トランス
【課題】トランス動作時の損失を低減することのできるトランスを提供する。
【解決手段】少なくとも２つ以上のコイルパターン２を直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックＮ１と、少なくとも２つ以上のコイルパターン２を直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックＮ１と電気的に絶縁された２次側巻線ブロックＮ２とから回路を構成し、１次側巻線ブロックＮ１を構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２と、２次側巻線ブロックＮ２を構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２との間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子３を積層した。
【解決手段】少なくとも２つ以上のコイルパターン２を直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックＮ１と、少なくとも２つ以上のコイルパターン２を直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックＮ１と電気的に絶縁された２次側巻線ブロックＮ２とから回路を構成し、１次側巻線ブロックＮ１を構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２と、２次側巻線ブロックＮ２を構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２との間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子３を積層した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルパターンが形成された基板を積層して成るプレーナ型のトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルパターンが形成された基板を積層して成るプレーナ型のトランスが知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。このプレーナ型のトランスは、多層プリント基板の各層に１次側並びに２次側を構成する各コイルパターンを交互に設け、同次側のコイルパターンの一端部同士をスルーホールを介して接続して成るコイル素子をトランスベース上に所定枚数積層配置し、トランスベース上に起立配置させた端子ピンを各コイル素子に設けたコイルパターンの他端部に設けたスルーホール内に挿入配置するとともに、各端子ピンと前記他端部に設けたスルーホールとを接続することにより各コイル素子間の同次側のコイルパターン相互の導通をとるもので、１つのコイル素子において１次側及び２次側のコイルパターンを交互に配置してコイルパターン間の磁気結合を高めることで漏れ磁束の発生を抑制し、トランス動作時の損失を低減している。
【０００３】
上述のような１次側のコイルパターンと２次側のコイルパターンとが隣接するように積層するプレーナ型のトランスの従来例を以下に示す。この従来例は、図１１（ａ）に示すように、絶縁材料から成る略矩形状の基板１の両面にそれぞれ導電材料から成る同心渦巻き状のコイルパターン２が形成されて成り基板１の厚み方向に沿って積層される複数（図示では５つ）のコイル素子３と、磁性材料から成り複数のコイル素子３の少なくとも一部を囲むコア４とを備え、各基板１の長手方向における両端縁にそれぞれ設けられた複数（図示では１０個）の接続端子部５を介して、互いに異なるコイルパターン２間を電気的に接続して回路を構成している。また、各接続端子部５には棒状の外部接続端子５ａが突設されており、外部接続端子５ａを介して電子回路が実装された他の基板（図示せず）にトランスを表面実装するようになっている。尚、各コイル素子３の間には絶縁性樹脂から成る絶縁体６が充填されており、各コイル素子３間を電気的に絶縁している。
【０００４】
コア４は、図１１（ａ）に示すように、断面略コ字状の連結コア４０と断面略Ｉ字状のＩ型コア４１とでコイル素子３を覆うように配置されている。また、連結コア４０の図１１（ａ）における上面には、Ｉ型コア４１に向かって突出する中足コア（図示せず）が一体に形成されており、各基板１に貫設されてコイルパターン２の渦巻きの中心部を通る貫設孔（図示せず）に挿通される。而して、コア４は各コイルパターン２の渦巻きの中心部に磁路を形成してコイルパターン２間を磁気結合している。尚、中足コアとＩ型コア４１との間にはギャップ（図示せず）が設けられており、該ギャップによってコア４の磁気飽和を防いでいる。
【０００５】
本従来例では、図１１（ｂ）に示すように、各々３つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１，Ｎ１１２〜Ｎ１３２，Ｎ１１３〜Ｎ１３３，Ｎ１１４〜Ｎ１３４を直列接続して成る第１乃至第４の巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４を並列接続して成る１次側巻線ブロックＮ１と、各々３つのコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２３１，Ｎ２１２〜Ｎ２３２を直列接続して成る第５の巻線部Ｎ２１、第６の巻線部Ｎ２２を並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックＮ１と電気的に絶縁された２次側巻線ブロックＮ２とからトランスが構成されており、例えば図１１（ｃ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するようにコイル素子３を積層することで、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高め、トランス動作時の損失を低減するようにしている。
【特許文献１】特開平５−１３５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、例えば第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１と第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２３１との間は隣接しているために高い磁気結合を確保することができるが、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１と第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２〜Ｎ２３２との間の積層方向における距離が離れているために磁気結合が低くなっており、トランス動作時の損失を十分に低減することができないという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、例えば巻線部毎にコイルパターン２を一括して基板１の片面に積層するように構成すれば、必要となるコイル素子３が少なくなるために各巻線部の間の磁気結合を高めることが可能である。しかし、この場合では、各巻線部のターン数が多くなるとコイルパターン２の断面積が小さくなり、巻線抵抗が大きくなることで結果的にトランス動作時の損失が大きくなるという問題がある。また、巻線抵抗を小さくするために基板１の面積を大きくすることで必要となるコイルパターン２の断面積を確保することも考えられるが、この場合にはトランスの大型化やコストの増大を招く虞がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、トランス動作時の損失を低減することのできるトランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、絶縁材料から成る基板の両面にそれぞれ導電材料から成るコイルパターンが形成されて成り基板の厚み方向に沿って積層される複数のコイル素子と、磁性材料から成り複数のコイル素子の少なくとも一部を囲むコアとを備え、互いに異なるコイルパターン間を電気的に接続して回路が構成されるプレーナ型のトランスであって、前記回路は、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックと、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックと電気的に絶縁された２次側巻線ブロックとから成り、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子が積層されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、回路を構成する全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを複数積層したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、積層ブロックは、