JPH09102425A - 積層モールドコイルトランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同じ層（絶縁基板）上に多数のコイルパターン
を形成することを可能とし、コイル全体の積層数を大幅
に低減する。 【解決手段】第１，第２の層を積層モールドして構成す
るトランスであって、各層は、第１，第２の層の外周近
傍に配列する少なくとも２以上の出力端子と、第１，第
２の各層で共通する位置であって出力端子が設けられた
位置より内側に位置するように設けられた少なくとも２
以上の貫通接続路と、出力端子の一つを始点または終点
として前記貫通接続路の一つに向かってそれぞれ同じ方
向に巻回された少なくとも２以上のコイルパターンとを
有し、第１，第２の各層を積層モールドすると共に、貫
通接続路において折り返されるように各層に形成されて
いるコイルパターン間を接続し、同心の複数個の独立し
た閉コイル回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業機器、民生機器等
の各種電気製品に広く利用可能の積層モールドコイルト
ランスに関し、更に詳しくは、コイルパターンによって
形成されるコイルを多数個備え、各コイルから独立した
出力を多数得ることができる多出力用の電源トランスに
利用して有効な積層モールドコイルトランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルや、幾つかのコイルを結合して構
成される各種電源トランスは、産業機器、民生機器を問
わずあらゆる分野で広く使用されている。トランスを構
成する場合、その基本性能として信号絶縁性能や信頼性
が重視される。そのために、従来より、コイルをプリン
ト配線技術により構成する各種のモールドコイルトラン
スが提案されている（例えば、特開昭５８−１５５７１
１号公報，特開昭６０−２４５２０８号公報，特開平３
−２８３４０４号公報等）。

【０００３】この様なトランスは、絶縁基板上にプリン
ト配線技術によりコイルパターンを形成し巻線を構成す
るもので、従来の導線あるいは導体箔を巻いてコイルを
構成するものに比べて、品質が一定であり、大量生産に
適するなど多くの利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリン
ト配線技術によってトランスのコイルパターンを構成す
る場合、１次コイル，２次コイル，その他の複数個のコ
イルは、いずれも信号絶縁と電力変換を行う機能を持た
せる必要があり、各コイルの巻数や導体抵抗値が重要と
なる。

【０００５】この為に、従来のこの種のトランスにおい
ては、多数の巻線が必要な場合、例えば、特開昭６０−
２４５２０８号公報に見られるように、各コイルパター
ンが形成される層を多数個積層する構成をとっており、
コイル全体としての積層数ガ多くなるという問題があっ
た。ここにおいて、本発明は、多数のコイル回路を備え
る場合であっても、コイルパターンが形成される層の数
を少なくし、小型化が可能であって、コイルの銅損やコ
アの鉄損を低減できる効率の良い積層モールドコイルト
ランスを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、渦巻き状のコイルパターンが形成された絶縁
基板を少なくとも２層以上積層モールドして構成される
積層モールドコイルトランスであって、互いに積層され
る第１，第２の層は、それぞれ外周近傍に配列する少な
くとも２以上の出力端子と、第１，第２の各層で共通す
る位置であって出力端子が設けられた位置より内側に位
置するように設けられた少なくとも２以上の貫通接続路
と、前記出力端子の一つを始点または終点として前記貫
通接続路の一つに向かってそれぞれ同じ方向に巻回され
た少なくとも２以上のコイルパターンとを有し、前記第
１，第２の各層を積層モールドすると共に、各層に形成
されているコイルパターン間を貫通接続路において折り
返されるように接続し、同心の複数個の独立した閉コイ
ル回路を構成することを特徴とする積層モールドコイル
トランスである。

【０００７】

【作用】第１の層に形成されている一つのコイルパター
ンは、出力端子の一つを始点として貫通接続路に向かっ
て渦巻き状に巻回し、貫通接続路を介して第２の層に形
成されているコイルパターンにつながり、第２の層の一
つのコイルパターンは、貫通接続路から出力端子が終点
となるようにその出力端子に向かって渦巻き状に巻回さ
れ、一つの閉コイル回路を構成する。第１の層に形成さ
れている他の一つのコイルパターンも、同様な経路によ
り、他の一つの閉コイル回路を構成する。

