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公開番号2021027782
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019146946
出願日20190809
発明の名称複合部品
出願人株式会社オートネットワーク技術研究所,住友電装株式会社,住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 3/00 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】フルブリッジコンバータにおいて発生するサージ電圧を抑制する効果を損ないにくい複合部品の提供。
【解決手段】複合部品は一次巻線と、二次巻線と、コイルと、第1端子、第2端子、第3端子、第4端子、第5端子、第6端子と、配線とを備える。一次巻線と二次巻線とが相まってトランスとして機能する。二次巻線は第3端子と第4端子との間に接続される。第5端子は二次巻線のセンタータップとして機能する。第6端子は配線および一次巻線を介して第1端子に接続される。第6端子は配線およびコイルを介して第2端子に接続される。一次巻線のうち配線と接続される第1部分と、コイルのうち配線と接続される第2部分と、配線とは、三叉路を構成する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
一次巻線と、二次巻線と、コイルと、第1端子と、第2端子と、第3端子と、第4端子と、第5端子と、第6端子と、配線とを備え、
前記一次巻線と前記二次巻線とが相まってトランスとして機能し、
前記二次巻線は前記第3端子と前記第4端子との間に接続され、
前記第5端子は前記二次巻線のセンタータップとして機能し、
前記第6端子は前記配線および前記一次巻線を介して前記第1端子に接続され、
前記第6端子は前記配線および前記コイルを介して前記第2端子に接続され、
前記一次巻線のうち前記配線と接続される第1部分と、前記コイルのうち前記配線と接続される第2部分と、前記配線とは、三叉路を構成する、複合部品。
続きを表示(約 750 文字)【請求項2】
前記一次巻線、前記二次巻線、前記コイルのいずれもが、第1方向を軸方向として巻回され、
前記一次巻線と前記コイルとは第2方向において隣接して配置され、
前記第2方向は前記第1方向とは異なる、請求項1に記載の複合部品。
【請求項3】
前記第6端子は前記一次巻線および前記コイルから第3方向に沿って離れて位置し、
前記第3方向は前記第1方向および前記第2方向で決定される平面と非平行であり、
前記第1端子から前記第1部分へ向うときに前記一次巻線が前記第1方向に対して巻回される方向と、前記第2端子から前記第2部分へ向うときに前記コイルが前記第1方向に対して巻回される方向とのいずれもが、前記第1方向に沿って見た二つの回転方向のうち、前記第2方向から前記第3方向に到達するまでの回転角が大きい方の前記回転方向である、請求項2記載の複合部品。
【請求項4】
前記一次巻線のうち少なくとも前記第1部分を含む一部と、
前記コイルのうち少なくとも前記第2部分を含む一部と、前記配線とは、一体の鋼板で形成される、請求項1、請求項2、請求項3のいずれか一項に記載の複合部品。
【請求項5】
前記一次巻線は第1平角線で形成され、前記コイルは第2平角線で形成され、
前記第1平角線が前記第1部分と前記配線とを含んで前記第2平角線のうちの前記第2部分が前記第1平角線と前記第1方向において接続され、あるいは前記第2平角線が前記第2部分と前記配線とを含んで前記第1平角線のうちの前記第1部分が前記第2平角線と前記第1方向において接続される、請求項1、請求項2、請求項3のいずれか一項に記載の複合部品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、複合部品に関する。
続きを表示(約 5,300 文字)【背景技術】
【0002】
位相シフト(shift)方式フルブリッジ(full bridge)方式のDC/DCコンバータ(converter)が公知である。例えば特許文献1では一次側において高圧線と低圧線との間で直列に接続された一対のクランプダイオード(clamp diode)が採用される。更に、一次側において高圧線と低圧線との間で直列に接続された二対のスイッチ素子が採用される。更に一対のスイッチ素子同士の接続点と一対のクランプダイオード同士の接続点との間に接続されたインダクタが採用される。
【0003】
変成器(トランスフォーマ;transformer:以下「トランス」とも称す)とインダクタ(inductor)とを備える装置が公知である。例えば特許文献2ではトランスの一次コイルが有する巻き導体部と二次コイルが有する巻き導体部とが第1コアに巻回される。二次コイルの巻き導体部は第1の巻き導線と第2の巻き導線とを有する。インダクタは第1の巻き導線と第2の巻き導線とのそれぞれが延長された延長導体部を有する。インダクタは二次コイルにセンタータップ(center tap)接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017−127051号公報
特開2015−192082号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
