JP4674545B2 - Electromagnetic induction parts and power supply - Google Patents

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Description

本発明は、薄型の電磁誘導部品およびその電磁誘導部品を用いた電源装置に関するものである。   The present invention relates to a thin electromagnetic induction component and a power supply device using the electromagnetic induction component.

従来から、平面型インダクタあるいは平面型トランスと称する薄型の電磁誘導部品が種々提案されている。また、コイル基板として半導体基板を用いることにより半導体製造プロセスを利用して小型化することも考えられている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, various thin electromagnetic induction parts called planar inductors or planar transformers have been proposed. In addition, it is also considered to use a semiconductor substrate as a coil substrate to reduce the size by using a semiconductor manufacturing process (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1では、電源の小型軽量化のために半導体基板を用い、また磁気誘導型銅損を減少させるためにコイル導体の厚みを大きくすることが考えられており、コイル基板上にコイル導体を形成した2個の平面コイルをコイル面同士が電気的に接続されるように重ね合わせた構造を有しており、さらにコイル基板とコイル導体との間に磁性薄膜を配置した構成が記載されている。
特開平11−176639号公報
In Patent Document 1, it is considered to use a semiconductor substrate to reduce the size and weight of the power source, and to increase the thickness of the coil conductor in order to reduce the magnetic induction type copper loss. A structure is described in which two formed planar coils are superposed so that the coil surfaces are electrically connected to each other, and a magnetic thin film is disposed between the coil substrate and the coil conductor. Yes.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-176539

ところで、特許文献1に記載された電磁誘導部品では、磁性薄膜がコイル導体を挟む形で配置されているから、両磁性薄膜の間は磁気的に結合されておらず磁束漏れが生じるから磁気効率はあまり高くないと言える。また、磁性体薄膜であるから飽和しやすく、コイル導体の厚みを大きくしているにもかかわらずコイル導体に通電できる電流を大きくとることはできない。つまり、容量の小さい電源にしか用いることができないという問題を有している。   By the way, in the electromagnetic induction component described in Patent Document 1, since the magnetic thin film is arranged so as to sandwich the coil conductor, the magnetic thin film is not magnetically coupled between the two magnetic thin films, and magnetic flux leakage occurs. Is not too expensive. Moreover, since it is a magnetic thin film, it is easy to saturate, and the current that can be passed through the coil conductor cannot be increased even though the thickness of the coil conductor is increased. That is, there is a problem that it can be used only for a power source with a small capacity.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型かつ薄型に形成することができるのはもちろんのこと、磁気効率の高い構造であり、しかも従来構成に比較して磁性体の体積を大きくすることが可能であって電流容量を比較的大きくとることが可能な電磁誘導部品を提供するとともに、その電磁誘導部品を用いた電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its object is not only to be able to be made small and thin, but also to a structure with high magnetic efficiency, and more magnetic than the conventional structure. An object of the present invention is to provide an electromagnetic induction component capable of increasing the body volume and having a relatively large current capacity, and to provide a power supply device using the electromagnetic induction component.

請求項1の発明は、平面視において環状であって断面において直線になる下側面を有した磁性体からなるコアであって、下側面を除く表面に平面視での周方向に配列された導電層からなる複数本の上巻線パターンが形成されたコアと、コアが下側面を当接させる形で載置されるコイル基板であって、平面視での周方向において隣接する各一対の上巻線パターンの一方の一端と他方の他端とを電気的に接続する導電層からなる複数本の下巻線パターンが形成されたコイル基板とを備え、コアに形成された上巻線パターンとコイル基板に形成された下巻線パターンとが電気的に接続されることによりコアに巻装された巻線が形成され、コアは、断面形状において下側面が直線になる半円状に形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a core made of a magnetic body having a lower side surface that is annular in a plan view and linear in a cross section, and is arranged on a surface excluding the lower side surface in a circumferential direction in the plan view. A core on which a plurality of upper winding patterns made of layers are formed, and a coil substrate placed in such a manner that the core contacts the lower side surface, and each pair of upper windings adjacent in the circumferential direction in plan view A coil substrate having a plurality of lower winding patterns formed of a conductive layer that electrically connects one end of the pattern and the other end of the pattern, and is formed on the upper winding pattern formed on the core and the coil substrate. The lower winding pattern is electrically connected to form a winding wound around the core, and the core is formed in a semicircular shape having a straight lower surface in a cross-sectional shape. And

この構成によれば、コアが環状に形成されており、コアに形成された上巻線パターンとコイル基板に形成された下巻線パターンとによりコアに巻装される巻線が形成されており、トロイダルコアに導線を巻装した電磁誘導部品と同様の構造になる。しかも、コイル基板の表面に直交する方向におけるコアを厚み寸法を小さくすることにより電磁誘導部品を薄型化することができ、小型かつ薄型の電磁誘導部品を提供することができる。また、トロイダルコアに導線を巻装した電磁誘導部品と同様の構成であるから、巻線に通電することにより形成される磁束はコア内を通り磁気漏れが少なく磁気効率が高くなる。しかも、上巻線パターンを形成した磁性体のコアをコイル基板に載置する構成であるから、磁性薄膜を用いる従来構成に比較してコアの体積を大きくすることができ、結果的にコアに磁気飽和が生じにくく電流容量を大きくとることができる。すなわち、小型かつ薄型でありながら、サイズ当たりの磁気効率および電流容量を従来構成よりも大きくとることができるという利点がある。 According to this configuration, the core is formed in an annular shape, and the winding wound around the core is formed by the upper winding pattern formed on the core and the lower winding pattern formed on the coil substrate. The structure is the same as that of an electromagnetic induction component in which a conductor is wound around a core. In addition, by reducing the thickness of the core in the direction perpendicular to the surface of the coil substrate, the electromagnetic induction component can be thinned, and a small and thin electromagnetic induction component can be provided. Moreover, since it is the same structure as the electromagnetic induction component which wound the conducting wire around the toroidal core, the magnetic flux formed by energizing the winding passes through the core, and there is little magnetic leakage and the magnetic efficiency is increased. In addition, since the magnetic core having the upper winding pattern is mounted on the coil substrate, the core volume can be increased compared to the conventional configuration using a magnetic thin film, resulting in magnetic Saturation hardly occurs and the current capacity can be increased. That is, there is an advantage that the magnetic efficiency and current capacity per size can be made larger than those of the conventional configuration while being small and thin.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記コイル基板が半導体基板であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the coil substrate is a semiconductor substrate.

この構成によれば、半導体基板を用いているから他の回路部品とともに1チップに集積回路化することが可能になる。   According to this configuration, since the semiconductor substrate is used, it can be integrated into one chip together with other circuit components.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記コイル基板に複数個の前記コアが載置され、各コアに対応する前記下巻線パターンが導電層からなる接続パターンにより互いに接続されて成ることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a plurality of the cores are mounted on the coil substrate, and the lower winding pattern corresponding to each core is connected to each other by a connection pattern made of a conductive layer. It is characterized by being connected.

