JP2001244125A - 薄型トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】積層珪素鋼板などのコアの場合の材料歩留まり
低下を無くし、さらにフェライトコアの場合の割れ易く
なる問題を解消し、トランスの薄型化を容易にする。
また、捲き線作業を簡略にして、複数のコアを１体化し
たコンパクトな薄型トランスを構成し、さらに、飽和磁
束密度が大きく磁気飽和し難い材質のコアを採用し、基
板への搭載面積が小さな薄型トランスを提供する。 【解決手段】 導線が複数の筒状コアを連続して貫通す
るループを形成して２次コイルを形成した筒状コアを並
べ、各コアをそれぞれ貫通する導線を前記コアに当接す
る配線基板に接続固定して１次コイルを構成して複数コ
アを１体化した薄型トランスを構成する。また、各コア
に複数の銅線を挿通して、各銅線の両端を前記コアの両
端に当接する配線基板に接続固定して、１次コイルおよ
び２次コイルを構成して複数コアを１体化した薄型トラ
ンスを構成する。さらに、トランスのコアに非晶質超微
細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用いて小型
な薄型トランスを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子装置あるいは
インバータ等の電力変換装置などに用いるトランスに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子装置あるいはインバータ等の
電力変換装置などに用いるトランスの磁性体は積層珪素
鋼板または、Ｍn、Ｚn系フェライトコア等が用いられ、
その周囲に捲回されるコイル導線に電流容量の小さいも
のには撚り線が用いられ、電流容量の大きいものには、
交流磁界による渦電流損失を低減するため,また捲き線
の作業性を向上させるため、絶縁された単線を並列にし
た複線や、太い丸線が用いられる。形状は、積層珪素鋼
板の場合はＥＩコアが、またフェライトコアの場合はリ
ングコアなどのブロック状の閉磁路コアが用いられ、1
次コイルおよび２次コイルが多層に捲回されていた。

【０００３】トランスに要求される電力を、磁気飽和す
ることなく伝送するためには、コアの材質による所定の
磁路断面積が必要であり、コア断面の厚みを薄くする
と、それだけ横幅を広げる必要がある。このため、薄い
コアに形成しようとすると積層珪素鋼板などのコアの場
合は、変則的な形状の打ち抜きシートとなるため、材料
歩留まりが低下し不経済であった。

【０００４】フェライトコアの場合は、薄くて大きいコ
アとなるため、コア焼成時の焼き歪みによる反りの発生
や、割れ易いなどの問題が生ずるため、薄型化は困難で
あった。また、従来の珪素鋼板やフェライトの材質は、
飽和磁束密度があまり大きくないため、磁気飽和し易い
のでハイパワー用のコア断面積を大きくせざるを得ず、
前記したように厚みを一定とすると、かなりの搭載基板
面積を必要とする大型トランスにならざるを得なかっ
た。このため、さらに基板搭載のための取り付けネジ穴
などをを設ける必要があり、形状を大きくしていた。ま
た、電圧の昇圧比の大きい、すなわち捲き線比の大きい
トランスは、２次捲き線を多層にして捲き数を多くする
ことが必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような、従来のト
ランスのコアにおける、閉磁路コアがブロック状である
ため或る高さ以上を必要とする制限を無くし、また、積
層珪素鋼板などのコアの場合の材料歩留まり低下を無く
し、さらにフェライトコアの場合の割れ易くなる問題を
解消し、トランスの薄型化を容易にすることである。ま
た、飽和磁束密度が大きく磁気飽和し難い材質のコアを
採用し、厚みを薄くしても搭載基板面積の小さい薄型ト
ランスを提供することである。さらに、捲き線作業を容
易にし、製品を廃棄するときの部材の分別作業を容易に
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、磁性体コ
アに１次コイルと、単数または複数の導線が複数の筒状
コアを連続して貫通するループを形成して、２次コイル
を構成するトランスにおいて、複数の筒状コアを並べ、
該コアを連続して貫通する導線でつづら折り状のループ
を形成することを任意回数繰り返して２次コイルを形成
し、該複数の筒状コアの両端にそれぞれ当接する配線基
板に、各コア毎にそれぞれを貫通する導線の両端を固定
し、該導線の両端が配線基板の配線パターンで接続され
て１次コイルを形成したことを特徴とする薄型トランス
である。