【０００８】従って、第１，第２の各層に形成されてい
る複数のコイルパターンにより、第１，第２の各層にお
いて、同心の複数個の独立した閉コイル回路を構成する
ことができ、コイル全体の積層数を低減することが可能
となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を詳細に説明する。図１は、本発明に係わる積層モー
ルドコイルトランスが利用される多出力電源の一例を示
す電気的回路図である。この図において、ＴＲは本発明
に係わる積層モールドコイルトランスであり、１次側コ
イルＰ１、２次コイルＮ１〜Ｎ５を備えており、多数の
閉コイル回路が構成されている。１次コイルＰ１は、ス
イッチング素子Ｑ１と直列に接続されており、コントロ
ール回路ＣＮＴは、２次コイルＮ１に発生した電圧を整
流平滑した電圧Ｅｆが、基準電圧Ｅｓと等しくなるよう
にスイッチング素子Ｑ１のオン，オフを制御するように
構成されている。 各２次コイルＮ２〜Ｎ５の出力は、
それぞれ整流・平滑回路に接続され、各出力端より安定
化された多数の直流電圧が得られるようになっている。

【００１０】この様なスイッチング電源は、複数個ある
２次コイルのうちの一つ（ここではコイルＮ１）の出力
についてのみ帰還することで、他の２次コイルＮ２〜Ｎ
５からの出力を安定化することが可能で、簡単な構成の
多出力スイッチング電源を構成できる効果を有してい
る。図２は、積層モールドコイルトランスＴＲの構成斜
視図、図３は図２においてａ−ａ断面図、図４は要部の
組立分解図である。ここでは、２枚のコイル基板（絶縁
基板）を積層する場合を例示するが、コイル巻き数を更
に必要とする場合や、更に多数の２次コイル等必要とす
る場合は、２枚以上の絶縁基板が積層されるものとす
る。また、コイルパターンは、絶縁基板の両面に形成す
るようにしてもよい。

【００１１】これらの図において、１は磁路を形成する
コア、２は絶縁基板モールド部で、中央部にコア１の中
央脚が貫通する穴２０が形成されている。この絶縁基板
モールド部２は、１次コイルＰが形成された基板２１
と、２次コイルＮ１〜Ｎ５が形成された基板２２とがモ
ールドされて構成されている。３は外部接続用の端子
で、絶縁基板モールド部２の周辺部に複数個配列されて
いる。

【００１２】コア１は、組立前は、図４に示すようにＥ
次形状の２つのコア部分１ａ，１ｂになっていて、これ
らを絶縁基板モールド部２の中央貫通穴２０にコア部分
１ａ，１ｂの中央脚が貫通するようにして両者を固定す
ることで平板状の小型積層モールドトランスが完成す
る。図５は、絶縁基板モールド部２の構成を説明するた
めの分解図及びモールド組立図である。

【００１３】ここでは、この絶縁基板モールド部２を２
層（Ａ層，Ｂ層）により構成すると共に、簡単にするた
めに、同心の２個の独立した閉コイル回路を構成する場
合を例示している。これらの図において、Ａ，Ｂは互い
に積層モールドされる第１，第２の層（絶縁体基板）
で、矩形形状の例えば樹脂材あるいは絶縁フイルム等で
構成され、中央部にコアの中央脚が貫通する貫通穴２０
が設けられる。この穴は、各層を積層モールドした後の
工程で形成されるものでもよい。３１，３２…は、第
１，第２の各層の外周近傍に配列する複数の外部接続用
の出力端子、４１，４２は、Ａ層，Ｂ層で共通する位置
であって、出力端子３１，３２が設けられた位置より内
側に設けられた貫通接続路である。

