WO2014097673A1 - トランス - Google Patents

Abstract

　トランス１００は、一層の面形状からなる一次面形状部１１ａを有する複数の一次コイルパターン１１と、一層の面形状からなる二次面形状部１２ａを有する二次コイルパターン１２と、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２との間に配置された絶縁層３０と、を有するコイル部１０を備える。一次コイルパターン１１と絶縁層３０とは密接し、絶縁層３０と二次コイルパターン１２とは密接する。各一次面形状部一次面形状部１１ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、かつ、コイル部１０の巻き方向において異なる領域を占める。二次面形状部１２ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占める。二次コイルパターン１２の巻かれる回数は一次コイルパターン１１の巻かれる回数よりも大きくなっている。

Description

トランス

　本発明は、面形状からなるコイルパターンを有するトランスに関する。

　従来から、コア９０の柱形状部９２の周囲に、一次巻線１０１及び二次巻線１０２をレヤ紙１０５や板状部を介して巻回したトランスが知られている（特開２０１２－１６４９２８号参照）。なお、図４は従来技術のトランスの横断面図であるが、図４に示した一次巻線１０１及び二次巻線１０２の各々は絶縁性部材で被覆されている。

　上述したような巻線１０１，１０２を採用した従来のトランスを高周波数（例えば７０ｋＨｚ）で動作させる場合、表皮効果（Ｓｋｉｎ　Ｅｆｆｅｃｔ）により、電流は巻線１０１，１０２の表面にしか流れない。このため、巻線１０１，１０２において電流の流れる断面積が小さくなってしまい、ひいては抵抗が増大してしまう。

　また、一次巻線１０１同士及び二次巻線１０２同士では電流が同じ方向に流れるため、図４に示すような態様では、いわゆる近接効果によって、一次巻線１０１内を流れる電流同士又は二次巻線１０２内を流れる電流同士が互いに反発してしまい、各巻線１０１，１０２内に流れる電流が互いに離れた位置で流れてしまう。このように各巻線１０１，１０２内に流れる電流が互いに離れた位置で流れると、巻線１０１，１０２において電流の流れる断面積が小さくなってしまい、ひいては抵抗が増大してしまう。

　特に図４に示すように３列以上の一次巻線１０１又は二次巻線１０２が巻かれる態様では、表皮効果と近接効果の両方の影響を受け、内側に位置する一次巻線１０１又は二次巻線１０２で電流が流れ難くなり、抵抗がかなり増大してしまう。より具体的には、図４に示した態様では、３列ある一次巻線１０１のうち２列目の一次巻線１０１であって上下の端部に位置しない一次巻線１０１及び３列ある二次巻線１０２のうち２列目の二次巻線１０２であって上下の端部に位置しない二次巻線１０２で電流が流れ難くなり、抵抗がかなり増大してしまう。

　上述のように抵抗が増大してしまうと、巻線１０１，１０２の温度が上昇してしまい、さらに抵抗が大きくなってしまうという悪循環が発生してしまう。

　また、近年、トランスの小型化が求められているところ、従来技術では、厚さが５０μｍ程のレヤ紙１０５が存在すること、断面積が円形の巻線１０１，１０２同士の間に無駄な空間ができること等によって、トランスのサイズを小さくするのが困難という問題もあった。

　また、巻線１０１，１０２が終了すると、次の巻線１０１，１０２を巻く前に、終了した巻線１０１，１０２の末端部にエンドフィラーを設ける必要があるが、このようにエンドフィラーを設けるための空間自体が無駄であった。さらには、巻線１０１，１０２がｍ回転（「ｍ」は整数である。）巻ききる前の途中で終了してしまうと、ｍ回転巻ききる前の位置にエンドフィラーを設け、その後で次の巻線１０１，１０２を巻くことになるが、このようにｍ回転巻ききる前の位置にエンドフィラーを設けて次の巻線１０１，１０２を巻くと、次の巻線１０１，１０２が崩れてしまう可能性もあった。

　従来技術としては、上述した特開２０１２－１６４９２８号の他に例えば特開平７－１３０５５４号公報も知られている。この特開平７－１３０５５４号公報では、細い帯状導体層をストライプ状に印刷してなる第１の導電性フィルム体と、太い帯状導体層をストライプ状に印刷してなる第２の導電性フィルム体とを重ねることが開示されている。

　しかしながら、特開平７－１３０５５４号公報で開示されているように帯状導体層をストライプ状に印刷した場合には、帯状導体層の幅（巻き手方向に直交する方向の長さ）が小さくなってしまう。このため、各帯状導体層の断面積が小さくなってしまい、その結果として上述した表皮効果による影響が大きくなり、電流の流れる断面積が小さくなってしまう。

