JP6458706B2

JP6458706B2 - 磁性部品

Info

Publication number: JP6458706B2
Application number: JP2015213258A
Authority: JP
Inventors: 直毅加藤; 森　昌吾; 昌吾森; 音部　優里; 優里音部; 博史大野; 辰哉上松
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP2017085011A

Description

本発明は、磁性部品に関するものである。

特許文献１に開示のトランスの１次側コイル基板は、絶縁基板、トランス１次側コイル導体、導体配線を有する。トランス２次側に流れる電流はトランス１次側に流れる電流に比べて大電流であるため、トランス２次側コイルは厚い銅板で構成され、２つのトランス２次側コイルが、１次側コイル基板を厚さ方向に沿って両側から挟み込む構成となっている。また、１次側コイル基板は、厚さ方向から見たときに２つの２次側コイルと重ならない伝熱領域において放熱部材と熱的に接続されている。さらに、１次側コイル導体と直列接続する共振コイルを構成する導体配線層が１次側コイル基板内に形成されている。

特開２０１１−７７３２８号公報

ところが、トランス２次側にトランス１次側より大電流が流れる構成であるため、トランス２次側コイルが厚い銅板となって、共振コイルを１次側だけにしか形成できず、２つの２次側コイルが１次側コイル基板を挟み込む構成にせざるを得ない。従って、１次側コイル基板とトランス２次側コイルと別体となり、部品点数が増加してしまう。また、１次側コイル基板とトランス２次側コイルとを別々に固定する必要があり、それぞれネジ孔等の固定部分が別々に必要となるため、その部分だけ大型化を招いてしまう。

本発明の目的は、部品点数の増加を抑制するとともに小型化を図ることができる磁性部品を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、トランス１次側コイルと、前記トランス１次側コイルと絶縁されたトランス２次側コイルと、前記トランス１次側コイルおよび前記トランス２次側コイルが巻回される第１のコアと、前記トランス１次側コイルに直列接続される追加コイルと、前記追加コイルが巻回される第２のコアと、を備え、第１の基板において、前記トランス１次側コイルを構成する導体と前記追加コイルを構成する導体とがパターニングされており、第２の基板において、前記トランス２次側コイルを構成する導体と前記追加コイルを構成する導体とがパターニングされており、前記第１の基板と前記第２の基板とが一体化されており、前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記トランス１次側コイルを構成する導体パターンと前記トランス２次側コイルを構成する導体パターンとが重なるとともに前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンと前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンとが重なるように積層され、前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンと前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンとが層間接続されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、トランス１次側コイル、トランス２次側コイル、追加コイルが、積層した基板で一体的に構成でき、部品点数の増加を抑制できる。また、固定部分を最小限に抑えることができるので小型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の磁性部品において、前記トランス１次側コイルを構成する導体パターンの径に比べて前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンの径は小さいとともに、前記トランス２次側コイルを構成する導体パターンの径に比べて前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンの径は小さいことを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、径の違いにより形成された空間が他部材の配置領域となっているので、デッドスペースを減少することができる。
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の磁性部品において、前記第１のコアは本体部と、本体部から突出する磁脚とを有し、前記第２のコアは本体部と、本体部から突出する磁脚とを有し、前記第１のコアの本体部および前記第２のコアの本体部が同一方向を向いているとよい。

本発明によれば、部品点数の増加を抑制するとともに小型化を図ることができる。

実施形態における電力変換装置の回路構成図。（ａ）はトランス、共振コイルの平面図、（ｂ）はトランス、共振コイルの正面図。（ａ）は多層基板の平面図、（ｂ）は多層基板の正面図。多層基板を説明するための一部破断正面図。トランス、共振コイルにおける各層での平面図。多層基板における第１および第２のトランス１次側コイル、第１および第２のトランス２次側コイル、第１および第２の共振コイルを構成する導体パターンの各層での配置状態、層間接続状態、同一層内での接続状態を示す説明図。別例の電力変換装置の回路構成図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態における電力変換装置１０は、充電器であり、交流を昇圧して直流に変換した後に、例えば４００Ｖから２００ＶにＤＣ−ＤＣ変換してバッテリ１９に出力する。

電力変換装置１０は、トランス１１と、Ｈブリッジ回路１２と、Ｈブリッジ回路１３と、コンデンサ１４と、整流回路１５と、フィルタ回路１６を備えている。そして、交流を入力して、Ｈブリッジ回路１３、コンデンサ１４、Ｈブリッジ回路１２、トランス１１、整流回路１５、フィルタ回路１６を介してバッテリ１９を充電することができるようになっている。