この構成によれば、1枚のコイル基板に複数個のコアを配列することにより各コアに巻線を巻装した単位構成をアレイ状に配列した構成になる。しかも、下巻線パターンを接続パターンにより接続しているから、単位構成を直列に接続すればインダクタンスを大きくすることができ、単位構成を並列に接続すれば電流容量を大きくとることができる。つまり、単位構成をアレイ状に配列し、単位構成間を接続パターンによって直列または並列または両者を適宜に組み合わせて接続することにより、所望のインダクタンスを持ちかつ所望の電流容量となる電磁誘導部品を作製することができる。
請求項4の発明では、請求項1ないし請求項3の発明において、前記上巻線パターンは、それぞれ両端部が下側面に回り込むように形成されていることを特徴とする。
According to this configuration, by arranging a plurality of cores on one coil substrate, unit configurations in which windings are wound around each core are arranged in an array. Moreover, since the lower winding pattern is connected by the connection pattern, the inductance can be increased by connecting the unit configurations in series, and the current capacity can be increased by connecting the unit configurations in parallel. In other words, by arranging the unit configurations in an array and connecting the unit configurations in series or in parallel according to the connection pattern or combining them appropriately, an electromagnetic induction component having a desired inductance and a desired current capacity is produced. can do.
In the invention of claim 4, in the invention of claims 1 to 3, before Symbol top winding pattern, each end portions, characterized in that it is formed so as to wrap around the lower surface.

請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記上巻線パターンと前記下巻線パターンとにより1次巻線と2次巻線とが形成されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, a primary winding and a secondary winding are formed by the upper winding pattern and the lower winding pattern.

この構成によれば、1個のコアに1次巻線と2次巻線とを形成するから、トランスとして用いることができる。ここに、1次巻線と2次巻線とは絶縁型と非絶縁型(つまり、オートトランス)とのどちらの構成を採用してもよい。   According to this configuration, since the primary winding and the secondary winding are formed in one core, it can be used as a transformer. Here, the primary winding and the secondary winding may adopt either an insulating type or a non-insulating type (that is, an autotransformer).

請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の電磁誘導部品とスイッチング素子とを備える電源装置であって、スイッチング素子のオン時に直流電源から電磁誘導部品に蓄積される電磁エネルギをスイッチング素子のオフ時に出力として取り出すことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is a power supply device comprising the electromagnetic induction component according to any one of the first to fifth aspects and a switching element, and is stored in the electromagnetic induction component from a DC power source when the switching element is on. The electromagnetic energy is taken out as an output when the switching element is turned off.

この構成によれば、チョッパ回路におけるインダクタを小型かつ薄型に形成することができ、結果的にチョッパ回路を用いた電源装置の小型化かつ薄型化が可能になる。   According to this configuration, the inductor in the chopper circuit can be made small and thin, and as a result, the power supply device using the chopper circuit can be made small and thin.

請求項7の発明は、請求項5記載の電磁誘導部品の1次巻線とスイッチング素子との直列回路が直流電源に接続された電源装置であって、スイッチング素子のオンオフにより2次巻線から出力を取り出すことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is a power supply apparatus in which a series circuit of a primary winding of an electromagnetic induction component and a switching element according to a fifth aspect is connected to a DC power source, and the secondary winding is turned on and off by the switching element. It is characterized by taking out the output.

この構成によれば、出力にトランスを用いるスイッチング電源の小型化かつ薄型化が可能になる。   According to this configuration, it is possible to reduce the size and thickness of a switching power supply that uses a transformer for output.

請求項8の発明は、請求項6または請求項7の発明において、前記電磁誘導部品を除く回路部品を実装する実装基板に前記コイル基板が積層され、前記コイル基板の表裏に貫通する貫通導体からなる接続部により前記コイル基板と実装基板とが電気的に接続されていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the sixth or seventh aspect , the coil substrate is stacked on a mounting substrate on which circuit components other than the electromagnetic induction component are mounted, and the through conductor penetrates the front and back of the coil substrate. The coil substrate and the mounting substrate are electrically connected by a connecting portion.

この構成によれば、電源装置を構成する際に電磁誘導部品以外の回路部品を実装するコイル基板を電磁誘導部品を実装したコイル基板とは別に設けた実装基板としているから、電磁誘導部品と他の回路部品とを異なる工程で製造することができ、電磁誘導部品の検査を別途に行うことができる。また、電磁誘導部品と他の回路部品とが熱的に分離され熱設計が容易になる。しかも、他の回路部品を実装した実装基板に電磁誘導部品を形成したコイル基板を積層するから、電磁誘導部品を他の回路部品とともに実装基板に実装することが可能になる。さらに、コイル基板と実装基板とを貫通導体からなる接続部により接続しているから、実装基板に設ける回路部品とコアとを互いに反対面に設けることができ、電源装置の占有面積を小さくすることができる。 According to this arrangement, the coil substrate for mounting the circuit components other than the electromagnetic induction part because as a mounting substrate provided separately from the coil substrates mounted with electromagnetic induction part when configuring the power supply, an electromagnetic induction component and other The circuit component can be manufactured in a different process, and the electromagnetic induction component can be separately inspected. In addition, the electromagnetic induction component and other circuit components are thermally separated to facilitate thermal design. In addition, since the coil substrate on which the electromagnetic induction component is formed is stacked on the mounting substrate on which other circuit components are mounted, the electromagnetic induction component can be mounted on the mounting substrate together with other circuit components. Furthermore, since the coil substrate and the mounting substrate are connected by the connecting portion made of the through conductor, the circuit component and the core provided on the mounting substrate can be provided on opposite surfaces, and the occupied area of the power supply device can be reduced. Can do.

本発明の構成によれば、トロイダルコアに導線を巻装した電磁誘導部品と同様の構成になるから、巻線に通電することにより形成される磁束はコア内を通り磁気漏れが少なく磁気効率が高いという利点を有する。また、上巻線パターンを形成した磁性体のコアをコイル基板に載置する構成であるから、磁性薄膜に比較してコアの体積を大きくすることができ、コアに磁気飽和が生じにくく電流容量を大きくとることができるという利点を有する。 According to the configuration of the present invention, since the configuration is the same as that of an electromagnetic induction component in which a conducting wire is wound around a toroidal core, the magnetic flux formed by energizing the winding passes through the core, and there is little magnetic leakage and magnetic efficiency is reduced. It has the advantage of being expensive. In addition, since the magnetic core having the upper winding pattern is placed on the coil substrate, the volume of the core can be increased compared to the magnetic thin film, and the magnetic saturation is less likely to occur in the core. It has the advantage that it can be taken large.

