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公開番号2025025996
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131310
出願日2023-08-10
発明の名称トランス
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01F 30/10 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】コア損失を低減するようにしたトランス10を提供する。
【解決手段】1次巻線P1a、2次巻線S1aの間の寄生容量Ca1と、2次巻線S1bおよび1次巻線P1bの間の寄生容量Ca6は、変位電流Ia1によって生じる磁束Ga1と変位電流Ia6によって生じる磁束Ga6とが打ち消し合う関係を有する。2次巻線S1a、S2aの間の寄生容量Ca2と、2次巻線S2b、S1bの間の寄生容量Ca5は、変位電流Ia2によって生じる磁束Ga2と変位電流Ia5によって生じる磁束Ga5とが打ち消し合う関係を有する。2次巻線S2a、1次巻線P2aの間の寄生容量Ca3と、1次巻線P2b、2次巻線S2bの間の寄生容量Ca4は、変位電流Ia3によって生じる磁束Ga3と変位電流Ia4によって生じる磁束Ga4とが打ち消し合う関係を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
複数の1次巻線(P1a~P2b、Pa~Pd)と、
前記複数の1次巻線とともに積層されている複数の2次巻線(S1a~S2b、Sa~Sd)と、を備え、
前記複数の1次巻線に1次電流が流れた際に前記複数の1次巻線に生じる磁束によって、前記複数の2次巻線に2次電流が流れ、
前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線は、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線のうち隣り合う2つの巻線間に形成されて変位電流(Ia1~Ia6、Ib1~Ib6、Ic1~Ic6、Id1~Id6、Iq1~Iq4、Ir1~Ir4、Is1~Is4、It1~It4、Iu1~Iu4、Ix1~Ix4)が流れる寄生容量(Ca1~Ca6、Cb1~Cb6、Cc1~Cc6、Cd1~Cd6、Cq1~Cq4、Cr1~Cr4、Cs1~Cs4、Ct1~Ct4、Cu1~Cu4、Cx1~Cx4)を偶数個生じ、
前記偶数個の寄生容量のうちいずれか2つの寄生容量は、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記変位電流に基づいて生じる磁束が打ち消し合う関係を有することにより、前記偶数個の寄生容量のそれぞれに流れる前記変位電流に基づいて前記磁束がそれぞれ生じることを抑えるトランス。
続きを表示(約 5,800 文字)【請求項2】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(P1a)、第2巻線(P1b)、第3巻線(P2a)、および第4巻線(P2b)を備え、
前記複数の2次巻線は、第5巻線(S1a)、第6巻線(S1b)、第7巻線(S2a)、および第8巻線(S2b)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線が並列接続されており、
前記第3巻線、前記第4巻線が並列接続されており、
前記第1巻線および前記第2巻線において、前記第3巻線および前記第4巻線が直列接続されており、
前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第7巻線、前記第8巻線が並列接続されており、
前記第5巻線および前記第6巻線において、前記第7巻線および前記第8巻線が直列接続されており、
前記第1巻線、前記第5巻線、前記第7巻線、前記第3巻線、前記第4巻線、前記第8巻線、前記第6巻線、前記第2巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第1巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Ca1)と、前記第6巻線および前記第2巻線の間の前記寄生容量(Ca6)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Ga1、Ga6)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第7巻線の間の前記寄生容量(Ca2)と、前記第8巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Ca5)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Ga2、Ga5)を打ち消し合う関係を有し、
前記第7巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Ca3)と、前記第4巻線および前記第8巻線の間の前記寄生容量(Ca4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Ga3、Ga4)が打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項3】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(P1a)、第2巻線(P1b)、第3巻線(P2a)、および第4巻線(P2b)を備え、
前記複数の2次巻線は、第5巻線(S1a)、第6巻線(S1b)、第7巻線(S2a)、および第8巻線(S2b)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線が並列接続されており、
前記第3巻線、前記第4巻線が並列接続されており、
前記第1巻線および前記第2巻線において、前記第3巻線および前記第4巻線が直列接続されており、
前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第7巻線、前記第8巻線が並列接続されており、