トランス１１は、第１のトランス１次側コイル２０と、第１のトランス１次側コイル２０に並列接続された第２のトランス１次側コイル２１と、第１のトランス２次側コイル２２と、第１のトランス２次側コイル２２に並列接続された第２のトランス２次側コイル２３を備えている。

電力変換装置１０は、第１の共振コイル２４と第２の共振コイル２５を備える。第１の共振コイル２４は、第１のトランス１次側コイル２０に直列接続されている。第２の共振コイル２５は、第２のトランス１次側コイル２１に直列接続されている。

トランス１１の１次側コイルの巻数と２次側コイルの巻数の比は、１２：１０となっている。
トランス１１の１次側コイルにはＨブリッジ回路１２が接続されている。また、トランス１１の２次側コイルには整流回路１５が接続されている。

Ｈブリッジ回路１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を備えている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はＭＯＳＦＥＴにて構成されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子とスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子が接続されるとともにスイッチング素子Ｑ３のソース端子とスイッチング素子Ｑ４のドレイン端子が接続されている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子とスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子が接続されるとともにスイッチング素子Ｑ２のソース端子とスイッチング素子Ｑ４のソース端子が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレイン端子とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソース端子とは、コンデンサ１４に接続されている。

各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４には各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がそれぞれ並列接続されている。
スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４の中間点は第１の共振コイル２４を介して第１のトランス１次側コイル２０の一方の端子に接続されるとともにスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の中間点は第１のトランス１次側コイル２０の他方の端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４の中間点は第２の共振コイル２５を介して第２のトランス１次側コイル２１の一方の端子に接続されるとともにスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の中間点は第２のトランス１次側コイル２１の他方の端子に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレイン端子とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソース端子とは、ダイオードＤ３とダイオードＤ４の直列回路に接続されている。ダイオードＤ３のカソード端子はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレイン端子側であり、ダイオードＤ４のアノード端子はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソース端子側となっている。ダイオードＤ３とダイオードＤ４の中間点は第１の共振コイル２４の一方の端子および第２の共振コイル２５の一方の端子と接続されている。

そして、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の組とスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４の組がオンオフを繰り返して、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４のオンオフとスイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３のオンオフが互い違いに行われてトランス１次コイルには入力電圧が正負交互に加わる。

Ｈブリッジ回路１２に接続されたＨブリッジ回路１３は、ダイオードＤ１，Ｄ２とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を備えている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６はＭＯＳＦＥＴにて構成されている。ダイオードＤ１のアノード端子とスイッチング素子Ｑ５のドレイン端子が接続されるとともにダイオードＤ２のアノード端子とスイッチング素子Ｑ６のドレイン端子が接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子とダイオードＤ２のカソード端子がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレイン端子と接続されるとともに、スイッチング素子Ｑ５のソース端子とスイッチング素子Ｑ６のソース端子がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソース端子と接続されている。

ダイオードＤ１とスイッチング素子Ｑ５の中間点にコイルＬ１の一端が接続されている。また、ダイオードＤ２とスイッチング素子Ｑ６の中間点にコイルＬ２の一端が接続されている。そして、交流がコイルＬ１，Ｌ２を介してＨブリッジ回路１３に入力される。

整流回路１５は、４つのダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８によるブリッジ整流回路である。ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードが接続された状態でダイオードＤ５，Ｄ６が直列に接続されている。また、ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードが接続された状態でダイオードＤ７，Ｄ８が直列に接続されている。ダイオードＤ５，Ｄ７のカソードは接続されるとともにダイオードＤ６，Ｄ８のアノードは接続されている。

ダイオードＤ５とダイオードＤ６の中間点は、第１のトランス２次側コイル２２および第２のトランス２次側コイル２３の一方の端子に接続されるとともに、ダイオードＤ７とダイオードＤ８の中間点は、第１のトランス２次側コイル２２および第２のトランス２次側コイル２３の他方の端子に接続されている。

フィルタ回路１６は、コイル１７とコンデンサ１８を備えている。ダイオードＤ５，Ｄ７のカソードはコイル１７を介してコンデンサ１８の一方の電極に接続され、ダイオードＤ６，Ｄ８のアノードはコンデンサ１８の他方の電極に接続されている。コンデンサ１８にはバッテリ１９が接続される。バッテリ１９には負荷が接続される。

