁性材料からなるコアと、一次巻線と、コアの孔に嵌め込まれた板金製の導電体からなる二次巻線と、前記コアの外側を覆って前記コアから漏洩する電磁ノイズをシールドするシールド部材とを備え、当該シールド部材を前記導電体と連続一体に形成したことを特徴とし、二次巻線を板金製の導電体で構成しているので、出力容量を大きくでき、しかも導電体をコアの孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコアに巻回する場合に比べて組立の手間が簡単になり、コストダウンが図れるという効果がある。さらに、シールド部材によりコアから漏出する電磁ノイズを抑制して、ノイズの低減を図ることができ、且つ、シールド部材は導電体と一体的に形成されているので、部品数が増えることは無く、組立の手間が増えるのを防止できるという効果がある。
【００５９】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に接続する接続手段を設け、該接続手段を可撓性を有する導電材料で形成したことを特徴とし、可撓性を有する導電材料で接続手段を形成しているので、二次巻線の形状を所望の形状に形成することができ、スイッチングトランスの取付場所の自由度が向上するという利点がある。
【００６０】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を直列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できるという効果がある。
【００６１】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に並列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を並列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できるという効果がある。
【００６２】
請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、一次巻線を、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部と、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部の外側を被覆する外被部とで構成したことを特徴とし、一次巻線を樹脂成形により形成しているので、所望の形状の一次巻線を形成することができ、且つ、導電部の外側を外被部で覆っているので、外被部でコアと一次巻線との絶縁を図ることができるという効果がある。
【００６３】
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、複数のコアを隣接する別のコアとの間に隙間を開けた状態で配列し、各コアに対応して設けた一次巻線を電気的に直列に接続するとともに、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスが発生するから、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成することができるという効果がある。また、このスイッチングトランスを用いて一次側と二次側との巻線方向が同じ方向になるような一石式のフォワードコンバータを構成する場合、一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子のオフ期間において、スイッチングトランスの一次巻線にオン時と逆方向の電流を流すことにより、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するリセット回路が必要になるが、複数のコアを配列する際に隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスを発生させ、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成しているので、共振現象によってスイッチング素子のオフ期間にオン期間と逆向きの電流が一次巻線に流れるから、別途リセット回路を設けることなくスイッチングトランスの磁気飽和を防止することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を簡略化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は側面である。
【図２】 同上のスイッチングトランスの原理図である。
【図３】 参考例１のスイッチングトランスを示し、（ａ）は二次巻線部の展開図、（ｂ）は二次巻線部をコアへ組み込む前の状態の説明図、（ｃ）は二次巻線部をコアに組み込んだ状態の側面図、（ｄ）は完成状態の外観斜視図である。
【図４】 参考例２のスイッチングトランスを示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は外観斜視図である。
【図５】 実施形態１のスイッチングトランスに用いる二次巻線部をコアに組み込んだ状態の斜視図である。
【図６】 同上に用いる二次巻き線部の展開図である。
【図７】 同上に用いるコアの斜視図である。
【図８】 同上を複数個連結してブロック化した状態の外観斜視図である。
【図９】 実施形態２のスイッチングトランスの外観斜視図である。
【図１０】 参考例３のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその原理図である。
