JP3488868B2 - Planar coils and transformers - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、平板状の導体が渦
巻き状に配置されて形成された巻線を有する平面コイル
および平面トランスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plane coil and a plane transformer having a winding formed by spirally arranging flat conductors.
【0002】[0002]
【従来の技術】平面コイルや平面トランスは、スイッチ
ング電源等におけるチョークコイルやトランスとして使
われている。平面コイルや平面トランスは、平板状の導
体が渦巻き状に配置されて形成された導体パターンより
なる巻線を有している。平面トランスや複数の巻線を有
する平面コイルでは、複数の巻線が絶縁層を介して厚さ
方向に積み重ねられている。2. Description of the Related Art Planar coils and transformers are used as choke coils and transformers in switching power supplies and the like. The plane coil and the plane transformer have windings made of a conductor pattern formed by spirally arranging flat conductors. In a flat transformer or a flat coil having a plurality of windings, a plurality of windings are stacked in the thickness direction via an insulating layer.
【0003】平面コイルや平面トランスのうち、出力電
流が比較的小さなものは、例えば、スパッタ法等の薄膜
形成技術によって、渦巻き状の導体パターン、絶縁層お
よび磁性層を積み上げて形成される。また、平面コイル
や平面トランスのうち、出力電流が中程度のものは、例
えば、各面における導体層をエッチングして各面に渦巻
き状の導体パターンを形成した両面プリント基板を、絶
縁層を介して積層してなるプリントコイルや、導体板を
打ち抜いて形成した渦巻き状の導体パターンを絶縁層を
介して積層してなるコイルが用いられる。これらのコイ
ルには、渦巻き状の導体パターンの中心部分において厚
さ方向に貫通する孔が形成され、この孔に、EE型フェ
ライトコア等の磁性体が挿入される。Among flat coils and flat transformers, those having a relatively small output current are formed by stacking a spiral conductor pattern, an insulating layer and a magnetic layer by a thin film forming technique such as sputtering. Further, among the planar coils and the planar transformers, those having a medium output current include, for example, a double-sided printed circuit board on which a spiral conductor pattern is formed on each surface by etching the conductor layer on each surface with an insulating layer interposed therebetween. There is used a printed coil formed by stacking the conductive plates, or a coil formed by stacking spiral conductor patterns formed by punching a conductive plate with an insulating layer interposed therebetween. In these coils, a hole penetrating in the thickness direction is formed in the central portion of the spiral conductor pattern, and a magnetic body such as an EE type ferrite core is inserted into this hole.
【0004】上述のような平面コイルや平面トランス
は、薄型化が可能であるため、特に小型、薄型のスイッ
チング電源等に使われている。The flat coil and the flat transformer as described above can be made thin, and are therefore used particularly in small and thin switching power supplies.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】近年、IC(集積回
路)の集積度の増大に伴うICの動作電圧の低下、大電
流化等により、スイッチング電源には小型化と共に大電
流化が求められている。チョークコイルやトランスにお
ける導体の抵抗による損失、いわゆる銅損は、電流値の
二乗に比例して大きくなる。そのため、チョークコイル
やトランスとして用いられる平面コイルや平面トランス
では、導体の抵抗値の低減が重要な課題となっている。In recent years, due to the decrease in operating voltage of ICs and the increase in current accompanying the increase in the degree of integration of ICs (integrated circuits), switching power supplies are required to be downsized and to be increased in current. There is. The loss due to the resistance of the conductor in the choke coil or transformer, so-called copper loss, increases in proportion to the square of the current value. Therefore, in the plane coil and the plane transformer used as the choke coil and the transformer, reduction of the resistance value of the conductor is an important issue.
【0006】スイッチング電源の主要部品の一つである
FET(電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子
は、半導体技術の進歩と共に損失の低減および小型化が
進んでいる。これに対し、スイッチング電源のもう一つ
の主要部品であるチョークコイルやトランス等の磁性部
品は、小型化しにくい部品である。そのため、スイッチ
ング電源全体に対する磁性部品の体積比は大きくなる傾
向にある。磁性部品は小型化の方向に進歩しているもの
の、それは、上記のスイッチング素子の進歩に伴うスイ
ッチング周波数の高周波化に負うところが大きい。しか
し、スイッチング周波数が高周波化した場合には、コイ
ルやトランスのコアは小型化または低損失化できるもの
の、表皮効果の影響で導体における損失である銅損は逆
に大きくなるという問題が生じる。Switching elements such as FETs (field effect transistors), which are one of the main components of a switching power supply, have been reduced in loss and miniaturized with the progress of semiconductor technology. On the other hand, magnetic parts such as choke coils and transformers, which are the other main parts of the switching power supply, are difficult to miniaturize. Therefore, the volume ratio of the magnetic component to the entire switching power supply tends to increase. Although magnetic components have been progressing toward miniaturization, they are largely due to the higher switching frequency associated with the progress of the above switching elements. However, when the switching frequency becomes higher, the core of the coil or the transformer can be downsized or the loss can be reduced, but the problem that the copper loss, which is the loss in the conductor, is increased due to the effect of the skin effect.
【0007】ところで、従来は、平面コイルや平面トラ
ンスにおける巻線の各ターン毎の部分の幅は一定である
場合が多かった。しかしながら、この場合には、巻線の
うちの外側の部分の抵抗が大きくなり、結果的に巻線全
体の抵抗が大きくなるという問題点があった。By the way, conventionally, the width of each turn of the winding in the plane coil or the plane transformer is often constant. However, in this case, there is a problem that the resistance of the outer portion of the winding becomes large, and as a result, the resistance of the entire winding becomes large.
【0008】これに対し、特開平5−226155号公
報には、コイルにおける巻線の各部分の銅損が同一にな
るように、巻線の幅を、中心から遠ざかるに従って増大
させる技術が開示されている。この技術では、複雑な式
を使って巻線の各部分の幅を決定している。また、特開
平7−37728号公報にも、コイルにおける巻線の各
部分の銅損が同一もしくは概ね同一になるように、巻線
の幅を、中心から遠ざかるに従って増大させる技術が開
示されている。これらの技術では、いずれも、巻線のう
ちの各ターン毎の部分の内周部の半径Riと各ターン毎
の部分の幅Wの比であるRi/Wを一定にすることによ
って、コイルにおける巻線の各部分の銅損をいたるとこ
ろで同一にし、限られた空間的制約の下でコイル全体の
銅損が最小になるように図っている。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-226155 discloses a technique of increasing the width of the winding as the distance from the center increases so that the copper loss of each portion of the winding in the coil becomes the same. ing. This technique uses a complex formula to determine the width of each part of the winding. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-37728 also discloses a technique of increasing the width of the winding as the distance from the center increases so that the copper loss of each portion of the winding in the coil becomes the same or almost the same. . In any of these techniques, the ratio Ri / W, which is the ratio of the radius Ri of the inner peripheral portion of each turn of the winding to the width W of each turn of the winding, is made constant, thereby The copper loss of each part of the winding is made the same everywhere, and the copper loss of the entire coil is minimized under the limited space constraint.
【0009】しかしながら、上述のRi/Wを一定にす
ることによって、コイルにおける巻線の各部分の銅損が
いたるところで同一になるのか、また、これにより、コ
イル全体の銅損が最小になるのかは証明されていない。However, by making the above Ri / W constant, does the copper loss of each part of the winding in the coil become the same everywhere, and whether the copper loss of the whole coil is minimized? Is not proven.
