JP2000348951A - 積層コイルユニット及びトランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数ターンの積層コイルを使用しても積層コ
イルユニットの部品点数と組立て工数を減少させること
ができるようにする。 【解決手段】 各積層コイル部９，１０内の導体パター
ン１１Ａの一端が延出形成されて電気的接続部１６Ａが
形成されるため、各積層コイル部９，１０内の導体パタ
ーン１１Ａ同士は一体的に形成され、積層コイル部９，
１０の電気的接続は、各積層コイル部９，１０間に継手
等を介して半田付け等をしなくても、電気的接続部１６
Ａによって直列に接続される。電気的接続部１６Ａは積
層コイル部９，１０が対向するように折り曲げ可能に形
成されているため、積層コイル部９，１０で、一次側積
層コイルユニット３の電気的接続部１６Ａを折り曲げる
ことによって二次側コイルユニットは挟持され、これら
はコアによって挟持されるため、トランスの組付けが容
易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層コイルユニット
に係り、詳しくはトランスに組み込まれる積層コイルユ
ニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランスに備えられているコイルユニッ
トとして、例えば特願平１０−３５１２６１号公報には
図６に示すものが開示されている。

【０００３】トランスは一対のＰＱコア２１，２２の間
に、一次側コイルユニット２３，２４、及び外面が絶縁
材で覆われた二次側コイルユニット２５を挟持して構成
されている。二次側コイルユニット２５は両一次側コイ
ルユニット２３，２４の間に挟持されている。一次側コ
イルユニット２３，２４は、両面にコイルパターンを設
けた複数枚の絶縁材を積層した多層積層板により構成さ
れ、突出部２６〜２９が設けられている。突出部２６，
２７は一次側コイルユニット２３，２４をそれぞれ電気
的に直列に接続し、突出部２８，２９は一次側コイルユ
ニット２３と２４を電気的に直列に接続し、又外部への
接続端子となる。二次側コイルユニット２５は二個の銅
板製の二次側コイルの間に絶縁材製のスペーサを挟んだ
状態で、射出成形により樹脂モールドされて一体化され
ている。

【０００４】又、トランスの他の巻線構造として、例え
ば特開平１０−１２４５４号公報には図７（ａ），
（ｂ）に示すものが開示されている。

【０００５】平面的に展開するとロの字形となる薄板状
の金属導体３１を、縦方向の辺の中央部の所定の位置Ａ
で折り合わせる。そして、金属導体３１の横方向の二辺
が対向し、かつ平行した状態となるように、縦方向の辺
の所定の位置Ｂ，Ｃで折り曲げる。この工程により端子
部分３２，３３とコイル部分３４，３５が形成された巻
線３６を得る。コイル部分３４，３５の間に別の巻線を
挟み込み、その状態で巻線３６と別の巻線をトランスコ
アに組み込んでトランスを構成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
１０−３５１２６１号公報に開示されたコイルユニット
では、一次側コイルユニット２３と２４を電気的に直列
に接続する際に、一次側コイルユニット２３，２４の突
出部２８，２９を接続継手等を介して半田付けをする。
そのため、組付け工数が増加し、半田部分の信頼性が下
がるという問題がある。

【０００７】又、特開平１０−１２４５４号公報に開示
されたトランスの巻線構造では、コイル部分３４，３５
は一体的に形成されるため、コイル部分３４，３５を継
手等を介して半田付けすることによって電気的な接続を
する必要がない。しかしながら複数ターンの積層コイル
を使用することは考慮がされていない。

【０００８】本発明は前記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、複数ターンの積層コイ
ルを使用しても積層コイルユニットの部品点数と組立て
工数を減少させることができる積層コイルユニット及び
トランスを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、複数の導体パターンを互
いに電気的絶縁を確保しつつ積層し、前記各導体パター
ンの端末間を電気的に直列接続した積層コイル部を複数
有する積層コイルユニットにおいて、前記各積層コイル
部内の少なくとも一つの導体パターンの一端にはそれぞ
れ引出し端子が設けられており、前記各積層コイル部内
の少なくとも一つの導体パターンの一端はそれぞれ延出
形成され、延出形成された導体パターン同士が相互に連
設されて電気的接続部が形成されることによって、導体
パターン同士が一体的に形成され、積層コイル部同士が
電気的に直列接続されている。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記電気的接続部は、互いに連設され
た積層コイル部が対向するように折り曲げ可能に形成さ
れている。

