JP7441647B2

JP7441647B2 - コイルユニットのコイル構造及びトランス

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Publication number: JP7441647B2
Application number: JP2019238506A
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Inventors: 勉谷本; 祐輔図子; 要介冨田; 圭佑竹本; 惇史本部; 明満山本
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Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2024-03-01
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Description

本発明は、コイルユニットのコイル構造及びコイルユニットを用いたトランスに関するものである。

従来から、一部が開放する環状の平面形状に形成された導電層からなるコイル層が、絶縁体層を介して上下方向に複数積層された一次コイルと二次コイルを用いた積層トランスが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許第６１８００８３号明細書特許第３４８９５５３号明細書

上記文献に記載されたコイル層では、環状の導電層が１ターンしか形成されておらず、コイルとして必要なターン数と得るためには、積層するコイル層の数を増やすか、又は１つのコイル層内で環状の導電層のターン数を増やす必要がある。

積層するコイル層の数を増やした場合、これに伴い、トランスがコイル層の積層方向に大きくなってしまうという課題が生じる。代わりに、環状の導電層のターン数を増やした場合、次に示す異なる課題が発生する。

すなわち、環状の導電層のターン数を２ターン以上に増やした場合、１つのコイル層を構成している導電層同士の間に隙間が発生する。導電層同士の隙間が、絶縁体層を介して積層した２つコイルの間で、積層方向から見て同一の箇所に位置することにより、この隙間を貫通する磁束の閉ループが発生し、この閉ループが漏れ磁束となり、コイルのインダクタンスが低下してしまうという課題が生じる。

本発明は、上記のような事情に鑑み成されたものであり、プレーナ型コイルの隙間を貫通する漏れ磁束を低減することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の一態様に係るコイルユニットは、平板状の第１の導電体を複数ターンで環状に配置した第１のプレーナ型コイル及び平板状の第２の導電体を複数ターンで環状に配置した第２のプレーナ型コイルが、コイル軸に平行な方向に積層され、且つ互いに電気的に接続されたコイルユニットのコイル構造において、前記第１及び第２のプレーナ型コイルにおけるターン間の隙間を、それぞれ第１及び第２の隙間とするときに、前記第１及び第２の導電体の一方で、コイル軸に垂直な方向の幅が連続的に変動していることで、前記第２の隙間と重ならない前記第１の隙間の面積が、前記第２の隙間と重なる前記第１の隙間の面積よりも広い。

