JP3858659B2 - コイル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器、主として通信装置などに使用される薄形電源に搭載されるスイッチング電源用のコイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信インフラ網が大きく進展する中で消費電力の増大が社会的問題となってきている。特に通信装置は小形化と消費電力の低減要請に応えるため、給電方式は集中給電から分散給電へと推移しており、現在ではこれらの電源部には小形・薄形のオンボード電源が多く使用されている。一方、ＬＳＩの高速化に伴なう大電流化と消費電力削減のための低電圧化が急速に進展しており、これらＬＳＩを駆動するオンボード電源も低電圧化／大電流化対応が求められている。
【０００３】
そしてこれら薄形オンボード電源はさらなる小形化手段としてスイッチング周波数をより高い周波数で駆動する傾向にある。特に電源部の主要構成部品であるトランスにおいては高周波駆動に適した低損失、低ノイズでかつ小形で安価な面実装タイプの薄形トランスが求められている。これらの電源の開発ニーズに対応するため、金属平板コイルを利用した積層タイプのコイル装置が薄形トランスとして多く用いられている。
【０００４】
以下、従来のコイル装置を図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図１０（ａ）〜（ｅ）は従来のコイル装置として薄形トランス本体の構造工程図、図１１は同薄形トランス本体の２次主巻線を配置したモールド前の端子台の斜視図である。
【０００６】
図１０、図１１において、１は１次主巻線、１ａは１次補助巻線、２は２次主巻線、３は端子、４は接続部、５はコイルベース、７は端子台、８は磁芯を示している。
【０００７】
図１０、図１１において、従来のコイル装置は、薄形トランス本体を実装基板に実装して形成している。
【０００８】
薄形トランス本体は、巻線を偏平状に巻回した２個の１次主巻線１と、巻線を偏平状に巻回した１個の１次補助巻線１ａと、銅板から打ち抜いて形成した３個の金属平板コイルからなる２次主巻線２とを積層して形成した積層コイルを、両端に端子３を植設したコイルベース５上に配置し、この積層コイルを配置したコイルベース５を絶縁樹脂でモールド（封止）して端子台７を形成し、この端子台７にＥＥ形の磁芯８を組み込んで形成している。
【０００９】
また、このとき、積層コイルは金属平板コイルの先端に設けた接続部４を端子３に接続しており、特に、この接続部４と端子３とは、接続部４に貫通孔を設け、この貫通孔に端子３を挿入して半田接続等を施すことにより接続している。
【００１０】
そして、上記の薄形トランス本体を実装基板に実装し、コイル装置を構成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、銅板から打ち抜いた金属平板コイルを積層することにより２次主巻線２を形成するとともに、金属平板コイルの先端に設けた接続部４の貫通孔にコイルベース５に植設した端子３を挿入することにより、接続部４と端子３とを接続している。特に、２次主巻線２の巻回数を調整するためには複数の金属平板コイルを組み合わせ、それぞれ接続部４によって端子３と接続する必要があり、接続部分における端子３の形状および接続方法に起因して、小型化が難しいとともに接続信頼性が低下するという問題点を有していた。
【００１２】
上記問題点を解決するために本発明は、小型化を図るとともに、接続信頼性を向上したコイル装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の構成を有する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、前記第２巻線の金属平板コイルは両先端を端子とし、前記端子台の側面から前記端子と前記ダミー用の細線とを同一方向に引き出し、前記実装基板に配置した複数の配線パターンは前記端子ならびに前記ダミー細線の引き出し位置に対向させて配置し、前記端子の配置と前記ダミー用の細線の配置とを変更し、引き出し位置を同一位置とするとともに、前記複数の配線パターンのうち、隣接するパターンを接続または非接続とすることにより前記端子を介して前記第２巻線の巻回数を調節する構成としたものである。
【００１５】
上記構成により、第２巻線を形成する金属平板コイルの両先端の端子とダミー用の細線とは、端子台の側面から同一方向に引き出され、この引き出し位置に対向した配線パターンに接続するので、接続部分における形状が複雑にならず、簡単な形状で接続でき小型化を容易に図れるとともに、接続信頼性を向上できる。
