JPH05159951A - 平面型トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１次巻線のコイルパターンと２次巻線のそれと
の間に蓄積される静電エネルギ−を低減することでノイ
ズの小さい平面型トランスを提供すること。 【構成】 １次巻線及び２次巻線として、それぞれプリ
ント板上に形成した導電コイルパターンを用い、この１
次巻線を構成するプリント板と２次巻線を構成するプリ
ント板とを絶縁体を挟んで対向する如く配置したトラン
スにおいて、１次巻線を構成するプリント板(21)と２次
巻線を構成するプリント板(27)とをそれぞれ両面又は多
層プリント板で形成し、前記絶縁体(8)を挟んで対向す
る面側に設けられた導電コイルパターン(21b,27a)を交
流的に電位の低い電気回路に接続するようにした平面型
トランス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源等に用いられるト
ランスのうち、プリント板に設けたコイルパターンを巻
線とした平面型トランスに関するものである。詳述する
と、主として１次巻線のコイルパターンと２次巻線のコ
イルパターンの間に蓄積される静電エネルギ−の低減に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の平面型トランスとしては、図９の
ように中央部に穴５が設けられたプリント板３にスパイ
ラル状の導電パターン４を形成してコイルを作る。一般
にはターン数を増やすため、プリント板３としては両面
プリント板を用い、裏面側にも同様な導電パターンを形
成する。そして導電パターンの端部にスルーホール５を
設けることで表面側と裏面側のパターンを接続してい
る。そして、図10のように、プリント板３の穴５に例え
ば図４のような形状のコア６の柱部を上下から挿入して
トランスを組み立てる。ここでコア６の高さＨを低いも
ので構成すれば、平面型トランスとなる。

【０００３】図10〜図12を参照して従来の平面型トラン
スによると１次巻線と２次巻線の間に蓄えられる静電エ
ネルギ−が多い点を説明する。図12は、図10からプリン
ト板３，７とを抜き出しこれにトランスの１次側端子1
1,12と、２次側端子13,14からの電気配線を示したもの
である。図11は、図12の等価回路である。図12におい
て、プリント板３は、図10の平面型トランスの１次巻線
であると仮定する。そしてプリント板３の内、表面ａ側
の導電コイルパターンを3aとし、裏面ｂ側の導電コイル
パターンを3bとする。このような場合、一般に１次側端
子12は、アースに接続される。一方、プリント板７は、
図10の平面型トランスの２次巻線であると仮定する。そ
してプリント板７の内、表面ａ側の導電コイルパターン
を7aとし、裏面ｂ側の導電コイルパターンを7bとする。
一般に２次側端子14は、アースに接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図12のように接続され
た場合、１次側の巻線3bと、２次側の巻線7aは、絶縁板
８を挟んで近接した距離で向かい合うことになる。図11
は、図12の物理的配置を考慮して描いた等価回路である
が、この図のように１次巻線のうち交流的に低い電位
（アース電位）のコイル3bと、２次巻線のうち交流的に
高い電位（アース電位より離れた電位）のコイル7aと
が、近接した位置で対向することになる。従って、２つ
のコイル間の電圧差V1が大きいので、コイル3bと、コイ
ル7aの間に多くの静電エネルギ−が蓄積される。このよ
うなトランスを電源に用いると、この静電エネルギ−に
起因する電流が１次巻線と２次巻線の間を流れるので、
ノイズが大きい、或いはロスが大きいトランスとなり、
好ましくない。

【０００５】本発明の目的は、１次巻線のコイルパター
ンと、２次巻線のコイルパターンとの間に蓄積される静
電エネルギ−を低減することで、ノイズの小さい（ロス
の小さい）平面型トランスを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、１次巻線
及び２次巻線として、それぞれプリント板上に形成した
導電コイルパターンを用い、この１次巻線を構成するプ
リント板と２次巻線を構成するプリント板とを絶縁体を
挟んで対向する如く配置したトランスにおいて、１次巻
線を構成するプリント板(21)と２次巻線を構成するプリ
ント板(27)とをそれぞれ両面プリント板で形成し、前記
絶縁体(8)を挟んで対向する面側に設けられた導電コイ
ルパターン(21b,27a)を交流的に電位の低い電気回路に
接続するようにしたものである。