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した一乃至複数の積層部から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、任意の積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順と、前記積層ブロックと隣接する積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順とが互いに異なることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックは、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、２次側巻線ブロックを構成する各巻線部は、それぞれ互いに異なる負荷が接続され且つ各巻線部の両端の少なくとも何れか一方が互いに電気的に絶縁されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数のコイルパターンから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックのコイルパターンは、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１乃至６の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数の単線コイルから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックは、複数のコイル素子とコアとの間に配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項７又は８の発明において、第３の巻線ブロックは、コイル素子の積層方向において１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックよりもコアに設けられたギャップに近い側に配置されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのそれぞれにおいて、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続して成ることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れか１項の発明において、コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２の何れか１項の発明において、少なくとも最外層のコイル素子の基板上に、導電材料から成り電子回路を構成する電子部品が実装される導体パターンが形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、該巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部をコイル素子の最外層に積層することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の積層方向における距離をできる限り小さくすることで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を高めることができ、したがってトランス動作時の損失を低減することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを最小単位として積層することで、積層方向において互いに最も離れた巻線部間の距離を最小とすることができ、したがって１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を高めることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した積層部を最小単位として積層することで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の距離を極力狭めることができ、したがって磁気結合を高めることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、任意の積層ブロック及び該積層ブロックと隣接する積層ブロックそれぞれにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順を互いに異ならせることで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の距離を極力狭めることができ、したがって磁気結合を高めることができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、巻線電流が大きい方の巻線ブロックを巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して構成することで、巻線抵抗を小さくすることができ、したがってトランス動作時の巻線抵抗における損失を低減することができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された第３の巻線ブロックを設け、第３の巻線ブロックのコイルパターンを１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成したので、例えば制御回路用の巻線ブロックをトランス内部に設けた場合にも１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を確保することができる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、例えば制御回路用の巻線ブロックを単線コイルで形成し且つ複数のコイル素子とコアとの間に配置したので、コイル素子とコアとの間のスペースに自由に巻線ブロックを配置することができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、第３の巻線ブロックをコイル素子の積層方向においてコアのギャップに近い側に設けることで、相対的に１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックをコアのギャップから離れた場所に配置することができ、したがってギャップからの漏れ磁束の影響を抑えることができてトランス動作時の損失を低減することができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続することで、コイルパターン形成時及び引き回し時のバラツキ等によって電流が何れかの巻線部に集中するのを回避することができる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されるので、隣接するコイルパターン間の電位差を極力小さくすることができ、したがって基板間に充填される絶縁体の積層方向における厚みを薄くすることができる。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることで、基板の積層方向における厚みを薄くすることができる。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、少なくとも最外層のコイル素子の基板上に導体パターンを形成することで電子回路を構成する電子部品を実装することができ、電子回路を構成するための基板を別途設ける必要が無く、したがって製造コストを低減することができる。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、巻線電流が大きい方の巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部を最外層に積層することで、放熱性を高めることができ、したがってコイルパターンの温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係るトランスの各実施形態について図面を用いて説明する。尚、各実施形態のトランスの基本的な構成は従来例のトランスの構造と共通であるので、以下の説明では特に断りの無い限りトランスの構造は従来例のトランスの構造と同一であるものとして説明を省略する。
【００３７】
（実施形態１）
以下、実施形態１について図１を用いて説明する。本実施形態は基板１に形成されるコイルパターン２の積層順に特徴があり、従来例の回路（図１１（ｂ）参照）を例に挙げると、１次側巻線ブロックＮ１を構成する全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２と、２次側巻線ブロックＮ２を構成する全ての巻線部Ｎ２１〜Ｎ２２各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２との間の積層方向における距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）ができる限り小さくなるようにコイル素子３を積層している。
【００３８】
