JP2018198252A - Transformer and circuit structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランス、及び回路構成体に関する。 The present invention relates to a transformer and a circuit structure.
特許文献1は、車載電装品の通電や遮断などを実行する回路構成体を備える装置を開示する。この装置は、複数の基板と、これらの基板を収納するケースと、ヒートシンクとを備える。特許文献1は、上記基板として、プリント配線技術によって形成される導電路を備え、FET(Field effect transistor)やリレーが実装される印刷回路基板や、金属板にプレス成形を施してなり、FETなどが接続されるバスバモールド基板を開示する。バスバモールド基板によって、FETなどに電力を供給する。特許文献1は、更に、この装置に変圧器(トランス)を備えること、トランスに備えるコイルの端部と上記印刷回路基板とをC字状のバスバによって接続することを開示する。
上述の回路構成体を備える装置などを構成する回路部品として、放熱性に優れるトランスが望まれている。 A transformer having excellent heat dissipation is desired as a circuit component that constitutes a device including the above-described circuit structure.
トランスの駆動時、コイルが発熱し得るため、コイルの熱を放散し易いことが望まれる。回路部品として利用されるトランスでは、FETなどの発熱し易い半導体素子が近くに配置されることからも、放熱性に優れることが望まれる。特許文献1は、トランスの放熱性をより高める構成について言及していない。
Since the coil can generate heat when the transformer is driven, it is desirable that the heat of the coil be easily dissipated. In a transformer used as a circuit component, it is desirable to have excellent heat dissipation because a semiconductor element that easily generates heat such as an FET is disposed nearby.
そこで、放熱性に優れるトランス、及び回路構成体を提供することを目的の一つとする。 Then, it is set as one of the objectives to provide the transformer and circuit structure which are excellent in heat dissipation.
本開示のトランスは、
一次コイル部と、
二次コイル部と、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部が配置される磁性コアとを備え、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部の少なくとも一方は、
電子部品が実装される電力線路部を構成し、放熱部材に設置される第一の導電板の一部からなる薄板コイルを含み、
前記一次コイル部、又は前記二次コイル部は、
前記薄板コイル及び前記第一の導電板とは独立した第二の導電板からなる個別板コイルの少なくとも一方と、
前記第一の導電板の一面に配置される回路基板に形成されるパターンコイルとが積層された積層コイル部を含む。
The transformer of the present disclosure is
A primary coil section;
A secondary coil section;
A magnetic core on which the primary coil part and the secondary coil part are arranged,
At least one of the primary coil part and the secondary coil part is:
A power line portion on which electronic components are mounted is configured, and includes a thin coil formed of a part of a first conductive plate installed on a heat dissipation member,
The primary coil part or the secondary coil part is
At least one of the individual plate coils composed of a second conductive plate independent of the thin plate coil and the first conductive plate;
It includes a laminated coil portion in which a pattern coil formed on a circuit board disposed on one surface of the first conductive plate is laminated.
本開示の回路構成体は、
上記の本開示のトランスと、
前記電子部品と、
前記電子部品が実装され、前記第一の導電板における前記薄板コイル以外の部分からなる前記電力線路部と、
前記第一の導電板の一面に配置される前記回路基板と、
前記電力線路部が絶縁層を介して設置される前記放熱部材とを備える。
The circuit structure of the present disclosure is:
A transformer of the present disclosure as described above;
The electronic component;
The power line portion that is mounted with the electronic component and includes a portion other than the thin plate coil in the first conductive plate;
The circuit board disposed on one surface of the first conductive plate;
The power line section includes the heat radiating member installed via an insulating layer.
上記のトランス、及び上記の回路構成体は、放熱性に優れる。 Said transformer and said circuit structure are excellent in heat dissipation.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
(1)本発明の一形態に係るトランスは、
一次コイル部と、
二次コイル部と、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部が配置される磁性コアとを備え、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部の少なくとも一方は、
電子部品が実装される電力線路部を構成し、放熱部材に設置される第一の導電板の一部からなる薄板コイルを含み、
前記一次コイル部、又は前記二次コイル部は、
前記薄板コイル及び前記第一の導電板とは独立した第二の導電板からなる個別板コイルの少なくとも一方と、
前記第一の導電板の一面に配置される回路基板に形成されるパターンコイルとが積層された積層コイル部を含む。
「第一の導電板の一部からなる薄板コイル」とは、この導電板の一部に一体に成形されてなる一体コイルの他、第一の導電板とは独立した導電板であって同様な仕様(構成材料、厚さなど)の導電板からなり、半田や溶接などによって第一の導電板に直接接続されて、実質的に一体と見做せる接合コイルなどが挙げられる。
「第二の導電板からなる個別板コイル」とは、第一の導電板に直接接続されず間接的に接続されるものが挙げられる。間接的な接続には、第一の導電板と個別板コイルとの間に例えば、回路基板の導電路、リード線などといった導電部材が介在されることが挙げられる。個別板コイルを構成する第二の導電板は、第一の導電板とは同様な仕様のものの他、異なる仕様とすることができる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) A transformer according to an aspect of the present invention is
A primary coil section;
A secondary coil section;
A magnetic core on which the primary coil part and the secondary coil part are arranged,
At least one of the primary coil part and the secondary coil part is:
A power line portion on which electronic components are mounted is configured, and includes a thin coil formed of a part of a first conductive plate installed on a heat dissipation member,
The primary coil part or the secondary coil part is
At least one of the individual plate coils composed of a second conductive plate independent of the thin plate coil and the first conductive plate;
It includes a laminated coil portion in which a pattern coil formed on a circuit board disposed on one surface of the first conductive plate is laminated.
The “thin plate coil formed of a part of the first conductive plate” is a conductive plate independent of the first conductive plate, in addition to an integral coil formed integrally with a part of the conductive plate. For example, a joining coil that is made of a conductive plate of various specifications (constituent material, thickness, etc.) and that is directly connected to the first conductive plate by soldering or welding, etc., can be regarded as being substantially integrated.
Examples of the “individual plate coil made of the second conductive plate” include those that are not directly connected to the first conductive plate but are indirectly connected. For indirect connection, for example, a conductive member such as a conductive path of a circuit board or a lead wire is interposed between the first conductive plate and the individual plate coil. The second conductive plate constituting the individual plate coil may have a different specification in addition to the same specification as that of the first conductive plate.
上記のトランスは、一次コイル部及び二次コイル部のうち、少なくとも一方のコイルに薄板コイルを含むため、上述の特許文献1に記載のトランスのように、印刷回路基板やバスバモールド基板とは独立した巻線からなるコイル(以下、独立コイルと呼ぶことがある)を備える場合に比較して、放熱性に優れる。薄板コイルを構成する第一の導電板は、薄板コイル以外の部分を電力線路部とし、この電力線路部が放熱部材に設置されて、薄板コイルの熱を放熱部材に伝達して放散できるからである。
Since the above transformer includes a thin plate coil in at least one of the primary coil portion and the secondary coil portion, it is independent of the printed circuit board and the bus bar mold substrate as in the transformer described in
更に、上記のトランスは、一次コイル部及び二次コイル部のうち、一方のコイルに積層コイル部を含むため、上記一方のコイルを積層コイル部ではなくパターンコイルのみとする場合や薄板コイルのみとする場合に比較して、以下に説明するようにターン数をより多くしても電気抵抗の増大を抑制しつつ、小型である。 Furthermore, since the above transformer includes a laminated coil part in one of the primary coil part and the secondary coil part, the one coil is not a laminated coil part but only a pattern coil or only a thin coil. Compared to the case, the increase in the electrical resistance is suppressed even when the number of turns is increased as described below, and the device is small.