【図１１】 参考例４のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその原理図である。
【図１２】 実施形態３のスイッチングトランスに用いる一次巻線の断面図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は同上に用いる一次巻線をコアに挿通した状態の説明図である。
【図１４】 一石式のフォワードコンバータの基本構成を示す回路図である。
【図１５】 （ａ）（ｂ）は同上に用いるスイッチングトランスのコアに一次巻線を挿通した状態の説明図である。
【図１６】 同上に用いるスイッチングトランスの一次電流の波形図である。
【図１７】 従来の一石式のフォワードコンバータの回路図である。
【図１８】 従来の別の一石式のフォワードコンバータの回路ブロック図である。
【符号の説明】
Ａ スイッチングトランス
１ コア
２ 貫通孔
３ 一次巻線
４ 二次巻線
４ａ 中央片
４ｂ，４ｃ 端子片
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングトランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＤＣ−ＤＣコンバータとしては、例えば電気自動車やハイブリッドカーなどの車載用途に用いられる高圧バッテリーを電源とし、高圧バッテリーの高電圧を低電圧に変圧して低圧バッテリーに充電したり、負荷に電力を供給する絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータが提供されており、近年、出力容量が数百Ｗ〜数ｋＷの大容量のものも提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータにはスイッチングトランスが用いられるが、出力容量が数百Ｗ〜数ｋＷと大容量の場合にはスイッチングトランスの巻線に大電流が流れるので、一次側及び二次側巻線に平角巻線を用いており、トランスが大型化するという問題があった。また、平角巻線をコアに巻回する作業の作業性が悪く、コストアップの要因になっていた。
【０００４】
したがって、スイッチングトランスが大型で高価なものとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ全体のコストアップを招き、形状や出力容量などの仕様変更にも容易に対応することができなかった。
【０００５】
また、図１７はスイッチングトランスを用いた従来の一石式のフォワードコンバータの回路図であり、このフォワードコンバータは、直流電源Ｅと、直流電源Ｅの出力端子間にスイッチング素子ＳＷを介して一次巻線が接続されたスイッチングトランスＡと、スイッチングトランスＡの二次側の出力を平滑する平滑回路２０と、平滑回路２０の出力が供給される負荷２１と、スイッチング素子ＳＷのオン／オフを制御する駆動回路２２とで構成される。
【０００６】
平滑回路２０は、スイッチングトランスＡの二次巻線の巻始め側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと二次巻線の巻終わり側の端部との間に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１の直列回路と、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１の接続点にカソードが接続されると共に、二次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ２とで構成される。尚、本回路は従来周知の回路構成であるから、その動作については説明を省略する。
【０００７】
一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子ＳＷのオフ期間に、オン期間と逆方向の電流をスイッチングトランスＡの一次巻線に流さなければ、スイッチングトランスＡが磁気飽和を起こして、フォワードコンバータが動作しなくなるため、図１７又は図１８に示すようなリセット回路２３をスイッチングトランスＡの一次側に設けている。なお、図１７に示す回路は、スイッチングトランスＡの一次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ３と、一次巻線の巻始め側の端部とダイオードＤ３のカソードとの間に接続されたコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ１の並列回路とで構成されるスナバ回路を利用したリセット回路２３である。また、図１８に示す回路は、スイッチングトランスＡの一次巻線と直列に設けた補助巻線とダイオードＤ３とで構成される一次巻線を利用したリセット回路２３である。
【０００８】