(実施形態1)
本実施形態では、電磁誘導部品として、磁性体からなるコアに巻線を巻装したインダクタを例示する。本実施形態のインダクタは、図1、図2に示すように、コイル基板10にフェライトのような磁性体からなるコア11を載置した構成を有する。コア11は平面視においては円環状に形成されており、断面においては半円状に形成されている。したがって、コア11の一面には断面において直線になる下側面11aが形成され、下側面11aがコイル基板10に当接する。つまり、コア11においてコイル基板10と対向する面を下側面11aと呼ぶ。コア11において下側面11aを除く表面には導電層からなる上巻線パターン12aが形成される。上巻線パターン12aはコア11の周方向(円環の周方向)において複数本が離間して配列されており、それぞれ円環の内外周に跨り、両端がそれぞれ下側面11aと揃うように形成される。上巻線パターン12aは薄膜形成法により形成する。上巻線パターン12aの両端部をそれぞれ下側面11aに回り込むように形成してもよい。また、コア11を平面視において円環状に形成するのが望ましいが、環状であれば必ずしも円環状ではなくてもよく、たとえば矩形環状であってもよい。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, as an electromagnetic induction component , an inductor in which a winding is wound around a core made of a magnetic material is illustrated. As shown in FIGS. 1 and 2, the inductor of this embodiment has a configuration in which a core 11 made of a magnetic material such as ferrite is placed on a coil substrate 10. The core 11 is formed in an annular shape in plan view, and is formed in a semicircular shape in cross section. Accordingly, a lower side surface 11 a that is straight in cross section is formed on one surface of the core 11, and the lower side surface 11 a abuts on the coil substrate 10. That is, the surface of the core 11 that faces the coil substrate 10 is referred to as a lower side surface 11a. An upper winding pattern 12a made of a conductive layer is formed on the surface of the core 11 excluding the lower side surface 11a. A plurality of upper winding patterns 12a are arranged in the circumferential direction of the core 11 (circular direction of the ring) so as to extend over the inner and outer circumferences of the ring, and are formed so that both ends thereof are aligned with the lower side surface 11a. The The upper winding pattern 12a is formed by a thin film forming method. You may form so that the both ends of the upper winding pattern 12a may wrap around to the lower surface 11a, respectively. In addition, it is desirable that the core 11 is formed in an annular shape in a plan view.

コイル基板10はガラスエポキシのような絶縁材料を用いることが可能であるが、本実施形態では半導体基板であるシリコン基板を用いている。コイル基板10においてコア11が載置される面には、導電層からなる複数本の下巻線パターン12bが形成される。下巻線パターン12bは、図3に示すように、コア11が載置される領域に対応して形成され、コア11が下巻線パターン12bの上に載置されたときにコア11の周方向において隣接する各一対の上巻線パターン12aの一方の一端部(内側端部)と他方の他端部(外側端部)とを電気的に接続する形に形成されている。したがって、コア11に形成した上巻線パターン12aとコイル基板10に形成した下巻線パターン12bとが互いに電気的に接続されるように位置を合わせ、コイル基板10にコア11を載置し結合すると、コア11の周方向において隣接する各一対の上巻線パターン12aの間が下巻線パターン12bを介して接続され、コア11に巻き付けられた1回路の巻線が形成される。   Although an insulating material such as glass epoxy can be used for the coil substrate 10, a silicon substrate which is a semiconductor substrate is used in this embodiment. A plurality of lower winding patterns 12b made of a conductive layer are formed on the surface of the coil substrate 10 on which the core 11 is placed. As shown in FIG. 3, the lower winding pattern 12b is formed corresponding to a region where the core 11 is placed, and in the circumferential direction of the core 11 when the core 11 is placed on the lower winding pattern 12b. One end portion (inner end portion) and the other end portion (outer end portion) of each pair of adjacent upper winding patterns 12a are electrically connected to each other. Accordingly, when the upper winding pattern 12a formed on the core 11 and the lower winding pattern 12b formed on the coil substrate 10 are aligned so that they are electrically connected to each other, and the core 11 is placed on and coupled to the coil substrate 10, A pair of upper winding patterns 12a adjacent in the circumferential direction of the core 11 are connected via a lower winding pattern 12b to form one circuit winding wound around the core 11.

すなわち、コイル基板10に設けた1本の下巻線パターン12bがコア11に形成された1本の上巻線パターン12aに接続され、当該上巻線パターン12aが先の下巻線パターン12bの隣りの下巻線パターン12bに接続されるという接続関係によって、各上巻線パターン12aが順次接続され、結果的に1回路の巻線が形成される。また、巻線の末端はコイル基板10に形成した引出パターン12cに接続され、引出パターン12cを通して他回路と接続される。ここにおいて、上巻線パターン12aと下巻線パターン12bとは、銅あるいはアルミニウムのような金属により形成されており、上巻線パターン12aと下巻線パターン12bとを接合することによって、上巻線パターン12aと下巻線パターン12bとの電気的な接続と同時にコイル基板10に対するコア11の固定がなされる。上巻線パターン12aと下巻線パターン12bとは、通常は半田のような接合材料を用いて接合するが、上巻線パターン12aを下側面11aに回り込ませている場合には、上巻線パターン12aにバンプを形成して下巻線パターン12bと接合してもよい。   That is, one lower winding pattern 12b provided on the coil substrate 10 is connected to one upper winding pattern 12a formed on the core 11, and the upper winding pattern 12a is adjacent to the lower winding pattern 12b. Each upper winding pattern 12a is sequentially connected by the connection relationship of being connected to the pattern 12b, and as a result, one circuit winding is formed. Further, the end of the winding is connected to a lead pattern 12c formed on the coil substrate 10, and is connected to another circuit through the lead pattern 12c. Here, the upper winding pattern 12a and the lower winding pattern 12b are made of metal such as copper or aluminum, and the upper winding pattern 12a and the lower winding pattern 12b are joined by joining the upper winding pattern 12a and the lower winding pattern 12b. The core 11 is fixed to the coil substrate 10 simultaneously with the electrical connection with the line pattern 12b. The upper winding pattern 12a and the lower winding pattern 12b are usually joined using a joining material such as solder. However, when the upper winding pattern 12a is wrapped around the lower side surface 11a, the upper winding pattern 12a is bumped to the upper winding pattern 12a. And may be joined to the lower winding pattern 12b.

上述した例では、1個のコア11に対して1回路の巻線を形成しているが、図4に示すように、1個のコア11について2回路以上の巻線を形成すれば、トランスとして用いることができる。2回路以上の巻線を形成するには、コア11の周方向において下巻線パターン12bを複数種類のパターンに分割すればよく、上巻線パターン12aについては変更せずに、下巻線パターン12bの形状を変更するだけで、1回路の巻線と2回路以上の巻線とを設けることができる。図示例では1次巻線n1と2次巻線n2とを備えた2回路の巻線を形成する際の下巻線パターン12bを示している。また、本実施形態ではコア11の断面形状を図2に示すような半円状としているが、図5に示すように断面矩形状であって角部を面取りした形状に形成してもよい。   In the example described above, one circuit winding is formed for one core 11, but if two or more windings are formed for one core 11, as shown in FIG. Can be used as In order to form a winding of two or more circuits, the lower winding pattern 12b may be divided into a plurality of types of patterns in the circumferential direction of the core 11, and the shape of the lower winding pattern 12b is not changed with respect to the upper winding pattern 12a. It is possible to provide one circuit winding and two or more windings simply by changing the above. In the illustrated example, a lower winding pattern 12b is shown when forming a two-circuit winding including a primary winding n1 and a secondary winding n2. Further, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the core 11 is a semicircular shape as shown in FIG. 2, but it may be formed in a rectangular shape with chamfered corners as shown in FIG.

