专利名称：变压器及变压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设有用于检测输出电压的检测绕组的变压器、以及在变压器上连 接有负载电路的变压装置。
背景技术：
为了在与变压器的后段连接的负载电路上施加规定电压，监视变压器的输出电压 而进行输出电压的控制。作为监视方法，在变压器上与输入绕组和输出绕组一起设置检测 绕组，监视检测绕组的检测电压(例如参照专利文献1)。图1是说明以往的变压器的第一结构例的图示。图1㈧表示局部剖面图，图1⑶ 表示电路图。该变压器由卷绕体200和未图示的磁性体芯构成。卷绕体200由管状的绕线轴 204和绕组201 203构成，在绕线轴204的管内插入磁性体芯。绕线轴204在其外周面设 置多个凸缘部，在凸缘部间的绕组区域(以下称作区段)分别卷绕绕组201 203。具体 地，在位于第一端附近的区段上卷绕输入绕组201和检测绕组203，在此外的多个区段上卷 绕输出绕组202。检测绕组203为了与输出绕组202绝缘，卷绕在与输出绕组202不同的区 段。在该变压器的电路结构中，输入绕组201连接在输入端子214和接地端子216之 间。在输入端子214上连接AC电压源。检测绕组203经由检测端子217连接在电压检测 计上。输出绕组202经由输出端子215连接在负载电路上。在该变压器中，与输出电压成 正比的检测电压由电压检测计检测。在该结构的变压器中，为了增大输出绕组与输入绕组之间的耦合，有时利用在输 出绕组的两侧配置输入绕组，将输入绕组间并列连接的结构。图2是说明以往的变压器的第二结构例的图示。图2㈧表示局部剖面图，图2(B) 表示电路图。该变压器由卷绕体300和未图示的磁性体芯构成。卷绕体300由管状的绕线轴 310和绕组311 314构成，在绕线轴310的管内插入磁性体芯。绕线轴310在其外周面设 置多个凸缘部，在凸缘部间的区段上分别卷绕绕组311 314。在中央的多个区段上卷绕输 出绕组313，在两端附近的区段上卷绕第一输入绕组311和第二输入绕组312，在与第一输 入绕组311相同的区段上卷绕检测绕组314。在该变压器的电路结构中，第一输入绕组311和第二输入绕组312并列连接在输 入端子321和接地端子322之间。检测绕组314经由检测端子323连接在电压检测计上。 输出绕组313经由输出端子324连接在负载电路上。在该变压器中，与对应输出绕组和检 测绕组的匝数比的输出电压成正比的电压由电压检测计检测。在以上的变压器中，例如输出绕组的匝数为1000匝、检测绕组的匝数为10匝、输 出电压为IOOOVP-P的情况下，对检测绕组输出IOVP-P的检测电压。专利文献1 日本实公平6-9463号公报
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在上述变压器中为了绝缘，将输出绕组和输入绕组隔着凸缘部配置。因此，两绕组 间的漏电感大。因此，当作为负载电路连接灯或感光筒等电容成分为主的电容性负载电路， 则AC输入电压的频率接近漏电感和负载电容的共振频率的情况等时，根据驱动条件，漏电 感和电容性负载电路有时会串联共振。在产生串联共振的情况下，漏电感引起的漏磁通增 大。漏磁通与串联共振电流成正比关系，串联共振电流与漏电感中发生的串联共振电 压成正比关系。并且，变压器的输出电压以该串联共振电压的量增加。因此，由串联共振， 与漏磁通的增加成正比的共振电压在漏电感中发生，变压器的输出电压增加。另外，通过串联共振，检测绕组输出对应于主磁通和漏磁通的合成磁通的检测电 压。图3是说明以往的变压器中产生的漏磁通的图示。图3㈧表示第一结构例的变压器， 图3(B)表示第二结构例的变压器。在第一结构例的变压器中，在磁性体芯220内产生主磁通221和漏磁通222。在检 测绕组的交链磁通面223上，漏磁通222与主磁通221在反向上交链。因此，主磁通221和 漏磁通222相互抵消。