上述のように一石式のフォワードコンバータでは、スイッチングトランスＡの磁気飽和を防止するためにリセット回路２３を設ける必要があり、その分だけ回路構成が複雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、小型で安価なスイッチングトランスを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、磁性材料からなるコアと、一次巻線と、コアの孔に嵌め込まれた板金製の導電体からなる二次巻線と、前記コアの外側を覆って前記コアから漏洩する電磁ノイズをシールドするシールド部材とを備え、当該シールド部材を前記導電体と連続一体に形成したことを特徴とし、二次巻線を板金製の導電体で構成しているので、出力容量を大きくでき、しかも導電体をコアの孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコアに巻回する場合に比べて組立の手間が簡単になり、コストダウンを図ることができる。しかも、シールド部材によりコアから漏出する電磁ノイズを抑制して、ノイズの低減を図ることができ、且つ、シールド部材は導電体と一体的に形成されているので、部品数が増えることは無く、組立の手間が増えるのを防止できる。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に接続する接続手段を設け、該接続手段を可撓性を有する導電材料で形成したことを特徴とし、可撓性を有する導電材料で接続手段を形成しているので、二次巻線の形状を所望の形状に形成することができ、スイッチングトランスの取付場所の自由度が向上するという利点がある。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を直列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に並列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を並列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１記載の発明において、一次巻線を、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部と、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部の外側を被覆する外被部とで構成したことを特徴とし、一次巻線を樹脂成形により形成しているので、所望の形状の一次巻線を形成することができ、且つ、導電部の外側を外被部で覆っているので、外被部でコアと一次巻線との絶縁を図ることができる。
【００１５】
請求項６の発明では、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、複数のコアを隣接する別のコアとの間に隙間を開けた状態で配列し、各コアに対応して設けた一次巻線を電気的に直列に接続するとともに、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスが発生するから、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成することができる。また、このスイッチングトランスを用いて一次側と二次側との巻線方向が同じ方向になるような一石式のフォワードコンバータを構成する場合、一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子のオフ期間において、スイッチングトランスの一次巻線にオン時と逆方向の電流を流すことにより、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するリセット回路が必要になるが、複数のコアを配列する際に隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスを発生させ、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成しているので、共振現象によってスイッチング素子のオフ期間にオン期間と逆向きの電流が一次巻線に流れるから、別途リセット回路を設けることなくスイッチングトランスの磁気飽和を防止することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を簡略化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
（基本構成）
本発明に係るスイッチングトランスの基本構成を図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００１８】
このスイッチングトランスＡは、角孔状の貫通孔２が貫設された筒状の磁性材料からなるコア１と、互いに電気的に絶縁され、コア１の貫通孔２内にそれぞれ挿通される一次巻線３と二次巻線４とで構成される。
【００１９】
一次巻線３は１本の導線からなり、コア１の貫通孔２を貫通させることによって、１ターンの一次巻線が構成される。
【００２０】
また、二次巻線４は板金製の導電体からなり、貫通孔２の一つの内側面の略全面を覆うようにして貫通孔２の内部に挿通され、貫通孔２の両端から外側へそれぞれ突出する端子片４ｂ，４ｃを一方向に折り曲げることによって断面コ字形に形成され、中央片４ａを貫通孔２内に挿通した状態でコア１に取り付けられている。
【００２１】
図２は上述したスイッチングトランスＡの等価回路を模式的に示す図であり、コア１に対して一次巻線３と二次巻線４とが１ターンずつ巻回されている。このように、スイッチングトランスＡでは、板金製の導電体をコア１の貫通孔２に挿通し、その両端部を折り曲げることによって、二次巻線４を形成しており、導電体をコア１の孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコア１に巻回する場合に比べて組立が簡単で、製造コストを安価にでき、且つ、コア１の形状も簡単にできる。また、二次巻線４を板金製の導電体で構成しているので、二次巻線４の電流容量を平角巻線の場合と同等に大きくでき、大電流が流れる場合にも対応できる。