このように、図１に示すように、磁性部品２００はトランス１次側コイル２０，２１と、トランス１次側コイル２０，２１と絶縁されたトランス２次側コイル２２，２３と、トランス１次側コイル２０，２１に直列接続される追加コイルとしての共振コイル２４，２５と、を備える。

次に、磁性部品２００（トランス１１、共振コイル２４，２５）の構成について、図２（ａ），図２（ｂ），図３（ａ），図３（ｂ），図４，図５および図６を用いて説明する。

図２に示すように、多層基板３０と、トランス１次側コイル２０，２１およびトランス２次側コイル２２，２３が巻回される第１のコアとしてのトランスコア３１，３２と、共振コイル２４，２５が巻回される第２のコアとしての共振コイルコア３３，３４とを備える。図３には多層基板３０のみを示す。即ち、図２に対し、トランスコア３１，３２と共振コイルコア３３，３４を取り外した状態を示す。

図２に示すように、トランスコアは、２つのＥ型のコア３１，３２を組み合わせることにより構成されている。Ｅ型のコア３１は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部３１ａと、本体部３１ａの一方の面の中央部から突出する中央磁脚３１ｂと、本体部３１ａの一方の面の端部から突設する両側磁脚３１ｃ，３１ｄとを有する。中央磁脚３１ｂは角柱状をなし、両側磁脚３１ｃ，３１ｄは角柱状をなしている。

Ｅ型のコア３２は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部３２ａと、本体部３２ａの一方の面の中央部から突出する中央磁脚３２ｂと、本体部３２ａの一方の面の端部から突設する両側磁脚３２ｃ，３２ｄとを有する。中央磁脚３２ｂは角柱状をなし、両側磁脚３２ｃ，３２ｄは角柱状をなしている。

そして、Ｅ型のコア３１の中央磁脚３１ｂの先端面とＥ型のコア３２の中央磁脚３２ｂの先端面とが突き合わされるとともに、Ｅ型のコア３１の両側磁脚３１ｃ，３１ｄの先端面とＥ型のコア３２の両側磁脚３２ｃ，３２ｄの先端面とが突き合わされる。これによりＥＥ型コアが構成され、閉磁路が形成される。

図２に示すように、共振コイルコアは、２つのＥ型のコア３３，３４を組み合わせることにより構成されている。Ｅ型のコア３３は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部３３ａと、本体部３３ａの一方の面の中央部から突出する中央磁脚３３ｂと、本体部３３ａの一方の面の端部から突設する両側磁脚３３ｃ，３３ｄとを有する。中央磁脚３３ｂは角柱状をなし、両側磁脚３３ｃ，３３ｄは角柱状をなしている。

Ｅ型のコア３４は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部３４ａと、本体部３４ａの一方の面の中央部から突出する中央磁脚３４ｂと、本体部３４ａの一方の面の端部から突設する両側磁脚３４ｃ，３４ｄとを有する。中央磁脚３４ｂは角柱状をなし、両側磁脚３４ｃ，３４ｄは角柱状をなしている。

そして、Ｅ型のコア３３の中央磁脚３３ｂの先端面とＥ型のコア３４の中央磁脚３４ｂの先端面とが突き合わされるとともに、Ｅ型のコア３３の両側磁脚３３ｃ，３３ｄの先端面とＥ型のコア３４の両側磁脚３４ｃ，３４ｄの先端面とが突き合わされる。これによりＥＥ型コアが構成され、閉磁路が形成される。

図４に示すように、多層基板３０はプリント基板を用いており、絶縁層（例えば、ガラスエポキシ層）２６と導体パターン（例えば、厚さ２００μｍの銅のパターン）２７を交互に重ねることにより構成されている。本実施形態では、導体パターン２７は図４に示すように４８層形成されている。なお、導体パターンは銅板を打ち抜いてパターニングされた銅板でも、エッチングでパターニングされた銅箔でもどちらでも良く、大電流用であれば銅板、小電流用では銅箔を用いればよい。ただし、銅箔の場合でも、各層の導体パターンを並列接続すれば大電流用として用いることができる。ここで、最も上層を１層目とし、１層目の下を２層目とし、以下同様の構成であり、最も下層が４８層目となっている。多層基板３０は、１層目〜３２層目に比べて３３層目〜４８層目が大きな面積となっている。