具体的には、図１に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の順番となるようにコイル素子３を積層することで、第１の巻線部Ｎ１１の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接し、第１の巻線部Ｎ１１の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接する。更に、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１１３、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１１４、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１２３の順番となるようにコイル素子３を積層することで、第３の巻線部Ｎ１３の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第４の巻線部Ｎ１４の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第４の巻線部Ｎ１４の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接し、第３の巻線部Ｎ１３の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接する。尚、図１に図示されている残りのコイルパターン２の積層順は一例であって、これ以外の積層順であっても構わない。
【００３９】
したがって、１次側巻線ブロックＮ１の全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４のそれぞれの一部と、２次側巻線ブロックＮ２の全ての巻線部Ｎ２１，Ｎ２２のそれぞれの一部とが隣接するように積層されるため、従来例（図１１（ｃ）参照）と比較して１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができ、したがってトランス動作時の損失を低減することができる。
【００４０】
尚、本実施形態では１次側巻線ブロックＮ１の全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４のそれぞれの一部と、２次側巻線ブロックＮ２の全ての巻線部Ｎ２１，Ｎ２２のそれぞれの一部とが隣接するように積層しているが、必ず隣接するように積層しなければならないわけではなく、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくできれば良い。
【００４１】
（実施形態２）
以下、実施形態２について図２を用いて説明する。本実施形態は、全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターン２が形成された複数のコイル素子３から成る積層ブロックを複数積層したことに特徴がある。具体的には、従来例の回路（図１１（ｂ）参照）を例に挙げると、全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ２２からそれぞれ１つずつ、計６つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１１２，Ｎ１１３，Ｎ１１４，Ｎ２１１，Ｎ２１２を選択し、これら６つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ２１２を３枚の基板１の両面にそれぞれ形成した３つのコイル素子３から積層ブロックＡを構成している（図２（ａ），（ｂ）参照）。尚、残りのコイルパターン２についても上記と同様に積層ブロックを構成しているが、本実施形態では積層ブロックＡについてのみ説明し、他の積層ブロックについては説明を省略する。
【００４２】
ここで、例えば従来のように積層ブロックを構成することを考慮せず、単に１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するように積層した場合、図２（ｃ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間の距離の最小値、即ちコイルパターンＮ１３１とコイルパターンＮ２１２との間の距離が長いために第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間で十分な磁気結合を確保することができない。これに対して、上述のように積層ブロックＡを構成した場合には、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間の距離の最小値、即ちコイルパターンＮ１１１とコイルパターンＮ２１２との間の距離が短くなり、十分な磁気結合を確保することができる。
【００４３】
上述のように、全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ２２からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターン２が形成された複数のコイル素子３から成る積層ブロックを最小単位として積層することで、互いに最も離れた巻線部各々のコイルパターン２間の距離を最小とすることができ、したがって１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができる。
【００４４】
尚、本実施形態のように、積層ブロックは１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するように積層した一乃至複数の積層部を最小単位として構成されることが望ましい（図２（ｂ）参照）。このように構成することで、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離を極力狭めることができ、磁気結合を高めることができる。
【００４５】
（実施形態３）
以下、実施形態３について図３を用いて説明する。本実施形態は、実施形態２の積層ブロックＡに隣接する積層ブロックＢ（図３（ａ）参照）におけるコイルパターン２の積層順と、積層ブロックＡにおけるコイルパターン２の積層順とを互いに異ならせていることに特徴がある。具体的には、図３（ｂ）に示すように、積層ブロックＡでは、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１１３、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１１４の順番でコイルパターン２が積層されており、積層ブロックＢでは、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１２３、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１２４の順番でコイルパターン２が積層されている。
【００４６】
ここで、第１の巻線部Ｎ１１と第５の巻線部Ｎ２１、第２の巻線部Ｎ１２と第５の巻線部Ｎ２１、第３の巻線部Ｎ１３と第６の巻線部Ｎ２２、第４の巻線部Ｎ１４と第６の巻線部Ｎ２２との間ではコイルパターン２が隣接しているが、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２、第２の巻線部Ｎ１２と第６の巻線部Ｎ２２、第３の巻線部Ｎ１３と第５の巻線部Ｎ２１、第４の巻線部Ｎ１４と第５の巻線部Ｎ２１との間ではコイルパターン２が隣接していない。そこで、積層ブロックＢのコイルパターン２の積層順を上述のようにすることで、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２、第２の巻線部Ｎ１２と第６の巻線部Ｎ２２、第３の巻線部Ｎ１３と第５の巻線部Ｎ２１、第４の巻線部Ｎ１４と第５の巻線部Ｎ２１との間でもコイルパターン２が隣接するので、磁気結合を更に高めることができる。
【００４７】
（実施形態４）
以下、実施形態４について図４を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも巻線部を多く並列接続していることに特徴がある。具体的には、１次側巻線ブロックＮ１の方が巻線電流が大きい場合、図４（ａ）に示すように、各々２つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１２１，Ｎ１１２〜Ｎ１２２を直列接続して成る第１の巻線部Ｎ１１と第２の巻線部Ｎ１２を並列接続することで１次側巻線ブロックＮ１を構成し、２つのコイルパターンＮ２１１及びＮ２２１を直列接続して成る第３の巻線部Ｎ２１で２次側巻線ブロックＮ２を構成している。
【００４８】
上述のように、巻線電流の大きい方の巻線ブロックにおける巻線部の並列接続数を多くすることで、巻線抵抗を小さくすることができ、したがってトランス動作時の巻線抵抗における損失を低減することができる。
【００４９】