【００１６】
特に、端子の配置とダミー用の細線の配置とを変更し、引き出し位置を同一位置とするとともに、配線パターンの内隣接する配線パターンを接続または非接続とすることにより第２巻線の巻回数を調節するので、実装基板に複雑な配線パターンを配置する必要がなく、小型化および接続信頼性の向上をより図れ、さらには、配線パターンの引き廻し等に起因した直流抵抗の損失を防止でき、端子台の側面から引き出された端子およびダミー用の細線の引き出し位置が同一位置になるので、第２巻線を異なる巻回数にしても、第２巻線および細線を端子台にモールドする際、モールドのために使用する金型形状を同一形状の金型にすることができ、生産工程を簡略し、歩留まりを向上することもできる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、特に、６つの異種形状の金属平板コイルと３つの異種形状の細線から３つの異種形状の金属平板コイルと２つの同種形状の細線と２つの異種形状の細線とを選択して組み合わせて巻回数が１回または２回または３回の第２巻線を形成した構成である。上記構成により、第２巻線の巻回数を１回から３回まで選択する際は、請求項１に記載の効果を容易に得ることができる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、特に、５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を１回とするときは、隣接する３つの前記配線パターンを接続するとともに、隣接する２つの前記配線パターンを接続した構成である。上記構成により、第２巻線の巻回数を１回にすることができ、大電流を通電することもできる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、特に、５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を２回とするときは、中央の前記配線パターンに隣接する一方の前記配線パターンのみを接続した構成である。上記構成により、第２巻線の巻回数を２回にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、特に、５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を３回とするときは、隣接する前記配線パターンを非接続とした構成である。上記構成により、第２巻線の巻回数を３回にすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を用いて、全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態におけるコイル装置の第２巻線を配置したモールド前の端子台の斜視図、図２（ａ）〜（ｅ）は同コイル装置の細線非装着のコイル本体の製造工程図、図３は金属フレームに形成された同コイル装置の金属平板コイルの斜視図、図４は同コイル装置の細線装着時の第２巻線の分解斜視図、図５は磁芯組み合わせ前の同コイル装置の斜視図である。
【００２３】
図１〜図５において、本発明の一実施の形態におけるコイル装置は、薄形トランスとして形成され、巻軸１１と、この巻軸１１に偏平状に巻回した第１巻線１２と、巻軸１１の周りに湾曲形状の金属平板コイル１３を複数積層して巻軸１１に装着した第２巻線１４と、第１巻線１２および第２巻線１４をコイルベース１６に配置し、絶縁樹脂でモールド（封止）した端子台１５と、この端子台１５に組み合わせたＥＥ形の磁芯１７とを有したコイル本体１８と、このコイル本体１８を実装した実装基板（図示せず）とを備えている。
【００２４】
第２巻線１４の金属平板コイル１３は複数の細線１９とともに金属フレーム２０に形成して端子台１５にインサートモールドしており、その金属平板コイル１３の両先端を端子２１とするとともに、端子台１５の側面２２から端子２１および細線１９を同一方向に引き出し、実装基板に配置した複数の配線パターン２３と接続している。
【００２５】
この複数の配線パターン２３は端子台１５の側面２２に対向させるとともに、端子台１５の側面２２から引き出された端子２１の引き出し位置に対向させて配置し、複数の配線パターン２３の内、隣接する配線パターン２３を接続または非接続とすることにより、端子２１を介して第２巻線１４の巻回数を調節している。
【００２６】
特に、第２巻線１４の巻回数を異なる巻回数にしても、端子台１５の側面２２から引き出された端子２１および細線１９の引き出し位置を同一位置になるようにしている。
【００２７】