本実施形態では、１６層を１単位として、この１６層基板を３枚重ねて使用しており、図６に示すように、１層目〜４層目までの導体パターンは電気的には使用されておらず、５層目〜４８層目の導体パターンにより第１および第２のトランス１次側コイル、第１および第２のトランス２次側コイル、第１および第２の共振コイルが構成されている。

詳しくは、５層目〜４４層目のうちの１２層の導体パターンにより第１のトランス１次側コイルが構成される。９層目〜４８層目のうちの１２層の導体パターンにより第２のトランス１次側コイルが構成される。７層目〜４２層目のうちの１０層の導体パターンにより第１のトランス２次側コイルが構成される。１１層目〜４６層目のうちの１０層の導体パターンにより第２のトランス２次側コイルが構成される。３３層目〜４４層目のうちの８層の導体パターンにより第１の共振コイルが構成される。３７層目〜４８層目のうちの８層の導体パターンにより第２の共振コイルが構成される。このように最も下の基板（３３層目〜４８層目）に共振コイルを一体化している。また、多層基板３０を構成する各層のうちの第１の基板としての３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目と、多層基板３０を構成する各層のうちの第２の基板としての３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目とが一体化している。

図３に示すように、多層基板３０には四角形状の貫通孔３０ａが形成され、貫通孔３０ａにはＥ型のコア３１，３２の中央磁脚３１ｂ，３２ｂが通る。多層基板３０には四角形状の切欠き３０ｂ，３０ｃが形成されている。切欠き３０ｂにはＥ型のコア３１，３２の両側磁脚３１ｃ，３２ｃが通り、切欠き３０ｃにはＥ型のコア３１，３２の両側磁脚３１ｄ，３２ｄが通る。

図３に示すように、多層基板３０には四角形状の貫通孔３０ｄが形成され、貫通孔３０ｄにはＥ型のコア３３，３４の中央磁脚３３ｂ，３４ｂが通る。多層基板３０には四角形状の切欠き３０ｅ，３０ｆが形成されている。切欠き３０ｅにはＥ型のコア３３，３４の両側磁脚３３ｃ，３４ｃが通り、切欠き３０ｆにはＥ型のコア３３，３４の両側磁脚３３ｄ，３４ｄが通る。

図６に示すように、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが、５層目、６層目、１３層目、１４層目、２１層目、２２層目、２９層目、３０層目、３７層目、３８層目、４３層目、４４層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン４０，４１，４２，４３，４４，４５が形成されている。図６に示すように、第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが、９層目、１０層目、１７層目、１８層目、２５層目、２６層目、３３層目、３４層目、３９層目、４０層目、４７層目、４８層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン５０，５１，５２，５３，５４，５５が形成されている。図６に示すように、第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターンが、７層目、８層目、１５層目、１６層目、２３層目、２４層目、３１層目、３２層目、４１層目、４２層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン６０，６１，６２，６３が形成されている。図６に示すように、第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンが、１１層目、１２層目、１９層目、２０層目、２７層目、２８層目、３５層目、３６層目、４５層目、４６層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン７０，７１，７２，７３が形成されている。図６に示すように、第１の共振コイルを構成する導体パターンが、３３層目，３４層目，３５層目，３６層目、４１層目，４２層目，４３層目，４４層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン８０，８１，８２，８３，８４，８５が形成されている。図６に示すように、第２の共振コイルを構成する導体パターンが、３７層目，３８層目，３９層目，４０層目、４５層目，４６層目，４７層目，４８層目において形成されている。図５で説明すると、導体パターン９０，９１，９２，９３，９４，９５が形成されている。

図５に示すように、トランス１次側コイルおよびトランス２次側コイルを構成する各層での導体パターン（４０〜４５，５０〜５５，６０〜６３，７０〜７３）は、トランスコアの中央磁脚３１ｂ，３２ｂの周りに１周にわたり延びており、ターン数は「１」である。また、共振コイルを構成する各層での導体パターン（８０〜８５，９０〜９５）は、共振コイルコアの中央磁脚３３ｂ，３４ｂの周りに１周にわたり延びており、ターン数は「１」である。

トランスと共振コイルとを一体化した本部品は、図６に示すように、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターン（４０〜４５）が形成された層、第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターン（５０〜５５）が形成された層、第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターン（６０〜６３）が形成された層、第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターン（７０〜７３）が形成された層が、各導体パターンが重なりかつ絶縁された状態で積層されている。一方、第１の共振コイルを構成する導体パターン８０〜８５が形成された層、第２の共振コイルを構成する導体パターン９０〜９５が形成された層が、各導体パターンが重なりかつ絶縁された状態で積層されている。

