JP2010056101A - トランスとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来トランスにおいて、出力電圧が小さくなるほど、端子内の隣接する端子同士を短絡させた場合における出力電圧の変化が小さくなるため、１次側や２次側の回路等での異常検出を行うことが難しくなる場合があり、こうした課題に対して回路側で異常検出センサ等を用意する必要があった。
【解決手段】トランス１１において、隣接する端子１３ａ〜１３ｈの間に複数の金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを直列に複数個挿入することで、本体１２から引出された複数の端子１３ａ〜１３ｈの内の隣接する端子同士を短絡させた場合も、出力電圧の変化が大きいため、１次側や２次側の回路での異常検出精度を高めるようにすることで、トランス１１を使った電源や各種電気製品の低コスト化を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型ディスプレイ（例えば、液晶テレビやプラズマテレビ、ＥＬテレビ等の壁かけ用のもの）等を始めとする各種電気製品の電源回路等に使うトランスとその製造方法に関するものである。

各種電気製品の小型化、薄型化に伴い、トランスにも更なる小型化、薄型化が求められている。こうしたトランスとしては、銅板をコイル状に打ち抜いて作成した金属平板コイルと、金属被覆線を平面状（例えば蚊取り線香状）に巻いてなる巻線コイルとを、交互に積層し、コアと共に樹脂体に固定した薄型コイルが、特許文献１や特許文献２で知られている。

図１６（Ａ）は、従来のトランスの一例を示す斜視図、図１６（Ｂ）は、従来のトランスに内蔵された金属平板コイルと、その端子との接続関係を示す配線図である。図１６（Ａ）において、従来のトランス１は、本体３の端部に複数の端子２ａ〜２ｈが露出している。この端子２ａ〜２ｈは、共に従来のトランス１の本体３に内蔵された金属平板コイル（金属平板コイルは、図示していない）の一端に相当する。なお図１６において、本体３の内部等には巻線コイル（巻線コイルは、金属被覆銅線等を複数の金属平板コイルの間に挟まれて形成されている）やコアがあるが図示していない。同様に巻線コイルからの端子等も図示していない。

図１６（Ｂ）は、従来トランス１における端子２ａ〜２ｈと、本体３に内蔵された金属平板コイルとの電気的接続関係を示している。図１６（Ｂ）において、端子２ａと端子２ｂの間には、１Ｔ（Ｔはターンの意味。１Ｔは１ターンを意味する）となる金属平板コイル（なお１Ｔとなる金属平板コイルは、後述する図１８等で説明する）を設けている。同様に、端子２ｃと端子２ｄとの間、端子２eと２ｆとの間、２ｇと２ｈとの間にも同様に１Ｔとなる金属平板コイルを設けている。点線６で囲った中に、金属平面コイルが内蔵されている。

図１６（Ｂ）における外部接続線４は、例えば、端子２ｂと端子２ｃとの間を、端子２ｄと２ｅとの間を、端子２ｆと端子２ｇとの間を電気的に接続するものである。

図１６（Ｂ）の端子２ａと端子２ｈに示す矢印５は、これらの端子２ａ、２ｈが、従来トランス１の二つの出力端子であることを示す。つまり図１６（Ｂ）において、点線６で囲った部分が本体３に相当し、この本体３に内蔵された巻線コイル（図示していない）に１次側電圧を印加させた場合における２次側の出力が矢印５で示したように、端子２ａと端子２ｈに発生することを示す。

図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、端子２ａ〜２ｈを、それぞれ１Ｔずつ直列に接続することで、端子２ａと２ｈとの間に、４ターンからなる従来のトランス１ができる。

次に図１６（Ａ）（Ｂ）に示した従来のトランス１において、隣接する端子間をショートした場合の課題について、図１７を用いて説明する。

図１７（Ａ）〜（Ｄ）は、共に隣接する端子間を短絡させた場合における端子２ａと端子２ｈとの間の出力電圧の変化について回路的に説明する図面である。なお以下においては、端子２ａと端子２ｈとの間には、２４Ｖの出力が出ていると仮定して説明する。

図１７（Ａ）は、互いに隣接する端子２ａと端子２ｂとの間を、矢印５ｂで示すように短絡させた様子を示す。図１７（Ａ）の場合、矢印５ｂによって端子２ａと端子２ｂとの間が短絡されているため、端子２ａと端子２ｈの間には、３Ｔ（３ターンの意味）しか形成されない。その結果、当初の電圧２４Ｖではなくて、１８Ｖが端子２ａ、２ｈ間に発生する。また端子２ａと端子２ｂとの間は、矢印５ｂで短絡されているため、端子間が短絡された１Ｔのコイルが発生することになる。

同様に、図１７（Ｂ）は、互いに隣接する端子２ｃと端子２ｄとの間を、矢印５ｂで示すように短絡させた様子を示す。図１７（Ｂ）の場合、矢印５ｂによって端子２ｃと端子２ｄとの間が短絡されているため、端子２ａと端子２ｈの間には、３Ｔ（３ターンの意味）しか形成されない。その結果、当初の電圧２４Ｖではなくて、１８Ｖが端子２ａ、２ｈ間に発生する。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって３Ｔとなるためである。また端子２ｃと端子２ｄとの間は、矢印５ｂで短絡されているため、端子間が短絡された１Ｔのコイルが発生することになる。