この際、１回または２回または３回の第２巻線１４を形成するためには、６つの異種形状の金属平板コイル１３と３つの異種形状の細線１９から、３つの異種形状の金属平板コイル１３と２つの同種形状の細線１９と２つの異種形状の細線１９とを選択して組み合わせて形成している。
【００２８】
ここで、第２巻線１４の巻回数を１回にした場合、金属平板コイル１３および細線１９の配置関係は図４に示し（金属フレーム２０は省略してある）、実装基板に設けた５つの配線パターン２３の関係は図５に示しており、５つの配線パターン２３において、隣接する３つの配線パターン２３を接続するとともに、隣接する２つの配線パターン２３を接続して、端子台１５の側面２２から引き出された金属平板コイル１３の端子２１および細線１９をこれらの配線パターン２３と接続して第２巻線１４を形成している。
【００２９】
特に、この第２巻線１４を形成する金属平板コイル１３の端子２１および細線１９の配置関係については、端子台１５の側面２２から引き出される端子２１および細線１９を、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）とし、図４、図５において互いに対応させている。それぞれの細線１９は金属平板コイル１３の端子２１に対してダミー用端子として機能する。
【００３０】
このようにして、コイル本体１８を実装基板に実装し、コイル装置を構成している。
【００３１】
上記構成のコイル装置について、以下その動作を説明する。
【００３２】
上記構成により、第２巻線１４を形成する金属平板コイル１３の両先端の端子２１が端子台１５の側面２２から同一方向に引き出され、端子台１５の側面２２に対向するとともに、端子２１の引き出し位置に対向した配線パターン２３に端子２１を接続するので接続部分における形状が複雑にならず、簡単な形状で接続でき、小型化を容易に図れるとともに接続信頼性を向上できる。
【００３３】
特に、配線パターン２３の内、隣接する配線パターン２３を接続または非接続とすることにより第２巻線１４の巻回数を調節するので、実装基板に複雑な配線パターン２３を配置する必要がなく、小型化および接続信頼性の向上をより図れ、さらには、配線パターン２３の引き廻し等に起因した直流抵抗の損失を防止できる。
【００３４】
また、複数の細線１９を端子台１５にモールドするとともに端子台１５から引き出し、配線パターン２３と接続しているので、金属平板コイル１３の両先端の端子２１に対して細線１９をダミー用の端子２１として用いることができる。
【００３５】
特に、端子台１５の側面２２から引き出された端子２１および細線１９の引き出し位置が同一位置になるので、第２巻線１４を異なる巻回数にしても第２巻線１４および細線１９を端子台１５にモールドする際、モールドのために使用する金型形状（端子台１５の側面２２の方向に対して）を同一形状の金型にすることができ、生産工程を簡略にし歩留まりを向上できる。
【００３６】
さらに、６つの異種形状の金属平板コイル１３と３つの異種形状の細線１９から、３つの異種形状の金属平板コイル１３と２つの同種形状の細線１９と２つの異種形状の細線１９とを選択して組み合わせて巻回数が１回または２回または３回の第２巻線１４を形成するので、モールドのために使用する金型形状を同一形状の金型にでき、容易に生産工程を簡略にし歩留まりを向上できる。
【００３７】
そして、実装基板には５つの配線パターン２３を形成し、第２巻線１４の巻回数を１回とするときは、隣接する３つの前記配線パターン２３を接続するとともに隣接する２つの前記配線パターン２３を接続しているので、容易に第２巻線１４の巻回数を１回にすることができる。このとき、３つの金属平板コイル１３を積層して巻回数が１回の第２巻線１４を形成するので、第２巻線１４の断面積が実質的に大きくなり大電流を通電することもできる。
【００３８】
このように本発明の一実施の形態によれば、金属平板コイル１３の端子２１と配線パターン２３との接続部分における形状が複雑にならず、簡単な形状で接続でき、小型化を容易に図れるとともに接続信頼性を向上できる。
【００３９】
特に、配線パターン２３の内、隣接する配線パターン２３を接続または非接続とすることにより、配線パターン２３の引き廻し等に起因した直流抵抗の損失を防止できる。
【００４０】
また、第２巻線１４の使用形態に合わせ、第２巻線１４の巻回数を自由に選択することができるとともに、第２巻線１４を異なる巻回数にしても端子台１５のモールドのために使用する金型形状を同一形状の金型にすることができ、生産工程を簡略にし歩留まりを向上できる。
【００４１】
さらに、第２巻線１４の巻回数を１回にした場合は、３つの金属平板コイル１３を積層して巻回数が１回の第２巻線１４を形成するので、大電流を通電することもできる。