【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、限られた空間の中で損失が最小にな
るように巻線を配置した平面コイルおよび平面トランス
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plane coil and a plane transformer in which windings are arranged so that loss is minimized in a limited space. is there.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の平面コイルは、
平板状の導体が渦巻き状に配置されて形成された巻線を
備えたものであって、巻線はNターン(Nは2以上の整
数)の巻線部分を含み、内側からnターン(nは1以
上、N以下の整数)目の巻線部分の内周部の半径をr
i(n)、外周部の半径をro(n)とし、最も内側の巻線部分
の内周部の半径rmi n、最も外側の巻線部分の外周部の
半径と最も内側の巻線部分の内周部の半径との差W
total、および隣接するターン間における巻線部分間の
距離Dが与えられたときに、式(1)で表されるAの値
が最小となるようにri(n)およびro(n)が定められてい
るものである。ただし、ri(1)=rmin、ri(n+1)−ro
(n)=D、ro(N)−ri(1)=Wtotalである。The plane coil of the present invention comprises:
A winding is formed by arranging a flat conductor in a spiral shape, and the winding includes a winding portion of N turns (N is an integer of 2 or more), and n turns (n Is an integer of 1 or more and N or less)
i (n), the radius of the outer peripheral portion and r o (n), the innermost winding radius r mi n of the inner peripheral portion of the portion, the innermost winding and the radius of the outer periphery of the outermost winding portions Difference W from the inner radius of the part
r i (n) and r o (n) are minimized so that the value of A represented by the equation (1) is minimized when total and the distance D between the winding portions between adjacent turns are given. Is stipulated. However, r i (1) = r min , r i (n + 1) −r o
(n) = D and r o (N) −r i (1) = W total .
【0012】[0012]
【数3】 [Equation 3]
【0013】本発明の平面コイルでは、式(1)で表さ
れるAの値が最小となるようにri(n)およびro(n)を設
定することにより、巻線全体の抵抗値が最小になり、そ
の結果、巻線全体における損失が最小になる。なお、本
出願において、巻線部分とは、巻線全体のうちの1ター
ン分の部分を言う。In the planar coil of the present invention, the resistance value of the entire winding is set by setting r i (n) and r o (n) so that the value of A expressed by the equation (1) is minimized. Is minimized, resulting in a minimum loss in the entire winding. In the present application, the winding portion refers to a portion for one turn of the entire winding.
【0014】本発明の平面コイルにおいて、巻線は複数
設けられ、この複数の巻線は、絶縁層を介して厚さ方向
に積層され、且つ並列または直列に接続されていてもよ
い。In the planar coil of the present invention, a plurality of windings are provided, and the plurality of windings may be laminated in the thickness direction via an insulating layer and connected in parallel or in series.
【0015】本発明の平面トランスは、平面的に形成さ
れ、厚さ方向に積層された複数の巻線と、各巻線間に配
置された絶縁層とを備え、複数の巻線のうちの一部の巻
線が一次巻線となり、複数の巻線のうちの他の一部の巻
線が二次巻線となっているものであって、複数の巻線の
うちの少なくとも1つは、平板状の導体が渦巻き状に配
置されて形成されたNターン(Nは2以上の整数)の巻
線部分を含み、内側からnターン(nは1以上、N以下
の整数)目の巻線部分の内周部の半径をri(n)、外周部
の半径をro(n)とし、最も内側の巻線部分の内周部の半
径rmin、最も外側の巻線部分の外周部の半径と最も内
側の巻線部分の内周部の半径との差Wtotal、および隣
接するターン間における巻線部分間の距離Dが与えられ
たときに、上記式(1)で表されるAの値が最小となる
ようにri(n)およびro(n)が定められているものであ
る。The plane transformer of the present invention comprises a plurality of windings formed in a plane and stacked in the thickness direction, and an insulating layer arranged between the windings, and is one of the plurality of windings. Part of the plurality of windings is a secondary winding, and at least one of the plurality of windings is a primary winding and at least one of the plurality of windings is a secondary winding. A winding of N turns (N is an integer of 2 or more) formed by arranging flat conductors in a spiral shape, and is the nth turn (n is an integer of 1 or more and N or less) winding from the inside. The radius of the inner circumference of the part is r i (n), the radius of the outer circumference is r o (n), the radius r min of the inner circumference of the innermost winding part, and the outer circumference of the outermost winding part. difference W total of the inner peripheral portion of the radius of the innermost winding portions, and adjacent when the distance D between the winding portions is given in between turns of the above formula ( ) Represented by r so that the value becomes the minimum A i (n) and r o (n) in which is defined.
【0016】本発明の平面トランスでは、式(1)で表
されるAの値が最小となるようにr i(n)およびro(n)を
設定することにより、Nターンの巻線全体の抵抗値が最
小になり、その結果、Nターンの巻線全体における損失
が最小になる。The flat transformer of the present invention is expressed by the equation (1).
R to minimize the value of A i(n) and ro(n)
By setting, the resistance value of the entire N-turn winding is maximized.
Small, resulting in losses in the entire N-turn winding
Is minimized.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]まず、図1および図2を参照し
て、本発明の第1の実施の形態に係る平面コイルの構成
について説明する。図1は本実施の形態に係る平面コイ
ルの平面図、図2は図1におけるA−A線断面図であ
る。本実施の形態に係る平面コイルは、円板状の絶縁層
10と、この絶縁層10の一方の面に形成されたNター
ン(Nは2以上の整数)の巻線11とを備えている。図
1には、一例として5ターンの巻線11を示している。
絶縁層10の中心部分には円形の孔10aが形成されて
いる。巻線11は、孔10aの外周部と絶縁層10の外
周部との間の領域に配置されている。また、孔10aに
はコア(磁芯)を挿入できるようになっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] First, the structure of a planar coil according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the planar coil according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. The planar coil according to the present embodiment includes a disk-shaped insulating layer 10 and N-turn (N is an integer of 2 or more) winding 11 formed on one surface of the insulating layer 10. . FIG. 1 shows a winding 11 having 5 turns as an example.
A circular hole 10a is formed in the central portion of the insulating layer 10. The winding wire 11 is arranged in a region between the outer peripheral portion of the hole 10 a and the outer peripheral portion of the insulating layer 10. Further, a core (magnetic core) can be inserted into the hole 10a.
【0018】巻線11は、箔状を含む平板状の導体が渦
巻き状に配置されて形成された導体パターンによって構
成されている。導体としては例えば銅が用いられる。巻
線11の両端部の位置には、巻線11と絶縁層10とを
貫通するスルーホール12が形成されている。このスル
ーホール12は、例えば、平面コイルの端子として用い
られたり、複数の平面コイルを並列または直列に接続す
る際の接続部として用いられる。The winding 11 is constituted by a conductor pattern formed by spirally arranging flat conductors including foils. Copper, for example, is used as the conductor. Through holes 12 penetrating the winding 11 and the insulating layer 10 are formed at positions of both ends of the winding 11. The through hole 12 is used, for example, as a terminal of a planar coil or as a connecting portion when connecting a plurality of planar coils in parallel or in series.
【0019】本実施の形態に係る平面コイルは、例え
ば、絶縁基板の一面に導体層が形成されたプリント基板
における導体層をエッチングすることによって製造して
もよいし、導体板を打ち抜いて製造してもよい。また、
スパッタ法等の薄膜形成技術によって絶縁基板の一面に
導体パターンを形成することによって製造してもよい。The planar coil according to the present embodiment may be manufactured, for example, by etching a conductor layer in a printed board having a conductor layer formed on one surface of an insulating substrate, or by punching a conductor plate. May be. Also,
It may be manufactured by forming a conductor pattern on one surface of the insulating substrate by a thin film forming technique such as a sputtering method.