【０００７】第２の発明は、１次巻線及び２次巻線とし
て、それぞれプリント板上に形成した導電コイルパター
ンを用い、この１次巻線を構成するプリント板と２次巻
線を構成するプリント板とを絶縁体を挟んで対向する如
く配置したトランスにおいて、１次巻線を構成するプリ
ント板(21)と２次巻線を構成するプリント板(27)とをそ
れぞれ両面プリント板で形成し、前記絶縁体(8)を挟ん
で対向する面側に設けられた導電コイルパターン(21b,2
7a)を面対称の関係のパターンに形成し、かつこの面対
称の関係の導電コイルパターン(21b,27a)を交流的に電
位の低い電気回路に接続するようにしたものである。

【０００８】第３の発明は、１次巻線及び２次巻線とし
て、それぞれプリント板上に形成した導電コイルパター
ンを用い、この１次巻線を構成するプリント板と２次巻
線を構成するプリント板とを絶縁体を挟んで対向する如
く配置したトランスにおいて、前記１次巻線と２次巻線
の少なくともどちらか一方を複数の両面又は多層プリン
ト板で構成し、この複数の両面又は多層プリント板の対
向する面側の導電コイルパターンを面対称の関係のパタ
ーンに形成し、かつこの導電コイルパターンの引出し端
子同士（48,51）を互いに接続し、更に両端の最外側の
面に設けられた導電コイルパターンの引出し端子同士(4
6,53)も互いに接続し、これを交流的に電位の低い電気
回路に接続するようにしたものである。

【０００９】

【作用】第１の発明は、絶縁体(8)を挟んで対向する面
側に設けられた１次巻線の導電コイルパターン(21b)
と、２次巻線の導電コイルパターン（27a)を交流的に電
位の低い電気回路に接続している。従って、対向する２
つの導電コイルパターン間の交流電位差は、殆どないの
でこの間に蓄えられる静電エネルギ−は大幅に減少す
る。つまり、１次巻線と２次巻線の間をリ−クする電気
量は大幅に減少する。

【００１０】第２の発明は、絶縁体(8)を挟んで対向す
る面側に設けられた導電コイルパターン(21b,27a)を面
対称の関係のパターンに形成し、この面対称の関係の導
電コイルパターン(21b,27a)を交流的に電位の低い電気
回路に接続するようにした。従って対向する２つの導電
コイルパターンの個々の相対する位置においても、電位
分布が等しくなるため、第１の発明より更に蓄えられる
静電エネルギ−は減少する。

【００１１】第３の発明は、１次巻線又は２次巻線の一
方の構成のみに言及している。この発明は、１次巻線又
は２次巻線を複数の両面又は多層プリント板で構成した
場合である。例えば、２枚の両面プリント板で構成した
と仮定すれば、導電コイルパターンは、２×２＝４ 面
分備えられることになる。ここで、両面プリント板の対
向する面側の導電コイルパターンを面対称の関係のパタ
ーンに形成し、かつこの導電コイルパターンの引出し端
子同士を互いに接続している。従って、２つの導電コイ
ルパターンの個々の相対する位置においても、電位分布
が等しくなるため、この対向する面間に蓄えられる静電
エネルギ−は、殆ど無い。また、両端の最外側の面に設
けられた導電コイルパターンの引出し端子同士を互いに
接続し、これを交流的に電位の低い電気回路に接続する
ようにしている。従って、このような１次巻線又は２次
巻線を用いた平面型トランスにおいては、巻線間に蓄え
られる静電エネルギ−が少なくなる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係るトランスの対向する２枚
のプリント板のパターン例を示す図、図２は図１に示す
２枚のプリント板の物理的配置図，図３は図１及び図２
のトランスの電気的構成図、図４は本発明に係るトラン
スに用いるコアの構成例を示す図、図５は複数の巻線が
設けられたトランスにおける問題点を説明する図、図６
は本発明の別の構成例を示す図、図７は図６におけるペ
アのプリント板のパターン例を示す図、図８は図７のコ
イルの等価回路図である。