本発明によれば、第１の隙間及び第２の隙間を貫通する漏れ磁束を低減することができる。

図１Ａは、第１実施形態に係るコイルユニット１０のコイル構造のうち、コイルユニットの第１主面（表面）を示す平面図である。図１Ｂは、第１実施形態に係るコイルユニット１０のコイル構造のうち、コイルユニットの第１主表面（表面）に対向する第２主面（裏面）を示す平面図である。図１Ｃは、第１実施形態に係るコイルユニット１０のコイル構造のうち、図１Ａ及び図１Ｂに示したＡ_１－Ａ_２切断面に沿った断面構造を示す断面図である。図２Ａは、図１Ａ～図１Ｃに示すコイルユニット１０に電流を流した時に形成される磁束の閉ループ２１の例を示す断面図である。図２Ｂは、比較例に係るコイルユニットの断面構造を示し、比較例に係るコイルユニットに電流を流した時に形成される磁束の閉ループ６１ａ、６１ｂの例を示す断面図である。図３は、図１Ａ～図１Ｃに示したコイル構造を有する複数のコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）を積層した変形例を示す断面図である。図４Ａは、複数のコイルユニット１０と磁性体コア（２３、２４）の組み合わせ例を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの磁性体コア（２３、２４）を構成する一方の磁性体片２３を示す斜視図である。図４Ｃは、図４ＡのＸＺ平面に沿ったコイル中心軸を含む切断面における磁性体コア（２３、２４）の構造を示す断面図である。図４Ｄは、磁性体コア（２５、２６）の変形例を示す断面図である。図５Ａは、比較例に係る磁性体コア（６３、６４）の構造を示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの磁性体コア（６３、６４）を構成する一方の磁性体片６４を示す斜視図である。図５Ｃは、図５Ａのコイル中心軸を含む切断面における磁性体コア（６３、６４）の構造を示す断面図である。図６Ａは、複数のコイルユニット１０と２対の磁性体コア（２７～３０）の組み合わせ例を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａの磁性体コア（２７～３０）を構成する一方の磁性体片（２７、２９）を示す斜視図である。図６Ｃは、カプトンテープ３９を用いて磁性体片（２７～３０）を固定する方法を示す斜視図である。図６Ｄは、図６ＡのＸＺ平面に沿ったコイル中心軸を含む切断面における磁性体コア（２７～３０）の構造を示す断面図である。図６Ｅは、磁性体コア（３１～３３）の変形例を示す断面図である。図７Ａは、コイルユニット１０における複数の切断面Ａ～Ｅの位置を示す平面図である。図７Ｂは、図７Ａの切断面Ａ～Ｅにおけるコイルユニット１０の構造を示す断面図である。図８Ａは、第１のプレーナ型コイル（５１）の外縁５７の位置が第２のプレーナ型コイル（５４）の外縁５９の位置から異なる場合に発生する準隙間５５ａを示す断面図である。図８Ｂは、互いに幅が異なる第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２と第２のプレーナ型コイル（５４）の隙間５５とが重なっている状態を示す断面図である。図９は、導電体（１１、１４）と隙間（１２、１５）との境界（３５、３６）を用いて隙間（１２、１５）の重なりを表現する例を説明する断面図である。図１０Ａは、第２実施形態に係るトランスの構造要素を積層方向に分解して示す斜視図である。図１０Ｂは、第２実施形態に係るトランスのコイル断面の構造を示す断面図である。図１１Ａは、第２変形例に係る全波整流トランスのうち１次コイル（３７ａ～３７ｄ）を積層方向に分解して示す斜視図である。図１１Ｂは、第２変形例に係る全波整流トランスのうち２次コイル（３８ａ～３８ｄ）を積層方向に分解して示す斜視図である。図１１Ｃは、第２変形例に係る全波整流トランスのコイル断面の構造を示す断面図である。図１１Ｄは、第２変形例に係る全波整流トランスの等価回路を示す回路図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。説明において、同一のものには同一符号を付して重複説明を省略する。

（第１実施形態）
図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照して、第１実施形態に係るコイルユニット１０のコイル構造を説明する。図１Ａはコイルユニット１０の第１主面（表面）を示し、図１Ｂはコイルユニット１０の第１主表面（表面）に対向する第２主面（裏面）を示し、図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示したＡ_１－Ａ_２切断面に沿った断面構造を示す。

第１実施形態に係るコイルユニット１０のコイル構造は、平板状の第１の導電体１１を環状に配置した第１のプレーナ型コイル（１１）及び平板状の第２の導電体１４を環状に配置した第２のプレーナ型コイル（１４）が、コイル軸に平行な方向に積層され、且つ互いに電気的に接続されたコイル構造である。第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数は２以上であり、第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数は１又は２以上である。

第１のプレーナ型コイル（１１）をコイル軸に平行な方向から見たときの第１の導電体１１が形成されていない部分を、「第１の隙間１２」と呼ぶ。第２のプレーナ型コイル（１４）をコイル軸に平行な方向から見たときの第２の導電体１４が形成されていない部分を、「第２の隙間１５」と呼ぶ。コイル軸に平行な方向から見たときに、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積が、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広い。

コイルユニット１０は、第１の導電体１１と、第２の導電体１４と、第１の導電体１１と第２の導電体１４の間に配置された絶縁基板２０とを備える。第１の導電体１１、第２の導電体１４、及び絶縁基板２０は、それぞれ層を成し、コイル軸に平行な方向に積層され、接着されている。第１の導電体１１及び第２の導電体１４は例えば銅などからなり、絶縁基板２０は樹脂基板である。プレーナ処理、パターニング処理、エッチング処理などの半導体製造技術を用いて製造することができる。

図１Ａに示すように、第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数は、２ターン以上の一例である３ターンである。図１Ｂに示すように、第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数も、２ターン以上の一例である２ターンである。第１のプレーナ型コイル内において隣接する第１の導電体１１同士の間には第１の隙間１２が形成され、隣接する第１の導電体１１同士は、第１の隙間１２によって電気的に絶縁されている。隣接する第２の導電体１４同士の間には第２の隙間１５が形成され、隣接する第２の導電体１４同士は、第２の隙間１５によって電気的に絶縁されている。