前記第5巻線および前記第6巻線において、前記第7巻線および前記第8巻線が直列接続されており、
前記第3巻線、前記第5巻線、前記第7巻線、前記第1巻線、前記第2巻線、前記第8巻線、前記第6巻線、前記第4巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第3巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cb1)と、前記第6巻線および前記第4巻線の間の前記寄生容量(Cb6)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gb1、Gb6)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第7巻線の間の前記寄生容量(Cb2)と、前記第8巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cb5)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gb2、Gb5)を打ち消し合う関係を有し、
前記第7巻線および前記第1巻線の間の前記寄生容量(Cb3)と、前記第2巻線および前記第8巻線の間の前記寄生容量(Cb4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gb3、Gb4)が打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項4】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(P1a)、第2巻線(P1b)、第3巻線(P2a)、および第4巻線(P2b)を備え、
前記複数の2次巻線は、第5巻線(S1a)、第6巻線(S1b)、第7巻線(S2a)、および第8巻線(S2b)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線が並列接続されており、
前記第3巻線、前記第4巻線が並列接続されており、
前記第1巻線および前記第2巻線において、前記第3巻線および前記第4巻線が直列接続されており、
前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第7巻線、前記第8巻線が並列接続されており、
前記第5巻線および前記第6巻線において、前記第7巻線および前記第8巻線が直列接続されており、
前記第1巻線、前記第7巻線、前記第5巻線、前記第3巻線、前記第4巻線、前記第6巻線、前記第8巻線、前記第2巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第1巻線および前記第7巻線の間の前記寄生容量(Cc1)と、前記第8巻線および前記第2巻線の間の前記寄生容量(Cc6)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gc1、Gc6)を打ち消し合う関係を有し、
前記第7巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cc2)と、前記第6巻線および前記第8巻線の間の前記寄生容量(Cc5)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gc2、Gc5)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Cc3)と、前記第4巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cc4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gc3、Gc4)が打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項5】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(P1a)、第2巻線(P1b)、第3巻線(P2a)、および第4巻線(P2b)を備え、
前記複数の2次巻線は、第5巻線(S1a)、第6巻線(S1b)、第7巻線(S2a)、および第8巻線(S2b)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線が並列接続されており、
前記第3巻線、前記第4巻線が並列接続されており、
前記第1巻線および前記第2巻線において、前記第3巻線および前記第4巻線が直列接続されており、
前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第7巻線、前記第8巻線が並列接続されており、
前記第5巻線および前記第6巻線において、前記第7巻線および前記第8巻線が直列接続されており、
前記第3巻線、前記第7巻線、前記第5巻線、前記第1巻線、前記第2巻線、前記第6巻線、前記第8巻線、前記第4巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第3巻線および前記第7巻線の間の前記寄生容量(Cd1)と、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記第8巻線および前記第4巻線の間の前記寄生容量(Cd6)とは、前記磁束(Gd1、Gd6)を打ち消し合う関係を有し、
前記第7巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cd2)と、前記第6巻線および前記第8巻線の間の前記寄生容量(Cd5)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gd2、Gd5)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第1巻線の間の前記寄生容量(Cd3)と、前記第2巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cd4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gd3、Gd4)が打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項6】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(Pa)、第2巻線(Pb)、および第3巻線(Pc)を備え、
