JP2010165711A - Coil and transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル及びこのコイルを用いた変圧器に関し、特にコイルが複数の巻線を接近させて巻回する、例えばバイファイラ巻きのものに関する。 The present invention relates to a coil and a transformer using the coil, and more particularly to a bifilar winding in which a coil is wound with a plurality of windings approaching each other.
従来、バイファイラ巻きのコイルとしては、例えば特許文献1に開示されているようなものがある。このコイルは、トロイダルコアの円周方向に、2本の巻線をバイファイラ巻きしたもので、トロイダルコア上の巻き始め位置から2本の巻線が巻き始められ、巻き終わり位置で2本の巻線が巻き終わっている。 Conventionally, as a bifilar winding coil, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This coil is a bifilar winding of two windings in the circumferential direction of the toroidal core. Two windings are started from the winding start position on the toroidal core, and two windings are started at the winding end position. The wire has finished winding.
特許文献1の技術によれば、2本の巻線は、同じ位置から巻き始められ、かつ同じ位置で巻き終わる構成である。そのため、巻線の巻き始め端は2本とも同じ位置にあり、巻線の巻き終わり端も2本とも同じ位置にある。この場合、巻き始め端及び巻き終わり端に、それぞれ端子を取り付け、これら端子を介してプリント基板等に接続することを考えた場合、同じ位置に複数の端子が存在するので、端子を接続するパターンが密集するためにプリント基板の設計と加工とが難しく、プ端子が集中すると重量バランスが悪くなり、熱的バランスも悪くなるので、プリント基板等への接続が困難になる。 According to the technique of Patent Document 1, the two windings are configured to start winding from the same position and finish winding at the same position. Therefore, the winding start ends of the two windings are in the same position, and the winding end ends of the windings are also in the same position. In this case, when a terminal is attached to each of the winding start end and the winding end end and it is considered to connect to a printed circuit board or the like via these terminals, a plurality of terminals exist at the same position, so the pattern for connecting the terminals Because of the high density, it is difficult to design and process the printed circuit board. When the terminals are concentrated, the weight balance is deteriorated and the thermal balance is also deteriorated, so that it is difficult to connect to the printed circuit board.
本発明は、複数の巻線を接近させて巻回した場合でも、接続作業が容易なコイルを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a coil that can be easily connected even when a plurality of windings are wound close to each other.
本発明の一態様のコイルは、少なくとも2つの巻線を有している。これら少なくとも2つの巻線は、板状体からなる。板状体は、同じ長さとすることもできるし、異なった長さとすることもできる。これら板状体は、導電性であり、シート状や箔状のものを使用することができる。前記少なくとも2つの巻線は、それらの表面を接近させて、巻き中心の回りに同一の巻回方向に巻回されている。前記少なくとも2つの巻線は、絶縁被覆されているものを使用することもできるし、前記少なくとも2つの巻線間に絶縁体、例えば絶縁フィルムや絶縁シートを挟んで巻回することもできる。前記少なくとも2つの巻線それぞれの巻き始めである始端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にある。前記少なくとも2つの巻線の巻き終わりである終端も、前記巻き中心の回りの異なる位置にある。例えば、始端同士は、巻き中心の回りに予め定めた角度、例えば180度離れた位置にあり、終端同士も、巻き中心の回りに予め定めた角度、例えば180度離れた位置にある。2本の巻線のみを使用する場合には、180度離れた位置とすることが望ましいが、3本の巻線を使用する場合には、3本の巻線の始端間でそれぞれ120度、終端間でそれぞれ120度とすることが望ましい。即ち、隣接する巻線間の始端間の角度及び隣接する巻線間の終端間の角度は、360度を巻線の数で除算した値の角度ずつ離すことが望ましい。前記少なくとも2つの巻線の前記各始端には、前記少なくとも2つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第1の端子が設けられている。前記少なくとも2つの巻線の前記各終端には、前記少なくとも2つの巻線の前記一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第2の端子が設けられている。 The coil of one embodiment of the present invention includes at least two windings. These at least two windings consist of plate-like bodies. The plate-like bodies can have the same length or different lengths. These plate-like bodies are conductive and can be used in the form of a sheet or foil. The at least two windings are wound in the same winding direction around the winding center with their surfaces approaching each other. The at least two windings may be used with insulation coating, or may be wound with an insulator, for example, an insulating film or an insulating sheet interposed between the at least two windings. The starting end, which is the start of winding of each of the at least two windings, is at a different position around the winding center. The ends, which are the winding ends of the at least two windings, are also at different positions around the winding center. For example, the start ends are located at a predetermined angle around the winding center, for example, 180 degrees, and the end points are located at a predetermined angle around the winding center, for example, 180 degrees. When only two windings are used, it is desirable that the positions be 180 degrees apart. However, when three windings are used, 120 degrees between the start ends of the three windings, It is desirable that each end be 120 degrees. That is, it is desirable that the angle between the start ends between adjacent windings and the angle between the end ends between adjacent windings are separated by an angle of 360 degrees divided by the number of windings. A first terminal projecting outward from one side edge of the at least two windings is provided at each starting end of the at least two windings. A second terminal projecting outward from the one side edge of the at least two windings is provided at each end of the at least two windings.
