JPH06275439A

JPH06275439A - プリントコイル形トランス

Info

Publication number: JPH06275439A
Application number: JP5063931A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Inao; 清春稲生; Hisanaga Takano; 久永高野
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3065195B2

Abstract

(57)【要約】【目的】組立容易な構造で、信頼性の高いプリントコ
イル形トランスを提供すること。【構成】中央にコア挿入孔５６を有し、このコア挿入
孔の外側に導体パターン５５が渦状に形成される導体形
成面５４を一単位として、これら導体形成面が一列に配
置されるベースを備え、このベースを折り畳んで各導体
形成面を積層させたプリントコイル形トランスであっ
て、前記導体形成面に、他の導体形成面の導体パターン
とを電気的に接続する接続孔５１，５２，５３を設けて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器や電源装置に用
いられるトランスに係り、特にプリントコイル形トラン
スの製造容易化の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリントコイル形トランスは、例えば本
出願人の提案に係る特願平５−９００８号明細書に開示
されている。図８は先願で開示された装置の構成図であ
る。図において、一次側プリントコイル１０は６層の導
体パターン面Ｓ₁₁〜Ｓ₁₆よりなるもので、一次側コモン
１４５は一次側のグランドＧＮＤ１に接続され、一次側
電流端子１４６にはパルス性電流源Ｅが接続されてい
る。二次側プリントコイル２０は６層の導体パターン面
Ｓ₂₁〜Ｓ₂₆よりなるもので、二次側コモン２４５は二次
側のグランドＧＮＤ２に接続され、二次側出力端子２４
６には負荷が接続される。コア３０はＥＥ型コアでプリ
ントコイルの各導体パターン面に対する磁気回路を形成
する。

【０００３】図９は一次側プリントコイル１０の展開図
で、（Ａ）は表面１０ａ、（Ｂ）は裏面１０ｂを表して
いる。ここではフレキシブル基板の両面に各３面の導体
パターン面Ｓ₁₁〜Ｓ₁₆を設ける場合を表している。一次
側プリントコイル１０の二次側プリントコイル対向面Ｓ
₁₁には、中央にコア３０用の丸穴１３１が形成されると
ともに、一次側コモン１４５と中継端１１５ａを連絡す
る1.5ターンの渦状巻線が形成されている。一次側プリ
ントコイル１０の表面１０ａには、対向面Ｓ₁₁に続いて
中間面Ｓ₁₄、Ｓ₁₅が設けられている。中間面Ｓ₁₄には、
一次側電流端子１４６と中継端１１２ａを連結する導体
パターンが形成されていると共に、連結パターン１４８
と中継端１１４ａを連絡する２ターンの渦状巻線が形成
されている。中間面Ｓ₁₅には、連結パターン１４８と中
継端１１３ａを連絡する２ターンの渦状巻線が形成され
ている。尚、各中間面Ｓ₁₄、Ｓ₁₅の中央にコア３０用の
丸穴１３２、１３３が形成されている。

【０００４】次に一次側プリントコイル１０の裏面１０
ｂには、対向面Ｓ₁₁の反対面に位置する中間面Ｓ₁₂が設
けられ、これに隣接して中間面Ｓ₁₃と外郭面Ｓ₁₆が設け
られている。中間面Ｓ₁₂には中継端１１５ａと貫通孔を
介して接続される中継端１１５ｂが設けられ、連結パタ
ーン１４９とを連絡する２ターンの渦状巻線が形成され
ている。中間面Ｓ₁₃には、中継端１１２ａと貫通孔を介
して接続される中継端１１２ｂが設けられ、連結パター
ン１４７と接続されている。また、中継端１１４ａと貫
通孔を介して接続される中継端１１４ｂも設けられ、連
結パターン１４９と1.5ターンの渦状巻線で連絡されて
いる。外郭面Ｓ₁₆には、中継端１１３ａと貫通孔を介し
て接続される中継端１１３ｂが設けられ、連結パターン
１４７とを連絡する２ターンの渦状巻線が形成されてい
る。

