JP5682615B2 - 磁気部品 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる磁気部品を信号および電力の伝送装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第8の実施形態>
以下、第8の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第9の実施形態>
以下、第9の実施形態について、先の第8の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
EEコアに限らない。たとえば、基板CBの側面の片側のみ、その一部を覆う構造であってもよい。
コイルがパターン形成された基板の1つの面側に設けられる部分シールドの積層構造としては、先の図3、図6に例示されるように、互いに相違する角度にスリットSLを備える一対の部分シールド(シールドES)からなるものに限らない。たとえば、スリットSLを2つ備える一対の部分シールドによって構成してもよい。この場合であっても、部分シールド同士でスリットSLの角度が相違する場合には、コイルの形成される基板に部分シールドを投影した領域にコイルを包含させることができる。もっとも、コイルによって誘起される磁束を鎖交する閉ループを構成しないとの条件下、コイルの形成される基板に部分シールドを投影した領域によってコイルを包含させるうえでは、スリットを備える構成は必須ではない。すなわち、たとえば、先の図3に示す構成において、1層および5層の部分シールド(シールドES)を、基板CBの中央よりも右側の領域にのみ形成し、2層および6層の部分シールド(シールドES)を、基板CBの中央よりも左側の領域にのみ形成してもよい。
パターン形成されたコイルとの積層構造を有するシールドとしては、部分シールドの積層構造にも限らない。単一の層に形成されたシールドであっても、スリットSLの面積を極力低減するなどすることで、シールドの効果を高めることは可能である。
基板の両面にパターン形成されることで1つのコイルを構成するものに限らない。たとえば、基板の1つの面に形成されるパターンのみによって1つのコイルが構成されるものであってもよい。さらに、複数の基板の両面のそれぞれに形成されるパターンによって1つのコイルが構成されるものであってもよい。
たとえば先の図3の第4層に限って1次側コイルW1を形成する等、基板CBの片面に限ってコイルをパターン形成してもよい。この場合、その裏面(先の図3の第3層)にシールドESをパターン形成してもよい。
たとえば先の図7において、スリットSL1,SL2が投影されることで分離された領域AR1,AR2のうちの領域AR2を接続許可領域としてもよい。また、部分シールドの構成によっては、分離された領域が3つ以上となる構成も可能であり、この場合、接続可能領域は、分離された領域のうちの1つを除く領域とすればよい。図22(a)に、こうした例を示す。ここでは、図22(b)〜図22(d)に示される3層の部分シールド(シールドES)のそれぞれのスリットが相違するために、上記分離された領域が領域AR1,AR2,AR3の3つとなる。このため、接続可能領域としては、たとえば領域AR3を除いた領域AR1,AR2としてもよく、また、領域AR2を除いた領域AR1,AR3としてもよい。
先の図5に例示したように、コイルの軸Oの周りに開ループの一方の端部Aから内周側シールドESiに沿って端部Bまで回転させる際の回転角度が「360°」を超えるものに限らない。たとえば、図21に示すように、一方の端部から他方の端部までの回転量が「300°」となる内周側シールドを一対備え、それら一対の内周側シールドのうちの一方の開口部に他方のシールドが対向するようにしてもよい。この場合、たとえば軸Oから開ループの一方の端部Aへと引いた半直線を軸Oから開ループの他方の端部Bへと引いた半直線へと回転させる場合、回転方向r1に回転させようが回転方向r2に回転させようが、この半直線は、内周側シールドESi上を変位する。すなわち、回転方向r1を選択する場合、端部C,Dを有する内周側シールドESi上を変位し、回転方向r2を選択する場合、端部A,Bを有する内周側シールドESi上を変位する。