【０００７】従来のトランスのような単一なブロック状
のコアでなく、複数の筒状のコアでトランスのコアとし
ての機能を分担し、複数の筒状コアを連続して貫通する
導線で任意捲き数の２次コイルを形成し、つづら折りし
て複数の筒状コアを並列させて、各コアのそれぞれに導
線を挿通してから、前記並列した複数のコア両端に配線
基板を当接させ、前記導線の両端をそれぞれの配線基板
の配線に接続して１次コイルを形成する。各コア毎に貫
通する１次側の導線の両端を配線基板に固定すること
で、各コアがそれぞれ配線基板に固定され、同時に各導
線の両端は配線基板に設けられた配線パターンに接続さ
れて１次コイルを形成する。該配線パターンは、前記１
次側の各導線を並列あるいは直列に接続して１次コイル
を構成する。このとき並列接続すると、１次側のインピ
ーダンスが小さく、電圧昇圧比が大きいトランスを構成
することができる。

【０００８】筒状コアは、フェライトの場合は角筒や円
筒のどちらの形状も造り易く、複数の角筒状コアが並列
１体化した多連のコアも製造できる。磁性合金薄帯を用
いる場合は、中空の角板や円板に打ち抜いて積層するこ
ともできるが、円筒状に捲回する方が長いコアを造るの
に適する。また、円筒状に捲回したコアの角部は、バリ
取りをして丸めておくか、エポキシ樹脂などで薄くコー
ティングして、捲き線の絶縁皮膜を損傷しないようにし
ておく。複数の筒状コアを連続して１体的に貫通する捲
き線で、ループを形成して１ターンとすることを繰り返
して複数ターンが捲回でき、さらに前記複数の筒状コア
の任意個所で捲き終わることができるので、端数の捲き
数が選べるため２次電圧を、細かく、より正確に設定す
ることができる。また、複数のコアは異種材料でもよ
く、周波数特性の異なるコアを組み合わせて、トランス
の周波数に対する伝送特性を制御することができる。

【０００９】トランスの厚み（高さ）は、前記複数の筒
状コアの厚みで決まり、パワーに応じて筒状コアの数量
を増やし、配線基板への搭載面積を増やすことで、所望
の厚みのトランスが実現できる。また個々のコアの長さ
と並べる個数を選択してトランスの外形を決定すること
ができるので、トランスの低背化はもとより外形の縦横
比の選択も可能となる。

【００１０】第２の発明は、磁性体コアに１次コイル
と、単数または複数の導線が複数の筒状コアを連続して
貫通するループを形成して２次コイルを構成するトラン
スにおいて、複数の筒状コアを並べ、該コアを連続して
貫通する導線でつづら折り状のループを形成することを
任意回数繰り返して２次コイルを形成し、該複数の筒状
コアの１端に当接する配線基板に、各コア毎にそれぞれ
を貫通させて折り返した導線の両端を固定し、それぞれ
の導線の両端が配線基板の配線パターンで接続されて１
次コイルを形成したことを特徴とする薄型トランスであ
る。

【００１１】第３の発明は、磁性体コアに１次コイル
と、単数または複数の２次コイルが捲回されてなるトラ
ンスにおいて、複数の筒状コアを並列に並べ、該複数の
筒状コアの両端にそれぞれ当接する配線基板に、各コア
毎にそれぞれを貫通する複数の導線の両端を固定し、該
導線の両端が配線基板の配線パターンで接続されて１次
コイルおよび２次コイルを構成していることを特徴とす
る薄型トランスである。

