JP2011238750A - Thin transformer - Google Patents

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Hidenori Abe
秀則 阿部
Yoshihiko Sugawara
義彦 菅原
Teruaki Sato
輝昭 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin, small and light transformer.SOLUTION: Multiple layers of thin plates of an Fe-based soft magnetic alloy, which is mainly composed of Fe and to which Si, B, Cu, and at least one kind of elements selected from a group of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo is added, are wound, and a core case 13 made of an insulator is integrally molded on an entire outer periphery of the wound body. U-plane-shaped magnetic core half bodies 14a, 14b are jointed with each other, so as to constitute a magnetic core 2 having a closed-loop magnetic path. One layer of a square-sectioned primary coil 3 is wound around one joint 15a of the magnetic core half bodies 14a, 14b via the core case 13 in an aligned condition. One layer of a square-sectioned secondary coil 4 is wound around the other joint 15b of the magnetic core half bodies 14a, 14b via the core case 13 in an aligned condition, so that the primary coil 3 and the secondary coil 4 are separated from each other.

Description

本発明は、例えばTV用AC−DCコンバータ電源用薄型スイッチングトランスなどの薄型トランスに係り、特に磁心とその周辺の部品に関するものである。   The present invention relates to a thin transformer such as a thin switching transformer for a TV AC-DC converter power source, and more particularly to a magnetic core and its peripheral components.

背景技術として、例えば下記特許文献1や2に記載の提案がある。特許文献1には、磁歪の大きさが−1.2×10-6≦λs≦+1.2×10-6の範囲にあり、硬さがHv320以上のアモルファス磁性材料を巻回またはラミネートし、磁路を構成したのち、硬化時収縮率が0.05%以上の有機系絶縁樹脂を用いてモールドした磁心が記載されている。 As background art, for example, there are proposals described in Patent Documents 1 and 2 below. In Patent Document 1, the magnitude of magnetostriction is in the range of −1.2 × 10 −6 ≦ λs ≦ + 1.2 × 10 −6 , and an amorphous magnetic material having a hardness of Hv320 or more is wound or laminated, A magnetic core is described in which a magnetic path is molded and then molded using an organic insulating resin having a shrinkage ratio upon curing of 0.05% or more.

また、特許文献2には、エポキシ系樹脂で含浸し、一部をカットしてギャップを設けたアモルファス巻磁心が記載されている。   Further, Patent Document 2 describes an amorphous wound magnetic core that is impregnated with an epoxy resin and partially cut to provide a gap.

特公昭59−172221号公報Japanese Examined Patent Publication No.59-172221 特公昭59−189610号公報Japanese Patent Publication No.59-189610

従来のTV用AC−DCコンバータ電源用薄型スイッチングトランスに使用する磁心は、酸化第二鉄を主成分とした粉末をプレスして焼成した、形状が比較的自由に加工できるフェライトを使用している。このフェライトの比透磁率は、約2400〜5300の範囲にある。   The magnetic core used in a conventional thin-type switching transformer for TV AC-DC converter power supply uses ferrite that is formed by pressing and firing a powder mainly composed of ferric oxide and can be processed relatively freely. . The relative permeability of this ferrite is in the range of about 2400-5300.

トランスのインダクタンスはコイルの巻数のおよそ2乗に比例し、巻数が多くなると増加し、少なくなると減少するという関係がある。
漏れインダクタンス(リーケージインダクタンス)も同様に巻数が多くなると増加し、少なくなると減少する関係にあり、また、1次-2次巻線の配置によるコイル間の結合度合によっても変化する。
The inductance of the transformer is proportional to the square of the number of turns of the coil, and increases as the number of turns increases and decreases as the number of turns decreases.
Similarly, leakage inductance increases as the number of turns increases and decreases as the number of turns decreases, and also changes depending on the degree of coupling between the coils due to the arrangement of the primary and secondary windings.

現状のフェライト製の磁心を使用した薄型TV用電源においてスイッチング回路は、大電力でスイッチング損失の少なく効率の高い電流共振回路方式を使用しており、スイッチングトランスに直列に配置された容量Csと、スイッチングトランスの漏れインダクタンス(リーゲージインダクタンス)L2で共振して動作していて、理想的にはトランス内部に105μHのリーゲージインダクタンスが必要となっている。 In the current thin TV power supply using a ferrite magnetic core, the switching circuit uses a high-current, low-loss switching loss and high-efficiency current resonance circuit system, and a capacitor Cs arranged in series with the switching transformer, The switching transformer operates by resonating with a leakage inductance (reed gauge inductance) L 2 , and ideally, a reage gauge inductance of 105 μH is required inside the transformer.

ところが従来のこの種トランスのリーゲージインダクタンスは35μHと小さいため、トランスを3個直列に接続して、全体として(35×3=)105μHのリーゲージインダクタンスを確保していた。   However, since the reage gauge inductance of this type of conventional transformer is as small as 35 μH, three transformers are connected in series to ensure a reage inductance of (35 × 3 =) 105 μH as a whole.