【００１１】請求項３に記載の発明は、一対の導体パタ
ーンの一端がそれぞれ延出形成され、相互に連設されて
電気的接続部が形成されることによって、前記一対の導
体パターンが一体的に形成される接続層と、前記一対の
導体パターンに、それぞれ単数又は複数の導体パターン
が互いに電気的絶縁を確保しつつ積層され、前記各導体
パターンの端末間が電気的に直列接続されて形成される
コイル層とからなる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、請求項３に記載の接続層及びコイル層
を、一対の導体パターンが対向するように電気的接続部
を折り曲げて一次側積層コイルユニットとし、複数のコ
イルで形成されるとともに外面が絶縁材で被覆された二
次側コイルユニットを前記一次側積層コイルユニットで
挟持し、その状態で一対のコアで挟持して構成されてい
る。

【００１３】請求項１及び請求項２に記載の発明では、
各積層コイル部内の少なくとも一つの導体パターンの一
端が延出形成されて電気的接続部が形成されるため、各
積層コイル部内の少なくとも一つの導体パターン同士は
一体的に形成され、複数の積層コイル部の電気的接続
は、各積層コイル部間に継手等を介して半田付け等をし
なくても、電気的接続部によって直列に接続される。従
って、積層コイル部同士の組付けの必要性がなくなり、
電気的接続の信頼性が上がる。

【００１４】請求項２に記載の発明では、電気的接続部
は互いに連設された積層コイル部が対向するように折り
曲げ可能に形成されているため、互いに連設された積層
コイル部で、例えば外面が絶縁材で被覆された導体パタ
ーンを挟持することが可能になる。

【００１５】請求項３及び４に記載の発明では、積層コ
イルユニットには電気的接続部が形成されて一対の導体
パターンが一体的に形成されている接続層と、それぞれ
の導体パターンに形成されているコイル層とが備えられ
ているため、一対の導体パターンの電気的接続は、一対
の導体パターンに継手等を介して半田付け等をしなくて
も、電気的接続部によって直列に接続されるため、積層
コイルユニットは電気的に直列に接続されたままでの組
付けが容易になる。

【００１６】請求項４に記載の発明では、接続層とコイ
ル層からなる一次側積層コイルユニットの電気的接続部
を折り曲げることによって二次側コイルユニットは挟持
され、これらはコアによって挟持されるため、トランス
の組付けが容易になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図５に基づいて説明する。

【００１８】図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施
形態のトランスＴは一対のＰＱコア（以下、単にコアと
称す。）１，２と、一次側積層コイルユニット３及び二
次側コイルユニット４で構成されている。コア１，２の
間には二次側コイルユニット４が一次側積層コイルユニ
ット３に挟まれた状態で挟持されている。

【００１９】前記一対のコア１，２はフェライトで同一
形状に形成され、直方体状の物体を加工した形状に形成
されている。コア１，２の中央部には円柱状の突起が形
成され、突起の周囲には円弧状の収納部が形成されると
ともに、コア１，２の両側方が切りかかれて開放されて
いる。収納部の深さは一次側積層コイルユニット３及び
二次側コイルユニット４が収納された状態でコア１，２
が互いに当接するように設定されている。

【００２０】図２に示すように、二次側コイルユニット
４は絶縁材製の二枚のスペーサ５と、打ち抜き加工され
た銅板製の同一形状の二個の二次側コイル６，７とを備
えている。スペーサ５及び二次側コイル６，７の厚さは
同じに形成されている。二次側コイル６，７の端部には
それぞれタップ用端子６Ａ，７Ａと端子６Ｂ，７Ｂとが
形成され、タップ用端子６Ａ，７Ａはそれぞれ折り曲げ
られて形成されている。二次側コイル６，７で二枚のス
ペーサ５を挟持し、二次側コイル６，７の一方を反転さ
せてタップ用端子６Ａ，７Ａ同士を当接させた状態で、
樹脂モールドで一体成形して二次側コイルユニット４が
形成されている。即ち、二次側コイル６，７は外面が絶
縁材８で被覆されている。又、二次側コイルの内周径及
び外周径は後述する一次側積層コイルユニット３の導体
パターンと同じに形成され、二次側コイルユニット４は
コア１，２の突起を挿入するための孔が設けられてい
る。