例えば、上記一方のコイルをパターンコイルのみで形成する場合、パターンコイルの積層数は回路基板に形成される導電路の積層数に制限される。この場合にターン数をより多くするには、例えば、1層に設けるパターンコイルを細幅の渦巻きコイルとすることが考えられるが、細幅にすることで電気抵抗が増大する。上記一方のコイルを薄板コイルのみで形成する場合に電気抵抗の増大を抑制しつつターン数をより多くすると、ターン数に応じてコイル外径が大きくなり、トランスの大型化を招く。細幅の薄板コイルとすれば、電気抵抗の増大を招く。 For example, when the one coil is formed of only pattern coils, the number of pattern coils stacked is limited to the number of conductive paths stacked on the circuit board. In this case, in order to increase the number of turns, for example, the pattern coil provided in one layer may be a narrow spiral coil, but the electrical resistance increases by making the width narrow. If the number of turns is increased while suppressing an increase in electrical resistance when the one coil is formed of only a thin plate coil, the outer diameter of the coil increases in accordance with the number of turns, leading to an increase in size of the transformer. If a thin thin coil is used, the electrical resistance is increased.
これに対し、上記のトランスに備える積層コイル部は、薄板コイル又は個別板コイルとパターンコイルとの合計ターン数を有することができ、パターンコイルや薄板コイルを上述のように過度に細幅にすることなく、ターン数をより多くすることができながら、電気抵抗の増大を抑制できる。かつ、積層コイル部は、パターンコイルを含むため、ターン数をより多くしても積層コイル部の合計厚さを薄くし易い。そのため、上記一方のコイルを薄板コイルのみとする場合などに比較して、積層コイル部を小型なコイルとし易い。代表的には薄板コイルや個別板コイルをなす導電板の厚さに比較して、パターンコイルの厚さは非常に薄く、例えば導電板の厚さの1/2以下、更に1/3以下、1/4以下であり、上記合計厚さを薄くし易い。 On the other hand, the laminated coil portion provided in the transformer can have a total number of turns of the thin plate coil or the individual plate coil and the pattern coil, and the pattern coil and the thin plate coil are excessively narrow as described above. Without increasing the number of turns, the increase in electrical resistance can be suppressed. And since a laminated coil part contains a pattern coil, it is easy to make the total thickness of a laminated coil part thin even if it increases more turns. Therefore, it is easy to make the laminated coil portion a small coil as compared with the case where the one coil is only a thin plate coil. Typically, the thickness of the pattern coil is very thin compared to the thickness of the conductive plate forming a thin plate coil or individual plate coil, for example, 1/2 or less of the thickness of the conductive plate, and further 1/3 or less, It is 1/4 or less, and it is easy to reduce the total thickness.
その他、上記のトランスは、上記独立コイルを備える場合に比較して、独立コイルといった回路基板などとは独立した部品を不要にできて、製造コストも低減できる。 In addition, the above-described transformer can eliminate the need for parts independent of the circuit board such as the independent coil and the like, and can reduce the manufacturing cost as compared with the case where the independent coil is provided.
(2)上記のトランスの一形態として、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部はそれぞれ、前記薄板コイルを含み、
前記一次コイル部は、前記薄板コイルを含む前記積層コイル部を備える形態が挙げられる。
上記形態では一次コイル部に含む薄板コイルをつくる導電板と、二次コイル部に含む薄板コイルをつくる導電板とは異なる電力線路部を構成する。これらの電力線路部を設置する放熱部材が共通である形態、又は別である形態とすることができる。
(2) As one form of the above transformer,
Each of the primary coil portion and the secondary coil portion includes the thin plate coil,
The said primary coil part is a form provided with the said laminated coil part containing the said thin plate coil.
In the said form, the electric power line part which comprises the electroconductive board which produces the thin plate coil contained in a primary coil part and the electroconductive board which produces the thin plate coil contained in a secondary coil part comprises. It can be set as the form which the heat radiating member which installs these electric power line parts is common, or another form.
上記形態は、一次コイル部及び二次コイル部の双方が薄板コイルを含むため、各薄板コイルの熱を各薄板コイルに連なる電力線路部から放熱部材に放散でき、放熱性に優れる。また、上記形態は、代表的には高圧側コイルとして利用される一次コイル部が積層コイル部を備えるため、一次コイル部のターン数を多くし易い上に、上述のように電気抵抗の増大を抑制できる。更に、上記形態における二次コイル部は代表的にはパターンコイルを備えておらず、実質的に薄板コイルのみからなるため、一次コイル部と二次コイル部との合計厚さを薄くできることから、上述のように小型にし易い。 Since both the primary coil part and the secondary coil part contain a thin-plate coil, the said form can dissipate the heat | fever of each thin-plate coil from the power line part connected to each thin-plate coil to a heat radiating member, and is excellent in heat dissipation. Moreover, since the primary coil part utilized as a high voltage | pressure side coil is equipped with a laminated coil part typically, the said form is easy to increase the number of turns of a primary coil part, and also increases an electrical resistance as mentioned above. Can be suppressed. Furthermore, since the secondary coil portion in the above embodiment typically does not include a pattern coil, and consists essentially of a thin plate coil, the total thickness of the primary coil portion and the secondary coil portion can be reduced. As described above, it is easy to reduce the size.
(3)上記(2)のトランスの一形態として、
前記一次コイル部と前記二次コイル部とは、前記磁性コアに同軸状に積層され、
前記一次コイル部に含む前記薄板コイルと前記二次コイル部に含む前記薄板コイルとは、積層方向の両端に位置する形態が挙げられる。
(3) As one form of the transformer of (2) above,
The primary coil portion and the secondary coil portion are laminated coaxially on the magnetic core,
The thin plate coil included in the primary coil portion and the thin plate coil included in the secondary coil portion may be positioned at both ends in the stacking direction.
上記形態は、一次コイル部と二次コイル部とに含む薄板コイルが積層方向の両端に位置するため放熱し易く、放熱性により優れる上に、両コイル部が同軸状に積層されるため、両コイル部による設置面積をより小さくし易い点から小型にし易い。 Since the thin coil included in the primary coil portion and the secondary coil portion is positioned at both ends in the stacking direction, the above form is easy to dissipate heat and is excellent in heat dissipation, and both the coil portions are stacked coaxially. From the point that the installation area by the coil part can be further reduced, it is easy to reduce the size.
(4)上記のトランスの一形態として、
前記積層コイル部は、前記薄板コイルと前記個別板コイルとを備え、前記薄板コイルと前記個別板コイルとによって前記パターンコイルを挟む形態が挙げられる。
(4) As one form of the above transformer,
The laminated coil section includes the thin plate coil and the individual plate coil, and the pattern coil is sandwiched between the thin plate coil and the individual plate coil.
上記形態は、積層コイル部のターン数をより多くできる。上述(3)のように一次コイル部と二次コイル部とが積層配置されていれば、ターン数がより多くても設置面積を小さくし易い点から小型にし易い。 The said form can increase more turns of a laminated coil part. If the primary coil portion and the secondary coil portion are arranged in a stacked manner as in (3) above, it is easy to reduce the size because the installation area can be easily reduced even if the number of turns is larger.