また、従来のフェライト製磁心のコア損失は0.75W/cm3で、このコア損失が大きいと使用時のトランスの温度上昇が高く、コア損失が小さいと使用時のトランスの温度上昇は低くなる。 The core loss of a conventional ferrite core is 0.75 W / cm 3 , and if this core loss is large, the temperature rise of the transformer during use is high, and if the core loss is small, the temperature rise of the transformer during use is low. .

トランスの温度衝撃試験時あるいは基板リフロー時の温度差でフェライト製磁心が割れ易くなるため、トランスの総高を余り薄くすることができず、現状ではトランスの総高は約9.3mmが限界であり、それ以上の総高になっている。   Because the ferrite core is easily cracked due to the temperature difference during the temperature shock test of the transformer or during board reflow, the total height of the transformer cannot be made too thin. At present, the total height of the transformer is limited to about 9.3 mm. Yes, it is more than that.

現状のトランスの特性を確保しつつ、トランスの総高を薄く、例えば6mmにするためには、コイル(電線)部の厚さを考慮すると、磁心の厚さは2mm以下に抑える必要がある。   In order to reduce the total height of the transformer to 6 mm, for example, while ensuring the characteristics of the current transformer, it is necessary to suppress the thickness of the magnetic core to 2 mm or less in consideration of the thickness of the coil (electric wire) part.

ところがフェライト製の磁心では、その厚さを2mm以下にすると、温度衝撃試験時あるいは基板リフロー時の温度差で磁心が割れるという問題がある。 However, if the thickness of the ferrite magnetic core is 2 mm or less, there is a problem that the magnetic core breaks due to a temperature difference during a temperature shock test or substrate reflow.

また、リーゲージインダクタンス105μHを確保するために、前述のように3個のトランスを使用した場合、電源基板の面積に対するトランスの占有面積が大きくなるという問題がある。   Further, when three transformers are used as described above in order to ensure the leakage inductance of 105 μH, there is a problem that the area occupied by the transformer with respect to the area of the power supply substrate becomes large.

さらに、トランスを3個使用するため、コスト高になるという欠点もある。 Further, since three transformers are used, there is a disadvantage that the cost is increased.

さらに、コア損失が大きいとトランスの鉄損が大きくなるため、コア温度が上昇し、トランス全体の温度上昇が高くなる。この温度上昇を低減するには、磁束数を少なくする必要があり、そのためには1次コイルの巻数を多くする必要がある。ところが、1次コイルの巻数を多くすると、トランスの巻線部が高く、大きくなり、そのためにトランス全体が高く、大きくなり、トランスの薄型化、小型化の障害となるなどの欠点を有している。   Furthermore, if the core loss is large, the iron loss of the transformer increases, so that the core temperature rises and the temperature rise of the entire transformer increases. In order to reduce this temperature rise, it is necessary to reduce the number of magnetic fluxes. For this purpose, it is necessary to increase the number of turns of the primary coil. However, when the number of turns of the primary coil is increased, the winding portion of the transformer becomes higher and larger, and therefore the entire transformer is higher and larger, which has the disadvantages that it becomes an obstacle to thinning and miniaturization of the transformer. Yes.

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、薄型化、小型化、軽量化が可能なトランスを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a transformer that can eliminate the drawbacks of the prior art and can be reduced in thickness, size, and weight.

前記目的を達成するため、
本発明の第1の手段は、Feを主成分とし、Si、B、Cu、ならびにNb,W,Ta,Zr,Hf,TiおよびMoからなるグループから選択された少なくとも1種の元素を添加したFe基軟磁性合金の薄板を、帯状に切断、巻き回した後、熱処理をすることにより、組成物の大半を微細結晶粒としたFe基軟磁性合金薄帯の巻回体の外周全体に絶縁体からなるコアケースを一体にモールドした平面形状がU字状の磁心半体を互いに接合して閉ループの磁路を有する磁心を構成し、
その磁心半体どうしの一方の接合部に、前記コアケースを介して電線断面形状が四角形の1次コイルを1層整列状態に巻回し、
当該磁心半体どうしの他方の接合部に、前記コアケースを介して電線断面形状が四角形の2次コイルを1層整列状態に巻回して、前記1次コイルと2次コイルを離間して配置したことを特徴とするものである。
To achieve the purpose,
The first means of the present invention comprises Fe as a main component and at least one element selected from the group consisting of Si, B, Cu, and Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo. A thin sheet of Fe-based soft magnetic alloy is cut into a strip, wound, and then heat-treated to insulate the entire outer periphery of the wound body of Fe-based soft magnetic alloy ribbon with the majority of the composition as fine crystal grains A magnetic core having a closed loop magnetic path is formed by joining together a U-shaped magnetic core half that is integrally molded with a core case made of a body,
A primary coil having a quadrangular cross section is wound around one joint between the magnetic core halves in a single-layer aligned state via the core case,
A secondary coil having a quadrangular cross-sectional shape is wound in a single layer alignment state on the other joint between the magnetic core halves through the core case, and the primary coil and the secondary coil are spaced apart from each other. It is characterized by that.

