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公開番号2025025895
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131114
出願日2023-08-10
発明の名称スイッチングトランス、それを備えたスイッチング電源装置、それを備えた車載用電動コンプレッサ、及び、スイッチングトランスの製造方法
出願人サンデン株式会社
代理人個人
主分類H01F 30/10 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチングトランスの巻線間の磁気結合を維持したまま、寄生容量のみの低減を図り、ノイズの低下を実現することができるスイッチングトランスを提供する。
【解決手段】スイッチングトランス15は、低電圧側の一次巻線13と、高電圧側の二次巻線14と、一次巻線及び二次巻線が巻装される中央の巻軸部61、及び、鍔部62を有するボビン43と、巻軸部61の貫通孔に挿入される中脚部67を有するコア46を有して低電圧側と高電圧側とを絶縁する。巻軸部61と中脚部67との間に、エアギャップ層Gが構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
一次巻線と二次巻線を有して低電圧側と高電圧側とを絶縁するスイッチングトランスにおいて、
前記一次巻線及び前記二次巻線が巻装される中央の巻軸部、及び、該巻軸部の軸方向における両側にそれぞれ形成された鍔部を有するボビンと、
前記巻軸部の貫通孔に挿入される中脚部を有するコアを有し、
前記巻軸部と前記中脚部との間に、エアギャップ層、若しくは、シールド層が構成されていることを特徴とするスイッチングトランス。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記巻軸部の内面、若しくは、前記中脚部の外面に凹部を形成し、前記エアギャップ層を構成したことを特徴とする請求項１に記載のスイッチングトランス。
【請求項３】
前記コアは、前記ボビンの外側を覆う外脚部を有し、該外脚部は前記中脚部から離間する方向に張り出した張出部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチングトランス。
【請求項４】
前記張出部内面と最外層の前記一次巻線又は二次巻線との間の寸法は、前記エアギャップ層、若しくは、前記シールド層の前記中脚部と直交する方向の寸法と同一、若しくは、略同一とされていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチングトランス。
【請求項５】
前記低電圧側は低電圧電源に接続され、前記高電圧側は高電圧電源に接続されると共に、
前記スイッチングトランスの前記一次巻線は前記低電圧側、前記二次巻線は前記高電圧側となり、前記低電圧電源をスイッチングして前記高電圧側に位置する制御回路に給電することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載のスイッチングトランスを備えたスイッチング電源装置。
【請求項６】
車両に搭載された前記低電圧電源をスイッチングする請求項５に記載のスイッチング電源装置と、前記制御回路と、前記車両に搭載された前記高電圧電源から電源が供給され、前記制御回路により制御されるインバータ回路と、該インバータ回路により駆動されるモータを備えたことを特徴とする車載用電動コンプレッサ。
【請求項７】
前記一次巻線及び前記二次巻線として絶縁電線を使用する場合、当該一次巻線及び二次巻線と前記ボビンの鍔部との間に設けられるバリアテープを使用せず、該バリアテープの幅寸法の範囲内で、前記鍔部の幅寸法を拡大することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載のスイッチングトランスの製造方法。
【請求項８】
前記鍔部の幅寸法の拡大幅を、前記エアギャップ層、若しくは、前記シールド層の前記中脚部と直交する方向の寸法と同一、若しくは、略同一とすることを特徴とする請求項７に記載のスイッチングトランスの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電圧側と高電圧側とを絶縁するスイッチングトランス、それを備えたスイッチング電源装置、それを備えた車載用電動コンプレッサ、及び、スイッチングトランスの製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が開発されて来ているが、これら自動車の車室内を空調するための空気調和装置では、エンジン駆動のコンプレッサに代わってモータを備えた電動コンプレッサが使用される。その場合、車両には例えば直流３００Ｖ（ＤＣ３００Ｖ）程の高電圧バッテリから成る高電圧電源と、直流１２Ｖ（ＤＣ１２Ｖ）の通常のバッテリから成る低電圧電源が搭載され、電動コンプレッサのモータには高電圧電源の直流電圧をインバータ回路で交流とした電圧が供給される。
【０００３】
一方、インバータ回路を制御する制御回路には、低電圧電源の直流電圧をスイッチング電源装置により所定の電圧（例えばＤＣ１５Ｖ等）に変換して給電する。そのため、このスイッチング電源装置には絶縁トランスから成るスイッチングトランスが設けられ、このスイッチングトランスの一次側、即ち低電圧電源に接続された低電圧側と、二次側、即ち高電圧電源に接続された高電圧側とを絶縁している。
【０００４】
また、ノイズ低減対策に関しては、スイッチングトランスの一次側（低電圧側）と二次側（高電圧側）を、それぞれＹコンデンサ（ラインバイパスコンデンサ）を介して電動コンプレッサのシャーシ（シャーシＧＮＤ：アース）に接地し、更に低電圧電源とスイッチング電源装置間にＥＭＩフィルタ回路を設けていた。
【０００５】
ここで、スイッチング電源装置に起因するＥＭＩノイズ対策については、スイッチングトランスで絶縁される一次側グランドと二次側グランドとを還流コンデンサで接続する構成が採られたものもあった。係る構成によれば、スイッチングトランスの巻線間の寄生容量（結合容量）を介して一次巻線と二次巻線間を相互に伝達するノイズを還流させ、接地（電動コンプレッサのシャーシ）側に流れるコモンモードノイズ電流を抑制して、雑音電圧を低減することが期待できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、スイッチングトランスの構造は、一次巻線と二次巻線の結合度を良くするために、二次巻線を一次巻線で挟むサンドイッチ巻き構造を採ることが多々ある。しかしながら係る構造により磁気結合を良くするということは、一次巻線と二次巻線の対向面積を増やすということと同義であり、結果として一次巻線と二次巻線間に発生する寄生容量が大きくなり、コモンモードノイズを増加させていた。
【０００７】
そこで、スイッチングトランスの一次巻線と二次巻線を分離して、一次巻線と二次巻線間の対向面積を低減させることにより、一次巻線と二次巻線の磁気結合を下げ、各巻線間の寄生容量を低減させるものもあった。係る構成によれば、コモンモードに変換されるノイズ量を低減できる効果があった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第７００９３２５号公報
特開２０２１－２９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的にスイッチングトランスにおいては、一次巻線と二次巻線の磁気結合とそれらの間の寄生容量はトレードオフの関係にあり、磁気結合を強めつつ、寄生容量を低減することは困難であった。しかしながら、一次巻線と二次巻線間の寄生容量はコモンモード電流（コモンモードノイズ）の発生要因となるため、低減する必要がある。
【００１０】
前記特許文献２では、コモンモードノイズを低減するために、一次巻線と二次巻線間の結合度を低下させることにより、各巻線間の寄生容量を低減し、コモンモード電流の低減を図っていたが、係る構造では各巻線間の磁気結合が弱く、電源装置として本来必要な電圧レギュレーションを確保に難くなるため、フィードバックレス電源（二次側の電圧で一次側のスイッチングを制御しない電源）には不向きという欠点があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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