(5)本発明の一形態に係る回路構成体は、
上記(1)から(4)のいずれか一つに記載のトランスと、
前記電子部品と、
前記電子部品が実装され、前記第一の導電板における前記薄板コイル以外の部分からなる前記電力線路部と、
前記第一の導電板の一面に配置される前記回路基板と、
前記電力線路部が絶縁層を介して設置される前記放熱部材とを備える。
(5) A circuit structure according to an aspect of the present invention is:
The transformer according to any one of (1) to (4) above;
The electronic component;
The power line portion that is mounted with the electronic component and includes a portion other than the thin plate coil in the first conductive plate;
The circuit board disposed on one surface of the first conductive plate;
The power line section includes the heat radiating member installed via an insulating layer.
上記の回路構成体によれば、電力線路部に実装される電子部品、及び電力線路部を構成する導電板の一部からなる薄板コイルは電力線路部を介して放熱部材に放熱できる。そのため、上記の回路構成体は、上記電子部品が印刷回路基板にのみ実装される場合やトランスのコイルが放熱部材に設置されない場合などに比較して、放熱性に優れる。電力線路部を構成する導電板は、代表的には、銅や銅合金といった導電性及び熱伝導性に優れる金属からなることからも、上記の回路構成体は放熱性に優れる。特に電子部品がFETなどの駆動時に発熱し易い半導体素子などであっても、この半導体素子は、上述のように電力線路部を介して放熱部材に放熱できるため、放熱性に優れる。 According to said circuit structure, the thin plate coil which consists of a part of electrically-conductive board which comprises the electronic component mounted in a power line part and a power line part can radiate | emit heat to a heat radiating member via a power line part. For this reason, the circuit structure is excellent in heat dissipation as compared with the case where the electronic component is mounted only on the printed circuit board or the case where the coil of the transformer is not installed on the heat dissipation member. Since the conductive plate constituting the power line portion is typically made of a metal having excellent conductivity and thermal conductivity, such as copper or copper alloy, the above circuit structure is excellent in heat dissipation. In particular, even if the electronic component is a semiconductor element that easily generates heat when driving an FET or the like, the semiconductor element can dissipate heat to the heat dissipation member via the power line portion as described above, and thus has excellent heat dissipation.
また、上記の回路構成体は、上述のように一次コイル部及び二次コイル部のうち、一方のコイルに積層コイル部を含むため、上記一方のコイルをパターンコイルのみとする場合や薄板コイルのみとする場合に比較して、ターン数をより多くしても電気抵抗の増大を抑制しつつ、小型である。 In addition, since the above-described circuit structure includes a laminated coil portion in one coil of the primary coil portion and the secondary coil portion as described above, only the pattern coil or only the thin plate coil is included in the one coil. Compared to the case, the increase in electrical resistance is suppressed even if the number of turns is increased, and the size is reduced.
更に、放熱部材は、代表的には、アルミニウムやアルミニウム合金などの熱伝導性に優れる金属からなる。上記の回路構成体は、放熱部材及び電力線路部の双方が上述のように金属からなる場合でも両者間に絶縁層が介在するため、電気絶縁性にも優れる。 Furthermore, the heat radiating member is typically made of a metal having excellent thermal conductivity such as aluminum or an aluminum alloy. Even when both the heat dissipating member and the power line portion are made of metal as described above, the circuit structure is excellent in electrical insulation because an insulating layer is interposed between the both.
その他、上記の回路構成体は、上述のように独立コイルを備える場合に比較して、電力線路部や回路基板などとは独立した部品を不要にできて、製造コストも低減できる。 In addition, the circuit configuration body described above can eliminate the need for parts independent of the power line section, the circuit board, and the like, as compared with the case where the independent coil is provided as described above, and can reduce the manufacturing cost.
(6)上記の回路構成体の一例として、
前記放熱部材は、前記磁性コアの一部を収納する凹部を備える形態が挙げられる。
(6) As an example of the above circuit structure,
The said heat radiating member has a form provided with the recessed part which accommodates a part of said magnetic core.