本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記薄板巻回体の各薄板間に絶縁体の結着層が設けられて各薄板が互いに結着されているとともに、各結着層の端部が前記コアケースと一体になっていることを特徴とするものである。   According to a second means of the present invention, in the first means, an insulating binder layer is provided between the thin plates of the thin plate winding body so that the thin plates are bonded to each other. The end portion of this is integrated with the core case.

本発明の第3の手段は前記第1または第2の手段において、前記磁心と1次コイルならびに2次コイルの集合体を面実装するプリント配線基板の前記1次コイルならびに2次コイルの下部コイル部と対向する位置にコイル収容用切欠部をそれぞれ形成し、
前記1次コイルならびに2次コイルを前記プリント配線基板に搭載して、前記1次コイルならびに2次コイルの下部コイル部を前記コイル収容用切欠部にそれぞれ落とし込んだことを特徴とするものである。
According to a third means of the present invention, in the first or second means, the primary coil and the lower coil of the secondary coil of the printed wiring board on which the assembly of the magnetic core, the primary coil, and the secondary coil is surface-mounted. Forming a notch for accommodating the coil at a position facing the part,
The primary coil and the secondary coil are mounted on the printed wiring board, and the lower coil portion of the primary coil and the secondary coil are respectively dropped into the notch portion for accommodating the coil.

本発明の第4の手段は前記第3の手段において、前記プリント配線基板のコイル収容用切欠部の外周に架橋部を形成したことを特徴とするものである。   According to a fourth means of the present invention, in the third means, a bridging portion is formed on the outer periphery of the coil housing notch portion of the printed wiring board.

本発明の第5の手段は前記第1または第2の手段において、前記コアケースの下面と前記プリント配線基板のコアケースと対向する部分に、位置決め穴と、その位置決め穴に挿入する位置決め突部を設けたことを特徴とするものである。   According to a fifth means of the present invention, in the first or second means, a positioning hole and a positioning protrusion to be inserted into the positioning hole in a portion facing the lower surface of the core case and the core case of the printed wiring board Is provided.

本発明の第6の手段は前記第1ないし第5の手段のいずれか1つの手段において、前記1次コイルまたは2次コイルが自己融着線またはワニス等の樹脂含浸により成形されていることを特徴とするものである。   According to a sixth means of the present invention, in any one of the first to fifth means, the primary coil or the secondary coil is molded by resin impregnation such as self-bonding wire or varnish. It is a feature.

本発明は前述のような構成になっており、薄型化、小型化、軽量化ができるトランスを提供することができる。   The present invention is configured as described above, and can provide a transformer that can be thinned, reduced in size, and reduced in weight.

本発明の実施形態に係る薄型TV用トランスの平面図である。It is a top view of the transformer for thin TVs concerning the embodiment of the present invention. 図1X−X線上の断面図である。It is sectional drawing on the XX line of FIG. 本発明の実施形態に用いるプリント配線基板の平面図である。It is a top view of the printed wiring board used for the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に用いる磁心の平面図である。It is a top view of the magnetic core used for embodiment of this invention. 図4Y−Y線上の断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line YY. その磁心の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of the magnetic core. 一方のコアケースの底面図である。It is a bottom view of one core case. プリント配線基板とコアケースの係合関係を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing engagement relation of a printed wiring board and a core case. プリント配線基板の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of a printed wiring board.

本発明では、Feを主成分とし、Si、B、Cu、ならびにNb,W,Ta,Zr,Hf,TiおよびMoからなるグループから選択された少なくとも1種の元素を添加したFe基軟磁性合金が磁心材料として用いられている。   In the present invention, an Fe-based soft magnetic alloy containing Fe as a main component and containing at least one element selected from the group consisting of Si, B, Cu, and Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo. Is used as a magnetic core material.

このFe基軟磁性合金は、下記の一般式で表せられる。
一般式
(Fe1−a100−x−y−z−αCuSiM´α
式中、
MはCoおよび/またはNi、
M´はNb,W,Ta,Zr,Hf,TiおよびMoからなるグループから選択された少なくとも1種の元素、
a,x,y,zおよびαは、それぞれ0原子%≦a≦0.5原子%,0.1原子%≦x≦3原子%,0原子%≦y≦30原子%,0原子%≦z≦25原子%,5原子%≦yz≦30原子%,0.1原子%≦α≦30原子%を満たす数値である。
This Fe-based soft magnetic alloy is represented by the following general formula.
Formula (Fe 1-a M a) 100-x-y-z-α Cu x Si y B z M'α
Where
M is Co and / or Ni,
M ′ is at least one element selected from the group consisting of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo;
a, x, y, z, and α are 0 atomic% ≦ a ≦ 0.5 atomic%, 0.1 atomic% ≦ x ≦ 3 atomic%, 0 atomic% ≦ y ≦ 30 atomic%, and 0 atomic% ≦, respectively. The numerical values satisfy z ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ y + z ≦ 30 atomic%, 0.1 atomic% ≦ α ≦ 30 atomic%.