【００２１】図３，図４（ａ）に示すように、一次側積
層コイルユニット３は一対の積層コイル部９及び１０に
よって構成されている。積層コイル部９，１０は同一形
状に形成され、両面に後述する導体パターン１１Ａ〜１
１Ｆが設けられている複数枚の絶縁材１２Ａ〜１２Ｃ
と、複数枚の絶縁材１２Ｄとを交互に積層して形成され
ている。積層コイル部９，１０は中央にコア１，２の突
起が嵌合する孔９Ａ，１０Ａと、突出部１３，１４とを
備えている。

【００２２】図３に示すように、五層の導体パターン１
１Ａ〜１１Ｅは、最上部に配置されている一対の第一の
導体パターン１１Ａ及び最下部に配置されている第五の
導体パターン１１Ｅが一巻より短く形成され、他の導体
パターン１１Ｂ〜１１Ｄが一巻となるように形成されて
いる。第一の導体パターン１１Ａの一端と第二の導体パ
ターン１１Ｂの一端、第二の導体パターン１１Ｂの他端
と第三の導体パターン１１Ｃの一端、第三の導体パター
ン１１Ｃの他端と第四の導体パターン１１Ｄの一端、第
四の導体パターン１１Ｄの他端と第五の導体パターン１
１Ｅの一端とはそれぞれ突出部１３に形成されたスルー
ホール１５に設けられたメッキ層により電気的に直列に
接続され、四巻の導体が形成されている。各導体パター
ン１１Ａ〜１１Ｆは内周径と外周径が同じに形成され、
その厚さは、例えば７５μｍ〜１７５μｍに形成されて
いる。

【００２３】第五の導体パターン１１Ｅの他端には端子
用の突出部１４の対応する位置まで延出形成される引出
し端子１６Ｅが形成されている。突出部１４には第五の
導体パターン１１Ｅの引出し端子１６Ｅとともに端子を
構成するメッキスルーホール１７が形成されている。

【００２４】図４（ｂ）に示すように、絶縁材１２Ａは
絶縁材１２Ｂ（１２Ｃ）をその突出部１４で接続した形
となっている。絶縁材１２Ａの片面には一対の第一の導
体パターン１１Ａが設けられている。絶縁材１２Ａの片
面上で積層コイル部９の第一の導体パターン１１Ａの他
端と、積層コイル部１０の第一の導体パターン１１Ａの
他端はそれぞれ延出形成され、延出形成された導体パタ
ーン１１Ａ同士が相互に連設されることによって電気的
接続部１６Ａが形成される。即ち、電気的接続部１６Ａ
を介して導体パターン１１Ａ同士は一体的に形成されて
おり、又、点対称状に形成されている。積層コイル部９
及び１０内の導体パターン１１Ａ同士が一体的に形成さ
れることによって、積層コイル部９及び１０は、電気的
に直列接続される。尚、電気的接続部１６Ａ及び絶縁材
１２Ａはそれぞれ薄く形成されて弾力性を有しているた
め折り曲げ可能となっており、折り曲げられた際に、二
次側コイルユニット４を挟持できる長さに形成されてい
る。（本実施形態において、接続層は絶縁層１２Ａ及び
絶縁層１２Ａに設けられている導体パターン１１Ａであ
り、コイル層は絶縁層１２Ｂ〜１２Ｄ及び導体パターン
１１Ｂ〜１１Ｆである。） 前記のように構成されたトランスＴを組付けるときは、
まずコア２の収納部に一次側積層コイルユニット３の積
層コイル部１０、二次側コイルユニット４の順に収納す
る。次に一次側積層コイルユニット３の積層コイル９部
の孔９Ａが、二次側コイルユニット４の孔と一致するよ
うに一次側積層コイルユニット３の電気的接続部１６Ａ
を折り曲げて二次側コイルユニット４に当接させる。最
後にコア１の突起を一次側積層コイルユニット３の積層
コイル部９の孔９Ａ及び二次側コイルユニット４の孔に
挿入する。そして、タップ用端子６Ａ，７Ａ及び突出部
１４上の導体パターンが露出している部分には、導体パ
ターンが酸化しないようにハンダレベラー処理によって
半田が被覆される。