外周側シールドESoについても、たとえば、コイルの軸Oの周りに開ループの一方の端部から外周側シールドESoに沿って他方の端部まで回転させる際の回転角度が「360°」を超える設定等、内周側シールドESiに準じた設定を行ってもよい。この場合、それらの一対の端部の間をコイルに接続されるパターンを通過させることで、これを基板CBの端部に引き出してもよい。
各コイル間に配置するものに限らない。たとえば、先の図1に示す例において、U,V,W相で下側アーム用の2次側コイルを各別とする場合、下側アームの基準電位が全相同一であることに鑑み、それら下側アームの2次側コイル同士が隣接する面側においては、シールドを配置しないようにしてもよい。
上記第5の実施形態において、コイルの形成される両面基板を3つ以上としてもよい。この場合、積層された両面基板のうち最も外側の一対の基板に形成された第1の端子及び第2の端子を外部接続用のパッドとして用いることができる。
上記第8の実施形態において、1次側基板CB1の中心軸線L1と2次側基板CB2の中心軸線L2とのなす角度θとしては、180°に限らず、0°よりも大きくてかつ180°未満であってもよい。ここでは、0°から180°に向かって上記角度θが大きくなるほど、端子間の絶縁距離が長くなることから、要求される絶縁距離に応じて上記角度θを設定すればよい。
インバータINVを構成するものに限らない。たとえば昇降圧チョッパ回路等のコンバータを構成するものであってもよい。
駆動対象スイッチング素子の操作信号と、駆動対象スイッチング素子の駆動回路の電力とを伝送するために用いられるものに限らない。たとえば、高電圧バッテリ12の状態監視装置に電力および監視処理の指令信号を伝送するために用いられるものであってもよい。もっとも、電力の伝送自体必須ではない。すなわちたとえば、駆動対象スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え速度が大きい場合、上述した変位電流が大きくなるおそれがあるため、これを回避するうえでは本発明の適用が有効である。
上記第7の実施形態で説明した基板の積層手法を、先の図13に示した第2の基板CBβに適用してもよい。
Claims (21)
- 1次側コイルと該1次側コイルに誘起される電圧に応じた電圧が誘起される2次側コイルとのうち少なくとも一方を形成する複数のコイル(W1,W2u,W2v,W2w,W2n)と、
該複数のコイルを貫く磁心(30,40,50)と、
前記複数のコイルのうち相違するコイルの間、ならびに該複数のコイルの1つ以上および前記磁心の間のうち少なくとも一方に設けられるシールド(ES)とを備え、
前記複数のコイルのそれぞれと前記シールドとは、それぞれ基板(CB)上にパターン形成され、
前記パターン形成された複数のコイルのそれぞれとパターン形成されたシールドとが積層構造を有し、
前記シールドは、部分シールド(ES)を複数備え、
前記部分シールドは、前記シールドの一部であって且つ前記磁心(30)によって案内された磁路の周りに閉ループを形成しないように構成されたものであり、
前記基板には、前記磁心によって貫かれるホール(H)が形成され、
前記部分シールドのそれぞれには、前記磁心によって案内された磁路の周りに閉ループを形成しないように、前記ホールから延びるスリット(SL,SL1,SL2)が形成されており、
前記シールドを構成する複数の部分シールドは、絶縁体(CB,IS)を介して複数積層されており、
前記複数積層された前記部分シールドを前記コイルの形成される基板上に投影した領域が前記コイルを包含し、
前記スリットのそれぞれは、該スリットのそれぞれを前記コイルの形成される基板上に投影した領域同士が重ならないように形成されており、
前記部分シールド同士を前記コイルの形成される基板上に投影した領域のうちの接続許可領域同士が、ビアに充填された導体によって互いに接続されており、
前記接続許可領域は、前記導体によって接続対象とされる部分シールドの全てを前記コイルの形成される基板上に投影した領域から、前記接続対象とする部分シールドのそれぞれの形成されていない領域である前記スリットを前記コイルの形成される基板上に投影することで得られる領域を除くことで、前記接続対象とされる部分シールドの全てを前記コイルの形成される基板上に投影した領域が複数に分離されたもののうちのいずれか1つの領域を除いた領域であることを特徴とする磁気部品。 - 1次側コイルと該1次側コイルに誘起される電圧に応じた電圧が誘起される2次側コイルとのうち少なくとも一方を形成する複数のコイル(W1,W2u,W2v,W2w,W2n)と、