【００２２】
尚、このスイッチングトランスＡを高周波領域で使用するような場合には、コア１と二次巻線４とを絶縁する必要があるが、このような場合はコア１又は二次巻線４の何れかを予め絶縁コーティングしておけば良い。
【００２３】
また、このスイッチングトランスＡでは角筒状のコア１の貫通孔２に二次巻線４を嵌め込んでいるが、コア１及び二次巻線４の形状を上記の形状に限定する趣旨のものではなく、コア１の孔に板金製の導電体からなる二次巻線４を嵌め込んでいるのであれば、コア１や二次巻線４の形状はどのような形状でも良い。
【００２４】
（参考例１）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例１を図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００２５】
上述の基本構成では導電材料の帯板の両端部を折り曲げることによって、中央片４ａの両端部に、中央片４ａと略直交する方向へ突出する端子片４ｂ，４ｃが突設された断面コ字形の二次巻線４を形成しているが、本参考例では、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、直方体を展開したような形状の板金（導電体）を図３（ａ）の破線Ｂ１に沿って略直角に折り曲げることにより形成される角筒部５ａと、角筒部５ａの一面の長手方向における一端部から連続一体に延設された端子片５ｂと、端子片５ｂが延設された面と対向する面における端子片５ｂと反対側の端部から連続一体に延設された端子片５ｃとで二次巻線５を構成している。ここで、角筒部５ａの縦、横の寸法はコア１の貫通孔２よりも若干小さい寸法に形成されており、角筒部５ａを貫通孔２に挿通すると、角筒部５ａによって貫通孔２の内側面の略全面が覆われる。また、角筒部５ａの全長はコア１の全長と略同じ寸法に形成されている。
【００２６】
そして、この二次巻線５は、板金に折曲加工を施して角筒部５ａを形成した状態で、コア１の貫通孔２内に挿通され（図３（ｂ）参照）、貫通孔２の両端部から外側に突出する端子片５ｂ，５ｃをそれぞれ外側に折り曲げることによって、コア１に嵌め込まれる（図３（ｃ）参照）。そして、二次巻線５の角筒部５ａ内に、導電線からなる一次巻線３を挿通することにより、スイッチングトランスＡが構成される（図３（ｄ）参照）。
【００２７】
本参考例においても、板金を折り曲げて形成した角筒部５ａをコア１の貫通孔２に挿通し、角筒部５ａの２つの面からそれぞれ連続一体に延設された端子片５ｂ，５ｃを折り曲げることによって、二次巻線５を形成しており、板金製の導電体からなる二次巻線５をコア１に嵌め込んでいるだけなので、コア１に平角巻線を巻回する場合に比べて組立が簡単で、製造コストを安価にでき、且つ、コア１の形状も簡単にできる。また、二次巻線５に板金製の導電体を用いているので、二次巻線５の電流容量を平角巻線の場合と同等に大きくでき、大電流が流れる場合にも対応できる。
【００２８】
尚、このスイッチングトランスＡを高周波領域で使用するような場合には、コア１と二次巻線５とを絶縁する必要があるが、このような場合はコア１又は二次巻線５の何れかを予め絶縁コーティングしておけば良い。
【００２９】
また、本参考例では角筒状のコア１の貫通孔２に二次巻線５を嵌め込んでいるが、コア１及び二次巻線５の形状を上記の形状に限定する趣旨のものではなく、コア１の孔に板金製の導電体からなる二次巻線５を嵌め込んでいるのであれば、コア１や二次巻線５の形状はどのような形状でも良い。
【００３０】
（参考例２）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例２を図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
本参考例では、参考例１で説明したスイッチングトランスＡのコア１を４個、各コア１に設けた貫通孔２が互いに連通し、且つ、各貫通孔２に挿通された二次巻線５の一方の端子片５ｂが図４（ａ）中の左上側に位置すると共に、他方の端子片５ｃが同図中の右下側に位置するように配列する。そして、左側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃは、コア１の上下面で折り返され、導電材料からなる接続板６，７を介して電気的に接続されている。同様に、右側の２個のコア１，１にそれぞれ挿通された二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃも、コア１の上下面で折り返され、導電材料からなる接続板６，７を介して電気的に接続されている。そして、４個のコア１の上下両面に固定ベース８，９をそれぞれ取り付け、４個のコア１を１列に並べた状態で固定する。尚、固定ベース８には各接続板６，６の表面を露出させる窓孔８ａ，８ａが開口している。また、固定ベース９にも各接続板７，７に対応する部位に窓孔９ａ，９ａが開口しており、接続板７，７を窓孔９ａ，９ａ内に挿通した状態で固定ベース９に取り付けられる。
【００３２】
このように、複数個のコア１にそれぞれ挿通された複数個の二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを接続板６、７を介して互いに接続することにより、スイッチングトランスＡの二次側の出力容量（コア容量）を大きくできる。また、コア１とコア１に対応して設けた一次巻線３及び二次巻線５とを一つのトランスユニットとして、各トランスユニットの二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを互いに接続することによって、スイッチングトランスの出力容量を変化させることができ、所望の出力容量が得られるように接続するユニットの数を変更すれば、出力容量の変更などにも容易に対応できる。
