JP2002289444A - 高周波パワーインダクタンス素子 - Google Patents

高周波パワーインダクタンス素子

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JP2002289444A JP2001085064A JP2001085064A JP2002289444A JP 2002289444 A JP2002289444 A JP 2002289444A JP 2001085064 A JP2001085064 A JP 2001085064A JP 2001085064 A JP2001085064 A JP 2001085064A JP 2002289444 A JP2002289444 A JP 2002289444A
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Katsuo Yamada
克夫 山田
Fumiaki Nakao
文昭 中尾
Tomoyuki Akatani
知行 赤谷
Tomotsugu Ota
智嗣 大田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線間容量を大幅に小さくしてリーケージを
大幅に低減させることができるとともに、コイルからの
放熱性を大幅に向上させることができ、さらに、生産性
およびコスト性についても、従来よりも大幅に改善する
ことができる高周波パワーインダクタンス素子を提供す
る。 【解決手段】 帯状導線１０の幅広面が同一面に並ぶよ
うに筒状に螺旋巻回されたコイルＬ１，Ｌ２と、このコ
イルＬ１，Ｌ２が外側に装着される電気絶縁性のボビン
２と、このボビン２に嵌挿して閉磁路を形成するコア３
１，３２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は高周波パワーイン
ダクタンス素子に関し、とくに基板実装用の高周波パワ
ートランスあるいはチョークコイルに適用して有効なも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波パワートランスやチョークコイル
などの高周波パワーインダクタンス素子は、たとえば電
源をいったん高周波に変換して処理するインバータ方式
の電源装置などで多く使用されているが、この種のイン
ダクタンス素子は、高周波で大電力あるいは大電流を扱
う関係上、巻線間容量が少なく、かつ巻線部分の放熱性
が良好であることが要求される。また、電源装置等を小
型かつ低コストに組立てるためには、プリント回路基板
に直接実装できるような形態、とくに、表面実装に適し
た形態であることが望まれる。
【０００３】従来のこの種のインダクタンス素子として
は、たとえば特開昭２０００−２２３３２０に記載にさ
れているように、銅板を略Ｕ字状（あるいはＣ字状）に
打ち抜いて偏平板状の１ターンコイルを形成し、これを
絶縁シートを介して積層するととともに、この積層体に
一対のＥ型コア（磁心）を嵌着した構造のものがある。
各１ターンコイルの両端部にはそれぞれ端子部が一体形
成されていて、この端子部を適宜接続することによって
所定巻数（あるいは所定インダクタンス値）のコイルを
形成することができる。
【０００４】また、上記コイルとして、平角銅帯の幅広
面を所定の線間間隙で重ね合わせながら螺旋状に所定数
巻回したエッジワイズコイルを使用したものもある。こ
のエッジワイズコイルは巻線全体が連続一体化している
ので、１ターンコイルを積層して接続したものに比べ、
コイルの電気抵抗を小さくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏平板
状の１ターンコイルを積層してコイルを形成する従来の
高周波パワーインダクタンス素子は、複数の１ターンコ
イルを相互に位置決めしながら絶縁シートとともに積層
する工程が必要であり、さらに１ターンコイル間を接続
する工程も必要であるため、組立が面倒で生産性が悪い
という問題があった。さらに、１ターンコイルとともに
積層された絶縁シートが１ターンコイルからの放熱を妨
げるため、放熱性が悪いという問題もあった。
【０００６】また、エッジワイズコイルを用いたもの
は、平角銅帯の幅広面を重ね合わせながら巻回する加工
が困難で、コイルの生産性が悪いという問題があった。
さらに、そのエッジワイズコイルの線間間隙等を安定に
保持させるためには、その線間にシート状の絶縁体を介
在させる必要があるが、この絶縁体の介在は、上述した
積層タイプのものと同様、コイルからの放熱を妨げると
いう問題を生じさせる。
【０００７】そして、上述した２種類のインダクタンス
素子のいずれも、コイル巻線の線間が平角銅帯の幅広面
同士で向かい合う構造であるために巻線間容量が大き
く、したがって、高周波パワートランスあるいはチョー
クコイルとして使用した場合に、その巻線間容量による
電磁ノイズの漏れが大きいという問題を有していた。
【０００８】この発明は、以上のような問題に鑑みてな
されたもので、その目的は、加工および組立てが容易で
生産性およびコスト性にすぐれるとともに、放熱性が良
好で、線間容量を小さくすることができる高周波パワー
インダクタンス素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