　また、特開平７－１３０５５４号公報で開示されている態様では、細い帯状導体層同士が同一平面上で隣接し、太い帯状導体層同士が同一平面上で隣接することとなる。そして、互いに隣接する帯状導体層において同じ方向で電流が流れることから、上述した近接効果によって、細い帯状導体層内を流れる電流同士及び太い帯状導体層内を流れる電流同士が互いに反発してしまい、各帯状導体層において電流の流れる断面積が小さくなってしまう。

　このため、特開平７－１３０５５４号公報で開示されているように帯状導体層をストライプ状に印刷した態様では、表皮効果及び近接効果の両方によって、抵抗が大きくなってしまう。そして、このように抵抗が大きくなると、既に述べたように、帯状導体層の温度が上昇してしまい、さらに抵抗が大きくなってしまうという悪循環が発生してしまう。

　以上のような点に鑑み、本発明は、高周波数で動作させた場合でも表皮効果によって電流が流れる領域が小さくなってしまうことを防止するとともに、近接効果で電流の流れる断面積が小さくなってしまうことを抑えることで電流を効率よく流すことができ、また大きさを小型にすることができ、さらには崩れるおそれもないトランスを提供する。

　本発明によるトランスは、
　柱形状になるように巻かれるコイル部を備え、
　前記コイル部が、
　　一層の面形状からなる一次面形状部を有する複数の一次コイルパターンと、
　　一層の面形状からなる二次面形状部を有する二次コイルパターンと、
　　前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンとの間に配置された絶縁層と、
　を有し、
　前記一次コイルパターンと前記絶縁層とは密接し、
　前記絶縁層と前記二次コイルパターンとは密接し、
　各一次面形状部が、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、かつ、前記コイル部の巻き方向において異なる領域を占め、
　前記二次面形状部が、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、
　前記二次コイルパターンの巻かれる回数が、前記一次コイルパターンの巻かれる回数よりも大きくなっている。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記二次コイルパターンの巻かれる回数と、前記一次コイルパターンの巻かれる回数の比率が、ｎ：１（「ｎ」は２以上の整数）になっていてもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンは、前記コイル部の径方向に沿って見たときに、前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターンの順番又は前記二次コイルパターン、前記一次コイルパターンの順番に配置されてもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンの間に配置された絶縁性フィルムを有し、
　前記一次コイルパターンは前記絶縁性フィルムの一方の面に設けられ、
　前記二次コイルパターンは前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられてもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンを覆うようにして形成された一次絶縁層又は前記二次コイルパターンを覆うようにして形成された二次絶縁層を有してもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンを覆うようにして形成された一次絶縁層及び前記二次コイルパターンを覆うようにして形成された二次絶縁層を有してもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記一次コイルパターンは、前記一次面形状部から前記コイル部の巻き方向に直交する方向の成分を含む方向で突出した一次突出部を有し、
　前記二次コイルパターンは、前記二次面形状部から前記コイル部の巻き方向に直交する方向の成分を含む方向で突出した二次突出部を有し、
　前記一次突出部が前記一次面形状部から突出する向きと、前記二次突出部が前記二次面形状部から突出する向きとは、互いに逆向きの成分を有してもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記一次面形状部に対して前記コイル部の巻き方向に直交する方向側の位置であって前記一次面形状部に隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材が設けられてもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記二次面形状部に対して前記コイル部の巻き方向に直交する方向側の位置であって前記二次面形状部に隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材が設けられてもよい。

　本発明によるトランスにおいて、
　前記コイル部は、一層の面形状からなる三次面形状部を有する三次コイルパターンをさらに有し、
　前記三次面形状部は、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、
　前記三次コイルパターンの巻かれる回数は、前記二次コイルパターンの巻かれる回数よりも大きくなり、
　前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターン及び前記三次コイルパターンは、前記コイル部の径方向に沿って見たときに、前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターン、前記三次コイルパターンの順番又は前記三次コイルパターン、前記二次コイルパターン、前記一次コイルパターンの順番に配置されてもよい。

　本発明によるトランスは、
　柱形状からなる柱形状部を有するコアをさらに備え、
　前記コイル部は前記柱形状部に巻き付けられてもよい。

　本発明によるトランスは、
　前記コイル部が浸される不凍液を貯留した冷却貯留部をさらに備えてもよい。

　本発明のコイル部では、一層の面形状からなる一次面形状部を有する一次コイルパターンと、一層の面形状からなる二次面形状部を有する二次コイルパターンが採用されている。このため、高周波数で動作させた場合であっても表皮効果によって電流が流れる領域が小さくなってしまうことを防止することができる。