上記形態は、上述の効果に加えて、放熱部材の凹部に収納された磁性コアの熱を放熱部材に伝達し易く、放熱性により優れる。また、上記形態は、放熱部材からの磁性コアの突出高さを低くし易い点から、より小型にし易い。 In addition to the above-described effects, the above form easily transfers the heat of the magnetic core housed in the recess of the heat dissipation member to the heat dissipation member, and is excellent in heat dissipation. Moreover, the said form is easy to make it more compact from the point which is easy to make low the protrusion height of the magnetic core from a heat radiating member.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。図1,図2,図4,図5は、実施形態のトランス1の近傍を示す。図1では放熱部材8を省略している。図2,図4,図5は、実施形態のトランス1や実施形態の回路構成体10を構成要素の積層方向(同図の上下方向)に直交する平面で切断した断面図であり、構成要素の積層状態が分かり易い箇所を切断している。各構成要素は分かり易いように模式的に示し、その大きさ(厚さ、長さなど)は実際の大小関係とは異なることがある。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals in the figure indicate the same names. 1, FIG. 2, FIG. 4 and FIG. 5 show the vicinity of the
[実施形態]
(概要)
実施形態のトランス1は、電源ユニットなどの電気接続箱に備えられる回路部品に利用され、実施形態の回路構成体10の一部を構築する。このトランス1は、高圧側である一次コイル部2(図3なども参照)と、低圧側である二次コイル部3と、一次コイル部2及び二次コイル部3が配置される磁性コア4とを備える。ここでは磁性コア4がEI型コアであり(同)、一次コイル部2と二次コイル部3とが磁性コア4の中脚部40に同軸状に積層される場合を例示する。回路構成体10は、実施形態のトランス1と、電子部品6と、電子部品6が実装される電力線路部5と、電力線路部5を構成する導電板(第一の導電板)の一面に配置される回路基板7と、電力線路部5が絶縁層85(図2)を介して設置される放熱部材8(図2)とを備える。ここでは一次コイル部2側に一次側電力線路部52、電子部品62a〜62c、一次側回路基板72を備え、二次コイル部3側に二次側電力線路部53、電子部品63a〜63d、二次側回路基板73を備え、両電力線路部52,53で一つの放熱部材8を共用する場合を例示する(図2も参照)。
[Embodiment]
(Overview)
The
実施形態のトランス1は、一次コイル部2及び二次コイル部3の少なくとも一方に、電力線路部5を構成する導電板(第一の導電板)の一部からなる薄板コイルを含む。図2,図5では一次コイル部2及び二次コイル部3の双方に薄板コイル21,31を備える場合を示す。図4では、一次コイル部2に薄板コイルを備えておらず、二次コイル部3に薄板コイル31を備える場合を示す。また、実施形態のトランス1は、一次コイル部2又は二次コイル部3に、薄板コイル21及び第一の導電板とは独立した第二の導電板からなる個別板コイル23(図5,図6)の少なくとも一方と、回路基板7に形成されるパターンコイル22とが積層された積層コイル部20を含む(図2など)。トランス1は、薄板コイル21,31が電力線路部5を介して放熱部材8に放熱できるため、放熱性に優れる。また、トランス1は、高圧側コイル及び低圧側コイルの一方のコイルに積層コイル部20を含むため、上記一方のコイルがパターンコイルのみからなる場合や薄板コイルのみからなる場合に比較してターン数を多くしても電気抵抗の増大を抑制しつつ、小型である。
The
実施形態のトランス1のより具体的な構成として、例えば以下が挙げられる。
図2に示す実施形態1のトランス1Aでは、一次コイル部2及び二次コイル部3はそれぞれ薄板コイル21,31を含み、一次コイル部2は薄板コイル21を含む積層コイル部20Aを備える。この例のトランス1Aは、一次コイル部2と二次コイル部3とが磁性コア4の中脚部40に同軸状に積層され、一次コイル部2に含む薄板コイル21と二次コイル部3に含む薄板コイル31とが積層方向の両端に位置する。実施形態1の回路構成体10Aは、このトランス1Aを備え、一次コイル部2の薄板コイル21が放熱部材8側に配置される。
As a more specific configuration of the
In the
図4に示す実施形態2のトランス1Bでは、一次コイル部2は薄板コイルを備えておらず、個別板コイル23を含む積層コイル部20Bを備え、二次コイル部3は薄板コイル31を備える。実施形態2の回路構成体10Bは、このトランス1Bを備え、二次コイル部3の薄板コイル31が放熱部材8側に配置される。
In the
図5に示す実施形態3のトランス1Cでは、一次コイル部2及び二次コイル部3はそれぞれ薄板コイル21,31を含み、一次コイル部2は積層コイル部20Cを備える。積層コイル部20Cは、薄板コイル21と個別板コイル23とを備え、薄板コイル21と個別板コイル23とによってパターンコイル22を挟む。実施形態3の回路構成体10Cは、このトランス1Cを備える。
In the
以下、図1から図3を主に参照して、実施形態の回路構成体10の各構成要素を説明し、次に実施形態のトランス1を詳細に説明する。
Hereinafter, with reference mainly to FIGS. 1 to 3, each component of the
[実施形態1]
(回路構成体)
《電子部品》
電子部品6は、回路構成体10の用途に応じて備えられるものであり、半導体素子、例えば半導体リレー、FETやトランジスタといったスイッチング素子など、その他、コンデンサ(C)、変流器(CT)などが挙げられる。電子部品6は、市販品など、公知のものが利用できる。特に、大電流パワー回路の電源ユニット用途などでは、FETなどを好適に利用できる。この例の電子部品62a〜62c、63a〜63dはいずれもFETなどの半導体素子である。
[Embodiment 1]
(Circuit structure)
《Electronic parts》
The
《電力線路部》
電力線路部5は、電子部品6が実装されて、電子部品6に電力を供給する回路部品である。この用途から、電力線路部5は、導電性に優れる材料、代表的には銅や銅合金といった金属からなる導電板を所定の形状に成形されてなる板状部材である。電力線路部5は、例えば素材となる上述の金属からなる平板(以下、素材板と呼ぶことがある)をプレス成形などによって所定の形状に打ち抜いたり、折り曲げたりなどして成形される。電力線路部5の製造方法については、特許文献1など、公知の方法を参照できる。実施形態のトランス1及び回路構成体10では、この導電板の一部を薄板コイル21などとし、薄板コイル21以外の部分を電力線路部5とし、少なくとも電力線路部5の形成領域は放熱部材8に設置される。
<Power line section>
The
電力線路部5は、上述のように金属からなることで放熱性にも優れる。特に、銅や銅合金は熱伝導率が高く、放熱性により優れる。そのため、銅などからなる電力線路部5は、実装される電子部品6、特にFETなどの駆動時に発熱し易い半導体素子などから放熱部材8への放熱経路として機能する。このような電力線路部5を備える回路構成体10は放熱性に優れる。
The
電力線路部5及び薄板コイル21,31を構成する導電板の厚さは、例えば、0.3mm以上2.0mm以下が挙げられる。上記厚さが0.3mm以上であれば、薄板コイル21,31の断面積を大きく確保し易く、電気抵抗を低減し易い。電気抵抗の低減などの観点から、上記厚さは0.4mm以上、更に0.5mm以上とすることができる。上記厚さが2.0mm以下であれば、薄板コイル21,31を薄くできる。上記厚さが1.9mm以下、更に1.8mm以下、1.5mm以下、1.2mm以下、1.0mm以下であると、薄板コイル21,31をより薄型にでき、より小型なトランス1とし易い。
As for the thickness of the electrically conductive board which comprises the
《回路基板》
回路基板7は、代表的には、信号回路、パワー回路の一部、電流や電圧の検知回路などの所定の回路を構成し、銅などからなる箔状の導電路を少なくとも一層備える印刷回路基板(PCB)が挙げられる。この例の一次側回路基板72は、絶縁基板724と、絶縁基板724の表裏面(図2では上下面)にそれぞれ形成される二層の導電路720(図2では上面に形成されたもののみ示す)と、各導電路720を覆って保護する絶縁膜722,722とを備える。二次側回路基板73の基本的構成は一次側回路基板72と同様であり、絶縁基板734と、二層の導電路730(同)と、二層の絶縁膜732,732とを備える。導電路は、公知の印刷配線技術によって形成できる。導電路の厚さは例えば20μm以上200μm以下程度、更に50μm以上200μm以下程度が挙げられる。回路基板7の全体厚さは、300μm以上1000μm以下程度であると、回路基板7と電力線路部5をなす導電板との高低差が小さく、半田付けなどが行い易い。回路基板7の基本的構成は、公知の構成を参照できる。
<Circuit board>
The
回路構成体10において電力線路部5と回路基板7とは、代表的には積層配置され、接着層55で接合される。接着層55の構成材料には、適宜な接着剤が利用できる。特に、絶縁性に優れるものであると、絶縁膜722,732のみを備える場合に比較して、電力線路部5と回路基板7の導電路720,730との絶縁性を高められる。
In the
