JPH05226155A - プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル - Google Patents
プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイルInfo
- Publication number
- JPH05226155A JPH05226155A JP3026292A JP3026292A JPH05226155A JP H05226155 A JPH05226155 A JP H05226155A JP 3026292 A JP3026292 A JP 3026292A JP 3026292 A JP3026292 A JP 3026292A JP H05226155 A JPH05226155 A JP H05226155A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- coils
- turns
- planar structure
- copper loss
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- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波動作に適するプレーナ構造トランス及
びインダクタ用コイルにおいて、限られた空間的制約の
下で銅損が最小で、発熱がいたるところで均一にする。 【構成】 プレーナ構造の複数のドーナツ状コイル１
を、中心を共用するように平面的に配置し、各コイル１
に切断部１ａを設け、各コイル１を接続部４により直列
に接続し、所望の巻数のコイル部を形成する。これらの
各コイル１の幅Ｗ１〜Ｗｉを、各コイル１の銅損が同じ
値となるようにコイル部全体の幅ＷSと巻数に応じて求
めた計算式により計算した値とし、中心から遠ざかるほ
ど増大させる。これにより、限られた空間的制約下でコ
イル部の銅損をいたる所で均一とし、コイル部の低損失
化を図る。
びインダクタ用コイルにおいて、限られた空間的制約の
下で銅損が最小で、発熱がいたるところで均一にする。 【構成】 プレーナ構造の複数のドーナツ状コイル１
を、中心を共用するように平面的に配置し、各コイル１
に切断部１ａを設け、各コイル１を接続部４により直列
に接続し、所望の巻数のコイル部を形成する。これらの
各コイル１の幅Ｗ１〜Ｗｉを、各コイル１の銅損が同じ
値となるようにコイル部全体の幅ＷSと巻数に応じて求
めた計算式により計算した値とし、中心から遠ざかるほ
ど増大させる。これにより、限られた空間的制約下でコ
イル部の銅損をいたる所で均一とし、コイル部の低損失
化を図る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波動作に適したト
ランス及びインダクタを構成するプレーナ構造のコイル
に関するものである。
ランス及びインダクタを構成するプレーナ構造のコイル
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路の微細化により電子回路
の小形・軽量化が進められており、高品質な電力が得ら
れるスイッチングコンバータにおいても小形化が必須の
課題である。スイッチング電源の小形化には変換周波数
を高周波化し、磁性部品を小形化する方法が有効である
ことから、スイッチング電源の変換周波数は年々高周波
化されている。しかし、磁性部品のコイルを円形断面の
マグネットワイヤーで構成すると、高周波動作により生
じる渦電流のために銅損が増加し、また、銅損に伴う発
熱を放散させるために磁性部品の小形化が阻害されると
いう問題が生じる。そこで、高周波動作により生ずる渦
電流を減少するために考案されているのが、導体の厚さ
を表皮の深さ程度としたプレーナ構造のコイルである。
の小形・軽量化が進められており、高品質な電力が得ら
れるスイッチングコンバータにおいても小形化が必須の
課題である。スイッチング電源の小形化には変換周波数
を高周波化し、磁性部品を小形化する方法が有効である