由于在串联共振时漏磁通222大幅度增加，所以主磁通221以漏磁 通222的增加量被大幅度抵消，检测电压减小。第二结构例的变压器也同样地，在串联共振 时主磁通321以交链磁通面323的漏磁通323的增加量被抵消，检测电压减小。如以上，当由串联共振的影响而导致输出电压以及检测电压变化时，基于检测绕 组的输出电压的检测精度劣化。图4是说明输出电压和检测电压的变化的图示。在此，表示对以往的绕组比为输入绕组输出绕组检测绕组=1 180 1 的以往的变压器施加大小恒定、频率变化的AC输入电压，将电容性负载电路切换100pF、 200pF、300pF进行驱动的实验结果。图4(A)表示关于第一结构例的变压器。该变压器的输出电压有随着频率的增加 而增大的倾向。另一方面，该变压器的检测电压有当频率增加时减少或者几乎不变化的倾 向。因此，计算检测电压和输出电压之比，该比相对于频率的变化而非线性变化。图4(B)表示关于第二结构例的变压器。在该变压器中，与第一结构例的变压器相 比，输出电压、检测电压各自的变化程度小。但是，与第一结构例的变压器同样地，检测电压 和输出电压之比相对于频率的变化而非线性变化。如以上在以往的变压器中，若频率变动，则基于检测绕组的输出电压的检测精度 显著恶化。这种情况当与输出绕组连接的电容性负载电路的电容值越大时越显著。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种能够精度良好地检测输出电压的变压器以及变压
直ο第一方面的变压器具有绕线轴、磁性体芯、第一输入绕组、输出绕组、第二输入绕 组和检测绕组。绕线轴是在外周部设有多个绕组区域的管状结构。磁性体芯插入绕线轴。 第一输入绕组卷绕在第一绕组区域。输出绕组卷绕在与第一绕组区域邻接的第二绕组区 域。第二输入绕组卷绕在与第二绕组区域邻接的第三绕组区域。检测绕组接近第一输入绕 组卷绕。在此，第一输入绕组与第二输入绕组在相同的卷绕方向上串联连接，并且匝数比第二输入绕组少。在该结构中，产生主磁通、基于第一输入绕组与输出绕组之间的漏电感的第一漏 磁通和基于第二输入绕组与输出绕组之间的漏电感的第二漏磁通。第一输入绕组和第二输入绕组串联连接，所以流经两绕组的电流等量，但是第一 输入绕组其匝数比第二输入绕组少，第一输入绕组的AT(安培匝数匝数X电流)比第二 输入绕组AT少，第一漏磁通比第二漏磁通少。另外，第一漏磁通中与检测绕组交链的磁力线与主磁通反向，另一方面，第二漏磁 通中与检测绕组交链的磁力线与主磁通同向，所以与检测绕组交链的磁通中基于第一漏磁 通的磁通抵消基于第二漏磁通的磁通，与检测绕组交链的磁通的朝向与主磁通同一方向。 因此，对应漏磁通的大小，检测电压增加，即使频率变动，输出电压变化，也能够使检测电压 追随与频率成正比变动的漏磁通而变化，也能够使输出电压和检测电压之比稳定。第二方面的变压器具有绕线轴、磁性体芯、第一检测绕组、输出绕组、第二检测绕 组和输入绕组。绕线轴是在外周部设有多个绕组区域的管状结构。磁性体芯插入绕线轴。 第一检测绕组卷绕在第一绕组区域。输出绕组卷绕在与第一绕组区域邻接的第二绕组区 域。第二检测绕组卷绕在与第二绕组区域邻接的第三绕组区域。输入绕组接近第一检测绕 组卷绕。在此，第一检测绕组与第二检测绕组在相同的卷绕方向串联连接，并且匝数比第二 检测绕组少。在该结构中，由输入绕组与输出绕组之间的漏电感产生漏磁通。该漏磁通中与第 一检测绕组交链的磁力线与主磁通反向，另一方面，与第二检测绕组交链的磁力线与主磁 通同向，所以对应漏磁通的大小，与第一检测绕组交链的磁通小，与第二检测绕组交链的磁 通大。另外，由于第一检测绕组的匝数比第二检测绕组的匝数小，所以与第一检测绕组 相比，由第二检测绕组产生较大的绕组电压。因此，作为串联连接的第一以及第二检测绕组 各自的绕组电压的合成电压的检测电压受到第二检测绕组的绕组电压较大影响，容易对应 漏磁通的大小而增加。