JP3610884B2

JP3610884B2 - トランス

Info

Publication number: JP3610884B2
Application number: JP2000166720A
Authority: JP
Inventors: 高則小山; 達也細谷; 博竹村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: US20020017971A1; JP2001345215A; US6583697B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信機や各種電源に用いられるトランスに関し、特に、磁心の形状を工夫することによって小型化および薄型化を図ることのできるトランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、実開平６−７０２２３号公報や実開平６−５５２２２号公報等に開示されている様な従来のトランスの正面断面図、平面断面図をそれぞれ示している。同図において、コイル３は、中足２の周囲に配置した円筒状の外足１の内側に収納されるようになっている。また、従来から、Ｅ型コア（磁心）とＥ型コアを組み合わせたり、Ｅ型コアとＩ型コアとを組み合わせて、その中足にコイルを巻くトランスも使用されている。このようなトランスの構成では、トランスの寸法がコイルの外形寸法にコアの外足の寸法を加えたものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コイルの外形寸法にコア外足の寸法を加えた大きさとなる従来の構造では、トランス全体の投影面積が、コイルの投影面積よりもかなり大きくなり、そのためトランスの小型化および薄型化を十分に図ることができない不都合があった。
【０００４】
この発明の目的は、磁心にコイルを実装する時のデッドスペースができるだけ小さくなるようにして、トランスの小型化および薄型化を図ることのできるトランスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために次のように構成されている。
【０００６】
（１）多角形平板上の中央部に中足を、複数の隅部に外足を立設し、
前記中足と前記外足に挟まれた部分を巻線を収納する巻わくとする第１の磁心と
該第１の磁心に重ねて一体化される第２の磁心を備え、
平面にスパイラル状に巻回した平面コイルを、
前記巻わく部に積み重ねて挿入してなるトランスにおいて、
前記中足の断面形状を円、楕円または長円とし、
前記中足の断面外周形状の曲線部分は前記巻わく外周形状の曲線部分の一部と同心円弧とし、
前記巻わく外周は磁心外形の各辺部分で最も接近あるいは接し、前記磁心外形の各辺における前記巻わく外周が最も接近あるいは接した部分に開口部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第１の磁心と第２の磁心とを重ねてその間にコイルを収納することによってトランスを構成する。また、第１の磁心を、多角形平板上の中央部に中足を、複数の隅部に外足を立設し、前記中足と前記外足に挟まれた部分を巻線を収納する巻わくとする。このようにすると、コイルを平面状に巻いて巻わくに収納した場合、その隅の部分に外足が位置することになり、結果としてデッドスペースが小さくなりトランス全体の投影面積が小さくなる。
【０００８】
また、中足を円、楕円、または長円形状にすることにより、コイルの中心部が隙間なく嵌入されるようになり、デッドスペースをさらに少なくできる。
【０００９】
同様に、中足の断面外周形状の曲線部分は前記巻わく外周形状の曲線部分の一部と同心円弧とし、前記巻わく外周は磁心外形の各辺部分で最も接近あるいは接するように構成することで、トランスの投影面積を最小にできる。
【００１０】
また、コイルの引き出し線を、上記巻わくの外周が第１の磁心の各辺と接する部分の開口部から引き出すことによって、引き出し線を通過させるための開口部を別途設ける必要がなくなる。
【００１１】
さらに、平面コイルの複数の引き出し線を、前記第一の磁心の同一直線方向上にない異なる開口部より引き出すことにより、トランスの配置の自由度が高くなる。
【００１２】
（２）前記第２の磁心の形状を平板形状とする。
【００１３】
この発明では、平面状に巻いたコイルを第１の磁心の内部に形成される巻わくに収納するものであるが、第１の磁心内に巻わくの全体を構成することによって、第２の磁心を平板形状にすることができる。また、第１の磁心と第２の磁心を同一形状にして双方に巻わくの一部を構成することも可能である。このようにすると、部品の種類を１つ減らすことができる。
【００１４】
また、巻わくの厚さよりも巻わくの巻幅を大きくしてトランス形状を平面状にすることによって、トランスの低背化に寄与することができる。
【００１５】
（３）中足の断面の周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積を該中足断面の面積に対して略同一または大きくしたり、若しくは、外足断面の面積の総和が、前記中足の断面の面積に対して略同一または大きくなるようにしたり、または、外足の断面の周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積の内、内側に面している部分の面積の総和が、前記中足断面の面積に対して略同一または大きくする。
【００１６】
このように構成することで、磁心の他の部分での磁束集中によるインダクタンスの低下を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態であるトランスの分解斜視図である。
【００１８】
この実施形態のトランスは、第１の磁心１０と、この上に重ねられて一体化される第２の磁心１１と、第１の磁心１０内に３層に積み重ねられて挿入されるコイル１２とで構成される。
【００１９】
第１の磁心１０は、例えばフェライトからなり、矩形状の平板１０ａと、この平板１０ａの４隅に立設される外足１０ｂと、中央部に立設される中足１０ｃとで構成される。各外足１０ｂは、平面断面が略Ｌ字状の形状を有し、その内側は円弧面１０ｄとなっている。なお、この実施形態では、平板１０ａとして矩形形状のものを使用したが、平板１０ａとしては矩形ではなく、多角形であればよい。
【００２０】
中足１０ｃは、この例では平面断面形状が長円形状である。この形状は、後述のコイルの中心部に設けられる中心孔と略同一である。したがって、中足１０ｃの断面形状が円形であれば、このコイルの中心孔は円形にされ、中足１０ｃの断面形状が楕円であればこのコイルの中心孔も楕円形状にされる。また、磁心の巻わく外周形状の曲線部分の一部は前記中足１０ｃの外周部の曲線部分と同心円弧となるように曲率が決められている。また外足１０ｂの内側の面１０ｄの形状はこの巻わく外周形状により決定される。
【００２１】
第２の磁心１１は、この実施形態では平板であって、第１の磁心１０と同様のフェライトなどで形成される。
【００２２】
以上の構成において、第１の磁心１０には、各外足１０ｂの内側の円弧面１０ｄと、中足１０ｃの外周とで形成される空間部に巻わく部１０ｅが形成される。この巻わく部１０ｅに、３段重ねのコイル１２が積み重ねて挿入される。
【００２３】