該複数のコイルを貫く磁心(30,40,50)と、
前記複数のコイルのうち相違するコイルの間、ならびに該複数のコイルの1つ以上および前記磁心の間のうち少なくとも一方に設けられるシールド(ES)とを備え、
前記複数のコイルのそれぞれと前記シールドとは、それぞれ基板(CB)上にパターン形成され、
前記パターン形成された複数のコイルのそれぞれとパターン形成されたシールドとが積層構造を有し、
前記コイルがパターン形成される基板のうち前記コイルの内周側には、該内周に沿った開ループ構造を有するシールドである内周側シールド(ESi)が形成されており、
前記コイルの軸(O)から前記内周側シールドの前記開ループの端部の一方へと引いた半直線を、前記コイルの軸から前記内周側シールドの前記開ループの端部の他方へと引いた半直線に重ねるように回転させる場合、いずれの方向に回転させたとしても前記回転させる半直線が前記内周側シールド上を変位することを特徴とする磁気部品。 - 前記シールドは、部分シールド(ES)を複数備え、
前記部分シールドは、前記シールドの一部であって且つ前記磁心(30)によって案内された磁路の周りに閉ループを形成しないように構成されたものであり、
前記シールドを構成する複数の部分シールドは、絶縁体(CB,IS)を介して複数積層されており、
該複数積層された前記部分シールドを前記コイルの形成される基板上に投影した領域が前記コイルを包含することを特徴とする請求項2記載の磁気部品。 - 前記部分シールド同士を前記コイルの形成される基板上に投影した領域のうちの接続許可領域同士が、ビアに充填された導体によって互いに接続されており、
前記接続許可領域は、前記導体によって接続対象とされる部分シールドの全てを前記コイルの形成される基板上に投影した領域から、前記接続対象とする部分シールドのそれぞれの形成されていない領域を前記コイルの形成される基板上に投影することで得られる領域を除くことで、前記接続対象とされる部分シールドの全てを前記コイルの形成される基板上に投影した領域が複数に分離されたもののうちのいずれか1つの領域を除いた領域であることを特徴とする請求項3記載の磁気部品。 - 前記コイルがパターン形成された基板とは別の基板に形成された前記シールドと前記内周側シールドとがビア(VH)に充填された導体(32,34)によって接続されており、
前記ビアは、前記内周側シールドの構成する開ループに沿って形成されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記コイルがパターン形成される基板のうち前記コイルの外周側には、該外周に沿った開ループ構造を有するシールドである外周側シールド(ESo)が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁気部品。
- 前記コイルがパターン形成された基板とは別の基板に形成された前記シールドと前記外周側シールドとがビアに充填された導体によって接続されており、
前記ビアは、前記外周側シールドの構成する開ループに沿って形成されていることを特徴とする請求項6記載の磁気部品。 - 前記コイルの形成される基板は、第1面(SA)と該第1面の裏面である第2面(SB)とを有する基板(CBα,CBβ)を含み、
前記複数のコイルは、第1のコイル(Wa)及び第2のコイル(Wb)を含み、
前記第1面には、第1の端子(T2a)と、該第1の端子に一端が接続されてかつ前記磁心(30)を周回する前記第1のコイルとがパターン形成されており、
前記第2面のうち前記第1の端子を該第2面に投影した領域と重なる領域には、第2の端子(T2b)がパターン形成されており、
前記第2面には、前記第1のコイルの両端のうち前記第1の端子とは反対側とビアに充填された導体によって接続された部分及び前記第2の端子を接続してかつ前記磁心を周回する前記第2のコイルがパターン形成されており、
前記第2面において前記第2の端子を起点とした前記第2のコイルの周回方向と、前記第1のコイル及び前記第1の端子を前記第2面に投影した場合の該第1の端子を起点とした該第1のコイルの周回方向とは逆方向であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記第1面及び前記第2面を有する基板を複数備え、