【0020】本実施の形態に係る平面コイルにおいて巻
線11は、Nターンの巻線部分を含み、内側からnター
ン(nは1以上、N以下の整数)目の巻線部分の内周部
の半径(以下、内半径と言う。)をri(n)、外周部の半
径(以下、外半径と言う。)をro(n)とし、最も内側の
巻線部分の内半径rmin、最も外側の巻線部分の外半径
と最も内側の巻線部分の内半径との差Wtotal、および
隣接するターン間における巻線部分間の距離Dが与えら
れたときに、以下の式(1)で表されるAの値が最小と
なるようにri(n)およびro(n)が定められている。ただ
し、ri(1)=r min、ri(n+1)−ro(n)=D、ro(N)−
ri(1)=Wtotalである。また、logxはxの自然対数で
ある。In the flat coil according to the present embodiment,
The wire 11 includes the winding portion of N turns,
Inner circumference of the winding part of the third (n is an integer from 1 to N)
R is the radius (hereinafter called the inner radius) of ri(n), half of the outer circumference
The diameter (hereinafter referred to as the outer radius) is ro(n), the innermost
Inner radius r of windingmin, Outer radius of outermost winding part
And the inner radius of the innermost winding part Wtotal,and
Given the distance D between windings between adjacent turns
The value of A represented by the following equation (1) is
To be ri(n) and ro(n) is defined. However
Then ri(1) = r min, Ri(n + 1) -ro(n) = D, ro(N)-
ri(1) = WtotalIs. Logx is the natural logarithm of x
is there.
【0021】[0021]
【数4】 [Equation 4]
【0022】式(1)で表されるAの値が最小となるよ
うにri(n)およびro(n)を設定することにより、巻線1
1の全体の抵抗値が最小になり、その結果、巻線11の
全体における損失が最小になる。以下、このことを詳し
く説明する。The winding 1 is set by setting r i (n) and r o (n) so that the value of A represented by the equation (1) is minimized.
The overall resistance of unity 1 is minimized, so that the overall loss in winding 11 is minimized. Hereinafter, this will be described in detail.
【0023】まず、厚さt、内半径r、外半径r+dr
のリング状の導体パターンを考える。この導体パターン
の抵抗値は、幅drが充分微小であるならば、(2πr
×ρ)/(t×dr)で表してよい。ここで、ρは導体
の体積抵抗率である。従って、導体パターンのコンダク
タンス、つまり抵抗値の逆数は、(t×dr)/(2π
r×ρ)となる。First, the thickness t, the inner radius r, and the outer radius r + dr
Consider the ring-shaped conductor pattern of. If the width dr is sufficiently small, the resistance value of this conductor pattern is (2πr
It may be expressed by xρ) / (t × dr). Here, ρ is the volume resistivity of the conductor. Therefore, the conductance of the conductor pattern, that is, the reciprocal of the resistance value, is (t × dr) / (2π
r × ρ).
【0024】内半径ri、外半径roのリング状の導体パ
ターンは、上述のような微小な幅drを持つリング状の
導体パターンが並列に接続しているものと等価であると
考えられる。従って、厚さt、内半径ri、外半径roの
リング状の導体パターンのコンダクタンスは、以下の式
(2)のように、(t×dr)/(2πr×ρ)をr i
〜roの範囲で積分することによって求めることができ
る。Inner radius ri, Outer radius roThe ring-shaped conductor
The turn has a ring shape with a minute width dr as described above.
If the conductor patterns are equivalent to being connected in parallel
Conceivable. Therefore, thickness t and inner radius ri, Outer radius roof
The conductance of the ring-shaped conductor pattern is
As in (2), (t × dr) / (2πr × ρ) is r i
~ RoCan be obtained by integrating in the range
It
【0025】[0025]
【数5】 [Equation 5]
【0026】厚さt、内半径ri、外半径roのリング状
の導体パターンの抵抗値Rは、この導体パターンのコン
ダクタンスの逆数であるから、以下の式(3)で表され
る。The resistance value R of the ring-shaped conductor pattern having the thickness t, the inner radius r i , and the outer radius r o is the reciprocal of the conductance of this conductor pattern, and is therefore expressed by the following equation (3).
【0027】[0027]
【数6】 [Equation 6]
【0028】Nターンの巻線部分よりなる巻線11は、
N個のリング状の導体パターン(巻線部分)が直列に接
続されているものと同等と考えられる。従って、Nター
ンの巻線11全体の抵抗値Rtotalは、以下の式(4)
で表される。The winding 11 consisting of N turns of winding is
It is considered to be equivalent to a case where N ring-shaped conductor patterns (winding portions) are connected in series. Therefore, the resistance value R total of the N-turn winding 11 as a whole is calculated by the following equation (4).
It is represented by.
【0029】[0029]
【数7】 [Equation 7]
【0030】従って、最も内側の巻線部分の内半径r
min、最も外側の巻線部分の外半径と最も内側の巻線部
分の内半径との差Wtotal、および隣接するターン間に
おける巻線部分間の距離Dが与えられたときに、巻線1
1全体の抵抗値を最小にするには、前記の式(1)で表
されるAの値が最小となるようにri(n)およびro(n)を
設定すればよい。Therefore, the inner radius r of the innermost winding portion is
Winding 1 is given given min , the difference W total between the outer radius of the outermost winding part and the inner radius of the innermost winding part, and the distance D between the winding parts between adjacent turns.
In order to minimize the resistance value of 1 as a whole, r i (n) and r o (n) may be set so that the value of A represented by the above equation (1) is minimized.
【0031】Aの値が最小となるri(n)およびro(n)の
値は、解析的に求めるのは難しいが、コンピュータを利
用した数値計算によって求めることができる。The values of r i (n) and r o (n) that minimize the value of A are difficult to obtain analytically, but can be obtained by numerical calculation using a computer.
【0032】次に、本実施の形態に係る平面コイルの実
施例について説明すると共に、実施例の平面コイルと比
較例の平面コイルとで、計算で求めた抵抗値を比較した
結果について説明する。Next, an example of the plane coil according to the present embodiment will be described, and a result of comparison of calculated resistance values between the plane coil of the example and the plane coil of the comparative example will be described.
【0033】第1の実施例の平面コイルは、図1および
図2に示したように、5ターンの巻線11を備えたもの
である。この平面コイルでは、巻線11を構成する導体
として銅を用い、導体の厚さtを0.5mm、最も内側
の巻線部分の内半径rminを4mm、最も外側の巻線部
分の外半径と最も内側の巻線部分の内半径との差Wto
talを12mm、隣接するターン間における巻線部分間
の距離Dを0.7mmとした。この平面コイルについ
て、コンピュータを利用した数値計算により式(1)で
表されるAの値が最小となるときの各ターン毎の巻線部
分の内半径ri(n)および外半径ro(n)を求めると共に、
巻線11全体の抵抗値Rtotalを求めた。なお、銅の体
積抵抗率は1.72×10-8(Ωm)とした。また、以
下、各ターン毎の巻線部分の幅ro(n)−ri(n)をW(n)
で表す。The planar coil of the first embodiment is provided with a 5-turn winding 11 as shown in FIGS. In this plane coil, copper is used as the conductor forming the winding 11, the thickness t of the conductor is 0.5 mm, the inner radius r min of the innermost winding portion is 4 mm, and the outer radius of the outermost winding portion is And the inner radius of the innermost winding part W to
tal was 12 mm, and the distance D between the winding portions between adjacent turns was 0.7 mm. For this plane coil, the inner radius r i (n) and the outer radius r o (of the winding portion for each turn when the value of A represented by the equation (1) is minimized by numerical calculation using a computer. n)
The resistance value R total of the entire winding 11 was obtained. The volume resistivity of copper was 1.72 × 10 −8 (Ωm). Further, hereinafter, the width r o (n) −r i (n) of the winding portion for each turn is W (n)
It is represented by.