因此，即使频率变动，输出电压变化，也能够使检测电压追随与频率 成正比变动的漏磁通而变化，也能够使输出电压和检测电压之比稳定。第三方面以及第四方面的变压器，在第一方面以及第二方面的变压器的电路结构 中，调换输入绕组和输出绕组。由于本发明的变压器的电路结构具有可逆性，所以即使这样 调换也能够得到相同的效果。本发明的变压装置具有上述变压器、与输出绕组连接的电容性负载电路、与输入 绕组连接的AC电压源和与检测绕组连接的检测计，从而得到合适效果。(发明效果)根据本发明的变压器以及变压装置，由于能够得到追随漏磁通的变化的检测电 压，所以能够使输出电压和检测电压之比稳定化，能够精度良好地检测输出电压。
图1是说明以往的变压器的第一结构例的图示。图2是说明以往的变压器的第二结构例的图示。图3是说明以往的变压器的漏磁通的图示。
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图4是说明以往的变压器的输出电压和检测电压的关系的图示。图5是说明本发明的第一实施方式的变压器的结构的图示。图6是说明图5的变压器的漏磁通的图示。图7是说明图5所示的变压器的输出电压和检测电压的关系的图示。图8是说明本发明的第二实施方式的变压器的结构的图示。图9是说明图8所示的变压器的漏磁通的图示。图10是说明图8所示的变压器的输出电压和检测电压的关系的图示。图11是说明调换本发明的第一实施方式的变压器的输入绕组和输出绕组而利用 的电路结构的图示。图12是说明调换本发明的第二实施方式的变压器的输入绕组和输出绕组而利用 的电路结构的图示。附图标记说明100、150 卷绕体101、102、151 输入绕组103、153 输出绕组104、152、154 检测绕组105、155 绕线轴110、160 磁性体芯111、161 主磁通112、162、163 漏磁通114、164 检测端子115、165 输入端子116、166 输出端子117、167电容性负载电路118、168 接地端子119、169电压检测计
具体实施例方式以下，关于第一实施方式的变压器进行说明。图5是说明该变压器的图示。该图 5(A)表示该变压器的局部剖面图，该图5(B)表示在该变压器上连接有负载电路的变压装 置的电路图。该变压器由卷绕体100和未图示的磁性体芯构成。卷绕体100由管状的绕线轴105 和绕组101 104构成，在绕线轴105的管内插入磁性体芯。绕线轴105在其外周面设置 多个凸缘部，凸缘部间的各区段隔着凸缘部邻接配置，在各自上卷绕绕组101 104。具体 地，在第一端的区段上卷绕输入绕组101和检测绕组104，在第二端的区段上卷绕输入绕组 102，在中央的多个区段卷绕输出绕组103。检测绕组104接近配置在与输入绕组101相同 的区段上，在输入绕组101的外周侧卷绕检测绕组104。另外，也可以形成检测绕组卷绕在 内侧，输入绕组卷绕在外侧的结构。另外，检测绕组104为了与输出绕组103绝缘，卷绕在 与输出绕组103不同的区段上。
输入绕组101与输入绕组102的匝数比可以根据必要的检测绕组的频率特性进行 设定。在此，以检测绕组104的检测电压和输出绕组103的输出电压不论AC输入电压的频 率如何而恒定的方式例如将输入绕组101和输入绕组102的匝数比设定为3比7。接着，说明在该变压器上连接有负载电路的变压装置的电路结构。输入绕组101 其一端连接在输入端子115上，另一端连接在输入绕组102上。输入绕组102其与输入绕 组101连接的端部的相反侧的端部经由接地端子118连接在地线上。输入绕组101和输出 绕组102以卷绕方向相同的方式连接。在输入端子115上连接未图示的AC电压源。检测 绕组104经由检测端子114连接在电压检测计119上。输出绕组103经由输出端子116连 接在电容性负载电路117上。在该电路结构中，通过产生串联共振，来自输入绕组101与输出绕组103之间的第 一漏电感的第一漏磁通、来自输入绕组102与输出绕组103之间的第二漏电感的第二漏磁 通增大。