なお、電子部品6がFETなどの半導体素子であり、ドレイン端子D、ソース端子S、ゲート端子Gなどの複数の端子を備える場合、ドレイン端子D及びソース端子Sを電力線路部5に実装し、ゲート端子Gを回路基板7の導電路720,730に半田などを介して電気的に接続することがある。上述の「電子部品6を電力線路部5に実装する」とは、図2に示すように電子部品6のパッケージを電力線路部5に載置すると共に、電子部品6と電力線路部5とを電気的に接続することを意味する。ここでは、電子部品6に備える複数の端子のうち、一部の端子が半田などを介して電力線路部5に直接接続される場合には、「電子部品を電力線路部に実装する」ものとする。なお、図において各端子D,S,Gの配置位置などは例示である。
When the
《放熱部材》
放熱部材8は、電力線路部5自体の熱、及び電力線路部5に実装される電子部品6からの熱を外部に放散して、これらの温度上昇を抑制する部材である。放熱部材8は、代表的には、一面を電力線路部5の載置面(図2では上面)とする。図2では、載置面が、電力線路部5の表裏面のうち一面全面を載置可能な程度の大きさを有する平坦な平面からなる場合を例示する。放熱部材8は、例えば電力線路部5に覆われない箇所にフィン(図示せず)を備えると、表面積を増大できて放熱性をより高められる。この例では、一次側電力線路部52と二次側電力線路部53との双方が一つの放熱部材8を共用するが、一次側電力線路部52と二次側電力線路部53とを異なる放熱部材に設置させることもできる。
《Heat dissipation member》
The
この例の放熱部材8は、磁性コア4の一部を収納する凹部84を備える。この例の凹部84は、上述の載置面に開口し、載置面とは対向する側(図2では下側)に向かって設けられている。また、この例の凹部84の形状は、磁性コア4における凹部84に収納される箇所(以下、収納箇所と呼ぶことがある)の形状に対応している。磁性コア4の収納箇所は、図3に示すようにリボン状の連結部42であるため、凹部84もリボン状の凹みとする。凹部84の形状を磁性コア4の収納箇所に沿った形状とすれば、凹部84と上記収納箇所間の隙間を小さくし易い。そのため、薄板コイル21の熱などを磁性コア4を介して放熱部材8に伝え易く、放熱性に優れる。
The
凹部84の内寸は、上記収納箇所の大きさに応じて調整するとよい。上記内寸を上記収納箇所の外寸よりも若干大きくすると、上記収納箇所を凹部84に挿入し易い。凹部84が深いほど、磁性コア4における上記載置面からの突出高さを小さくできる。また、磁性コア4における放熱部材8との近接箇所を増大できて、磁性コア4の熱を放熱部材8に伝達し易く放熱性に優れる。上記突出高さが小さい点でより小型にし易い上に、放熱性にも優れるトランス1や回路構成体10とすることができる。この例の凹部84の深さは、上記一方の連結部42の高さ(図2では上下方向の大きさ)と同等程度である。そのため、磁性コア4が凹部84に収納されると、上記一方の連結部42の内面は、上記載置面に実質的に面一に配置される(図2)。従って、放熱部材8に対するトランス1のコイル(例えば実施形態1,3では一次コイル部2の薄板コイル21、実施形態2では二次コイル部3の薄板コイル31)の設置位置と、電力線路部5(例えば実施形態1,3では一次側電力線路部52、実施形態2では二次側電力線路部53)の設置位置とを実質的に同一平面上に設けることができる。この場合、上記コイル部分に段差などがなく、平面実装作業を行い易い。凹部84は、鋳造、切削加工、パンチなどを用いた塑性加工、といった適宜な方法によって形成することができる。
The inner dimension of the
放熱部材8の構成材料には、熱伝導性に優れる材料、例えばアルミニウムやアルミニウム合金などの金属が挙げられる。放熱部材8とその載置面に配置される電力線路部5との間には絶縁層85が介在される。絶縁層85の構成材料には、絶縁性に優れる樹脂やセラミックスなどが挙げられる。絶縁性接着剤からなる絶縁層85とし、電力線路部5と金属製の放熱部材8とを接合してもよい。フィラーなどを含有して熱伝導性に優れる絶縁性接着剤からなる絶縁層85とすると、電力線路部5から放熱部材8への放熱性をより高められる。図2に示すように、絶縁層85の構成材料が薄板コイル21のターン間に介在される場合には、ターン間の絶縁性を高めたり、更には薄板コイル21の放熱性を高めたりすることができる。
Examples of the constituent material of the
(トランス)
《磁性コア》
磁性コア4は、一次コイル部2と二次コイル部3とを磁気結合する部材である。この例の磁性コア4は、図3に示すように、分割された複数のコア片を組み合わせて閉磁路を形成するEI型コアである。この磁性コア4は、一次コイル部2及び二次コイル部3が同軸状に積層配置される中脚部40と、中脚部40の軸方向に沿って配置され、中脚部40を挟むように対向配置される一対の側脚部41,41と、並列されるこれら三つの脚部を挟むように対向配置される一対の平板状の連結部42,42とを備える。一方(図3では上方)のコア片は、一つの連結部42とその内面に立設される上記三つの脚部とを備えるE型コアである。他方(同下方)のコア片は、平板状のI型コアである。この例では、中脚部40を円柱状、連結部42を平面視リボン状としているが、磁性コア4の形状は適宜変更できる。この例のように他方のコア片をI型コアとすると中脚部40が無いため、放熱部材8の載置面を平坦な状態にできて、トランス1のコイルに連なる電力線路部5や回路基板7などを積層配置し易く、作業性に優れる。磁性コア4の形状は例示であり、適宜変更できる。例えば、EE型コア、組み合わせてO字状になるコアなどとすることができる。
(Trance)
<Magnetic core>
The
磁性コア4(コア片)には、例えばフェライトコアなどの焼結体、軟磁性材料の粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体、軟磁性材料の粉末と樹脂とを含む複合材料の成形体、電磁鋼板などの軟磁性材料の板材を積層した積層体などが利用できる。磁性コア4(コア片)には公知の材料、形状からなるものを利用できる。その他、磁性コア4は、必要に応じて磁気ギャップ(図示せず)を備えることができる。
The magnetic core 4 (core piece) includes, for example, a sintered body such as a ferrite core, a compacted body formed by compression molding a soft magnetic material powder, and a composite material molded body including a soft magnetic material powder and a resin. In addition, a laminated body in which soft magnetic materials such as electromagnetic steel sheets are laminated can be used. The magnetic core 4 (core piece) can be made of a known material and shape. In addition, the
《コイル》
トランス1に備える一次コイル部2と二次コイル部3とは、上述のように異なる仕様である。この例では、一次コイル部2は積層コイル部20からなり、二次コイル部3は薄板コイル31からなる。
"coil"
The
〈一次コイル部〉
一次コイル部2をなす積層コイル部20は、薄板コイル21及び個別板コイル23の少なくとも一方と、回路基板7に形成されるパターンコイル22とが積層されてなる。
<Primary coil section>
The
実施形態1のトランス1Aにおいて一次コイル部2をなす積層コイル部20Aは、図3に示すように一次側電力線路部52をなす導電板の一部が渦巻き状に形成されてなる一つの薄板コイル21と、一次側回路基板72に形成される二つのパターンコイル220,221とを備える。
The
この例の薄板コイル21は、一次側電力線路部52を構成する導電板の一部に一体に成形されている。薄板コイル21の一端部(図3では最外周に位置するターンの端部)は、上記導電板における一次側電力線路部52の形成領域に連続する箇所であり、ここでは一次コイル部2の入力端部をなす。薄板コイル21の他端部(図3では最内周に位置するターンの端部)は、パターンコイル22との電気的接続箇所である。この例では、上記電気的接続箇所をある程度大きな面積を有する切片とし、パターンコイル22との接合面積を大きくする。こうすることで接続箇所の信頼性を高められる。薄板コイル21のターン数は例示であり、図3では5ターンとするが、適宜変更できる(図6の薄板コイル21など参照)。高圧側コイルをなす薄板コイル21のターン数を多くすると、一次コイル部2の合計ターン数を増大できる。
The