【００３３】
尚、本参考例では参考例１で説明したスイッチングトランスＡを例に説明を行ったが、基本構成で説明したスイッチングトランスＡを複数個並べ、各コア１に設けた二次巻線４の端子片４ｂ，４ｃを互いに接続することによって、出力容量を変化させることができ、また接続するユニットの数を変更することによって、形状や出力容量などの仕様の変更にも容易に対応できる。
【００３４】
（実施形態１）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図５及び図６を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態では、参考例１で説明したスイッチングトランスＡにおいて、コア１の外側を覆ってコア１から漏洩するノイズをシールドするシールド部５ｅ（シールド部材）を、二次巻線５と連続一体に設けている。
【００３６】
二次巻線５は、略平板状の板金を図６中の破線Ｂ２に沿って略直角に折り曲げることにより形成され、コア１に設けた貫通孔２の内面に沿って取り付けられる角筒部５ａと、角筒部５ａの一面の長手方向における一端部に連結片５ｄを介して連結され、同図中の破線Ｂ３に沿って略直角に折り曲げることにより筒状に形成され、コア１の表面に沿って配置されるシールド部５ｅと、角筒部５ａの一面の長手方向における他端部から連続一体に延設された端子片５ｂと、コア１に取り付けた状態で端子片５ｂが延設された角筒部５ａの面に対し貫通孔２を挟んで反対側に位置するシールド部５ｅの面の端子片５ｂ側の端部から連続一体に延設された端子片５ｃとで構成される。
【００３７】
この二次巻線５をコア１に取り付ける場合は、板金を破線Ｂ２に沿って略直角に山折りすることにより角筒部５ａを形成した後、破線Ｂ４に沿って略直角に谷折りし、さらに破線Ｂ３に沿って谷折りすることによりシールド部５ｅを形成する。そして、角筒部５ａを貫通孔２内に挿通するとともに、シールド部５ｅをコア１の外側に被せるようにして、二次巻線５をコア１に取り付けた後、角筒部５ａの一面から連続一体に延設された端子片５ｂを破線Ｂ５に沿って谷折りするとともに、シールド部５ｅの一面から連続一体に延設された端子片５ｃを破線Ｂ６に沿って山折りし、角筒部５ａの内部に導電線からなる一次巻線３を挿通することによって、スイッチングトランスＡの組立が完了する。
【００３８】
ところで、基本構成および参考例１、２で説明したスイッチングトランスではコア１を磁性材料により角筒状に形成しているが、コア１の形状を上記の形状に限定するものではなく、図７に示すように断面コ字形のＣ形コア１０と、Ｃ形コア１０の両脚片１０ａの先端間に橋架される平板状のＩ形コア１１とを貼り合わせてコア１を形成しても良い。このように、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１とでコア１を構成した場合、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１との接合部位にできるギャップから電磁ノイズが漏洩するが、本実施形態ではシールド部５ｅでコア１の外側を覆っているので、Ｃ形コア１０とＩ形コア１１との間のギャップから漏洩する電磁ノイズをシールドすることができる。
【００３９】
なお、本実施形態のスイッチングトランスＡにおいても、参考例２と同様、図８に示すように、複数個（例えば４個）のコア１を、各コア１に設けた貫通孔２が互いに連通するように配置し、左側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃを接続板６，７を介してそれぞれ電気的に接続するとともに、右側の２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の各一対の端子片５ｂ，５ｃを接続板６，７を介してそれぞれ電気的に接続し、４個のコア１の上下両面に固定ベース８，９を取り付けることによって、複数のトランスユニットを電気的に接続しても良く、所望の出力容量が得られるように接続する二次巻線５の数を変更すれば、出力容量などの電気的仕様の変更にも容易に対応できる。
【００４０】
（実施形態２）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図９を参照して説明する。
【００４１】
上述した実施形態１のスイッチングトランスＡでは、二次巻線５が取り付けられた複数個のコア１を剛体の固定ベース８，９に固定して接続しているのに対して、本実施形態では接続手段としての固定ベース８’，９’をエラストマー等の可撓性及び導電性を有する合成高分子材料で形成しており、この固定ベース８’，９’に各二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを電気的且つ機械的に接続し、各二次巻線５の間を電気的に接続している。
【００４２】
このように、固定ベース８’，９’をエラストマー等の可撓性を有する高分子材料で形成しているので、図９に示すように、固定ベース８’，９’に力を加えて、固定ベース８’，９’を撓ませることができ、所望の形状に変形させた状態で使用することができる。したがって、スイッチングトランスＡの取付場所の形状に合わせて、固定ベース８’，９’を変形させることができるから、取付場所の自由度が高くなり、形状についての多様な仕様に対応できるという利点がある。