【００１４】５１，５２はＡ層に設けた２つのコイルパ
ターン、６１，６２はＢ層に設けたコイルパターンであ
る。これらの各コイルパターンは、いずれもプリント配
線技術により、出力端子の一つを始点または終点とし
て、貫通接続路の一つに向かってそれぞれ同じ方向に巻
回されるように形成されている。即ち、Ａ層に設けられ
たコイルパターン５１は、出力端子３１が始点となり、
貫通穴２０を時計方向に接続貫通路４１に向かって巻き
込んで行き、渦巻き状のコイルパターンを形成してい
る。同様に、コイルパターン５２は、出力端子３６が始
点となり、貫通穴２０を時計方向に接続貫通路４２に向
かって巻き込んで行き、渦巻き状のコイルパターンを形
成している。ここで、コイルパターン５１と５２のター
ン数はほぼ等しく（図では１ターン）なっている。

【００１５】Ｂ層に設けられたコイルパターン６１は、
出力端子３２が始点となり、貫通穴２０を反時計方向に
貫通接続路４３に向かって巻き込んで行き、渦巻き状の
コイルパターンを形成している。同様に、コイルパター
ン６２は、出力端子３７が始点となり、貫通穴２０を反
時計方向に貫通接続路４４に向かって巻き込んで行き、
渦巻き状のコイルパターンを形成している。ここで、コ
イルパターン６１と６２のターン数は等しく（図では１
ターン）なっている。

【００１６】Ａ層，Ｂ層の２つの絶縁基板は、互いに対
応する各貫通接続路同志４１と４３、４２と４４とがそ
れぞれ一致するように積層される。なお、各貫通接続路
の形成は、各層を積層モールドした後の工程で形成する
ようにしてもよい。各層に分かれて形成された各コイル
パターンは、貫通接続路において折り返されるように互
いに対応するコイルパターン（５１と６１、５２と６
２）同志を接続し、Ａ層，Ｂ層にまたがって、同心の２
個の独立した閉コイル回路を構成する。

【００１７】このような構成により、Ａ層に形成されて
いる一つのコイルパターン５１は、出力端子３１を始点
として貫通接続路４１に向かって渦巻き状に巻回し、貫
通接続路４１（貫通接続路４３）を介してＢ層に形成さ
れているコイルパターン６１につながり、Ｂ層のコイル
パターン６１は、貫通接続路４３から出力端子３２が終
点となるように出力端子３２に向かって渦巻き状に巻回
され、全体として必要とするターン数の一つの閉コイル
回路を構成することとなる。

【００１８】Ａ層に形成されている他の一つのコイルパ
ターン５２も、同様な経路により、Ｂ層に形成されてい
るコイルパターン６２と共に、他の一つの閉コイル回路
を構成することとなる。この例では、Ａ，Ｂの各層にそ
れぞれ２つのコイルパターンを形成したものであるが、
更に多くのコイルパターンを形成することで、Ａ層，Ｂ
層の積層により、同心の複数個の独立した閉コイル回路
を必要なターン数を確保しながら構成することができ、
コイル全体の積層数を低減することができる。

【００１９】図６，図７は、絶縁基板上に形成するコイ
ルパターンの他の例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）図におけるｂ−ｂ断面図である。図６の
実施例は、絶縁基板上において、コイルパターンＮ１を
１ターン，コイルパターンＮ２を２ターンとしたもので
ある。この様に絶縁基板上に形成する各コイルパターン
のターン数（巻き数）は、不均一であってもよく、各コ
イル回路の出力電圧の違いに容易に対応することができ
る。

【００２０】図７の実施例は、絶縁基板上において、コ
イルパターンＮ１とコイルパターンＮ２との導体幅を異
ならしめたもので、ここでは、コイルパターンＮ１の導
体幅をコイルパターンＮ２の導体幅より大きくしてあ
る。なお、ターン数はいずれも１ターンとしてある。こ
れにより、各コイル回路の電流あるいは電力の違いに対
応することができる。