【０００５】このようなプリントコイルは、図９に示す
ように折り畳み線102,103で折り曲げられて、各導体パ
ターン面が対向面Ｓ₁₁、中間面Ｓ₁₂〜Ｓ₁₅並びに外郭面
Ｓ₁₆の順序で重ねられるようになっている。尚、二次側
プリントコイル２０も、図６と同様な導体パターン面Ｓ
₂₁〜Ｓ₂₆を形成し、巻数は適宜調整する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成によればプリントコイルが一次側と二次側に分
離しているので、コアに組み込む作業が煩雑になり、量
産化を達成するための自動組立に支障を生ずるという課
題があった。また、折り畳み線と交差するように連結パ
ターンが形成されているので、パターンに曲げに起因す
るクラックが発生する虞があり、そのため信頼性が潜在
的に低下するという課題があった。

【０００７】本発明は上述の課題を解決したもので、組
立容易な構造で、信頼性の高いプリントコイル形トラン
スを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、中央にコア挿入孔５６を有し、このコア挿
入孔の外側に導体パターン５５が渦状に形成される導体
形成面５４を一単位として、これら導体形成面が一列に
配置されるベースを備え、このベースを折り畳んで各導
体形成面を積層させたプリントコイル形トランスであっ
て、前記導体形成面に、他の導体形成面の導体パターン
とを電気的に接続する接続孔５１，５２，５３を設けた
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】ベースを折り畳むことによりプリントコイルが
組み立てられる。この折り畳みにより各導体形成面が定
まり、中央にコア挿入孔が設けられて磁気回路の形成に
寄与する。また導体形成面の間を接続するにあたり、内
部接続孔若しくは一次用／二次用接続孔を用いているの
で、折り曲げ部分にパターンを設ける必要がなくなって
信頼性が高まる。また、一次巻線と二次巻線を一続きの
ベースに形成できるので、組立作業が円滑に行える。

【００１０】

【実施例】以下図面を用いて、本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例を示す組立状態の構成斜視図であ
る。図において、コア３０は、いわゆるＥＥ形コアで、
ここでは両側コア３１は断面矩形になっており、中足コ
ア３２は断面円形になっている。連結部３３は両側コア
３１と中足コア３２を連結するコア材で、断面矩形にな
っている。端子４０は、トランスとする際に一次側と二
次側の信号線を接続するのに用いるもので、一次側端子
４１と二次側端子４２を有している。プリントコイル積
層体５０は、トランスの一次巻線や二次巻線の機能を有
するもので、中央に設けられたコア挿入孔５６に中足コ
ア３２を挿入すると共に、外側を両側コア３１で挟んで
磁気回路を形成している。そして、プリントコイル積層
体５０の表面には、中央にコア３０の連結部３３が位置
し、この両側に一次側端子４１と二次側端子４２が位置
する。

【００１１】図２はプリントコイル積層体５０の上面図
である。コア挿入孔５６が中央に位置し、左右の両端に
は一次用接続孔５１と二次用接続孔５２が、それぞれ５
個一列に設けられている。組立後は、一次用接続孔５１
に一次側端子４１がはんだ付けされ、二次用接続孔５２
に二次側端子４２がはんだ付けされている。内部接続孔
５３は、プリントコイル積層体５０内部の一部の層間を
接続するもので、一次用接続孔５１と二次用接続孔５２
の近傍や、コア挿入孔５６の近傍に設けられている。導
体形成面５４は、プリントコイル積層体５０のコア挿入
孔５６と一次用接続孔５１並びに二次用接続孔５２に挟
まれた領域で、渦巻状の導体パターン５５が必要に応じ
て形成されている。

【００１２】図３はプリントコイル積層体５０の展開図
で、（Ａ）は表面パターンの番号、（Ｂ）は表面絶縁シ
ート層、（Ｃ）は表面パターン、（Ｄ）はベース、
（Ｅ）は裏面パターン、（Ｆ）は裏面絶縁シート層、
（Ｇ）は裏面パターンの番号、（Ｈ）はベースの折り畳
みの際の折り曲げ状態、（Ｉ）はベースの層番号並びに
トランスにおける導体パターンの巻線との対応関係を示
しているものである。