【0034】図3は第1の比較例の平面コイルの平面図
である。第1の比較例の平面コイルは、円板状の絶縁層
110と、この絶縁層110の一方の面に形成された5
ターンの巻線111とを備えている。この平面コイルで
は、各ターン毎の巻線部分の幅W(n)を一定にしてい
る。第1の比較例の平面コイルにおけるその他の条件は
第1の実施例と同様である。FIG. 3 is a plan view of the planar coil of the first comparative example. The planar coil of the first comparative example has a disk-shaped insulating layer 110 and 5 formed on one surface of the insulating layer 110.
And a winding 111 of the turn. In this planar coil, the width W (n) of the winding portion for each turn is constant. The other conditions in the planar coil of the first comparative example are the same as those of the first embodiment.
【0035】図4は第2の比較例の平面コイルの平面図
である。第2の比較例の平面コイルは、円板状の絶縁層
120と、この絶縁層120の一方の面に形成された5
ターンの巻線121とを備えている。この平面コイルで
は、各ターン毎の巻線部分の内半径ri(n)と巻線部分の
幅W(n)との比ri(n)/W(n)を一定にしている。第2の
比較例の平面コイルにおけるその他の条件は第1の実施
例と同様である。FIG. 4 is a plan view of the planar coil of the second comparative example. The planar coil of the second comparative example has a disk-shaped insulating layer 120 and 5 formed on one surface of the insulating layer 120.
And a winding 121 of the turn. In this planar coil, the ratio r i (n) / W (n) of the inner radius r i (n) of the winding portion and the width W (n) of the winding portion for each turn is constant. Other conditions in the planar coil of the second comparative example are the same as those of the first embodiment.
【0036】第1の実施例、第1の比較例および第2の
比較例のそれぞれの平面コイルにおける各ターン毎の巻
線部分の幅W(n)と巻線全体の抵抗値Rtotalは、下記の
表に示したようになる。The width W (n) of the winding portion for each turn and the resistance value R total of the entire winding in each of the planar coils of the first embodiment, the first comparative example and the second comparative example are as follows. It will be as shown in the table below.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】上記の表から分かるように、第1の実施例
の平面コイルでは、巻線全体の抵抗値Rtotalを、第1
の比較例の平面コイルに比べて10.63%低減でき、
第2の比較例の平面コイルに比べて0.38%低減でき
る。As can be seen from the above table, in the planar coil of the first embodiment, the resistance value R total of the entire winding is
It is possible to reduce by 10.63% compared with the planar coil of the comparative example of
It can be reduced by 0.38% as compared with the planar coil of the second comparative example.
【0039】第2の実施例の平面コイルは、図示しない
が、4ターンの巻線11を備えたものである。この平面
コイルでは、巻線11を構成する導体として銅を用い、
導体の厚さtを0.06mm、最も内側の巻線部分の内
半径rminを3mm、最も外側の巻線部分の外半径と最
も内側の巻線部分の内半径との差Wtotalを5mm、隣
接するターン間における巻線部分間の距離Dを0.2m
mとした。この平面コイルについて、コンピュータを利
用した数値計算により式(1)で表されるAの値が最小
となるときの各ターン毎の巻線部分の内半径ri(n)およ
び外半径ro(n)を求めると共に、巻線11全体の抵抗値
Rtotalを求めた。Although not shown, the plane coil of the second embodiment is provided with a four-turn winding 11. In this planar coil, copper is used as the conductor forming the winding 11,
The thickness t of the conductor is 0.06 mm, the inner radius r min of the innermost winding portion is 3 mm, and the difference W total between the outer radius of the outermost winding portion and the inner radius of the innermost winding portion is 5 mm. , The distance D between windings between adjacent turns is 0.2m
m. For this plane coil, the inner radius r i (n) and the outer radius r o (of the winding portion for each turn when the value of A represented by the equation (1) is minimized by numerical calculation using a computer. n) was obtained, and the resistance value R total of the entire winding 11 was obtained.
【0040】第3の比較例の平面コイルは、4ターンの
巻線を備え、各ターン毎の巻線部分の幅W(n)を一定に
したものである。第3の比較例の平面コイルにおけるそ
の他の条件は第2の実施例と同様である。The plane coil of the third comparative example is provided with a winding of 4 turns, and the width W (n) of the winding portion for each turn is constant. The other conditions in the planar coil of the third comparative example are the same as those of the second embodiment.
【0041】第4の比較例の平面コイルは、4ターンの
巻線を備え、各ターン毎の巻線部分の内半径ri(n)と巻
線部分の幅W(n)との比ri(n)/W(n)を一定にしたもの
である。第4の比較例の平面コイルにおけるその他の条
件は第2の実施例と同様である。The plane coil of the fourth comparative example is provided with a winding of 4 turns, and the ratio r between the inner radius r i (n) of the winding portion and the width W (n) of the winding portion for each turn. i (n) / W (n) is constant. The other conditions in the flat coil of the fourth comparative example are the same as those of the second embodiment.
【0042】第2の実施例、第3の比較例および第4の
比較例のそれぞれの平面コイルにおける各ターン毎の巻
線部分の幅W(n)と巻線全体の抵抗値Rtotalは、下記の
表に示したようになる。The width W (n) of the winding portion for each turn and the resistance value R total of the entire winding in the respective planar coils of the second embodiment, the third comparative example and the fourth comparative example are as follows. It will be as shown in the table below.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】上記の表から分かるように、第2の実施例
の平面コイルでは、巻線全体の抵抗値Rtotalを、第3
の比較例の平面コイルに比べて6.31%低減でき、第
4の比較例の平面コイルに比べては0.05%とわずか
ではあるが低減できる。As can be seen from the above table, in the planar coil of the second embodiment, the resistance value R total of the entire winding is
It can be reduced by 6.31% as compared with the plane coil of the comparative example and 0.05% as compared with the plane coil of the fourth comparative example, which is a slight reduction.
【0045】以上説明したように、本実施の形態に係る
平面コイルによれば、式(1)で表されるAの値が最小
となるようにri(n)およびro(n)を設定したので、巻線
11全体の抵抗値を最小にすることができる。従って、
本実施の形態によれば、限られた空間の中で損失が最小
になるように巻線11を配置することができ、その結
果、導体の抵抗による損失を低減することができる。ま
た、本実施の形態に係る平面コイルによれば、各ターン
毎の巻線部分の幅W(n)を一定にした平面コイルや、各
ターン毎の巻線部分の内半径ri(n)と巻線部分の幅W
(n)との比ri(n)/W(n)を一定にした平面コイルに比べ
ても、巻線11全体の抵抗値を低減することができる。As described above, according to the planar coil of this embodiment, r i (n) and r o (n) are set so that the value of A represented by the equation (1) is minimized. Since it is set, the resistance value of the entire winding 11 can be minimized. Therefore,
According to the present embodiment, the winding 11 can be arranged so that the loss is minimized in the limited space, and as a result, the loss due to the resistance of the conductor can be reduced. Further, according to the flat coil according to the present embodiment, the flat coil in which the width W (n) of the winding portion for each turn is constant and the inner radius r i (n) of the winding portion for each turn are provided. And winding width W
The resistance value of the entire winding 11 can be reduced as compared with a planar coil in which the ratio r i (n) / W (n) with respect to (n) is constant.