前述のように、Feは0〜0.5原子%の範囲でCoおよび/またはNiで置換してもよく、特に0〜0.1原子%の範囲が好ましい。
Cuの含有率は、0.1〜3原子%で、特に0.5〜2原子%の範囲が好ましい。
As described above, Fe may be substituted with Co and / or Ni in the range of 0 to 0.5 atomic%, and particularly preferably in the range of 0 to 0.1 atomic%.
The Cu content is 0.1 to 3 atomic%, and particularly preferably 0.5 to 2 atomic%.

Siの含有率は、0〜30原子%で、特に6〜25原子%の範囲が好ましい。
Bの含有率は、0〜25原子%で、特に2〜25原子%の範囲が好ましい。
The content of Si is 0 to 30 atomic%, and particularly preferably 6 to 25 atomic%.
The content of B is 0 to 25 atomic%, and particularly preferably in the range of 2 to 25 atomic%.

Si+Bの含有率は、5〜30原子%で、特に14〜30原子%の範囲が好ましい。
M´(Nb,W,Ta,Zr,Hf,Ti,Mo)の含有率は、0.1〜30原子%で、特に1〜10原子%の範囲が好ましい。
The content rate of Si + B is 5 to 30 atomic%, and the range of 14 to 30 atomic% is particularly preferable.
The content of M ′ (Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, Mo) is 0.1 to 30 atomic%, and particularly preferably in the range of 1 to 10 atomic%.

本発明に用いるFe基軟磁性合金として、Feを主成分とし、Si、B、Cu、ならびにNb,W,Ta,Zr,Hf,TiおよびMoからなるグループから選択された少なくとも1種の元素を添加し、これを一旦、非晶質にした後に、熱処理をすることにより、組成物の大半を微細結晶粒としたFe基軟磁性合金が特に好適である。この軟磁性合金は、組織のうちの少なくとも50%が1000Å以下の平均粒径を有する微細結晶粒からなり、残部が実質的にアモルファス(非晶質)で構成されている。  As the Fe-based soft magnetic alloy used in the present invention, at least one element selected from the group consisting of Fe, Si, B, Cu, and Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo is used. An Fe-based soft magnetic alloy in which most of the composition is finely crystallized by adding and making it amorphous once and then heat-treating is particularly suitable. In this soft magnetic alloy, at least 50% of the structure is composed of fine crystal grains having an average grain size of 1000 mm or less, and the remainder is substantially amorphous.

所定の組成比を有する溶融物から液体急冷法によりリボン状の非晶質合金が得られ、その板厚は5〜100μmである。高周波トランス用として特に板厚が25μm以下のものが好適であり、本実施形態では板厚が20μmのものを使用する。   A ribbon-like amorphous alloy is obtained from a melt having a predetermined composition ratio by a liquid quenching method, and the plate thickness is 5 to 100 μm. A high-frequency transformer having a plate thickness of 25 μm or less is particularly suitable. In this embodiment, a plate having a plate thickness of 20 μm is used.

非晶質合金薄板は熱処理前に、例えば打ち抜きやエッチングなどによって所定の形状に加工される。
その加工後の非晶質合金薄板の熱処理は、真空中または水素、窒素などの不活性ガス中で行なわれる。加熱温度と加熱時間は非晶質合金薄板の組成、形状、サイズなどにより異なるが、500〜650℃で、5分から6時間程度である。熱処理は、磁場中で行なうのが好ましい。
The amorphous alloy thin plate is processed into a predetermined shape by, for example, punching or etching before heat treatment.
The amorphous alloy thin plate after the processing is heat-treated in a vacuum or in an inert gas such as hydrogen or nitrogen. The heating temperature and heating time vary depending on the composition, shape, size, etc. of the amorphous alloy sheet, but are about 500 to 650 ° C. and about 5 minutes to 6 hours. The heat treatment is preferably performed in a magnetic field.

Fe基軟磁性合金の組成としては、例えば次のようなものを挙げることができる。
Fe71.5Cu1Nb5Si13.59
Fe73.5Cu1Nb3Si13.59
Fe71Cu1.5Nb5Si13.59
Fe71.5Cu1Mo5Si13.59
これらFe基軟磁性合金のコア損失は、0.22〜0.25W/cm3である。
Examples of the composition of the Fe-based soft magnetic alloy include the following.
Fe 71.5 Cu 1 Nb 5 Si 13.5 B 9
Fe 73.5 Cu 1 Nb 3 Si 13.5 B 9
Fe 71 Cu 1.5 Nb 5 Si 13.5 B 9
Fe 71.5 Cu 1 Mo 5 Si 13.5 B 9
The core loss of these Fe-based soft magnetic alloys is 0.22 to 0.25 W / cm 3 .

本実施形態においては、前記Fe基軟磁性合金組成を有する20μm厚の薄帯状体を積層状に巻いてコアを構成する。前記薄帯状体の幅は2mm以下まで狭く加工でき、薄帯状体の間に例えばエポキシ系樹脂などの合成樹脂を注形することにより、コア高さ2mmが実現可能である。また、このような構成にすることにより、温度サイクル試験時のコア強度も十分に確保できる。   In the present embodiment, a 20 μm-thick ribbon having the Fe-based soft magnetic alloy composition is wound in a laminated manner to constitute the core. The width of the ribbon can be narrowed to 2 mm or less, and a core height of 2 mm can be realized by casting a synthetic resin such as an epoxy resin between the ribbons. In addition, with such a configuration, the core strength during the temperature cycle test can be sufficiently secured.