ところで、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２の順番でコイルパターン２を積層している。このように積層することで、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターン２が第３の巻線部Ｎ２１の何れのコイルパターン２とも隣接し、また第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターン２が第３の巻線部Ｎ２１の何れのコイルパターン２とも隣接する。したがって、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくすることができ、磁気結合を高めることができる。
【００５０】
更に、各コイルパターン２に印加される電圧を考慮した図４（ｃ）に示すような積層順、即ち、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の順番でコイルパターン２を積層しても構わない。このように積層することで、第２の巻線部Ｎ１２の高圧側のコイルパターンＮ１１２と第３の巻線部Ｎ２１の低圧側のコイルパターンＮ２１１とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の低圧側のコイルパターンＮ１２２と第３の巻線部の高圧側のコイルパターンＮ２１１とが隣接して積層されるため、１次側巻線ブロックＮ１の高圧側及び低圧側のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２の高圧側及び低圧側のコイルパターン２との間で磁気結合を更に高めることができる。
【００５１】
尚、２次側巻線ブロックＮ２の方が巻線電流が大きい場合は、図４（ｄ）に示すように、２つのコイルパターンＮ１１１及びＮ１２１を直列接続して成る第１の巻線部Ｎ１１で１次側巻線ブロックＮ１を構成し、各々２つのコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２２１，Ｎ２１２〜Ｎ２２２を直列接続して成る第２の巻線部Ｎ２１と第３の巻線部Ｎ２２を並列接続することで２次側巻線ブロックＮ２を構成すればよく、この場合におけるコイルパターン２の積層順も、図４（ｅ）に示すように、１次巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離ができる限り小さくなるようにするのが望ましい。
【００５２】
（実施形態５）
以下、実施形態５について図５を用いて説明する。本実施形態は、図５（ａ）に示すように、実施形態４において直列に接続されていた２次側巻線ブロックＮ２の第３の巻線部Ｎ２１の２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１の接続端を電気的に絶縁し、コイルパターンＮ２１１に第１の負荷回路８ａを、コイルパターンＮ２２１に第２の負荷回路８ｂを接続している。尚、コイルパターン２の積層順は実施形態４と同様である（図５（ｂ）参照）。
【００５３】
ここで、従来のように単に１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とを交互に積層した場合には、図５（ｃ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターンＮ２２１との間の距離、及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターンＮ２１１との間の距離が離れているために磁気結合を十分に確保することができない。また、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１がコア４のギャップ４ａから離れた場所に配置され、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２がコア４のギャップ４ａから近い場所に配置されるため、第１の巻線部Ｎ１１と第２の巻線部Ｎ１２とでコイルパターン２のインダクタンス値（以下、「Ｌ値」と呼ぶ）にバラツキが生じ、第１の負荷回路８ａ及び第２の負荷回路８ｂに対してトランスの設計通りの電力供給を行うことができないという問題がある。
【００５４】
これに対して、本実施形態のコイルパターン２の積層順であれば、図５（ｂ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくすることで磁気結合を高めることができる。更に、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２がギャップ４ａから離れた場所に配置され、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２がギャップ４ａから近い場所に配置されるために、第１の巻線部Ｎ１１及び第２の巻線部Ｎ１２におけるコイルパターン２のＬ値のバラツキを抑えることができ、第１の負荷回路８ａ及び第２の負荷回路８ｂに対してトランスの設計通りの電力供給を行うことができる。
【００５５】
（実施形態６）
以下、実施形態６について図６を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２の何れとも電気的に絶縁された第３の巻線ブロックＮ３を有している点に特徴がある。第３の巻線ブロックＮ３は、例えば電源から供給される電圧の制御を行う制御回路用の電源トランスとして用いられ、図６（ａ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２が形成される基板１とは異なる基板１の両面にそれぞれコイルパターン２を形成したコイル素子３から成る。尚、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２の構成は実施形態５と同じであるので、ここでは説明及び各巻線ブロックのコイルパターン２の図番号を省略する。
【００５６】
上述のように、第３の巻線ブロックＮ３のコイルパターン２を１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２が形成される基板１とは異なる基板１に形成することで、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２と第３の巻線ブロックＮ３との間で磁気結合するのを極力防ぐことができる。したがって、第３の巻線ブロックＮ３をトランス内部に設けた場合にも１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を確保することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２をコア４のギャップ４ａから離れた場所に配置し、第３の巻線ブロックＮ３をコア４のギャップ４ａから近い場所に配置するようにしている。このようにすることで、コア４のギャップ４ａからの漏れ磁束が１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２に与える影響を抑えることができ、トランス動作時の損失を低減することができる。
【００５８】
尚、図６（ｂ）に示すように、第３の巻線ブロックＮ３を単線コイル２０を巻き回したボビン９から構成し、該ボビン９をコイル素子３とコア４との間に配置するようにしても構わない。この場合、コイル素子３とコア４との間のスペースに自由に第３の巻線ブロックＮ３を配置することができる。また、コイル素子３の積層数を増やして第３の巻線ブロックＮ３を構成する場合と比較して製造コストを低減することができる。
【００５９】
（実施形態７）
以下、実施形態７について図７を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のそれぞれにおいて、各コイルパターン２において互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続することに特徴がある。
【００６０】
本実施形態の回路は、図７に示すように、１次側巻線ブロックＮ１を２つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１を直列接続した第１の巻線部Ｎ１１と、２つのコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２を直列接続した第２の巻線部Ｎ１２とを並列接続して構成し、２次側巻線ブロックＮ２を２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１を直列接続した第３の巻線部Ｎ２１と、２つのコイルパターンＮ２１２，Ｎ２２２を直列接続した第４の巻線部Ｎ２２とを並列接続して構成している。尚、巻線ブロック毎でコイルパターン２のターン数が全て等しいものとする。
【００６１】