【００２５】次に、上記のように構成されたトランスＴ
を、直流電源回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ回路に
使用した場合の作用について説明する。

【００２６】図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ
回路はバッテリーＥ、フィルターＦ、トランジスタＱ１
〜Ｑ４によって構成されているインバータ部Ｉ、二次側
コイルが中間タップを有するトランスＴ、ダイオードＤ
１，Ｄ２及びコンデンサＣを有する二次側回路によって
構成されている。そして、出力端子ＶＯ間に負荷Ｒが接
続される。インバータ部Ｉにおいて、トランジスタＱ
１，Ｑ４とトランジスタＱ２，Ｑ３とはそれぞれ同時に
ＯＮ，ＯＦＦする。両トランジスタＱ１，Ｑ４がＯＮの
とき、両トランジスタＱ２，Ｑ３は同時にＯＦＦとな
り、両トランジスタＱ１，Ｑ４がＯＦＦのとき、両トラ
ンジスタＱ２，Ｑ３は同時にＯＮとなる。両トランジス
タＱ１，Ｑ４がＯＮのとき、トランスＴの一次側積層コ
イルユニット３では矢印Ａ１方向に電流が流れる。そし
て、トランスＴの二次側コイルユニット４では二次側コ
イル６に矢印Ａ３方向に電流が流れ、ダイオードＤ１、
負荷Ｒ及び中間タップを経て流れる電流のループが形成
される。一方、両トランジスタＱ２，Ｑ３がＯＮのと
き、一次側積層コイルユニット３では矢印Ａ１と逆方向
に電流が流れる。そして、二次側コイルユニット４では
二次側コイル７に矢印Ｂ３方向に電流が流れ、ダイオー
ドＤ２、負荷Ｒ及び中間タップを経て流れる電流のルー
プが形成される。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４のスイッチング制御により、負荷Ｒには常に二
次側コイル６又は７を通る直流電圧が印加される。一次
側積層コイルユニット３の導体の巻数が合計八巻で、二
次側コイル６，７の導体の巻層はそれぞれ一巻であるの
で、負荷ＲにはバッテリーＥの１／８の電圧が印加され
る。このＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、例えば自動車に
搭載されて駆動モータ用の高電圧のバッテリーＥの電圧
を補機の電源に適した低電圧に変更する。

【００２７】従って、本実施形態によれば以下に示す効
果がある。

【００２８】（１）積層コイル部９及び１０内の一つの
導体パターン１１Ａの一端が延出されることによって電
気的接続部１６Ａが形成されるので、積層コイル部９及
び１０内の一つの導体パターン１１Ａ同士は一体的に形
成され、積層コイル部９及び１０の電気的接続は、積層
コイル部９及び１０の間に継手等を介して半田付け等を
しなくても、電気的接続部１６Ａによって直列に接続さ
れ、積層コイル部同士の組付けの必要がなくなる。

【００２９】（２）導体パターン１１Ａの厚さは、例え
ば７５μｍ〜１７５μｍに形成されているので、その電
気的接続部１６Ａを容易に積層コイル部９及び１０が対
向するように折り曲げることができる。従って、積層コ
イル部９及び１０で、例えば外面が絶縁材で被覆された
導体パターンを挟持することができる。

【００３０】（３）接続層とコイル層からなる一次側積
層コイルユニット３の電気的接続部１６Ａを折り曲げる
ことによって二次側コイルユニット４は挟持され、これ
らはコアによって挟持されるので、容易にトランスの組
付けができる。