の解決手段として、帯状導線の幅広面が同一面に並ぶよ
うに筒状に螺旋巻回されたコイルと、このコイルが外側
に装着される電気絶縁性のボビンと、このボビンの内側
に嵌挿して閉磁路を形成するコアとを備えたことを特徴
とする高周波パワーインダクタンス素子を提供する。こ
の手段によれば、巻線間容量を大幅に小さくしてリーケ
ージを大幅に低減させることができる。また、コイルか
らの放熱性を大幅に向上させることができる。そして、
生産性およびコスト性についても、従来よりも大幅に改
善することができる。
【００１０】上記コイルについては、左右にＬ字屈曲し
ながら全体として同一方向に進行する矩形千鳥パターン
形状をなす帯状導線を使用し、この導線をパターン面に
対して垂直方向と水平方向に交互に折り曲げることによ
って筒状に螺旋巻回する。これにより、巻線間容量が小
さくて放熱性にすぐれたコイルを簡単かつ正確に螺旋巻
回することができる。上記帯状導線としては平角銅帯を
使用することができる。
【００１１】上記コイルは、上記帯状導線の幅広面が実
装面に接触するように装着することにより、その実装面
との接続を多個所で自在に行わせることができるように
なる。また、上記コイルを形成している帯状導線の端部
はコイル端子として使用することができる。さらに、そ
の帯状導線の中間部はコイルの中間タップ端子として使
用することができる。
【００１２】上記ボビンとしては、２つのボビン部が一
体に形成されたものを使用することができる。この場
合、その２つのボビン部の外側にそれぞれ上記コイルを
装着するとともに、両ボビン部の内側にＵ型コアの両脚
部を嵌挿し、この両脚部の各先端面をＩ型コアで磁気架
橋することにより、各コイルを互いに磁気結合させる環
状の閉磁路を形成することができる。上記ボビンには、
コアの位置決めと固定および実装面との電気的絶縁をな
すトレー部を一体に形成することができる。また、プリ
ント回路基板に実装するための固定用タブを形成するこ
ともできる。
【００１３】上記コイルを複数設けてトランスの一次コ
イルと二次コイルを形成すれば、高周波パワートランス
を形成することができる。また、上記コイルでチョーク
コイルを形成することもできる。この場合、上記コイル
を複数設けるとともに、その複数のコイルを直列または
並列に接続してチョークコイルを形成すれば、同一製品
でもって、インダクタンス値と許容電流値の異なる複数
のチョークコイルを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による高周波パワ
ーインダクタンス素子の一実施例を分解斜視図で示す。
同図に示すインダクタンス素子は高周波パワートランス
として形成されたものであって、それぞれに所定の巻数
で矩形螺旋状に巻回された一次コイルＬ１および二次コ
イルＬ２と、この一次コイルＬ１および二次コイルＬ２
をそれぞれ内側から保形および保持するコイルボビン２
と、このコイルボビン２に嵌挿して上記一次コイルＬ１
と二次コイルＬ２を貫通する閉磁路を形成するコア（磁
心）３１，３２とにより構成されている。
【００１５】ここで、一次コイルＬ１および二次コイル
Ｌ２はそれぞれ、薄い帯状銅板いわゆる平角銅帯１０を
その幅広面が同一面に並ぶような状態、つまり、平角銅
帯１０の両幅端（エッジ）が所定の線間間隙で同一方向
に重なり合うような状態で矩形筒状に螺旋巻回されるこ
とによって形成されている。その平角銅帯１０は、銅板
を図２に示すような平面パターン形状に打ち抜いて形成
される。
【００１６】コイルボビン２は樹脂等の電気絶縁性材料
からなり、２つのボビン部２１，２２がトレー部２３と
ともに一体に形成されている。２つのボビン部２１，２
２はそれぞれ両端が開口した矩形筒状に形成され、一方
（２１）の外側には上記一次コイルＬ１が、他方（２
２）の外側には上記二次コイルＬ２がそれぞれ装着され
る。また、この２つのボビン部２１，２２の内側にはＵ
型コア（磁心）３１の両脚部が嵌挿される。Ｕ型コア３
１はボビン部２１，２２を嵌挿した両脚部の各先端面が
Ｉ型コア３２で磁気架橋されることにより、矩形環状の
閉磁路を形成する。なお、両コア３１，３２はフェライ
トで形成されている。
【００１７】トレー部２３は上記Ｕ型コア３１とＩ型コ
ア３２が閉磁路を形成するように位置決め固定するとと
もに、両コア３１，３２を実装面（プリント回路基板）
から絶縁隔離する。このトレー部２３には、プリント回
路基板に実装するための固定用タブ２４が一体に形成さ
れている。この固定用タブ２４には、プリント回路基板
側の受け孔に引っ掛ける係止爪、あるいはプリント回路
基板にネジ止めするためのネジ孔などが形成される。
【００１８】上述のように、実施例のコイルボビン２
は、コイルＬ１，Ｌ２の保持および保形、コア３１，３
２の位置決め固定と実装面からの絶縁、およびトランス
全体をプリント回路基板に実装するための固定を単一の
部品で可能にする。
【００１９】図２は、上記一次コイルＬ１および二次コ
イルＬ２の平面展開図を示す。図３は、上記一次コイル
Ｌ１および二次コイルＬ２の外観を３面図で示す。同図
において、ａは山折り（谷折り）部分、ｂは谷折り（山
折り）部分をそれぞれ示す。上記平角銅帯１０は、左右
にＬ字屈曲しながら全体として同一方向に進行する矩形