输入绕组101与输入绕组102由于是串联连接，所以流经两者的电流为等量，输 入绕组101的AT (安培匝数阻数X电流)与输入绕组102的AT之比与匝数比相同也是 3 7。因此，由输入绕组101-输出绕组103间发生的第一漏磁通与由输入绕组102-输出 绕组103间发生的第二漏磁通之比也以大致3 7被分离。图6是说明该变压器的漏磁通的图示。该图6(A)表示变压器的模拟画像，该图 6(B)表示该模拟画像的磁通的方向。该变压器中在磁性体芯110内产生主磁通111和漏 磁通112。在此所示的漏磁通112为第一漏磁通和第二漏磁通的合成磁通，与检测绕组104 交链的合成磁通的朝向与主磁通同向。图7是说明本实施方式的变压器中输出电压与检测电压的变化的图示。在此，表示对绕组比为输入绕组输出绕组检测绕组=1 180 1的变压器 施加大小恒定、频率变化的AC输入电压，将电容性负载电路切换为100pF、200pF、300pF进 行驱动的实验结果。该变压器的输出电压有随着频率的增加而增大的倾向。另外，检测电压也有随着 频率的增加而增大的倾向。因此，可知不管频率或电容性负载电路的不同，检测电压和输出 电压之比都会稳定，能够维持高检测精度。另外，在此，例示了以使检测电压的变化量以与输出电压的变化量为相同程度的 方式设定第一以及第二输入绕组的匝数比的例子。但是，检测电压相对于频率的变化量，能 够根据输入绕组的匝数比任意设定，所以检测电压的变化量也能够设定成比输出电压的变 化量或大或小。接着，关于第二实施方式的变压器进行说明。图8是说明该变压器的图示。该图 8(A)表示该变压器的局部剖面图，该图8(B)表示在该变压器上连接有负载电路的变压装 置的电路图。该变压器由卷绕体150和未图示的磁性体芯构成。卷绕体150由管状的绕线轴155 和绕组151 154构成，在绕线轴155的管内插入磁性体芯。绕线轴155在其外周面设置 多个凸缘部，凸缘部间的各区段隔着凸缘部邻接配置，在各自上卷绕绕组151 154。具体 地，在第一端的区段上卷绕输入绕组152，在第二端的区段上卷绕输入绕组151和检测绕组 154，在中央的多个区段卷绕输出绕组153。输入绕组151接近配置在与检测绕组154相同
8的区段上，在输入绕组151的外周侧卷绕检测绕组154。另外，也可以形成检测绕组卷绕在 内侧，输入绕组卷绕在外侧的结构。另外，检测绕组154、152为了与输出绕组153绝缘，卷 绕在与输出绕组153不同的区段上。在此，检测绕组154与检测绕组152的匝数比可以根据必要的检测绕组的频率特 性进行设定。在此，以检测绕组152、154的串联电路的检测电压和输出绕组153的输出电 压不论AC输入电压的频率如何而恒定的方式例如将检测绕组154和检测绕组152的匝数 比设定为3比7。该第二实施方式的变压器其输入绕组与输出绕组之间的漏电感比第一实施方式 的变压器大，是容易利用与电容性负载电路的串联共振的结构。因此，在液晶用变频器等利 用高电压的负载电路中利用是合适的。接着，说明在该变压器上连接有负载电路的变压装置的电路结构。输入绕组151 其一端连接在输入端子165上，另一端经由接地端子168连接在地线上。在输入端子165 上连接未图示的AC电压源。检测绕组152、154串联连接，两端经由检测端子164连接在电 压检测计169上。检测绕组152、154以卷绕方向相同的方式连接。输出绕组153经由输出 端子166连接在电容性负载电路167上。在该电路结构中，通过产生串联共振，来自输入绕组151与输出绕组153之间的第 一漏电感的第一漏磁通增大。图9是说明该变压器的漏磁通的图示。该图9(A)表示变压器的模拟画像，该图 9(B)表示该模拟画像的磁通的方向。该变压器中在磁性体芯160内产生主磁通161和漏磁 通 162,163ο漏磁通162、163中与检测绕组154交链的成分与主磁通反向，与检测绕组152交 链的成分与主磁通同向。