【００１３】まず、図３（Ｈ）を用いて各導体パターン
の配置について説明する。ベースを折り畳んでコアに収
容したときの最上層に第１層の裏面パターンＳ₀₁が位置
し、この裏に表面パターンＳ₀₂が位置する。第２層の表
面パターンＳ₁₀₁は第１層の表面パターンＳ₀₂と対向し
ており、裏側に第２層の裏面パターンＳ₁₀₂が位置して
いる。以下、裏面パターンＳ₁₀₂とＳ₁₀₃の組、表面パタ
ーンＳ₁₀₄とＳ₀₃の組、裏面パターンＳ₀₄とＳ₂₀₁の組、
表面パターンＳ₂₀₂とＳ₂₀₃の組、裏面パターンＳ₂₀₄と
Ｓ₂₀₅の組、表面パターンＳ₂₀₆とＳ₂₀₇の組、裏面パタ
ーンＳ₂₀₈とＳ₂ ₀₉の組、表面パターンＳ₂₁₀とＳ₂₁₁の
組、裏面パターンＳ₂₁₂とＳ₀₅の組、表面パターンＳ₀₆
とＳ₁₀₅の組、裏面パターンＳ₁₀₆とＳ₁₀₇の組、表面パ
ターンＳ₁₀₈とＳ₃₁の組が対向する導体パターン面で、
必要に応じて絶縁シートで両面間の絶縁がとられてい
る。裏面パターンＳ₃₂は第１４層目のシートであって、
最下層に位置すると共に、表面パターンＳ₃₁の反対側に
位置している。

【００１４】次に、トランスの巻線を単位に説明する。
一次巻線はシートの第２層と第３層を用いており、第２
層の表面パターンＳ₁₀₁が一次用接続孔５１の一次巻線
用端子５１１、５１２に接続されると共に、裏面パター
ンＳ₁₀₂、Ｓ₁₀₃並びに表面パターンＳ₁₀₄が一次巻線に
割り当てられている。他の一次巻線はシートの第１２層
と第１３層を用いており、第１３層の表面パターンＳ
₁₀₈が一次用接続孔５１の一次巻線用端子５１３、５１
２に接続されると共に、裏面パターンＳ₁₀₇、Ｓ₁ ₀₆並び
に表面パターンＳ₁₀₅が一次巻線に割り当てられてい
る。ここでは、一次巻線用端子５１２により両一次巻線
は直列に接続される。

【００１５】二次巻線はシートの第５層から第１０層ま
でが割り当てられており、ここでは各層の表面パターン
と裏面パターンを一組として６組の二次巻線が並列に接
続されている。各組の組合せは、第１組がパターンＳ
₂₀₁とＳ₂₀₂、第２組がパターンＳ₂₀₄とＳ₂₀₃、第３組が
パターンＳ₂₀₅とＳ₂₀₆、第４組がパターンＳ₂₀₈と
Ｓ₂₀₇、第５組がパターンＳ₂₀₉とＳ₂₁₀、第６組がパタ
ーンＳ₂₁₂とＳ₂₁₁の組になっている。各組とも裏面パタ
ーンが二次用接続孔５２の二次巻線用端子５２１に接続
され、表面が二次巻線用端子５２２に接続されている。

【００１６】補助巻線はシートの第１４層を用いてお
り、例えば一次側回路の補助電源用に使用される。ここ
では、第１４層の表面パターンＳ₃₁が一次用接続孔５１
の一次巻線用端子５１５に接続されると共に、裏面パタ
ーンＳ₃₂が一次巻線用端子５１４に接続されている。ま
た、シートの第１層、第４層並びに第１１層には、導体
パターンがいずれも設けられていない。これは各巻線間
の絶縁距離を十分に確保すると共に、シートを折り畳ん
でいるため各シートの層間での整合を取りやすくするた
めである。スイッチング電源では、一般に一次側には商
用の交流電源が接続されることから数百ボルトの電圧が
加わるので、シートの両面に絶縁シートを貼付して対向
する導体パターン間で高い絶縁電圧を確保している。他
方、二次側では通常１０ボルト程度の低電圧が発生する
のに過ぎないから、シートのいずれか片面のみに絶縁シ
ートを貼付して層間の厚さを薄くしている。