第１の導電体１１の外周側端部は外部接続用の端子１１ａを成し、第２の導電体１４の外周側端部は外部接続用の端子１４ａを成している。第１の導電体１１の内周側端部と第２の導電体１４の内周側端部との間は、絶縁基板２０を貫通する導電性のプラグ電極１３にて電気的に接続されている。すなわち、プラグ電極１３をよって、第１のプレーナ型コイル（１１）と第２のプレーナ型コイル（１４）とは互いに電気的に接続されている。

図１Ａに示すように、第１の導電体１１は、外周側端部から内周側端部に向けて時計回りに配線されている。一方、図１Ｂに示すように、第２の導電体１４は、外周側端部から内周側端部に向けて時計回りに配線されている。したがって、コイルユニット全体としては、端子１１ａから端子１４ａに向けて、図１Ａに示す平面内において時計回りに、図１Ｂに示す平面内において反時計回りに配線され、合計で５ターンのターン数を有するコイルを成している。

平板状の第１の導電体１１及び平板状の第２の導電体１４における「平板状」とは、図１Ｃに示す導電体（１１、１４）の断面構造において、コイル軸に垂直な方向の導電体（１１、１４）の長さ（幅）がコイル軸に平行な方向の導電体（１１、１４）の長さ（厚み）より長いことを意味する。例えば、断面形状が円形の導電体は、平板状の導電体（１１、１４）から除かれる。

「平板状の導電体（１１、１４）を環状に配置した」における「環状」には、新円、楕円、方形状、様々な平面形状が含まれ、一部が解放された巻線の平面形状（図１Ａ、図１Ｂ）を意味する。

図１Ａ～図１Ｃに示す例では、第１のプレーナ型コイル（１１）の内縁１６及び外縁１７の形状および位置は、第２のプレーナ型コイル（１４）の内縁１８及び外縁１９の形状および位置、及び絶縁基板の内縁及び外縁の形状及び位置とそれぞれ一致している。しかし、これらの形状及び位置は異なっていたり、又はずれていても構わない。

また、第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数が３ターンであり、第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数が２ターンである例を示したが、これらは一例にすぎない。第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数が２以上であり、第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数が１又は２以上である限りにおいて、その他のターン数であっても構わない。

第１の隙間１２及び第２の隙間１５のコイル軸に垂直な方向の長さ（幅）が均一である場合を示した。しかし、第１の隙間１２の幅と第２の隙間１５の幅とは異なっていても構わない。第１の隙間１２及び第２の隙間１５の各幅は、それぞれ不均一であっても構わない。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、紙面に垂直な方向、すなわちコイル軸に平行な方向から見て、第１の導電体１１の内周側端部から外周側端部までの第１の隙間１２のうち、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積が、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも大きい。これにより、図２Ｂに示すように、第１の隙間１２及び第２の隙間１５を貫通する磁束の閉ループ６１ａ、６１ｂの発生が抑制される。そして、図２Ａに示すように、第１のプレーナ型コイル（１１）の内縁１６及び外縁１７及び第２のプレーナ型コイル（１４）の内縁１８及び外縁１９を内包する磁束の閉ループ２１の発生を促進することができる。

図２Ｂは、比較例に係るコイルユニットの断面構造を示す断面図である。表面側の第１のプレーナ型コイル（５１）及び裏面側の第２のプレーナ型コイル（５４）は絶縁性基板６０を介して積層されている。第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２と、第２のプレーナ型コイル（５４）の隙間５５は、コイル軸に平行な方向から見て、重なっている。このため、比較例に係るコイルユニットに電流を流すと、第１の隙間１２及び第２の隙間１５を貫通する磁束の閉ループ６１ａ、６１ｂが発生してしまう。一方、図２Ａに示すように、第１実施形態に係る第１の隙間１２と第２の隙間１５は、コイル軸に平行な方向から見て重なっていない。よって、第１の隙間１２と第２の隙間１５を貫通する磁束は発生しにくくなり、コイルユニットの内周及び外周の間により多くの磁束の閉ループが発生しやすくなる。