千鳥パターン形状に切り抜かれている。つまり、延長方
向に直交する直線部（直交部）１１と延長方向に平行す
る直線部（平行部）１２とが交互に連接した平面パター
ン形状をなす。その直交部１１と平行部１２が接続する
コーナ部において、その直交部１１の両縁に沿う部分
（点線部分）を上記パターン面に対して垂直方向と水平
方向に交互に折り曲げることにより、平角銅帯１０の両
幅端が所定の線間間隔（ピッチ間隙）で同一方向に重な
り合いながら矩形筒状に螺旋巻回されたコイルＬ１，Ｌ
２を、簡単かつ正確に形成することができる。
【００２０】また、同図に示すように、上記コイルＬ
１，Ｌ２を形成する平角銅帯１０の両端部は、そのまま
の形状あるいはネジ孔等を設けることにより、コイルの
端子１３として利用することができる。さらに要すれ
ば、上記平角銅帯１０の中間部とくにその直交部の端部
も、中間タップの取出し端子１４として使用することが
できる。これにより、コイルＬ１，Ｌ２を巻回して装着
した後にて、種々の巻線構成（仕様）を選択することが
できる。
【００２１】図４は、上述した高周波パワートランスの
組立完成図を４面図で示す。同図に示すように、上述し
た高周波パワートランスでは、コイルＬ１，Ｌ２を形成
している平角銅帯１０の幅広面がプリント回路基板に接
触するようになっている。これにより、コイルＬ１，Ｌ
２をプリント回路基板の導体ランドにハンダや導電ペー
ストや導電性の材質のネジ等で直接接続することができ
るとともに、その導体ランドの位置やパターン形状を選
ぶことにより、コイルＬ１，Ｌ２の中間タップ端子も、
そのコイルから直接取り出すことができる。つまり、上
述した高周波パワートランスでは、コイルＬ１，Ｌ２を
形成している平角銅帯１０がそのままプリント回路基板
等との回路接続をなすための端子機能を備えている。
【００２２】以上のように、上述した実施例の高周波パ
ワートランスは、まず、コイルＬ１，Ｌ２が、平角銅帯
１０のエッジが所定の線間間隙で同一方向に重なり合う
ような状態で矩形筒状に螺旋巻回されていることによ
り、幅広面が重なり合うように巻回された従来のものに
比べて、巻線間容量を大幅に小さくすることができる。
これにより、その巻線間容量による高周波リーケージを
大幅に低減させることができるようになっている。ま
た、コイルＬ１，Ｌ２を形成する平角銅帯１０の幅広面
がコイルの内側面および外側面を向いていることによ
り、その幅広面が線間に隠されてしまう従来のものに比
べて、放熱性を大幅に向上させることができる。そし
て、コイルＬ１，Ｌ２の巻回加工が折り曲げによって簡
単かつ正確に行うことができ、さらに端子１３，１４の
取出しもそのコイルから直接行うことができるので、生
産性およびコスト性についても、従来よりも大幅に改善
される。
【００２３】以上、本発明をその一実施例に基づいて説
明したが、本発明は上述した以外にも種々の実施形態が
可能である。たとえば、コイルＬ１，Ｌ２を形成する平
角銅帯１０は、銅以外の導電材料を使用した帯状導線で
あってもよい。また、その帯状導線を螺旋巻回してコイ
ルを形成する場合は、上述した矩形千鳥パターン形状に
切り抜かれたもの以外に、たとえば台形折返パターン形
状に切り抜かれたものを使用してもよい。さらに、上述
した矩形千鳥パターンの直交部１１と平行部１２の一方
または両方を円弧状に湾曲させれば、円筒に近い形状の
螺旋コイルを形成することも可能である。
【００２４】本発明の利用分野について、上述した実施
例は高周波パワートランスであったが、本発明は、トラ
ンス以外の高周波パワーインダクタンス素子、たとえば
高周波パワーチョークコイルにもそのまま適用すること
ができる。上述した実施例の高周波パワートランスも、
その一次コイルＬ１と二次コイルＬ２を直列または並列
に接続することにより、インダクタンス値を高めたチョ
ークコイルまたは許容電流値を増大させたチョークコイ
ルとして使用することができる。つまり、複数のコイル
を設けて、これらを適宜接続することにより、同一また
は少種類の製品でもって多様な仕様のインダクタンス素
子を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による高周
波パワーインダクタンス素子は、帯状導線の幅広面が同
一面に並ぶように筒状に螺旋巻回されたコイルと、この
コイルが外側に装着される電気絶縁性のボビンと、この
ボビンの内側に嵌挿して閉磁路を形成するコアとを備え
たことにより、巻線間容量を大幅に小さくしてリーケー
ジを大幅に低減させることができるとともに、コイルか
らの放熱性を大幅に向上させることができ、さらに、生
産性およびコスト性についても、従来よりも大幅に改善
することができる。
【００２６】また、左右にＬ字屈曲しながら全体として
同一方向に進行する矩形千鳥パターン形状をなす帯状導
線を使用し、この導線をパターン面に対して垂直方向と
水平方向に交互に折り曲げることによって筒状に螺旋巻
回することにより、巻線間容量が小さくて放熱性にすぐ
れたコイルを簡単かつ正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高周波パワーインダクタンス素子
の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】一次コイルおよび二次コイルの平面展開図であ