【００１７】次に各シートでの、一次用接続孔５１と二
次用接続孔５２の形成状態を説明する。本来、全ての層
に一次用接続孔５１と二次用接続孔５２を形成してもよ
い。しかし、単位シート長さ当たりの導体形成面の数が
少なくなって、製造コストが増大すると共に、各層での
折り畳み位置が重なってプリントコイル積層体５０の厚
さが増す。そこで、シートの第１層と第１４層のみに一
次用接続孔５１と二次用接続孔５２を形成して、挿入さ
れる端子４１，４２の両側を拘束するが、残余の層につ
いては形成されるパターンの巻線と、折り畳みに起因す
る幾何学的制限を考慮して必要とされる接続孔のみ形成
する。従って、第２層と第１３層には一次用接続孔５１
のみを設ける。また第４層から第１１層までは二次用接
続孔５２のみを設ける。そして、第３層と第１２層に
は、いずれの接続孔も設けない。尚、一次巻線では内部
接続孔５３を用いているので、第２層と第３層の間、並
びに第１２層と第１３層の間に内部接続孔５３を形成し
ている。

【００１８】図４はスイッチング電源に適用する場合の
回路図である。トランスの一次側には直流電圧Ｖinが印
加され、トランジスタ等のスイッチング素子Ｑによりオ
ンオフされている。ここでは、一次巻線用端子５１１に
直流電圧Ｖinが印加され、一次巻線用端子５１３にスイ
ッチング素子Ｑが接続されている。一次巻線用端子５１
２はセンタータップであるが、ここでは二つに区分され
た一次巻線間を直列に接続するために用いられている。
従って、一次巻線の総巻数は、各導体パターンが５ター
ンで、このような導体パターンを８個直列に接続してい
ることから、４０ターンとなる。

【００１９】二次巻線は６個並列に接続されているの
で、これを図面で明示的に示している。二次巻線に誘起
されたスイッチング信号は、二次巻線用端子５２１，５
２２の間に発生するので、出力平滑回路により整流平滑
化して、負荷側に直流電圧を供給している。通常は、出
力電圧を安定化するためスイッチング素子Ｑにフィード
バック制御信号を帰還する制御回路が設けられている。
また、二次巻線の各並列巻線１個当たりの総巻数は、各
導体パターンが３ターンで、このような導体パターンを
２個直列に接続していることから、６ターンとなる。

【００２０】図５はプリントコイル形トランスを組み立
てたときの各層の配置説明図である。ここでは、図３
（Ｈ）に示すように、一次巻線を導体形成面Ｓ₁₀₁〜Ｓ
₁₀₄と導体形成面Ｓ₁₀₅〜Ｓ₁₀₈とで２分割し、両者の間
に二次巻線を有する導体形成面Ｓ ₂₀₁〜Ｓ₂₁₂を挟んでい
る。このようにすると、一次二次間の磁気結合が高まる
と共に、巻線間に存在する浮遊容量が低下して、トラン
スとしての基本特性が良好になる。尚、絶縁層と補助巻
線については、電源においては基本構成要素ではないの
で、説明を簡略化するため図示していない。