【００２１】図８は、Ａ層，Ｂ層に多数個の閉コイル回
路を構成する場合の出力端子と貫通接続路の位置関係を
説明するための図である。ここでは、全体で５コイル回
路Ｃ１，Ｃ２，Ｃｋ，Ｃｊ，Ｃｎを構成する場合であっ
て、各コイル回路の出力端子（始点／終点），貫通接続
路及びＡ層，Ｂ層合わせたターン数は、以下の通りとし
てある。

【００２２】コイル回路Ｃ１…出力端子Ｔ１，貫通接続
路Ｐ１，ターン数２ コイル回路Ｃ２…出力端子Ｔ２，貫通接続路Ｐ２，ター
ン数３ コイル回路Ｃｋ…出力端子Ｔｋ，貫通接続路Ｐｋ，ター
ン数４または５ コイル回路Ｃｊ…出力端子ＴＪ，貫通接続路ＰＪ，ター
ン数５または４ コイル回路Ｃｎ…出力端子Ｔｎ，貫通接続路Ｐｎ，ター
ン数１０ いま、コイル回路Ｃ１に着目すると、Ａ層において、出
力端子Ｔ１が始点となりコイルパターンが時計方向に渦
巻き状に１ターンだけ巻き込み、貫通接続路Ｐ１に達し
ている。また、Ｂ層においては、出力端子Ｔ１が終点と
なり貫通接続路Ｐ１に向かって反時計方向に１ターンだ
け巻き込み貫通接続路Ｐ１に達している。そして、Ａ
層，Ｂ層は各出力端子，貫通接続路が重なるように積層
モールドされ、貫通接続路Ｐ１において各コイルパター
ン同志が接続され、全体で２ターンのコイル回路が構成
される。

【００２３】コイル回路Ｃ２に着目すると、Ａ層におい
て、出力端子Ｔ２が始点となりコイルパターンが時計方
向に渦巻き状に１．５ターンだけ巻き込み、貫通接続路
Ｐ２に達している。また、Ｂ層においては、出力端子Ｔ
２が終点となり貫通接続路Ｐ２に向かって反時計方向に
１．５ターンだけ巻き込み貫通接続路Ｐ２に達してい
る。そして、Ａ層，Ｂ層は各出力端子，貫通接続路が重
なるように積層され、貫通接続路Ｐ２において各コイル
パターン同志が接続され、全体で３ターンのコイル回路
が構成される。

【００２４】同様に、コイル回路Ｃｊに着目すると、Ａ
層において、出力端子Ｔｊが始点となりコイルパターン
（太線で示す）が時計方向に渦巻き状に２．５ターンだ
け巻き込み、貫通接続路Ｐｊ１に達している。また、Ｂ
層においては、出力端子Ｔｊが終点となり貫通接続路Ｐ
ｊ１に向かって反時計方向に２．５ターンだけ巻き込み
貫通接続路Ｐｊ１に達している。そして、Ａ層，Ｂ層は
各出力端子，貫通接続路が重なるように積層され、貫通
接続路Ｐｊ１において各コイルパターン同志が接続さ
れ、全体で５ターンのコイル回路が構成される。

【００２５】なお、このコイル回路Ｃｊにおいて、ター
ン数を４ターンとする場合、貫通接続路はＰｊ２の位置
（各層において、出力端子からそれぞれ２ターンだけ巻
き込んだ位置）に設けられる。以下、同じようにして、
コイル回路Ｃｎは、出力端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔｊとは反対
側周辺部に設けてある出力端子Ｔｎを始点／終点とし
て、貫通接続路Ｐｎで折り返してＡ層，Ｂ層で合わせて
１０ターンのコイル回路を構成している。また、コイル
回路Ｃｋは、出力端子出力端子Ｔｋを始点／終点とし、
貫通接続路Ｐｋ１（又はＰｋ２）で折り返して、Ａ層，
Ｂ層で合わせて４ターン（又は５ターン）のコイル回路
を構成している。