　とりわけ、各一次面形状部がコイル部の巻き方向に直交する方向で１つの領域を占め（１つしか設けられておらず）、同様に、二次面形状部がコイル部の巻き方向に直交する方向で１つの領域を占めている（１つしか設けられていない）ことから、各一次面形状部及び二次面形状部の断面積を大きくすることができ、その結果として高周波数（例えば７０ｋＨｚ）で動作させた場合であっても表皮効果による影響を小さく抑えることができる。

　また、コイル部の巻き方向に直交する方向において、一つの一次面形状部しか設けられていないので、同一平面上で隣接する一次面形状部がそもそも存在しない。同様に、コイル部の巻き方向に直交する方向において、一つの二次面形状部しか設けられていないので、同一平面上で隣接する二次面形状部がそもそも存在しない。このため、同一平面上で隣接する帯状導体層に起因する近接効果が生じず、抵抗を低減することができる。

　また、本発明のコイル部では、径方向に沿って見たときに、一次コイルパターン同士及び二次コイルパターン同士が隣接することがないので、この意味でも、近接効果で電流の流れる断面積が小さくなってしまうことを抑えることができる。

　これらのことから、本発明によれば、コイル部を流れる電流の領域が限定されることで抵抗が大きくなることを防止することができ、電流を効率よく流すことができる。

　また、本発明のコイル部では、一次コイルパターンと二次コイルパターンとの間に絶縁層が設けられているので、従来のようにレヤ紙を用いる必要がない。

　また、一層の面形状からなる一次面形状部を有する一次コイルパターンと、一層の面形状からなる二次面形状部を有する二次コイルパターンが採用されているので、従来の巻線のように互いの間に無駄な空間ができるもない。

　これらのことから、本発明によれば、トランスのサイズを小さくすることができる。

図１は、本発明の実施の形態の第一の態様によるトランスの斜視図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランスを簡略化して示した斜視図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランスの斜視図である。 図３（ａ）は、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランスのコイル部を展開して一次コイルパターン側を示した平面図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランスのコイル部を展開して二次コイルパターン側を示した平面図である。 図４は従来技術のトランスの横断面図である。

実施の形態
《構成》

　以下、本発明に係るトランスの実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図３は本発明の実施の形態を説明するための図である。

　本実施の形態のトランス１００は、基部と、基部から延びた柱形状からなる柱形状部とを有するコアと、柱形状部に巻き付けられ、柱形状になったコイル部１０と、を備えている。なお、本実施の形態では、このようなコアを備えた態様を用いて説明するが、コイル部１０が柱形状になるように巻かれていれば十分であり、コアは必ずしも必要ではない。

　コイル部１０は、一層の面形状からなる一次面形状部１１ａ（図３（ａ）参照）を有する複数（図３（ａ）では「３つ」）の一次コイルパターン１１と、一層の面形状からなる二次面形状部１２ａ（図３（ｂ）参照）を有する二次コイルパターン１２と、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２との間に配置された絶縁層３０と、を有している。そして、各一次面形状部１１ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ａ）では上下方向）で１つの領域を占め、コイル部の巻き方向（図３（ａ）では左右方向）において異なる領域（図３（ａ）では「３つの領域」）を占めている。また、二次面形状部１２ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ｂ）では上下方向）で１つの領域を占めている。なお、本実施の形態では、二次面形状部１２ａが一つしか設けられていないことから、二次面形状部１２ａは、コイル部の巻き方向（図３（ｂ）では左右方向）において１つの領域を占めることとなる。なお、本願において、「コイル部１０の巻き方向に直交する方向」とは柱形状のコイル部１０の軸が延在する方向であり、本実施の形態では柱形状部の軸が延在する方向である。

　一次コイルパターン１１と絶縁層３０とは密接し、当該絶縁層３０と二次コイルパターン１２とは密接する。本実施の形態では、コイル部１０の径方向に沿って見たときに、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２は、一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２の順番又は二次コイルパターン１２、一次コイルパターン１１の順番になるように配置されている。

　なお、コイル部１０は例えば銅・アルミ・金・銀等からなるが、コイル部１０の材料は導体であればよい。また、絶縁層３０は、例えばポリイミド等からなり、可塑性を有している。

　本実施の形態では、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１と、二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２の両方を有する態様を採用することができる。

