JPH09162035A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギ−損が小さく高効率な、積層シ−
トコイルを用いたコイル装置を提供する。 【解決手段】 積層シ−トコイルに装着されるコアに
は、インダクタンスを調整するためのギャップが設けら
れる。積層シ−トコイルを構成するシ−トコイルのう
ち、ギャップの位置に近いものほどギャップから離して
配置形成される。この結果、シ−トコイルを通過するギ
ャップからの漏洩磁界が減少し、エネルギ−損が低減さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランスやインダ
クタ等として利用される、積層シ−トコイルを用いたコ
イル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子機器等に用いられる電子回路
は、絶縁基板上に実装された種々の電子部品から構成さ
れる。電子回路として例えばトランスが必要な場合に
は、別途形成したトランスが絶縁基板に載置される。し
かし、この場合トランス自体が大きいため、取り付けス
ペ−スが大きくなってしまうという問題があった。

【０００３】このため、最近は複数のシ−トコイルを積
層形成した積層シ−トコイルを用いたコイル装置が種々
開発されている。図２乃至図４を用いて、トランスとし
て利用されるコイル装置の一例を説明する。

【０００４】コイル装置は、積層シ−トコイル１とコア
２とから構成される。

【０００５】積層シ−トコイル１は、二枚の一次コイル
基板３と一枚の二次コイル基板４とから形成される。

【０００６】一次コイル基板３は、円板状の絶縁基板５
と、絶縁基板５の表裏面に対向するように設けられた一
次コイルとなるシ−トコイル６とから形成される。シ−
トコイル６は、外周側から中心側に向かってスパイラル
状に形成される。なお、シ−トコイル６は、例えば銅箔
のような導電性薄膜で形成される。表裏面のシ−トコイ
ル６の中心側の端部は、絶縁基板５に設けられたスル−
ホ−ル７を介して相互に電気的に接続される。表裏面の
シ−トコイル６の外周側の端部は、入出力端子Ｔ１とＴ
２、Ｔ３とＴ４とにそれぞれ接続される。なお、絶縁基
板５の中央部には、開口形が円形の貫通孔８が設けられ
る。

【０００７】二次コイル基板４は、円板状の絶縁基板９
と、絶縁基板９の表裏面に対向するように設けられた二
次コイルとなるシ−トコイル１０とから形成される。シ
−トコイル１０は、外周側から中心側に向かってスパイ
ラル状に形成される。なお、シ−トコイル１０は、例え
ば銅箔のような導電性薄膜で形成される。表裏面のシ−
トコイル１０の中心側の端部は、絶縁基板９に設けられ
たスル−ホ−ル１１を介して相互に電気的に接続され
る。表裏面に形成されたシ−トコイル１０の外周側の端
部は、入出力端子Ｔ５とＴ６にそれぞれ接続される。な
お、絶縁基板９の中央部には、開口形が円形の貫通孔１
２が設けられる。また、二次コイル基板９の外径および
貫通孔１２の内径は、一次コイル基板５の外径および貫
通孔８の内径と同じ寸法に設定される。

【０００８】シ−トコイル６およびシ−トコイル１０の
タ−ン数は、トランスの特性に応じて定められる。な
お、シ−トコイル６と１０のパタ−ン幅は、シ−トコイ
ル６と１０のそれぞれの抵抗値およびタ−ン数とを考慮
して定められ、一般にタ−ン数が多くなればパタ−ン幅
は狭くなる。

【０００９】積層シ−トコイル１は、下から一次コイル
基板３、二次コイル基板４、一次コイル基板３の順番に
積層することにより形成される。なお、一次コイル基板
３と二次コイル基板４の間には両者の接着および絶縁の
ためにプリプレグ１３が挟み込まれ、真空加圧成形手段
によって一体に形成される。また、積層シ−トコイル１
の表裏面には絶縁層１４が形成される。一次コイル基板
３および二次コイル基板４に設けられた貫通孔８と１２
が重なり合って、コア２を装着するためのコア装着孔１
５が形成される。入出力端子Ｔ２とＴ３はリ−ド線１６
を介して接続される。この結果、二枚の一次コイル基板
３のシ−トコイル６が直列に接続され、一次コイルのタ
−ン数が増加する。