【００１２】１次コイルと２次コイルの捲き数を加算し
た複数の導線を、前記複数の各コア単位に挿入し、各コ
ア単位に前記複数の導線の両端をそれぞれを前記複数の
筒状コアの両端にそれぞれ当接する配線基板に設けられ
た複数穴の所定の個所に挿入して、配線パターンに接続
して１次コイルおよび２次コイルを構成する。このとき
前記複数の導線は、前記複数穴の所定の個所に間違えず
に挿入するために、フラットケーブルのようなカラー付
の複線などを用いることが望ましい。 また、前記
導線の本数が多いばあいは、両面基板や多層基板を用い
て配線接続をすることができる。

【００１３】配線パターンに基づいて、例えば１次側の
各１本の導線は並列に、２次側の各Ｎ本の導線は直列に
接続してＮターンの２次コイルを構成し、複数のコアの
数がＭ個とすると、Ｎ／Ｍ倍の昇圧比の高いトランスを
構成することができ、結合係数も低下することはない。
また１次側と２次側の導線はそれぞれの電流容量に応
じて太さを変えることが望ましい。複数のコアに導線を
連通させる煩わしさが無く、各コア単位で配線基板に搭
載してはんだディップすることで、予め形成された印刷
回路の配線パターンに応じて、各コアを貫通する複数の
導線を、直列あるいは並列に接続して、１次コイルおよ
び任意数の２次コイルを形成できる。

【００１４】第４の発明は、前記複数の磁性体コアに非
晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用
いたことを特徴とする薄型トランスである。図６に示す
ように、非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してな
るコアを用いた場合、従来のマンガン亜鉛（Ｍｎ、Ｚ
ｎ）系フェライトコアにくらべて、飽和磁束密度が高く
透磁率も大きいので磁路断面積の小さい小型のコアが形
成できる。また非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回
してなるコアは、同一の厚みの珪素鋼板に比較して、透
磁率およびＱ特性の周波数特性が高周波まで伸びている
ので高周波トランスのコア材料に適している。

【００１５】

【発明の実施の形態】所定電力のトランスを構成するの
に、複数の筒状コアを連続して貫通しループを形成する
導線で、１次コイルおよび２次コイルを構成して各コア
単位のトランス素子に電力を分担させ全体として１つの
トランスとして機能させる。複数の筒状コアを並べ、導
線が前記複数の筒状コアを連続して貫通してループを形
成し、単数または複数の捲き数の２次コイルを形成し
て、１次側の導線を個々のコアに挿入し、該１次側の導
線の両端を各コアに当接する基板の予め形成された直列
または並列に接続する配線パターンに接続して１次コイ
ルを構成させ、同時に各コアを当接するそれぞれの配線
基板と固定させる。

【００１６】また、１次コイルと２次コイルの捲き数の
総和と等しい本数の複数の導線を、前記複数のコア単位
に挿入して、複数のコアの両端に当接するそれぞれの配
線基板に前記複数の導線の両端を、配線基板の予め形成
された配線パターンに接続して、全体として１つのトラ
ンスとなる１次コイルおよび２次コイルを形成する。昇
電圧トランスの場合、捲き数の多い２次コイルを形成す
る銅線を、直線上に並べた複数のコアに連続して挿通す
ることを任意回数繰り返してから、つづら折りしてコア
を並列させることで、２次捲き線の全長が短いコイルを
形成する。

【００１７】１次コイルの銅線を並列接続する場合に、
貫通する各コアの内部において２次コイルの捲き方向
と、すなわち２次コイルを流れる電流方向と、１次コイ
ルを形成する銅線を流れる電流方向が、統一されている
ことが重要である。 前記複数の筒状コアに、非晶質超
微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用いて、
小型で磁気飽和し難い薄型トランスを構成する。

【００１８】

【実施例１】以下、本発明の１実施例について図面を参
照して説明する。図２に示す昇圧比が１対８の昇圧トラ
ンスの等価回路に基いた本発明の実施例を図１の組み立
て説明図に示す。図中の導線は挿通するコアとの関係を
解かり易くするために、配線図に近似させ、後方の配線
基板の裏面配線は透視図で示している。厚さ２０μｍ、
幅３３．５ｍｍの非晶質ナノミクロン結晶合金薄帯（ア
ルプス電気株式会社製；ナノパーム）を捲回して、外径
８．９ｍｍΦ、内径４ｍｍΦ、幅３３．５ｍｍの円筒コ
アを形成し、熱収縮チューブを被せて加熱収縮させ、外
部の絶縁処理をした円筒コア３を形成した。