ことから、スイッチング電源の変換周波数は年々高周波
化されている。しかし、磁性部品のコイルを円形断面の
マグネットワイヤーで構成すると、高周波動作により生
じる渦電流のために銅損が増加し、また、銅損に伴う発
熱を放散させるために磁性部品の小形化が阻害されると
いう問題が生じる。そこで、高周波動作により生ずる渦
電流を減少するために考案されているのが、導体の厚さ
を表皮の深さ程度としたプレーナ構造のコイルである。
【０００３】このプレーナ構造のコイルをトランス及び
インダクタ用に設計した例が、Ａ．Ｆ．Ｇｏｌｄｂｅｒ
ｇ，Ｊ．Ｇ．Ｋａｓｓａｋｉａｎ，Ｍ．Ｆ．Ｓｃｈｌｅ
ｃｈｔ氏による論文「Ｉｓｓｕｅｓ Ｒｅｌａｔｅｄ
ｔｏ １−１０−ＭＨＺ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｄ
ｅｓｉｇｎ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＰｏｗｅｒＥｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，ｐｐ．１
１３−１２３，Ｊａｎｕａｒｙ，１９８９）に示されて
いる。
インダクタ用に設計した例が、Ａ．Ｆ．Ｇｏｌｄｂｅｒ
ｇ，Ｊ．Ｇ．Ｋａｓｓａｋｉａｎ，Ｍ．Ｆ．Ｓｃｈｌｅ
ｃｈｔ氏による論文「Ｉｓｓｕｅｓ Ｒｅｌａｔｅｄ
ｔｏ １−１０−ＭＨＺ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｄ
ｅｓｉｇｎ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＰｏｗｅｒＥｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，ｐｐ．１
１３−１２３，Ｊａｎｕａｒｙ，１９８９）に示されて
いる。
【０００４】上記の論文には、図４（ａ），（ｂ）の構
造図に示すようなドーナツ状コイルを６ターン巻いた場
合の銅損の分布が示されている。図４において、（ａ）
は上面図、（ｂ）は半部の断面図を示しており、図中、
１はプレーナ構造のコイル、２はコア、３は絶縁物、４
は接続部を示している。コイル１はドーナツ状に形成さ
れ、複数が中心を共用するように平面的に配置されて、
コイル部が形成されている。さらに、コイル部は、絶縁
物３に被われてコア２で囲まれた構造となっている。従
来、これらのドーナツ状コイル１の幅は、内側に配置さ
れたコイル１でも外側に配置されたコイル１でも全て同
じ値に作製していた。そしてドーナツ状のコイル１がシ
ョートコイルとならないように、各コイル１の一部には
切断部１ａが設けられ、この切断部１ａ付近で内側と外
側のコイル１を接続部４により直列接続し、その直列接
続するコイル１の数を変えて所望のターン数のコイル部
を作製していた。
造図に示すようなドーナツ状コイルを６ターン巻いた場
合の銅損の分布が示されている。図４において、（ａ）
は上面図、（ｂ）は半部の断面図を示しており、図中、
１はプレーナ構造のコイル、２はコア、３は絶縁物、４
は接続部を示している。コイル１はドーナツ状に形成さ
れ、複数が中心を共用するように平面的に配置されて、
コイル部が形成されている。さらに、コイル部は、絶縁
物３に被われてコア２で囲まれた構造となっている。従
来、これらのドーナツ状コイル１の幅は、内側に配置さ
れたコイル１でも外側に配置されたコイル１でも全て同
じ値に作製していた。そしてドーナツ状のコイル１がシ
ョートコイルとならないように、各コイル１の一部には
切断部１ａが設けられ、この切断部１ａ付近で内側と外
側のコイル１を接続部４により直列接続し、その直列接
続するコイル１の数を変えて所望のターン数のコイル部
を作製していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によりプレーナ構造トランス及びインダクタ用コ
イルを構成した場合には、外側に配置されたドーナツ状
コイル１の抵抗は、内側に配置されたドーナツ状コイル
１の抵抗より大きくなるので、内側と外側のコイル１で
銅損が異なり、発熱が不均一になるという問題があっ