コイル１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、自己融着３層絶縁線を用い、これを同一平面状でスパイラル状に巻回したものであって、中心部には第１の磁心１０の中足１０ｃの形状に合っている長円形状の孔１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが形成されている。このコイルを３段重ねにして上記巻わく部１０ｅに積み重ねて挿入し、一部を一次巻線、残りを二次巻線として使用する。３層絶縁線を用いているためトランスの一次、二次間の絶縁構造を容易に得ることができる。また、一次、二次の各巻線を交互に積み重ねることによって結合度を高くすることも容易である。なお、この実施形態ではコイル１２は３段重ねであるが重ねるコイルの数は限定していない。
【００２４】
また、図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第１の磁心１０の平面図、第１の磁心１０上に第２の磁心１１を重ねた状態での断面図を示しているが、同図に示すように、この実施形態では巻わく部１０ｅの厚さＢより、この巻わく部１０ｅの巻幅Ａの方が大きくなっている。これにより、トランス全体の低背化を実現できる。また、図２（Ａ）に示すように、巻わく部１０ｅの外形線１０ｆが、第１の磁心１０の各辺と接するように、該第１の磁心の形状が決められている。このようにすることで、デッドスペースを最小にすることができる。
【００２５】
図３は、この発明の実施形態の上述のトランスと従来のトランスとを対比する図である。同図（Ａ）は、この発明の実施形態のトランスの第１の磁心の平面図であり、同図（Ｂ）は従来のトランスの同様の部分を示している。同図（Ａ）において、点線で示す領域は巻わく部１０ｅの外形線１０ｆであり、この巻わく部１０ｅにコイル１２が積み重ねて挿入される。一方、図３（Ｂ）に示す従来のトランスにも同じ形状のコイルが積み重ねて挿入されるものとすると、従来のトランスでは、その幅が、図面上その上下に配置される外足１０ｂ’の幅の分だけ、この発明の実施形態のトランスよりも長くなる（Ｃ’＞Ｃ）。これにより、図３（Ａ）に示すこの発明の実施形態のトランスでは、従来のトランスに対し、小型化および薄型化を図ることができる。
【００２６】
さらに、図１に示す構造では、コイル１２の配置構造および第１の磁心１０の構造が対称であるために、磁心における磁束分布が均一となり、漏れ磁束が低減できて、ＥＭＩノイズを低減することができる。さらに、コイルと磁心が平面で接触あるいは接近して配置されるために、熱分布が平面に均一化され、トランス内のいかなる部分にもヒートスポットができにくいという利点がある。
【００２７】
なお、上記に示すコイル１２は、１本の自己融着３層絶縁層を巻回して構成されるが、図４に示すように、２本以上の線１２ｇ、１２ｈを平行して平面状に巻回してもよい。また、図１に示す例では、第２の磁心１１を平板としたが、図５に示すように、第１の磁心１０と第２の磁心１１を同じ構造体とすることもできる。すなわち、第２の磁心１１にも、矩形平板１１ａの４隅に外足１１ｂを立設し、中央部に中足１１ｃを立設する。そして、第１の磁心１０と第２の磁心１１を突き合わせて、その内側に巻わく部を形成する。このようにすると、部品数を１つ減らせることができる。なお、トランス全体の低背化が損なわれないよう、第１の磁心１０と第２の磁心１１の厚さをそれぞれ低く設定することが必要である。
【００２８】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第１の磁心１０の平面図と斜視図を示している。
【００２９】
ここで、同図において、１つの外足１０ｂの平面方向断面の面積をＳａ、同外足の断面周囲長さと、前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積の内側に面している部分の面積をＳｂ、中足１０ｃの平面方向断面の面積をＳｃ、同中足１０ｃの断面周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積をＳｄとすると、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件を具備することで、中足１０ｃ以外の部分での磁束集中によるインダクタンスの低下を抑制することができる。
【００３０】
（ａ）中足１０ｃの断面周囲長さと、前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積Ｓｄが、中足１０ｃの平面方向断面の面積Ｓｃに対し略同一または大きい（Ｓｄ≧Ｓｃ）。
【００３１】
（ｂ）外足１０ｂの平面方向断面の面積Ｓａの総和が、中足１０ｃの平面方向断面の面積Ｓｃに対し略同一または大きい（Ｓａ×外足の数≧Ｓｃ）。
【００３２】
（ｃ）外足１０ｂの断面周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積内側に面している部分の面積Ｓｂの総和が、中足１０ｃの平面方向断面の面積Ｓｃに対し略同一または大きい（Ｓｂ×外足の数≧Ｓｃ）。
【００３３】
図７は、この発明の他の実施形態のトランスを示している。
【００３４】
図１に示すトランスでは、コイル１２の引き出し線をすべて平行に取り出すようにしているが、図７に示す例では、各トランスの引き出し線を垂直に取り出すようにしている。前記巻わく外周と、多角形である磁心外形の近接、あるいは接する位置に設けた開口部のうち必要に応じた開口部から引き出すことでトランスの配置の自由度を大きくすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３６】
（１）第１の磁心の中足を円、楕円、または長円とし、巻わく外周をこれと同形状とし、巻わく外周と磁心外形の各辺が近接、あるいは接する様にすることにより、デッドスペースが小さくなりトランス全体の投影面積が小さくなる。このため、実装上のデッドスペースをほとんどなくすことができ、実装効率の向上と、小型化、薄型化を実現することができる。
【００３７】
（２）中足の平面方向断面の面積を全磁路のなかで最小とすることで、磁心の他の部分での磁束集中によるインダクタンスの低下を抑制することができる。
【００３８】
（３）コイルの引き出し線を同一直線方向上にない開口部から引き出すことによって、トランス配置の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるトランスの分解斜視図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第１の磁心の平面図と、第１および第２の磁心の断面図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、この発明の実施形態のトランスと従来のトランスとの対比図
【図４】コイルの他の例の平面図
【図５】この発明の他の実施形態のトランスの縦断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第１の磁心の平面図と斜視図
【図７】この発明の他の実施形態のトランスの外観図
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、従来のトランスの正面図、平面図
【符号の説明】
１０−第１の磁心
１０ａ−矩形状平板
１０ｂ−外足
１０ｃ−中足
１０ｄ−外足の円弧面
１０ｅ−巻わく部
１１−第２の磁心
１２−コイル

