JPH04113605A - シート巻線パターンを使用した　　　　　　　　　　　　多巻回低プロフィール磁気素子装置 - Google Patents

シート巻線パターンを使用した　　　　　　　　　　　　多巻回低プロフィール磁気素子装置

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JPH04113605A
JPH04113605A JP2412423A JP41242390A JPH04113605A JP H04113605 A JPH04113605 A JP H04113605A JP 2412423 A JP2412423 A JP 2412423A JP 41242390 A JP41242390 A JP 41242390A JP H04113605 A JPH04113605 A JP H04113605A
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JP
Japan
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winding
pattern
magnetic element
copper sheet
sheet
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JP2412423A
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English (en)
Inventor
Emil J Raggi
エミル　ジョン　ラギ
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/04—Arrangements of electric connections to coils, e.g. leads
    • H01F2005/046—Details of formers and pin terminals related to mounting on printed circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
［０００１］
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気素子、特に、磁気素子の巻線構造に関す
る。 ［０００２］
【従来の技術】
インダクタやトランスのような静的磁気素子は、従来、
円形の断面をもつ通常の導線の巻線を使用して構成され
ている。このような構造は、キャパシタや半導体デバイ
スのような他の素子がしばしば小さい第３次元（高さ）
をもっているのに対して、通常、３次元すべてが大きく
なった構造となる。これら従来の構造体の製造は、コア
またはボビン構造の周りに導線を巻くプロセスを含み、
このプロセスはしばしば多くの高価な手作業を含む。さ
らに、高出力のアプリケーションでは、しばしば巻線に
対して大きなコアおよび大きな導線のサイズをもつ磁気
素子が必要となる。 ［０００３］
【発明が解決しようとする課題】
回路サイズならびに出力密度に関する新しい動作要求、
および、回路製造コストを削減する必要性の増大により
、従来の静的磁気素子は回路素子として役にたたない。 例えば、新しく設計された回路は、出力回路に許される
空間の減少に適合した低構造となる。これらの目的を達
成する為には、低構造および低コストの素子組立を実現
するために、磁気素子の再設計が必要となる。 ［０００４］ 低構造および低組立コストをもつ現在利用可能な磁気素
子の例が、米国特許第４．５８３，０６８号に開示され
ている。この構造体では、リボン巻線がインダクタ・ア
プリケーションに対して使用され、チャネル型断面をも
つ巻線がトランス・アプリケーションに対する１次側巻
線として使用され、２次側巻線は１次側巻線のチャネル
型断面内に位置する従来の巻線である。この構造体では
、１次側巻線は１巻回に制限されている。２個の並置さ
れた、それぞれチャネル型断面をもつ巻線を使用した構
造は、米国特許第４，６１６，２０５号に示されている
。 この構造では、２巻回の１次側巻線が可能である。 ［０００５］ これらの構造体は、従来の磁気素子の構成よりもかなり
改良されてはいるカミ現在の回路設計の性能およびコス
トの目的を未だに達成してはいない。 ［０００６］
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気素子（すなわち、インダクタまたはトラン
ス）は、素子組立を改善し、コア・ウィンドウ領域を最
大限に利用するように設計されたシート巻線パターンを
利用する。シート巻線パターンは、銅シートから、エツ
チング、スタンピングまたはカッティングによって得ら
れる。これらのシート巻線パターンは、磁気素子のコア
のウィンドウ領域がほぼ完全に利用されるように、ウィ
ンドウ領域内に正確に適合するように形成される。基本
となる対称的な銅シート・パターンが使用され、これら
は連続的に積み重ねられ、結合されて多巻回の巻線を実