【００２６】Ａ層，Ｂ層を積層して構成される各コイル
回路は、各出力端子の位置がコイルの中心から見て違う
こと、ターン数が異なること、コイルパターンの巻き込
みトラックが違うこと等により、同じ位置に貫通接続路
が来ないように工夫してある。即ち、まず、Ａ層とＢ層
に形成するコイルパターンのターン数配分を、コイル回
路で必要とするターン数Ｎに対して、Ｎ／２±１／２以
内に選定してある。また、貫通接続路の位置を、各回路
に対応する出力端子の始点／終点の中点と絶縁基板の中
心（コアが通る中央孔の中心）とを結ぶ線上に設けてあ
る。例えば、出力端子Ｔ１を始点／終点とするコイル回
路Ｃ１の場合であれば、出力端子Ｔ１の中点と中心とを
結ぶ直線Ｌ１上に貫通接続路Ｐ１が設けてあり、また、
出力端子Ｔ２を始点／終点とするコイル回路Ｃ２の場合
であれば、直線Ｌ２上に貫通接続路Ｐ２が設けてある。

【００２７】同様に、出力端子Ｔｎを始点／終点とする
コイル回路Ｃｎの場合であれば、直線Ｌｎ上に貫通接続
路Ｐｎが設けてある。また、出力端子Ｔｊを始点／終点
とするコイル回路Ｃｊの場合であれば、直線Ｌｊ上に貫
通接続路ＰＪ１，ｐＪ２が設けてある。ここで、出力端
子Ｔｋを始点／終点とするコイル回路Ｃｋの場合、直線
Ｌｋが直線Ｌｊと重なるが、この線上であって、貫通接
続路ＰＪ１，ｐＪ２とは異なる位置に貫通接続路Ｐｋ
１，Ｐｋ２が設けてある。これにより、各コイル間にお
いて、高い結合度と平衡度とを得ることができるように
している。

【００２８】また、Ａ層（Ｂ層）において、その層に形
成されているコイルパターンは、その始点（終点）が互
いに隣接する出力端子とならないように、一つおきにし
てある。換言すれば、出力端子の隣接していないコイル
パターンを、同じ層に形成するようにしている。これに
より、同一の層において、コイルパターンに接続される
出力端子が互いに隣接することはなく、高い絶縁が維持
されるようになっている。

【００２９】なお、図８では、貫通接続路の位置を、各
回路に対応する出力端子の始点／終点の中点と絶縁基板
の中心とを結ぶ線上に設けたものであるが、同じ層に複
数の回路を混在させて構成しようとする場合、回路領域
を有効に利用できない場合が生ずる。このような場合に
は、各回路の貫通接続路の位置を、コイル（絶縁基板）
の対角線上付近に、位相関係を維持しながら移動して、
貫通接続路を集中して配置してもよい。

【００３０】図９は、図８において、各貫通接続路を絶
縁基板の対角線上付近に移動させた場合の説明図であ
る。ここでは、図８において、出力端子Ｔｎの終点と出
力端子Ｔｋの始点とを共通にしている。貫通接続路Ｐ
１，Ｐ２は、それぞれ反時計方向に移動させて、対角線
Ｌ１１上に位置するように配置し、また、貫通接続路Ｐ
ｎ，Ｐｋ１，Ｐｋ２，Ｐｊ１，Ｐｊ２は、いずれも時計
方向に移動させて、対角線Ｌ２１上に位置するように配
置させている。これにより、矩形状の絶縁基板上で比較
的ゆとりのある場所に各貫通接続路が集中して配置さ
れ、回路領域を有効に利用することが可能となる。

【００３１】なお、上記の各実施例では、２枚の絶縁基
板を積層モールドする例を示しているが、更に多くの絶
縁基板を積層するような構成でもよい。また、この場合
において、前述したＡ層とＢ層との間には、別の層が配
置される構成でもよい。なお、この際別の層を介して、
Ａ層とＢ層とに形成されているコイルパターン同志を接
続するための貫通接続路（スルーホール）の形成や、貫
通接続路内の導体の形成などは、プリント配線技術で確
立されている手法を用いて適宜設けられるものとする。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、同じ層（絶縁基板）上に多数のコイルパターンを
形成することが可能となり、必要なターン数を確保しな
がらコイル全体の積層数を大幅に低減することができ、
小型の積層モールドコイルトランスを提供することが出
来る。