【００１３】本明細書で述べる３つの発明に係る平面型
トランスは、１次巻線及び２次巻線としてのプリント板
の導電コイルのパターン形状と、これの接続関係に特徴
があるが、その特徴はトランスとして組み上がった外観
構成に現れない。つまり、本発明のトランスの外観は、
従来例と同じ図10として、説明する。

【００１４】まず、図１〜図４と、図10を参照して、請
求項２に記載した第２の発明から説明する。図２は、図
10からプリント板３，７とを抜き出し、これにトランス
の１次側端子11,12と、２次側端子13,14からの電気配線
を示したものである。なお、図10で説明した従来のプリ
ント３、７と、本願のプリント板とは、その導電コイル
パターンが異なるので、図２では、１次巻線を構成する
プリント板を21、２次巻線を構成するプリント板を27と
してある。

【００１５】図１は、図２に示すプリント板21と27を図
２に示すＡ方向と、Ｂ方向にそれぞれ開いた場合に見え
る導電コイルパターンを描いた図である。従って、図１
の中央に描いた一点鎖線は、絶縁板８である。請求項２
の発明では、１次巻線を構成するプリント板21と２次巻
線を構成するプリント板27とをそれぞれ両面プリント板
で形成し、絶縁体８を挟んで対向する面側に設けられた
導電コイルパターン21b,27aを面対称の関係のパターン
に形成している点を特徴としている。図３は、図２のプ
リント板の物理的配置も考慮した等価回路であり、図４
は図10のように組み立てる場合に用いるコア６の半分を
示す外観図である。

【００１６】図２において、既述したようにプリント板
21は、平面型トランスの１次巻線であり（仮定）、その
表面ａ側の導電コイルパターンを21aとし、裏面ｂ側の
導電コイルパターンを21bとする。そして１次側端子12
は、アースに接続される。一方、プリント板27は、２次
巻線であり（仮定）、その表面ａ側の導電コイルパター
ンを27aとし、裏面ｂ側の導電コイルパターンを27bとす
る。本発明の場合、２次側端子14が、アースに接続され
る。つまり、１次巻線と２次巻線とで対向する面側に設
けられている導電コイルパターンを交流的に電位の低い
電気回路（アース）に接続するようにしている。そし
て、２つのプリント板21,27の穴22,28には、図４に示す
ようなコア６の柱部41が挿入される。

【００１７】図１は既述したように図２のプリント板21
と27を図２に示すように、Ａ方向と、Ｂ方向に開いたも
のである。そして、このように開いた状態で見える側の
導電コイルパターンを実線で描き、見えない側の導電コ
イルパターンを点線で描いた図である。つまり、プリン
ト板21の実線で描いたパターンは、導電パターン21bで
あり、点線のパターンは、導電パターン21aである（図
２も参照）。また、プリント板27の実線で描いたパター
ンは、導電パターン27aであり、点線のパターンは、導
電パターン27bである（図２も参照）。

【００１８】図１と図２で示されるトランスの電気回路
が図３であることを説明する。図１，２に示す端子11,1
2,13,14と、図３に示す同一番号の端子は同じとする。
図１において、１次側の端子11に電流i1が流れ込んだと
仮定する。この電流i1は、例えばスルーホール23を介し
てプリント板21の表面側の導電コイルパターン21a（図
１では点線のパターン）を流れる。そしてこの表面側の
コイルパターン21aの終端に設けられたスルーホール25
を介して、電流i1は裏面側のコイルパターン21b（図１
では実線のパターン）に流れ込む。そしてこの裏面側の
コイルパターン21bを流れてその終端に設けられたスル
ーホール24を介して、電流i1は端子12から流出する。こ
の端子12は、アース電位に接続される。