前記Fe基軟磁性合金の比透磁率は約16000と高く、従来使用していたフェライトの約5倍である。   The relative magnetic permeability of the Fe-based soft magnetic alloy is as high as about 16000, which is about 5 times that of conventionally used ferrite.

さらに、1次コイル及び2次コイルを離間して配置することにより、同一巻数の場合は、1個のトランスでリーゲージインダクタンスは175μHとなる。 Further, by disposing the primary coil and the secondary coil apart from each other, in the case of the same number of turns, the reage gauge inductance is 175 μH with one transformer.

また、前記Fe基軟磁性合金のコア損失は0.25W/cm3で、従来使用していたフェライトの約1/3であり、鉄損も約1/3となり、使用中におけるコアの温度上昇を低く抑えることができる。 In addition, the core loss of the Fe-based soft magnetic alloy is 0.25 W / cm 3 , which is about 1/3 of the conventionally used ferrite and the core loss is also about 1/3, and the core temperature rises during use. Can be kept low.

前述の比透磁率が高いこと、ならびにコア損失(鉄損)が低いことから、従来、3個のトランスが必要であったところが1個のトランスで済み、部品点数の削減が図れる。   Since the above-described relative magnetic permeability is high and the core loss (iron loss) is low, the number of parts can be reduced because only one transformer is required in the past, but three transformers are necessary.

また、トランスの数の削減で電源基板に対するトランスの占有面積を小さくすることができ、それに加えてリーゲージインダクタンスを仕様の105μHとすることで、巻数を約20%少なくすることができる。このようなことから、トランスの薄型化、小型化、軽量化ができる。   Further, by reducing the number of transformers, the area occupied by the transformer with respect to the power supply board can be reduced. In addition, the reed gauge inductance is set to 105 μH of the specification, so that the number of turns can be reduced by about 20%. For this reason, the transformer can be reduced in thickness, size, and weight.

次に本発明の実施形態に係る薄型TV用トランスの構造について図とともに説明する。   Next, the structure of a thin TV transformer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施形態に係る薄型TV用トランスの平面図、図2は図1X−X線上の断面図である。 FIG. 1 is a plan view of a thin-film TV transformer according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.

本発明の実施形態に係る薄型TV用トランスは、図1に示すようにプリント配線基板1と、そのプリント配線基板1上に実装される磁心2と、その磁心2に装着される1次コイル3、2次コイル4ならびにモニタコイル5とから主に構成されている。   As shown in FIG. 1, a thin-screen TV transformer according to an embodiment of the present invention includes a printed wiring board 1, a magnetic core 2 mounted on the printed wiring board 1, and a primary coil 3 mounted on the magnetic core 2. It is mainly composed of the secondary coil 4 and the monitor coil 5.

図3は、本実施形態に用いるプリント配線基板1の平面図である。同図に示すように、プリント配線基板1の前後両端部には、1次コイル用接続端子6、2次コイル用接続端子7ならびにモニタコイル用接続端子8が設けられ、各接続端子6、7、8はプリント配線基板1上に形成された導電性パターン9に接続されている。   FIG. 3 is a plan view of the printed wiring board 1 used in the present embodiment. As shown in the figure, a primary coil connection terminal 6, a secondary coil connection terminal 7, and a monitor coil connection terminal 8 are provided at both front and rear ends of the printed wiring board 1, and the connection terminals 6, 7 are provided. , 8 are connected to a conductive pattern 9 formed on the printed wiring board 1.

また、プリント配線基板1のほぼ中間位置には、側端部から内側に向って切り込まれた平面形状がほぼ四角形のコイル部収容用切欠部10a,10bが形成されている。   In addition, coil portion housing notches 10a and 10b having a substantially square planar shape cut inward from the side end portions are formed at substantially intermediate positions of the printed wiring board 1.

図4は本実施形態に用いる磁心2の平面図、図5は図4Y−Y線上の断面図、図6はその磁心2の一部拡大断面図である。
磁心2は前記鉄基軟磁性合金組成を有する薄帯を幅2mmの細帯に切断、内径10mm、外径40mm、長さ80mmの長円状に巻回し、窒素雰囲気中で例えば500〜650℃で約1時間熱処理を行なう。この熱処理により、組織中の殆どが平均粒径約100Åの微細結晶粒となる。
4 is a plan view of the magnetic core 2 used in the present embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG. 4, and FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of the magnetic core 2.
The magnetic core 2 is obtained by cutting a ribbon having the iron-based soft magnetic alloy composition into a strip having a width of 2 mm, winding the ribbon into an ellipse having an inner diameter of 10 mm, an outer diameter of 40 mm, and a length of 80 mm. For about 1 hour. By this heat treatment, most of the structure becomes fine crystal grains having an average grain size of about 100 mm.