【００４３】
尚、上述した参考例２のスイッチングトランスＡにおいて、本実施形態と同様に、固定ベース８，９をエラストマーなどの可撓性を有する合成高分子材料で形成しても良く、上述と同様の利点が得られる。
【００４４】
（参考例３）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例を図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００４５】
上述した参考例２のスイッチングトランスＡでは、二次巻線５が取り付けられた２個のコア１を、各二次巻線５の端子片５ｂ，５ｃを互いに電気的に接続することによってユニット化しているのであるが、この場合、図１０（ａ）に示すように二次巻線５，５の上側の端子片５ｂ，５ｂを接続板６を介して電気的に接続するとともに、下側の端子片５ｃ，５ｃを接続板７を介して電気的に接続している。すなわち、２個の二次巻線５を並列的に接続しているので、図１０（ｂ）の原理図に示すように二次側の巻数をトランスユニットの連結数に応じて増やすことができ、コア容量もトランスユニットの連結数に応じて増やすことができる。したがって、トランスユニットの連結数を変更することによって二次側の巻線や出力容量（コア容量）などの仕様の変更にも容易に対応することができる。
【００４６】
（参考例４）
本発明に係るスイッチングトランスの参考例を図１１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００４７】
上述した参考例３のスイッチングトランスＡでは、２個の二次巻線５を並列的に接続しているのに対して、本参考例では、図１１（ａ）に示すように、２個のコア１，１にそれぞれ取り付けられた二次巻線５，５の下側の端子片５ｃ，５ｃを接続板７を介して電気的に接続しており、２個の二次巻線５，５を直列的に接続している。したがって、図１１（ｂ）の原理図に示すように、１ターン当たりのコア容量をトランスユニットの連結数に応じて増やすことができ、トランスユニットの連結数を変更することによって、コア容量などの仕様の変更にも容易に対応することができる。
【００４８】
（実施形態３）
本発明に係るスイッチングトランスの一実施形態を図１２及び図１３を参照して説明する。
【００４９】
上述した各実施形態のスイッチングトランスＡでは導線からなる一次巻線３を用いているが、本実施形態では、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部３ａと、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部３ａの外周面を被覆する外被部３ｂとで一次巻線３を構成しており、導電部３ａと外被部３ｂとを同時成形することによって一次巻線３を作製している。尚、一次巻線３以外の構成は実施形態１、２および参考例１〜４と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。また、図１３（ａ）（ｂ）では図示を簡単にするため、二次巻線５を省略して図示してある。
【００５０】
一次巻線３を樹脂成形により作製する場合、一次巻線３の形状を任意の形状に形成することができ、例えば一次巻線３の形状を図１３（ａ）に示すように直線形状としたり、図１３（ｂ）に示すようにＳ字状に蛇行するような形状に形成することができる。したがって、複数個のコア１を貫通孔２の貫通方向が略平行となるように配列して、各コア１の貫通孔２内に一次巻線３を挿通させるような場合にも、一次巻線３の形状自体をＳ字状に蛇行するような形状とすることによって、各コア１の貫通孔２に一次巻線３を通すだけで良く、組立作業の作業性が向上する。また、導電部３ａと外被部３ｂとを同時成形することによって一次巻線３を作製しているので、一次巻線３を作製するのと同時に導電部３ａの絶縁処理を行えるという利点がある。
【００５１】
（参考例５）
上述した実施形態１〜３および参考例１〜４のスイッチングトランスを用いるＤＣ−ＤＣコンバータを図１４〜図１６を参照して説明する。
【００５２】
図１４は一石式のフォワードコンバータの基本的な回路構成を示す回路図であり、このフォワードコンバータは、直流電源Ｅと、直流電源Ｅの出力端子間にスイッチング素子ＳＷを介して一次巻線が接続されたスイッチングトランスＡと、スイッチングトランスＡの二次側の出力を平滑する平滑回路２０と、平滑回路２０の出力が供給される負荷２１と、スイッチング素子ＳＷのオン／オフを制御する駆動回路２２とで構成される。
【００５３】
また平滑回路２０は、スイッチングトランスＡの二次巻線の巻始め側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと二次巻線の巻終わり側の端部との間に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１の直列回路と、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１の接続点にカソードが接続されると共に、二次巻線の巻終わり側の端部にアノードが接続されたダイオードＤ２とで構成され、コンデンサＣ１の両端間に負荷２１が接続されている。尚、本回路は従来周知の回路構成であるから、その動作については説明を省略する。
【００５４】