【００１０】コア２は、例えばフェライトを用いて形成
された一対の上部コア部２Ａと下部コア部２Ｂとから構
成される。上部コア部２Ａは、有底円筒部１７と、有底
円筒部１７の内側底面の中央部に立設して設けられた円
柱状の突起部１８とから構成される。有底円筒部１７の
内径は、一次コイル基板３の外径よりやや大きく設定さ
れる。下部コア部２Ｂも、上部コア部２Ａと同様に構成
されるが、有底円筒部１７の側面に切欠部１９を設けた
点で相違する。この切欠部１９からは、入出力端子Ｔ１
とＴ４とＴ５およびＴ６に接続されたリ−ド線（図示せ
ず）が、コア２の外部に引き出される。なお、突起部１
８の高さは、上部コア部２Ａと下部コア部２Ｂの有底円
筒部１７の端面を衝合した際に、上部コア部２Ａと下部
コア部２Ｂの突起部１７の端面間に所定寸法のギャップ
Ｇが形成されるように設定される。ギャップＧは、コア
２内を通過する磁束密度が早期に飽和するのを防止する
ために設けられ、コイルシ−ト６と１０のインダクタン
スが調整される。なお、このギャップＧは、外部への漏
洩磁界を低減するため、積層シ−トコイル１の中央部に
設けられる。なお、積層シ−トコイル１の中央部に形成
されたコア装着孔１５の内部に、上部コア部２Ａと下部
コア部２Ｂの突起部１８を挿入することによってコア２
は装着される。

【００１１】一般に、高周波の電流を導体に流すと、電
流は導体の表面領域に偏って流れるという表皮効果が生
じる。このため、導体における抵抗値が大きくなり、エ
ネルギ−損が生じる。しかしながら、コイル装置では、
シ−トコイル６と１０の厚みをあらかじめ設計すること
により、表皮効果の影響を低減することができる。ま
た、シ−トコイル６と１０は、絶縁基板５と９の表裏面
に位置精度良く形成することができるので、コイル装置
における特性値のばらつきが小さくなり、さらに一次コ
イルと二次コイルの結合度が高くなるという特徴を有し
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、積層シ
−トコイルに装着されたコアのギャップから生ずる漏洩
磁界により、シ−トコイルに渦電流が発生するという問
題が有った。ファラディ−の電磁誘導の法則から、渦電
流を発生させる磁束は、磁束密度の時間変化に比例す
る。従って、磁束密度の大きい場所、すなわち、ギャッ
プの近傍のシ−トコイルには大きな渦電流が発生するこ
ととなる。このため、ギャップの近傍に配置されたシ−
トコイルでのエネルギ−損が大きくなり、コイル装置に
おける効率が低下していた。一方、ギャップから離れる
につれて漏洩磁界の磁束密度が徐々に小さくなるので、
シ−トコイルに発生する渦電流の発生が小さくなり、エ
ネルギ−損は小さくなる。

【００１３】そこで本発明は、上記問題を解決するため
のコイル装置の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のコイル装置は、
上記目的を解決するため次のように構成される。すなわ
ち、複数のシ−トコイルが積層形成された積層シ−トコ
イルと、該積層シ−トコイルに設けられたコア装着孔
と、該コア装着孔の内部にギャップを設けて装着された
コアとを備えたコイル装置において、ギャップの位置に
近いほどシ−トコイルをギャップから離して形成したも
のである。

【００１５】コアに設けられたギャップの近傍では、漏
洩磁界の磁束密度が大きい。このため、ギャップの近傍
に配置するシ−トコイルほど、コア装着孔の中心から半
径方向に離して形成する。この結果、シ−トコイルを通
過する漏洩磁界の磁束が減少し、渦電流が小さくなる。
また、ギャップから離れるほどシ−トコイルをコア装着
孔に隣接して形成することができるので、シ−トコイル
を形成できる領域が広がる。このため、シ−トコイルの
パタ−ン幅を広くすることができる。従って、直列接続
されたシ−トコイル全体の抵抗値は小さくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を用いて本発明に係るコイル
装置の実施例を説明する。なお、コイル装置は、積層シ
−トコイル２０とコア２とから構成される。積層シ−ト
コイル２０を構成する二枚の一次コイル基板２１と一枚
の二次コイル基板２２の表裏面に形成されたシ−トコイ
ル２３と２４以外は従来例と同じなため、シ−トコイル
２３と２４を中心に説明し、他の部分は説明は簡略化す
る。なお、コア２の説明は省略し、従来例と同じ構成部
分は同じ番号を用いて説明する。