同様に、図１７（Ｃ）、図１７（Ｄ）は、それぞれ隣接する端子２ｅと端子２ｆとの間を、隣接する２ｇと端子２ｈとの間を、矢印５ｂによって短絡させた様子を示す。

このように、端子２ａと端子２ｈとの間の出力電圧が大きい場合（例えば２４Ｖ）、矢印５ｂで示したような短絡が発生しても、端子２ａと端子２ｈとの間の出力電圧の変動が大きく（例えば、短絡前２４Ｖ→短絡後１８Ｖ）、２次側や１次側に設けた回路側での異常検出が容易となる。

しかし近年は、機器のデジタル化、省電力化に伴い、トランス等のトランス１の出力電圧を低くすることが求められている。

その結果として、端子２ａと端子２ｈの間の出力電圧が従来の２４Ｖのみならず、３．３Ｖ〜５．０Ｖと小さくすることが求められる。

こうした場合、従来のトランス１では、図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示したような場合、端子２ａと端子２ｈとの間の出力電圧が、短絡前には４Ｔで３．３Ｖであったものは、矢印５ｂによる短絡によって３Ｔとなり２．５Ｖに低下してしまうことになる。

このように、従来のトランス１では出力電圧が小さくなるほど（例えば出力電圧３．３Ｖの場合、矢印５ｂにおける短絡での出力電圧の変化が、僅か０．８Ｖとなるように）、短絡による出力電圧の変化が小さくなる。その結果、１次側や２次側に設けた回路側での異常検出が難しくなり、トランスの最大温度上昇値を超えてしまう可能性が考えられる。あるいは異常検出のための各種センサ等を追加する必要が発生する可能性もある。

こうした課題に対して従来より、トランス１に内蔵する金属平板コイルと、巻線８との間の沿面距離を確保することで、安全規格等（例えば、ＵＬ、ＩＥＣ、電気用品安全法等）に対応することが提案されている。

次に図１８〜図２１を用いて、従来のトランス１自体の絶縁性を向上させる方法について説明する。

図１８は、従来のトランス１において、金属平板コイル７と、巻線コイル８との間の沿面距離を確保する様子を示す斜視図である。図１８において巻線コイル８と、金属平板コイル７とは互いに積層されており、矢印５ａ、５ｂで示す沿面距離を確保している。

図１９は、従来のトランス１において、２枚の金属平板コイル７の間に、更に絶縁フィルム９を介して巻線コイル８を積層した場合における沿面距離を確保する様子を示す斜視図である。図１９において、巻線コイル８と、金属平板コイル７との間には、矢印５ａ、５ｂで示す沿面距離が確保されている。このように必要に応じて矢印５ａ、５ｂで示すような沿面距離を設けることで、隣接する端子間の短絡が１次側や２次側の回路での検出が難しかった場合でも、電源の信頼性を高めることができる。

図２０は、金属平板コイル７と巻線コイル８との積層体を説明する側面図であり、例えば図１９の側面図に相当する。図２０に示すように、複数の金属平板コイル７ａ、７ｂとの間には、絶縁フィルム９を介して巻線コイル８が積層され、互いに矢印５ｂで示す沿面距離が確保されている。

図２１は、図２０のサンプルを透過的に示す上面図である。図２１において、金属平板コイル７と、巻線コイル８との間には、絶縁フィルム９が形成され、また矢印５ａ、５ｂで示す沿面距離が形成されている。

図１８〜図２１に示すように、金属平板コイル７と、巻線コイル８との間に沿面距離を設けようとした場合、矢印５ａ、５ｂに示したように、金属平板コイル７もしくは巻線コイル８のいずれか一方を小さくする必要があった。

その結果、金属平板コイル７もしくは巻線コイル８の断面積が小さくなってしまい、従来のトランス１の特性に影響を与えてしまう。
特許第３８５８６５９号公報 特開２０００−２２３３２０号公報

しかしながら、図１６〜図１７で提案された従来のトランス１では、特に端子２ａと端子２ｇとの間の出力電圧を低くしようとすればするほど、隣接する端子２ａ〜２ｇ間に短絡等の異常が発生しても、電圧変化が小さいため、その１次側や２次側の回路等での異常検出精度を高めることが難しかった。

こうした課題に対して、図１８〜図２１に示したように従来のトランスでは、その信頼性を更に高めるために本体３に内蔵する金属平板コイル７と、巻線コイル８との間に沿面距離を設けることも考えられるが、沿面距離を設けた場合には、その沿面距離分だけ平板コイル７や巻線コイル８のどちらか一方を小さくする必要が有り、従来のトランスにおける電気抵抗や電気特性に影響を与えてしまうという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、第１の金属平面コイルと、第２の金属平面コイルと、巻線コイルと、を積層したトランスであって、前記第１の金属平面コイルの端子間に、前記第２の金属平面コイルの端子を設けたトランスとするものである。

以上のように、本発明は、少なくとも第１の金属平面コイルと、第２の金属平面コイルと、からなる複数の金属平面コイルと、巻線コイルとを、積層し、さらに前記第１の金属平面コイルの両端に端子の間に、前記第２の平面コイルの端子を設けることによって、隣接する端子間に、複数の金属平板コイル（あるいは２ターン以上の巻数差を有する金属平面コイル）を挿入することで個々の端子間に発生する電圧を高めることができ、１次側や２次側の回路側等で異常検出の検出が容易となり、回路側の負担や部品点数を減らすことができ、トランスの低コスト化、高品質化、高信頼性化が可能となる。

なお本発明の実施の形態に示された図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図４を用いて具体的に説明する。図１（Ａ）は、実施の形態１におけるトランスの斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の薄型コイルに内蔵した金属平板コイルの斜視図である。