ここで、本実施形態では、同電位である第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１の低圧側の一端と第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２の低圧側の一端、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の高圧側の一端と第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２の高圧側の一端、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１の低圧側の一端と第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２の低圧側の一端、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１の高圧側の一端と第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２の高圧側の一端を各々電気的に接続している。
【００６２】
上述のように、各巻線ブロックにおいて同電位である部位同士を電気的に接続することで、各部位の電位が安定するとともに、コイルパターン２形成時及び引き回し時のバラツキ等によって電流が何れかの巻線部に集中するのを回避することができる。尚、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターン１２１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２の低圧側の一端を接地する場合は、これらコイルパターン２を有するコイル素子３を内側に配置することが望ましい。
【００６３】
（実施形態８）
以下、実施形態８について図８を用いて説明する。本実施形態の回路は、図８（ａ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１を２つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１を直列接続した第１の巻線部Ｎ１１と、２つのコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２を直列接続した第２の巻線部Ｎ１２とを並列接続して構成し、２次側巻線ブロックＮ２を２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１を直列接続した第３の巻線部Ｎ２１と、２つのコイルパターンＮ２１２，Ｎ２２２を直列接続した第４の巻線部Ｎ２２とを並列接続して構成している。
【００６４】
ここで、本実施形態では、各コイル素子３の基板１の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２を形成するとともに、コイルパターン２に印加される電圧が大きい順にコイルパターン２を積層している。具体的には、図８（ｂ）に示すように、同図における一番上の基板１の両面には、それぞれ電源の高圧側に接続される第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１及び負荷の高圧側に接続される第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１が形成され、同図における上から２番目の基板１の両面には、それぞれ電源の高圧側に接続される第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２及び負荷の高圧側に接続される第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２が形成される。同図における下から２番目の基板１の両面には、それぞれ電源の低圧側に接続される第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１及び負荷の低圧側に接続される第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１が形成され、同図における一番下の基板１の両面には、それぞれ電源の低圧側に接続される第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２及び負荷の低圧側に接続される第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２が形成される。
【００６５】
上述のようにコイルパターン２を積層することで、各基板１における１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との電位差を極力小さくすることができる。したがって、各基板１間に充填された絶縁体６の積層方向における厚みを薄くすることができるために、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができるとともに、トランスを小型に設計することができる。また、トランスを小型に設計しない場合には、各基板１の積層方向における厚みを薄くするとともに、各コイルパターン２の積層方向における厚みを厚くすることができるので、巻線抵抗を低減することが可能である。
【００６６】
尚、図８（ｃ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との電位差が小さければ小さいほど、基板１の積層方向における厚みを薄くするようにしても構わない。この場合にも、上記と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
（実施形態９）
以下、実施形態９について図９を用いて説明する。本実施形態は、図９に示すように、最外層のコイル素子３の基板１上面に、導電材料から成り電子回路を構成する複数の電子部品１０が実装される導体パターン２ａを基板１上面に形成されたコイルパターン２と一体に形成している。したがって、コイル素子３の基板１と一般的な電子回路用の基板とを兼用することができ、電子回路用の基板を別途設ける必要が無く、製造コストを低減することができる。また、本実施形態では表面実装用の外部接続端子５ａが不必要であるために更に製造コストを低減することができる。更に、表面実装する際の外部接続端子５ａの接触抵抗による損失を考慮する必要もない。
【００６８】
ところで、上記各実施形態において、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックのコイルパターン２の少なくとも一部を最外層のコイル素子３の基板１上に形成するのが望ましい。このようにすることで、巻線電流が大きい、即ち熱を発生し易い巻線ブロックのコイルパターン２が外気に触れるために放熱性を高めることができ、コイルパターン２の温度上昇を抑制することができる。また、トランスの周囲を放熱用のシリコン等で充填する、若しくは、図１０に示すように、最外層のコイル素子３の基板１上に形成されたコイルパターン２の上に絶縁体７ａを介して金属製の放熱体７を設けるようにすれば、より放熱性を高めることができて望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１のトランスを示すコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【図２】本発明の実施形態２のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図で、（ｃ）は従来のコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【図３】本発明の実施形態３のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の一部断面図である。
【図４】本発明の実施形態４のトランスを示す図で、（ａ）は１次側の巻線部を並列接続した場合の回路図で、（ｂ）は１次側の巻線部を並列接続した場合の基板の断面図で、（ｃ）は印加電圧を考慮して積層した場合の基板の断面図で、（ｄ）は２次側の巻線部を並列接続した場合の回路図で、（ｅ）は２次側の巻線部を並列接続した場合の基板の断面図である。
【図５】本発明の実施形態５のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は一部断面図で、（ｃ）は従来例を示す一部断面図である。
【図６】本発明の実施形態６のトランスを示す図で、（ａ）は基板に第３の巻線ブロックのコイルパターンを形成した場合を示す断面図で、（ｂ）は第３の巻線ブロックを単線コイルで構成した場合を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態７のトランスを示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態８のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は基板の積層方向の厚みが同一である場合を示す基板の断面図で、（ｃ）は基板の積層方向の厚みが基板毎に異なる場合を示す基板の断面図である。
【図９】本発明の実施形態９のトランスを示す全体斜視図である。
【図１０】最外層のコイル素子の基板上に放熱体を設けた場合を示す断面図である。
【図１１】従来のトランスを示す図で、（ａ）は全体斜視図で、（ｂ）は回路図で、（ｃ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 基板