(実施形態2)
実施形態1はコイル基板10に1個のコア11を設ける例を示したが、1個のコア11は微小であるから、インダクタンスは小さくまた上巻線パターン12aおよび下巻線パターン12bは細いから電流容量を大きくとることはできない。インダクタンスを大きくするには複数個のコア11を設け巻線を直列に接続すればよく、また電流容量を大きくとるには複数個のコア11を設け巻線を並列に接続すればよい。
(Embodiment 2)
Embodiment 1 shows an example in which one core 11 is provided on the coil substrate 10. However, since one core 11 is very small, the inductance is small, and the upper winding pattern 12a and the lower winding pattern 12b are thin. Cannot be taken large. In order to increase the inductance, a plurality of cores 11 may be provided and the windings may be connected in series. To increase the current capacity, a plurality of cores 11 may be provided and the windings may be connected in parallel.

本実施形態では、図6に示すように、コイル基板10に複数個のコア11をアレイ状に配列してあり、各コア11に対応して形成された下巻線パターン12bを引出パターン12c(図1参照)に接続される接続パターン12dにより互いに接続してある。接続パターン12dによる接続関係は、適宜に選択される。すなわち、巻線を直列接続にする場合と、巻線を並列接続にする場合と、直列接続と並列接続とを併用する場合とがあり、接続パターン12dに応じてこれらの3種類の場合を選択することができる。上述のようにインダクタンスを高めるには直列接続を採用し、電流容量を大きくするには並列接続を採用する。インダクタンスと電流容量とをともに高める場合には直列接続と並列接続とを併用する。他の構成は実施形態1と同様である。   In this embodiment, as shown in FIG. 6, a plurality of cores 11 are arranged in an array on the coil substrate 10, and a lower winding pattern 12b formed corresponding to each core 11 is used as a lead pattern 12c (see FIG. 6). 1) to each other by a connection pattern 12d. The connection relationship by the connection pattern 12d is appropriately selected. That is, there are a case where the windings are connected in series, a case where the windings are connected in parallel, and a case where both series connection and parallel connection are used together, and these three kinds of cases are selected according to the connection pattern 12d. can do. As described above, series connection is employed to increase the inductance, and parallel connection is employed to increase the current capacity. When increasing both the inductance and the current capacity, a series connection and a parallel connection are used together. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

ところで、実施形態1、実施形態2ではコイル基板10が半導体基板であるから、コイル基板10に他の素子を形成することが可能であり、電磁誘導部品を備える回路を集積回路化することが可能である。もっとも、実施形態1、実施形態2のような電磁誘導部品をスイッチング電源のような電源装置の部品として用いる場合には、巻線に大きな電流が流れるから、電磁誘導部品が発熱部品になり、またスイッチング素子も発熱部品になる。放熱効率を高めるには、電磁誘導部品と他の発熱部品とは分離することが望ましい。   By the way, in Embodiment 1 and Embodiment 2, since the coil substrate 10 is a semiconductor substrate, other elements can be formed on the coil substrate 10, and a circuit including electromagnetic induction components can be integrated. It is. However, when the electromagnetic induction component as in the first and second embodiments is used as a component of a power supply device such as a switching power supply, a large current flows through the winding, so that the electromagnetic induction component becomes a heat generating component. The switching element also becomes a heat generating component. In order to increase the heat dissipation efficiency, it is desirable to separate the electromagnetic induction component from other heat generating components.

そこで、電源装置のような何らかの回路を構成する部品のうち、電磁誘導部品を除く部品を実装する実装基板13を設け、実装基板13とコイル基板10とを積層してもよい。実装基板13として半導体基板を用いる場合には、スイッチング素子のような部品を実装基板13に形成すればよく、この場合にはコイル基板10と実装基板13とを陽極接合などの技術を用いて接合することが可能である。また、実装基板13としてプリント基板を用いることもできる。プリント基板を用いる場合は面実装部品を用いるのが望ましい。   Therefore, a mounting substrate 13 on which components other than electromagnetic induction components among components constituting a circuit such as a power supply device are mounted may be provided, and the mounting substrate 13 and the coil substrate 10 may be laminated. When a semiconductor substrate is used as the mounting substrate 13, a component such as a switching element may be formed on the mounting substrate 13. In this case, the coil substrate 10 and the mounting substrate 13 are bonded using a technique such as anodic bonding. Is possible. A printed circuit board can also be used as the mounting substrate 13. When using a printed circuit board, it is desirable to use surface mount components.

コイル基板10と実装基板13とは、コイル基板10においてコア11が実装されていない面と、実装基板13において部品が実装ないし形成されていない面とを貼り合わせる。したがって、コイル基板10と実装基板13との間の電気的接続には、図7に示すように、コイル基板10と実装基板13とを貫通する貫通導体である接続部14a,14bを用いる。ここに、コイル基板10と実装基板13とにそれぞれ接続部14a,14bを形成しておき、接続部14a,14b同士を接合することによって、コイル基板10と実装基板13との電気的接続と同時に機械的結合を行うようにしてもよい。   The coil substrate 10 and the mounting substrate 13 are bonded to the surface of the coil substrate 10 where the core 11 is not mounted and the surface of the mounting substrate 13 where no component is mounted or formed. Therefore, for electrical connection between the coil substrate 10 and the mounting substrate 13, as shown in FIG. 7, connection portions 14 a and 14 b that are through conductors that penetrate the coil substrate 10 and the mounting substrate 13 are used. Here, connection portions 14 a and 14 b are formed on the coil substrate 10 and the mounting substrate 13, respectively, and the connection portions 14 a and 14 b are joined to each other so that the coil substrate 10 and the mounting substrate 13 are electrically connected simultaneously. Mechanical coupling may be performed.

ところで、実施形態1、実施形態2に示した電磁誘導部品を用いて構成される電源装置としては、降圧型、昇圧型、極性反転型などのチョッパ回路と、フライバック型、フォワード型などのDC−DCコンバータとが広く知られている。チョッパ回路ではインダクタに蓄積した電磁エネルギを利用するからインダクタを用い、DC−DCコンバータではトランスを用いる。   By the way, as a power supply device configured using the electromagnetic induction component shown in the first and second embodiments, there are a chopper circuit such as a step-down type, a step-up type and a polarity inversion type, and a DC such as a flyback type and a forward type. -DC converters are widely known. The chopper circuit uses the electromagnetic energy stored in the inductor, so an inductor is used, and the DC-DC converter uses a transformer.

図8に一例として降圧型のチョッパ回路の基本的な構成を示す。この構成では、商用電源をダイオードブリッジで整流することなどにより得られる直流電源(図示せず)の両端間にスイッチング素子(MOSFETなど)Q1とインダクタLと平滑コンデンサC1との直列回路が接続され、インダクタLと平滑コンデンサC1との直列回路に環流用のダイオードD1が並列接続された構成を有している。また、スイッチング素子Q1のオンオフは制御回路CN1により制御される。 FIG. 8 shows a basic configuration of a step-down chopper circuit as an example. In this configuration, a series circuit of a switching element (such as a MOSFET) Q1 , an inductor L, and a smoothing capacitor C1 is connected between both ends of a DC power source (not shown) obtained by rectifying a commercial power source with a diode bridge, It has a configuration in which a circulating diode D1 is connected in parallel to a series circuit of an inductor L and a smoothing capacitor C1 . The on / off state of the switching element Q1 is controlled by the control circuit CN1 .