前記複数の2次巻線は、第4巻線(Sa)、第5巻線(Sb)、および第6巻線(Sc)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線、前記第3巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第1巻線、前記第2巻線、前記第5巻線、前記第3巻線、前記第6巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第4巻線および前記第1巻線の間の前記寄生容量(Cq1)と、前記第2巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cq2)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gq1、Gq2)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Cq3)と、前記第3巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cq4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gq3、Gq4)を打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項7】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(Pa)、第2巻線(Pb)、および第3巻線(Pc)を備え、
前記複数の2次巻線は、第4巻線(Sa)、第5巻線(Sb)、および第6巻線(Sc)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線、前記第3巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第1巻線、前記第5巻線、前記第2巻線、前記第3巻線、前記第6巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第4巻線および前記第1巻線の間の前記寄生容量(Cr1)と、前記第1巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cr2)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gr1、Gr2)を打ち消し合う関係を有し、
前記第5巻線および前記第2巻線の間の前記寄生容量(Cr3)と、前記第3巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cr4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gr3、Gr4)を打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項8】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(Pa)、第2巻線(Pb)、および第3巻線(Pc)を備え、
前記複数の2次巻線は、第4巻線(Sa)、第5巻線(Sb)、および第6巻線(Sc)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線、前記第3巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第1巻線、前記第4巻線、前記第2巻線、前記第5巻線、前記第6巻線、前記第3巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第1巻線および前記第4巻線の間の前記寄生容量(Cs1)と、前記第4巻線および前記第2巻線の間の前記寄生容量(Cs2)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gs1、Gs2)を打ち消し合う関係を有し、
前記第2巻線および前記第5巻線の間の前記寄生容量(Cs3)と、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記第6巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Cs4)とは、前記磁束(Gs3、Gs4)を打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項9】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(Pa)、第2巻線(Pb)、および第3巻線(Pc)を備え、
前記複数の2次巻線は、第4巻線(Sa)、第5巻線(Sb)、および第6巻線(Sc)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線、前記第3巻線が並列接続されており、
前記第4巻線、前記第5巻線、前記第6巻線が並列接続されており、
前記第1巻線、前記第4巻線、前記第5巻線、前記第2巻線、前記第6巻線、前記第3巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第1巻線および前記第4巻線の間の前記寄生容量(Ct1)と、前記第5巻線および前記第2巻線の間の前記寄生容量(Ct2)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gt1、Gt2)を打ち消し合う関係を有し、
前記第2巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Ct3)と、前記第6巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Ct4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gt3、Gt4)を打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