２ コイルパターン
３ コイル素子
４ コア
Ｎ１ １次側巻線ブロック
Ｎ２ ２次側巻線ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルパターンが形成された基板を積層して成るプレーナ型のトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルパターンが形成された基板を積層して成るプレーナ型のトランスが知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。このプレーナ型のトランスは、多層プリント基板の各層に１次側並びに２次側を構成する各コイルパターンを交互に設け、同次側のコイルパターンの一端部同士をスルーホールを介して接続して成るコイル素子をトランスベース上に所定枚数積層配置し、トランスベース上に起立配置させた端子ピンを各コイル素子に設けたコイルパターンの他端部に設けたスルーホール内に挿入配置するとともに、各端子ピンと前記他端部に設けたスルーホールとを接続することにより各コイル素子間の同次側のコイルパターン相互の導通をとるもので、１つのコイル素子において１次側及び２次側のコイルパターンを交互に配置してコイルパターン間の磁気結合を高めることで漏れ磁束の発生を抑制し、トランス動作時の損失を低減している。
【０００３】
上述のような１次側のコイルパターンと２次側のコイルパターンとが隣接するように積層するプレーナ型のトランスの従来例を以下に示す。この従来例は、図１１（ａ）に示すように、絶縁材料から成る略矩形状の基板１の両面にそれぞれ導電材料から成る同心渦巻き状のコイルパターン２が形成されて成り基板１の厚み方向に沿って積層される複数（図示では５つ）のコイル素子３と、磁性材料から成り複数のコイル素子３の少なくとも一部を囲むコア４とを備え、各基板１の長手方向における両端縁にそれぞれ設けられた複数（図示では１０個）の接続端子部５を介して、互いに異なるコイルパターン２間を電気的に接続して回路を構成している。また、各接続端子部５には棒状の外部接続端子５ａが突設されており、外部接続端子５ａを介して電子回路が実装された他の基板（図示せず）にトランスを表面実装するようになっている。尚、各コイル素子３の間には絶縁性樹脂から成る絶縁体６が充填されており、各コイル素子３間を電気的に絶縁している。
【０００４】
コア４は、図１１（ａ）に示すように、断面略コ字状の連結コア４０と断面略Ｉ字状のＩ型コア４１とでコイル素子３を覆うように配置されている。また、連結コア４０の図１１（ａ）における上面には、Ｉ型コア４１に向かって突出する中足コア（図示せず）が一体に形成されており、各基板１に貫設されてコイルパターン２の渦巻きの中心部を通る貫設孔（図示せず）に挿通される。而して、コア４は各コイルパターン２の渦巻きの中心部に磁路を形成してコイルパターン２間を磁気結合している。尚、中足コアとＩ型コア４１との間にはギャップ（図示せず）が設けられており、該ギャップによってコア４の磁気飽和を防いでいる。
【０００５】
本従来例では、図１１（ｂ）に示すように、各々３つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１，Ｎ１１２〜Ｎ１３２，Ｎ１１３〜Ｎ１３３，Ｎ１１４〜Ｎ１３４を直列接続して成る第１乃至第４の巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４を並列接続して成る１次側巻線ブロックＮ１と、各々３つのコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２３１，Ｎ２１２〜Ｎ２３２を直列接続して成る第５の巻線部Ｎ２１、第６の巻線部Ｎ２２を並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックＮ１と電気的に絶縁された２次側巻線ブロックＮ２とからトランスが構成されており、例えば図１１（ｃ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するようにコイル素子３を積層することで、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高め、トランス動作時の損失を低減するようにしている。
【特許文献１】特開平５−１３５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、例えば第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１と第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２３１との間は隣接しているために高い磁気結合を確保することができるが、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１３１と第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２〜Ｎ２３２との間の積層方向における距離が離れているために磁気結合が低くなっており、トランス動作時の損失を十分に低減することができないという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、例えば巻線部毎にコイルパターン２を一括して基板１の片面に積層するように構成すれば、必要となるコイル素子３が少なくなるために各巻線部の間の磁気結合を高めることが可能である。しかし、この場合では、各巻線部のターン数が多くなるとコイルパターン２の断面積が小さくなり、巻線抵抗が大きくなることで結果的にトランス動作時の損失が大きくなるという問題がある。また、巻線抵抗を小さくするために基板１の面積を大きくすることで必要となるコイルパターン２の断面積を確保することも考えられるが、この場合にはトランスの大型化やコストの増大を招く虞がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、トランス動作時の損失を低減することのできるトランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、絶縁材料から成る基板の両面にそれぞれ導電材料から成るコイルパターンが形成されて成り基板の厚み方向に沿って積層される複数のコイル素子と、磁性材料から成り複数のコイル素子の少なくとも一部を囲むコアとを備え、互いに異なるコイルパターン間を電気的に接続して回路が構成されるプレーナ型のトランスであって、前記回路は、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックと、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックと電気的に絶縁された２次側巻線ブロックとから成り、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子が積層されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、回路を構成する全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを複数積層したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、積層ブロックは、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した一乃至複数の積層部から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、任意の積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順と、前記積層ブロックと隣接する積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順とが互いに異なることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックは、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、２次側巻線ブロックを構成する各巻線部は、それぞれ互いに異なる負荷が接続され且つ各巻線部の両端の少なくとも何れか一方が互いに電気的に絶縁されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数のコイルパターンから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックのコイルパターンは、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１乃至６の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数の単線コイルから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックは、複数のコイル素子とコアとの間に配