【0046】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態に係る平面コイルの構成について説明す
る。図5は本実施の形態に係る平面コイルの平面図、図
6は図5に示した平面コイルの右側面図、図7は図5に
おけるB−B線断面図である。これらの図に示したよう
に、本実施の形態に係る平面コイルは、それぞれ箔状を
含む平板状の導体によって形成された導体パターンより
なり、厚さ方向に積層された4つの巻線21〜24と、
各巻線間に配置された3つの絶縁層20と、これら巻線
21〜24および絶縁層20の積層体に装着されたE型
のコア25A,25Bとを備えている。導体としては例
えば銅が用いられる。[Second Embodiment] Next, the second embodiment of the present invention will be described.
The configuration of the planar coil according to the embodiment will be described. 5 is a plan view of the planar coil according to the present embodiment, FIG. 6 is a right side view of the planar coil shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a sectional view taken along line BB in FIG. As shown in these drawings, the planar coil according to the present embodiment includes a conductor pattern formed of a flat conductor including a foil shape, and four windings 21 to 21 stacked in the thickness direction. 24,
It is provided with three insulating layers 20 arranged between the respective windings, and E-shaped cores 25A and 25B mounted on a laminated body of the windings 21 to 24 and the insulating layer 20. Copper, for example, is used as the conductor.
【0047】図8は最上層の巻線21とその下の絶縁層
20とを示す平面図、図9は上から2番目の巻線22と
その下の絶縁層20とを示す平面図、図10は上から3
番目の巻線23とその下の絶縁層20とを示す平面図、
図11は最下層の巻線24を示す平面図、図12は絶縁
層20を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the uppermost winding 21 and the insulating layer 20 therebelow, and FIG. 9 is a plan view showing the second winding 22 from the top and the insulating layer 20 below it. 10 is 3 from the top
A plan view showing the th winding 23 and the insulating layer 20 thereunder,
11 is a plan view showing the lowermost winding 24, and FIG. 12 is a plan view showing the insulating layer 20.
【0048】図12に示したように、絶縁層20は、ほ
ぼ円板状をなしている。絶縁層20の中心部分には円形
の孔20aが形成されている。また、絶縁層20は、外
周部の一部が半径方向外側に膨出した膨出部20bを有
している。各巻線21〜24は、孔20aの外周部と絶
縁層20の外周部との間の領域に配置されている。As shown in FIG. 12, the insulating layer 20 has a substantially disk shape. A circular hole 20a is formed in the central portion of the insulating layer 20. Further, the insulating layer 20 has a bulging portion 20b in which a part of the outer peripheral portion bulges outward in the radial direction. The windings 21 to 24 are arranged in a region between the outer peripheral portion of the hole 20a and the outer peripheral portion of the insulating layer 20.
【0049】巻線21〜24は、それぞれ、箔状を含む
平板状の導体が渦巻き状に配置されて形成された導体パ
ターンによって構成されている。また、巻線21〜24
はNターン(Nは2以上の整数)の巻線となっている。
図8ないし図11には、一例として、5ターンの巻線2
1〜24を示している。Each of the windings 21 to 24 is composed of a conductor pattern formed by spirally arranging a flat conductor including a foil. Also, the windings 21 to 24
Has N turns (N is an integer of 2 or more).
In FIGS. 8 to 11, as an example, the winding 2 having 5 turns is used.
1 to 24 are shown.
【0050】図8および図10に示したように、巻線2
1,23は内側から外側にかけて時計回り方向に巻回さ
れている。また、巻線21,23の外側の端部は、絶縁
層20の膨出部20bにおいて右側の位置に配置されて
いる。この巻線21,23の外側の端部が配置された位
置には、3つの絶縁層20および巻線21,23を貫通
するスルーホール26aが形成されている。巻線21,
23の外側の各端部は、このスルーホール26aを介し
て互いに電気的に接続されている。As shown in FIGS. 8 and 10, the winding 2
1, 23 are wound clockwise from the inner side to the outer side. The outer ends of the windings 21 and 23 are arranged at the right side of the bulging portion 20b of the insulating layer 20. Through holes 26a are formed at positions where the outer ends of the windings 21 and 23 are arranged so as to penetrate the three insulating layers 20 and the windings 21 and 23. Winding 21,
The outer ends of 23 are electrically connected to each other through the through holes 26a.
【0051】一方、図9および図11に示したように、
巻線22,24は内側から外側にかけて反時計回り方向
に巻回されている。また、巻線22,24の外側の端部
は、絶縁層20の膨出部20bにおいて左側の位置に配
置されている。この巻線22,24の外側の端部が配置
された位置には、3つの絶縁層20および巻線22,2
4を貫通するスルーホール26bが形成されている。巻
線22,24の外側の各端部は、このスルーホール26
bを介して互いに電気的に接続されている。On the other hand, as shown in FIGS. 9 and 11,
The windings 22 and 24 are wound counterclockwise from the inside to the outside. The outer ends of the windings 22 and 24 are arranged at the left side of the bulging portion 20b of the insulating layer 20. At the position where the outer ends of the windings 22 and 24 are arranged, the three insulating layers 20 and the windings 22 and 2 are arranged.
A through hole 26b penetrating 4 is formed. Each of the outer ends of the windings 22 and 24 has a through hole 26.
They are electrically connected to each other via b.
【0052】図8ないし図11に示したように、巻線2
1〜24の内側の端部は、互いに重なる位置に配置され
ている。この巻線21〜24の内側の端部が配置された
位置には、3つの絶縁層20および巻線21〜24を貫
通するスルーホール28が形成されている。巻線21〜
24の内側の各端部は、このスルーホール28を介して
互いに電気的に接続されている。As shown in FIGS. 8 to 11, the winding 2
Inner ends of 1 to 24 are arranged at positions overlapping with each other. Through holes 28 penetrating the three insulating layers 20 and the windings 21 to 24 are formed at the positions where the inner ends of the windings 21 to 24 are arranged. Winding 21-
The inner ends of 24 are electrically connected to each other through the through holes 28.
【0053】このようにして、巻線21と巻線23は並
列に接続され、巻線22と巻線24も並列に接続されて
いる。巻線21,23と巻線22,24は直列に接続さ
れている。従って、巻線21〜24が全て5ターンの場
合には、巻線21〜24によって10ターンの巻線が構
成される。In this way, the winding 21 and the winding 23 are connected in parallel, and the winding 22 and the winding 24 are also connected in parallel. The windings 21 and 23 and the windings 22 and 24 are connected in series. Therefore, when all the windings 21 to 24 have 5 turns, the windings 21 to 24 form a winding of 10 turns.
【0054】図6に示したように、スルーホール26
a、26bには、例えば、端子27が挿入されるように
なっている。As shown in FIG. 6, the through hole 26
For example, the terminal 27 is inserted into a and 26b.
【0055】また、図7に示したように、E型のコア2
5A,25Bは、中央の凸部同士が絶縁層20の孔20
aを通って突き合わされるように配置されている。Further, as shown in FIG. 7, the E-shaped core 2
5A and 25B, the central protrusions are the holes 20 of the insulating layer 20.
It is arranged so as to be butted through a.