この種のチョッパ回路は周知のものであるが、簡単に動作を説明すると、スイッチング素子Q1のオン期間において直流電源からインダクタLを通して平滑コンデンサC1が充電され、この間にインダクタLに電磁エネルギが蓄積される。また、インダクタLに蓄積された電磁エネルギは、スイッチング素子Q1のオフ期間において平滑コンデンサC1とダイオードD1とを通るループ回路を通して流れ、平滑コンデンサC1に充電電流を流す。この電源装置の出力は平滑コンデンサC1の両端から取り出される。 Although this type of chopper circuit is well known, its operation will be briefly explained. During the ON period of the switching element Q1 , the smoothing capacitor C1 is charged from the DC power source through the inductor L, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L during this period. The Further, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L flows through a loop circuit passing through the smoothing capacitor C1 and the diode D1 during the OFF period of the switching element Q1, and a charging current flows through the smoothing capacitor C1. The output of this power supply device is taken out from both ends of the smoothing capacitor C1.

上述した電源装置を構成する際に、インダクタLとして実施形態1、実施形態2において説明した平面型インダクタを採用すれば、小型かつ薄型の電源装置を構成することができる。ここに、平面型インダクタはごく小型であるから、蓄積できる電磁エネルギは比較的小さいものである。したがって、スイッチング素子Q1のオンオフの周波数(つまり、スイッチング周波数)は100kHz〜数MHz程度の高周波とするのが望ましい。   When the above-described power supply apparatus is configured, if the planar inductor described in the first and second embodiments is used as the inductor L, a small and thin power supply apparatus can be configured. Here, since the planar inductor is very small, the electromagnetic energy that can be stored is relatively small. Therefore, it is desirable that the on / off frequency (that is, the switching frequency) of the switching element Q1 is a high frequency of about 100 kHz to several MHz.

このような電源装置を構成する場合に、半導体基板であるコイル基板10に、スイッチング素子Q1とダイオードD1と制御回路CN1とを形成して集積回路化しておけば、平滑コンデンサC1を外付するだけで電源装置を構成することが可能になる。実装基板13が半導体基板であるときには、実装基板13にこれらの素子を形成すればよい。また、上述したインダクタLを電源装置に用いることにより、電源装置の構成部品のうちの大型部品であったインダクタLを小型化することができる。しかも、スイッチング素子Q1とともにインダクタLを集積回路化することによりスイッチング素子Q1の近傍にインダクタLを設けることができ、結果的に、スイッチング素子Q1のオンオフを高周波で行う場合に問題となる寄生容量の影響を軽減することができる。   In the case of configuring such a power supply device, if the switching element Q1, the diode D1, and the control circuit CN1 are formed on the coil substrate 10 which is a semiconductor substrate to form an integrated circuit, only the smoothing capacitor C1 is externally attached. Thus, it is possible to configure a power supply device. When the mounting substrate 13 is a semiconductor substrate, these elements may be formed on the mounting substrate 13. Moreover, by using the inductor L described above for the power supply device, the inductor L, which is a large component among the components of the power supply device, can be reduced in size. In addition, by integrating the inductor L together with the switching element Q1, the inductor L can be provided in the vicinity of the switching element Q1, and as a result, the parasitic capacitance that becomes a problem when the switching element Q1 is turned on and off at a high frequency. The impact can be reduced.

DC−DCコンバータを構成する場合も同様であって、代表的な構成のDC−DCコンバータでは、図9に示すように、トランスTの1次巻線n1にスイッチング素子Q2を直列接続し、トランスTの2次巻線n2に整流用のダイオードD2と平滑コンデンサC2との直列回路を接続し、スイッチング素子Q2のオンオフを制御回路CN2により制御するから、半導体基板であるコイル基板10に、スイッチング素子Q2、ダイオードD2、制御回路CN2などを集積回路化することができる。トランスTを構成する場合も半導体基板からなる実装基板13を用いる場合には、これらの素子を実装基板13に形成すればよい。   The same applies to the case of configuring a DC-DC converter. In a DC-DC converter having a typical configuration, a switching element Q2 is connected in series to a primary winding n1 of a transformer T as shown in FIG. Since a series circuit of a rectifying diode D2 and a smoothing capacitor C2 is connected to the secondary winding n2 of T, and the on / off of the switching element Q2 is controlled by the control circuit CN2, the switching element Q2 is connected to the coil substrate 10 which is a semiconductor substrate. Q2, the diode D2, the control circuit CN2, and the like can be integrated. Even when the transformer T is configured, when the mounting substrate 13 made of a semiconductor substrate is used, these elements may be formed on the mounting substrate 13.

上述した小型の電源装置を用いた配線システムの例を図10に示す。図示する配線システムでは、建物内の適所に埋込配置されたスイッチボックス3にゲート装置4と称する配線器具を収納する。ゲート装置4には壁内に先行配線された電力線Lpと情報線Liとが接続される。スイッチボックス3およびゲート装置4は1個ずつでもよいが、以下では複数個設ける場合について説明する。また、図示例では、ルータとハブとを内蔵したゲートウェイの機能を有している基本モジュール1と、メインブレーカMBおよび分岐ブレーカBBとを内蔵した配線盤5を用いている。   An example of a wiring system using the above-described small power supply device is shown in FIG. In the illustrated wiring system, a wiring device called a gate device 4 is housed in a switch box 3 that is embedded in an appropriate place in a building. The gate device 4 is connected to the power line Lp and the information line Li, which are wired in advance in the wall. Although one switch box 3 and one gate device 4 may be provided, the case where a plurality of switch boxes 3 and gate devices 4 are provided will be described below. In the illustrated example, a basic module 1 having a gateway function including a router and a hub, and a wiring board 5 including a main breaker MB and a branch breaker BB are used.

基本モジュール1には、複数系統(図示例では3系統)の情報線Liが接続され、ゲートウェイとして各情報線Liを外部のインターネット網NTに接続する。基本モジュール1は、情報線Liを複数系統に分岐したり情報線Liをインターネット網NTに接続するだけでなく、情報線Liを通して後述する各機能モジュール2の動作状態を監視する機能も備えている。また、メインブレーカMBは商用電源ACに接続され、分岐ブレーカBBに電力線Lpが接続される。図示例では分岐ブレーカBBを1系統で代表して示しているが通常は複数系統の分岐ブレーカBBを設ける。   A plurality of systems (three systems in the illustrated example) of information lines Li are connected to the basic module 1, and each information line Li is connected to an external Internet network NT as a gateway. The basic module 1 not only branches the information line Li into a plurality of systems and connects the information line Li to the Internet network NT, but also has a function of monitoring the operation state of each functional module 2 described later through the information line Li. . The main breaker MB is connected to the commercial power supply AC, and the power line Lp is connected to the branch breaker BB. In the illustrated example, the branch breaker BB is representatively shown as one system, but usually a plurality of branch breakers BB are provided.

図10に示す例では、機能モジュール2として、コンセントあるいはスイッチのように負荷制御を主な機能とするものと、スピーカあるいは表示器のように情報の授受を主な機能とするものとを示している。本実施形態の構成では、負荷制御を主な機能とする場合であっても、コンセントに接続した負荷で使用した電力量やスイッチを操作した回数などを情報として情報線Liを介して監視することが可能になる。   In the example shown in FIG. 10, the function module 2 is a module that has load control as a main function such as an outlet or a switch, and a module that has information transfer as a main function such as a speaker or a display. Yes. In the configuration of this embodiment, even when load control is the main function, the amount of power used by the load connected to the outlet, the number of times the switch is operated, and the like are monitored as information via the information line Li. Is possible.