熱処理後、この巻回しを例えばエポキシ系樹脂などの合成樹脂液中に所定時間浸漬して、図6に示すように多重巻きされた薄帯11と薄帯11の間に前記合成樹脂液を浸透させ、所定時間経過後に取り出して、エポキシ系樹脂などの合成樹脂を硬化させて結着層12を形成する(図6参照)。   After the heat treatment, this winding is dipped in a synthetic resin solution such as an epoxy resin for a predetermined time, and the synthetic resin solution is permeated between the thin strips 11 and 11 wound in multiple layers as shown in FIG. Then, it is taken out after a lapse of a predetermined time, and a synthetic resin such as an epoxy resin is cured to form the binding layer 12 (see FIG. 6).

積層された各薄帯11は結着層12で結着されているから、後の機械加工などで巻回体が解けることはなく、取り扱いが容易である。   Since the laminated thin strips 11 are bound by the binding layer 12, the wound body cannot be unwound by subsequent machining or the like, and is easy to handle.

この巻回体を再びエポキシ系樹脂などの合成樹脂液中に所定時間浸漬して、その後取り出して合成樹脂を硬化処理して巻回体の外周全体に比較的肉厚の被服層を形成し、この被服層をコアケース13とする。図6に示すように、各結着層12とコアケース13の接合部は一体化される。   This wound body is again immersed in a synthetic resin solution such as an epoxy resin for a predetermined time, and then removed to form a relatively thick coating layer on the entire outer periphery of the wound body by curing the synthetic resin, This clothing layer is referred to as a core case 13. As shown in FIG. 6, the bonding portions of the binding layers 12 and the core case 13 are integrated.

しかる後、この巻回体の長手方向の中間部をその長手方向と直交する方向に切断して、図4に示すように平面形状がU字状をした磁心半体14a,14bを得る。前述のように薄帯11と薄帯11は結着層12で結着されており、しかも巻回体の外周全体がコアケース13で覆われているから、積層された薄帯11を切断するときに、薄帯11が剥がれたり、ひびが生じるようなことが無く、カッティングがスムーズに行なわれる。   Thereafter, the intermediate portion in the longitudinal direction of the wound body is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and the magnetic core halves 14a and 14b having a U-shaped planar shape as shown in FIG. 4 are obtained. As described above, the ribbon 11 and the ribbon 11 are bound by the binding layer 12, and the entire outer periphery of the wound body is covered with the core case 13, so the stacked ribbon 11 is cut. Sometimes the ribbon 11 is not peeled off or cracked, and cutting is performed smoothly.

本実施形態では結着層12とコアケース13の構成材料としてエポキシ系樹脂を使用したが、他の種類の硬化型合成樹脂も使用できる。   In this embodiment, an epoxy resin is used as a constituent material of the binder layer 12 and the core case 13, but other types of curable synthetic resins can also be used.

少なくとも前記1次コイル3ならびに2次コイル4の断面形状は図2に示すように四角形をしており、しかも多重層に巻回するのではなく、1層巻きとなっている。断面形状が円形のコイルに比較して、断面形状が四角形のコイルは所定のスペース内での面積効率が高いため、1次コイル3ならびに2次コイル4を1層巻きにしてもその機能を十分に発揮することができる。   The cross-sectional shapes of at least the primary coil 3 and the secondary coil 4 are quadrangular as shown in FIG. 2, and are not wound around multiple layers but are single-layered. Compared with a coil having a circular cross-sectional shape, a coil having a square cross-sectional shape has a higher area efficiency within a predetermined space, so that even if the primary coil 3 and the secondary coil 4 are wound in one layer, the function is sufficient. Can be demonstrated.

さらに、使用する電線を自己融着線またはポリエステルフィルム等の薄膜物を巻き芯として巻き回しワニス等により含浸成形した空心状コイルを使用することにより組み立て性が良く、結果としてトランスの薄型化に寄与できる。   In addition, by using an air-core coil that is wound around a self-bonding wire or a thin film such as a polyester film as a winding core and impregnated with varnish, etc., it is easy to assemble, resulting in a thinner transformer. it can.

本実施形態では、前記モニタコイル5も断面形状が四角形のコイルを使用し2次コイルと熱融着により一体形状となりボビンレスの中空コイルとなっている。   In this embodiment, the monitor coil 5 also uses a coil having a square cross-sectional shape and is integrated with the secondary coil by heat fusion to form a bobbinless hollow coil.

図4に示すように、平面形状がU字状をした磁心半体14aと磁心半体14bを接合して閉ループの磁路を有する磁心2を構成するが、一方の接合部15a側に中空コイル状の1次コイル3を嵌合し、他方の接合部15b側に中空コイル状の2次コイル4とモニタコイル5を並べて嵌合することにより、1次コイル3と2次コイル4を所定の距離Lをもって離間・絶縁することができる(図1参照)。   As shown in FIG. 4, a magnetic core 2 having a closed loop magnetic path is formed by joining a magnetic core half body 14a and a magnetic core half body 14b having a U-shaped planar shape. The primary coil 3 and the secondary coil 4 are fixed to each other by fitting the hollow primary coil 4 and the monitor coil 5 side by side on the other joint 15b side. The distance L can be separated and insulated (see FIG. 1).