る。
【図３】一次コイルおよび二次コイルの外観を示す３面
図である。
【図４】上述した高周波パワートランスの組立完成図を
示す４面図である。
【符号の説明】
Ｌ１ 一次コイル Ｌ２ 二次コイル １０ 平角銅帯（帯状導線） １１ 直交部 １２ 平行部 １３ 端子（コイル端子） １４ 端子（中間タップ端子） ａ 山折り（谷折り）部分 ｂ 谷折り（山折り）部分 ２ ボビン ２１，２２ ボビン部 ２３ トレー部 ２４ 固定用タブ ３１ Ｕ型コア ３２ Ｉ型コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 27/28 Ｈ０１Ｆ 27/28 Ｌ 30/00 31/00 Ａ Ｃ Ｍ (72)発明者 赤谷 知行 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 (72)発明者 大田 智嗣 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E043 AA01 AB02 BA01 5E070 AB01 BA08 CA02 CA12 CA13 CA16 CB12 DB02

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 帯状導線の幅広面が同一面に並ぶように
    筒状に螺旋巻回されたコイルと、このコイルが外側に装
    着される電気絶縁性のボビンと、このボビンの内側に嵌
    挿して閉磁路を形成するコアとを備えたことを特徴とす
    る高周波パワーインダクタンス素子。
  2. 【請求項２】 請求項１の発明において、前記コイル
    は、左右にＬ字屈曲しながら全体として同一方向に進行
    する矩形千鳥パターン形状をなす帯状導線を、そのパタ
    ーン面に対して垂直方向と水平方向に交互に折り曲げる
    ことによって筒状に螺旋巻回されていることを特徴とす
    る高周波パワーインダクタンス素子。
  3. 【請求項３】 請求項１または２の発明において、前記
    コイルを前記帯状導線の幅広面が実装面に接触するよう
    設けたことを特徴とする高周波パワーインダクタンス素
    子。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの発明におい
    て、前記コイルを形成している帯状導線の端部がコイル
    端子を形成していることを特徴とする高周波パワーイン
    ダクタンス素子。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの発明におい
    て、前記コイルを形成している帯状導線の中間部がコイ
    ルの中間タップ端子を形成していることを特徴とする高
    周波パワーインダクタンス素子。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの発明におい
    て、前記ボビンには２つのボビン部が一体に形成され
    て、各ボビン部の外側にそれぞれ前記コイルが装着され
    るとともに、両ボビン部の内側にＵ型コアの両脚部が嵌
    挿され、この両脚部の各先端面がＩ型コアで磁気架橋さ
    れることによって環状の閉磁路を形成していることを特
    徴とする高周波パワーインダクタンス素子。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの発明におい
    て、前記ボビンに、コアの位置決めと固定および実装面
    との電気的絶縁をなすトレー部が一体に形成されている
    ことを特徴とする高周波パワーインダクタンス素子。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかの発明におい
    て、前記ボビンに、プリント回路基板に実装するための
    固定用タブが形成されていることを特徴とする高周波パ
    ワーインダクタンス素子。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかの発明におい
    て、前記コイルを複数設けてトランスの一次コイルと二
    次コイルを形成したことを特徴とする高周波パワーイン
    ダクタンス素子。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかの発明におい
    て、前記コイルがチョークコイルを形成していることを
    特徴とする高周波パワーインダクタンス素子。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかの発明にお
    いて、前記コイルを複数設けるとともに、その複数のコ
    イルを直列または並列に接続してチョークコイルを形成
    したことを特徴とする高周波パワーインダクタンス素
    子。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかの発明にお
    いて、前記帯状導線として平角銅帯を用いたことを特徴
    とする高周波パワーインダクタンス素子。
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