【００１７】一次コイル基板２１は、円板状の絶縁基板
５と、絶縁基板５の表裏面に対向するように設けられた
一次コイルとなるシ−トコイル２３とから形成される。
シ−トコイル２３は、外周側から中心側に向かってスパ
イラル状に形成される。なお、表面に形成されるシ−ト
コイル２３Ａのパタ−ン幅は均一に形成される。裏面に
形成されるシ−トコイル２３Ｂは、シ−トコイル２３Ａ
の形状から、コア装着孔１５の中心軸Ｌから半径方向の
距離Ｗ１の領域内にある部分を取り除いた形状である。
このため、コア装着孔１５に隣接するシ−トコイル２３
Ｂのパタ−ン幅は、中心側の端部に向かって徐々に細く
なる。シ−トコイル２３は、例えば銅箔のような導電性
薄膜で形成され、表裏面のシ−トコイル２３Ａと２３Ｂ
の中心側の端部は、絶縁基板５に設けられたスル−ホ−
ル７を介して相互に電気的に接続される。表裏面のシ−
トコイル２３Ａと２３Ｂの外周側の端部は、それぞれ入
出力端子Ｔ１とＴ２、Ｔ３とＴ４とに接続される。ま
た、絶縁基板５の中央部は、開口形が円形の貫通孔８が
設けられる。

【００１８】二次コイル基板２２は、円板状の絶縁基板
９と、絶縁基板９の表裏面に対向するように設けられた
二次コイルとなるシ−トコイル２４とから形成される。
シ−トコイル２４は、外周側から中心側に向かってスパ
イラル状に形成される。シ−トコイル２４は、コア装着
孔１５の中心軸Ｌから半径方向に距離Ｗ２だけ離れた領
域に形成される。なお、距離Ｗ２は距離Ｗ１よりも長く
設定される。シ−トコイル２４は、例えば銅箔のような
導電性薄膜で形成され、表裏面のシ−トコイル２４の中
心側の端部は、絶縁基板９に設けられたスル−ホ−ル１
１を介して相互に電気的に接続される。表裏面のシ−ト
コイル２４の外周側の端部は、それぞれ入出力端子Ｔ５
とＴ６に接続される。なお、二次コイル基板２２の外径
および貫通孔１２の内径は、一次コイル基板２１の外径
および貫通孔８の内径と同じ寸法に設定される。シ−ト
コイル２４のタ−ン数は、シ−トコイル２３のタ−ン数
との関係から定められる。

【００１９】積層シ−トコイル２０は、下から一次コイ
ル基板２１、二次コイル基板２２、一次コイル基板２１
の順番に積層することにより形成される。なお、積層に
際して、一次コイル基板２１のシ−トコイル２３Ｂが積
層シ−トコイル２０の内側となるようにする。一次コイ
ル基板２１および二次コイル基板２２に設けられた貫通
孔８と１２が重なり合って、コア２を装着するためのコ
ア装着孔１５が形成される。

【００２０】上部コア部２Ａおよび下部コア部２Ｂの突
起部１８をコア装着孔１５の内部に挿入することによ
り、コア２は積層シ−トコイル２０に装着される。この
ときコア２に設けられたギャップＧは、コア装着孔１５
の中心部に形成される。従って、ギャップＧから漏洩す
る磁束が最も多く通過するのは、ギャップＧと隣接する
部分、すなわち二次コイル基板２２のシ−トコイル２４
である。しかしながら、シ−トコイル２４は、コア装着
孔１５の中心軸Ｌから半径方向に距離Ｗ２だけ離して形
成されるため、シ−トコイル２４を通過する漏洩磁界の
磁束密度は少なくなる。この結果、シ−トコイル２４に
発生する渦電流は小さくなる。