図１（Ａ）（Ｂ）において、１１はトランス、１２は本体、１３ａ〜１３ｈは端子、１４ａ〜１４ｄは金属平板コイル、１５は孔、１６は切り欠き部、１７は屈曲部、１８は接合部である。

図１（Ａ）において、トランス１１の本体１２の中には、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄや、この間に挟まった巻線コイル、コア等が内蔵されている。そして本体１２に内蔵された金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの端部が、それぞれ端子１３ａ〜１３ｈとして本体１２の一側面に露出している。

なお図１（Ａ）において、トランス１１の後ろ側（影になって隠れて見えない部分）には、トランス１１に内蔵する巻線コイル（図示していない）や、巻線コイルからの端子が露出しているが、これらは図示していない。

例えば、このトランス１１を用いて、１次側の電圧（例えば、１００Ｖ〜２３０Ｖ）を、３．３Ｖ〜５．０Ｖのような低電圧に直接、変換する。

またトランス１１は、特に薄型化が容易となる。これは金属平板コイル１４ａ〜１４ｄと、平面状に形成した巻線コイルとを互いに重なるように積層するためである。この結果、トランス１１は薄層化するほど、その特性（放熱性が向上する）を高めたり、商品価値を向上できる。またこの薄型化したトランス１１を用いることで、フラットディスプレイ（液晶やＰＥＤ、ＥＬ等の壁掛けＴＶ）の低コスト化、高信頼性化が可能となる。

次に図１（Ｂ）を用いて、トランス１１に内蔵される金属平板コイル１４ａ〜１４ｄについて説明する。図１（Ｂ）に示すように、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄは、共に銅板をコイル状に打ち抜いたものである。そして金属平板コイル１４ａの端部が端子１３ａ、１３ｂとなる。同様に金属平板コイル１４ｂの端部が端子１３ｃ、１３ｄとなる。同様に金属平板コイル１４ｃの端部が端子１３ｅ、１３ｆ、金属平板コイル１４ｄの端部が端子１３ｇ、１３ｈとなる。

孔１５は、端子１３ａ、１３ｃ、１３ｆ等に設けたものであり、外部回路等への接続用の銅線等の挿入、固定用である。

また屈曲部１７を、端子１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｇ等に設けることで、これらの端子同士を、超音波溶接等によって作成した接合部１８によって電気的に接続する。

また切り欠き部１６は、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの間に設置した巻線コイル（図示していない）を、外部回路に接続するために取り出すための配線用のスペース部分に相当する。

次に、図２を用いて、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄについて説明する。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、共に金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの斜視図であり、例えば図１（Ｂ）に示した金属平板コイル１４ａ〜１４ｄに相当する。

図２（Ａ）に示すように、金属平板コイル１４ａの端部を端子１３ａ、１３ｂとする。同様に金属平板コイル１４ｂの端部を端子１３ｃ、１３ｄとする。同様に金属平板コイル１４ｃの端部を端子１３ｅ、１３ｆ、金属平板コイル１４ｄの端部を端子１３ｇ、１３ｈとする。また図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、屈曲部１７を、端子１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｇ等に設けることで、これらの端子同士を接合部１８によって電気的に接続する。

図３は、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを、厚み方向に積層した状態を説明する上面図であり、図１（Ｂ）や図２（Ａ）〜（Ｄ）の上面図に相当する。なお図３において、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの間に挿入した巻線コイル等は図示していない。

図４（Ａ）（Ｂ）は、共に金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを積層した状態を説明する斜視図である。図４（Ａ）の一部の拡大図が図４（Ｂ）である。図４（Ｂ）に示すように、端子１３ｂ、１３ｄの一部に屈曲部１７を設けることで、端子１３ｂ、１３ｅ、あるいは１３ｄ、１３ｇとの接合部１８の形成が容易になる。なお端子１３ｂと端子１３ｅとの間、あるいは端子１３ｄと端子１３ｇとの間の接続には、超音波接続や溶接、半田付け等を用いることが望ましい。また超音波接続（あるいは超音波溶接）する際に、図４（Ｂ）の接合部１８に凹凸（例えば、超音波溶接機を押付けた跡）を積極的に残すようにすることで、接続強度を高める。

次に図５（Ａ）〜（Ｄ）と、図６（Ａ）（Ｂ）を用いて、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄによって形成したコイルの配線の詳細について説明する。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は、共に金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの斜視図であり、図２を区別しやすいように塗りつぶしたものである。

図６（Ａ）は、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを積層し、外部接続線にて互いに配線した様子を説明する上面図、図６（Ｂ）は金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを組合せて４ターン（以下、４Ｔとする）のコイルを作成する様子を説明する配線図である。

図６（Ａ）（Ｂ）において、１９は外部接続線であり、端子１３ａ、１３ｈ等に形成した孔１５（図示していない）等を用いて、これらを電気的に接続する。

２０ａ〜２０ｃは矢印である。矢印２０ａは端子１３ｃと端子１３ｆが、トランス１１の出力端子となって、外部回路（例えば、２次側の回路）につながることを示す。矢印２０ｂは、金属平板コイル１４ａの、ターン内絶縁距離を示す。ここでターン内絶縁距離とは、金属平板コイル１４ａが、平面状に１ターンを形成した場合の、１ターンの巻始め銅板部と巻終わり銅板部との隙間（ここが絶縁距離となる）を示す。矢印２０ｂに示すように、ターン内絶縁距離を大きくすることで、複数の金属平板コイル１４ａ〜１４ｄ、あるいは金属平板コイル１４ａ〜１４ｄと、他の巻線コイル（図示していない）との重なり面積を小さくすることができるため、静電容量成分を介したノイズ伝播を低減でき、低ノイズ化が可能となる。