この例の薄板コイル21は、一次側電力線路部52との一体物であるため、素材板にプレス成形(打ち抜きを含む)などを施して、所定の形状の一次側電力線路部52を製造する際に薄板コイル21を同時に成形すれば、工程数を低減できて製造性に優れる。ターン数や1ターンの幅、ターン間の隙間などが所定の値となるように成形条件を調整するとよい。図3に示す薄板コイル21のように、1ターンの幅及びターン間の隙間を狭くすればターン数を増大し易い。1ターンの幅をある程度広くすると(図6の薄板コイル21など参照)、断面積を大きくでき、電気抵抗を低減し易い。ターン間の隙間をある程度広くすれば(同)、打ち抜き易く、製造性に優れる。
Since the
この例のパターンコイル220,221は、一次側回路基板72に形成される複数の導電路720のうち、絶縁基板724の表裏面にそれぞれ形成されるものの一部からなる。一方のパターンコイル220の一端部は、薄板コイル21の他端部との電気的接続箇所であり、他端部は、他方のパターンコイル221との電気的接続箇所である。薄板コイル21とパターンコイル22との接合には、例えば半田などを用いたり、溶接などを行ったりすることが挙げられる。図2では半田などによる接合部9を例示する。他方のパターンコイル221の一端部は、一方のパターンコイル220の他端部との電気的接続箇所であり、他端部は、一次側電力線路部52との電気的接続箇所であり、ここでは一次コイル部2の出力端部をなす。パターンコイル220,221同士の電気的接続箇所には少なくとも一つ(ここでは複数)のビアホール26を設けている(図2も参照)。各パターンコイル220,221のターン数は1ターンである。しかし、ビアホール26を介して両パターンコイル220,221が接続されることで、合計2ターンのコイルとすることができる。他方のパターンコイル221と一次側電力線路部52とは、半田などの接合部9を介して電気的に接続される。この例では、図2に示すように、他方のパターンコイル221と一次側電力線路部52との間に一次側回路基板72の厚さに相当する段差があるため、上述の電気的接続には、銅などの導電性材料からなる段差吸収部材27を介在させている。なお、図において、クロスハッチングを付した部材は半田などの接合部9を例示する。
The pattern coils 220 and 221 in this example are formed of a part of the plurality of
ここでは、薄板コイル21の一端部を入力端部、パターンコイル221の一端部を出力端部として説明したが、入出力を逆にすることもできる。この入出力に関する事項は、後述する実施形態2,3についても同様である。
Here, one end portion of the
ここで、回路基板7は、導電路の積層数を局所的に変えない限り、ターン数が積層数以下であるコイルを備えることが実用的であると考えられる。例えば、回路基板7の下層に位置する導電路でターン数が多いパターンコイルを形成するために、細幅の渦巻きコイルとすれば、電気抵抗が2倍以上となるからである。これに対して、トランス1では、一方のコイル(ここでは一次コイル部2)を、薄板コイル21や個別板コイル23とパターンコイル22との双方を備える積層コイル部20とするため、両コイル21,22の合計ターン数を有することができる。この例の一次コイル部2は、5ターンの薄板コイル21と、各1ターンのパターンコイル220,221との合計7ターンの積層コイル部20Aを備えておりターン数が多いものの、電気抵抗の増大を抑制できる。
Here, it is considered practical that the
その他、この例では、薄板コイル21及びパターンコイル22の平面外形をいずれも円形状とするが、四角形状など適宜することができる。
In addition, in this example, the planar outer shape of each of the
〈二次コイル部〉
この例の二次コイル部3をなす薄板コイル31は、二次側電力線路部53を構成する導電板と同様な仕様の導電板から成形されて、半田などの接合部9を介して二次側電力線路部53に電気的に接続される(図2)。
<Secondary coil section>
The
薄板コイル31は、素材板を用意して、プレス成形などによって所定の形状に打ち抜いたり、折り曲げたりなどすることで得られる。薄板コイル31の基本的な製造方法は、上述の積層コイル部20に備える薄板コイル21を参照できる。
The
薄板コイル31のターン数は例示であり、ここでは1ターンとするが、適宜変更できる。低圧側コイルをなす薄板コイル31は、代表的には高圧側コイルよりもターン数を少なくできる。この例の薄板コイル31の各端部33は、入力端部、出力端部をなすと共に、二次側電力線路部53との電気的接続箇所である。この例では、図2に示すように、薄板コイル31と二次側電力線路部53との間に一次側回路基板72の厚さに相当する段差が有るため、上述の電気的接続が可能なように、この段差に応じて各端部33を適宜屈曲させている。この例の薄板コイル31は、二次側電力線路部53とは独立して製造可能であるため、このような段差形状であっても、精度よく成形できる。各端部33は、上述の接合部9を介して二次側電力線路部53の所定の位置に接合される。
The number of turns of the
二次コイル部3をなす薄板コイル31のターン数やターンの幅などについては、上述の積層コイル部20に備える薄板コイル21の項を参照するとよい。この例の薄板コイル31は、ターンの幅が一次コイル部2の薄板コイル21よりも広く、電気抵抗を低減し易い。二次コイル部3のターン数を一次コイル部2よりも多くすることもできる。
For the number of turns and the width of the turn of the
なお、薄板コイル31は、一次側の薄板コイル21と同様に、二次側電力線路部53を構成する導電板に一体に成形されてなるもの(図5参照)とすることができる。
The
〈組み付け状態〉
実施形態1のトランス1Aは、図3に示すように積層コイル部20Aからなる一次コイル部2の上に薄板コイル31からなる二次コイル部3が同軸状に積層され、積層されたコイルの内周に磁性コア4の中脚部40が挿通配置される。この例の積層コイル部20Aでは、一次コイル部2に含む薄板コイル21と二次コイル部3をなす薄板コイル31とが積層方向の両端に位置する。そのため、各薄板コイル21,31は放熱部材8や外部に放熱し易く、放熱性に優れる。この例のように一次側回路基板72(絶縁膜722)と二次コイル部3の薄板コイル31との間に放熱シート35を介在させることができる(図2)。この場合、一次側回路基板72の熱を、薄板コイル31を介して二次側電力線路部53に伝達でき、更に二次側電力線路部53を介して放熱部材8に伝達できて、放熱性をより高められる。放熱シート35の構成材料には、放熱性に優れるもの、例えば上述のフィラーを含む樹脂からなるものなどが利用できる。また、放熱シート35は、比較的低硬度で柔軟性に優れるものであると、薄板コイル31に密着し易く好ましい。一次側回路基板72(絶縁膜722)と二次コイル部3(薄板コイル31)との間に、放熱シート35に代えて、又は放熱シート35に加えて、上述の放熱性に優れる接着剤からなる接着層などを備えてもよい。
<Assembly state>
As shown in FIG. 3, the
更に、この例では、図2に示すように積層コイル部20Aをなす薄板コイル21と一方のパターンコイル220との間に接着層55と絶縁膜722とが介在する。両パターンコイル220,221間には絶縁基板724が介在する。他方のパターンコイル221と二次コイル部3をなす薄板コイル31との間には絶縁膜722が介在する。これらのことから、トランス1Aは、絶縁性にも優れる。上述の放熱シート35が樹脂などの絶縁性に優れる材料からなるものであると、他方のパターンコイル221と薄板コイル31との間の絶縁性をより高められる。
Further, in this example, as shown in FIG. 2, an
実施形態1の回路構成体10Aは、図2に示すように放熱部材8側から順に、絶縁層85、「一次側電力線路部52及び二次側電力線路部53」、適宜接着層55、「一次側回路基板72及び二次側回路基板73」が積層配置される。一次側電力線路部52及び二次側電力線路部53は、放熱部材8の載置面からの高さが実質的に等しい位置に配置され、一次側回路基板72及び二次側回路基板73も同様である。各電力線路部52,53には電子部品6が実装される。回路構成体10Aに備えるトランス1Aの近傍では、放熱部材8側から順に、(磁性コア4の連結部42)、絶縁層85、一次側電力線路部52と同位置に配置される一次コイル部2の薄板コイル21、接着層55、一次側回路基板72に備えるパターンコイル22、放熱シート35、二次コイル部3の薄板コイル31が積層配置される。
As illustrated in FIG. 2, the
その他、薄板コイル31と磁性コア4との間に絶縁介在部(図示せず)を備えることができる。この場合、両者間の絶縁性を高められる。絶縁介在部の構成材料には、樹脂などの絶縁性に優れる材料、更にフィラーなどを含有して放熱性にも優れる樹脂や、絶縁性及び放熱性に優れる接着剤などが挙げられる。
In addition, an insulating intermediate portion (not shown) can be provided between the
〈製造方法〉