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項７又は８の発明において、第３の巻線ブロックは、コイル素子の積層方向において１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックよりもコアに設けられたギャップに近い側に配置されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのそれぞれにおいて、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続して成ることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れか１項の発明において、コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２の何れか１項の発明において、少なくとも最外層のコイル素子の基板上に、導電材料から成り電子回路を構成する電子部品が実装される導体パターンが形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れか１項の発明において、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、該巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部をコイル素子の最外層に積層することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の積層方向における距離をできる限り小さくすることで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を高めることができ、したがってトランス動作時の損失を低減することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを最小単位として積層することで、積層方向において互いに最も離れた巻線部間の距離を最小とすることができ、したがって１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を高めることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した積層部を最小単位として積層することで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の距離を極力狭めることができ、したがって磁気結合を高めることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、任意の積層ブロック及び該積層ブロックと隣接する積層ブロックそれぞれにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順を互いに異ならせることで、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の距離を極力狭めることができ、したがって磁気結合を高めることができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、巻線電流が大きい方の巻線ブロックを巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して構成することで、巻線抵抗を小さくすることができ、したがってトランス動作時の巻線抵抗における損失を低減することができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された第３の巻線ブロックを設け、第３の巻線ブロックのコイルパターンを１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成したので、例えば制御回路用の巻線ブロックをトランス内部に設けた場合にも１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとの間の磁気結合を確保することができる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、例えば制御回路用の巻線ブロックを単線コイルで形成し且つ複数のコイル素子とコアとの間に配置したので、コイル素子とコアとの間のスペースに自由に巻線ブロックを配置することができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、第３の巻線ブロックをコイル素子の積層方向においてコアのギャップに近い側に設けることで、相対的に１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックをコアのギャップから離れた場所に配置することができ、したがってギャップからの漏れ磁束の影響を抑えることができてトランス動作時の損失を低減することができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続することで、コイルパターン形成時及び引き回し時のバラツキ等によって電流が何れかの巻線部に集中するのを回避することができる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されるので、隣接するコイルパターン間の電位差を極力小さくすることができ、したがって基板間に充填される絶縁体の積層方向における厚みを薄くすることができる。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることで、基板の積層方向における厚みを薄くすることができる。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、少なくとも最外層のコイル素子の基板上に導体パターンを形成することで電子回路を構成する電子部品を実装することができ、電子回路を構成するための基板を別途設ける必要が無く、したがって製造コストを低減することができる。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、巻線電流が大きい方の巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部を最外層に積層することで、放熱性を高めることができ、したがってコイルパターンの温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係るトランスの各実施形態について図面を用いて説明する。尚、各実施形態のトランスの基本的な構成は従来例のトランスの構造と共通であるので、以下の説明では特に断りの無い限りトランスの構造は従来例のトランスの構造と同一であるものとして説明を省略する。
【００３７】
（実施形態１）
以下、実施形態１について図１を用いて説明する。本実施形態は基板１に形成されるコイルパターン２の積層順に特徴があり、従来例の回路（図１１（ｂ）参照）を例に挙げると、１次側巻線ブロックＮ１を構成する全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２と、２次側巻線ブロックＮ２を構成する全ての巻線部Ｎ２１〜Ｎ２２各々における少なくとも１つ以上のコイルパターン２との間の積層方向における距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）ができる限り小さくなるようにコイル素子３を積層している。
【００３８】
具体的には、図１に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の順番となるようにコイル素子３を積層することで、第１の巻線部Ｎ１１の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接し、第１の巻線部Ｎ１１の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接する。更に、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１１３、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１１４、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１２３の順番となるようにコイル素子３を積層することで、第３の巻線部Ｎ１３の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第４の巻線部Ｎ１４の一部と第５の巻線部Ｎ２１の一部とが隣接し、第４の巻線部Ｎ１４の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接し、第３の巻線部Ｎ１３の一部と第６の巻線部Ｎ２２の一部とが隣接する。尚、図１に図示されている残りのコイルパターン２の積層順は一例であって、これ以外の積層順であっても構わない。
【００３９】