また矢印２０ｃは、隣接する端子間距離（あるいは端子間の絶縁距離）を示す。図６（Ａ）に示すように、矢印２０ｃに示す端子間距離より、矢印２０ｂに示すターン内絶縁距離を大きくすることで、図６（Ａ）に示すように第１の金属平面コイル端子間（例えば、金属平板コイル１４ａの端子１３ａ、１３ｂの間）に、第２の平面コイルの端子（例えば、金属平板コイル１４ｂの端子１３ｃ）を、取り出すことができる。更にこれらの端子（例えば、端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ等）を、図１（Ａ）に示したように、略平行とすることで、これら端子１３ａ〜１３ｈの回路基板等への実装性を高める。なお実装性を高めるため、端子１３ａ〜１３ｈを、回路基板（図１等では図示していない）に略平行とし、更に図１（Ｂ）に示すように孔１５を設けることで、回路基板からのリード線等との接続性を高める。

また２１は点線であり、点線２１で囲われた部分が、例えば図１（Ａ）におけるトランス１１の本体１２に相当することを示す。このように本体１２（あるいは点線２１で囲った）中に金属平板コイル１４ａ〜１４ｄのコイル部分を形成し、本体１２（あるいは点線２１で囲った）外に、端子１３ａ〜１３ｈを、互いに略平行になるように設ける。

図６（Ｂ）における「１Ｔ」とは、１ターンの意味であり、端子１３ａと端子１３ｂの間に、金属平板コイル１４ａからなる１Ｔ分のコイルを形成することを示す。同様に、端子１３ｃと端子１３ｄの間には、金属平板コイル１４ｂからなる１Ｔ分のコイルを形成する。また端子１３ｅと端子１３ｆとの間には金属平板コイル１４ｃが、端子１３ｇと端子１３ｈとの間には金属平板コイル１４ｄを形成する。

そして、図６（Ｂ）に示すように、端子１３ｂと端子１３ｅとの間を外部接続線１９（あるいは図３や図４で示した接合部１８で接続する。なお接合部１８を用いることで接合部分の電気抵抗を下げると共に接続信頼性を高める効果が得られる）で電気的に接続する。同様に端子１３ｄと端子１３ｇとの間も、電気的に接続する。更に、端子１３ａと端子１３ｈとの間を、外部接続線１９で接続する。以上のようにすることで、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に、複数の金属平板コイル１４ａ〜１４ｄからなる４ターンのコイルを形成する。

次に、図６（Ｂ）のように配線したトランス１１において、隣接する端子間を短絡した場合における出力電圧の変化について、図７〜図８を用いて説明する。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、共に隣接した端子間を短絡させた場合における端子１３ｃと端子１３ｆの間の出力電圧の変化について回路的に説明する図面である。

図７（Ａ）は、隣接する端子１３ａ、１３ｃ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｃ、１３ｆ間に発生する電圧を示す。ここで短絡前に端子１３ｃ、１３ｆ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に発生する電圧は、１．７Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となる。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって２Ｔとなったためである。

図７（Ｂ）は、隣接する端子１３ｃ、１３ｂ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｃ、１３ｆ間に発生する電圧を示す。ここで短絡前に端子１３ｃ、１３ｆ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に発生する電圧は、１．７Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって２Ｔとなったためである。

図７（Ｃ）は、隣接する端子１３ｅ、１３ｄ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｃ、１３ｆ間に発生する電圧を示す。ここで短絡前に端子１３ｅ、１３ｄ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に発生する電圧は、１．７Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって２Ｔとなったためである。

図８（Ａ）（Ｂ）は、共に隣接する端子間を短絡させた場合における端子１３ｃと端子１３ｆの間の出力電圧の変化について回路的に説明する図である。

図８（Ａ）は、隣接する端子１３ｇ、１３ｆ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｃ、１３ｆ間に発生する電圧を示す。ここで短絡前に端子１３ｃ、１３ｆ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に発生する電圧は、１．７Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって２Ｔとなったためである。

図８（Ｂ）は、隣接する端子１３ｆ、１３ｈ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｃ、１３ｆ間に発生する電圧を示す。ここで短絡前に端子１３ｃ、１３ｆ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｃと端子１３ｆとの間に発生する電圧は、１．７Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。これは当初４Ｔであったものが、短絡によって２Ｔとなったためである。

図７や図８に示したように、トランス１１における金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを、図１〜図６等で示すように結線することで、互いに隣接する端子間を短絡させた場合の電圧変化を大きく（例えば当初３．３Ｖであったものを１．７Ｖと半減できる）する。このように、実施の形態１で説明するトランス１１は、その内部の特殊な構造によって、隣接した端子間の短絡時の出力電圧の変化を大きくすることができる。この結果、実施の形態１で説明するトランス１１を用いることで、２次側や１次側に設けた回路側での異常検出を容易とすることができる。あるいは部品点数を増やすことなく、トランス１１自体の異常検出が可能となるため、このトランス１１を用いた電源や機器のコストダウンが可能となる。

次に、図９〜図１１に示すように（あるいは従来のようなコイル配線に示すように）金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈに互いに接続した場合に発生する課題について説明する。