実施形態のトランス1、及びトランス1を備える実施形態の回路構成体10は、例えば、上述の構成要素を用意し、上述の順に積層する工程と、適宜半田や溶接などで接合する工程と、所定の位置に磁性コア4を組み付ける工程とを行うことで製造できる。回路構成体10を構築することで、その一部にトランス1を構築できる。この例のトランス1A,回路構成体10Aを製造する具体的な工程として、例えば以下が挙げられる。以下は例示であり、適宜変更できる。例えば、(5)の複数箇所の接合のうち、一部をその他の工程で行ってもよい。
<Production method>
The
(1)薄板コイル21を一体に備える一次側電力線路部52、パターンコイル22が形成された一次側回路基板72、磁性コア4、凹部84を備える放熱部材8、薄板コイル31及び二次側電力線路部53、二次側回路基板73、電子部品6を用意する。この例では、絶縁層85(の材料)、接着層55(の材料)、放熱シート35なども用意する。
(2)凹部84に磁性コア4のI型コア(連結部42)を収納する。
(3)放熱部材8上に絶縁層85、「一次側電力線路部52及び二次側電力線路部53」、接着層55、「一次側回路基板72及び二次側回路基板73」を積層する。
(4)一次側回路基板72のパターンコイル22の形成箇所の上に、放熱シート35、薄板コイル31を積層する。
(5)電力線路部5の所定の箇所と、電子部品6、段差吸収部材27の一端、薄板コイル31の端部33とをそれぞれ接合部9などによって接合する。また、回路基板7の所定の箇所と、電子部品6の適宜な端子、段差吸収部材27の他端とをそれぞれ接合部9などによって接合する。パターンコイル220は、一次側電力線路部52の薄板コイル21と接合する。
(6)磁性コア4のE型コアの中脚部40を薄板コイル31、パターンコイル22、薄板コイル21の内周に挿入すると共に、I型コアに組み付ける。I型コアとE型コアとは接着剤などで固定したり、板バネなどを用いて接触状態を保持したりすることができる。
以上の工程によって、トランス1A及び回路構成体10Aを構築できる。
(1) A primary
(2) The I-type core (connecting portion 42) of the
(3) The insulating
(4) The
(5) A predetermined portion of the
(6) The
Through the above steps, the
(用途)
実施形態のトランス1及び回路構成体10は、電気接続箱、特に小型であることが望まれる自動車用電気接続箱などに利用できる。より具体的には、トランス1及び回路構成体10は、DC/DCコンバータ、AC/DCコンバータ、DC/ACインバータなどの各種の電圧変換装置、特に車載用装置の構成部品に利用できる。
(Use)
The
[効果]
実施形態のトランス1は、一次コイル部2及び二次コイル部3の少なくとも一方のコイルに薄板コイル21,31を含むため、コイルの熱を放熱部材8に放散でき、放熱性に優れる。また、実施形態のトランス1は、一次コイル部2及び二次コイル部3のうち、一方のコイルに積層コイル部20を備えるため、一方のコイルをパターンコイルのみとする場合や薄板コイルのみとする場合に比較して、ターン数を多くすることができながら、電気抵抗の増大を抑制できつつ、小型である。
[effect]
Since the
実施形態の回路構成体10は、電力線路部5を介して電子部品6だけでなく薄板コイル21をも放熱部材8に放熱できて、放熱性に優れる。また、実施形態の回路構成体10は、実施形態のトランス1を備えるため、上述のようにトランス1に備えるコイルのターン数を多くしても電気抵抗の増大を抑制できつつ、小型である。更に、実施形態の回路構成体10は、金属製の電力線路部5と熱伝導性に優れる金属製の放熱部材8との間に絶縁層85を備えるため、放熱性に優れつつ、絶縁性にも優れる。
The
この例の実施形態1のトランス1Aは、更に以下の効果を奏する。
(a)一次コイル部2に積層コイル部20Aを備えるため、ターン数を比較的多くすることが望まれる高圧側コイルのターン数を多くできる。
(b)二次コイル部3を薄板コイル31とする上に、積層コイル部20Aと薄板コイル31とを同軸状に積層することで、積層高さを小さくし易く、この点からより小型である。
(c)一次コイル部2及び二次コイル部3の双方に薄板コイル21,31を備えるため、放熱性により優れる。
The
(A) Since the
(B) The
(C) Since both the
この例の実施形態1の回路構成体10Aは、更に、放熱部材8に凹部84を備えて磁性コア4の一部を収納することで放熱性により優れる上に、磁性コア4を含む回路構成体10A全体の高さを小さくし易く、この点からより小型である。
In this example, the
[実施形態2]
図4に示す実施形態2のトランス1B、及び実施形態2の回路構成体10Bの基本的構成は、実施形態1と同様であり、トランス1Bは、一次コイル部2に積層コイル部20Bを備え、二次コイル部3に薄板コイル31を備え、これらのコイルが同軸状に積層配置される。実施形態2では、積層コイル部20Bに第一の導電板とは独立した第二の導電板からなる個別板コイル23を備える点、薄板コイル31が二次側電力線路部53を構成する導電板の一部に一体に成形されている点、一次コイル部2と二次コイル部3との積層順序が逆である点が実施形態1との主な相違点である。放熱部材8に近い側から順に、二次コイル部3の薄板コイル31、一次コイル部2のパターンコイル220,221、個別板コイル23が並ぶ。
[Embodiment 2]
The basic configuration of the
個別板コイル23は、適宜な導電板、例えば、一次側電力線路部52を構成する導電板と同様な仕様(構成材料、厚さなど)の導電板からなるものが挙げられる。このような個別板コイル23は実施形態1に備える薄板コイル31と同様に、素材板を用意して適宜成形することで製造することができる。個別板コイル23の詳細については、実施形態1の薄板コイル21を参照するとよい。
The
この例では、一次側電力線路部52と一次側回路基板72に形成される導電路720とが実施形態1と同様に段差吸収部材27を介して電気的に接続される。この導電路720は、ビアホール26を介して、パターンコイル220が電気的接続される。パターンコイル220は、別のビアホール26を介してパターンコイル221と電気的に接続される。このパターンコイル221と個別板コイル23の一端部(図4では最内周に位置するターンの端部)とが半田などの接合部9を介して接続される。個別板コイル23の他端部(図4では最外周に位置するターンの端部)は、半田などの接合部9を介して導電路720に接続される。即ち、この例では、パターンコイル220の一端部を入力端部とし、個別板コイル23の他端部を出力端部とする。
In this example, the primary
実施形態2のトランス1B及び回路構成体10Bは、実施形態1に比較して一次コイル部2と二次コイル部3との積層順序が逆であるものの、薄板コイル31からなる二次コイル部3が絶縁層85を介して放熱部材8に設置されるため、放熱性に優れる。特に、実施形態2のトランス1B及び回路構成体10Bは、個別板コイル23と一次側回路基板72のパターンコイル221との電気的接続箇所が放熱部材8から離れる側(図4では上側)に位置するため、半田などでの接合作業が行い易い。その他、実施形態2のトランス1B及び回路構成体10Bは、上述の電気抵抗の増大を抑制しつつ小型にできるといった実施形態1と同様な効果を奏する。
The
[実施形態3]
図5に示す実施形態3のトランス1C、及び実施形態3の回路構成体10Cの基本的構成は、実施形態1と同様であり、トランス1Cは、一次コイル部2に積層コイル部20Cを備え、二次コイル部3に薄板コイル31を備え、これらのコイルが同軸状に積層配置される。実施形態3では、積層コイル部20Cに薄板コイル21と個別板コイル23とを備える点、薄板コイル31が二次側電力線路部53を構成する導電板の一部に一体に成形されている点が実施形態1との主な相違点である。個別板コイル23の詳細は、実施形態2の個別板コイル23を参照するとよい。
[Embodiment 3]
The basic configuration of the
この例では、薄板コイル21と個別板コイル23とは、パターンコイル220,221を挟むように配置される。また、この例では、一次コイル部2に含む薄板コイル21と二次コイル部3に含む薄板コイル31とは、積層方向の両端に位置するように配置される。図5に示すように放熱部材8に近い側から順に、一次コイル部2の薄板コイル21、パターンコイル220,221、個別板コイル23、二次コイル部3の薄板コイル31が並ぶ。積層コイル部20はこのように薄板コイル21及びパターンコイル22の双方をそれぞれ積層物とすることもできる。
In this example, the
この例では、図6に示すように薄板コイル21を3ターン、個別板コイル23を2ターンとする。そのため、一次コイル部2は、3ターンの薄板コイル21と、各1ターンのパターンコイル220,221と、2ターンの個別板コイル23との合計7ターンの積層コイル部20Cを備える。このターン数は実施形態1で説明した積層コイル部20Aと同様であるが、薄板コイル21、個別板コイル23はそれぞれ1ターンの幅が実施形態1で説明した5ターンの薄板コイル21よりも大きいため、電気抵抗を低減し易い。
