JP3203645U - 複合巻線部品 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に組み立てることができ、コアの放熱が容易なトランスとリアクトルを一体化した複合型巻線部品を提供する。【解決手段】複合型巻線部品１は、トランスＴ１の一次巻線と二次巻線およびリアクトルＬ１の巻線を有する多層基板２と、トランスＴ１の一次巻線と二次巻線を磁気結合させる第１コアと、リアクトルＬ１の巻線と磁気結合される第２コアとを備え、多層基板２は一つの相に複数ターンからなる巻線を有し、各層の巻線を並列およびまたは直列に接続することでリアクトルＬ１の巻線を構成し、それぞれのコアとは接着されないことを特徴とする。さらに、複合型巻線部品１が実装基板に実装された後、多層基板２または実装基板とそれぞれのコアが接着されるとよい。【選択図】図１

Description

本考案は、トランスとリアクトルを一体化した複合型巻線部品に関する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子機器には、電気的に結合されたトランスとリアクトルを使用することが多い。そこで、電子部品を搭載した多層プリント配線基板にコイルパターンを設け、コアを搭載することでコイル部品とすることが知られている（特許文献１）。特許文献１は、多層基板の各層に設けられたコイルパターンをスルーホールで接続してコイル部品とする。

さらに、多層基板で作られたコイル部品を使用し、リアクトルとトランスを一体化して小型化するリアクトル付きのトランスが知られている（特許文献２）。製作工数を低減し、特性の変動を無くすことができる。

また、トランスの二次巻線とリアクトルは電気的に接続されるので、トランスの二次巻線とリアクトルの巻線を１つのプリント配線基板で構成しそれぞれを接続するスイッチング電源装置が知られている（特許文献３）。

特開平７−３８２６２ 特開平１０−２７０２６８号公報 特開２０１０−１５３７２４号公報

特許文献１は、装置を構成する回路を多層基板で構成するのでコストが増大する。また、複数のコイル部品を多層基板で構成することも記載されるが、各コイル部品の異なる場合の構成については示されていない。

特許文献２は、トランスの巻線とリアクトルの巻線をそれぞれ異なる多層基板で構成する。このため、トランスの巻線とリアクトルの巻線の巻数を任意に構成できるが、構成部品が増える。また、搭載したマザーボードでトランスの二次巻線とリアクトルは電気的に接続する必要がある。

特許文献３は、トランスの一次巻線を有する第１コイル基板とトランスの二次巻線とリアクトル巻き線を有する第２コイル基板を用いる。それぞれのコイル基板を放熱部材で直接放熱するので放熱性を高めることができ、且つ実装領域を充分に確保することができる。しかし、コイル基板を２つ用いて重ねるので、組立てが複雑になり、トランスの一次巻線と二次巻線の結合にバラツキが生じることが懸念される。また、各巻線とコアを放熱するので放熱部材の構造が複雑になる。

本考案は、容易に組み立てることがであり、コアの放熱が容易なトランスとリアクトルを一体化した複合型巻線部品である。

本考案の複合型巻線部品は、トランスの一次巻線と二次巻線およびリアクトル巻線を有する多層基板と、前記トランスの一次巻線と二次巻線を磁気結合させる第１コアと、前記リアクトル巻線と磁気結合される第２コアとを備え、前記多層基板は一つの相に複数ターンからなる巻線を有し、各層の巻線を並列およびまたは直列に接続することで前記リアクトル巻線を構成し、それぞれのコアとは接着されないことを特徴とする。
さらに、複合型巻線部品が実装基板に実装された後、前記多層基板とそれぞれのコアが接着されるとよい。

トランスの一次巻線と二次巻線およびリアクトル巻線が一つの多層基板で構成されるので、組み立てが容易であり、多層基板は一つの層に複数ターンからなる巻線を有し、各層の巻線を並列およびまたは直列に接続するので、各層間を接続するスルーホールを少なくできる。また、複合型巻線部品を実装するときはそれぞれのコアと多層基板は接着されないので、複合型巻線部品を実装するとき、多層基板に設けられた端子の高さに影響されることなく、コアを実装基板の面に確実に接触させることができる。