図９（Ａ）は、金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈを互いに直列に積層して４Ｔとした様子を説明する上面図、図９（Ｂ）は各々が１Ｔである金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈを４枚直列に接続し４ターン（以下、４Ｔとする）のコイルを作成した場合について配線面から説明する図である。

図９（Ａ）において、矢印２０ａは、端子１３ｉ、１３ｐが２次側の取り出し電極となることを示すためのものである。矢印２０ｂは、第１の金属平面コイル（例えば金属平板コイル１４ｅ）のターン内絶縁距離を示す。矢印２０ｃは、第１の金属平面コイルの端子間距離（例えば、端子１３ｉと端子１３ｊの間隔、あるいは隙間）を示す。図９（Ａ）に示すように、ターン内絶縁距離と、端子間距離を略同じとした場合、端子間距離で示す隙間に他の金属平面コイルの端子を挿入することができず（例えば、端子１３ｉと端子１３ｊとの間に、端子１３ｋを挿入することができず）、異常発生の検出精度に影響を与える可能性がある。またターン内絶縁距離が小さい分だけ、金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈと、巻線コイル２２との重なり面積が増加し、ノイズが増加する可能性がある。

図９（Ａ）（Ｂ）において、金属平板コイル１４ｅの端子１３ｊと、金属平板コイル１４ｆの端子１３ｋとを接続している。また平板コイル１４ｆの端子１３Ｌと金属平板コイル１４ｇの端子１３ｍとを接続している。同様に金属平板コイル１４ｇの端子１３ｎとコイル１４ｈの端子１３ｏとを接続している。なお接続は、図１（Ｂ）や図４（Ａ）（Ｂ）で説明した屈曲部１７や接合部１８を用いても良いし、外部接続線１９を用いても良い。

図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、共に金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈの斜視図である。

図１０（Ａ）に示すように、金属平板コイル１４ｅの端部を端子１３ｉ、１３ｊとする。同様に金属平板コイル１４ｆの端部を端子１３ｋ、１３Ｌとする。同様に金属平板コイル１４ｇの端部を端子１３ｍ、１３ｎと、金属平板コイル１４ｈの端部を端子１３ｏ、１３ｐとする。またそれ以外の端子は、外部接続線１９等によって接続する。こうしてそれぞれ１Ｔの金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈを直列に接続して４Ｔのコイルを作成する。

図１１（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ隣接した端子間を短絡させた場合における端子１３ｉ〜端子１３ｐの間の矢印２０ｂで示す出力電圧の変化について説明する図である。

図１１（Ａ）を用いて、隣接する端子１３ｉ、１３ｊ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｉ、１３ｐ間に発生する電圧への影響を説明する。ここで短絡前に端子１３ｉ、１３ｊ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｉと端子１３ｐとの間に発生する電圧は、２．５Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となる。これは短絡前に４Ｔであったものが、短絡後に３Ｔとなるためである。

図１１（Ｂ）は、隣接する端子１３ｋ、１３Ｌ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｉ、１３ｐ間に発生する電圧への影響を示す。ここで短絡前に端子１３ｋ、１３Ｌ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｉと端子１３ｐとの間に発生する電圧は、２．５Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。これは短絡前に４Ｔであったものが、短絡によって３Ｔとなったためである。

図１１（Ｃ）は、隣接する端子１３ｍ、１３ｎ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｉ、１３ｐ間に発生する電圧への影響を示す。ここで短絡前に端子１３ｍ、１３ｎ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｉと端子１３ｐとの間に発生する電圧は、２．５Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。

図１１（Ｄ）は、隣接する端子１３ｏ、１３ｐ間を矢印２０ｂで示すように短絡させた場合に、端子１３ｉ、１３ｐ間に発生する電圧への影響を説明する。ここで短絡前に端子１３ｏ、１３ｐ間に３．３Ｖの電圧が発生していたとすると、矢印２０ｂのように短絡させた場合、端子１３ｉと端子１３ｐとの間に発生する電圧は、２．５Ｖ（有効数字を小数点以下１桁とした）となることを示す。

このように、図９〜図１１に示したように金属平板コイル１４ｅ〜１４ｈを設けた場合、互いに隣接する端子間を短絡させた場合の、出力端子における電圧変化が小さくなる（例えば当初３．３Ｖであったものが２．５Ｖに低減する。これは短絡前に４Ｔであったものが、短絡後に３Ｔとなるためである）ため、トランス１１における短絡等を、２次側や１次側に設けた回路側で異常として検出することが難しくなる等の、電源回路や電源モジュールにおける異常検出精度に影響を与える。また１次側や２次側に異常検出用の部品等を取り付けた場合、コストアップする可能性がある。

一方、図１〜図８に示したような金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを用いた場合、互いに隣接する端子間を短絡させた場合の、出力端子における電圧変化が大きい（例えば、当初３．３Ｖあったものが１．７Ｖにまで半減する。これは短絡前に４Ｔであったものが、短絡後に２Ｔとなるためである）ため、トランス１１における短絡等を、２次側や１次側に設けた回路側での異常の検出精度を高められる。その結果、１次側や２次側に異常検出用の特殊な部品等を取り付ける必要がなく、コストを抑えられる。

以上のように、端部を端子１３ａ〜１３ｈとする複数の金属平板コイル１４ａ〜１４ｄと、複数の巻線コイルを複数層積層し、コアと共に樹脂体で固定したトランス１１であって、複数の前記端子１３ａ〜１３ｈにおける隣接する端子間に前記金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを直列に複数個挿入しているトランス１１とすることで、トランス１１における短絡等を、２次側や１次側に設けた回路側での異常の検出精度を高められ、特にトランスにおける出力電圧が小さくなるほど、その効果を高められる。