【0056】巻線21と巻線22は、絶縁基板の両面に
導体層が形成された両面プリント基板における各導体層
をエッチングすることによって形成してもよい。巻線2
3と巻線24も同様の方法で形成してもよい。この場合
には、絶縁層20を介して2枚の両面プリント基板を積
層することによって、巻線21〜24および絶縁層20
の積層体を形成することができる。あるいは、巻線22
と巻線23を、両面プリント基板における各導体層をエ
ッチングすることによって形成し、この両面プリント基
板の上下に絶縁層を介して片面プリント基板を積層した
後、表面に出ている2つの片面プリント基板の各導体層
をエッチングして巻線21と巻線24を形成すること
で、巻線21〜24および絶縁層20の積層体を形成し
てもよい。あるいは、導体板を打ち抜いて巻線21〜2
4を形成し、これらを、ポリイミドフィルム等の絶縁層
を介して積層することで、巻線21〜24および絶縁層
20の積層体を形成してもよい。また、スパッタ法等の
薄膜形成技術によって、巻線21〜24および絶縁層2
0の積層体を形成してもよい。The winding wire 21 and the winding wire 22 may be formed by etching each conductor layer in a double-sided printed board in which conductor layers are formed on both surfaces of an insulating substrate. Winding 2
3 and winding 24 may be formed in a similar manner. In this case, the windings 21 to 24 and the insulating layer 20 are stacked by stacking two double-sided printed boards with the insulating layer 20 interposed therebetween.
Can be formed. Alternatively, winding 22
And the winding 23 are formed by etching each conductor layer in the double-sided printed board, and the single-sided printed board is laminated on the upper and lower sides of the double-sided printed board with the insulating layer interposed therebetween. You may form the laminated body of windings 21-24 and the insulating layer 20 by etching each conductor layer of a board | substrate and forming the winding 21 and the winding 24. Alternatively, the conductor plate is punched out to form the windings 21 to 2.
4 may be formed and these are laminated via an insulating layer such as a polyimide film to form a laminated body of the windings 21 to 24 and the insulating layer 20. In addition, the windings 21 to 24 and the insulating layer 2 are formed by a thin film forming technique such as a sputtering method.
You may form the laminated body of 0.
【0057】本実施の形態に係る平面コイルにおいて、
各巻線21〜24は、第1の実施の形態における巻線1
1と同様に、Nターンの巻線部分を含み、内側からnタ
ーン目の巻線部分の内半径をri(n)、外半径をro(n)と
し、最も内側の巻線部分の内半径rmin、最も外側の巻
線部分の外半径と最も内側の巻線部分の内半径との差W
total、および隣接するターン間における巻線部分間の
距離Dが与えられたときに、式(1)で表されるAの値
が最小となるようにri(n)およびro(n)が定められてい
る。In the planar coil according to this embodiment,
The windings 21 to 24 are the windings 1 in the first embodiment.
As in the case of 1, the inner radius of the n-th winding portion including the N-turn winding portion is r i (n) and the outer radius is r o (n). Inner radius r min , difference W between outer radius of outermost winding part and inner radius of innermost winding part
r i (n) and r o (n) are minimized so that the value of A represented by the equation (1) is minimized when total and the distance D between the winding portions between adjacent turns are given. Has been defined.
【0058】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第1の実施の形態と同様である。Other configurations, operations and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
【0059】[第3の実施の形態]次に、本発明の第3
の実施の形態に係る平面トランスの構成について説明す
る。図13は本実施の形態に係る平面トランスの平面
図、図14は図13に示した平面トランスの右側面図、
図15は図13におけるC−C線断面図である。これら
の図に示したように、本実施の形態に係る平面トランス
は、それぞれ箔状を含む平板状の導体によって形成され
た導体パターンよりなり、厚さ方向に積層された4つの
巻線31〜34と、各巻線間に配置された3つの絶縁層
30と、これら巻線31〜34および絶縁層30の積層
体に装着されたE型のコア35A,35Bとを備えてい
る。導体としては例えば銅が用いられる。巻線31〜3
4は、本発明における「平面的に形成され、厚さ方向に
積層された複数の巻線」に対応する。[Third Embodiment] Next, the third embodiment of the present invention will be described.
The configuration of the flat transformer according to the embodiment will be described. 13 is a plan view of the plane transformer according to the present embodiment, FIG. 14 is a right side view of the plane transformer shown in FIG.
FIG. 15 is a sectional view taken along line CC in FIG. As shown in these drawings, the planar transformer according to the present embodiment is composed of conductor patterns formed of flat conductors including foils, and has four windings 31 to 31 stacked in the thickness direction. 34, three insulating layers 30 arranged between the windings, and E-shaped cores 35A and 35B mounted on a laminated body of the windings 31 to 34 and the insulating layer 30. Copper, for example, is used as the conductor. Windings 31 to 3
4 corresponds to the "plurality of windings formed in a plane and stacked in the thickness direction" in the present invention.
【0060】図16は最上層の巻線31とその下の絶縁
層30とを示す平面図、図17は上から2番目の巻線3
2とその下の絶縁層30とを示す平面図、図18は上か
ら3番目の巻線33とその下の絶縁層30とを示す平面
図、図19は最下層の巻線34を示す平面図、図20は
絶縁層30を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing the uppermost winding 31 and the insulating layer 30 therebelow, and FIG. 17 is the second winding 3 from the top.
2 is a plan view showing the insulating layer 30 therebelow, FIG. 18 is a plan view showing the third winding 33 from the top and the insulating layer 30 below it, and FIG. 19 is a plane showing the winding 34 at the bottom layer. 20 and 20 are plan views showing the insulating layer 30.
【0061】図20に示したように、絶縁層30は、ほ
ぼ円板状をなしている。絶縁層30の中心部分には円形
の孔30aが形成されている。また、絶縁層30は、外
周部の一部が半径方向外側に膨出した膨出部30b,3
0cを有している。膨出部30b,30cは、孔30a
中心として互いに対称な位置に配置されている。各巻線
31〜34は、孔30aの外周部と絶縁層30の外周部
との間の領域に配置されている。なお、図20では図示
していないが、巻線32,33の間に配置された絶縁層
30には、後述するスルーホール38が形成されてい
る。As shown in FIG. 20, the insulating layer 30 has a substantially disk shape. A circular hole 30a is formed in the central portion of the insulating layer 30. Further, the insulating layer 30 has bulging portions 30b, 3 in which a part of the outer peripheral portion bulges outward in the radial direction.
It has 0c. The bulging portions 30b and 30c have holes 30a.
They are arranged at positions symmetrical to each other as the center. Each of the windings 31 to 34 is arranged in a region between the outer peripheral portion of the hole 30a and the outer peripheral portion of the insulating layer 30. Although not shown in FIG. 20, a through hole 38 described later is formed in the insulating layer 30 arranged between the windings 32 and 33.
【0062】図16および図19に示したように、巻線
31,34は、それぞれ、1ターンの巻線になってい
る。巻線31,34のそれぞれの一端部は、絶縁層30
の膨出部30cにおいて右側の位置に配置されている。
この巻線31,34の一端部が配置された位置には、3
つの絶縁層30および巻線31,34を貫通するスルー
ホール39aが形成されている。巻線31,34の一端
部は、このスルーホール39aを介して互いに電気的に
接続されている。また、巻線31,34のそれぞれの他
端部は、絶縁層30の膨出部30cにおいて左側の位置
に配置されている。この巻線31,34の他端部が配置
された位置には、3つの絶縁層30および巻線31,3
4を貫通するスルーホール39bが形成されている。巻
線31,34の他端部は、このスルーホール39bを介
して互いに電気的に接続されている。従って、巻線3
1,34は並列に接続されている。As shown in FIGS. 16 and 19, each of the windings 31 and 34 is a one-turn winding. One end of each of the windings 31 and 34 has an insulating layer 30.
The bulging portion 30c is arranged at the right side position.
At the position where one ends of the windings 31 and 34 are arranged, 3
A through hole 39a is formed so as to penetrate the one insulating layer 30 and the windings 31 and 34. One ends of the windings 31 and 34 are electrically connected to each other through the through hole 39a. Further, the other ends of the windings 31 and 34 are arranged at positions on the left side of the bulging portion 30c of the insulating layer 30. At the position where the other ends of the windings 31 and 34 are arranged, the three insulating layers 30 and the windings 31 and 3 are provided.