た。また、プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイ
ルの銅損が、場所により異なるということは、損失の均
一性を要求する自然界の法則に適合しておらず、コイル
部全体の銅損が最小となるように設計されていないとい
う問題があった。
来技術によりプレーナ構造トランス及びインダクタ用コ
イルを構成した場合には、外側に配置されたドーナツ状
コイル１の抵抗は、内側に配置されたドーナツ状コイル
１の抵抗より大きくなるので、内側と外側のコイル１で
銅損が異なり、発熱が不均一になるという問題があっ
た。また、プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイ
ルの銅損が、場所により異なるということは、損失の均
一性を要求する自然界の法則に適合しておらず、コイル
部全体の銅損が最小となるように設計されていないとい
う問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、限られた空間的制約の
下で銅損が最小で、発熱がいたるところで均一なプレー
ナ構造トランス及びインダクタ用コイルを提供すること
にある。
されたものであり、その目的は、限られた空間的制約の
下で銅損が最小で、発熱がいたるところで均一なプレー
ナ構造トランス及びインダクタ用コイルを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のプレーナ構造トランス及びインダクタ用コ
イルは、中心を共用する直列接続の複数のドーナツ状の
巻線またはスパイラル状の巻線から成り、前記巻線の幅
が中心から遠ざかるに従い該巻線の各部分の銅損が同一
の値となる計算式に従ってまたは該計算式に概ね従って
増大されていることを特徴としている。
め、本発明のプレーナ構造トランス及びインダクタ用コ
イルは、中心を共用する直列接続の複数のドーナツ状の
巻線またはスパイラル状の巻線から成り、前記巻線の幅
が中心から遠ざかるに従い該巻線の各部分の銅損が同一
の値となる計算式に従ってまたは該計算式に概ね従って
増大されていることを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明のプレーナ構造トランス及びインダクタ
用コイルでは、中心を共用する複数のドーナツ状巻線の
幅を中心から遠ざかるほど増大させる。すなわち、銅損
を同一の値にするために複数のドーナツ状巻線の幅は、
各巻線の銅損が同じ値となるように求めた計算式で計算
した値とし、限られた空間的制約下でコイル部の銅損を
いたる所で均一とし、コイル部の低損失化を図ってい
る。
用コイルでは、中心を共用する複数のドーナツ状巻線の
幅を中心から遠ざかるほど増大させる。すなわち、銅損
を同一の値にするために複数のドーナツ状巻線の幅は、
各巻線の銅損が同じ値となるように求めた計算式で計算
した値とし、限られた空間的制約下でコイル部の銅損を
いたる所で均一とし、コイル部の低損失化を図ってい
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例の構成を示す上面
図である。図中、１はプレーナ構造のコイル、４は接続
部、Ｗ１は最も内側のコイル１の幅、Ｗ２，Ｗ３…Ｗｉ
は順にその外側のコイル１の幅、Ｗｓはコイル部全体の
幅、Ｄはコイル間の絶縁距離、Ｒは最も内側のコイル１
の内半径である。
図である。図中、１はプレーナ構造のコイル、４は接続
部、Ｗ１は最も内側のコイル１の幅、Ｗ２，Ｗ３…Ｗｉ
は順にその外側のコイル１の幅、Ｗｓはコイル部全体の
幅、Ｄはコイル間の絶縁距離、Ｒは最も内側のコイル１
の内半径である。
【００１１】コイル１はドーナツ状に形成され、複数が
中心を共用するように径を変えて平面的に配置される。
各コイル１は切断部１ａを有し、その切断部１ａにおけ
るコイル１の一端が接続部４を介して隣り合う他のコイ
ル１の切断部１ａにおけるコイル１の一端に直列接続さ
れて、所定ターン数のトンラス用またはインダクタ用の
コイル部が形成される。本実施例では、限られた空間的
制約の下で銅損が最小で、発熱が均一になるようにする