また、第１の共振コイルを構成する導体パターンが形成された層には、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンおよび第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンおよび第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターンおよび第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンのいずれか一つが形成されている。具体的には、次の通りである。図６に示すように、３３，３４層目において第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが、３５，３６層目において第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンが、４１，４２層目において第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターンが、４３，４４層目において第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが形成されている。

同様に、第２の共振コイルを構成する導体パターンが形成された層には、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンおよび第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンおよび第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターンおよび第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンのいずれか一つが形成されている。具体的には、次の通りである。図６に示すように、３７，３８層目において第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが、３９，４０層目において第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが、４５，４６層目において第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンが、４７，４８層目において第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンが形成されている。

図６を用いて層間の導体パターンの接続状態を説明する。
第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターンは、５層目、６層目、１３層目、１４層目、２１層目、２２層目、２９層目、３０層目、３７層目、３８層目、４３層目、４４層目が層間接続されている。第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターンは、９層目、１０層目、１７層目、１８層目、２５層目、２６層目、３３層目、３４層目、３９層目、４０層目、４７層目、４８層目が層間接続されている。第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターンは、７層目、８層目、１５層目、１６層目、２３層目、２４層目、３１層目、３２層目、４１層目、４２層目が層間接続されている。第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターンは、１１層目、１２層目、１９層目、２０層目、２７層目、２８層目、３５層目、３６層目、４５層目、４６層目が層間接続されている。

また、第１の共振コイルを構成する導体パターンは、３３層目，３４層目，３５層目，３６層目、４１層目，４２層目，４３層目，４４層目が層間接続されている。第２の共振コイルを構成する導体パターンは、３７層目，３８層目，３９層目，４０層目、４５層目，４６層目，４７層目，４８層目が層間接続されている。

層間接続について詳しくは、図５に示すように、コアの磁脚の周囲に、コイルを構成する導体パターンが延設されるが、内周側はインナービアホールＨｉｖで層間接続され、外周側はスルーホールＨｔで層間接続される。

図５および図６を用いて同一層内での導体パターンの接続状態を説明する。
４４層目において、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターン４５と第１の共振コイルを構成する導体パターン８５が同一層内で接続されている。４８層目において、第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターン５５と第２の共振コイルを構成する導体パターン９５が同一層内で接続されている。

このように、同一の層において第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターン４５および第１の共振コイルを構成する導体パターン８５が繋がるように形成されるとともに、同一の層において第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターン５５および第２の共振コイルを構成する導体パターン９５が繋がるように形成されている。

第１の共振コイルを構成する導体パターン８０，８１，８２，８３，８４，８５は、層間接続された状態で複数層にわたり形成されている。第２の共振コイルを構成する導体パターン９０，９１，９２，９３，９４，９５は、層間接続された状態で複数層にわたり形成されている。

また、図２に示すように、トランスコア３１，３２は、本体部３１ａ，３２ａから突出する磁脚３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを有するが、トランスコアの磁脚３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが、第１のトランス１次側コイルを構成する導体パターン（４０〜４５）が形成された層、第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターン（５０〜５５）が形成された層、第１のトランス２次側コイルを構成する導体パターン（６０〜６３）が形成された層、第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターン（７０〜７３）が形成された層を、貫通している。共振コイルコア３３，３４は、本体部３３ａ，３４ａから突出する磁脚３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有するが、共振コイルコアの磁脚３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが、第１の共振コイルを構成する導体パターン８０〜８５が形成された層、第２の共振コイルを構成する導体パターン９０〜９５が形成された層を、貫通している。図２（ａ）の平面視において、トランスコア３１，３２の本体部３１ａ，３２ａおよび共振コイルコア３３，３４の本体部３３ａ，３４ａが同一方向に向いている。