【００１９】２次側も同様な経路で電流が流れる。即
ち、２次側の端子13に電流i2が流れ込んだと仮定する。
この電流i2は、例えばスルーホール30を介してプリント
板27の裏面側の導電コイルパターン27b（図１では点線
のパターン）を流れる。そしてこの裏面側のコイルパタ
ーン27bの終端に設けられたスルーホール31を介して、
電流i2は表面側のコイルパターン27a（図１では実線の
パターン）に流れ込む。そしてこの表面側のコイルパタ
ーン27aを流れてその終端に設けられたスルーホール29
を介して、電流i2は端子14から流出する。この端子14
は、アース電位に接続される。

【００２０】以上のように、請求項２の発明は、絶縁体
８を挟んで対向する面側に設けられた導電コイルパター
ン21b,27aを交流的に電位の低い電気回路（アース）に
接続している。かつ、絶縁体８を挟んで対向する面側に
設けられた導電コイルパターン21b,27aを図１に示す如
く面対称の関係のパターンに形成している。即ち、導電
コイルパターン21b（実線）は、外側から内側に向かっ
て、反時計回りのスパイラルであり、他方の導電コイル
パターン27a（実線）は、時計回りのスパイラルとなっ
ている。

【００２１】従って、対向する２つの導電コイルパター
ン21bと27a上の個々の相対する位置においても、電位分
布が等しくなるため、この２つの導電コイルパターン21
bと27aの間に蓄えられる静電エネルギ−は、事実上ゼロ
と見なせる程僅かである。これについて説明を加える。
図１において、導電コイルパターン21b上の或る点j1
と、これに対応する導電コイルパターン27a上の対称の
点j2について、着目する。ここで、点j1と点j2は、面対
称の関係にあるパターン上の点であるから、その電位Ｖ
_j1と、Ｖ_j2は、等しい値となる。従って、点j1と点j2の
電位差△Vj＝０である。

【００２２】なお、本発明では、１次側プリント板21の
表面側の導電コイルパターン21aと２次側プリント板27
の表面側の導電コイルパターン27aの間に生じる電位
差、及び１次側プリント板21の裏面側の導電コイルパタ
ーン21bと２次側プリント板27の裏面側の導電コイルパ
ターン27bの間に生じる電位差に基づく静電エネルギ−
は、問題にしていない。何故なら、これらはプリント板
の厚さの分だけ距離が離れているので、元々蓄えられる
静電エネルギ−が少ないからである。

【００２３】次に請求項１に記載した第１の発明につい
て説明する。トランスにおける１次側と２次側のターン
数が共に等しい場合は、上述の構成でよいが、異なるタ
ーン数の場合、対向する導電コイルパターンを面対称に
することは、現実的に困難である。このような場合、請
求項２の発明程完璧ではないが、請求項１に記載した構
成にすると、従来例と比較して、トランスの１次側と２
次側の間に蓄えられる静電エネルギ−を大きく低減でき
る。

【００２４】請求項１の発明は、対向する導電コイルパ
ターンが面対称でない以外は、請求項２の発明と同じで
ある。つまり、絶縁体８を挟んで対向する面側に設けら
れた導電コイルパターン21bと27aをともに交流的に電位
の低い電気回路（アース）に接続している。このように
接続すると、もともと電位の低い導電コイルパターン同
士が対向するだけなので、その間の電位差は僅かな値に
なるからである。

【００２５】なお、請求項１の発明において、絶縁体８
を挟んで対向する面側に設けられた導電コイルパターン
21b,27aを完全な面対称の関係のパターンでなくとも、
近似的に面対称の関係のパターンに形成すると、更に良
い性能が得られる。即ち、近似的な面対称の関係のパタ
ーンとは、導電コイルパターン21bを、例えば、外側か
ら内側に向かって、反時計回りのスパイラルで形成した
場合、他方の導電コイルパターン27aをこれとは反対の
時計回りのスパイラルに形成することである。