　また、このような態様と異なり、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１又は二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２のいずれかを有する態様を採用することもできる。一例として、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１を有し、最も外方の二次コイルパターン１２は端部絶縁層で覆われてもよい。また、別の例として、絶縁層３０が、二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２を有してもよく、この場合には、最も内方の一次コイルパターン１１が端部絶縁層で覆われることとなる。

　ところで、コイル部１０は、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の他に、一層の面形状からなる三次面形状部を有する三次コイルパターン、一層の面形状からなる四次面形状部を有する四次コイルパターン、・・・・、一層の面形状からなるｌ次面形状部を有するｌ次コイルパターンを有していてもよい（なお「ｌ」は３以上の整数である。）。例えば、コイル部１０が一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２及び三次コイルパターンを有する場合には、コイル部１０の径方向に沿って見たときに、一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２及び三次コイルパターンが一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２、三次コイルパターンの順番に配置されている。なお、このような態様に限られることはなく、一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２及び三次コイルパターンは、コイル部１０の径方向に沿って見たときに、三次コイルパターン、二次コイルパターン１２、一次コイルパターン１１の順番に配置されてもよい。ちなみに、ｌ次面形状部の各々は、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、ｌ次コイルパターンの巻かれる回数は、（ｌ－１）次コイルパターンの巻かれる回数よりも大きくなっている。本願で用いられる「回数が大きくなる」という概念は、例えばｌ次コイルパターンの巻かれる回数が（ｌ－１）次コイルパターンの巻かれる回数の「１．１」倍になっているというように、「小数」を用いて示すこともできる概念である。

　上述したように、コイル部１０は、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の他に、一層の面形状からなる三次面形状部を有する三次コイルパターン、一層の面形状からなる四次面形状部を有する四次コイルパターン、・・・・、一層の面形状からなるｌ次面形状部を有するｌ次コイルパターンを有していてもよいが、以下では、コイル部１０が、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２を有する態様を用いて説明する。

　コイル部１０が、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２を有する第一の態様としては、一次コイルパターン１１が絶縁性フィルム３８に設けられ、二次コイルパターン１２が別の絶縁性フィルム３９に設けられ、一次コイルパターン１１、絶縁性フィルム３８、二次コイルパターン１２及び絶縁性フィルム３９の順番に配置された態様を用いることができる（図１参照）。

　コイル部１０が、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２を有する第二の態様としては、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２の間に配置された絶縁性フィルム３５を有し、一次コイルパターン１１が絶縁性フィルム３５の表面（一方の面）に設けられ、二次コイルパターン１２が絶縁性フィルム３５の裏面（他方の面）に設けられている態様を用いることができる（図２Ａ、図２Ｂ及び図３（ａ）（ｂ）参照）。なお、この第二の態様において、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の各々は、例えば印刷や貼り合わせによって、絶縁性フィルム３５に設けられる。

　ちなみに、図２Ａは、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランス１００を簡略化して示した斜視図であり、図２Ｂは、本発明の実施の形態の第二の態様によるトランス１００の斜視図である。図２Ａについて説明すると、図２Ａでは、トランス１００の構成を簡略に示すために、一次絶縁層３１及び後述する放熱部材４０を省略している。また、図３（ａ）は、本実施の形態の第二の態様によるトランス１００のコイル部１０を展開して一次コイルパターン１１側を示した平面図であり、図３（ｂ）は、本実施の形態の第二の態様によるトランス１００のコイル部１０を展開して二次コイルパターン１２側を示した平面図である。

　この態様では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、例えば一次コイルパターン１１が複数設けられ、各一次コイルパターン１１がコイル部１０の巻き方向（図３（ａ）の左右方向）において異なる領域（図３（ａ）に示した態様では異なる３つの領域）を占め、二次コイルパターン１２は一つだけ設けられる態様を用いることができる（図３（ｂ）参照）。なお、この態様もあくまでも一例であり、当該態様に限定されることはない。

　このように一次コイルパターン１１が複数設けられ、各一次コイルパターン１１がコイル部１０の巻き方向において異なる領域を占める態様を用いた場合には、二次コイルパターン１２の巻かれる回数を一次コイルパターン１１の巻かれる回数よりも大きくし、より具体的には、二次コイルパターン１２が柱形状部の周りで巻かれる回数と各一次コイルパターン１１が柱形状部の周りで巻かれる回数の比率をｎ：１（「ｎ」は２以上の整数）とすることもできる。