隣接する前記基板同士のうち一方に形成された前記第1の端子と、他方に形成された前記第2の端子とが接続されるように複数の前記基板が積層されていることを特徴とする請求項8記載の磁気部品。 - 前記コイルの形成される基板は、第1面(SA)と該第1面の裏面である第2面(SB)とを有する基板(CBα)を含み、
前記複数のコイルは、第1のコイル(Wa)及び第2のコイル(Wb)を含み、
前記第1面には、第1の端子(ta)と、該第1の端子に一端が接続されてかつ前記磁心(30)を周回する前記第1のコイル(Wa)とがパターン形成されており、
前記第2面のうち前記第1の端子を該第2面に投影した領域と重なる領域には、ビアに充填された導体によって前記第1の端子と接続された第2の端子(tb)がパターン形成されており、
前記第2面には、第3の端子(tc)と、前記第1のコイルの両端のうち前記第1の端子とは反対側とビアに充填された導体によって接続された部分及び前記第3の端子を接続してかつ前記磁心を周回する第2のコイル(Wb)とがパターン形成されており、
前記第2面において前記第3の端子を起点とした前記第2のコイルの周回方向と、前記第1のコイル及び前記第1の端子を前記第2面に投影した場合の該第1の端子を起点とした該第1のコイルの周回方向とは逆方向であり、
前記第1面のうち前記第3の端子を該第1面に投影した領域と重なる領域には、ビアに充填された導体によって前記第3の端子と接続された第4の端子(td)がパターン形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記第1面及び前記第2面を有する基板を第1の基板(CBα)とし、
前記コイルの形成される基板は、さらに、第3面(SC)と該第3面の裏面である第4面(SD)とを有する第2の基板(CBβ)を含み、
前記第1の基板及び前記第2の基板は、前記第2面と前記第3面とが対向するように積層されており、
前記複数のコイルは、さらに、第3のコイル(Wc)及び第4のコイル(Wd)を含み、
前記第3面には、第5の端子(te)と、該第5の端子に一端が接続されてかつ前記磁心を周回する前記第3のコイル(Wc)とがパターン形成されており、
前記第3面において前記第5の端子を起点とした前記第3のコイルの周回方向と、前記第1のコイル及び前記第1の端子を前記第3面に投影した場合の該第1の端子を起点とした該第1のコイルの周回方向とは逆方向であり、
前記第4面のうち前記第5の端子を該第4面に投影した領域と重なる領域には、ビアに充填された導体によって前記第5の端子と接続された第6の端子(tf)がパターン形成されており、
前記第4面には、第7の端子(tg)と、前記第3のコイルの両端のうち前記第5の端子とは反対側とビアに充填された導体によって接続された部分及び前記第7の端子を接続してかつ前記磁心を周回する前記第4のコイルとがパターン形成されており、
前記第4面において前記第7の端子を起点とした前記第4のコイルの周回方向と、前記第3のコイル及び前記第5の端子を前記第4面に投影した場合の該第5の端子を起点とした該第3のコイルの周回方向とは逆方向であり、
前記第3面のうち前記第7の端子を該第3面に投影した領域と重なる領域には、ビアに充填された導体によって前記第7の端子と接続された第8の端子(th)がパターン形成されており、
前記第1の基板及び前記第2の基板を少なくとも1組備え、
隣接する前記第1の基板及び前記第2の基板同士において、前記第3の端子及び前記第8の端子同士を接続してかつ前記第2の端子及び前記第5の端子間を絶縁するように前記第1の基板及び前記第2の基板が積層されていることを特徴とする請求項10記載の磁気部品。 - 前記第1面及び前記第2面を有する基板を複数備え、
隣接する前記基板同士のうち一方に形成された前記第1の端子と他方に形成された前記第2の端子とが接続されてかつ、前記一方に形成された前記第4の端子と前記他方に形成された前記第3の端子とが接続されるように複数の前記基板が積層されていることを特徴とする請求項10記載の磁気部品。 - 前記基板の両面のそれぞれには、前記コイルの内周側であってかつ該内周に沿った開ループ構造を有するシールドである内周側シールド(ESi)、及び前記コイルの外周側であってかつ該外周に沿った開ループ構造を有するシールドである外周側シールド(ESo)のうち少なくとも一方が形成されており、