【００３３】また、積層数を少なく出来ることにより、
コアも小型化でき、コアの鉄損やコイルの銅損を低減で
きるので、高周波の信号を効率よく扱うことが可能な積
層モールドコイルトランスを提供できる。本発明に係わ
る積層モールドコイルトランスを用いて多出力のスイッ
チング電源を構成した場合、各コイル回路間に高い結合
度，平衡度を得ることができ、従来の電源回路を大幅に
簡素化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる積層モールドコイルトランスが
利用される多出力電源の一例を示す電気的回路図であ
る。

【図２】積層モールドコイルトランスＴＲの構成斜視図
である。

【図３】図２におけるａ−ａ断面図である。

【図４】積層モールドコイルトランスＴＲの要部の組立
分解図である。

【図５】絶縁基板モールド部２の構成を説明するための
分解図及びモールド組立図である。

【図６】絶縁基板上に形成するコイルパターンの他の例
を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図におけ
るｂ−ｂ断面図である。

【図７】絶縁基板上に形成するコイルパターンの他の例
を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図におけ
るｂ−ｂ断面図である。

【図８】Ａ層，Ｂ層に多数個のコイル回路を構成する場
合の出力端子と貫通接続路の位置関係を説明するための
図である。

【図９】図８において、各貫通接続路を絶縁基板の対角
線上付近に移動させた場合の説明図である。

【符号の説明】

ＴＲ 積層モールドトランス １ コア ２ 絶縁基板モールド部 ２０ 穴 ３，３１，３２… 出力端子 ４１，４２… 貫通接続路 ５１，５２ コイルパターン ６１，６２ コイルパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 郁充 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】渦巻き状のコイルパターンが形成された絶
   縁基板を少なくとも２層以上積層モールドして構成され
   る積層モールドコイルトランスであって、 互いに積層される第１，第２の層は、 それぞれ外周近傍に配列する少なくとも２以上の出力端
   子と、 第１，第２の各層で共通する位置であって出力端子が設
   けられた位置より内側に位置するように設けられた少な
   くとも２以上の貫通接続路と、 前記出力端子の一つを始点または終点として前記貫通接
   続路の一つに向かってそれぞれ同じ方向に巻回された少
   なくとも２以上のコイルパターンとを有し、 前記第１，第２の各層を積層モールドすると共に、各層
   に形成されているコイルパターン間を貫通接続路におい
   て折り返されるように接続し、同心の複数個の独立した
   閉コイル回路を構成することを特徴とする積層モールド
   コイルトランス。
2. 【請求項２】第１，第２の各層に形成するコイルパター
   ンのターン数配分を、コイル回路で必要とするターン数
   Ｎに対して、Ｎ／２±１／２以内に選定すると共に、貫
   通接続路の位置を、各回路に対応する出力端子の始点／
   終点の中点と絶縁基板の中心（コアが通る中央孔の中
   心）とを結ぶ線上に設けたことを特徴とする請求項１の
   積層モールドコイルトランス。
3. 【請求項３】第１，第２の各層において、当該層に形成
   されている複数のコイルパターンは、その始点（終点）
   が互いに隣接しない出力端子に接続されるように形成し
   た請求項１の積層モールドコイルトランス。
4. 【請求項４】第１，第２の各層に形成するコイルパター
   ンのターン数配分を、コイル回路で必要とするターン数
   Ｎに対して、Ｎ／２±１／２以内に選定すると共に、貫
   通接続路の位置を、絶縁基板の対角線上付近に集中して
   配置したことを特徴とする請求項１の積層モールドコイ
   ルトランス。