【００２６】次に請求項３に記載した第３の発明を図５
〜図８を参照して説明する。この第３の発明は、図５の
ように平面型トランスの例えば２次側に設ける巻線を複
数の巻線W1,W2,W3,…にした場合に特に有効なものであ
る。図５は、従来のトランスの問題点を説明する図であ
る。図５(2)は、平面型トランスのコア41に、３枚の両
面プリント板で形成した巻線W1,W2,W3を設けた図（断面
図）であり、各巻線の端子を36,37,…としている。図５
(2)では、各プリント板間の距離を離して描いたが、実
際の平面型トランスでは、近接している。図５(1)は、
図５(2)の電気的構成図である。

【００２７】図５において、端子37,39,44をアースに接
続すると、プリント板31の導電コイルパターン31bとプ
リント板32の導電コイルパターン32aの間、プリント板3
2の導電コイルパターン32bとプリント板33の導電コイル
パターン33aの間、において、大きな電位差が生じるた
め、これら対向する面の間に静電エネルギ−が蓄えられ
る。この静電エネルギ−が好ましくないことは既述し
た。

【００２８】図６は、図５の問題点を解決した請求項３
の発明を示す図である。また図７は、図６のペアとなる
プリント板のコイルパターン例を示す図である。図６の
ように請求項３の発明では、従来の１枚の両面プリント
板コイルを２枚の両面プリント板コイルで構成するよう
に改めたものである。例えば、巻線W1を構成する従来の
プリント板31を（図５参照）、２枚のプリント板31-1，
31-2で構成している（図６参照）。同様に巻線W2，W3を
構成する従来のプリント板32，33をそれぞれ２枚のプリ
ント板32-1，32-2及び33-1，33-2で構成している。

【００２９】そして、１つの巻線を構成するペアとなる
２枚のプリント板の導電コイルパターンと、その接続を
図７のようにする。図７は、巻線W1を構成するプリント
板31-1と31-2の構成を示している。この図７は、２枚の
プリント板31-1と31-2の間の平面50（図６参照）をセン
タとして、図１の場合と同様にプリント板31-1と31-2を
開いたものである。

【００３０】この図７を説明する。第３の発明では、ペ
アとなる２枚のプリント板、例えば31-1と31-2に設けら
れるコイルパターンのターン数は同じである。図７の例
ではプリント板31-1の表面側のコイルパターンは２ター
ン、裏面側も２ターンであり、合わせて４ターンであ
る。また、他方のプリント板31-2も同様に表面側と裏面
側を合わせて４ターンである。

【００３１】ペアとなる２枚のプリント板31-1と31-2の
ターン数が同じなので、請求項２の場合と同様に、対向
する面側に設けられた導電コイルパターン31-1bと31-2a
を面対称の関係のパターンに形成することができる。即
ち、対向する導電コイルパターン31-1bと31-2aは同じタ
ーン数であり、かつ面対称のパターンとなるようにスパ
イラルの巻き方向が互いに逆方向である。

【００３２】そして請求項２の発明と異なる点は、図７
の如くペアとなる２枚のプリント板31-1と31-2のパター
ン端部の端子同士48と51と、46と53同士を接続して、結
果的に１つのコイル（図８(2)参照）を構成するもので
ある。これを図７と図８を参照して説明する。図８(1)
は、図７のトランス巻線の等価回路である。即ち、図８
(1)の図中に書き入れた番号は、図７の図中の番号に対
応する。このように図７に示す２枚のプリント板からな
るコイルは、図８(1)のように、２つの巻線W4，W5が並
列接続されたものである。従って、図８(1)の回路は、
図８(2)の１つの巻線と見ることができる。

【００３３】図７は、図６のプリント板31-1，31-2の部
分を例に上げて図示したものであるが、他のペアのプリ
ント板32-1，32-2と、プリント板33-1，33-2も図７と同
様に構成される。つまり、図６に示すように個々の巻線
（端子36，37間の巻線W1と、端子38，39間の巻線W2と、
端子43，44間の巻線W3）の外向きの面の導電コイルパタ
ーンを交流的に電位の低い電気回路に接続して使用す
る。従って、２つ以上の巻線W1,W2,W3を使用する場合で
は互いに隣会う巻線の外側の面は交流的に電位の低いパ
ターン面が位置するために、この間の電位差を小さくす
ることができ、蓄積される静電エネルギ−を少なくする
ことができる。