このように構成されたコイルでは、少なくとも2つの巻線の始端の位置は異なっており、かつ終端の位置も異なっている。これら始端及び終端には、それぞれ外方に突出する第1及び第2の端子が設けられているが、これら第1の端子同士の位置は異なっており、第2の端子同士の位置も異なっている。従って、これら第1及び第2の端子を利用して、プリント基板等にコイルを接続する際に、その接続が容易に行える。 In the coil configured as described above, the positions of the start ends of the at least two windings are different, and the positions of the end ends are also different. These start and end terminals are respectively provided with first and second terminals protruding outward, but the positions of the first terminals are different and the positions of the second terminals are also different. Yes. Accordingly, when the coil is connected to a printed circuit board or the like using these first and second terminals, the connection can be easily performed.
前記少なくとも2つの巻線の前記各始端から予め定めた長さだけそれぞれ離れた位置の他方の側縁から外方にそれぞれ第3の端子を突出させることができる。 The third terminals can be protruded outward from the other side edges at positions separated from the respective starting ends of the at least two windings by a predetermined length.
このように構成すると、第3の端子を中間タップとして使用することができる。しかも、中間タップとなる第3の端子は、第1及び第2の端子とは反対側の方向に突出させているので、第3の端子は、第1及び第2の端子に接近せず、接続作業が容易になる。 If comprised in this way, a 3rd terminal can be used as an intermediate | middle tap. In addition, since the third terminal serving as the intermediate tap protrudes in the direction opposite to the first and second terminals, the third terminal does not approach the first and second terminals, Connection work becomes easy.
更に、前記少なくとも2つの巻線は、1つのコアの外周囲に巻回されたものとすることができる。この場合、少なくとも2つの巻線の巻線長は等しくなり、巻線抵抗値が等しくなる。また、少なくとも2つの巻線のコアに対する位置関係は等しいので、コアと巻線との間の漏れ磁束量が等しく、インダクタンスが等しくなる。 Further, the at least two windings may be wound around the outer periphery of one core. In this case, the winding lengths of at least two windings are equal, and the winding resistance values are equal. Moreover, since the positional relationship with respect to the core of at least two windings is equal, the amount of leakage magnetic flux between the core and the winding is equal, and the inductance is equal.
なお、前記少なくとも2つの巻線を一次巻線とし、これら一次巻線と相互誘導するように、二次巻線をコア上に同芯状に巻回して、変圧器を構成することもできる。このように構成すると、一次巻線と二次巻線とが対向する周回断面が等しく、一次巻線と二次巻線との間の漏れ磁束量が等しいので、一次巻線と二次巻線との結合係数が等しくなる。逆に、前記少なくとも2つの巻線を二次巻線とし、一次巻線をコア上に一次巻線と同芯状に巻回することもできる。この場合も、上記と同じ理由により一次巻線と二次巻線との結合係数が等しくなる。 Note that the transformer may be configured by winding the at least two windings as primary windings and winding the secondary windings concentrically on the core so as to mutually induce the primary windings. With this configuration, the primary winding and the secondary winding have the same circumferential cross section and the amount of leakage magnetic flux between the primary winding and the secondary winding is equal. And the coupling coefficient becomes equal. Conversely, the at least two windings may be secondary windings, and the primary winding may be wound on the core in a concentric manner with the primary winding. Also in this case, the coupling coefficient between the primary winding and the secondary winding becomes equal for the same reason as described above.