由此，通过漏磁通，检测绕组152的检测电压大，相反检测绕组154 的检测电压小。若相对于检测绕组154提高检测绕组152的匝数比，则检测绕组154与检 测绕组152的串联电路的检测电压变大，相反若减小检测绕组152的匝数比，则检测电压变 小。因此，随着受串联共振的影响而漏磁通增大，检测电压也增减。图10是说明本实施方式的变压器中输出电压与检测电压的变化的图示。在此，表示对绕组比为输入绕组输出绕组检测绕组=1 180 1的变压器 施加大小恒定、频率变化的AC输入电压，将电容性负载电路切换为100pF、200pF、300pF进 行驱动的实验结果。该变压器的输出电压有随着频率的增加而增大的倾向。另外，检测电压也有随着 频率的增加而增大的倾向。因此，可知不管频率或电容性负载电路的不同，检测电压和输出 电压之比都会稳定，能够维持高检测精度。另外，在此，例示了以使检测电压的变化量以与输出电压的变化量为相同程度的 方式设定第一以及第二输入绕组的匝数比的例子。但是，检测电压相对于频率的变化量，能 够根据输入绕组的匝数比任意设定，所以检测电压的变化量也能够设定成比输出电压的变 化量或大或小。如以上，本发明中即使输入AC电压的频率存在变动，输出电压变化，也能够高精 度地检测该输出电压的值。另外，在以上的说明中所示的以输入绕组作为输出绕组利用的电路结构和以输出
9绕组作为输入绕组利用的电路结构中，本发明也能够合适地实施。接着，说明在上述的实施方式中调换输入输出连接，将输入绕组作为输出绕组，将 输出绕组作为输入绕组利用的电路结构例。图11是说明调换本发明的第一实施方式的变压器的输入绕组和输出绕组而利用 的电路结构的图示。该图Il(A)是表示该变压器的局部剖面图，图Il(B)是表示在该变压 器上连接有负载电路的变压装置的电路图。该变压器的卷绕体100，与第一实施方式的卷绕体相同。与检测绕组104 —起卷绕 在第一端的区段的绕组101不作为输入绕组，而作为输出绕组利用。另外，卷绕在第二端的 区段的绕组102也不作为输入绕组，而作为输出绕组利用。卷绕在中央的多个区段的绕组 103作为输出绕组利用。另外，也可以是将检测绕组104卷绕在绕组101的内侧的结构。分别作为输出绕组的绕组101和绕组102的匝数比可以根据必要的检测绕组的频 率特性进行设定。在此，以检测绕组104的检测电压和来自绕组101、102的输出电压不论 AC输入电压的频率如何而恒定的方式例如将绕组101和绕组102的匝数比设定为3比7。接着，说明在该变压器上连接有负载电路的变压装置的电路结构。绕组103其一 端经由端子116连接未图示的AC电压源，另一端连接在地线上。绕组101和绕组102相互 串联连接，经由端子115、118连接在电容性负载电路117上。绕组101和绕组102以卷绕 方向相同的方式连接。检测绕组104经由检测端子114连接在电压检测计119上。在该电路结构中，通过产生串联共振，来自绕组101和绕组103之间的第一漏电感 的第一漏磁通和来自绕组102和绕组103之间的第二漏电感的第二漏磁通增大。绕组101和绕组102由于是串联连接，所以流经两者的电流为等量，绕组101的 AT(安培匝数匝数X电流)与绕组102的AT之比与匝数比相同也是3 7。因此，由绕 组101-绕组103间发生的第一漏磁通与由绕组102-绕组103间发生的第二漏磁通之比也 以大致3 7被分离。在该变压器中，也不管频率或电容性负载电路的不同，检测电压和输出电压之比 都会稳定，能够维持高检测精度。图12是说明调换本发明的第二实施方式的变压器的输入绕组和输出绕组而利用 的电路结构的图示。该图12(A)是表示该变压器的局部剖面图，图12(B)是表示在该变压 器上连接有负载电路的变压装置的电路图。该变压器的卷绕体150，与第二实施方式的卷绕体相同。与检测绕组154 —起卷绕 在第一端的区段的绕组151不作为输入绕组，而作为输出绕组利用。