現する。これらの組み立てられた巻線素子は、周囲に銅
シート巻線パターンを相互接続するためのピンを有する
ボビンに接続されることにより、所望される巻線の巻数
が得られ、この素子を回路に接続することが容易となる
。 ［０００７］ この素子に対する低構載置を可能にするために、ボビン
構造はこの素子を回路［０００８］
【実施例】
図４および図５に示された磁気素子内のインダクタおよ
びトランスの巻線としての応用を目的とするさまざまな
シート巻線パターンが図１、図２、図３に示されている
。これらのシート巻線パターンは例示を目的としたもの
であり、本発明をこれらの特定のパターンに制限するこ
とを目的としたものではない。本発明の技術思想および
技術的範囲から離れることなく、多くの他のパターンが
当業者には考えられるであろう。 ［０００９］ 各シート巻線パターンにおいて、他の巻線への接続、お
よび、回路と接続するための終端端子への接続は、各シ
ート巻線パターンの終端部分の孔または半円形切除部分
を通る伝導ピンを通じて形成される。これらの孔の大き
さは、磁気構造のボビン（図４４２１〜４２３に図示）
に含まれたピンと一致しており、円形の軌跡によって定
義された円上に位置し、その軌跡のいくつかの部分は磁
気素子の周囲に含まれる。相異なるシート・パターンの
孔または半円形切除部分の角度差は、円形軌跡上に位置
するさまざまなピンのさまざまな角度差に対応して決め
られる。 ［００１０］ シート巻線パターン１０１の孔１０２と半円形切除部分
１０３の間の角度差αは、素子のボビン（図９に図示）
に取り付けられた２個の隣接しないピンに接続するよう
に設計される。このボビンは、２個の接続しているピン
の間に１個のピンをもつ。シート巻線パターンの内側お
よび外側の周囲または輪郭は、高い充填効率を達成し、
従ってコアとの磁束結合効率を最大化するために、磁気
素子のコア・ウィンドウ（図４に図示）内に密着するよ
うは設計される。 ［００１１］ 図２に示されたシート巻線パターン２０１は、２個の孔
２０２および２０３の間に、より小さい角度差βをもち
、素子のボビン（図９に図示）に取り付けられた２個の
隣接するピンを接続するように設計されている。その輪
郭もまた、所望の高充填効率を達成するために、磁気素
子のコア・ウィンドウ（図９に図示）内に密着するよう
に設計されている。シート巻線パターン１０１は１個の
孔および１個の半円形切除部分とともに示されているが
、シート巻線２０１のようにピン接続のために２個の孔
を有することも可能であり、また、その代わりに２個の
切除部分を有することも可能である。 ［００１２］ 半巻回シート巻線パターン３０１が図３に示されている
。このシート巻線パターンは、巻線に半巻回を加えるた
めにボビンの反対側のピンを接続するように設計された
接続孔３０２および３０３をもつ。 ［００１３］ 図１、図２および図３に示されたような巻線を使用する
のに適合した磁気素子４０１が、図４に平面図で示され
ている。回路基板４０５上にマウントされた素子を示す
立面図が図５に示されている。ボビン４１０は、少なく
とも第１シート巻線４１１を支持し、ピン４２１〜４２
４．４２６〜４３０を含むピンアウト構造を有する。こ
のピンアウト構造は、シート巻線パターンの相互接続を
容易にして所望される巻線を形成し、さらに、素子４０
１がマウントされている回路基板４０５上の回路への巻
線の接続を容易にする。図４に示されたこれらのピンは
、図５において、提示されている図面が大きくずれてい
ないために、完全には再現されていない。 ［００１４］ ボビン４１０は、４個の支持部品４４１〜４４４を有し
、これらの支持部品は回路基板４０５上に設置されて素
子を支持する。図示されているように、支持部品４４１
〜４４４は、素子を回路基板の開口部にマウントして、
素子がその高さの約半分を回路基板４０５の上面から下
にもち、それによって素子４０１に対する低構造を維持
することを可能にする。 ［００１５］ 実施例の磁気コア４２０はフェライト物質でできており
、ベース構造４１８およびカバー構造４１９の２個の部
分からなる。本発明は、このフェライト磁気コア物質に
制限されるものではなく、多くの代替物が当業者には明
らかである。巻線が通るコア・ウィンドウ４３１および
４３２は、円形のセグメントからなるパスを有する。ウ
ィンドウを定義するこれらの円形セグメントの内半径お
よび外半径は、シート巻線パターンがウィンドウをほぼ
充填するように、シート巻線パターンの内半径および外
半径にほとんど一致する。 ［００１６］ ボビン構造の透視図が図８に示されている。これは、ベ
ース部品８０１と、基板開口部に隣接して回路基板上に
磁気素子を支持するための支持部品８０２〜８０５から
なる。伝導ピン８１１〜８２０が、ボビンの両端にある
。ピン８１１〜８１４は、巻線パターン・シートと回路
基板上の回路パスとの相互接続を容易にするように、Ｕ
字形にボビン内に成形されている。内側ピン８１６〜８
２０は、巻線を形成するために巻線パターン・シートを
相互接続するためのものである。 ［００１７］ 図９にはピンの特定の数と位置が提示されているが、本
発明の技術思想および技術的範囲を離れることなく、多