位相シフト方式フルブリッジ方式のDC/DCコンバータ(以下「フルブリッジコンバータ」と仮称)においては、一対のクランプダイオード同士の接続点(以下「ダイオード接続点」と仮称)に対して、インダクタの一端とトランスの一次コイルの一端とのいずれもが接続される。この接続を得るためには、インダクタの巻線がトランスの巻線とは別に設けられることが望ましい。この観点において、特許文献2で開示されるインダクタをそのままフルブリッジコンバータのインダクタとして用いることは適切ではない。
【0006】
インダクタとトランスの一次コイルとのそれぞれから引き出された導線が、ダイオード接続点に対して個別に接続されると、トランスの漏れインダクタンスを実質的に増大させる。このような漏れインダクタンスの増大は、フルブリッジコンバータにおいて発生するサージ(surge)電圧を抑制する効果を低減させる。
【0007】
そこで、本開示は、フルブリッジコンバータにおいて発生するサージ電圧を抑制する効果を損ないにくい複合部品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】
【0008】
本開示にかかる複合部品は、一次巻線と、二次巻線と、コイルと、第1端子と、第2端子と、第3端子と、第4端子と、第5端子と、第6端子と、配線とを備える。前記一次巻線と前記二次巻線とが相まってトランスとして機能する。前記二次巻線は前記第3端子と前記第4端子との間に接続される。前記第5端子は前記二次巻線のセンタータップとして機能する。前記第6端子は前記配線および前記一次巻線を介して前記第1端子に接続される。前記第6端子は前記配線および前記コイルを介して前記第2端子に接続される。前記一次巻線のうち前記配線と接続される第1部分と、前記コイルのうち前記配線と接続される第2部分と、前記配線とは、三叉路を構成する。
【発明の効果】
【0009】
本開示にかかる複合部品によれば、フルブリッジコンバータにおいて発生するサージ電圧を抑制する効果が損なわれにくい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1はフルブリッジコンバータを例示する回路図である。
図2は比較例におけるトランスとインダクタとを示す平面図である。
図3は比較例におけるトランスとインダクタとを示す平面図である。
図4は比較例が採用されたときのフルブリッジコンバータの回路図である。
図5は第1実施形態にかかる複合部品を例示する斜視図である。
図6は第1実施形態にかかる複合部品を例示する側面図である。
図7は第1実施形態にかかる複合部品の一部を一方向に沿って間隔を広げて示す斜視図である。
図8は第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態、第4実施形態にかかる複合部品が採用されたときのフルブリッジコンバータの回路図である。
図9は第2実施形態にかかる複合部品を例示する斜視図である。
図10は第2実施形態にかかる複合部品を例示する側面図である。
図11は第2実施形態にかかる複合部品の一部を一方向に沿って間隔を広げて示す斜視図である。
図12は第3実施形態にかかる複合部品を例示する斜視図である。
図13は第3実施形態にかかる複合部品を例示する側面図である。
図14は第3実施形態にかかる複合部品の一部を一方向に沿って間隔を広げて示す斜視図である。
図15は第4実施形態にかかる複合部品を例示する斜視図である。
図16は第4実施形態にかかる複合部品を例示する側面図である。
図17は第4実施形態にかかる複合部品の一部を一方向に沿って間隔を広げて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様が列記して説明される。本開示は、次の通りである。
【0012】
(1)複合部品は、一次巻線と、二次巻線と、コイルと、第1端子と、第2端子と、第3端子と、第4端子と、第5端子と、第6端子と、配線とを備える。前記一次巻線と前記二次巻線とが相まってトランスとして機能する。前記二次巻線は前記第3端子と前記第4端子との間に接続される。前記第5端子は前記二次巻線のセンタータップとして機能する。前記第6端子は前記配線および前記一次巻線を介して前記第1端子に接続される。前記第6端子は前記配線および前記コイルを介して前記第2端子に接続される。前記一次巻線のうち前記配線と接続される第1部分と、前記コイルのうち前記配線と接続される第2部分と、前記配線とは、三叉路を構成する。
【0013】
フルブリッジコンバータにおいて、トランスの一次側の電圧が非常に小さい第1状態から、トランスの一次側の電圧が高い第2状態に変化するときに、当該配線には電流が流れない。よって当該配線のインダクタンスはサージ電圧に影響を与えない。第1部分のインダクタンスが低減されるので、サージ電圧を抑制する効果が損なわれにくい。
【0014】
(2)前記一次巻線、前記二次巻線、前記コイルのいずれもが、第1方向を軸方向として巻回され、前記一次巻線と前記コイルとは第2方向において隣接して配置され、前記第2方向は前記第1方向とは異なることが好ましい。
【0015】
一次巻線とコイルとを、第1方向においてほぼ同じ位置に配置できるので、複合部品が扁平に、よって小さく構成される。
【0016】