In this example, as shown in FIG. 6, the
一次コイル部2をなす積層コイル部20Cのうち、薄板コイル21、パターンコイル22の電気的接続については実施形態1と同様である。パターンコイル221と個別板コイル23との電気的接続は、以下の通りである。パターンコイル221と個別板コイル23の一端部(図6では最内周に位置するターンの端部、図5では中脚部40に近い側の部分)とが半田などの接合部9を介して接続される。個別板コイル23の他端部(図6では最外周に位置するターンの端部、図5では段差吸収部材27に近い側の部分)は、半田などの接合部9を介して導電路720に接続される。この導電路720と一次側電力線路部52とが段差吸収部材27を介して電気的に接続される。即ち、この例では、薄板コイル21の一端部を入力端部とし、個別板コイル23の他端部を出力端部とする。
Of the
この例では、放熱部材8から離れる側に配置される一次コイル部2の個別板コイル23と二次コイル部3の薄板コイル31との間に放熱シート35を介在させているが、省略することもできる。
In this example, a
実施形態3のトランス1C及び回路構成体10Cは、実施形態1と同様に一次コイル部2及び二次コイル部3の双方が薄板コイル21,31を備えるため、放熱性に優れる。この例では二次側の薄板コイル31が二次側電力線路部53を構成する導電板に一体に成形されており接合部9が介在しないこと、更には放熱シート35を介在させていることからも、薄板コイル31の熱を放熱部材8に放散し易く、放熱性により優れる。また、実施形態3では、高圧側である一次コイル部2を積層コイル部20Cとし、薄板コイル21と個別板コイル23との双方を備えるため、ターン数をより多くし易い。ターン数がより多くても、この例では、一次コイル部2及び二次コイル部3を同軸状に積層配置しており、設置面積を小さくし易いため、より小型にし易い。更に、この例では、二次側電力線路部53の成形時に同時に薄板コイル31を成形すれば、工程数を低減できて製造性にも優れる。また、接合部9による接合工程も不要にできる。その他、実施形態3のトランス1C及び回路構成体10Cは、上述の電気抵抗の増大を抑制しつつ小型にできるといった実施形態1と同様な効果を奏する。
The
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1,1A,1B,1C トランス
10,10A,10B,10C 回路構成体
2 一次コイル部
20,20A,20B,20C 積層コイル部
21 薄板コイル
22,220,221 パターンコイル
23 個別板コイル
26 ビアホール
27 段差吸収部材
3 二次コイル部
31 薄板コイル
33 端部
35 放熱シート
4 磁性コア
40 中脚部
41 側脚部
42 連結部
5 電力線路部
52 一次側電力線路部
53 二次側電力線路部
55 接着層
6,62a,62b,62c,63a,63b,63c,63d 電子部品
7 回路基板
72 一次側回路基板
73 二次側回路基板
720,730 導電路
722,732 絶縁膜
724,734 絶縁基板
8 放熱部材
84 凹部
85 絶縁層
9 接合部
D ドレイン端子
S ソース端子
G ゲート端子
1, 1A, 1B,
Claims (6)
二次コイル部と、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部が配置される磁性コアとを備え、
前記一次コイル部及び前記二次コイル部の少なくとも一方は、
電子部品が実装される電力線路部を構成し、放熱部材に設置される第一の導電板の一部からなる薄板コイルを含み、
前記一次コイル部、又は前記二次コイル部は、
前記薄板コイル及び前記第一の導電板とは独立した第二の導電板からなる個別板コイルの少なくとも一方と、
前記第一の導電板の一面に配置される回路基板に形成されるパターンコイルとが積層された積層コイル部を含むトランス。 A primary coil section;
A secondary coil section;
A magnetic core on which the primary coil part and the secondary coil part are arranged,
At least one of the primary coil part and the secondary coil part is:
A power line portion on which electronic components are mounted is configured, and includes a thin coil formed of a part of a first conductive plate installed on a heat dissipation member,
The primary coil part or the secondary coil part is
At least one of the individual plate coils composed of a second conductive plate independent of the thin plate coil and the first conductive plate;
A transformer including a laminated coil portion in which a pattern coil formed on a circuit board disposed on one surface of the first conductive plate is laminated.
前記一次コイル部は、前記薄板コイルを含む前記積層コイル部を備える請求項1に記載のトランス。 Each of the primary coil portion and the secondary coil portion includes the thin plate coil,
The transformer according to claim 1, wherein the primary coil unit includes the laminated coil unit including the thin plate coil.
前記一次コイル部に含む前記薄板コイルと前記二次コイル部に含む前記薄板コイルとは、積層方向の両端に位置する請求項2に記載のトランス。 The primary coil portion and the secondary coil portion are laminated coaxially on the magnetic core,
The transformer according to claim 2, wherein the thin plate coil included in the primary coil portion and the thin plate coil included in the secondary coil portion are located at both ends in the stacking direction.
前記電子部品と、
前記電子部品が実装され、前記第一の導電板における前記薄板コイル以外の部分からなる前記電力線路部と、
前記第一の導電板の一面に配置される前記回路基板と、
前記電力線路部が絶縁層を介して設置される前記放熱部材とを備える回路構成体。 The transformer according to any one of claims 1 to 4,
The electronic component;
The power line portion that is mounted with the electronic component and includes a portion other than the thin plate coil in the first conductive plate;
The circuit board disposed on one surface of the first conductive plate;
A circuit structure provided with the heat dissipation member in which the power line part is installed via an insulating layer.
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JP7213938B1 (en) | 2021-11-11 | 2023-01-27 | 三菱電機株式会社 | Transformers and power converters |
WO2024116850A1 (en) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | 三菱電機株式会社 | Coil device and power conversion device |
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