くの他のさまざまなピンの配置が可能であることは理解
されなければならない。ピンと、シート巻線パターンの
接続孔の大きさが一致するように、各ピンは、図１、図
２、図３に示された半径Ｒに等しい半径をもつ円の軌跡
上に位置する少なくとも１個の露出した端をもつ。 ［００１８］ 巻線を形成するためのシート巻線パターンのボビンとの
、および、シート巻線パターンどうしの相互接続の理解
は、図６の分解透視図を参照することによってできる。 相互接続構造の理解を容易にするため、磁気コア部分は
この図から省略されている。実施例として、トランス素
子に対する４対１巻線比が図６に示されている。本発明
はこの特定の組合せに制限されるものではない。トラン
スおよびインダクタ素子の両方に対する他の多くの配置
が、本発明の技術思想および技術的範囲を離れることな
く使用可能である。 ［００１９］ １次側巻線を形成するための、巻線シート・パターン６
３１〜６３５の特定の相互接続構造が、図６に示されて
いる。最下部シート巻線パターン６３１は、隣接するピ
ン６１１および６１６にわたって位置する終端接続孔を
もつ。ピン６１１は、ボビン６０１内に成形されたＵ字
形ピンであり、シート巻線パターン６３１の外部回路へ
の接続を容易にするための終端６７１　（切断して図示
）をもつ。 ピン６１６は、シート巻線機構６３１を後続のシート巻
線パターン６３２に接続するのを容易にする内部ピンで
ある。 ［００２０］ 次のシート巻線パターン６３２は、隣接するピン６１６
および６１７にわたって位置する終端接続孔をもつ。そ
の次のシート巻線パターン６３３は、隣接するピン６１
７および６１８にわたって位置する終端接続孔をもつ。 次の層の巻線シート・パターン６３４は、Ｕ字形ピン６
１３および６１４の内側の端にわたって位置する終端接
続孔をもつ。外側終端６７３および６７４は、シート巻
線パターン６３４を外部回路に接続する。パターン６３
４は独立の１巻回巻線を表している。最後の巻線シート
・パターン６３５は、隣接するピン６１８および６１２
にわたって位置する終端接続孔をもつ。外部終端６７２
およびピン６１２は、回路基板に接続される。 ［００２１］ シート巻線パターン６３１，６３２，６３３．６３５は
電気的に直列に接続されていてトランスの１次側巻線を
形成し、シート巻線パターン６３４は磁気的に１次側巻
線と結合した独立の２次側巻線である。個々の巻線パタ
ーン間の連続性は、各巻線パターンとのピン接続によっ
て与えられる。回路基板の回路への巻線の接続は、Ｕ字
形ピン６１１〜６１４の外部端子６７１〜６７４を介し
て与えられる。 ［００２２］ 回路基板７０１上への磁気素子のマウンティングが図７
に示されている。接続Ｕ字形ピン７１１〜７１４の外部
端子は、回路基板７０１の孔を通して接続されている。 ボビン７２０の４個の支持部品７２１〜７２４は回路基
板面上に位置し、磁気コア７４０は回路基板の開口部７
０２を部分的に通って取り付けられ、低プロフィールが
達成される。 ［００２３］ 他のシート巻線パターンの構造が図９に示されている。 ここに示されたパターンは、薄い柔軟な基板９０４上に
エツチングされ、銅めっきされた孔９０１および９０２
をもつ銅のパターン９０５からなる。めっき孔９０１お
よび９０２は、２個の積み重ねられた巻線パターンの結
合を可能にする。多くの付加的な巻線が、付加的な多巻
回巻線構造を実現するために考えられる。図９には、柔
軟基板の上側（図示）および下側の両方に同一の銅パタ
ーンをもつ２巻回巻線が示されている。個々の巻線は、
めっき孔９０１および９０２を通して接続される。１次
側巻線は、柔軟基板の下側に加えられ、ピン孔９１１に
接続される。この下側鋼パターンは、めっき孔９０１お
よび９０２を介して上側銅パターン９０５に接続される
。この２巻回構造の出力はピン孔９１２を介して得られ
る。 ［００２５］ 以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この
技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考
え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含
される。 ［００２６］
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、連続的に積み重ね
られ、結合されたシート巻線パターンを利用して、多巻
回の巻線が実現される。シート巻線パターンはボビンに
よって相互接続されることにより、所望される巻線の巻
数が得られ、この素子を外部回路に接続することも容易
である。このボビン構造が回路基板の切除部分に挿入さ
れることによって、低プロフィールのマウンティングか
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による磁気素子の巻線構造において使用される銅
シート巻線パターンを示す図である。
【図２】 本発明による磁気素子の巻線構造において使用される銅
シート巻線パターンを示す図である。