上述した第1乃至第3の端子を有するコイルを備えた変圧器において、前記一方の側縁側及び前記他方の側縁側にそれぞれプリント基板を配置し、前記一方の側縁側のプリント基板に第1及び第2の端子を接続し、前記他方の側縁側のプリント基板に第3の端子を接続することもできる。このように構成すると、2つのプリント基板の内側に変圧器を挟む込むことで変圧器をプリント基板間にしっかり固定でき、各短詩とプリント基板との接続が容易になり、重量バランスや熱バランスもよくなる。 In the transformer including the coil having the first to third terminals described above, a printed circuit board is disposed on each of the one side edge side and the other side edge side, and the first and the other side printed circuit boards have first and second printed circuit boards. A second terminal can be connected, and a third terminal can be connected to the printed circuit board on the other side edge side. With this configuration, the transformer can be firmly fixed between the printed circuit boards by sandwiching the transformer between the two printed circuit boards, making it easy to connect each short poem to the printed circuit board, as well as weight balance and heat balance. Get better.
各プリント基板の変圧器側の面に電気部品を設けることもできる。このように構成すると、電気部品の設置スペースとして、2つのプリント基板間の空間を有効利用でき、この変圧器を使用した電気機器を小型化することができる。各プリント基板の変圧器側の面と、この面と反対側の面とに、電気部品を設けることができる。この場合、変圧器と反対側の面にも電機部品を設けることができる。これら電気部品のうち変圧器側の面の電気部品は、背の高い(高さ寸法の大きい)もので、変圧器と反対側の面の電気部品は、背の低い(高さ寸法の短い)ものである。このように構成すると、2つのプリント基板の外側に突出する電気部分の高さを抑えることができ、この変圧器を使用した機器をさらに小型化することができる。 An electrical component can be provided on the surface of each printed circuit board on the transformer side. If comprised in this way, the space between two printed circuit boards can be used effectively as an installation space of an electrical component, and the electric equipment using this transformer can be reduced in size. Electrical components can be provided on the surface of each printed circuit board on the transformer side and the surface opposite to this surface. In this case, electrical parts can also be provided on the surface opposite to the transformer. Of these electrical components, the electrical component on the surface on the transformer side is tall (the height is large), and the electrical component on the surface on the opposite side of the transformer is short (the height is short). Is. If comprised in this way, the height of the electrical part which protrudes on the outer side of two printed circuit boards can be suppressed, and the apparatus using this transformer can be further reduced in size.
以上のように、本発明によれば、接近させて巻回した複数の巻線のインピーダンスをほぼ等しくした上に、コイルの接続作業を容易にすることができる。 As described above, according to the present invention, the impedance of a plurality of windings wound close to each other can be made substantially equal, and coil connection work can be facilitated.
本発明の一実施形態のコイルは、変圧器の一部として使用したもので、図2に示すように、コア2上に複数、例えば2本の巻線4、6を巻回して一次巻線としたものである。巻線4は、その両端に第1及び第2の端子、例えば始端端子8及び終端端子10を有し、中間に第3の端子、例えば中間タップ12を有している。同様に巻線6も、始端端子14、終端端子16及び中間タップ18を有している。これら巻線4、6では始端端子8、14が並列接続され、終端端子10、16が並列接続され、中間タップ12、18が並列接続される。また、コア2上に複数、例えば2つの二次巻線20、22が巻回されている。