ために、ドーナツ状の各コイル１の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ
３，…Ｗｉを、以下の計算式に従って中心から遠ざかる
ほど増大させる。
中心を共用するように径を変えて平面的に配置される。
各コイル１は切断部１ａを有し、その切断部１ａにおけ
るコイル１の一端が接続部４を介して隣り合う他のコイ
ル１の切断部１ａにおけるコイル１の一端に直列接続さ
れて、所定ターン数のトンラス用またはインダクタ用の
コイル部が形成される。本実施例では、限られた空間的
制約の下で銅損が最小で、発熱が均一になるようにする
ために、ドーナツ状の各コイル１の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ
３，…Ｗｉを、以下の計算式に従って中心から遠ざかる
ほど増大させる。
【００１２】ここで、各コイル１の幅はコイル部の巻数
を２ターンから１０ターンの範囲で製造するものとし
て、以下のように決定する。最も外側のコイル１の外周
上の一点とこの点から中心に向けて下ろした垂線が最も
内側のコイル１の内周と交わる点との距離をＷSとし、
この垂線と交わる各コイル１の外周上の点と内周上の点
との距離を同心円の内側から順にＷ１からＷｉ（ｉはコ
イルのターン数を示す２以上で１０以下の整数）とし、
最も内側のコイル１の内周上の一点と円の中心との距離
をＲとし、さらに各コイル間に絶縁のために設けた巻線
間絶縁距離をＤとした場合に、Ｗ１をコイル部の巻数
（ターン数）に応じて（１）から（９）式のいずれかを
満足するように設定し、Ｗ１以外を（１０）式により決
める。
を２ターンから１０ターンの範囲で製造するものとし
て、以下のように決定する。最も外側のコイル１の外周
上の一点とこの点から中心に向けて下ろした垂線が最も
内側のコイル１の内周と交わる点との距離をＷSとし、
この垂線と交わる各コイル１の外周上の点と内周上の点
との距離を同心円の内側から順にＷ１からＷｉ（ｉはコ
イルのターン数を示す２以上で１０以下の整数）とし、
最も内側のコイル１の内周上の一点と円の中心との距離
をＲとし、さらに各コイル間に絶縁のために設けた巻線
間絶縁距離をＤとした場合に、Ｗ１をコイル部の巻数
（ターン数）に応じて（１）から（９）式のいずれかを
満足するように設定し、Ｗ１以外を（１０）式により決
める。
【００１３】（２ターンの場合の条件式） Ｗ１2／Ｒ＋（２＋Ｄ／Ｒ）Ｗ１＝ＷS …（１） （３ターンの場合の条件式） Ｗ１3／Ｒ2＋（Ｄ／Ｒ2＋３／Ｒ）Ｗ１2＋（３Ｄ／Ｒ＋
３）Ｗ１＝ＷS …（２） （４ターンの場合の条件式） Ｗ１4／Ｒ3＋（Ｄ／Ｒ3＋４／Ｒ2）Ｗ１3＋（４Ｄ／Ｒ2
＋６／Ｒ）Ｗ１2＋（６Ｄ／Ｒ＋４）Ｗ１＝ＷS …
（３） （５ターンの場合の条件式） Ｗ１5／Ｒ4＋（Ｄ／Ｒ4＋５／Ｒ3）Ｗ１4＋（５Ｄ／Ｒ3
＋１０／Ｒ2）Ｗ１3＋（１０Ｄ／Ｒ2＋１０／Ｒ）Ｗ１2
＋（１０Ｄ／Ｒ＋５）Ｗ１＝ＷS …（４） （６ターンの場合の条件式） Ｗ１6／Ｒ5＋（Ｄ／Ｒ5＋６／Ｒ4）Ｗ１5＋（６Ｄ／Ｒ4
＋１５／Ｒ3）Ｗ１4＋（１５Ｄ／Ｒ3＋２０／Ｒ2）Ｗ１
3＋（２０Ｄ／Ｒ2＋１５／Ｒ）Ｗ１2＋（１５Ｄ／Ｒ＋
６）Ｗ１＝ＷS …（５） （７ターンの場合の条件式） Ｗ１7／Ｒ6＋（Ｄ／Ｒ6＋７／Ｒ5）Ｗ１6＋（７Ｄ／Ｒ5
＋２１／Ｒ4）Ｗ１5＋（２１Ｄ／Ｒ4＋３５／Ｒ3）Ｗ１
4＋（３５Ｄ／Ｒ3＋３５／Ｒ2）Ｗ１3＋（３５Ｄ／Ｒ2
＋２１／Ｒ）Ｗ１2＋（２１Ｄ／Ｒ＋７）Ｗ１＝ＷS …
（６） （８ターンの場合の条件式） Ｗ１8／Ｒ7＋（Ｄ／Ｒ7＋８／Ｒ6）Ｗ１7＋（８Ｄ／Ｒ6
＋２８／Ｒ5）Ｗ１6＋（２８Ｄ／Ｒ5＋５６／Ｒ4）Ｗ１
5＋（５６Ｄ／Ｒ4＋７０／Ｒ3）Ｗ１4＋（７０Ｄ／Ｒ3
＋５６／Ｒ2）Ｗ１3＋（５６Ｄ／Ｒ2＋２８／Ｒ）Ｗ１2
＋（２８Ｄ／Ｒ＋８）Ｗ１＝ＷS …（７） （９ターンの場合の条件式） Ｗ１9／Ｒ8＋（Ｄ／Ｒ8＋９／Ｒ7）Ｗ１8＋（９Ｄ／Ｒ7
＋３６／Ｒ6）Ｗ１7＋（３６Ｄ／Ｒ6＋８４／Ｒ5）Ｗ１
6＋（８４Ｄ／Ｒ5＋１２６／Ｒ4）Ｗ１5＋（１２６Ｄ／