このようにして、図６に示すように、多層基板３０を構成する各層のうちの第１の基板としての３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目において、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とがパターニングされている。また、多層基板３０を構成する各層のうちの第２の基板としての３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目において、トランス２次側コイル２２，２３を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とがパターニングされている。第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）と第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）とは、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体パターン４２，４３，４４，４５，５２，５３，５４，５５とトランス２次側コイル２２，２３を構成する導体パターン６２，６３，７２，７３とが重なるとともに第１の基板での共振コイルを構成する導体パターン８０，８１，８４，８５，９０，９１，９４，９５と第２の基板での共振コイルを構成する導体パターン８２，８３，９２，９３とが重なるように積層されている。第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）での共振コイルを構成する導体パターン８０，８１，８４，８５，９０，９１，９４，９５と第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）での共振コイルを構成する導体パターン８２，８３，９２，９３とがスルーホールＨｔにより層間接続されている。

図２（ａ）に示すように、第１および第２のトランス１次側コイルを構成する導体パターン（４０〜４５，５０〜５５）の径に比べて第１および第２の共振コイルを構成する導体パターン（８０〜８５，９０〜９５）の径は小さい。また、第１および第２のトランス２次側コイルを構成する導体パターン（６０〜６３，７０〜７３）の径に比べて第１および第２の共振コイルを構成する導体パターン（８０〜８５，９０〜９５）の径は小さい。そして、この径の違いにより形成された空間ＳＰが他部材の配置領域となっており、径の違いにより形成された空間ＳＰには他の部材が配置される。空間ＳＰには、例えば電流センサ等を設置することができる。

なお、図２（ｂ）に示すように、アルミベース９８の上にコア３２，３４、多層基板３０が配置され、コア３２，３４、多層基板３０におけるトランス１次側コイル、トランス２次側コイル、共振コイルに発生する熱はアルミベース９８に放熱することができるようになっている。

図３（ａ）に示すように、多層基板３０には、固定部分として複数の貫通孔（ねじが通る孔）１１０が設けられ、この貫通孔１１０を通るねじを台等に螺入することにより多層基板３０が台等に固定される。

次に、作用について説明する。
フェーズシフト用の共振コイル２４，２５と、電圧変換用のトランス１１とが多層基板を用いて一体化されている。つまり、これまで別体化されていたＤＣ−ＤＣコンバータの共振コイルおよびトランスに対し、共振コイルとトランスを基板で製作し一体化している。

これにより、トランスおよび共振コイルを別体にした場合に比べ、一体化することで省スペース化が図られ、小型化されている。また、トランスおよび共振コイルを接続するためのバスバーを使用することなく多層基板の同一層内で接続することにより小型化が図られる。つまり、充電器の構成として、トランスと共振コイルはそれぞれ別部品であると、取付部品（ブラケット、ねじ等）やそれぞれの部品をつなぐバスバーが必要となっていたが、本実施形態では、トランスと共振コイルは一体化されているので、取付部品やそれぞれの部品をつなぐバスバーが不要となる。

また、特許文献１においてはトランス１次側コイルと共振コイルとを一体化しているが、トランス２次側コイルが別体なので、大型化を招くばかりか、取り付けにくいとともに部品点数が多くなってしまう。本実施形態では、共振コイル、トランス１次側コイル、トランス２次側コイルを一体化しているので、小型化可能であり、さらに、取り付けが容易であるとともに部品点数を少なくすることができる。

詳細には、特許文献１においては、トランス２次側に大電流が流れる構成であるため、トランス２次側コイルを厚い銅板で構成している。このため、共振コイルを１次側だけにしか形成できず部品点数が増加する。また、１次側コイル基板とトランス２次側コイルとを別々に固定する必要があり、それぞれ別々の固定部分が必要となるため、その分だけ大型化する。さらに、基板を挟んで配したトランス２次側コイル同士をねじ締結する作業が必要となり、取り付け性が悪化する。これに対し本実施形態では、トランス２次側コイルに大電流が流れる構成であっても、トランス２次側コイルを備える第１のトランス２次側コイルと第２のトランス２次側コイルとを互いに並列接続することで大電流にも対応できる。また、共振コイルを構成する導体とトランス２次コイルを構成する導体とを第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）に形成しており、部品点数の増加を抑制できる。また、共振コイルとトランスを基板で製作し一体化しているため、固定部分を共通化でき、小型化できる。さらに、トランス２次側コイル同士をねじ締結する作業が不要となり取り付け性が向上する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）磁性部品２００の構成として、多層基板３０を構成する各層のうちの第１の基板としての３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目において、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とがパターニングされている。多層基板３０を構成する各層のうちの第２の基板としての３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目において、トランス２次側コイル２２，２３を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とがパターニングされている。多層基板３０を構成する各層のうちの第１の基板としての３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目と、多層基板３０を構成する各層のうちの第２の基板としての３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目とが一体化されている。第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）と第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）とは、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体パターン４２，４３，４４，４５，５２，５３，５４，５５とトランス２次側コイル２２，２３を構成する導体パターン６２，６３，７２，７３とが重なるとともに第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）での共振コイルを構成する導体パターン８０，８１，８４，８５，９０，９１，９４，９５と第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）での共振コイルを構成する導体パターン８２，８３，９２，９３とが重なるように積層されている。第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）での共振コイルを構成する導体パターン８０，８１，８４，８５，９０，９１，９４，９５と第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）での共振コイルを構成する導体パターン８２，８３，９２，９３とがスルーホールＨｔにより層間接続されている。