(3)前記第6端子は前記一次巻線および前記コイルから第3方向に沿って離れて位置し、前記第3方向は前記第1方向および前記第2方向で決定される平面と非平行であり、前記第1端子から前記第1部分へ向うときに前記一次巻線が前記第1方向に対して巻回される方向と、前記第2端子から前記第2部分へ向うときに前記コイルが前記第1方向に対して巻回される方向とのいずれもが、前記第1方向に沿って見た二つの回転方向のうち、前記第2方向から前記第3方向に到達するまでの回転角が大きい方の前記回転方向であることが好ましい。サージ電圧の抑制に寄与するインダクタンスの比が大きく設定されやすいからである。
【0017】
(4)前記一次巻線のうち少なくとも前記第1部分を含む一部と、前記コイルのうち少なくとも前記第2部分を含む一部と、前記配線とは、一体の鋼板で形成されることが好ましい。三叉路が容易に構成されるからである。
【0018】
(5)前記一次巻線は第1平角線で形成され、前記コイルは第2平角線で形成され、前記第1平角線が前記第1部分と前記配線とを含んで前記第2平角線のうちの前記第2部分が前記第1平角線と前記第1方向において接続され、あるいは前記第2平角線が前記第2部分と前記配線とを含んで前記第1平角線のうちの前記第1部分が前記第2平角線と前記第1方向において接続されることが好ましい。多層の一次巻線、多層のコイルが容易に構成されるからである。
【0019】
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の複合部品の具体例が、以下に図面が参照されつつ説明される。なお、本開示はこれらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内におけるすべての変更が含まれることが意図される。
【0020】
[フルブリッジコンバータの説明]
図1はトランス100とインダクタ3とが採用されるコンバータ200を例示する回路図である。コンバータ200はフルブリッジコンバータである。
【0021】
トランス100の端子11,14はトランス100の一次側端子として機能する。トランス100の一次巻線10は端子11,14の間に接続される。但し、トランス100の内部において端子11と一次巻線10との間に位置して図示されるインダクタLa1は、トランス100の一次側における漏れインダクタンスを等価的に示す。以下では便宜上、一次巻線10と端子11,14とは纏めて一次側構造1と称されることがある。
【0022】
トランス100の端子21a,21b,21cはトランス100の二次側端子として機能する。トランス100の二次巻線20は端子21aと端子21bとの間に接続される。端子21cは二次巻線20のセンタータップとして機能する。以下では便宜上、二次巻線20と端子21a,21b,21cとは纏めて二次側構造2と称されることがある。
【0023】
トランス100の一次側にはスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4およびダイオードD1,D2が電源線H1,L1の間に設けられる。電源線H1は電源線L1よりも高電位である。
【0024】
スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4は上述の二対のスイッチ素子に該当する。ダイオードD1,D2は上述の一対のクランプダイオードに該当する。電源線H1は上述の高圧線に該当する。電源線L1は上述の低圧線に該当する。
【0025】
スイッチング素子Q1,Q2は電源線H1,L1の間で接続点P1を介して直列に接続される。スイッチング素子Q3,Q4は電源線H1,L1の間で接続点P2を介して直列に接続される。
【0026】
ダイオードD1のカソードは電源線H1に接続される。ダイオードD2のアノードは電源線L1に接続される。ダイオードD1,D2は電源線H1,L1の間で接続点P3を介して直列に接続される。ダイオードD1のアノードおよびダイオードD2のカソードは接続点P3を介して端子11に接続される。接続点P3は上述のダイオード接続点に該当する。接続点P3として端子11を利用することができる。
【0027】
接続点P1にはインダクタ3を介して接続点P3が接続される。インダクタ3の端子32が接続点P1に接続される。インダクタ3の端子31が接続点P3に接続される。接続点P2には端子14が接続される。接続点P2として端子14を利用することができる。
【0028】
トランス100の二次側にはスイッチング素子Q101,Q102およびインダクタLc、コンデンサCdが設けられる。コンデンサCdは電源線H2,L2の間に設けられる。電源線H2は電源線L2よりも高電位である。電源線L2は例えば接地される。
【0029】
スイッチング素子Q101の一端は端子21bに接続され、他端は電源線L2に接続される。スイッチング素子Q102の一端は端子21aに接続され、他端は電源線L2に接続される。インダクタLcの一端は端子21cに接続され、他端は電源線H2に接続される。
【0030】
スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q101,Q102はいすれも例えば電界効果トランジスタで実現される。
(【0031】以降は省略されています)

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