A through hole 39b penetrating 4 is formed. The other ends of the windings 31 and 34 are electrically connected to each other through the through hole 39b. Therefore, winding 3
1, 34 are connected in parallel.
【0063】一方、図17および図18に示したよう
に、巻線32,33は、それぞれ、箔状を含む平板状の
導体が渦巻き状に配置されて形成された導体パターンに
よって構成されている。また、巻線32,33はNター
ン(Nは2以上の整数)の巻線となっている。図17お
よび図18には、一例として、5ターンの巻線32,3
3を示している。On the other hand, as shown in FIGS. 17 and 18, each of the windings 32 and 33 is composed of a conductor pattern formed by spirally arranging flat conductors including foils. . The windings 32 and 33 are N-turn (N is an integer of 2 or more) windings. In FIGS. 17 and 18, as an example, the windings 32 and 3 of 5 turns are provided.
3 is shown.
【0064】図17に示したように、巻線32は内側か
ら外側にかけて反時計回り方向に巻回されている。ま
た、巻線32の外側の端部は、絶縁層30の膨出部30
bにおいて左側の位置に配置されている。この巻線32
の外側の端部が配置された位置には、3つの絶縁層30
および巻線32を貫通するスルーホール36bが形成さ
れている。As shown in FIG. 17, the winding 32 is wound counterclockwise from the inside to the outside. The outer end of the winding 32 has a bulge 30 of the insulating layer 30.
It is located at the left side in b. This winding 32
At the position where the outer end of the
And a through hole 36b penetrating the winding 32 is formed.
【0065】図18に示したように、巻線33は内側か
ら外側にかけて時計回り方向に巻回されている。また、
巻線33の外側の端部は、絶縁層30の膨出部30bに
おいて右側の位置に配置されている。この巻線33の外
側の端部が配置された位置には、3つの絶縁層30およ
び巻線33を貫通するスルーホール36aが形成されて
いる。As shown in FIG. 18, the winding 33 is wound clockwise from the inside to the outside. Also,
The outer end of the winding 33 is arranged at the right side of the bulging portion 30b of the insulating layer 30. A through hole 36 a is formed at a position where the outer end of the winding 33 is arranged so as to penetrate the three insulating layers 30 and the winding 33.
【0066】図17および図18に示したように、巻線
32,33の内側の端部は、互いに重なる位置に配置さ
れている。この巻線32,33の内側の端部が配置され
た位置には、巻線32,33とこれらの間に配置された
絶縁層30とを貫通するスルーホール38が形成されて
いる。巻線32,33の内側の各端部は、このスルーホ
ール38を介して互いに電気的に接続されている。従っ
て、巻線32と巻線33は直列に接続されている。巻線
32,33がそれぞれ5ターンの場合には、巻線32,
33によって10ターンの巻線が構成される。As shown in FIGS. 17 and 18, the inner ends of the windings 32 and 33 are arranged at positions overlapping with each other. A through hole 38 is formed at a position where the inner ends of the windings 32 and 33 are arranged so as to penetrate the windings 32 and 33 and the insulating layer 30 arranged between them. The inner ends of the windings 32 and 33 are electrically connected to each other through the through holes 38. Therefore, the winding 32 and the winding 33 are connected in series. If each of the windings 32 and 33 has 5 turns,
33 forms a winding of 10 turns.
【0067】図14に示したように、スルーホール36
a、36bには、例えば、端子37が挿入され、スルー
ホール39には、例えば、端子40が挿入されるように
なっている。As shown in FIG. 14, the through hole 36
For example, the terminal 37 is inserted into the a and 36b, and the terminal 40 is inserted into the through hole 39, for example.
【0068】また、図15に示したように、E型のコア
35A,35Bは、中央の凸部同士が絶縁層30の孔3
0aを通って突き合わされるように配置されている。Further, as shown in FIG. 15, in the E-shaped cores 35A and 35B, the central convex portions are the holes 3 of the insulating layer 30.
It is arranged so as to be abutted through 0a.
【0069】巻線31と巻線32は、絶縁基板の両面に
導体層が形成された両面プリント基板における各導体層
をエッチングすることによって形成してもよい。巻線3
3と巻線34も同様の方法で形成してもよい。この場合
には、絶縁層30を介して2枚の両面プリント基板を積
層することによって、巻線31〜34および絶縁層30
の積層体を形成することができる。あるいは、巻線32
と巻線33を、両面プリント基板における各導体層をエ
ッチングすることによって形成し、この両面プリント基
板の上下に絶縁層を介して片面プリント基板を積層した
後、表面に出ている2つの片面プリント基板の各導体層
をエッチングして巻線31と巻線34を形成すること
で、巻線31〜34および絶縁層30の積層体を形成し
てもよい。あるいは、導体板を打ち抜いて巻線31〜3
4を形成し、これらを、ポリイミドフィルム等の絶縁層
を介して積層することで、巻線31〜34および絶縁層
30の積層体を形成してもよい。また、スパッタ法等の
薄膜形成技術によって、巻線31〜34および絶縁層3
0の積層体を形成してもよい。The winding 31 and the winding 32 may be formed by etching each conductor layer in a double-sided printed board in which conductor layers are formed on both surfaces of an insulating substrate. Winding 3
3 and winding 34 may be formed in a similar manner. In this case, the windings 31 to 34 and the insulating layer 30 are formed by stacking two double-sided printed boards with the insulating layer 30 interposed therebetween.
Can be formed. Alternatively, the winding 32
And the winding 33 are formed by etching each conductor layer in the double-sided printed board, and the single-sided printed board is laminated on the upper and lower sides of the double-sided printed board with the insulating layer interposed therebetween. A laminated body of the windings 31 to 34 and the insulating layer 30 may be formed by etching the conductor layers of the substrate to form the windings 31 and 34. Alternatively, the conductor plate is punched out to form the windings 31 to 31.
4 may be formed and these are laminated via an insulating layer such as a polyimide film to form a laminated body of the windings 31 to 34 and the insulating layer 30. In addition, the windings 31 to 34 and the insulating layer 3 are formed by a thin film forming technique such as a sputtering method.
You may form the laminated body of 0.
【0070】本実施の形態に係る平面トランスでは、巻
線31,34と、巻線32,33のうちの一方が一次巻
線となり、他方が二次巻線となる。In the flat transformer according to the present embodiment, one of the windings 31 and 34 and the windings 32 and 33 serves as a primary winding, and the other serves as a secondary winding.
【0071】本実施の形態に係る平面トランスにおい
て、巻線32,33は、第1の実施の形態における巻線
11と同様に、Nターンの巻線部分を含み、内側からn
ターン目の巻線部分の内半径をri(n)、外半径をro(n)
とし、最も内側の巻線部分の内半径rmin、最も外側の
巻線部分の外半径と最も内側の巻線部分の内半径との差
Wtotal、および隣接するターン間における巻線部分間
の距離Dが与えられたときに、式(1)で表されるAの
値が最小となるようにri(n)およびro(n)が定められて
いる。In the flat transformer according to the present embodiment, the windings 32 and 33 include an N-turn winding portion, like the winding 11 in the first embodiment.
The inner radius of the turn winding part is r i (n) and the outer radius is r o (n)
And the inner radius r min of the innermost winding portion, the difference W total between the outer radius of the outermost winding portion and the inner radius of the innermost winding portion, and between the winding portions between adjacent turns. R i (n) and r o (n) are determined so that the value of A represented by the equation (1) becomes minimum when the distance D is given.