另外，卷绕在中央的多 个区段的绕组153不作为输入绕组，而作为输出绕组利用。另外，也可以是将检测绕组104 卷绕在绕组151的内侧的结构。接着，说明在该变压器上连接有负载电路的变压装置的电路结构。绕组153其一 端经由端子166连接未图示的AC电压源，另一端连接在地线上。绕组151经由端子165、 168连接在电容性负载电路167上。在该电路结构中，通过产生串联共振，来自绕组151和绕组153之间的第一漏电感 的第一漏磁通增大。由此，检测绕组152的检测电压大，相反检测绕组154的检测电压小。 若相对于检测绕组154提高检测绕组152的匝数比，则检测绕组154与检测绕组152的串 联电路的检测电压变大，相反若减小检测绕组152的匝数比，则检测电压变小。因此，随着受串联共振的影响而漏磁通增大，能够使检测电压也增减，不管频率或电容性负载电路的 不同，检测电压和输出电压之比都会稳定，能够维持高检测精度。
权利要求
一种变压器，其具有在外周部设有多个绕组区域的管状的绕线轴；插入所述绕线轴的管内的磁性体芯；卷绕在第一绕组区域的第一输入绕组；卷绕在与所述第一绕组区域邻接的第二绕组区域的输出绕组；卷绕在与所述第二绕组区域邻接的第三绕组区域的第二输入绕组；接近所述第一输入绕组而卷绕的检测绕组，所述第一输入绕组与所述第二输入绕组在相同的卷绕方向上串联连接，并且匝数比所述第二输入绕组少。
2.一种变压器，其具有在外周部设有多个绕组区域的管状的绕线轴；插入所述绕线轴的管内的磁性体芯；卷绕在第一绕组区域的第一检测绕组；卷绕在与所述第一绕组区域邻接的第二绕组区域的输出绕组；卷绕在与所述第二绕组区域邻接的第三绕组区域的第二检测绕组；接近所述第一输入绕组而卷绕的输入绕组，所述第一检测绕组与所述第二检测绕组在相同的卷绕方向上串联连接，并且匝数比所 述第二检测绕组少。
3.一种变压器，其具有在外周部设有多个绕组区域的管状的绕线轴；插入所述绕线轴的管内的磁性体芯；卷绕在第一绕组区域的第一输出绕组；卷绕在与所述第一绕组区域邻接的第二绕组区域的输入绕组；卷绕在与所述第二绕组区域邻接的第三绕组区域的第二输出绕组；接近所述第一输入绕组而卷绕的检测绕组，所述第一输出绕组与所述第二输出绕组在相同的卷绕方向上串联连接，并且匝数比所 述第二输出绕组少。
4.一种变压器，其具有在外周部设有多个绕组区域的管状的绕线轴；插入所述绕线轴的磁性体芯；卷绕在第一绕组区域的第一检测绕组；卷绕在与所述第一绕组区域邻接的第二绕组区域的输入绕组；卷绕在与所述第二绕组区域邻接的第三绕组区域的第二检测绕组；接近所述第一输入绕组而卷绕的输出绕组，所述第一检测绕组与所述第二检测绕组在相同的卷绕方向上串联连接，并且匝数比所 述第二检测绕组少。
5.一种变压装置，其具有权利要求1 4中任一项所述的变压器； 与所述输出绕组连接的电容性负载电路；与所述输入绕组连接的AC电压源； 与所述检测绕组连接的检测计。
全文摘要
本发明涉及一种变压器及变压装置，能够任意设定基于检测绕组的检测电压的特性，能够精度良好地检测输出电压。变压器具有绕线轴(105)、未图示的磁性体芯、第一输入绕组(101)、输出绕组(103)、第二输入绕组(102)和检测绕组(104)。绕线轴(105)是在外周部设置多个绕组区域的管状结构。磁性体芯插入绕线轴。第一输入绕组(101)卷绕在第一绕组区域。输出绕组(103)卷绕在与第一绕组区域邻接的第二绕组区域。第二输入绕组(102)卷绕在与第二绕组区域邻接的第三绕组区域。检测绕组(104)接近第一输入绕组(101)卷绕。在此，第一输入绕组(101)和第二输入绕组(102)为不同的匝数，在相同的卷绕方向上串联连接。
文档编号H01F27/28GK101939803SQ20088012625
公开日2011年1月5日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年2月6日
发明者黑川崇 申请人:株式会社村田制作所