二次巻線20、22も両端に端子24、26、28、30を有している。
A coil according to an embodiment of the present invention is used as a part of a transformer. As shown in FIG. 2, a plurality of, for example, two
The
コア2は、図3及び図4に示すように、間隔を隔てて配置したフランジ(ヨークコア)32、32を繋ぐように巻回部34が形成されたものである。巻回部34は、例えば円柱状に形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
巻線4、6は、導電性、例えば銅製のもので、同じ長さを有する図5に示すような長尺の矩形の板状体である。これら巻線4、6の一端には始端端子8、14が、一方の側縁から巻線4、6の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。また、巻線4、6の他端には、終端端子10、16が、一方の側縁から巻線4、6の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。また、巻線4、6の中間には、中間タップ12、18が、巻線4、6の他方の側縁から巻線4、6の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。
The
これら巻線4、6は、互いの表面を接近させた状態で、コア2の巻回部34に巻回されている。巻線4、6を巻回する際、両者の接近する表面間に絶縁体、例えば絶縁シートが挿入されている。或いは巻線4、6をそれぞれ絶縁被覆したものとすることもできる。
These
これら巻線4、6は、図1に示すように、始端端子8、14から巻回部34に巻回されるが、始端端子8、14の位置は、巻回部34の異なった位置である。即ち、この実施形態では、巻回部34の中心軸36の回りに、始端端子8から180度回転した位置に始端端子14が配置されている。即ち、巻線4、6の巻き始め位置は、巻回部34の回りに所定の角度、この実施形態では180度ずれている。そして、巻線4、6は、それぞれ巻回部34の回りに始端端子8、14の位置からそれぞれ同一の巻回方向に同じ巻き数で巻回されている。
As shown in FIG. 1, the
巻線4は、巻線4を巻回部34の回りに巻いたとき、始端端子8と終端端子10とが重なるように、その長さと巻回部の径との関係が定められている。巻線6においても、巻線6を巻回部34の回りに巻いたとき始端端子14と終端端子16とが重なり、同じ巻き数となるように、その長さと巻回部の径との関係が定められている。
In the winding 4, the relationship between the length and the diameter of the winding portion is determined so that the
また、図1に示すように、巻線4の始端端子8と終端端子10とは、巻回部34の上方に間隔をおいて重なった状態にあり、巻線6の始端端子14と終端端子16とは、巻回部34の下方に間隔をおいて重なった状態にある。しかも、図4に示すように、これら始端端子8、14、終端端子10、16は、巻回された巻線4、6の一方の側縁から外方に突出している。また、巻線4、6の中間タップ12、18は、巻回された巻線4、6の他方の側縁から外方に突出している。
Further, as shown in FIG. 1, the
例えば、巻回部34上に巻線4を巻回し、巻線4上に同芯状に巻線6を巻回したなら、巻線長は巻線6の方が巻線4よりも長くなり、巻線抵抗が異なったものとなり、またコア2に対する巻線の位置関係が異なるので、コア2と巻線4、6間の漏れ磁束量が異なり、両者のインダクタンスが異なったものとなる。その結果、巻線4、6を並列接続する場合、巻線4、6を流れる電流にアンバランスが生じる。
For example, if the winding 4 is wound on the winding
もし、巻線4、6は、互いの表面を接近させた状態で、巻線4、6の巻き初めの位置を同一箇所として巻いたなら、巻線長は巻線4、6でほぼ同一となり、巻線長はほぼ等しく、コア2に対する巻線4、6の位置関係は等しいので、両巻線4、6のインダクタンスはほぼ等しくなり、巻線電流のアンバランスの問題は生じない。しかし、始端端子8、14、終端端子10、16は、全て同一箇所に重なることになる。その結果、プリント基板に実装する場合、端子を接続するプリント基板のパターンが密集し、回路の設計や加工が難しく、重量バランスや熱バランスの悪いものになるので、実装作業が非常に困難になる。
If the
これに対し、この実施形態のように巻くと、巻線4、6の巻線長は等しく、巻線抵抗の値が等しく、コア2に対する巻線4、6の位置関係は等しいので、コア2と巻線4、6間の漏れ磁束量は等しく、インダクタンスは等しく、巻線4、6を並列接続した場合でも、巻線電流のアンバランスは生じない。さらに、巻線4、6の巻き始めの位置を異ならせてあるので、巻線4の始端端子8と終端端子10とは重なるが、間隔をおいたものであり、巻線6の始端端子14、終端端子16も重なっているが、間隔をおいたものである。その結果、図3、図4に示すように、プリント基板38上のパターンに接続する場合、その接続作業が容易になる。しかも、中間タップ12、18は、始端端子8、14、終端端子10、16とは反対側に突出しているので、これらを別のプリント基板40に接続する場合、その接続作業が容易になる。
On the other hand, when wound as in this embodiment, the winding lengths of the