（複数のコイルユニット１０ａ～１０ｄの積層例）
なお、図３に示すように、図１Ａ～図１Ｃに示したコイル構造を有するコイルユニットを、複数積層させても構わない。複数のコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）は、絶縁性の紙（絶縁紙３４）を介してコイル軸に平行な方向に積層されている。すべてのコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の表裏面の向きは同じ方向に配置されている。コイル軸に平行な方向から見て、すべてのコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の内周及び外周の位置は一致している。

コイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の端子１１ａは、積層方向に隣接する他のコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の端子１４ａに電気的に接続されている。すなわち、コイルユニット（１０ａ～１０ｄ）は直列に接続されている。例えば、４つのコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）を積層し、直接に接続した場合、合計２０ターンのコイルを形成することができる。もちろん、コイルユニット（１０ａ～１０ｄ）は並列に接続しても構わない。

図３に示すように、各コイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の内部においてのみならず、積層方向に隣接する２つのコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の間においても、第１の隙間１２と第２の隙間１５との重なりを抑制することができる。具体的には、コイルユニット１０ａの第２の隙間１５と、コイルユニット１０ａの第２の隙間１５とは、コイル軸に平行な方向から見て重なっていない。このように、隣接する２つのコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）の間においても、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積を、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広くすることができる。複数のコイルユニット（１０ａ～１０ｄ）からなるコイル全体として、漏れ磁束の発生を抑制することができる。

（磁性体コアを備える積層コイル）
更に、図４Ａ～図４Ｄに示すように、積層した複数のコイルユニット（１０）の内周の内側をコイル軸に平行な方向に貫通して、コイルユニット（１０）の内周の内側と外周の外側の間に閉磁路を形成する磁性体からなるコア（２３、２４）を更に配置してもよい。コア（２３、２４）は、２つの面（２３ａ、２３ｂ）のみで面接触する２つの磁性体片（２３、２４）を備える。図４Ａ～図４Ｃに示す例で、２つの磁性体片（２３、２４）は、コイル軸に平行な方向に分割され、コイルユニット（１０）のと内周の内側及び外周の外側の各々で合わせ面（２３ａ、２３ｂ）をそれぞれ有する。図４Ｄは、コイル軸に垂直な方向に分割された２つの磁性体片（２５、２６）を示す。いずれの例も、２つの磁性体片は、２つの合わせ面のみで接触している。これにより、合わせ面同士の間の空隙の発生を抑制することができる。

これに対して、図５Ａ～図５Ｃは比較例に係るコアの構造を示す。比較例に係るコアは、積層した複数のコイルユニット（５０）の内周の内側をコイル軸に平行な方向に貫通して、コイルユニット（５０）の内周の内側と外周の外側の間に閉磁路を形成し、コイル軸に平行な方向に分割された２つの磁性体片（６３、６４）を備える。２つの磁性体片（６３、６４）は、コイルユニット（５０）の内周の内側で一カ所及び外周の外側で二カ所に、合計３つの合わせ面（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）をそれぞれ有する。コアを構成する磁性体片の合わせ面を３面以上とした場合、磁性体片の製造時の寸法バラつきが原因で、３つのうちの少なくとも１つの合わせ面には空隙が生じてしまう。図５Ｃの例では、磁性体片６３の合わせ面６３ｃと磁性体片６４の合わせ面６４ｃの間に空隙が形成されている。コアは空隙がないことを前提に設計しているため磁気抵抗が小さく、わずかな空隙でも磁気抵抗の増加率は大きいため、寸法バラつきに対する磁気抵抗の感度が高い。本実施形態では、１対の磁性体片（２３～２６）の合わせ面の数を２面に減らすことで空隙の発生を低減することができる。