【図３】 本発明による磁気素子の巻線構造において使用される銅
シート巻線パターンを示す図である。
【図４】 例として１巻回の巻線が素子構造に含まれた、本発明に
よる磁気素子構造の平面図である。
【図５】 １巻回の巻線が素子構造に含まれた、図４に示された本
発明による磁気素子構造の立面図である。
【図６】 磁気素子に対する多巻回トランス巻線構造の例を形成す
るための、銅シート・パターンの構造の分解透視図であ
る。
【図７】 回路基板上にマウントされた、本発明の原理を実現する
磁気素子の透視図である。
【図８】 本発明による磁気素子に対するボビン構造の透視図であ
る。
【図９】 フレックス基板上にエツチングされた巻線パターンを示
す図である。
【符号の説明】
１０１　　シート巻線パターン １０２穴 １０３　半円形切除部分 ２０１　　シート巻線パターン ２０２穴 ２０３穴 ３０１　半巻回シート巻線パターン ３０２穴 ３０３穴 ４０１　　磁気素子 ４０５　回路基板 ４１０　ボビン ４１１　第１シート巻線 ４１８　ベース構造 ４１９　カバー構造 ４２０　　磁気コア ４３１　コア・ウィンドウ ４３２　コア・ウィンドウ ４４１〜４４４　支持部品 ６０１　　ボビン ６１１〜６１４　Ｕ字形ピン ６１６〜６１８　ピン ６３１〜６３５　シート巻線パターン ７０１　回路基板 ７０２　　開口部 ７１１〜７１４　Ｕ字形ピン ７２１〜７２４　支持部品 ７４０　磁気コア ８０１　　ベース部品 ８０２〜８０５　　支持部品 ８１１〜８２０　　伝導ピン ９０１　　めっき孔 ９０２　めっき孔 ９０４　　基板 ９０５　銅パターン ９１１　ピン孔 ９１２　ピン孔
【書類名】
【図１】
【図２】 図面
【図３】
【図４】
【図５】 ボビン ベース構造 Ｑ１ 磁気素子
【図６】
【図７】
【図８】 伝導ピン
【図９】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気的素子を収納する回路基板と、前記基
    板上にマウントされた磁気素子とからなるシート巻線パ
    ターンを使用した多巻回低プロフィール磁気素子装置に
    おいて、前記磁気素子は、 第１および第２ウィンドウをもち、この第１および第２
    ウィンドウのそれぞれにおいて同一の円形軌跡の弧を横
    切るパスを有する、磁気物質のコアと、前記第１および
    第２ウィンドウをほぼ充填するための円形のプロフィー
    ルをもつ柔軟基板上に含まれた銅シート・パターンから
    なる少なくとも第１の巻線と、前記磁気素子を前記基板
    上に支持し、巻線を形成するために個々のシート・パタ
    ーンを相互接続するための複数の伝導ピンを有する支持
    ボビンと、前記伝導ピンのうちの１つを受け入れるよう
    に調整された前記柔軟基板の少なくとも１つの伝導端子
    に接続された銅シート・パターンとからなることを特徴
    とするシート巻線パターンを使用した多巻回低プロフイ
    ール磁気素子装置。
  2. 【請求項２】付加的な銅シート・パターンが、前記柔軟
    基板の、前記銅シート・パターンを含む側の反対側に含
    まれることを特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】前記銅シート・パターンおよび前記付加的
    な銅シート・パターンが、前記柔軟基板の一方の側から
    前記柔軟基板の反対側へ貫通するめっき孔によって接続
    されることを特徴とする請求項２の装置。
  4. 【請求項４】前記支持ボビンが、前記回路基板上に前記
    磁気素子を支持するために、前記回路基板上に複数の支
    持部品を有することを特徴とする請求項１の装置。
JP2412423A 1989-12-29 1990-12-20 シート巻線パターンを使用した　　　　　　　　　　　　多巻回低プロフィール磁気素子装置 Pending JPH04113605A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/459,037 US5179365A (en) 1989-12-29 1989-12-29 Multiple turn low profile magnetic component using sheet windings
US459037 1989-12-29

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JPH04113605A true JPH04113605A (ja) 1992-04-15

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ID=23823143

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EP (1) EP0435461B1 (ja)
JP (1) JPH04113605A (ja)
DE (1) DE69016187T2 (ja)

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