【0072】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第1の実施の形態と同様である。Other configurations, operations and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
【0073】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れず、種々の変更が可能である。例えば、巻線のターン
数や巻線の数は、実施の形態に示されたものに限定され
ず、任意に設定可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made. For example, the number of turns of the winding and the number of windings are not limited to those shown in the embodiment, and can be set arbitrarily.
【0074】また、本発明は、複数の巻線の一部が、平
板状以外の導体、例えば丸線の導体によって構成された
平面トランスにも適用することができる。The present invention can also be applied to a planar transformer in which a part of the plurality of windings is formed of a conductor other than a flat plate, for example, a round wire conductor.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上説明したように請求項1または2記
載の平面コイルもしくは請求項3記載の平面トランスに
よれば、式(1)で表されるAの値が最小となるように
ri(n)およびro(n)を設定することにより、限られた空
間の中で損失が最小になるように巻線を配置することが
でき、その結果、導体の抵抗による損失を低減すること
ができるという効果を奏する。As described above, according to the plane coil according to claim 1 or 2 or the plane transformer according to claim 3, r i is set so that the value of A represented by the formula (1) is minimized. By setting (n) and r o (n), the winding can be arranged so that the loss is minimized in the limited space, and as a result, the loss due to the resistance of the conductor can be reduced. There is an effect that can be.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る平面コイルの
平面図である。FIG. 1 is a plan view of a planar coil according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1におけるA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
【図3】第1の比較例の平面コイルの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a planar coil of a first comparative example.
【図4】第2の比較例の平面コイルの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a planar coil of a second comparative example.
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイルの
平面図である。FIG. 5 is a plan view of a planar coil according to a second embodiment of the present invention.
【図6】図5に示した平面コイルの右側面図である。FIG. 6 is a right side view of the planar coil shown in FIG.
【図7】図5におけるB−B線断面図である。7 is a sectional view taken along line BB in FIG.
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイルに
おける最上層の巻線とその下の絶縁層とを示す平面図で
ある。FIG. 8 is a plan view showing an uppermost winding and an insulating layer thereunder in a planar coil according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイルに
おける上から2番目の巻線とその下の絶縁層とを示す平
面図である。FIG. 9 is a plan view showing a second winding from the top and an insulating layer therebelow in the planar coil according to the second embodiment of the invention.
【図10】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイル
における上から3番目の巻線とその下の絶縁層とを示す
平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a third winding from the top and an insulating layer thereunder in the planar coil according to the second embodiment of the invention.
【図11】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイル
における最下層の巻線を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a lowermost layer winding in the planar coil according to the second embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第2の実施の形態に係る平面コイル
における絶縁層を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing an insulating layer in a planar coil according to a second embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スの平面図である。FIG. 13 is a plan view of a flat transformer according to a third embodiment of the present invention.
【図14】図13に示した平面トランスの右側面図であ
る。14 is a right side view of the plane transformer shown in FIG.
【図15】図13におけるC−C線断面図である。15 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
【図16】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スにおける最上層の巻線とその下の絶縁層とを示す平面
図である。FIG. 16 is a plan view showing a winding of the uppermost layer and an insulating layer thereunder in a flat transformer according to a third embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スにおける上から2番目の巻線とその下の絶縁層とを示
す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a second winding from the top and an insulating layer therebelow in the flat transformer according to the third embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スにおける上から3番目の巻線とその下の絶縁層とを示
す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a third winding from the top and an insulating layer thereunder in a planar transformer according to a third embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スにおける最下層の巻線を示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing a lowermost layer winding in the planar transformer according to the third embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第3の実施の形態に係る平面トラン
スにおける絶縁層を示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing an insulating layer in a flat transformer according to a third embodiment of the present invention.
10…絶縁層、11…巻線、12…スルーホール。 10 ... Insulating layer, 11 ... Winding wire, 12 ... Through hole.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/28 H01F 19/00 H01F 30/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01F 27/28 H01F 19/00 H01F 30/00
Claims (3)
成された巻線を備えた平面コイルであって、 前記巻線はNターン(Nは2以上の整数)の巻線部分を
含み、内側からnターン(nは1以上、N以下の整数)
目の巻線部分の内周部の半径をri(n)、外周部の半径を
ro(n)とし、最も内側の巻線部分の内周部の半径
rmin、最も外側の巻線部分の外周部の半径と最も内側
の巻線部分の内周部の半径との差Wtotal、および隣接
するターン間における巻線部分間の距離Dが与えられた
ときに、式(1)で表されるAの値が最小となるように
ri(n)およびro(n)が定められていることを特徴とする
平面コイル。 【数1】 (ただし、ri(1)=rmin、ri(n+1)−ro(n)=D、ro
(N)−ri(1)=Wtotal)1. A flat coil having a winding formed by arranging flat conductors in a spiral shape, wherein the winding includes a winding portion of N turns (N is an integer of 2 or more). , N turns from the inside (n is an integer of 1 or more and N or less)
The radius of the inner circumference of the eye winding part is r i (n), the radius of the outer circumference is r o (n), the radius r min of the inner circumference of the innermost winding part, and the outermost winding When the difference W total between the radius of the outer peripheral portion of the portion and the radius of the inner peripheral portion of the innermost winding portion and the distance D between the winding portions between adjacent turns are given, Equation (1) A planar coil characterized in that r i (n) and r o (n) are defined such that the value of A represented is the minimum. [Equation 1] (However, r i (1) = r min , r i (n + 1) −r o (n) = D, r o
(N) -r i (1) = W total )
線は、絶縁層を介して厚さ方向に積層され、且つ並列ま
たは直列に接続されていることを特徴とする請求項1記
載の平面コイル。2. The plurality of windings are provided, and the plurality of windings are stacked in the thickness direction via an insulating layer and are connected in parallel or in series. Plane coil.
た複数の巻線と、各巻線間に配置された絶縁層とを備
え、複数の巻線のうちの一部の巻線が一次巻線となり、
複数の巻線のうちの他の一部の巻線が二次巻線となって
いる平面トランスであって、 複数の巻線のうちの少なくとも1つは、平板状の導体が
渦巻き状に配置されて形成されたNターン(Nは2以上
の整数)の巻線部分を含み、内側からnターン(nは1
以上、N以下の整数)目の巻線部分の内周部の半径をr
i(n)、外周部の半径をro(n)とし、最も内側の巻線部分
の内周部の半径rmin、最も外側の巻線部分の外周部の
半径と最も内側の巻線部分の内周部の半径との差W
total、および隣接するターン間における巻線部分間の
距離Dが与えられたときに、式(1)で表されるAの値
が最小となるようにri(n)およびro(n)が定められてい
ることを特徴とする平面トランス。 【数2】 (ただし、ri(1)=rmin、ri(n+1)−ro(n)=D、ro
(N)−ri(1)=Wtotal)3. A plurality of windings formed in a plane and stacked in a thickness direction and an insulating layer arranged between the respective windings, wherein some of the plurality of windings are provided. Becomes the primary winding,
A planar transformer in which some of the other windings of the plurality of windings are secondary windings, and at least one of the plurality of windings has a flat conductor arranged in a spiral shape. Including a winding portion of N turns (N is an integer of 2 or more) formed by
The radius of the inner circumference of the (third, integer less than or equal to N) th winding part
i (n), the outer radius is r o (n), the inner radius r min of the innermost winding portion, the outer radius of the outermost winding portion and the innermost winding portion Difference W from the inner radius of
r i (n) and r o (n) are minimized so that the value of A represented by the equation (1) is minimized when total and the distance D between the winding portions between adjacent turns are given. A flat transformer characterized by being defined. [Equation 2] (However, r i (1) = r min , r i (n + 1) −r o (n) = D, r o
(N) -r i (1) = W total )
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