ところで、従来の一石式のフォワードコンバータでは、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するために別途リセット回路を設けており、そのために回路構成が複雑になるという問題があった。
【００５５】
そこで、本参考例ではスイッチングトランスＡを、図１５（ａ）に示すように、コア１と一次巻線３と二次巻線（図示せず）とをそれぞれ具備した複数のトランスユニットで構成しており、二次巻線が嵌め込まれた複数個（本参考例では例えば４個）のコア１を、隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で、貫通孔２が連通するように一列に並べ、各コア１の貫通孔２に導線からなる一次巻線３を挿通している。そして、各コア１に嵌め込まれた二次巻線（図示せず）を直列的に接続するとともに、各コア１に設けられた一次巻線３を直列接続している。尚、図１５（ａ）では図示を簡単にするため、二次巻線を省略して図示してある。
【００５６】
ここで、複数個のコア１は隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で一列に配列されているので、隣接するコア１の間に漏れインダクタンスが生じ、一次巻線３とコア１との間に存在する浮遊キャパシタンスと上述の漏れインダクタンスとで共振回路が構成される。したがって、図１６に示すように、スイッチング素子ＳＷのターンオフ時に共振電流が流れ、オン期間に流れる電流と逆方向の電流がスイッチングトランスＡの一次側に一瞬流れるため、別途リセット回路２３を設けることなく、スイッチングトランスＡの磁気飽和を防止することができ、回路構成を簡略化できる。
【００５７】
尚、直列的に接続された複数個のコア１の間に隙間Ｇを設ければ、隣接するコア１の間に漏れインダクタンスが生じるので、図１５（ｂ）に示すように、二次巻線の嵌め込まれた複数個（本参考例では例えば４個）のコア１を、隣接するコア１との間に隙間Ｇを開けた状態で、貫通孔２の貫通方向が略平行になるようにして一列に並べ、各コア１の貫通孔２内に導線からなる一次巻線３を挿通し、各コア１に取り付けられた二次巻線（図示せず）を直列的に接続しても良い。この場合も、上述と同様に、コア１の漏れインダクタンスと、コア１と一次巻線３との間の浮遊キャパシタンスとで共振回路が構成され、スイッチング素子ＳＷのターンオフ時に、共振現象によってオン期間に流れる電流と逆方向の電流がスイッチングトランスＡの一次側に一瞬流れるため、リセット回路２３なしでもスイッチングトランスＡの磁気飽和を防止できる。尚、図１５（ｂ）でも図示を簡単にするため、二次巻線を省略して図示してある。
【００５８】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、磁性材料からなるコアと、一次巻線と、コアの孔に嵌め込まれた板金製の導電体からなる二次巻線と、前記コアの外側を覆って前記コアから漏洩する電磁ノイズをシールドするシールド部材とを備え、当該シールド部材を前記導電体と連続一体に形成したことを特徴とし、二次巻線を板金製の導電体で構成しているので、出力容量を大きくでき、しかも導電体をコアの孔に嵌め込んでいるだけなので、平角巻線をコアに巻回する場合に比べて組立の手間が簡単になり、コストダウンが図れるという効果がある。さらに、シールド部材によりコアから漏出する電磁ノイズを抑制して、ノイズの低減を図ることができ、且つ、シールド部材は導電体と一体的に形成されているので、部品数が増えることは無く、組立の手間が増えるのを防止できるという効果がある。
【００５９】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に接続する接続手段を設け、該接続手段を可撓性を有する導電材料で形成したことを特徴とし、可撓性を有する導電材料で接続手段を形成しているので、二次巻線の形状を所望の形状に形成することができ、スイッチングトランスの取付場所の自由度が向上するという利点がある。
【００６０】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を直列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できるという効果がある。
【００６１】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に並列に接続したことを特徴とし、複数のコアにそれぞれ取り付けられた二次巻線を並列接続することによって、新たにスイッチングトランスを作製することなく、巻線や出力容量（コア容量）などの電気的仕様の変更に容易に対応できるという効果がある。
【００６２】
請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、一次巻線を、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部と、絶縁性を有する成形材料により形成され導電部の外側を被覆する外被部とで構成したことを特徴とし、一次巻線を樹脂成形により形成しているので、所望の形状の一次巻線を形成することができ、且つ、導電部の外側を外被部で覆っているので、外被部でコアと一次巻線との絶縁を図ることができるという効果がある。
【００６３】