よって、トランス１次側コイル、トランス２次側コイル、共振コイルが、積層した基板で一体的に構成でき、部品点数の増加を抑制できる。また、固定部分を最小限に抑えることができるので小型化を図ることができる。

仮に大電流にも対応させるために、複数の並列接続されたコイルでトランス１次側コイルを構成するとともに複数の並列接続されたコイルでトランス２次側コイルを構成する場合、並列接続する分だけ大型化するが、本実施形態では、共振コイルと互いに並列接続されたトランスコイルを基板で製作し一体化しているため、部品点数の増加を抑制できる。また、固定部分を共通化できるので小型化を図ることができる。

つまり、第１の基板（３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）において、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とが繋がっている状態でパターニングされている。第２の基板（３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）において、トランス２次側コイル２２，２３を構成する導体と共振コイル２４，２５を構成する導体とがパターニングされている。第１の基板と第２の基板とが一体化されている。このように一体化されるので、固定部分（多層基板３０に設けた貫通孔１１０）が共通化でき、小型化が図られる。

（２）図２（ａ）に示すように、トランス１次側コイル２０，２１を構成する導体パターンの径に比べて第１の基板（多層基板３０を構成する各層のうちの３３層目、３４層目、３７層目、３８層目、３９層目、４０層目、４３層目、４４層目、４７層目、４８層目）での共振コイルを構成する導体パターンの径は小さいとともに、トランス２次側コイル２２，２３を構成する導体パターンの径に比べて第２の基板（多層基板３０を構成する各層のうちの３５層目、３６層目、４１層目、４２層目、４５層目、４６層目）での共振コイルを構成する導体パターンの径は小さく、この径の違いにより形成された空間ＳＰが他部材の配置領域となっている。つまり、径の違いにより形成された空間ＳＰには、他の部材が配置される。このように、径の違いにより形成された空間ＳＰが他部材の配置領域となっているので、デッドスペースを減少することができる。

（３）図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、第１のコアとしてのトランスコア３１，３は本体部３１ａ，３２ａと、本体部３１ａ，３２ａから突出する磁脚３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとを有する。第２のコアとしての共振コイルコア３３，３４は本体部３３ａ，３４ａと、本体部３３ａ，３４ａから突出する磁脚３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとを有する。トランスコアの本体部３１ａ，３２ａおよび共振コイルコアの本体部３３ａ，３４ａが同一方向を向いている。これにより、中央磁脚３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂを挿入するための貫通孔３０ａ，３０ｄは必要であるが中央磁脚３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ以外の磁脚である両側磁脚については切欠き３０ｂ，３０ｃ，３０ｅ，３０ｆでよく、コア挿入孔が不要なので、基板のデッドスペースを低減できる。

（４）共振コイル、トランス１次側コイル、トランス２次側コイルを一体化しているので、図２（ｂ）に示すアルミベース９８に容易に放熱することができ、放熱性に優れる。
（５）共振コイルをトランス１次側コイルが形成された基板のみならずトランス２次側コイルが形成された基板にも形成するため、共振コイルの巻数がトランス１次側コイルの巻数によって制限されることを抑制できる。すなわち、共振コイルをトランス１次側コイルが形成された基板のみに形成する場合、通常の技術者であればトランスの１次側コイルと共振コイルとを同じ層に両コイルを形成する。従って、共振コイルの巻数がトランス１次側の巻数によって制限されてしまう。一方、共振コイルをトランス１次側コイルが形成された基板のみならずトランス２次側コイルが形成された基板にも形成すると、トランスの２次側コイルが形成された基板にも共振コイルを形成できることになる。従って、共振コイルの巻数の自由度を向上させることができる。すなわち、トランス１次側の共振コイルの仕様は電力変換装置によって異なるため、仕様に応じて共振コイルの巻数を変更しやすくなり、磁性部品として標準化しやすくなる。なお、共振コイルの巻数が少ない場合と共振コイルの巻数が多い場合とが想定されるが、共振コイルの巻数が少ない場合、残ったコイル部分はダミーパターンとして残される。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・多層基板３０はプリント基板を用いて導体パターンとして例えば厚さ２００μｍの銅のパターンを用いたが、これに代わり、銅板等の金属板のパターンでもよく、電流量によって選択すればよい。