【００２１】次にギャップＧからの漏洩磁界の磁束密度
が多いのは、ギャップＧからやや離れた領域、すなわち
一次コイル基板２１のシ−トコイル２３Ｂである。しか
しながら、シ−トコイル２３Ｂは、コア装着孔１５の中
心軸Ｌから半径方向に距離Ｗ１だけ離して形成される。
このため、漏洩磁界がシ−トコイル２３Ｂに及ぼす影響
はここでも低減される。

【００２２】ギャップＧから遠く離れるにつれ、漏洩磁
界の影響は少なくなる。すなわち、一次コイル基板２１
の表面に形成されたシ−トコイル２３Ａに漏洩磁界が及
ぼす影響は少なくなる。このため、ギャップＧから遠く
離れるほど、コア装着孔１５に隣接してシ−トコイルを
形成することができる。換言すると、ギャップＧから遠
く離れるほど、シ−トコイルを形成することができる領
域が広くなる。従って、シ−トコイル２４、２３Ｂ、２
３Ａの順番に、コア装着孔１５に隣接する部分のシ−ト
コイルのパタ−ン幅を広くすることができる。このた
め、ギャップＧから遠く離れるほどシ−トコイルの抵抗
が小さくなり、エネルギ−損が低減される。

【００２３】なお、上述した実施例では、シ−トコイル
２４からなる二次コイルが２タ−ンの場合を例示した。
シ−トコイル２３からなる一次コイルとの関係からシ−
トコイル２４が複数タ−ン設けられる場合には、コア装
着孔１５に隣接するシ−トコイル２４のパタ−ン幅は、
中心側の端部に向かって徐々に細くなるように形成され
る。

【００２４】また、上述した実施例では、コア装着孔１
５の中心軸Ｌから半径方向の距離Ｗ１の領域内にシ−ト
コイル２３Ｂを設けないようにするため、コア装着孔１
５に隣接するシ−トコイル２３Ｂのパタ−ン幅を中心側
の端部に向かって徐々に細くなる場合を例示した。しか
しながら、シ−トコイル２３Ｂは必ずしもこのようにす
る必要がなく、距離Ｗ１から一次コイル基板２１の外周
端の間の領域にシ−トコイル２３Ｂを設ければ良い。す
なわち、この領域に、タ−ン数を変えること無く均一の
パタ−ン幅のシ−トコイル２３Ｂを配置形成しても良
い。なお、シ−トコイル２４についても同様である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、上述のような構成であるから
次のような効果を有する。すなわち、コイル装置を構成
する積層シ−トコイルに装着されたコアのギャップから
発生する漏洩磁界の磁束の通過を避けて、シ−トコイル
が配置形成される。このため、シ−トコイルに発生する
渦電流は小さくなる。またギャップから離れるほど、コ
ア装着孔に隣接してシ−トコイルを配置することができ
るので、シ−トコイルのパタ−ン幅を広くすることがで
きる。このため、シ−トコイルの抵抗が小さくなる。従
って、シ−トコイルにおけるエネルギ−損が低減され、
高効率のコイル装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイル装置の断面図である。

【図２】従来のコイル装置の分解斜視図である。

【図３】従来のコイル装置の断面図である。

【図４】従来の積層シ−トコイルを構成する一次コイル
基板と二次コイル基板の配置を示す図である。

【符号の説明】

１ 積層シ−トコイル ２ コア ３、２１ 一次コイル基板 ４、２２ 二次コイル基板 ５、９ 絶縁基板 ８、１２ 貫通孔 ６、１０、２３Ａ、２３Ｂ、２４ コイルシ−ト ７、１１ スル−ホ−ル １５ コア装着孔 Ｇ ギャップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシ−トコイルが積層形成された積
   層シ−トコイルと、該積層シ−トコイルに設けられたコ
   ア装着孔と、該コア装着孔の内部にギャップを設けて装
   着されたコアとを備えたコイル装置において、前記ギャ
   ップの位置に近いほど前記シ−トコイルを前記ギャップ
   から離して形成したことを特徴とするコイル装置。