各系統のゲート装置4の間は電力線Lpおよび情報線Liの送り配線によって接続される。また、各系統のゲート装置4のうちの1個は配線盤5との間で電力線Lpおよび情報線Liを介して接続される。つまり、各系統のゲート装置4は電力線Lpに並列接続され、また情報線Liに並列接続されることになる。   The gate devices 4 of each system are connected by a feed line of a power line Lp and an information line Li. One of the gate devices 4 of each system is connected to the wiring board 5 via the power line Lp and the information line Li. That is, the gate devices 4 of each system are connected in parallel to the power line Lp and connected in parallel to the information line Li.

ゲート装置4は、電力線Lpと情報線Liとに接続されたコネクタからなる接続口6(図11参照)を備える。したがって、後述する機能モジュール2のコネクタをゲート装置4の接続口6に接続するだけで、機能モジュール2に電力を供給する電力路と、機能モジュール2との間で通信するための情報路とを同時に確保することができる。しかも、ゲート装置4は電力線Lpと情報線Liとにそれぞれ並列接続されているだけであるから、機能モジュール2はどのゲート装置4にも接続することができる。つまり、機能モジュール2は、ゲート装置4の配置されている範囲内で自由に配置することができるから、レイアウトの自由度が高い施工性に優れた配線システムを提供することができる。   The gate device 4 includes a connection port 6 (see FIG. 11) formed of a connector connected to the power line Lp and the information line Li. Therefore, a power path for supplying power to the functional module 2 and an information path for communicating with the functional module 2 can be obtained simply by connecting a connector of the functional module 2 described later to the connection port 6 of the gate device 4. It can be secured at the same time. Moreover, since the gate device 4 is only connected in parallel to the power line Lp and the information line Li, the functional module 2 can be connected to any gate device 4. That is, since the functional module 2 can be freely arranged within the range where the gate device 4 is arranged, it is possible to provide a wiring system having a high degree of freedom in layout and excellent workability.

スイッチボックス3は、たとえばJIS規格(C 8375)に規定する取付枠9(図11参照)を取り付けることができるものを用いる。図示する取付枠9は一連形と呼ばれており、JIS規格(C 8304)において大角連用形スイッチの1個モジュールとして規格化されている埋込形の配線器具を3個取り付けることができる。   As the switch box 3, for example, a switch box 3 to which a mounting frame 9 (see FIG. 11) defined in JIS standard (C 8375) can be attached is used. The mounting frame 9 shown in the figure is called a series type, and three embedded wiring devices that are standardized as one module of a large-angle continuous switch in the JIS standard (C 8304) can be attached.

取付枠9は、図11に示すように、中央部に表裏に貫通した器具取付用の矩形状の窓孔9aを備える。取付枠9に取付対象である配線器具を取り付けるには、窓孔9aの後方から配線器具の前部を挿入し、取付枠9の左右両側の枠片9bに設けた器具係止部に配線器具の左右両側に設けた被係止部を結合させる。図示例では、配線器具に被係止部として爪を設け取付枠9の枠片9bに器具係止部として間隙を設けている。ただし、配線器具に被係止部として穴を設け取付枠9の枠片9bに器具係止部として爪を設けた構成もある。取付枠9の上下の枠片9cには挿入孔9dが貫設されている。取付枠9をスイッチボックス3に取り付けるには、取付枠9に配線器具を装着した状態で、図示しない取付ねじを挿入孔9dに前方から挿入してスイッチボックス3に設けたねじ受け(図示せず)に螺入させる。   As shown in FIG. 11, the attachment frame 9 includes a rectangular window hole 9 a for attaching an instrument penetrating front and back in the center. In order to attach the wiring device to be attached to the mounting frame 9, the front part of the wiring device is inserted from the rear of the window hole 9a, and the wiring device is attached to the device locking portions provided on the left and right frame pieces 9b. The to-be-latched part provided in the both right and left sides is combined. In the illustrated example, a claw is provided as a locked portion in the wiring device, and a gap is provided as a device locking portion in the frame piece 9b of the mounting frame 9. However, there is a configuration in which a hole is provided as a locked portion in the wiring device and a claw is provided as a device locking portion in the frame piece 9b of the mounting frame 9. 9 d of insertion holes are penetrated by the upper and lower frame pieces 9c of the attachment frame 9. As shown in FIG. In order to attach the mounting frame 9 to the switch box 3, a screw receiver (not shown) is provided in the switch box 3 by inserting a mounting screw (not shown) from the front into the insertion hole 9 d in a state where a wiring device is mounted on the mounting frame 9. ).

なお、取付枠9を壁パネルに取り付ける場合には、壁パネルに取付孔を貫設し、挿入孔9dに挿入される引締ねじを挟み金具(図示せず)と称する部材に螺合させ、壁パネルに貫設した取付孔の周部を取付枠9と挟み金具との間で挟持するように引締ねじを締め付けてもよい。あるいはまた、取付枠9を通して壁材に木ねじを螺合させることによって、取付枠9を壁に取り付けることも可能である。   When the mounting frame 9 is attached to the wall panel, a mounting hole is provided in the wall panel, and a tightening screw inserted into the insertion hole 9d is screwed into a member called a clamp (not shown), The tightening screw may be tightened so that the peripheral portion of the mounting hole penetrating the panel is sandwiched between the mounting frame 9 and the sandwiching bracket. Alternatively, the attachment frame 9 can be attached to the wall by screwing a wood screw into the wall material through the attachment frame 9.

本実施形態では、各スイッチボックス3の上部からは、配電ボックス1または他のスイッチボックス3に接続された電力線Lpおよび情報線Liが導入され、各系統の末端に位置するスイッチボックス3を除いた各スイッチボックス3の下部からは他のスイッチボックス3への送り配線である電力線Lpおよび情報線Liが導出される。また、ゲート装置4を取り付けた取付枠9を各スイッチボックス3に取り付けることによって、上述したように、各スイッチボックス3にそれぞれゲート装置4が収納される。ここにおいて、ゲート装置4には、電力線Lpと情報線Liとが接続されるから、電力線Lpと情報線Liとの混触を防止するために、電力線Lpと情報線Liとのスイッチボックス3への導入口および導出口はそれぞれ個別に設けるのが望ましい。   In the present embodiment, the power line Lp and the information line Li connected to the distribution box 1 or another switch box 3 are introduced from the upper part of each switch box 3, and the switch box 3 located at the end of each system is excluded. From the lower part of each switch box 3, a power line Lp and an information line Li, which are feed wirings to other switch boxes 3, are derived. Further, by attaching the attachment frame 9 to which the gate device 4 is attached to each switch box 3, the gate device 4 is accommodated in each switch box 3 as described above. Here, since the power line Lp and the information line Li are connected to the gate device 4, in order to prevent the power line Lp and the information line Li from being mixed with each other, the power line Lp and the information line Li are connected to the switch box 3. It is desirable to provide the inlet and the outlet separately.