【００１９】つぎに、２次コイル用に０．８ｍｍφのビ
ニールコート撚り線２を４個の前記筒状コア３を貫通さ
せて、つづら状に折り曲げて４個のコアを並列させてか
ら２ターンめを、つづら折り状に４個のコアに挿通させ
て２ターンの２次コイルを形成した。ついで、１次コイ
ル用に約４５ｍｍの長さの１.２ｍｍφのウレタンコー
ト銅線４本を、それぞれ前記４個の円筒コアに貫通させ
て、図１に示す２次コイルの端子電極６と、１次コイル
の端子電極および並列接続する配線パターンが形成され
た前方の配線基板の所定の穴に挿入したのち、さらに、
前後の配線基板の端子電極５と５および５'と５’をそ
れぞれ接続する２本の銅線９を挿入して配線基板の配線
パターンにはんだ接続した。つぎに、前方の配線基板に
銅線を固定したのと同様に、銅線の他の端部を後方の配
線基板穴に挿入して、それぞれの配線基板の配線パター
ンにはんだ接続したのち、導線の両端の端子を所定の長
さに切断して薄型トランスを構成した。

【００２０】前方の配線基板の電極５，５'および６に
はリード端子をつけてマザーボードに搭載して接続す
る。前方の配線基板にもマザーボードへ固定するための
リード端子接続用の電極を設けることが望ましい。この
とき、後方の配線基板の１次側電極５と５'に、リード
端子をつけてマザーボードに固定しマザーボードの配線
で前方の配線基板の１次側電極５と５'のリード端子と
接続すると図１のコアと平行する２本の銅線９が不要と
なる。

【００２１】

【実施例２】図２のトランス回路図をもとに、実施例１
と同様に４個の円筒コアに２ターンの２次コイルを形成
後、１．６ｍｍφのウレタンコート銅線４本を、それぞ
れ前記４個の円筒コアに貫通させて折り曲げ、図３に示
すように２次コイルの端子電極６と、１次コイルの端子
電極および配線パターンが形成された前方の配線基板の
所定の穴に挿入しはんだ接続したのち、銅線の両端を所
定の長さに切断して薄型トランスを構成した。

【００２２】

【実施例３】図２のトランス回路図をもとに、実施例１
と同様に４個の円筒コアに２ターンの２次コイルを形成
後、各コア毎に２次コイル形成用に０．８ｍｍφのビニ
ールコート撚り線２を各２本と、１次コイル用形成用に
各１本の１.２ｍｍφのウレタンコート銅線１を、それ
ぞれ前記４個の円筒コアに挿通させて両端を、それぞれ
の配線基板穴に挿し込みはんだ接続したのち、銅線の両
端を所定の長さに切断して薄型トランスを構成した。後
方の配線基板裏面の配線パターン図は、点線で接続のみ
を表す。後方の配線基板の１次コイルの端子電極５、
５'にリードを付けてマザー基板に接続固定して該基板
の配線で１次コイルの端子電極５と５、５'と５'を接続
すると、各コアを貫通する銅線が並列接続される。ま
た、実施例２のように外部にコアと平行に２本の銅線
で、１次コイルの端子電極５と５、５'と５'を接続する
こともできる。