　図３（ａ）（ｂ）で示した態様では、二次コイルパターン１２が柱形状部の周りで巻かれる回数と各一次コイルパターン１１が柱形状部の周りで巻かれる回数の比率が３：１になっている。より具体的には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、コイル部１０の絶縁性フィルム３５の表面側には、３つの一次コイルパターン１１が形成されている。他方、コイル部１０の絶縁性フィルム３５の裏面側には、１つの二次コイルパターン１２が形成されている。本実施の形態では、コイル部１０の各一次コイルパターン１１が柱形状部に１回転するようにして巻かれ、コイル部１０の二次コイルパターン１２が柱形状部に３回転するようにして巻かれている。このため、二次コイルパターン１２が柱形状部の周りで巻かれる回数と各一次コイルパターン１１が柱形状部の周りで巻かれる回数の比率が３：１になっている。なお、図３（ａ）に示した態様では、例えば、左側に位置する一次面形状部１１ａの左上と、真ん中に位置する一次面形状部１１ａの左上と、右側に位置する一次面形状部１１ａの左上とを接続し（図３（ａ）の矢印Ａ１参照）、左側に位置する一次面形状部１１ａの右上と、真ん中に位置する一次面形状部１１ａの右上と、右側に位置する一次面形状部１１ａの右上とを接続すればよい（図３（ａ）の矢印Ａ２参照）。

　ちなみに、絶縁層３０が一次絶縁層３１と二次絶縁層３２の両方を有している態様に限られることはなく、絶縁層３０が一次絶縁層３１のみ又は二次絶縁層３２のみを有する態様であってもよい。絶縁層３０が一次絶縁層３１のみを有する場合には、最も外方の二次コイルパターン１２は端部絶縁層で覆われ、絶縁層３０が、絶縁層３０が二次絶縁層３２のみを有する場合には、最も内方の一次コイルパターン１１が端部絶縁層で覆われることとなる。

　上述した第二の態様では、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２の間に配置された絶縁性フィルム３５を有し、一次コイルパターン１１が絶縁性フィルム３５の表面に設けられ、二次コイルパターン１２が絶縁性フィルム３５の裏面に設けられている態様であったが、このような態様ではなく、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２の間、及び、二次コイルパターン１２と一次コイルパターン１１の間に、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２とは別体になった離隔用絶縁層を設けることもできる（第三の態様）。この第三の態様では、第二の態様で用いられた一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の各々が表面及び裏面に設けられた絶縁性フィルム３５の代わりに、離隔用絶縁層が用いられることとなる。

　ちなみに、一次絶縁層３１、二次絶縁層３２、絶縁性フィルム３５、端部絶縁層及び離隔用絶縁層の各々は、同じ材質のものから構成されてもよいし、異なる材質のものから構成されてもよい。一次絶縁層３１、二次絶縁層３２、絶縁性フィルム３５、端部絶縁層及び離隔用絶縁層に用いられるものの一例としてはポリイミドフィルムを挙げることができる。

　本実施の形態では、一次コイルパターン１１は、一次面形状部１１ａからコイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ａ）の上下方向）の成分を含む方向で突出し、いわゆる「口出し線」の役割を果たす一次突出部を有し、二次コイルパターン１２は、二次面形状部１２ａからコイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ｂ）の上下方向）の成分を含む方向で突出し、やはり「口出し線」の役割を果たす二次突出部を有してもよい。そして、一次突出部が一次面形状部１１ａから突出する向き（例えば図３（ａ）の上側に向かった向き）と、二次突出部が二次面形状部１２ａから突出する向き（例えば図３（ｂ）の下側に向かった向き）とは、互いに逆向きの成分を有してもよい。

　一次突出部及び二次突出部の各々は、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の容量にあった断面積を有している。その一例としては、一次突出部及び二次突出部の各々の断面積は、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の断面積よりもわずかに小さくなっている。このような態様であっても、一次突出部及び二次突出部は各々外部に露出されており冷却しやすいことから、電流を流す際に支障が出にくい。

　図２Ｂに示すように、本実施の形態では、一次面形状部１１ａに対してコイル部１０の巻き方向に直交する方向側の位置であって一次面形状部１１ａに隣接する位置（本実施の形態では一次面形状部１１ａの上下側の両方）に、絶縁材料からなる放熱部材４０が設けられている。また、同様に、二次面形状部１２ａに対してコイル部１０の巻き方向に直交する方向側の位置であって二次面形状部１２ａに隣接する位置（本実施の形態では二次面形状部１２ａの上下側の両方）に、絶縁材料からなる放熱部材４０が設けられている。放熱部材４０は例えばセラミック、サファイア、ダイヤモンド等からなっている。