ゲート装置4は、板ばねのばね力を利用して電線を結線する、いわゆる速結端子構造の端子を器体に内蔵しており、器体の背面に開口する電線挿入口に電線を挿入することにより、電線の機械的保持と電気的接続とがなされる構成を採用している。電線挿入口は、電力線Lpと情報線Liとについて2対ずつ設けてある。各1対は送り配線を接続するために用いられる。ゲート装置4の器体の前面には、電力線Lpが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた電力路接続口6aと、情報線Liが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた情報路接続口6bとが配置される。   The gate device 4 incorporates a terminal having a so-called quick-connection terminal structure that connects wires using the spring force of a leaf spring, and inserts the wire into a wire insertion opening that opens at the back of the device. Thus, a configuration is adopted in which the electric wire is mechanically held and electrically connected. Two pairs of wire insertion openings are provided for the power line Lp and the information line Li. Each pair is used to connect feed wires. Electrically connected to the power path connection port 6a provided with a contact portion electrically connected to the terminal to which the power line Lp is connected and the terminal to which the information line Li is connected on the front surface of the body of the gate device 4 An information path connection port 6b provided with a connected contact portion is arranged.

電力路接続口6aと情報路接続口6bとは1個の接続口6としてモジュール化されている。配線システム内の各ゲート装置4において、各電力路接続口6aと各情報路接続口6bとはそれぞれ同仕様(接触部の配列や接続口のサイズなど)であり、また電力路接続口6aおよび情報路接続口6bの位置関係は統一されている。接続口6には、機能モジュール2の背面に設けた接続体7が着脱可能に結合される。すなわち、機能モジュール2の接続体7には、電力路接続口6aに着脱可能に結合される電力路接続体7aと、情報路接続口6bに着脱可能に結合される情報路接続体7bとをモジュール化した接続体7が設けられる。機能モジュール2の接続体7をゲート装置4の接続口6に接続した状態において、機能モジュール2はゲート装置4の前面を覆う。ここに、接続口6と接続体7とはコネクタを構成する。   The power path connection port 6 a and the information path connection port 6 b are modularized as a single connection port 6. In each gate device 4 in the wiring system, each power path connection port 6a and each information path connection port 6b have the same specifications (contact portion arrangement, connection port size, etc.). The positional relationship of the information path connection port 6b is unified. A connection body 7 provided on the back surface of the functional module 2 is detachably coupled to the connection port 6. That is, the connection body 7 of the functional module 2 includes a power path connection body 7a that is detachably coupled to the power path connection port 6a and an information path connection body 7b that is detachably coupled to the information path connection port 6b. A modular connection body 7 is provided. In a state where the connection body 7 of the functional module 2 is connected to the connection port 6 of the gate device 4, the functional module 2 covers the front surface of the gate device 4. Here, the connection port 6 and the connection body 7 constitute a connector.

機能モジュール2は、図12に示すように、ゲート装置4に対して1台だけ接続することによって単独で用いることができる基本機能モジュール2aと、基本機能モジュール2aに対して壁面に沿う面内で配列され基本機能モジュール2aと組み合わせて用いることにより基本機能モジュール2aの機能を拡張する拡張機能モジュール2bとがある。拡張機能モジュール2aは、基本機能モジュール2aに対して1台接続するだけではなく、複数台を接続することも可能である。   As shown in FIG. 12, the functional module 2 has a basic function module 2a that can be used alone by being connected to the gate device 4 alone, and a plane along the wall surface of the basic function module 2a. There is an extended function module 2b that is arranged and used in combination with the basic function module 2a to expand the function of the basic function module 2a. The extension function module 2a can be connected not only to one basic function module 2a but also to a plurality of extension function modules 2a.

以下の説明においては、基本機能モジュール2aを単独で用いるか、基本機能モジュール2aに拡張機能モジュール2bを結合して用いるかにかかわらず、どちらの場合についても機能モジュール2として説明する。   In the following description, regardless of whether the basic function module 2a is used alone or the extended function module 2b is combined with the basic function module 2a, both cases will be described as the function module 2.

機能モジュール2は、図13、図14に示すように、合成樹脂製の扁平なハウジング8aを備える。すなわち、ゲート装置4に取り付けたときに壁面からの突出寸法が小さく、かつハウジング8aの前面側に露出する表示、報知、操作などの各種機能を持つ機能部に割り当てる面積を大きくとることができる薄型に形成されている。ハウジング8aの背面には接続体7が設けられ、接続体7をゲート装置4の接続口6に結合すれば、機能モジュール2が電力線Lpおよび情報線Liと電気的に接続される。ハウジング8aの上部および下部には取付用孔8cが開口しており、ハウジング8aをゲート装置4に結合した状態で、ハウジング8aの前面側から取付用孔8cに取付ねじ(図示せず)を挿入し、取付枠9の取付ねじ孔10eに取付ねじを螺入することにより、機能モジュール2が取付枠9に対して機械的に固定され、結果的に機能モジュール2のゲート装置4に対する結合強度を高めることができる。ハウジング8aの前面部には化粧カバー8bが着脱可能に被着され、化粧カバー8bをハウジング8aに装着した状態では、取付ねじの頭部が隠される。   As shown in FIGS. 13 and 14, the functional module 2 includes a flat housing 8a made of synthetic resin. That is, a thin projection that has a small projecting dimension from the wall surface when attached to the gate device 4 and can be allocated to a functional unit having various functions such as display, notification, and operation exposed on the front surface side of the housing 8a. Is formed. A connection body 7 is provided on the rear surface of the housing 8a. When the connection body 7 is coupled to the connection port 6 of the gate device 4, the functional module 2 is electrically connected to the power line Lp and the information line Li. Mounting holes 8c are opened in the upper and lower portions of the housing 8a, and mounting screws (not shown) are inserted into the mounting holes 8c from the front side of the housing 8a with the housing 8a coupled to the gate device 4. Then, by screwing a mounting screw into the mounting screw hole 10e of the mounting frame 9, the functional module 2 is mechanically fixed to the mounting frame 9, and as a result, the coupling strength of the functional module 2 to the gate device 4 is increased. Can be increased. A decorative cover 8b is detachably attached to the front surface of the housing 8a, and the head of the mounting screw is hidden when the decorative cover 8b is mounted on the housing 8a.

上述の構成から明らかなように、機能モジュール2には電力線Lpを通して商用電源ACから電力が供給されるから、機能モジュール2の内部回路の動作用の電源を生成するために商用電源ACから内部回路の動作用に用いる直流電圧を生成する電源装置が必要である。また、ハウジング8aは扁平で小型であるから、このようなハウジング8aに収納可能な薄型かつ小型の電源装置が必要である。したがって、実施形態1、実施形態2において説明した平面型インダクタや実施形態3において説明した平面型トランスを用いる電源装置は、この種の機能モジュール2に用いるのに適した電源装置になる。   As is clear from the above-described configuration, power is supplied to the functional module 2 from the commercial power supply AC through the power line Lp. Therefore, in order to generate a power source for the operation of the internal circuit of the functional module 2, the internal circuit from the commercial power supply AC is generated. There is a need for a power supply device that generates a DC voltage for use in the operation. Further, since the housing 8a is flat and small, a thin and small power supply device that can be housed in the housing 8a is required. Therefore, the power supply apparatus using the planar inductor described in the first and second embodiments and the planar transformer described in the third embodiment is a power supply apparatus suitable for use in this type of functional module 2.