Ｒ4＋１２６／Ｒ3）Ｗ１4＋（１２６Ｄ／Ｒ3＋８４／Ｒ
2）Ｗ１3＋（８４Ｄ／Ｒ2＋３６／Ｒ）Ｗ１2＋（３６Ｄ
／Ｒ＋９）Ｗ１＝ＷS …（８） （１０ターンの場合の条件式） Ｗ１10／Ｒ9＋（Ｄ／Ｒ9＋１０／Ｒ8）Ｗ１9＋（１０Ｄ
／Ｒ8＋４５／Ｒ7）Ｗ１8＋（４５Ｄ／Ｒ7＋１２０／Ｒ
6）Ｗ１7＋（１２０Ｄ／Ｒ6＋２１０／Ｒ5）Ｗ１6＋
（２１０Ｄ／Ｒ5＋２５２／Ｒ4）Ｗ１5＋（２５２Ｄ／
Ｒ4＋２１０／Ｒ3）Ｗ１4＋（２１０Ｄ／Ｒ3＋１２０／
Ｒ2）Ｗ１3＋（１２０Ｄ／Ｒ2＋４５／Ｒ）Ｗ１2＋（４
５Ｄ／Ｒ＋１０）Ｗ１＝ＷS …（９） ＷK＝Ｗ１［Ｒ＋Ｗ１…＋ＷK-1＋（Ｋ−１）Ｄ］／Ｒ
（但し、Ｋ＝２〜１０）…（１０） 以上のように構成した実施例の作用を述べる。
３）Ｗ１＝ＷS …（２） （４ターンの場合の条件式） Ｗ１4／Ｒ3＋（Ｄ／Ｒ3＋４／Ｒ2）Ｗ１3＋（４Ｄ／Ｒ2
＋６／Ｒ）Ｗ１2＋（６Ｄ／Ｒ＋４）Ｗ１＝ＷS …
（３） （５ターンの場合の条件式） Ｗ１5／Ｒ4＋（Ｄ／Ｒ4＋５／Ｒ3）Ｗ１4＋（５Ｄ／Ｒ3
＋１０／Ｒ2）Ｗ１3＋（１０Ｄ／Ｒ2＋１０／Ｒ）Ｗ１2
＋（１０Ｄ／Ｒ＋５）Ｗ１＝ＷS …（４） （６ターンの場合の条件式） Ｗ１6／Ｒ5＋（Ｄ／Ｒ5＋６／Ｒ4）Ｗ１5＋（６Ｄ／Ｒ4
＋１５／Ｒ3）Ｗ１4＋（１５Ｄ／Ｒ3＋２０／Ｒ2）Ｗ１
3＋（２０Ｄ／Ｒ2＋１５／Ｒ）Ｗ１2＋（１５Ｄ／Ｒ＋
６）Ｗ１＝ＷS …（５） （７ターンの場合の条件式） Ｗ１7／Ｒ6＋（Ｄ／Ｒ6＋７／Ｒ5）Ｗ１6＋（７Ｄ／Ｒ5
＋２１／Ｒ4）Ｗ１5＋（２１Ｄ／Ｒ4＋３５／Ｒ3）Ｗ１
4＋（３５Ｄ／Ｒ3＋３５／Ｒ2）Ｗ１3＋（３５Ｄ／Ｒ2
＋２１／Ｒ）Ｗ１2＋（２１Ｄ／Ｒ＋７）Ｗ１＝ＷS …
（６） （８ターンの場合の条件式） Ｗ１8／Ｒ7＋（Ｄ／Ｒ7＋８／Ｒ6）Ｗ１7＋（８Ｄ／Ｒ6
＋２８／Ｒ5）Ｗ１6＋（２８Ｄ／Ｒ5＋５６／Ｒ4）Ｗ１
5＋（５６Ｄ／Ｒ4＋７０／Ｒ3）Ｗ１4＋（７０Ｄ／Ｒ3
＋５６／Ｒ2）Ｗ１3＋（５６Ｄ／Ｒ2＋２８／Ｒ）Ｗ１2
＋（２８Ｄ／Ｒ＋８）Ｗ１＝ＷS …（７） （９ターンの場合の条件式） Ｗ１9／Ｒ8＋（Ｄ／Ｒ8＋９／Ｒ7）Ｗ１8＋（９Ｄ／Ｒ7
＋３６／Ｒ6）Ｗ１7＋（３６Ｄ／Ｒ6＋８４／Ｒ5）Ｗ１
6＋（８４Ｄ／Ｒ5＋１２６／Ｒ4）Ｗ１5＋（１２６Ｄ／
Ｒ4＋１２６／Ｒ3）Ｗ１4＋（１２６Ｄ／Ｒ3＋８４／Ｒ
2）Ｗ１3＋（８４Ｄ／Ｒ2＋３６／Ｒ）Ｗ１2＋（３６Ｄ
／Ｒ＋９）Ｗ１＝ＷS …（８） （１０ターンの場合の条件式） Ｗ１10／Ｒ9＋（Ｄ／Ｒ9＋１０／Ｒ8）Ｗ１9＋（１０Ｄ
／Ｒ8＋４５／Ｒ7）Ｗ１8＋（４５Ｄ／Ｒ7＋１２０／Ｒ
6）Ｗ１7＋（１２０Ｄ／Ｒ6＋２１０／Ｒ5）Ｗ１6＋
（２１０Ｄ／Ｒ5＋２５２／Ｒ4）Ｗ１5＋（２５２Ｄ／
Ｒ4＋２１０／Ｒ3）Ｗ１4＋（２１０Ｄ／Ｒ3＋１２０／
Ｒ2）Ｗ１3＋（１２０Ｄ／Ｒ2＋４５／Ｒ）Ｗ１2＋（４
５Ｄ／Ｒ＋１０）Ｗ１＝ＷS …（９） ＷK＝Ｗ１［Ｒ＋Ｗ１…＋ＷK-1＋（Ｋ−１）Ｄ］／Ｒ
（但し、Ｋ＝２〜１０）…（１０） 以上のように構成した実施例の作用を述べる。
【００１４】本実施例では、プレーナ構造トランス及び
インダクタ用コイルの銅損を最小にするため、中心を共
用する複数のドーナツ状コイル１の銅損の計算式を２タ
ーンから１０ターンの範囲で導出する。この時、ドーナ
ツ状コイル１の一部に設ける半径方向の切断部１ａの幅
は、ドーナツ状コイル１の巻線の平均的な周回路に比べ
て十分小さいものとする。そして、外側のコイル１の銅
損が、内側のコイル１の銅損と等しいという関係を利用
して、外側のコイル１の幅をそれより内側のコイル１の
幅を利用して表示する。この関係が前記（１０）式であ
る。最も内側のコイル１の幅Ｗは、コイル部全体の幅お
よび巻数に応じて（１）から（９）式のように求めるこ
とができる。
インダクタ用コイルの銅損を最小にするため、中心を共
用する複数のドーナツ状コイル１の銅損の計算式を２タ
ーンから１０ターンの範囲で導出する。この時、ドーナ
ツ状コイル１の一部に設ける半径方向の切断部１ａの幅
は、ドーナツ状コイル１の巻線の平均的な周回路に比べ
て十分小さいものとする。そして、外側のコイル１の銅
損が、内側のコイル１の銅損と等しいという関係を利用