【請求項10】
前記複数の1次巻線は、第1巻線(Pa)、第2巻線(Pb)、第3巻線(Pc)、および第4巻線(Pd)を備え、
前記複数の2次巻線は、第5巻線(Sa)、第6巻線(Sb)、第7巻線(Sc)、および第8巻線(Sd)を備え、
前記第1巻線、前記第2巻線、前記第3巻線、前記第4巻線が並列接続されており、
前記第5巻線、前記第6巻線、前記第7巻線、前記第8巻線が並列接続されており、
前記第5巻線、前記第1巻線、前記第2巻線、前記第6巻線、前記第7巻線、前記第3巻線、前記第4巻線、前記第8巻線の順に、前記複数の1次巻線および前記複数の2次巻線が積層されており、
前記第5巻線および前記第1巻線の間の前記寄生容量(Cu1)と、前記第2巻線および前記第6巻線の間の前記寄生容量(Cu2)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gu1、Gu2)を打ち消し合う関係を有し、
前記第7巻線および前記第3巻線の間の前記寄生容量(Cu3)と、前記第4巻線および前記第8巻線の間の前記寄生容量(Cu4)とは、互いに同位相で同じ大きさの前記変位電流が流れ、かつ前記磁束(Gu3、Gu4)を打ち消し合う関係を有する請求項1に記載のトランス。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、トランスに関するものである。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、トランスにおいて、複数の1次巻線と複数の2次巻線とを備え、複数の1次巻線に1次電流が流れた際に1次巻線に生じる磁束に基づく電磁誘導によって、複数の2次巻線に2次電流が流れるものが提案されている(非特許文献1参照)。
複数の1次巻線および複数の2次巻線は、それぞれ積層方向に積層されて、互いに対向する2つの巻線を複数対形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
High current planar transformer for very high efficiency isolated boost dc-dc converters / IPEC-Hiroshima 2014 / 所属:Technical University of Denmark / 発明者:Riccardo Pittini, Zhe Zhang, Michael A.E. Andersen
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明者の検討によれば、上記非特許文献1のトランスにおいて、前記互いに対向する2つの巻線の間には、変位電流が流れる寄生容量が生じる場合がある。
【0005】
したがって、寄生容量に流れる変位電流に基づいて磁束が発生してコア損失、すなわち、鉄損が発生する。しかしながら、コア損失は、トランスにおいて、変圧機能には、寄与しない。変圧機能は、1次側に与えられる入力電圧を昇圧、或いは降圧して2次側から出力させる機能である。このため、トランスにおいて、コア損失を低減することが望ましい。
【0006】
本開示は上記点に鑑みて、コア損失を低減するようにしたトランス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】
【0007】
本開示の1つの観点によれば、トランスは、複数の1次巻線(P1a~P2b、Pa~Pd)と、
複数の1次巻線とともに積層されている複数の2次巻線(S1a~S2b、Sa~Sd)と、を備え、
複数の1次巻線に1次電流が流れた際に複数の1次巻線に生じる磁束によって、複数の2次巻線に2次電流が流れ、
複数の1次巻線および複数の2次巻線は、複数の1次巻線および複数の2次巻線のうち隣り合う2つの巻線間に形成されて変位電流(Ia1~Ia6、Ib1~Ib6、Ic1~Ic6、Id1~Id6、Iq1~Iq4、Ir1~Ir4、Is1~Is4、It1~It4、Iu1~Iu4、Ix1~Ix4)が流れる寄生容量(Ca1~Ca6、Cb1~Cb6、Cc1~Cc6、Cd1~Cd6、Cq1~Cq4、Cr1~Cr4、Cs1~Cs4、Ct1~Ct4、Cu1~Cu4、Cx1~Cx4)を偶数個生じ、
偶数個の寄生容量のうちいずれか2つの寄生容量は、互いに同位相で同じ大きさの変位電流が流れ、かつ変位電流に基づいて生じる磁束が打ち消し合う関係を有することにより、偶数個の寄生容量のそれぞれに流れる変位電流に基づいて磁束がそれぞれ生じることを抑える。
【0008】
したがって、コア損失を低減するようにしたトランスを提供することができる。
【0009】
本開示の2つの観点によれば、トランスは、複数の1次巻線(P1、P2、P1a~P2b)と、
複数の1次巻線とともに積層されている複数の2次巻線(S1a~S2b)と、を備え、
複数の1次巻線に1次電流が流れた際に複数の1次巻線に生じる磁束によって、複数の2次巻線に2次電流が流れ、
複数の1次巻線および複数の2次巻線は、複数の1次巻線および複数の2次巻線のうち隣り合う2つの巻線間に形成されて変位電流(Ie1~Ie5、If1~If5、Ig1~Ig5、Ih1~Ih5、Ii1~Ii5、Ij1~Ij5、Ik1~Ik5、Il1~Il5、Im1~Im5、In1~In5、Io1~Io5、Ip1~Ip5)が流れる寄生容量(Ce1~Ce5、Cf1~Cf5、Cg1~Cg5、Ch1~Ch5、Ci1~Ci5、Cj1~Cj5、Ck1~Ck5、Cl1~Cl5、Cm1~Cm5、Cn1~Cn5、Co1~Co5、Cp1~Cp5)を奇数個生じ、
奇数個の寄生容量において1つの寄生容量(Ce3、Cf3、Cg3、Ch3、Ci3、Cj3、Ck3、Cl3、Cm3、Cn3、Co3、Cp3)を除いた偶数個の寄生容量のうちいずれか2つの寄生容量は、互いに同位相で同じ大きさの変位電流が流れ、かつ変位電流に基づいて生じる磁束が打ち消し合う関係を有することにより、偶数個の寄生容量のそれぞれに流れる変位電流に基づいて磁束が生じることを抑える。
【0010】
したがって、コア損失を低減するようにしたトランスを提供することができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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