前記基板の両面のそれぞれには、さらに、該基板に形成された前記シールドと接続されたシールド端子(Ts)がパターン形成されており、
前記シールド端子は、前記基板の両面のうち一方の前記シールド端子を他方に投影した場合にこれらシールド端子同士が重なるように形成されていることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記複数のコイルは、前記1次側コイル及び前記2次側コイルを形成し、
前記1次側コイルが形成される基板である1次側基板(CB1)の端部には、該1次側コイルに接続された端子(t1a,t1d)がパターン形成されており、
前記1次側基板とは異なる基板であってかつ前記2次側コイルが形成される基板である2次側基板(CB2)の端部には、該2次側コイルに接続された端子(t2a,t2d)がパターン形成されており、
当該磁気部品は、前記1次側基板及び前記2次側基板の板面の正面視において、該1次側基板に形成される前記1次側コイルの軸(O)から該1次側コイルに接続された端子へと向かう方向に延びる前記1次側基板の中心軸線(L1)と、前記2次側基板に形成される前記2次側コイルの軸(O)から該2次側コイルに接続された端子へと向かう方向に延びる前記2次側基板の中心軸線(L2)とのなす角度が0よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記コイルの形成される基板は、第1面(SA)と該第1面の裏面である第2面(SB)とを有する基板を含み、
前記複数のコイルは、第1のコイル(Wa)及び第2のコイル(Wb)を含み、
前記第1面には、接続端子(ta)と、該接続端子に一端が接続されてかつ前記磁心(40)を周回する前記第1のコイルとがパターン形成されており、
前記基板には、前記第1のコイルの両端のうち前記接続端子とは反対側を前記第2面に接続する接続ビアが形成されており、
前記第2面には、前記接続ビアに一端が接続されてかつ前記磁心を周回する前記第2のコイルがパターン形成されており、
前記磁心(50)は、前記基板を挟むように構成されており、
当該磁気部品は、前記磁心を該基板に投影した領域に前記接続ビアが含まれるように構成されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記基板は、可撓性の基板(CBα,CBβ)であり、
前記パターンが形成された基板には、該パターンを覆う絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記基板は、該基板の板面の正面視において矩形形状をなしていることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の磁気部品。
- 前記磁心は、前記パターンが形成された基板を貫くことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の磁気部品。
- 前記複数のコイルは、前記1次側コイル及び前記2次側コイルを形成し、
前記1次側コイルは、駆動対象スイッチング素子(S¥#:¥=u,v,w,#=p,n)の操作信号(g¥#)を出力する出力手段(24)に接続されるものであることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の磁気部品。 - 前記駆動対象スイッチング素子を駆動する駆動手段(DU)の基準電位と、前記出力手段の基準電位とは互いに相違しており、
前記シールドは、前記1次側コイルおよび前記2次側コイルの間に設けられるものを含み、
前記1次側コイルおよび前記2次側コイルとの間に設けられるシールドは、前記出力手段の基準電位とされる1次側シールド、および前記駆動手段の基準電位とされる2次側シールドを備えることを特徴とする請求項19記載の磁気部品。 - 前記駆動対象スイッチング素子は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子との直列接続体であって且つ直流電圧源(12)に並列接続された直列接続体のうちの高電位側のスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項20記載の磁気部品。
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