して、外側のコイル１の幅をそれより内側のコイル１の
幅を利用して表示する。この関係が前記（１０）式であ
る。最も内側のコイル１の幅Ｗは、コイル部全体の幅お
よび巻数に応じて（１）から（９）式のように求めるこ
とができる。
【００１５】（１）から（９）式は、最も内側のコイル
１の幅Ｗ１、各コイル間に絶縁のために設けた巻線間絶
縁距離Ｄ、最も内側のコイル１の内半径Ｒ、コイル部全
体の幅Ｗｓの関係を与えており、Ｗ１に関する高次方程
式である。コイル部の巻数が４ターンまでのＷ１は４次
式を代数的に解いて求めることができるが、５ターン以
上のＷ１を代数的に求めることはできない。そこで巻数
が５ターン以上の場合にＷ１を求めるためには、ニュー
トン法やベアストウ法などの数値計算を使用する。この
ようにして求めたＷ１から、今度は逆にＷ２（，Ｗ３，
…，Ｗ１０）の順で各コイル１の幅を求める。以上の手
順に従ってプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイ
ルの幅を設計すれば、限られた空間的制約の下で銅損が
最小で、発熱がいたるところで均一なコイルを得ること
ができる。
１の幅Ｗ１、各コイル間に絶縁のために設けた巻線間絶
縁距離Ｄ、最も内側のコイル１の内半径Ｒ、コイル部全
体の幅Ｗｓの関係を与えており、Ｗ１に関する高次方程
式である。コイル部の巻数が４ターンまでのＷ１は４次
式を代数的に解いて求めることができるが、５ターン以
上のＷ１を代数的に求めることはできない。そこで巻数
が５ターン以上の場合にＷ１を求めるためには、ニュー
トン法やベアストウ法などの数値計算を使用する。この
ようにして求めたＷ１から、今度は逆にＷ２（，Ｗ３，
…，Ｗ１０）の順で各コイル１の幅を求める。以上の手
順に従ってプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイ
ルの幅を設計すれば、限られた空間的制約の下で銅損が
最小で、発熱がいたるところで均一なコイルを得ること
ができる。
【００１６】次に、上記実施例の具体的な作製例によ
り、本実施例の効果を説明する。
り、本実施例の効果を説明する。
【００１７】図２は、本発明の実施例による第１の作製
例を示すプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル
の上面図である。本図において、コイル部の巻数は２タ
ーン、各コイル１に絶縁のために設ける離隔距離Ｄは
０．０１ｃｍ、最も内側のドーナツ状コイル１の内半径
Ｒは１ｃｍ、コイル部全体の幅Ｗｓは５ｃｍとしてい
る。この条件を（１）式に代入してＷ１を求めると、Ｗ
１は１．４４ｃｍとなる。さらに、（１０）式によりＷ
２を求めると、３．５５ｃｍとなる。Ｗ１とＷ２が２．
５ｃｍと等しく設計された従来の場合のコイルの抵抗と
本作製例の抵抗をＡｎｓｏｆｔ社（米国、Ｐｉｔｔｓｂ
ｕｒｇｈ）の有限要素法による抵抗計算プログラムＤＣ
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｏｌｖｅｒにより計算する
と、本発明の実施例によるコイルの抵抗は従来例の７０
％に減少している。
例を示すプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル
の上面図である。本図において、コイル部の巻数は２タ
ーン、各コイル１に絶縁のために設ける離隔距離Ｄは
０．０１ｃｍ、最も内側のドーナツ状コイル１の内半径
Ｒは１ｃｍ、コイル部全体の幅Ｗｓは５ｃｍとしてい
る。この条件を（１）式に代入してＷ１を求めると、Ｗ
１は１．４４ｃｍとなる。さらに、（１０）式によりＷ
２を求めると、３．５５ｃｍとなる。Ｗ１とＷ２が２．
５ｃｍと等しく設計された従来の場合のコイルの抵抗と
本作製例の抵抗をＡｎｓｏｆｔ社（米国、Ｐｉｔｔｓｂ
ｕｒｇｈ）の有限要素法による抵抗計算プログラムＤＣ
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｏｌｖｅｒにより計算する
と、本発明の実施例によるコイルの抵抗は従来例の７０