本考案の実施例の複合型巻線部品の外観図である。 本考案の実施例に使用する多層基板の外観図である。 本考案の実施例を搭載したＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。 本考案の多層基板の構造例１、２を説明した各層の展開図である。 本考案の多層基板の構造例１の断面図である。 本考案の多層基板の構造例２の断面図である。 本考案の複合型巻線部品の他の例を示す外観図である。 本考案の複合型巻線部品の外観図である。 本考案の複合型巻線部品の実装方法を説明する図である。 本考案の複合型巻線部品を搭載する実装基板設けた銅はくパターンを説明する図である。

本考案の複合型巻線部品１の実施例を図１に示す。複合型巻線部品１は、トランスＴ１の一次巻線Ｐと二次巻線Ｓ１，Ｓ２およびリアクトルＬ２の巻線を１つの多層基板２で構成さる。トランスＴ１の一次巻線Ｐと二次巻線Ｓ１、Ｓ２は同一のトランス用コアで磁気結合される。一次巻線Ｐは端子ｔ１、ｔ２で引き出され、二次巻線Ｓ１、Ｓ２は直列に接続され両端がｔ３、ｔ４で引き出される。二次巻線Ｓ１、Ｓ２の接続点は多層基板の配線パターンでリアクトルＬ１の巻線の一端に接続される。リアクトルＬ１の巻線の他端は端子ｔ５で引き出させる。多層基板２の外観図を図２に示す。一次巻線Ｐと二次巻線Ｓ１、Ｓ２は多層基板２に開けられたコア挿入孔５の周囲に設けたパターンで作られ、切り欠き３−１および切り欠き３−２およびコア挿入孔５にトランス用コアを装着してトランスＴ１とする。リアクトルの巻線は多層基板２に開けられたコア挿入孔６の周囲に設けたパターンで作られ、切り欠き４−１および切り欠き４−２およびコア挿入孔６にリアクトル用コアを装着してリアクトルＬ１とする。

多層基板２は各層に配線パラーンを挿入孔の周囲に設け巻線とし、各巻線を接続する。各巻線を接続する方法は、全層を貫通するスルーホールで接続する方法と、１層の層間を接続するビアがある。たとえば、センタータップ方式で４ターンの巻線を作る場合には、スルーホールだけで接続すると７個のスルーホールが必要となる。これに対し、図４（ａ）に示す構造例１ように、１層置きに設けたビアＢ１乃至Ｂ４と全層を貫通するスルーホールＢ５乃至Ｂ７とを組み合わせると、スルーホール３個、ビア４個とすることができる。ビアは１層置きに作るので、層方向に対しては同じ位置に配置することができる。図５に具体例１の断面図を示す。Ｐ１乃至Ｐ８は配線パターンによる巻線、Ｂ１乃至Ｂ７はスルーホールまたはビアであり、端子ａ、ｂ、ｃはトランスをセンタータップ方式とした場合の引き出し端子である。このため、多層基板２は面方向に対して４か所のスルーホールまたはビアの形成部でよい。各層の巻線を複数回の巻数にすると、さらにスルーホールまたはビアの形成部を減らすことができる。図４（ｂ）の構造例２では、図６に示す断面図のように、各層の巻数を２ターンとすることで、３か所のスルーホールまたはビアの形成部とすることができる。なお、図５および図６では、巻線パターンとスルーホールまたはビアの関係を明瞭にするため、巻線パターンとスルーホールまたはビアの接続は省略している。

実施例では、複合型巻線部品１を１２層の多層基板２を使用し、図７の構造とした。トランスＴ１は図７（ａ）に示すように第１層および第２層で第１の一次巻線を形成し、第１１層および第１２層で第２の一次巻線形成し、第１の一次巻線と第２の一次巻線を直列に接続して一次巻線Ｐを形成する。第３層乃至第６層で二次巻線Ｓ１、第７層乃至第１０層で二次巻線Ｓ２を形成する。また、リアクトルＬ１は、図７（ｂ）に示すように第１層乃至第１２層で巻線を形成する。また、第６層、第７層でトランスの二次巻線ａ、ｂとリアクトルの巻線ａ、ｂとを接続する。Ｂ５乃至Ｂ８およびＬＢ７乃至ＬＢ９およびＢ１１はスルーホールによる接続、Ｂ１乃至Ｂ４およびＢ９、Ｂ１０およびＬＢ１乃至ＢＬ８はビアによる接続である。斜線を施した円はコア挿入孔である。端子ｔ１およびｔ２からトランスＴ１の一次巻線Ｐに接続され、端子ｔ３およびｔ４からトランスＴ２の二次巻線Ｓ１，Ｓ２の一端が出力され、端子ｔ５からリアクトルの一端が出力される。各端子は図１の回路図の記号と対応する。トランスとリアクトルとの接続を多層基板２の同一の層で接続するので、スルーホールを削減することができる。