【００２１】今度は図３〜図５を参照して、導体パター
ンの形状について説明する。まず二次巻線の導体形成面
Ｓ₂₀₁〜Ｓ₂₁₂では、絶縁シートを挟んで対向しているも
のは次の５組である。第２１対向面がパターンＳ₂₀₂と
Ｓ₂₀₃、第２２対向面がパターンＳ₂₀₄とＳ₂₀₅、第２３
対向面がパターンＳ₂₀₆とＳ₂₀₇、第２４対向面がパター
ンＳ₂₀₈とＳ₂₀₉、第２５対向面がパターンＳ₂₁₀とＳ₂₁₁
になっている。ここでは、第２１、第２３、第２５対向
面のパターンが二次巻線用端子５２２に接続されるもの
であり、第２２、第２４対向面のパターンが二次巻線用
端子５２１に接続されるものである。いずれのパターン
も、コア挿入孔５６側に設けた内部接続孔５３により同
一ベースの裏側の導体パターンと接続されている。各対
向面の導体パターンは互いに鏡像関係にあり、二次巻線
用端子５２１，５２２は並列巻線間で共通に接続される
ことから、生ずる電位分布も等しくなる。この結果、二
次巻線用端子５２１，５２２間の電位は、二次巻線に誘
起される電圧変動によらず、等しくなり、並列巻線間で
はパターン間容量による交流電流は流れない。従って、
電源動作時の等価的パターン容量が低減され、スイッチ
ング電源としてみるとスイッチング損失が低減されると
いう効果がある。

【００２２】次に、一次巻線の導体形成面Ｓ₁₀₁〜Ｓ₁₀₈
では、絶縁シートを挟んで対向しているものは次の２
組、即ち、第１１対向面がパターンＳ₁₀₂とＳ₁₀₃、第１
２対向面がパターンＳ₁₀₆とＳ₁₀₇である。対向面の電位
差は、図４に示す如く隣接する位置の巻線が対向するの
で、選択できる範囲内で最小になっている。また各対向
面の導体パターンは互いに鏡像関係にあるから、一次巻
線間の等価容量が低減される。尚、導体パターンの巻方
向は右巻（ＣＷ）か左巻（ＣＣＷ）の別を問わない。

【００２３】また、一次巻線の導体形成面Ｓ₁₀₁〜Ｓ₁₀₈
で互いに鏡像関係にあるのは、次の４組、即ち、パター
ンＳ₁₀₁とＳ₁₀₈、パターンＳ₁₀₂とＳ₁₀₇、パターンＳ
₁₀₃とＳ₁₀₆、並びにパターンＳ₁₀₄とＳ₁₀₅の組である。
ここでは、一次巻線と二次巻線の直近となる導体形成面
に、スイッチングに起因する交流電圧の最も低くなる導
体パターンＳ₁₀₄とＳ₁₀₅が割り当てられ、トランスの一
次二次間の等価容量も低くなる。すると、スイッチング
電源にあっては、ＥＭＩ特性が良好になり、ノイズ規格
の充足が簡略なノイズフィルタで達成できるという効果
がある。

【００２４】次に、ベースの導体形成面における巻線配
置について説明する。図６はベースの導体形成面におけ
る他の巻線配置の説明図で、（Ａ）は展開図、（Ｂ）は
折り畳み図である。ここでは一次巻線について３個の導
体形成面が割り当てられ、二次巻線についても３個の導
体形成面が割り当てられ、両者の間が１面の絶縁層で連
結される場合を示している。一次巻線用の導体形成面に
は、左端に一次巻線外部接続部４３が設けられており、
二次巻線用の導体形成面には、右端に二次巻線外部接続
部４４が設けられている。展開状態では、シートは短冊
状であり、フレキシブル基板用の合成樹脂基材となる板
材から容易に切り離すことができ量産性が高い。これに
対して、導体パターンを形成する都合で凸曲線を導体形
成面に設ける場合には、一個ごとに型抜きする必要が生
じて、量産性が低下する。

【００２５】折り畳む場合には、最上層に一次巻線外部
接続部４３が表れ、最下層に二次巻線外部接続部４４が
表れる。これらは上方から見ると図２のように左右に接
続端子として表れ、結線作業が円滑に行える。