機能モジュール2が、基本機能モジュール2aだけではなく拡張機能モジュール2bも含んでいる場合には、電源装置は拡張機能モジュール2bにも電力を供給する。基本機能モジュール2aから拡張機能モジュール2bへの電力の供給は交流を用いる。また、基本機能モジュール2aと拡張機能モジュール2bとの内部においては、交流−直流変換を行って直流電力を内部回路に供給する。そのため、基本機能モジュール2aと拡張機能モジュール2bとには、それぞれ電源装置が設けられる。拡張機能モジュール2bに設けた電源装置においても実施形態1、実施形態2において説明した電磁誘導部品を用いることにより、拡張機能モジュール2bのハウジングに収納可能な薄型かつ小型の電源装置を構成することができる。   When the function module 2 includes not only the basic function module 2a but also the extended function module 2b, the power supply device also supplies power to the extended function module 2b. The power supply from the basic function module 2a to the extended function module 2b uses alternating current. Further, in the basic function module 2a and the extended function module 2b, AC-DC conversion is performed to supply DC power to the internal circuit. Therefore, the basic function module 2a and the extended function module 2b are each provided with a power supply device. Also in the power supply device provided in the extended function module 2b, by using the electromagnetic induction component described in the first and second embodiments, a thin and small power supply device that can be housed in the housing of the extended function module 2b can be configured. it can.

本発明の実施形態1を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows Embodiment 1 of this invention. 同上の断面図である。It is sectional drawing same as the above. 同上に用いるコイル基板を示す平面図である。It is a top view which shows the coil board | substrate used for the same as the above. 同上のトランスに用いる場合のコイル基板を示す平面図である。It is a top view which shows the coil board | substrate in the case of using for a transformer same as the above. 同上に用いるコアの他例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the core used for the same as the above. 本発明の実施形態2を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows Embodiment 2 of this invention. 同上の断面図である。It is sectional drawing same as the above. 電磁誘導部品を用いた電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device using an electromagnetic induction component. 電磁誘導部品を用いた電源装置の他の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structural example of the power supply device using an electromagnetic induction component. 電磁誘導部品を用いる配線システムの全体構成を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the whole wiring system composition using electromagnetic induction parts. 機能モジュールを取付枠に取り付けた状態の正面図である。It is a front view of the state which attached the functional module to the attachment frame. 機能モジュールの他の構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other structural example of a functional module. ゲート装置と機能モジュールとを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a gate apparatus and a functional module. 機能モジュールを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a functional module.

符号の説明Explanation of symbols

1 基本モジュール
2 機能モジュール
10 コイル基板
11 コア
12a 上巻線パターン
12b 下巻線パターン
13 実装基板
14a,14b 接続部
CN1,CN2 制御回路
L インダクタ
Li 情報線
Lp 電力線
n1 1次巻線
n2 2次巻線
Q1,Q2 スイッチング素子
T トランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Basic module 2 Function module 10 Coil board | substrate 11 Core 12a Upper winding pattern 12b Lower winding pattern 13 Mounting board 14a, 14b Connection part CN1, CN2 Control circuit L Inductor Li Information line Lp Power line n1 Primary winding n2 Secondary winding Q1 , Q2 switching element T transformer

Claims (8)

平面視において環状であって断面において直線になる下側面を有した磁性体からなるコアであって、下側面を除く表面に平面視での周方向に配列された導電層からなる複数本の上巻線パターンが形成されたコアと、コアが下側面を当接させる形で載置されるコイル基板であって、平面視での周方向において隣接する各一対の上巻線パターンの一方の一端と他方の他端とを電気的に接続する導電層からなる複数本の下巻線パターンが形成されたコイル基板とを備え、コアに形成された上巻線パターンとコイル基板に形成された下巻線パターンとが電気的に接続されることによりコアに巻装された巻線が形成され、コアは、断面形状において下側面が直線になる半円状に形成されていることを特徴とする電磁誘導部品。 A core made of a magnetic body having a lower surface that is annular in a plan view and has a straight line in cross section, and a plurality of upper windings made of conductive layers arranged in a circumferential direction in a plan view on the surface excluding the lower surface A core on which a line pattern is formed, and a coil substrate placed in such a manner that the core abuts the lower surface, and one end and the other of each pair of upper winding patterns adjacent in the circumferential direction in plan view A coil substrate having a plurality of lower winding patterns formed of a conductive layer that electrically connects the other end of the coil, and an upper winding pattern formed on the core and a lower winding pattern formed on the coil substrate. An electromagnetic induction component, wherein a winding wound around a core is formed by being electrically connected , and the core is formed in a semicircular shape having a straight lower surface in a cross-sectional shape . 前記コイル基板が半導体基板であることを特徴とする請求項1記載の電磁誘導部品。   The electromagnetic induction component according to claim 1, wherein the coil substrate is a semiconductor substrate. 前記コイル基板に複数個の前記コアが載置され、各コアに対応する前記下巻線パターンが導電層からなる接続パターンにより互いに接続されて成ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電磁誘導部品。   The plurality of cores are mounted on the coil substrate, and the lower winding pattern corresponding to each core is connected to each other by a connection pattern made of a conductive layer. Electromagnetic induction parts. 前記上巻線パターンは、それぞれ両端部が下側面に回り込むように形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電磁誘導部品。  The electromagnetic induction component according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the upper winding patterns is formed so that both end portions thereof wrap around the lower side surface. 前記上巻線パターンと前記下巻線パターンとにより1次巻線と2次巻線とが形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電磁誘導部品。The electromagnetic induction component according to any one of claims 1 to 4, wherein a primary winding and a secondary winding are formed by the upper winding pattern and the lower winding pattern. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の電磁誘導部品とスイッチング素子とを備える電源装置であって、スイッチング素子のオン時に直流電源から電磁誘導部品に蓄積される電磁エネルギをスイッチング素子のオフ時に出力として取り出すことを特徴とする電源装置。A power supply device comprising the electromagnetic induction component according to any one of claims 1 to 5 and a switching element, wherein the electromagnetic energy stored in the electromagnetic induction component from the DC power supply when the switching element is turned on is switched to the switching element. A power supply device which is extracted as an output when the power is off. 請求項5記載の電磁誘導部品の1次巻線とスイッチング素子との直列回路が直流電源に接続された電源装置であって、スイッチング素子のオンオフにより2次巻線から出力を取り出すことを特徴とする電源装置。6. A power supply device in which a series circuit of a primary winding of an electromagnetic induction component and a switching element according to claim 5 is connected to a DC power supply, wherein an output is taken out from the secondary winding by turning on and off the switching element. Power supply. 前記電磁誘導部品を除く回路部品を実装する実装基板に前記コイル基板が積層され、前記コイル基板の表裏に貫通する貫通導体からなる接続部により前記コイル基板と実装基板とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項6または請求項7記載の電源装置。The coil substrate is laminated on a mounting substrate on which circuit components other than the electromagnetic induction component are mounted, and the coil substrate and the mounting substrate are electrically connected by a connecting portion made of a through conductor penetrating the front and back of the coil substrate. The power supply device according to claim 6 or 7, wherein the power supply device is provided.
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