【００４２】
なお、本発明の一実施の形態では、第２巻線１４の巻回数を１回にしたが、第２巻線１４の巻回数は２回や３回でもよい。第２巻線１４の巻回数を２回にした場合は、図６および図７に示すようになり、５つの配線パターン２３を用いて、中央の配線パターン２３に隣接する一方の配線パターン２３のみを接続している。
【００４３】
第２巻線１４の巻回数を３回にした場合は、図８および図９に示すようになり、５つの配線パターン２３を用いて、隣接する配線パターン２３を非接続としている。
【００４４】
これらの第２巻線１４を形成する金属平板コイル１３の端子２１および細線１９の配置関係については、図４、図５と同様に、端子台１５の側面２２から引き出される端子２１および細線１９を、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）とし、図６および図７、図８および図９において互いに対応させている。
【００４５】
また、第２巻線１４の端子２１は、互いに幅を変えても変えなくてもよく、第２巻線１４の使用形態に合わせて選択すればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第２巻線を形成する金属平板コイルの両先端の端子が端子台の側面から同一方向に引き出され、端子台の側面に対向するとともに端子の引き出し位置に対向した配線パターンに端子を接続するので、接続部分における形状が複雑にならず、簡単な形状で接続でき、小型化を容易に図れるとともに接続信頼性を向上したコイル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態におけるコイル装置の第２巻線を配置したモールド前の端子台の斜視図
【図２】 （ａ）〜（ｅ）同コイル装置の細線非装着のコイル本体の製造工程図
【図３】 金属フレームに形成された同コイル装置の金属平板コイルの斜視図
【図４】 同コイル装置の細線装着時の第２巻線の分解斜視図
【図５】 磁芯組み合わせ前の同コイル装置の斜視図
【図６】 同コイル装置の細線装着時の他の第２巻線の分解斜視図
【図７】 磁芯組み合わせ前の同コイル装置の斜視図
【図８】 同コイル装置の細線装着時の他の第２巻線の分解斜視図
【図９】 磁芯組み合わせ前の同コイル装置の斜視図
【図１０】 従来のコイル装置として薄形トランス本体の製造工程図
【図１１】 同薄形トランス本体の２次主巻線を配置した端子台の斜視図
【符号の説明】
１１ 巻軸
１２ 第１巻線
１３ 金属平板コイル
１４ 第２巻線
１５ 端子台
１６ コイルベース
１７ 磁芯
１８ コイル本体
１９ 細線
２０ 金属フレーム
２１ 端子
２２ 側面
２３ 配線パターン

Claims (5)

1. 巻軸と、この巻軸に巻回した第１巻線と、前記巻軸の周りに湾曲形状の金属平板コイルを複数積層して前記巻軸に装着した第２巻線と、前記第２巻線と複数のダミー用の細線との一部をモールドして形成した端子台とを有したコイル本体と、前記コイル本体を実装した実装基板とを備え、前記第２巻線の金属平板コイルは両先端を端子とし、前記端子台の側面から前記端子と前記ダミー用の細線とを同一方向に引き出し、前記実装基板に配置した複数の配線パターンは前記端子ならびに前記ダミーの細線の引き出し位置に対向させて配置し、前記端子の配置と前記ダミー用の細線の配置とを変更し、引き出し位置を同一位置とするとともに、前記複数の配線パターンのうち、隣接するパターンを接続または非接続とすることにより前記端子を介して前記第２巻線の巻回数を調節する構成としたコイル装置。
2. ６つの異種形状の前記金属平板コイルと３つの異種形状の前記細線から３つの異種形状の前記金属平板コイルと２つの同種形状の前記細線と２つの異種形状の前記細線とを選択して組み合わせて巻回数が１回または２回または３回の第２巻線を形成した請求項１に記載のコイル装置。
3. ５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を１回とするときは、隣接する３つの前記配線パターンを接続するとともに、隣接する２つの前記配線パターンを接続した請求項２に記載のコイル装置。
4. ５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を２回とするときは、中央の前記配線パターンに隣接する一方の前記配線パターンのみを接続した請求項２に記載のコイル装置。
5. ５つの配線パターンを用い、第２巻線の巻回数を３回とするときは、隣接する前記配線パターンを非接続とした請求項２に記載のコイル装置。

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