【００３４】また、個々の巻線内においても、対向する
面側に設けられた導電コイルパターン、例えば31-1bと3
1-2aを面対称の関係のパターンに形成している（図７参
照）ので、この間に蓄積される静電エネルギ−は、殆ど
無い。なお、上述は、プリント板として両面プリント板
を例に上げて説明したが、これを多層プリント板を用い
て構成しても同様な効果を得ることができる。例えば、
図７の実施例の場合、４層のプリント板の各層へ図７に
示したパターンを形成することで、上述と同じ機能を持
つ巻線を構成できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、巻
線間に蓄積される静電エネルギ−を低減できるので、ロ
ーノイズ、かつ１次／２次巻線間のエネルギ−変換効率
が高い平面型トランスを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトランスの対向する２枚のプリン
ト板のパターン例を示す図

【図２】図１に示す２枚のプリント板の物理的配置図

【図３】図１及び図２のトランスの電気的構成図

【図４】本発明に係るトランスに用いるコアの構成例を
示す図

【図５】複数の巻線が設けられたトランスにおける問題
点を説明する図

【図６】本発明の別の構成例を示す図

【図７】図６におけるペアのプリント板のパターン例を
示す図

【図８】図７のコイルの等価回路図

【図９】従来の導電コイルパターンを示す図

【図10】平面型トランスの一般的な外観を示す図

【図11】図12の電気回路を示す図

【図12】従来の平面型トランスのプリント板の接続関係
を示す図

【符号の説明】

６ コア ８ 絶縁板 21,27,31,32,33 プリント板 31a,31b,32a,32b,33a,33b 導電コイルパターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次巻線及び２次巻線として、それぞれプ
   リント板上に形成した導電コイルパターンを用い、この
   １次巻線を構成するプリント板と２次巻線を構成するプ
   リント板とを絶縁体を挟んで対向する如く配置したトラ
   ンスにおいて、 １次巻線を構成するプリント板(21)と２次巻線を構成す
   るプリント板(27)とをそれぞれ両面又は多層プリント板
   で形成し、前記絶縁体(8)を挟んで対向する面側に設け
   られた導電コイルパターン(21b,27a)を交流的に電位の
   低い電気回路に接続するようにした平面型トランス。
2. 【請求項２】１次巻線及び２次巻線として、それぞれプ
   リント板上に形成した導電コイルパターンを用い、この
   １次巻線を構成するプリント板と２次巻線を構成するプ
   リント板とを絶縁体を挟んで対向する如く配置したトラ
   ンスにおいて、 １次巻線を構成するプリント板(21)と２次巻線を構成す
   るプリント板(27)とをそれぞれ両面又は多層プリント板
   で形成し、前記絶縁体(8)を挟んで対向する面側に設け
   られた導電コイルパターン(21b,27a)を面対称の関係の
   パターンに形成し、かつこの面対称の関係の導電コイル
   パターン(21b,27a)を交流的に電位の低い電気回路に接
   続するようにした平面型トランス。
3. 【請求項３】１次巻線及び２次巻線として、それぞれプ
   リント板上に形成した導電コイルパターンを用い、この
   １次巻線を構成するプリント板と２次巻線を構成するプ
   リント板とを絶縁体を挟んで対向する如く配置したトラ
   ンスにおいて、 前記１次巻線と２次巻線の少なくともどちらか一方を複
   数の両面又は多層プリント板で構成し、この複数の両面
   又は多層プリント板の対向する面側の導電コイルパター
   ンを面対称の関係のパターンに形成し、かつこの導電コ
   イルパターンの引出し端子同士（48,51）を互いに接続
   し、更に両端の最外側の面に設けられた導電コイルパタ
   ーンの引出し端子同士(46,53)も互いに接続し、これを
   交流的に電位の低い電気回路に接続するようにした平面
   型トランス。