【００２６】図７はベースの導体形成面における別の巻
線配置の説明図で、（Ａ）は展開図、（Ｂ）は折り畳み
図である。図６と比較すると、絶縁層を省略してある。
すると層数が偶数になるので、折り畳んだ状態で左右に
一次側と二次側の接続端子を分かれて配置するために
は、一次巻線用の導体形成面の第１面と第２面の間に一
次巻線外部接続部４５を設けている。なお、図６と図７
の実施例において、導体パターンはベースの両面に設け
てもよく、また片面のみでも差し支えない。また、絶縁
層にはノイズ特性を改善するためシールド用のグランド
プレーンを設けてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一次巻線と二次巻線を一続きのベースに形成して、ベー
スを折り畳むことによりプリントコイルが組み立てられ
るので組立作業が円滑に行えるという効果がある。また
導体形成面の間を接続するにあたり、内部接続孔若しく
は一次用／二次用接続孔を用いているので、折り曲げ部
分にパターンを設ける必要がなくなって信頼性が高まる
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す組立状態の構成斜視図
である。

【図２】プリントコイル積層体５０の上面図である。

【図３】プリントコイル積層体５０の展開図である。

【図４】スイッチング電源に適用する場合の回路図であ
る。

【図５】プリントコイル形トランスを組み立てたときの
各層の配置説明図である。

【図６】ベースの導体形成面における他の巻線配置の説
明図である。

【図７】ベースの導体形成面における別の巻線配置の説
明図である。

【図８】先願で開示された装置の構成図である。

【図９】一次側プリントコイル１０の展開図である。

【符号の説明】

１０一次側プリントコイル２０二次側プリントコイル３０コア５０プリントコイル積層体５１一次用接続孔５２二次用接続孔５３内部接続孔５４導体形成面５５導体パターン５６コア挿入孔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】図４はスイッチング電源に適用する場合の
回路図である。トランスの一次側には直流電圧Ｖinが印
加され、トランジスタ等のスイッチング素子Ｑによりオ
ンオフされている。ここでは、一次巻線用端子５１３に
直流電圧Ｖinが印加され、一次巻線用端子５１１にスイ
ッチング素子Ｑが接続されている。一次巻線用端子５１
２はセンタータップであるが、ここでは二つに区分され
た一次巻線間を直列に接続するために用いられている。
従って、一次巻線の総巻数は、各導体パターンが５ター
ンで、このような導体パターンを８個直列に接続してい
ることから、４０ターンとなる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央にコア挿入孔（５６）を有し、このコ
ア挿入孔の外側に導体パターン（５５）が渦状に形成さ
れる導体形成面（５４）を一単位として、これら導体形
成面が一列に配置されるベースを備え、このベースを折り畳んで各導体形成面を積層させたプリ
ントコイル形トランスであって、前記導体形成面に、他の導体形成面の導体パターンとを
電気的に接続する接続孔（５１，５２，５３）を設けた
ことを特徴とするプリントコイル形トランス。
【請求項２】前記導体パターンは、トランスの一次巻線
と二次巻線に対応する一次用導体パターン（６１）と、
二次用導体パターン（６２）とを有し、前記接続孔は、一次用導体パターンと接続される一次用
接続孔（５１）と、二次用導体パターンと接続される二
次用接続孔（５２）と、前記一次用導体パターンと二次
用導体パターンの何れかが複数の導体形成面を有する場
合に、各導体形成面の間を巻線の順序に従って接続する
内部接続孔（５３）とを有することを特徴とする請求項
１記載のプリントコイル形トランス。
【請求項３】前記一次用導体パターン若しくは二次用導
体パターンの少なくとも一方は並列巻線として接続さ
れ、当該並列巻線となる導体パターンは対向する並列巻
線関係にある導体パターンと鏡像関係とすると共に、当
該導体パターンと当該鏡像導体パターンとは同じ電位の
印加されることを特徴とする請求項２記載のプリントコ
イル形トランス。
【請求項４】前記ベースは、短冊状であって型抜きによ
らずベース基材から切り離すことを特徴とする請求項１
記載のプリントコイル形トランス。