さらに、図４Ａ～図４Ｄの例では、１対の磁性体片（２３～２６）からなるコアの例を示したが、図６Ａ～図６Ｅに示すように、２対の磁性体片（２７～３０）或いは３対以上の磁性体片からなるコアも適用可能である。図６Ａ～図６Ｄに示すコアは、磁性体片２７と磁性体片２８からなる対と、磁性体片２９と磁性体片３０からなる対とを備える。磁性体片２７及び磁性体片２８は、コイル軸に平行な方向に分割され、コイルユニット（１０）のと内周の内側及び外周の外側の各々で合わせ面（２７ａ、２７ｂ）をそれぞれ有する。磁性体片２７及び磁性体片２８は、２つの面（２７ａ、２７ｂ）のみで面接触する。これにより、合わせ面同士の間の空隙の発生を抑制することができる。磁性体片２９及び磁性体片３０も、磁性体片２７及び磁性体片２８と同様な構造を有するため、説明を省略する。図６Ｅは、コイル軸に平行な方向に分割された２つの磁性体片（３１、３２）と、磁性体片（３１、３２）の各々に面接触する１つ磁性体片３３とを組み合わせたコアを示す。図６Ｅのコアも、各磁性体片（３１～３３）は２つの面のみで面接触する。これにより、合わせ面同士の間の空隙の発生を抑制することができる。２対の磁性体片（２７～３０）或いは３対以上の磁性体片を用いることにより、１対の磁性体片あたりの合わせ面の数を２以下に維持しつつ、コイルユニット１０の露出をより抑制することができる。つまり、コイルユニット１０のより多くの領域をコアの閉磁路内に収めることができる。よって、漏れ磁束が一層生じにくくなり、コイルの内周と外周とを結ぶ閉磁路の厚さを図４の例に比べて増加させることができる。

なお、図６Ｃに示すように、例えばカプトンテープ３９を磁性体片（２７～３０）の外周に巻き付けることにより、磁性体片同士を接合した状態で固定することができる。磁性体片（２７～３０）の合わせ面に接着剤を塗布することは閉磁路内に空隙を設けることと等しいので極力避けたい。コアの外周をカプトンテープ３９で固定する方法であれば、閉磁路内の空隙要因となるもの（接着剤）を介さずに磁性体片（２７～３０）を固定できるようになる。

なお、図４Ａ～図４Ｃに示した２つの磁性体片（２３、２４）、及び図６Ａ～図６Ｄに示した４つの磁性体片（２７～３０）は、それぞれ同一の形状を有しているため、同じ型で磁性体片を製造できるので、製造コストを低減することができる。

（第１変形例：導電体の幅が不均一である例）
図１Ｃに示す第１の導電体１１及び第２の導電体１４のコイル軸に垂直な方向の長さ（幅）が、それぞれ均一である場合を図示した。しかし、第１の導電体１１及び第２の導電体１４の各幅は、第１の導電体１１及び第２の導電体１４の中において、不均一であっても構わない。

図７Ｂの各分図は、図７Ａの切断面Ａ～Ｅにおけるコイルユニット１０の断面構造を示す。図７Ｂに示すように、第１の導電体１１及び第２の導電体１４の幅は、切断面の位置に応じて異なっている。コイル軸に平行な方向から見たときに、５つの切断面のうち、４つの切断面（Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ）において、第１の隙間１２と第２の隙間１５は重なっていない。しかし、残りの１つの切断面（Ｃ）において、第１の隙間１２と第２の隙間１５が重なっている。

第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数は３ターンである。第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数は３ターンである。第１の隙間１２及び第２の隙間１５のコイル軸に垂直な方向の長さ（幅）は均一である。このように、第１のプレーナ型コイル（１１）と第２のプレーナ型コイル（１４）を同ターン数としてもよいし、異なるターン数とすることもできる。すなわち、表裏面のプレーナ型コイルのターン数を任意に設定することが可能となる。

第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数と第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数が同じであっても、第１の導電体１１及び第２の導電体１４の少なくとも一方の幅を可変とすることにより、第１の隙間１２と第２の隙間１５が重ならないように位置をずらすことができる。よって、コイル軸に平行な方向から見たときに、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積を、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広くすることができる。

（隙間の定義）
実施形態における「隙間」には、プレーナ型コイルのターン数が２以上である場合、図１Ｃに示すように、各プレーナ型コイル内でコイル軸に垂直な方向に隣接する導電体（１１、１４）同士の隙間（１２、１５）が含まれる。実施形態における「隙間」には、隙間（１２、１５）のみならず、次に示す隙間に準ずる部分５５ａ（以後、「準隙間５５ａ」と呼ぶ）も含まれる。