図3、4において、符号42で示すのはヒートシンクで、これに半導体、例えばIGBT等の半導体スイッチング素子44が取り付けられている。符号46で示すのは、コンデンサである。図3、図4は、巻線4、6を用いた変圧器を、スイッチング電源に実施した場合を示している。このように、この変圧器の両側をプリント基板36、38で挟み、プリント基板38に中間タップ12、18を接続し、プリント基板36に始端端子8、14、終端端子10、16を接続し、この変圧器を設置したことによってプリント基板36、38間の空間に、電気部品、例えばヒートシンク42やコンデンサ46を配置しているので、プリント基板36、38間の空間を有効利用でき、この変圧器を使用した電気機器を小型化することができる。また、プリント基板36、38には、それぞれ電子回路、例えば電源回路や制御回路を搭載することで、更に前記電気機器を小型化することができる。この場合、プリント基板36、38の変圧器側の面や、この面と反対側の面に、図示していないが電気部品が取り付けられる。これら電気部品のうち背の高いものを、変圧器側の面に配置することによって、プリント基板36、38間の空間を有効利用することができるとともに、プリント基板36、38の外側に突出する電機部品の高さを抑えることができるので、この変圧器を使用した前記電気機器をさらに小型化することができる。
3 and 4,
実際には、一次巻線として巻線4、6の他に、二次巻線20、22が、図6に示すように巻回部34に巻回されている。即ち、巻回部34上に二次巻線20が巻回される。その上に、上述したように巻線4、6が、二次巻線20上に、これと同芯状に巻回される。巻回された巻線4、6上にこれらと同芯状に二次巻線22が巻回されている。これら巻線20、22は、同一巻き数である。このように構成してあるので、巻線4、6のインダクタンスが等しい上に、一次巻線である巻線4、6と、二次巻線20、22とが対向する周回断面が等しく、一次巻線と二次巻線との間の漏れ磁束量が同じである。その結果、一次巻線と二次巻線との結合係数が等しい。その結果、巻線4、6のインピーダンスが等しく、この点からも、巻線4、6を並列に使用したときでも、流れる巻線電流がバランスし、損失がなく、効率向上が図れる。
Actually, in addition to the
上記の実施形態では、巻線4、6をそれぞれ一次巻線として使用したが、これら巻線4、6を二次巻線とし、巻線20、22を一次巻線として使用することもできる。この場合でも、上記実施形態と全く同様の効果が得られる。上記の実施形態では、巻線4、6をそれぞれ一次巻線として使用したが、二次巻線を設けずに、巻線4、6の一方を一次巻線として、他方を二次巻線として使用することもできる。その場合、巻回部34への巻き数を異ならせるために、巻線4、6の長さを異なったものとする。また、上記の実施形態では、本発明を変圧器に実施したが、二次巻線を除去してコイルとして使用することもできる。この場合、巻線4、6によって構成されたコイルを並列に接続することもできるし、直列に接続することもできる。また、上記の実施形態では、巻線4、6には中間タップを設けたが、使用用途によっては中間タップは不要である。また、上記の実施形態では、巻線4、6をそれぞれ接近させて巻回したが、更に多くの巻線を接近させて巻回することもできる。この場合も、巻き初めの位置は、異ならせる必要がある。また、上記の実施形態では、巻回部34を円柱状として、巻線4、6を円状に巻回したが、巻回部34を角柱状として、巻線4、6を矩形状に巻回することもできる。
In the above embodiment, the
2 コア
4 6 巻線
8 14 始端端子(第1の端子)
10 16 終端端子(第2の端子)
12 18 中間タップ(第3の端子)
2
10 16 Termination terminal (second terminal)
12 18 Middle tap (third terminal)
Claims (8)
前記少なくとも2つの巻線それぞれの巻き始めである始端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にあり、前記少なくとも2つの巻線の巻き終わりである終端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にあり、
前記少なくとも2つの巻線の前記各始端には、前記少なくとも2つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第1の端子が設けられ、
前記少なくとも2つの巻線の前記各終端には、前記少なくとも2つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第2の端子が設けられている
コイル。 Having at least two windings made of a plate-like body, the at least two windings being wound in the same winding direction around the winding center with their surfaces approaching,
The starting end that is the start of winding of each of the at least two windings is at a different position around the winding center, and the end that is the winding end of the at least two windings is at a different position around the winding center. ,
A first terminal projecting outward from one side edge of the at least two windings is provided at each of the starting ends of the at least two windings,
A coil provided with a second terminal projecting outward from one side edge of the at least two windings at each end of the at least two windings.
7. The transformer according to claim 6, wherein a tall electrical component is provided on a surface of the printed circuit board on the transformer side, and a short electrical component is provided on a surface opposite to the transformer. .
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