2つのコアケース13の下面には、所定の間隔をおいて複数個(本実施形態では2個)の位置決め突部17が形成され(図7参照)、一方、プリント配線基板1の前記コアケース13と対向する位置には貫通した位置決め穴18が形成されている(図3参照)。2つの磁心半体14a,14bをプリント配線基板1上に載置して、前記コアケース13の位置決め突部17をプリント配線基板1の位置決め穴18に嵌入することにより(図8参照)、プリント配線基板1上での磁心2(磁心半体14a,14b)の位置決めができる。   A plurality of (two in the present embodiment) positioning projections 17 are formed on the lower surfaces of the two core cases 13 at predetermined intervals (see FIG. 7), while the core case of the printed wiring board 1 is formed. A through hole 13 is formed at a position facing 13 (see FIG. 3). The two magnetic core halves 14a and 14b are placed on the printed wiring board 1, and the positioning protrusions 17 of the core case 13 are fitted into the positioning holes 18 of the printed wiring board 1 (see FIG. 8). The magnetic core 2 (magnetic core halves 14a and 14b) can be positioned on the wiring board 1.

またこの磁心2(磁心半体14a,14b)の位置決めにより、図2に示すように1次コイル3の下部コイル部3aがプリント配線基板1に形成されたコイル部収容用切欠部10aに入り込み(落ち込み)、図示していないが2次コイル4ならびにモニタコイル5の下部コイル部がプリント配線基板1に形成されたコイル部収容用切欠部10bに入り込み(落ち込み)、トランスの薄型化に寄与している。   Further, by positioning the magnetic core 2 (magnetic core halves 14a and 14b), the lower coil portion 3a of the primary coil 3 enters the coil portion accommodation notch portion 10a formed on the printed wiring board 1 as shown in FIG. Although not shown, the secondary coil 4 and the lower coil part of the monitor coil 5 enter the coil part accommodating notch 10b formed on the printed circuit board 1 (not shown), contributing to the reduction in thickness of the transformer. Yes.

このように磁心2がプリント配線基板1上で位置決めされた後、1次コイル3の両端部は半田層16ならびに導電性パターン9を介して1次コイル用接続端子6に接続され、2次コイル4の両端部は半田層16ならびに導電性パターン9を介して2次コイル用接続端子7に接続され、モニタコイル5の両端部は半田層16ならびに導電性パターン9を介してモニタコイル用接続端子8に接続されることにより、磁心2がプリント配線基板1上に面実装される。
本実施形態によって得られた薄型TV用トランスの総高H(図2参照)は6mmである。
After the magnetic core 2 is positioned on the printed wiring board 1 in this way, both ends of the primary coil 3 are connected to the primary coil connection terminal 6 via the solder layer 16 and the conductive pattern 9, and the secondary coil. 4 is connected to the secondary coil connection terminal 7 via the solder layer 16 and the conductive pattern 9, and both ends of the monitor coil 5 are connected to the monitor coil connection terminal via the solder layer 16 and the conductive pattern 9. 8, the magnetic core 2 is surface-mounted on the printed wiring board 1.
The total height H (see FIG. 2) of the thin-screen TV transformer obtained by this embodiment is 6 mm.

図9は、プリント配線基板1の変形例を示すプリント配線基板1の平面図である。
本本実施形態において前記図3に示すプリント配線基板1と相違する点は、切り込み状のコイル部収容用切欠部10a,10bではなく、コイル部収容用切欠部10a,10bの外周に架橋部19を一体に設けて、プリント配線基板1の周辺部の補強を図った点である。
FIG. 9 is a plan view of the printed wiring board 1 showing a modified example of the printed wiring board 1.
In the present embodiment, the difference from the printed wiring board 1 shown in FIG. 3 is that the bridge portion 19 is not provided on the outer periphery of the coil portion accommodation notches 10a and 10b, but on the outer periphery of the coil portion accommodation notches 10a and 10b. This is a point in which the peripheral portion of the printed wiring board 1 is reinforced by providing it integrally.

前記実施形態では、コアケース13側に位置決め突部17を設け、プリント配線基板1側に位置決め穴18を設けたが、反対に、コアケース13側に凹状の位置決め穴を設け、プリント配線基板1側に位置決め突部を設けることも可能である。   In the above embodiment, the positioning protrusion 17 is provided on the core case 13 side and the positioning hole 18 is provided on the printed wiring board 1 side. Conversely, the concave positioning hole is provided on the core case 13 side, and the printed wiring board 1 is provided. It is also possible to provide a positioning projection on the side.

前記実施形態では、TV用AC−DCコンバータ電源用薄型スイッチングトランスの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途に用いる薄型トランスにも適用可能である。   In the above-described embodiment, the case of a thin switching transformer for a TV AC-DC converter power supply has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a thin transformer used for other purposes.