例えば、図８Ａに示すように、コイル軸に平行な方向に見て、第１のプレーナ型コイル（５１）の外縁５７の位置が第２のプレーナ型コイル（５４）の外縁５９の位置から異なる場合に、準隙間５５ａが発生する。外縁５７から外縁５９までの部分が準隙間５５ａとなる。第２のプレーナ型コイル（５４）の外縁５９が、第１のプレーナ型コイル（５１）の外縁５７よりも内側に位置している場合、外縁５７から外縁５９までの部分は、第２のプレーナ型コイル（５４）の準隙間５５ａとして定義される。

図８Ａに示すように、第２のプレーナ型コイル（５４）の準隙間５５ａと、第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２と重なると、第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２を貫通する磁束の閉ループ６１ｃが発生してしまう。このため、コイル軸に平行な方向に見た時のプレーナ型コイルの外縁（５７、５９）の位置が異なる場合、外縁５７から外縁５９までの部分は準隙間５５ａとして定義し、導電体（１１、１４）同士の隙間（１２、１５）と同等に扱うことが望ましい。なお、ここでは、一例として、外縁（５７、５９）の位置が異なる場合を例示したが、内縁（５６、５８）の位置が異なる場合も同様に準隙間５５ａを定義して隙間と同等に扱うことが望ましい。

（「隙間が重なる」とは）
「隙間が重なる」とは、隙間の少なくとも一部分が重なっていることを示す。例えば、図８Ｂに示すように、第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２の幅が、第２のプレーナ型コイル（５４）の隙間５５の幅よりも広い。第１のプレーナ型コイル（５１）の隙間５２の一部分が、第２のプレーナ型コイル（５４）の隙間５５と重なっている。よって、隙間５２及び隙間５５を貫通する磁束の閉ループ６１ｄが発生し得る。したがって、この場合も、隙間５２と隙間５５は重なっているといえる。

逆に、第１の隙間１２の幅が第２の隙間１５の幅に等しい場合、「隙間が重なる」ことを、図９に示すように、導電体（１１、１４）と隙間（１２、１５）との境界（３５、３６）を用いて表現することができる。「境界３５」は、第１の導電体１１と第１の隙間１２との境界であって、コイルユニット１０の内周側又は外周側の境界である。一方、境界３６は、第２の導電体１４と第２の隙間１５との境界であって、コイルユニット１０の内周側又は外周側の境界である。コイル軸に平行な方向から見て、境界３５が境界３６から第１の隙間１２の幅以上離れている場合、第１の隙間１２と第２の隙間１５は重なっていないと言える。

よって、第１の隙間１２及び第２の隙間１５の幅は互いに等しい場合、コイル軸に平行な方向から見た時の、境界線３６から第１の隙間１２の幅以上離れている境界線３５の長さは、境界線３６から第１の隙間の幅未満に近づいている境界線３５の長さよりも長い。

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。

コイルユニット１０は、平板状の第１の導電体１１を環状に配置した第１のプレーナ型コイル（１１）及び平板状の第２の導電体１４を環状に配置した第２のプレーナ型コイル（１４）が、コイル軸に平行な方向に積層され、且つ互いに電気的に接続されたコイル構造を有する。第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数は２以上であり、第２のプレーナ型コイル（１４）のターン数は１又は２以上である。コイル軸に平行な方向から見たときに、第２のプレーナ型コイル（１４）のうち第２の導電体１４が形成されていない部分（第２の隙間１５）と重ならない第１のプレーナ型コイル（１１）のうち第１の導電体１１が形成されていない部分（第１の隙間１２）の面積が、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広い。第１の隙間１２の面積のうち、第２の隙間１５と重なっていない面積が、第２の隙間１５と重なっている面積よりも広い。よって、第１の隙間１２及び第２の隙間１５を貫通する漏れ磁束の発生が抑制され、コイルユニット１０の最内径（１６、１８）と最外径（１７、１９）の間で閉ループを形成する磁束を増やすことができる。よって、漏れインダクタンスを低減し、コイルユニット１０の自己インダクタンスを向上させることができる。