　なお、本実施の形態では、コイル部１０及びコアが浸される不凍液を貯留した冷却貯留部をさらに設けてもよい。

《作用・効果》
　次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果について説明する。

　本実施の形態のコイル部１０では、一層の面形状からなる一次面形状部１１ａを有する複数（図３では「３つ」）の一次コイルパターン１１と、一層の面形状からなる二次面形状部１２ａを有する二次コイルパターン１２が採用されている（図３（ａ）（ｂ）参照）。そして、各一次面形状部１１ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ａ）では上下方向）で１つの領域を占め、同様に、二次面形状部１２ａは、コイル部１０の巻き方向に直交する方向（図３（ａ）では上下方向）で１つの領域を占めている。このため、高周波数（例えば７０ｋＨｚ）で動作させた場合であっても表皮効果によって電流が流れる領域が小さくなってしまうことを防止することができる。つまり、本実施の形態では、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において、一つの一次面形状部１１ａしか設けられていないので、一次面形状部１１ａの幅を極力大きくすることができ、一次面形状部１１ａの断面積を極力大きくすることができる。このため、表皮効果が発生した場合であっても当該表皮効果による影響を小さく抑えることができ、一次面形状部１１ａのうち電流が流れる領域を大きくとることができる。この結果、一次面形状部１１ａにおいて電流が流れる領域が小さくなってしまうことを防止することができる。同様に、本実施の形態では、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において、一つの二次面形状部１２ａしか設けられていないので、二次面形状部１２ａの幅を極力大きくすることができ、二次面形状部１２ａの断面積を極力大きくすることができる。このため、表皮効果が発生した場合であっても当該表皮効果による影響を小さく抑えることができ、二次面形状部１２ａのうち電流が流れる領域を大きくとることができる。この結果、二次面形状部１２ａにおいて電流が流れる領域が小さくなってしまうことも防止することができる。

　この点、特開平７－１３０５５４号公報では、細い帯状導体層をストライプ状に印刷してなる第１の導電性フィルム体と、太い帯状導体層をストライプ状に印刷してなる第２の導電性フィルム体とを重ねることが開示されている。この特開平７－１３０５５４号公報で開示されているように巻き手方向に帯状導体層をストライプ状に印刷した場合には、帯状導体層の幅（巻き手方向に直交する方向の長さ）が小さくなってしまうことから、各帯状導体層の断面積が小さくなってしまう。その結果、表皮効果による影響が大きくなり、電流の流れる断面積が小さくなってしまい、ひいては抵抗が増大してしまう。

　他方、本実施の形態の態様によれば、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において、一つの一次面形状部１１ａと一つの二次面形状部１２ａしか設けられていないので、特開平７－１３０５５４号公報で開示された態様と比較して表皮効果による影響を小さくすることができ、特開平７－１３０５５４号公報で示された態様と比較して抵抗を低減することができるのである。

　また、特開平７－１３０５５４号公報のように帯状導体層をストライプ状に印刷してなる導電性フィルム体を用いると、同一平面上で隣接して帯状導体層が設けられることとなる。より具体的には、細い帯状導体層同士が同一平面上で隣接し、太い帯状導体層同士が同一平面上で隣接することとなる。そして、互いに隣接する帯状導体層において同じ方向で電流が流れることから、近接効果によって、細い帯状導体層内を流れる電流同士及び太い帯状導体層内を流れる電流同士が互いに反発してしまう。その結果、各帯状導体層において電流の流れる断面積が小さくなってしまい、ひいては抵抗が増大してしまう。

　これに対して、本実施の形態の態様によれば、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において、一つの一次面形状部１１ａしか設けられていないので、同一平面上で隣接する一次面形状部１１ａがそもそも存在しない。同様に、本実施の形態によれば、コイル部１０の巻き方向に直交する方向において、一つの二次面形状部１２ａしか設けられていないので、同一平面上で隣接する二次面形状部１２ａがそもそも存在しない。このため、本実施の形態によれば、特開平７－１３０５５４号公報で開示された各帯状導体層とは異なり、同一平面上で隣接する帯状導体層に起因する近接効果が生じず、特開平７－１３０５５４号公報で示された態様と比較して抵抗を低減することができる。

　以上のように、本実施の形態の態様によれば、特開平７－１３０５５４号公報に開示された態様と比較して、表皮効果及び近接効果の両方を低減することができる。このため、特開平７－１３０５５４号公報に開示された態様と比較して、抵抗を格段に小さくすることができ、電流を効率よく流すことができるという非常に有益な効果を得ることができる。

　また、本実施の形態のコイル部１０では、径方向に沿って見たときに、一次コイルパターン１１同士及び二次コイルパターン１２同士が隣接することがなく、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２が順番に配置されているので、この意味でも、近接効果で電流の流れる断面積が小さくなってしまうことを抑えることができる。