このように、図１〜８で説明したトランス１１は、端子１３ａ〜１３ｈの中の任意の隣接する端子間を短絡した場合であっても、短絡による電圧変化を大きくできるため、１次側や２次側の回路側での異常検出精度を高めることができるため、各種電気製品の高信頼性化、高性能化を可能とする。

以上のようにして、少なくとも、第１の金属平面コイル（例えば、金属平板コイル１４ａ）と、第２の金属平面コイル（たとえば、金属平板コイル１４ｂ）と、巻線コイル（後述する図１２等で図示している）と、を積層したトランス１１であって、前記第１の金属平面コイルの端子間（例えば、端子１３ａと端子１３ｂの間）に、前記第２の金属平面コイルの端子（例えば、端子１３ｃ）を設けたトランス１１とすることで、トランス１１内部の容量結合を小さくしノイズ発生を抑える、更にトランス１１の各種信頼性を高めることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２として、金属平板コイル１４ａ〜１４ｈと、巻線コイルとの間の沿面距離を小さくすることで、トランス１１の特性を向上させる様子について、図１２〜図１５を用いて説明する。

実施の形態１の図１〜８で説明したトランス１１は、隣接する端子間を短絡した場合であっても、短絡による電圧変化を大きくできるため、１次側や２次側の回路側での異常検出精度を高めることができる。この結果、トランス１１に内蔵する、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄと、巻線コイルとの間で、安全規格等（例えば、ＵＬ、ＩＥＣ、電気用品安全法）で要求される沿面距離を小さくすることができる場合がある。

図１２は、金属平板コイル１４と巻線コイルとを、互いに沿面距離を小さくした状態で積層した様子を説明する斜視図である。

図１２において、２２は巻線コイルであり、被覆線（強化絶縁被覆線や３層被覆線を使っても良い）からなる細線を、蚊取り線香状に巻いたものである。なお巻線コイル２２の内側からの被覆線は、金属平板コイル１４の一部に形成した切り欠き部１６（例えば、図１（Ｂ）の切り欠き部１６）を介して、本体１２から伸びた端子（図１（Ａ）では巻線コイル２２からの端子は、本体１２の裏側になるため図示していない）に接続する。

そして金属平板コイル１４ａ〜１４ｈと、巻線コイル２２とを、相互に積層し、必要に応じてコア等を設けることでトランスとする。ここで巻線コイル２２は１次側（あるいは高電圧側）、金属平板コイル１４ａ〜１４ｈは２次側（あるいは低電圧側）とすることが望ましい。これはトランス１１からなるトランスにおいて、１次側と２次側での電力バランスを改善するためである。こうして（高電圧＆低電流）となる１次側（あるいは高電圧側）と、（低電圧＆大電流）となる２次側（あるいは低電圧側）と、の間の電力バランスを改善する。

なお図１２において、金属平板コイル１４と巻線コイル２２との間の沿面距離は、図１９〜図２１で説明した従来のトランス１に比べて、平面方向の沿面距離を小さくしているが、これは、図１２に示すトランス１１の端子１３は、例えば図１〜図８に示したように、隣接した端子間を短絡させても、その電圧変化が大きいため、１次側や２次側回路等での異常検出精度を高めたからである。このように端子間の短絡時での異常検出精度を高めたからこそ、始めて可能性が得られ、トランス１１の沿面距離を小さくすることも可能である。

図１３は、複数の金属平板コイル１４ａ、１４ｂと、巻線コイル２２と、を途中に絶縁フィルムを介して、沿面距離を小さくしながら交互に積層した様子を説明する斜視図である。

図１３において、２３は絶縁フィルムである。巻線コイル２２と金属平板コイル１４ａ、１４ｂとの間に、絶縁フィルム２３を挿入することで、巻線コイル２２と金属平板コイル１４ａ、１４ｂとの間の絶縁性を更に強化する。

なお絶縁フィルム２３としては、ポリイミド等の耐熱フィルムを使うことで、トランス１１の耐熱性を高める。また熱伝導性の高い絶縁フィルム２３を使うことで、巻線コイル２２や金属平板コイル１４ａ、１４ｂに発生した熱の放熱性を高める。なお絶縁フィルム２３としては、延伸やキャスティングによって得られたフィルムだけに限定する必要は無い。例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂に、アルミナ等の高熱伝導性の無機フィラーを添加してなる熱伝導性絶縁材料を、シート状にして絶縁フィルム２３として使うことで、更にトランス１１の放熱性を高める。

なお巻線コイル２２は、渦巻き状とすることで、トランス１１の薄層化が可能となる。

また巻線コイル２２と、金属平板コイル１４ａ、１４ｂは必ずしも交互である必要はない。巻線コイル２２を２層連続に積層し、この上に金属平板コイル１４ａを１層としても良い。このようにトランスの用途や目的に合わせて積層等の仕様を最適化する。

なお図１３において、金属平板コイル１４と巻線コイル２２との間の沿面距離は、図１９〜図２１で説明した従来のトランス１に比べて、平面方向の沿面距離が小さいが、これは、図１３に示すトランス１１の端子１３は、例えば図１〜図８に示したように、隣接した端子間を短絡させても、その電圧変化が大きいため、１次側や２次側回路等での異常検出精度を高められるからである。また絶縁フィルム２３を、金属平板コイル１４と巻線コイル２２との間に挿入することで、絶縁性を高められる分、巻線コイル２２の選択肢を広げられる。