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、コアを複数備え、複数のコアを隣接する別のコアとの間に隙間を開けた状態で配列し、各コアに対応して設けた一次巻線を電気的に直列に接続するとともに、各コアに対応して設けた複数の導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とし、隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスが発生するから、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成することができるという効果がある。また、このスイッチングトランスを用いて一次側と二次側との巻線方向が同じ方向になるような一石式のフォワードコンバータを構成する場合、一石式のフォワードコンバータでは、スイッチング素子のオフ期間において、スイッチングトランスの一次巻線にオン時と逆方向の電流を流すことにより、スイッチングトランスの磁気飽和を防止するリセット回路が必要になるが、複数のコアを配列する際に隣接するコアとの間に隙間を開けることによって漏れインダクタンスを発生させ、一次巻線とコアとの間に存在する浮遊キャパシタンスと漏れインダクタンスとで共振回路を構成しているので、共振現象によってスイッチング素子のオフ期間にオン期間と逆向きの電流が一次巻線に流れるから、別途リセット回路を設けることなくスイッチングトランスの磁気飽和を防止することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を簡略化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は側面である。
【図２】 同上のスイッチングトランスの原理図である。
【図３】 参考例１のスイッチングトランスを示し、（ａ）は二次巻線部の展開図、（ｂ）は二次巻線部をコアへ組み込む前の状態の説明図、（ｃ）は二次巻線部をコアに組み込んだ状態の側面図、（ｄ）は完成状態の外観斜視図である。
【図４】 参考例２のスイッチングトランスを示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は外観斜視図である。
【図５】 実施形態１のスイッチングトランスに用いる二次巻線部をコアに組み込んだ状態の斜視図である。
【図６】 同上に用いる二次巻き線部の展開図である。
【図７】 同上に用いるコアの斜視図である。
【図８】 同上を複数個連結してブロック化した状態の外観斜視図である。
【図９】 実施形態２のスイッチングトランスの外観斜視図である。
【図１０】 参考例３のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその原理図である。
【図１１】 参考例４のスイッチングトランスを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその原理図である。
【図１２】 実施形態３のスイッチングトランスに用いる一次巻線の断面図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は同上に用いる一次巻線をコアに挿通した状態の説明図である。
【図１４】 一石式のフォワードコンバータの基本構成を示す回路図である。
【図１５】 （ａ）（ｂ）は同上に用いるスイッチングトランスのコアに一次巻線を挿通した状態の説明図である。
【図１６】 同上に用いるスイッチングトランスの一次電流の波形図である。
【図１７】 従来の一石式のフォワードコンバータの回路図である。
【図１８】 従来の別の一石式のフォワードコンバータの回路ブロック図である。
【符号の説明】
Ａ スイッチングトランス
１ コア
２ 貫通孔
３ 一次巻線
４ 二次巻線
４ａ 中央片
４ｂ，４ｃ 端子片
Claims (6)
- 磁性材料からなるコアと、一次巻線と、前記コアの孔に嵌め込まれた板金製の導電体からなる二次巻線と、前記コアの外側を覆って前記コアから漏洩する電磁ノイズをシールドするシールド部材とを備え、当該シールド部材を前記導電体と連続一体に形成したことを特徴とするスイッチングトランス。
- 前記コアを複数備え、前記各コアに対応して設けた複数の前記導電体を電気的に接続する接続手段を設け、該接続手段を可撓性を有する導電材料で形成したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングトランス。
- 前記コアを複数備え、前記各コアに対応して設けた複数の前記導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングトランス。
- 前記コアを複数備え、前記各コアに対応して設けた複数の前記導電体を電気的に並列に接続したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングトランス。
- 前記一次巻線を、導電性を有する成形材料により長尺の棒状に形成された導電部と、絶縁性を有する成形材料により形成され前記導電部の外側を被覆する外被部とで構成したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングトランス。
- 前記コアを複数備え、複数の前記コアを隣接する別のコアとの間に隙間を開けた状態で配列し、前記各コアに対応して設けた一次巻線を電気的に直列に接続するとともに、前記各コアに対応して設けた複数の前記導電体を電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングトランス。
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