第１の導電体１１及び第２の導電体１４のコイル軸に垂直な方向の幅が均一であり、第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数が第２のプレーナ型コイルのターン数と異なり、且つ、第１のプレーナ型コイル（１１）及び第２のプレーナ型コイル（１４）の少なくとも一方のターン数が奇数である。これらの条件を満たすことにより、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積を、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広くすることができる。

第１の導電体１１及び第２の導電体１４の少なくとも一方のコイル軸に垂直な方向の幅が連続的に変動している。これにより、コイル軸に平行な方向から見た時の隙間（１２、１５）の位置を自由に配置することができる。よって、導電体（１１、１４）の幅を変化させることにより、容易に、第２の隙間１５と重ならない第１の隙間１２の面積を、第２の隙間１５と重なる第１の隙間１２の面積よりも広くすることができる。また、第１のプレーナ型コイル（１１）のターン数を第２のプレーナ型コイルのターン数に一致させたとしても第２の隙間１５と第１の隙間１２の重なりを回避できるので、表裏面のプレーナ型コイル（１１、１４）のターン数を任意に設定することが可能となる。

第１の隙間１２及び第２の隙間１５の幅は互いに等しい。図９に示すように、コイル軸に平行な方向から見た時の、境界線３６から第１の隙間１２の幅以上離れている境界線３５の長さは、境界線３６から第１の隙間１２の幅未満に近づいている境界線３５の長さよりも長い。隙間の幅が均一である場合、導電体（１１、１４）と隙間（１２、１５）との境界線（３５、３６）の重複を定義することにより、隙間（１２、１５）の重複を特定することができる。

コイルユニット１０は、第１のプレーナ型コイル（１１）及び第２のプレーナ型コイル（１４）のコイル軸を貫通して、コイル内周（１６、１８）とコイル外周（１７、１９）の間に閉磁路を形成するように、複数の磁性体片（２３～３０）を接合させたコアを備える。磁性体片（２３～３０）は、２つ以下の接合面において接合される。これにより、合わせ面同士の間の空隙の発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、第１実施形態で示したコイル構造を有する複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び複数の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）を備えるトランスについて説明する。複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び複数の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の各々は、図１Ａ～図１Ｃに示したコイルユニット１０からなる。すなわち、複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び複数の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は全て同じ構造を有している。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は、交互にコイル軸に平行な方向（Ｚ方向）に積層されている。すべての１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の表裏面の向きは同じ方向に配置されている。積層方向に隣り合う１次コイル（３７ａ～３７ｄ）と２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の間には絶縁性の紙（絶縁紙３４）が挿入されている。絶縁紙３４により、隣り合う１次コイル（３７ａ～３７ｄ）と２次コイル（３８ａ～３８ｄ）が電気的に絶縁されている。

１次コイル（３７ａ～３７ｄ）の端子１１ａは、２次コイル（３８ａ～３８ｄ）を介して積層方向に隣接する他の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）の端子１４ａに電気的に接続されている。すなわち、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）は直列に接続されている。例えば、４つの１次コイル（３７ａ～３７ｄ）を積層し、直接に接続した場合、合計２０ターンの１次コイルを形成することができる。もちろん、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）は互いに並列に接続しても構わない。

同様にして、２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の端子１４ａは、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）を介して積層方向に隣接する他の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の端子１４ａに電気的に接続されている。すなわち、２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は直列に接続されている。例えば、４つの２次コイル（３８ａ～３８ｄ）を積層し、直接に接続した場合、合計２０ターンの２次コイルを形成することができる。もちろん、２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は互いに並列に接続しても構わない。

なお、図示は省略しているが、第２実施形態に係るトランスは、積層したすべてのコイル（３７ａ～３７ｄ、３８ａ～３８ｄ）の内周と外周との間に閉磁路を形成する、複数の磁性体片（２３～３０）からなるコアを更に備えていても構わない。