なお図１３において、金属平板コイル１４ａ、１４ｂからの端子１３は略平行に設けているが、これを図１〜図８に示したようなコイル構成とすることで、隣接した端子間を短絡させた場合の、電圧変化を大きくさせられることは言うまでもない。

図１４（Ａ）は、図１３の巻線コイル２２と金属平板コイル１４ａ、１４ｂと、絶縁フィルム２３との積層物とを示す側面図、図１４（Ｂ）はその一部を拡大して説明する側面図である。

図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、複数の金属平板コイル１４ａ、１４ｂと、巻線コイル２２とは、途中に絶縁フィルム２３を挿入しながら積層したものであって、互いの絶縁性を高めたものである。

なお図１４において、金属平板コイル１４と巻線コイル２２との間の沿面距離は、図１９〜図２１で説明した従来のトランス１に比べて、平面方向の沿面距離が小さいが、これは、図１４に示すトランス１１の端子１３は、例えば図１〜図８に示したように、隣接した端子間を短絡させても、その電圧変化が大きいため、１次側や２次側回路等での異常検出精度を高めたからである。また絶縁フィルム２３を、金属平板コイル１４と巻線コイル２２との間に挿入することで、絶縁性を高められる分、巻線コイル２２の選択肢を広げられる。

なお図１４において、金属平板コイル１４ａ、１４ｂからの端子１３は略平行に設けているが、これを図１〜図８に示したようなコイル構成とすることで、隣接した端子間を短絡させた場合の、電圧変化を大きくすることができることは言うまでもない。

図１５は、図１４に示した巻線コイル２２と、金属平板コイル１４と、絶縁フィルム２３との積層体を説明する上面図である。図１５に示すように、図１〜図８に示したように、隣接した端子間に、複数のコイルを（特に金属平板コイル１４が２ターン以上となるように）挿入しておくことで、図１５に示すように金属平板コイル１４と、巻線コイル２２との間の平面方向の沿面距離を小さくすることができる。その結果、金属平板コイル１４のパターン幅や断面積を大きくすることができ、金属平板コイル１４の電気抵抗を小さくでき、トランス１１の特性を高める。

以上のようにして、少なくとも、第１の金属平面コイル（例えば、金属平板コイル１４ａ）と、第２の金属平面コイル（たとえば、金属平板コイル１４ｂ）と、巻き線コイル２２と、を絶縁フィルム２２を介して互いに積層したトランス１１であって、前記第１の金属平面コイルのターン内絶縁距離（例えば、図６の矢印２０ｂで示した距離）を、端子間距離（例えば、図６の矢印２０ｃで示した距離）より大きくし、前記第１の金属平面コイル端子間（例えば、端子１３ａと端子１３ｂの間）に、前記第２の金属平面コイルの端子（例えば、端子１３ｃ）を、互いの端子同士が略平行になるように設けたトランス１１とすることで、トランス１１内部の容量結合を小さくしノイズ発生を抑える、更にトランス１１の各種信頼性を高めることができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３として、トランス１１の製造方法の一例について説明する。

まず、銅板（肉厚０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下。望ましくは０．２ｍｍ以上。これは０．１ｍｍ以上の厚みがないと、取扱いが難しく、電気抵抗が高くなるためである。なお５ｍｍを超えるとトランス１１の低背化に影響を与える場合がある）を用意する。

次に、この銅板を、金型で所定形状に打ち抜き、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したような複数の金属平板コイル１４ａ〜１４ｄを作成する。なお図２（Ａ）に示す金属平板コイル１４ａと、図２（Ｄ）に示す金属平板コイル１４ｄとは、端子１３ａ、１３ｂ、１３ｇ、１３ｈの形状や長さを除くと、互いに裏表の関係としている。

同様に図２（Ｂ）に示す金属平板コイル１４ｂと、図２（Ｃ）に示す金属平板コイル１４ｃとは、端子１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｄの形状や長さを除くと、互いに裏表の関係としている。

このように、別々の層に使うコイルパターンを共通化することで、金型コストを下げ、製造コストを抑える。

その後、打ち抜いた金属平板コイル１４ａ〜１４ｄの方向や向き（あるいは裏表の反転も含む）を揃えたり、端子１３ａ〜１３ｈの長さを揃えたり、その一部に屈曲部１７を設け、図２に示すように、互いを積層する。なおこの積層の際に、図１２〜図１５等で説明したように、別に用意した巻線コイル２２や、絶縁フィルム２３と共に積層する。なお巻線コイル２２や樹脂フィルム２３の成形方法等は公知の技術を利用する。

その後、所定のコア（例えば、フェライトコア等）を挿入し、端子台や樹脂成型体を本体として利用し、これらを固定する。ここで、金属平板コイル１４ａ〜１４ｄからの端子１３ａ〜１３ｈの形状を、図１（Ｂ）や図４（Ａ）（Ｂ）に示したようにすることで、互いの接合部分の信頼性を高め、接続抵抗を小さくする。