　また、本実施の形態のコイル部１０では、一次コイルパターン１１と二次コイルパターン１２との間に例えばポリイミドフィルム等からなる絶縁層３０が設けられているので（図１及び図２Ｂ参照）、従来のようにレヤ紙１０５を用いる必要がない。

　また、一層の面形状からなる一次面形状部１１ａを有する一次コイルパターン１１と、一層の面形状からなる二次面形状部１２ａを有する二次コイルパターン１２が採用されているので、従来の巻線１０１，１０２のように互いの間に無駄な空間ができるもなく、さらには、エンドフィラーを用いる必要もない。

　これらのことから、本実施の形態によれば、トランス１００のサイズを小さくすることができる。

　さらに、本実施の形態では、従来のように巻線１０１，１０２を用いないので、従来の巻線１０１，１０２のようにｍ回転（「ｍ」は整数である。）巻ききる前の途中で終了してしまうことはなく、従来のように巻線１０１，１０２が崩れてしまうということもない。

　また、本実施の形態の第二の態様では、一次コイルパターン１１が絶縁性フィルム３５の表面に設けられ、二次コイルパターン１２が絶縁性フィルム３５の裏面に設けられている（図２Ｂ及び図３（ａ）（ｂ）参照）。さらに、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１及び／又は二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２を有している。このように一次コイルパターン１１、二次コイルパターン１２及び絶縁層３０が一体となっているので、コイル部１０を、コアに巻き付けるだけで、簡単にトランス１００を作ることができる。

　また、本実施の形態の第二の態様において、二次コイルパターン１２が柱形状部の周りで巻かれる回数と各一次コイルパターン１１が柱形状部の周りで巻かれる回数の比率がｎ：１（「ｎ」は２以上の整数）となるようにした場合には（図３（ａ）（ｂ）参照）、空間を有効活用することができ、好ましい。すなわち、本実施の形態の第二の態様のように、一次コイルパターン１１が絶縁性フィルム３５の表面に設けられ、二次コイルパターン１２が絶縁性フィルム３５の裏面に設けられている態様において、二次コイルパターン１２の巻かれる回数と一次コイルパターン１１の巻かれる回数の比率がｎ：１になっていない場合には、絶縁性フィルム３５上の表面又は裏面において利用されていない空間がどうしても発生してしまい、無駄な空間が生じてしまう。これに対して、二次コイルパターン１２の巻かれる回数と一次コイルパターン１１の巻かれる回数の比率がｎ：１とした場合には、絶縁性フィルム３５上の表面及び裏面を有効に活用することができる。

　また、本実施の形態において、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１と、二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２の両方を有する場合には、上記のようにレヤ紙１０５を用いる必要がなくなることで得られる効果の他、コイル部１０が酸化してしまうことを防止することができ、ひいては、コイル部１０の耐熱性能を上げることができる。

　この点について説明する。一次コイルパターン１１又は二次コイルパターン１２のいずれかしか絶縁層３０で覆わなかった場合、絶縁層３０で覆われなかった方のコイルパターンが酸化してしまいやすくなる。そして、コイルパターンが酸化してしまうと、当該コイルパターンの耐熱性能が下がってしまう。これに対して、上述したように、絶縁層３０が、一次コイルパターン１１を覆うようにして形成された一次絶縁層３１と、二次コイルパターン１２を覆うようにして形成された二次絶縁層３２の両方を有する場合には、コイル部１０が酸化してしまうことを防止することができ、ひいては、コイル部１０の耐熱性能を上げることができる。

　本実施の形態において、一次突出部が一次面形状部１１ａから突出する向き（図３（ａ）の上側に向かった向き）と、二次突出部が二次面形状部１２ａから突出する向き（図３（ｂ）の下側に向かった向き）とが、互いに逆向きの成分を有する態様を採用した場合には、いわゆる「口出し線」の突出している向きを逆向きにすることができる。この結果、一次突出部及び二次突出部に電源等の外部装置を接続しやすくすることができる。

　また、本実施の形態において、一次面形状部１１ａに対してコイル部１０の巻き方向に直交する方向側の位置であって一次面形状部１１ａに隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材４０が設けられ、二次面形状部１２ａに対してコイル部１０の巻き方向に直交する方向側の位置であって二次面形状部１２ａに隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材４０が設けられた態様を採用した場合には（図２Ｂ参照）、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の各々の熱を、放熱部材４０を介して放熱することができる。このため、このような態様によれば、発熱によって一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の各々の電気抵抗が高くなることを抑制することができる。また、従来であれば、コイル部１０を冷却するために風を送るための放熱装置が設けられていたことを考えると、本実施の形態によれば、そのような放熱装置を設ける必要がないので、放熱装置を設けた従来の態様と比較して、大きさを小さくすることができる。