％に減少している。
【００１８】図３は、本実施例による第２の作製例を示
すプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイルの上面
図である。本図において、コイル部の巻数は３ターン、
各コイルに絶縁のために設ける離隔距離Ｄは０．０１ｃ
ｍ、最も内側のドーナツ状コイルの内半径Ｒは１ｃｍ、
コイル部全体の幅Ｗｓは５ｃｍとしている。この条件を
（２）式に代入してＷ１を求めると、Ｗ１は０．８２ｃ
ｍとなる。さらに、（１０）式によりＷ２，Ｗ３を求め
ると、Ｗ２は１．４７ｃｍ、Ｗ３は２．６９ｃｍとな
る。Ｗ１からＷ３が１．６６ｃｍと等しく設計された従
来の場合のコイルの抵抗と本実施例の抵抗をＡｎｓｏｆ
ｔ社（米国、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ）の有限要素法によ
る抵抗計算プログラムＤＣ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｓ
ｏｌｖｅｒにより計算すると、本発明の実施例によるコ
イルの抵抗は従来例の８２％に減少している。
すプレーナ構造トランス及びインダクタ用コイルの上面
図である。本図において、コイル部の巻数は３ターン、
各コイルに絶縁のために設ける離隔距離Ｄは０．０１ｃ
ｍ、最も内側のドーナツ状コイルの内半径Ｒは１ｃｍ、
コイル部全体の幅Ｗｓは５ｃｍとしている。この条件を
（２）式に代入してＷ１を求めると、Ｗ１は０．８２ｃ
ｍとなる。さらに、（１０）式によりＷ２，Ｗ３を求め
ると、Ｗ２は１．４７ｃｍ、Ｗ３は２．６９ｃｍとな
る。Ｗ１からＷ３が１．６６ｃｍと等しく設計された従
来の場合のコイルの抵抗と本実施例の抵抗をＡｎｓｏｆ
ｔ社（米国、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ）の有限要素法によ
る抵抗計算プログラムＤＣ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｓ
ｏｌｖｅｒにより計算すると、本発明の実施例によるコ
イルの抵抗は従来例の８２％に減少している。
【００１９】以上、本発明の実施例の作製例を２件示し
たが、本実施例の計算式と同様の方法で導出された
（３）から（９）式が同様に有効であることは明らかで
ある。また、本実施例ではコイルが真円の場合を示して
いるが、スパイラルコイルのように多少いびつな形状で
あっても、半径や円周を等価的に真円に合わせて本発明
を適用できるのは、言うまでもない。このように本発明
は、その主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様
を取り得るものである。
たが、本実施例の計算式と同様の方法で導出された
（３）から（９）式が同様に有効であることは明らかで
ある。また、本実施例ではコイルが真円の場合を示して
いるが、スパイラルコイルのように多少いびつな形状で
あっても、半径や円周を等価的に真円に合わせて本発明
を適用できるのは、言うまでもない。このように本発明
は、その主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様
を取り得るものである。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイルによれ
ば、限られた空間的制約の下で銅損が最小で、発熱がい
たるところで均一なコイルを得ることができる。
プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイルによれ
ば、限られた空間的制約の下で銅損が最小で、発熱がい
たるところで均一なコイルを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す上面図
【図２】上記実施例による具体的な作製例を示す上面図
【図３】上記実施例による別な具体的作製例を示す上面
図
図
【図４】（ａ），（ｂ）は従来の技術を示す構造図
１…コイル、１ａ…断面図、４…接続部。
Claims (1)