本実施形態に係るトランスを構成する１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の各々は図１Ａ～図１Ｃに示したコイル構造を有する。すなわち、コイル軸に平行な方向から見たときに、第１の隙間１２の面積のうち、第２の隙間１５と重なっていない面積が、第２の隙間１５と重なっている面積よりも広い。よって、第１の隙間１２及び第２の隙間１５を貫通する漏れ磁束の発生が抑制され、コイルユニット１０の最内径（１６、１８）と最外径（１７、１９）の間で閉ループを形成する磁束を増やすことができる。よって、積層方向に隣接する他のコイルと鎖交せずに自コイル内で閉ループを形成する磁束が減少し、多くの磁束が隣接するコイルと鎖交できるようになる。よって、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）と２次コイル（３８ａ～３８ｄ）間の相互結合が強くなり、トランスの相互インダクタンスを向上させることができる。また、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の各々は絶縁基板２０の表裏にプレーナ型コイルを配置したプリント基板によって構成されている。よって、多層基板で1次コイルもしくは２次コイルを形成するより絶縁体を薄くできるため導体の占積率を向上させることができる。

複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は全て同じ構造を有している。１種類の型で１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）を製造することができるので製造コストを抑えることができる。

（第２変形例：全波整流トランス）
複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び複数の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の各々は、図１Ａ～図１Ｃに示したコイルユニット１０からなる。複数の１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び複数の２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は全て同じ構造を有している。
図１１Ｃに示すように、１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は、図１０Ｂと同様に、交互にコイル軸に平行な方向に積層されている。図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、２次コイル（３８ａ～３８ｄ）は交互に表裏を反転させながら積層されている。一方、図１１Ａに示すように、すべての１次コイル（３７ａ～３７ｄ）の表裏面の向きは同じ方向に配置されている。積層方向に隣り合う１次コイル（３７ａ～３７ｄ）と２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の間には絶縁性の紙（絶縁紙３４）が挿入されている。

１次コイル（３７ａ～３７ｄ）は互いに並列に接続され、各１次コイル（３７ａ～３７ｄ）は端子Ｐ１及び端子Ｐ２に接続されている。２次コイル（３８ａ～３８ｄ）の一方の端子は端子Ｓ３に接続され、２次コイル（３８ａ、３８ｃ）の他方の端子は端子Ｓ１に接続され、２次コイル（３８ｂ、３８ｄ）の他方の端子は端子Ｓ２に接続されている。

なお、図示は省略しているが、第２変形例に係る全波整流トランスは、積層したすべてのコイル（３７ａ～３７ｄ、３８ａ～３８ｄ）の内周と外周との間に閉磁路を形成する、複数の磁性体片（２３～３０）からなるコアを更に備えていても構わない。

１次コイル（３７ａ～３７ｄ）及び２次コイル（３８ａ～３８ｄ）からなる全波整流トランスの端子Ｓ１及びＳ２にダイオードを接続することにより、図１１Ｄに示すような全波整流回路を構成することができる。

以上説明したように、１種類のコイルユニット１０のみを用いて全波整流トランスを構成することが可能となるので製造コストを抑えることができる。

なお、上述の実施形態は、本発明を実施する形態の例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、これ以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは言うまでもない。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄコイルユニット
１１第１の導電体
１２第１の隙間
１４第２の導電体
１５第２の隙間
２３～３３磁性体片
３５、３６境界線
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ１次コイル
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ２次コイル

Claims

平板状の第１の導電体を複数ターンで環状に配置した第１のプレーナ型コイル及び平板状の第２の導電体を複数ターンで環状に配置した第２のプレーナ型コイルが、コイル軸に平行な方向に積層され、且つ互いに電気的に接続されたコイルユニットのコイル構造において、
前記第１及び第２のプレーナ型コイルにおけるターン間の隙間を、それぞれ第１及び第２の隙間とするときに、前記第１及び第２の導電体の一方で、コイル軸に垂直な方向の幅が連続的に変動していることで、前記第２の隙間と重ならない前記第１の隙間の面積が、前記第２の隙間と重なる前記第１の隙間の面積よりも広い
ことを特徴とするコイルユニットのコイル構造。
前記請求項１に記載のコイル構造をそれぞれ有する複数の１次コイル及び複数の２次コイルを備え、
前記１次コイル及び前記２次コイルが交互にコイル軸に平行な方向に積層されている
ことを特徴とするトランス。
複数の１次コイル及び複数の２次コイルは全て同じ構造を有していることを特徴とする請求項２に記載のトランス。
前記１次コイル又は前記２次コイルは交互に表裏を反転させながら積層されていることを特徴とする請求項３に記載のトランス。