　また、本実施の形態で不凍液を貯留した冷却貯留部を設けた場合には、不凍液によって、コイル部１０及びコアを冷却することができるので、発熱によって、一次コイルパターン１１及び二次コイルパターン１２の各々の電気抵抗が高くなることをより効率よく抑制することができる。

　最後になったが、上述した各実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。

１０　　　　コイル部
１１　　　　一次コイルパターン
１１ａ　　　一次面形状部
１２　　　　二次コイルパターン
１２ａ　　　二次面形状部
３０　　　　絶縁層
３１　　　　一次絶縁層
３２　　　　二次絶縁層
３５　　　　絶縁性フィルム
４０　　　　放熱部材
９０　　　　コア
９２　　　　柱形状部
１００　　　トランス

Claims (12)

1. 　柱形状になるように巻かれるコイル部を備え、
   　前記コイル部は、
   　　一層の面形状からなる一次面形状部を有する複数の一次コイルパターンと、
   　　一層の面形状からなる二次面形状部を有する二次コイルパターンと、
   　　前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンとの間に配置された絶縁層と、
   　を有し、
   　前記一次コイルパターンと前記絶縁層とは密接し、
   　前記絶縁層と前記二次コイルパターンとは密接し、
   　各一次面形状部は、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、かつ、前記コイル部の巻き方向において異なる領域を占め、
   　前記二次面形状部は、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、
   　前記二次コイルパターンの巻かれる回数は、前記一次コイルパターンの巻かれる回数よりも大きくなっていることを特徴とするトランス。
2. 　前記二次コイルパターンの巻かれる回数と、前記一次コイルパターンの巻かれる回数の比率が、ｎ：１（「ｎ」は２以上の整数）になっていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 　前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンは、前記コイル部の径方向に沿って見たときに、前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターンの順番又は前記二次コイルパターン、前記一次コイルパターンの順番に配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のトランス。
4. 　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンと前記二次コイルパターンの間に配置された絶縁性フィルムを有し、
   　前記一次コイルパターンは前記絶縁性フィルムの一方の面に設けられ、
   　前記二次コイルパターンは前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトランス。
5. 　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンを覆うようにして形成された一次絶縁層又は前記二次コイルパターンを覆うようにして形成された二次絶縁層を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトランス。
6. 　前記絶縁層は、前記一次コイルパターンを覆うようにして形成された一次絶縁層及び前記二次コイルパターンを覆うようにして形成された二次絶縁層を有することを特徴とする請求項５に記載のトランス。
7. 　前記一次コイルパターンは、前記一次面形状部から前記コイル部の巻き方向に直交する方向の成分を含む方向で突出した一次突出部を有し、
   　前記二次コイルパターンは、前記二次面形状部から前記コイル部の巻き方向に直交する方向の成分を含む方向で突出した二次突出部を有し、
   　前記一次突出部が前記一次面形状部から突出する向きと、前記二次突出部が前記二次面形状部から突出する向きとは、互いに逆向きの成分を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトランス。
8. 　前記一次面形状部に対して前記コイル部の巻き方向に直交する方向側の位置であって前記一次面形状部に隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材が設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のトランス。
9. 　前記二次面形状部に対して前記コイル部の巻き方向に直交する方向側の位置であって前記二次面形状部に隣接する位置に、絶縁材料からなる放熱部材が設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のトランス。
10. 　前記コイル部は、一層の面形状からなる三次面形状部を有する三次コイルパターンをさらに有し、
    　前記三次面形状部は、前記コイル部の巻き方向に直交する方向において１つの領域を占め、
    　前記三次コイルパターンの巻かれる回数は、前記二次コイルパターンの巻かれる回数よりも大きくなり、
    　前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターン及び前記三次コイルパターンは、前記コイル部の径方向に沿って見たときに、前記一次コイルパターン、前記二次コイルパターン、前記三次コイルパターンの順番又は前記三次コイルパターン、前記二次コイルパターン、前記一次コイルパターンの順番に配置されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のトランス。
11. 　柱形状からなる柱形状部を有するコアをさらに備え、
    　前記コイル部は前記柱形状部に巻き付けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のトランス。
12. 　前記コイル部が浸される不凍液を貯留した冷却貯留部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のトランス。

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