1・・・プリント配線基板、2・・・磁心、3・・・1次コイル、3a・・・1次コイルの下部コイル部、4・・・2次コイル、5・・・モニタコイル、6・・・1次コイル用接続端子、7・・・2次コイル用接続端子、8・・・モニタコイル用接続端子、9・・・導電性パターン、10a,10b・・・コイル部収容用切欠部、11・・・薄帯、12・・・結着層、13・・・コアケース、14a,14b・・・磁心半体、15a,15b・・・接合部、16・・・半田層、17・・・位置決め突部、18・・・位置決め穴、19・・・架橋部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printed wiring board, 2 ... Magnetic core, 3 ... Primary coil, 3a ... Lower coil part of primary coil, 4 ... Secondary coil, 5 ... Monitor coil, 6 ... Connection terminal for primary coil, 7 ... Connection terminal for secondary coil, 8 ... Connection terminal for monitor coil, 9 ... Conductive pattern, 10a, 10b ... Notch for accommodating coil part 11, thin ribbon, 12 tie layer, 13 core case, 14 a, 14 b magnetic half, 15 a, 15 b joint, 16 solder layer, 17 ... positioning protrusion, 18 ... positioning hole, 19 ... bridging part.

Claims (6)

Feを主成分とし、Si、B、Cu、ならびにNb,W,Ta,Zr,Hf,TiおよびMoからなるグループから選択された少なくとも1種の元素を添加したFe基軟磁性合金の薄板を多層に巻回して、その巻回体の外周全体に絶縁体からなるコアケースを一体にモールドした平面形状がU字状の磁心半体を互いに接合して閉ループの磁路を有する磁心を構成し、
その磁心半体どうしの一方の接合部に、前記コアケースを介して断面形状が四角形の1次コイルを1層整列状態に巻回し、
当該磁心半体どうしの他方の接合部に、前記コアケースを介して断面形状が四角形の2次コイルを1層整列状態に巻回して、前記1次コイルと2次コイルを離間して配置したことを特徴とする薄型トランス。
A multilayered sheet of Fe-based soft magnetic alloy containing Fe as a main component and added with at least one element selected from the group consisting of Si, B, Cu, and Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo The core having a closed loop magnetic path is formed by joining the U-shaped magnetic core halves with a planar shape integrally molded with a core case made of an insulator on the entire outer periphery of the wound body,
A primary coil having a quadrangular cross-sectional shape is wound around one joint of the magnetic core halves in a single layer alignment state via the core case,
A secondary coil having a quadrangular cross-sectional shape is wound in a single layer alignment state through the core case at the other joint between the magnetic core halves, and the primary coil and the secondary coil are spaced apart from each other. This is a thin transformer.
請求項1に記載の薄型トランスにおいて、前記薄板巻回体の各薄板間に絶縁体の結着層が設けられて各薄板が互いに結着されているとともに、各結着層の端部が前記コアケースと一体になっていることを特徴とする薄型トランス。   2. The thin transformer according to claim 1, wherein a binder layer of an insulator is provided between the thin plates of the thin plate winding body so that the thin plates are bonded to each other, and an end of each binding layer is A thin transformer characterized by being integrated with the core case. 請求項1または2に記載の薄型トランスにおいて、前記磁心と1次コイルならびに2次コイルの集合体を面実装するプリント配線基板の前記1次コイルならびに2次コイルの下部コイル部と対向する位置にコイル収容用切欠部をそれぞれ形成し、
前記1次コイルならびに2次コイルを前記プリント配線基板に搭載して、前記1次コイルならびに2次コイルの下部コイル部を前記コイル収容用切欠部にそれぞれ落とし込んだことを特徴とする薄型トランス。
The thin transformer according to claim 1 or 2, wherein the magnetic core, the primary coil, and the assembly of the secondary coil are disposed at positions facing the primary coil and the lower coil portion of the secondary coil of the printed wiring board on which the assembly of the secondary coils is surface-mounted. Forming notches for coil storage,
A thin transformer, wherein the primary coil and the secondary coil are mounted on the printed wiring board, and the lower coil portion of the primary coil and the secondary coil is dropped into the notch portion for accommodating the coil.
請求項3に記載の薄型トランスにおいて、前記プリント配線基板のコイル収容用切欠部の外周に架橋部を形成したことを特徴とする薄型トランス。   4. The thin transformer according to claim 3, wherein a bridging portion is formed on the outer periphery of the coil housing notch portion of the printed wiring board. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の薄型トランスにおいて、前記コアケースの下面と前記プリント配線基板のコアケースと対向する部分に、位置決め穴と、その位置決め穴に挿入する位置決め突部を設けたことを特徴とする薄型トランス。   The thin transformer according to any one of claims 1 to 4, wherein a positioning hole and a positioning protrusion to be inserted into the positioning hole are formed in a portion facing the lower surface of the core case and the core case of the printed wiring board. A thin transformer characterized by the provision. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の薄型トランスにおいて、前記1次コイルまたは2次コイルが自己融着線またはワニス等の樹脂含浸により成形されていることを特徴とする薄型トランス。   The thin transformer according to any one of claims 1 to 5, wherein the primary coil or the secondary coil is molded by resin impregnation such as self-bonding wire or varnish.
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