パルストランス の特徴や構造、原理、用途などパルストランスについて解説します。
パルストランス の製品・メーカー一覧
パルストランス とは？
パルストランスは、パルス幅変調（PWM：Pulse Width Modulation）を利用した電力変換技術の一種で、特にインバータやコンバータなどの電力変換装置において使用されます。
この技術は、電力を効率的に変換し、出力の電圧や電流を正確に制御することが可能です。
具体的には、固定周波数のパルスを生成し、これらのパルスの幅（ON時間とOFF時間の比率）を変更することにより、平均的な電力レベルを制御します。
この方法により、電気モーターの速度制御や、太陽光発電システムなどでの電力変換など、多岐にわたる応用が可能です。
パルストランス の特徴
高周波動作
通常のトランスフォーマーが数十ヘルツの周波数で動作するのに対し、パルストランスは数十キロヘルツから数百キロヘルツの高周波で動作します。
この高周波動作により、装置のサイズを小型化し、効率を向上させることが可能です。
高効率
高周波動作により、トランスフォーマー内部の損失が低減されます。その結果、パルストランスは高い電力変換効率を実現します。
高絶縁性
特に高電圧を扱うアプリケーションでは、パルストランスは高い絶縁性能を提供します。これは、安全性を高め、異なる回路間の電気的な干渉を防ぐのに役立ちます。
可変性
一部のパルストランスは周波数やパルス幅などのパラメータを調整可能です。これにより、さまざまな電力変換ニーズに対応できます。
パルストランス の構造
パルストランス（パルス変圧器）は、特定のパルス信号を処理するために最適化された変圧器であり、その構造は伝送する信号の波形を忠実に維持しながら電圧レベルを変換するように設計されています。
パルストランスの構造的特徴は、その用途に合わせて様々ですが、基本的な構成要素は以下の通りです。
コア（鉄心）
材料
パルストランスでは、高い磁気透過率を持ち、高速の磁気変化に追従できる材質が選ばれます。フェライトやナノ結晶合金などが一般的に用いられます。
経常
効率的な磁束の経路を提供し、漏れ磁束を最小限に抑えるため、トロイダル（ドーナツ形）やE型、UI型などのコア形状が選択されます。
巻線
一次巻線と二次巻線
パルストランスには、一次巻線（入力側）と二次巻線（出力側）があり、それぞれがコアに巻かれます。一次側と二次側の巻数比によって、変圧比が決定されます。
巻線材質
高周波の信号を効率的に伝送するために、抵抗が低く、品質が高い導体材料が使用されます。通常、銅線が用いられます。
配置
低漏れインダクタンスと高い結合係数を実現するために、一次巻線と二次巻線の配置が工夫されます。密接に配置されることで、信号の忠実度が高まります。
絶縁材料
一次巻線と二次巻線、およびコアと巻線の間には、高い絶縁性能を持つ材料が用いられます。これにより、高電圧での使用時にも安全性が保たれます。
入出力端子
パルストランスは、入力側と出力側にそれぞれ端子を持ち、外部回路との接続を提供します。端子の設計は、信号の品質に影響を与えないよう、慎重に行われます。
パルストランスの構造は、特定のアプリケーションにおける要求仕様に応じて、細かく調整されます。例えば、高速データ通信用のトランスは、極めて低い漏れインダクタンスを持つように設計される一方で、高電圧を扱う用途のトランスは、特に高い絶縁性能が求められます。このように、パルストランスは、使用される環境や目的に応じて、その構造が最適化されるのです。
パルストランス の原理
パルストランスの原理は、高周波のパルスを使用して電力変換を行うことにあります。
通常のトランスフォーマーでは、電力変換は低周波で行われますが、パルストランスでは高速スイッチングデバイスを使用して高周波のパルスを生成し、これをトランスフォーマー内部の巻線に印加します。
これにより、電力を高効率で変換することが可能となります
パルストランス の用途
電源供給装置
パルストランスは、電子機器や通信機器などの電源供給に使用されます。高効率で安定した電力供給を実現することができます。
変換器
パルストランスは、電圧や周波数の変換に使用されます。例えば、海外での電力規格の異なる機器を使用する際に、電圧変換器として利用されます。
医療機器
医療機器においてもパルストランスは広く使用されており、超音波装置やMRIなどの医療機器の電源供給に使用されます。
これらの用途によって、パルストランスは産業界や医療分野で広く利用されています。
参考文献
・パルストランス-セレクションガイド | 日本パルス工業株式会社
・省スペースかつ自動化ラインに適した設計 | TDK Electronics AG