【００３１】尚、実施の形態は前記に限定されるもので
はなく、例えば次のように適宜に変更して実施すること
もできる。

【００３２】○ 積層コイルユニット３は一対の積層コ
イル部９，１０で構成されなくても、例えば三つの積層
コイルで構成されてもよい。この場合、第一の積層コイ
ル内の一つの導体パターンの両端が延出形成され、第二
及び第三の積層コイル内のそれぞれ一つの導体パターン
の一端が延出形成される。そして、第一の積層コイル及
び第二の積層コイル内の導体パターンが相互に連設さ
れ、第一の積層コイル及び第三の積層コイル内の導体パ
ターンが相互に連設される。従って、三つの積層コイル
同士が電気的に直列接続される。

【００３３】○ 電気的接続部１６Ａは積層コイル部
９，１０が対向するように折り曲げ可能に形成されてい
なくてもよく、予め折り曲げられた状態で形成されてい
てもよい。

【００３４】○ タップ用端子６Ａ，７Ａ及び突出部１
４上の導体パターンが露出している部分に、ハンダデベ
ラー処理によって半田を被覆する際に、電気的接続部１
６Ａの絶縁材１２Ａで覆われていない面に半田が被覆さ
れていてもよい。この場合、電気的接続部１６Ａが強化
される。

【００３５】○ 積層コイルユニット３をトランスの一
次側として使用する代わりに、二次側として使用しても
よい。二次側として使用する場合は昇圧用のトランスに
適する。

【００３６】○ 導体パターンの厚さ及び径は、トラン
スＴで使用される電力の大きさに合わせて適宜変更して
もよい。

【００３７】○ 一次側積層コイルユニット３内の一対
の導体パターン１１Ａは点対称状に形成されていなくて
もよい。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
４に記載の発明によれば、複数ターンの積層コイルを使
用しても積層コイルユニットの部品点数と組立て工数を
減少させることができる。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、互いに連
設された積層コイル部で、例えば外面が絶縁材で被覆さ
れた導体パターンを挟持することができる。

【００４０】請求項４に記載の発明によれば、容易にト
ランスの組付けができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）はトランスの斜視図。

【図２】二次側コイルユニットの模式断面図。

【図３】積層コイル部の各導体パターンの模式断面図。

【図４】（ａ）は一次側積層コイルユニットの模式断面
図、（ｂ）は接続層の模式断面図。

【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路図。

【図６】従来のトランスの分解斜視図。

【図７】（ａ）は従来の巻線構造の未形成展開状態図、
（ｂ）は巻線形成状態図。

【符号の説明】

１，２…コア、３…一次側積層コイルユニット、４…二
次側コイルユニット、９，１０…積層コイル部、１１…
導体パターン、１２…絶縁材、１６Ａ…電気的接続部、
１６Ｅ…引出し端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の導体パターンを互いに電気的絶縁
   を確保しつつ積層し、前記各導体パターンの端末間を電
   気的に直列接続した積層コイル部を複数有する積層コイ
   ルユニットにおいて、 前記各積層コイル部内の少なくとも一つの導体パターン
   の一端にはそれぞれ引出し端子が設けられており、前記
   各積層コイル部内の少なくとも一つの導体パターンの一
   端はそれぞれ延出形成され、延出形成された導体パター
   ン同士が相互に連設されて電気的接続部が形成されるこ
   とによって、導体パターン同士が一体的に形成され、積
   層コイル部同士が電気的に直列接続されている積層コイ
   ルユニット。
2. 【請求項２】 前記電気的接続部は、互いに連設された
   積層コイル部が対向するように折り曲げ可能に形成され
   ている請求項１に記載の積層コイルユニット。
3. 【請求項３】 一対の導体パターンの一端がそれぞれ延
   出形成され、相互に連設されて電気的接続部が形成され
   ることによって、前記一対の導体パターンが一体的に形
   成される接続層と、 前記一対の導体パターンに、それぞれ単数又は複数の導
   体パターンが互いに電気的絶縁を確保しつつ積層され、
   前記各導体パターンの端末間が電気的に直列接続されて
   形成されるコイル層とからなる積層コイルユニット。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の接続層及びコイル層
   を、前記一対の導体パターンが対向するように前記電気
   的接続部を折り曲げて一次側積層コイルユニットとし、
   複数のコイルで形成されるとともに外面が絶縁材で被覆
   された二次側コイルユニットを前記一次側積層コイルユ
   ニットで挟持し、その状態で一対のコアで挟持して構成
   されているトランス。