以上のように、銅板等の金属板をプレス等でコイル状に加工して、少なくとも第１の金属平面コイル（例えば、金属平板コイル１４ａ）と、第２の金属平面コイル（例えば、金属平板コイル１４ｂ）と、を作成する工程と、１層〜３層、あるいは強化絶縁被覆等を有した銅線を巻いて巻線コイル２２を作成する工程と、前記第１の金属平面コイルと、前記第２の平面コイルとの間に、前記巻線コイル２２を積層する工程と、前記第１の金属平面コイルの端子間（例えば、端子１３ａと端子１３ｂの間）に、前記第２の金属平面コイルの端子（例えば、端子１３ｃ）を設ける工程と、を有するトランス１１の製造方法によって、ノイズ発生が少なく、信頼性の高い薄型トランスを製造する。

なお金属平面コイルをプレス成形する金型を、例えば、金属平板コイル１４ａ、１４ｃ用の第１の金型、金属平板コイル１４ｂ、１４ｃを成形するための第２の金型とすることで、金型コストを抑えられる。これは金属平板コイル１４ａ、１４ｃを、互いに裏表の関係とすることで、金型コストを抑えられるためである。同様に金属平板コイル１４ｂ、１４ｄを互いに裏表の関係とすることが望ましい。

なお図１〜図１４等では、主に４ターンの場合について説明したが、本発明の内容は他のターン数や構造等においても応用できることは言うまでもない。

以上のように本発明のトランスおよびその製造方法によって、トランスの低ノイズ化、高信頼性化が可能となり、各種薄型ＴＶ等の長寿命化を可能とする。

（Ａ）は、実施の形態１におけるトランスの斜視図、（Ｂ）は図１（Ａ）の薄型コイルに内蔵した金属平板コイルの斜視図 （Ａ）〜（Ｄ）は、図１（Ｂ）に示した金属平板コイルのそれぞれの斜視図 金属平板コイルを積層した状態を説明する上面図 （Ａ）は、金属平板コイルを積層した状態を説明する斜視図、（Ｂ）はその一部拡大図 （Ａ）〜（Ｄ）は、共に金属平板コイルの斜視図 （Ａ）は、金属平板コイルを積層し、外部接続線にて互いに配線した様子を説明する上面図、（Ｂ）は金属平板コイルを組合せて４ターンのコイルを作成する様子を説明する配線図 （Ａ）〜（Ｃ）は、共に隣接した端子間を短絡させた場合における端子と端子の間の出力電圧の変化について回路的に説明する図 （Ａ）（Ｂ）は、共に隣接する端子間を短絡させた場合における端と端子の間の出力電圧の変化について回路的に説明する図 （Ａ）は、金属平板コイルを互いに直列に積層して４Ｔとした様子を説明する上面図、（Ｂ）は各々が１Ｔである金属平板コイルを４枚直列に接続し４ターンのコイルを作成した場合について配線面から説明する図 （Ａ）〜（Ｄ）は、共に金属平板コイルの斜視図 （Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ隣接した端子間を短絡させた場合における端子の間の矢印で示す出力電圧の変化について説明する図 金属平板コイルと巻線コイルとを、互いに沿面距離を小さくした状態で積層した様子を説明する斜視図 複数の金属平板コイルと、巻線コイルと、を途中に絶縁フィルムを介して、沿面距離を小さくしながら交互に積層した様子を説明する斜視図 （Ａ）は、図１３の巻線コイルと金属平板コイルと、絶縁フィルムとの積層物とを示す側面図、（Ｂ）はその一部を拡大して説明する側面図 巻線コイルと金属平板コイルと絶縁フィルムとの積層体を説明する上面図 （Ａ）は、従来の薄型コイルの一例を示す斜視図、（Ｂ）は従来コイルに内蔵された金属平板コイルと、その端子との接続関係を示す配線図 （Ａ）〜（Ｄ）は、共に隣接する端子間を短絡させた場合における端子と端子との間の出力電圧の変化について回路的に説明する図 従来のトランスにおいて、金属平板コイルと、巻線コイルとの間の沿面距離を確保する様子を示す斜視図 従来のトランスにおいて、２枚の金属平板コイルの間に、絶縁フィルムを介して巻線コイルを積層した場合における沿面距離を確保する様子を示す斜視図 図１９のサンプルの側面図 図２０のサンプルを透過的に示す上面図

符号の説明

１１ トランス
１２ 本体
１３、１３ａ〜１３ｐ 端子
１４、１４ａ〜１４ｈ 金属平板コイル
１５ 孔
１６ 切り欠き部
１７ 屈曲部
１８ 接合部
１９ 外部接続線
２０、２０ａ、２０ｂ 矢印
２１ 点線
２２ 巻線コイル
２３ 絶縁フィルム

Claims (3)

1. 少なくとも、第１の金属平面コイルと、第２の金属平面コイルと、
   巻線コイルと、を、積層したトランスであって、
   前記第１の金属平面コイルの端子間に、前記第２の金属平面コイルの端子を設けたトランス。
2. 少なくとも、第１の金属平面コイルと、第２の金属平面コイルと、
   巻き線コイルと、を、絶縁フィルムを介して互いに積層したトランスであって、
   前記第１の金属平面コイルのターン内絶縁距離を、端子間距離より大きくし、
   前記第１の金属平面コイル端子間に、前記第２の金属平面コイルの端子を、互いの端子同士が略平行になるように設けたトランス。
3. 金属板を加工して、少なくとも第１の金属平面コイルと、第２の金属平面コイルと、を作成する工程と、
   銅線を巻いて巻線コイルを作成する工程と、
   前記第１の金属平面コイルと、前記第２の平面コイルとの間に、前記巻線コイルを積層する工程と、
   前記第１の金属平面コイルの端子間に、前記第２の金属平面コイルの端子を設ける工程と、を有するトランスの製造方法。

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