複合型巻線部品１は実装基板１０に搭載されるが、実装基板１０の部品配置によっては図８のようにしても良い。巻線部を多層基板で作るので形状は任意に決めることができる。以下図８の複合型巻線部品１１を例に説明する。多層基板２１は多層基板２とは形状のみ異なる。図９に示すように、多層基板２１は複数の端子ｔ１乃至ｔ５を備え、各端子によってそれぞれの巻線と実装基板１０とを電気的に接続する。このため、複合型巻線部品１１の実装面側はコアが端子より突き出ないように端子を長くする。すると、コアが実装基板と接触しないのでコアを放熱することができない。そこで、本考案では、複合型巻線部品１１を他の電子部品共に実装基板１０に実装する際、コアの挿入方向に対して移動可能な構造とする。具体的にはトランス用コアとリアクトル用コアと多層基板２１を接着しない。こうすることで、複合型巻線部品１１を実装基板１０に実装すると、トランス用コアおよびリアクトル用コアは移動して実装基板１０の面に接する。この状態においてコアと多層基板２１または実装基板１０とを接着固定する。このため、複合型巻線部品１１が搭載された装置が稼働時に、それぞれのコアまたは多層基板２から音なりが発生することなく、またそれぞれのコアと実装基板１０が接するのでそれぞれのコアが発生する熱が実装基板から放熱される。

実装基板１０は、図１０のように、コアが接する部分は銅はくパターン３１、３２を設けると良い。銅はくパターンを介して複合巻線部品１１のコアが放熱されるので放熱効果がより高くなる。さらに、銅はくパターン３１、３２は実装基板１０の両面に設け、スルーホールで接続するとさらに放熱効果が高くなる。また、銅はくパターン上に熱伝導性のシートを挟むまたはグリスを塗布するとさらに放熱効果が期待できる。

このように構成された複合型巻線部品１は、図３のＤＣ／ＤＣコンバータに使用される。直流電圧Ｅをスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるスイッチング回路で矩形波の交流に変換し、複合型巻線部品１の端子ｔ１、ｔ２に入力される。端子ｔ３および端子ｔ４はそれぞれダイオードＤ１、Ｄ２を介して負荷の一端に接続される。また、端子ｔ５は平滑コンデンサＣ１およびに負荷の他端に接続さる。このように接続されることによって、二次側センタータップ方式のＤＣ／ＤＣコンバータが構成される。トランスとリアクトルを一体化したので、トランスとリアクトルの接続が短くなりノイズが低減され、さらに実装が容易になる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ等のような巻線部品を複数使用する電子機器に最適である。

１、１１ 複合型巻線部品
２ 多層基板
３−１、３−２、４−１、４−２ 切り欠き
５、６ コア挿入孔
１０ 実装基板
３１、３１ 銅はくパターン
Ｔ１ トランス
Ｌ１ リアクトル
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５ 端子

Claims (3)

1. それぞれの層に巻線用パターンが、全層を貫通して接続する貫通手段または層間を接続する層間手段を介して接続されることで、トランスの一次巻線と二次巻線およびリアクトル巻線が形成された多層基板と、
   前記一次巻線と前記二次巻線とを磁気結合させた第１コアと、
   前記リアクトル巻線と磁気結合される第２コアとを備え、
   前記多層基板は、巻線用パターンは複数ターンからなり、各層の巻線を並列およびまたは直列に接続することで前記一次巻線と前記二次巻線および前記リアクトル巻線を形成し、前記第１コアと前記第２コアと前記多層基板とはそれぞれ接着されないことを特徴とする複合型巻線部品。
2. 前記複合型巻線部品は、実装基板に実装された後、前記多層基板または前記実装基板と前記第１コアと前記第２コアとが接着されることを特徴とする請求項１に記載の複合型巻線部品。
3. 前記二次巻線と前記リアクトル巻線とは、前記多層基板のいずれかの層で接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の複合型巻線部品。

Images