Claims

多角形平板上の中央部に中足を、複数の隅部に外足を立設し、
前記中足と前記外足に挟まれた部分を巻線を収納する巻わくとする第１の磁心と
該第１の磁心に重ねて一体化される第２の磁心を備え、
平面にスパイラル状に巻回した平面コイルを、
前記巻わく部に積み重ねて挿入してなるトランスにおいて、
前記中足の断面形状を円、楕円または長円とし、
前記中足の断面外周形状の曲線部分は前記巻わく外周形状の曲線部分の一部と同心円弧とし、
前記巻わく外周は磁心外形の各辺部分で最も接近あるいは接し、前記磁心外形の各辺における前記巻わく外周が最も接近あるいは接した部分に開口部を設けたことを特徴とするトランス。
前記平面コイルの複数の引き出し線を、前記第１の磁心の同一直線方向上にない異なる開口部より引き出したことを特徴とする、請求項１に記載のトランス。
前記第２の磁心は平板形状である、請求項１または２に記載のトランス。
前記第２の磁心は、前記第１の磁心と同一形状である、請求項１または２に記載のトランス。
前記巻わく部の厚さより該巻わく部の巻幅が大きく、トランス形状を平面状とした、請求項１〜４のいずれかに記載のトランス。
前記中足の断面の周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積が該中足断面の面積に対して略同一または大きい、請求項１〜５のいずれかに記載のトランス。
前記外足断面の面積の総和が、前記中足の断面の面積に対して略同一または大きい、請求項１〜６のいずれかに記載のトランス。
前記外足の断面の周囲長さと前記多角形平板の厚みとの積で決まる面積の内、内側に面している部分の面積の総和が、前記中足断面の面積に対して略同一または大きい、請求項１〜７のいずれかに記載のトランス。
前記コイルは、自己融着三層絶縁線を巻いて構成される、請求項１〜８のいずれかに記載のトランス。
前記コイルは、２本以上の線を並行して平面状に巻いて構成される、請求項１〜９のいずれかに記載のトランス。