【００２３】

【実施例４】実施例１と同様に、図２に示す捲き線比が
１対８のトランスの回路図に基き、実施例１に用いたも
のと同一のコアを、図５の組み立て説明図に示すよう
に、１次コイル用に約４５ｍｍの長さの１.２ｍｍφの
絶縁被覆銅線１と、２次コイル用に約４０ｍｍの長さの
０．８ｍｍφのカラー付絶縁被覆銅線２本の合計３本セ
ットの銅線端部を、１方の配線基板の４箇所のそれぞれ
所定の穴に挿入してはんだ付けしてから、前記３本セッ
トの銅線を４本の各コアを貫通させ、他端部を他方の配
線基板の４箇所のそれぞれ所定の穴に挿入してコア両端
の配線基板をコアに当接させ、はんだ付けして銅線の両
端の余分な部分を切断して薄型トランスを構成した。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、従来のトランスのコアにおけ
る、ブロック状の閉磁路コアの高さより格段に低い複数
の筒状トランスを並べて１体的な巻き線に構成すること
により薄型のトランスが実現できる。また２次コイルを
形成した筒状の各コアに挿通した導線を、前記コアに当
接する配線基板の配線パターンに接続して１次コイルを
構成すると同時に複数コアの１体化ができ、マザーボー
ドへの搭載面積も小さくできる。また、複数の筒状の各
コアに挿通した複数の導線を、配線基板の配線パターン
に接続して１次コイルおよび２次コイルを構成すること
により煩雑な捲き線作業が省略でき、さらに製品を廃棄
するときの部材の分別作業も容易にできる。さらに、前
記複数の筒状コアに、非晶質超微細結晶合金の磁性薄板
を捲回してなるコアを用いて、小型で磁気飽和し難い薄
型トランスを構成することができる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のトランスの組み立て説明図を示す。

【図２】実施例１、２、３のトランスの回路図を示す。

【図３】実施例２のトランスの組み立て説明図を示す。

【図４】実施例３のトランスの組み立て説明図を示す。

【図５】実施例４のトランスの組み立て説明図を示す。

【図６】実施例４のトランスの回路図を示す。

【図７】従来のトランスを示す。

【図８】材質によるコアの磁気飽和特性を示す。

【符号の説明】

１・・・・・１次巻き線 ２・・・・・２次巻き線 ３・・・・・円筒コア ４・・・・・配線基板 ５、５'・・・１次コイルの端子電極 ６、６'・・・２次コイルの端子電極 ７・・・・・リングコア ８・・・・・接続導線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体コアに１次コイルと、単数または
   複数の導線が複数の筒状コアを連続して貫通するループ
   を形成して、２次コイルを構成するトランスにおいて、
   複数の筒状コアを並べ、該コアを連続して貫通する導線
   でつづら折り状のループを形成することを任意回数繰り
   返して２次コイルを形成し、該複数の筒状コアの両端に
   それぞれ当接する配線基板に、各コア毎にそれぞれを貫
   通する導線の両端を固定し、該導線の両端が配線基板の
   配線パターンで接続されて１次コイルを形成したことを
   特徴とする薄型トランス。
2. 【請求項２】 磁性体コアに１次コイルと、単数または
   複数の導線が複数の筒状コアを連続して貫通するループ
   を形成して２次コイルを構成するトランスにおいて、複
   数の筒状コアを並べ、該コアを連続して貫通する導線で
   つづら折り状のループを形成することを任意回数繰り返
   して２次コイルを形成し、該複数の筒状コアの１端に当
   接する配線基板に、各コア毎にそれぞれを貫通させて折
   り返した導線の両端を固定し、それぞれの導線の両端が
   配線基板の配線パターンで接続されて１次コイルを形成
   したことを特徴とする薄型トランス。
3. 【請求項３】磁性体コアに１次コイルと、単数または複
   数の２次コイルが捲回されてなるトランスの構成に、複
   数の筒状コアを並列に並べ、該複数の筒状コアの両端に
   それぞれ当接する配線基板に、各コア毎にそれぞれを貫
   通する複数の導線の両端を固定し、該導線の両端が配線
   基板の配線パターンで接続されて１次コイルおよび２次
   コイルを構成したことを特徴とする薄型トランス。
4. 【請求項４】 請求項１および２のいずれかに記載の薄
   型トランスにおいて、前記複数の磁性体コアに非晶質超
   微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用いたこ
   とを特徴とする薄型トランス。