・多層基板においては１層あたり１ターンの導体を形成したが、１層あたり複数ターンの導体をパターニングしてもよい。これは、径方向に大きくなるが基板の厚さを抑えたい場合に有用である。

・図１に代わり、図７に示すように、トランス１１は、トランス１次側コイル１００と、トランス２次側コイル１０１と、共振コイル１０２を備える場合に適用してもよい。つまり、共振コイル１０２は、トランス１次側コイル１００に直列接続されている。ダイオードＤ５とダイオードＤ６の中間点は、トランス２次側コイル１０１の一方の端子に接続されているとともに、ダイオードＤ７とダイオードＤ８の中間点は、トランス２次側コイル１０１の他方の端子に接続されている。

・トランス１次側コイルは、２つのコイルを並列接続して構成したが、３つ以上のコイルを並列接続して構成してもよく、各コイルには共振コイルを直列接続する。トランス２次側コイルは、２つのコイルを並列接続して構成したが、３つ以上のコイルを並列接続して構成してもよい。

・追加コイルとして共振用のコイルを用いたが、これに限らない。トランスのコイルに接続されるコイルであれば用途を問わない。
・電力変換装置として、プラグインハイブリッド車や電気自動車に搭載される車載用充電器に適用したが、これに限るものではなく、他の機器に適用してもよい。

２０…第１のトランス１次側コイル、２１…第２のトランス１次側コイル、２２…第１のトランス２次側コイル、２３…第２のトランス２次側コイル、２４…第１の共振コイル、２５…第２の共振コイル、３１…トランスコア、３１ａ…本体部、３１ｂ…中央磁脚、３１ｃ，３１ｄ…両側磁脚、３２…トランスコア、３２ａ…本体部、３２ｂ…中央磁脚、３２ｃ，３２ｄ…両側磁脚、３３…共振コイルコア、３３ａ…本体部、３３ｂ…中央磁脚、３３ｃ，３３ｄ…両側磁脚、３４…共振コイルコア、３４ａ…本体部、３４ｂ…中央磁脚、３４ｃ，３４ｄ…両側磁脚、４２，５３，４４，４５…導体パターン、５２，５３，５４，５５…導体パターン、６２，６３…導体パターン、７２，７３…導体パターン、８０，８１，８２，８３，８４，８５…導体パターン、９０，９１，９２，９３，９４，９５…導体パターン、２００…磁性部品、ＳＰ…空間。

Claims

トランス１次側コイルと、
前記トランス１次側コイルと絶縁されたトランス２次側コイルと、
前記トランス１次側コイルおよび前記トランス２次側コイルが巻回される第１のコアと、
前記トランス１次側コイルに直列接続される追加コイルと、
前記追加コイルが巻回される第２のコアと、
を備え、
第１の基板において、前記トランス１次側コイルを構成する導体と前記追加コイルを構成する導体とがパターニングされており、
第２の基板において、前記トランス２次側コイルを構成する導体と前記追加コイルを構成する導体とがパターニングされており、
前記第１の基板と前記第２の基板とが一体化されており、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記トランス１次側コイルを構成する導体パターンと前記トランス２次側コイルを構成する導体パターンとが重なるとともに前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンと前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンとが重なるように積層され、
前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンと前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンとが層間接続されていることを特徴とする磁性部品。
前記トランス１次側コイルを構成する導体パターンの径に比べて前記第１の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンの径は小さいとともに、前記トランス２次側コイルを構成する導体パターンの径に比べて前記第２の基板での前記追加コイルを構成する導体パターンの径は小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁性部品。
前記第１のコアは本体部と、本体部から突出する磁脚とを有し、前記第２のコアは本体部と、本体部から突出する磁脚とを有し、
前記第１のコアの本体部および前記第２のコアの本体部が同一方向を向いていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性部品。