- 【請求項１】 中心を共用する直列接続の複数のドーナ
ツ状の巻線またはスパイラル状の巻線から成り、前記巻
線の幅が中心から遠ざかるに従い該巻線の各部分の銅損
が同一の値となる計算式に従ってまたは該計算式に概ね
従って増大されていることを特徴とするプレーナ構造ト
ランス及びインダクタ用コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026292A JPH05226155A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026292A JPH05226155A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226155A true JPH05226155A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12298794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026292A Pending JPH05226155A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | プレーナ構造トランス及びインダクタ用コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05226155A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071422A1 (fr) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | Tdk Corporation | Bobine plane et transformateur plan |
| JP2007227566A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Tdk Corp | コイル部品 |
| JP2009117546A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 平面コイル及びその製造方法 |
| CN105590735A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-05-18 | 饶波 | 一种平面变压器 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP3026292A patent/JPH05226155A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071422A1 (fr) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | Tdk Corporation | Bobine plane et transformateur plan |
| US6847284B2 (en) | 2001-03-05 | 2005-01-25 | Tdk Corporation | Planar coil and planar transformer |
| JP2007227566A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Tdk Corp | コイル部品 |
| JP2009117546A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 平面コイル及びその製造方法 |
| CN105590735A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-05-18 | 饶波 | 一种平面变压器 |
| CN105590735B (zh) * | 2016-03-14 | 2018-09-07 | 饶波 | 一种平面变压器 |
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