したがって、１次側巻線ブロックＮ１の全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４のそれぞれの一部と、２次側巻線ブロックＮ２の全ての巻線部Ｎ２１，Ｎ２２のそれぞれの一部とが隣接するように積層されるため、従来例（図１１（ｃ）参照）と比較して１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができ、したがってトランス動作時の損失を低減することができる。
【００４０】
尚、本実施形態では１次側巻線ブロックＮ１の全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ１４のそれぞれの一部と、２次側巻線ブロックＮ２の全ての巻線部Ｎ２１，Ｎ２２のそれぞれの一部とが隣接するように積層しているが、必ず隣接するように積層しなければならないわけではなく、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくできれば良い。
【００４１】
（実施形態２）
以下、実施形態２について図２を用いて説明する。本実施形態は、全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターン２が形成された複数のコイル素子３から成る積層ブロックを複数積層したことに特徴がある。具体的には、従来例の回路（図１１（ｂ）参照）を例に挙げると、全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ２２からそれぞれ１つずつ、計６つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１１２，Ｎ１１３，Ｎ１１４，Ｎ２１１，Ｎ２１２を選択し、これら６つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ２１２を３枚の基板１の両面にそれぞれ形成した３つのコイル素子３から積層ブロックＡを構成している（図２（ａ），（ｂ）参照）。尚、残りのコイルパターン２についても上記と同様に積層ブロックを構成しているが、本実施形態では積層ブロックＡについてのみ説明し、他の積層ブロックについては説明を省略する。
【００４２】
ここで、例えば従来のように積層ブロックを構成することを考慮せず、単に１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するように積層した場合、図２（ｃ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間の距離の最小値、即ちコイルパターンＮ１３１とコイルパターンＮ２１２との間の距離が長いために第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間で十分な磁気結合を確保することができない。これに対して、上述のように積層ブロックＡを構成した場合には、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２との間の距離の最小値、即ちコイルパターンＮ１１１とコイルパターンＮ２１２との間の距離が短くなり、十分な磁気結合を確保することができる。
【００４３】
上述のように、全ての巻線部Ｎ１１〜Ｎ２２からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターン２が形成された複数のコイル素子３から成る積層ブロックを最小単位として積層することで、互いに最も離れた巻線部各々のコイルパターン２間の距離を最小とすることができ、したがって１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができる。
【００４４】
尚、本実施形態のように、積層ブロックは１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とが隣接するように積層した一乃至複数の積層部を最小単位として構成されることが望ましい（図２（ｂ）参照）。このように構成することで、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離を極力狭めることができ、磁気結合を高めることができる。
【００４５】
（実施形態３）
以下、実施形態３について図３を用いて説明する。本実施形態は、実施形態２の積層ブロックＡに隣接する積層ブロックＢ（図３（ａ）参照）におけるコイルパターン２の積層順と、積層ブロックＡにおけるコイルパターン２の積層順とを互いに異ならせていることに特徴がある。具体的には、図３（ｂ）に示すように、積層ブロックＡでは、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１１３、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１１４の順番でコイルパターン２が積層されており、積層ブロックＢでは、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１、第６の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第３の巻線部Ｎ１３のコイルパターンＮ１２３、第５の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ１４のコイルパターンＮ１２４の順番でコイルパターン２が積層されている。
【００４６】
ここで、第１の巻線部Ｎ１１と第５の巻線部Ｎ２１、第２の巻線部Ｎ１２と第５の巻線部Ｎ２１、第３の巻線部Ｎ１３と第６の巻線部Ｎ２２、第４の巻線部Ｎ１４と第６の巻線部Ｎ２２との間ではコイルパターン２が隣接しているが、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２、第２の巻線部Ｎ１２と第６の巻線部Ｎ２２、第３の巻線部Ｎ１３と第５の巻線部Ｎ２１、第４の巻線部Ｎ１４と第５の巻線部Ｎ２１との間ではコイルパターン２が隣接していない。そこで、積層ブロックＢのコイルパターン２の積層順を上述のようにすることで、第１の巻線部Ｎ１１と第６の巻線部Ｎ２２、第２の巻線部Ｎ１２と第６の巻線部Ｎ２２、第３の巻線部Ｎ１３と第５の巻線部Ｎ２１、第４の巻線部Ｎ１４と第５の巻線部Ｎ２１との間でもコイルパターン２が隣接するので、磁気結合を更に高めることができる。
【００４７】
（実施形態４）
以下、実施形態４について図４を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも巻線部を多く並列接続していることに特徴がある。具体的には、１次側巻線ブロックＮ１の方が巻線電流が大きい場合、図４（ａ）に示すように、各々２つのコイルパターンＮ１１１〜Ｎ１２１，Ｎ１１２〜Ｎ１２２を直列接続して成る第１の巻線部Ｎ１１と第２の巻線部Ｎ１２を並列接続することで１次側巻線ブロックＮ１を構成し、２つのコイルパターンＮ２１１及びＮ２２１を直列接続して成る第３の巻線部Ｎ２１で２次側巻線ブロックＮ２を構成している。
【００４８】
上述のように、巻線電流の大きい方の巻線ブロックにおける巻線部の並列接続数を多くすることで、巻線抵抗を小さくすることができ、したがってトランス動作時の巻線抵抗における損失を低減することができる。
【００４９】
ところで、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２の順番でコイルパターン２を積層している。このように積層することで、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターン２が第３の巻線部Ｎ２１の何れのコイルパターン２とも隣接し、また第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターン２が第３の巻線部Ｎ２１の何れのコイルパターン２とも隣接する。したがって、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくすることができ、磁気結合を高めることができる。
【００５０】
更に、各コイルパターン２に印加される電圧を考慮した図４（ｃ）に示すような積層順、即ち、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の順番でコイルパターン２を積層しても構わない。このように積層することで、第２の巻線部Ｎ１２の高圧側のコイルパターンＮ１１２と第３の巻線部Ｎ２１の低圧側のコイルパターンＮ２１１とが隣接し、第２の巻線部Ｎ１２の低圧側のコイルパターンＮ１２２と第３の巻線部の高圧側のコイルパターンＮ２１１とが隣接して積層されるため、１次側巻線ブロックＮ１の高圧側及び低圧側のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２の高圧側及び低圧側のコイルパターン２との間で磁気結合を更に高めることができる。
【００５１】
尚、２次側巻線ブロックＮ２の方が巻線電流が大きい場合は、図４（ｄ）に示すように、２つのコイルパターンＮ１１１及びＮ１２１を直列接続して成る第１の巻線部Ｎ１１で１次側巻線ブロックＮ１を構成し、各々２つのコイルパターンＮ２１１〜Ｎ２２１，Ｎ２１２〜Ｎ２２２を直列接続して成る第２の巻線部Ｎ２１と第３の巻線部Ｎ２２を並列接続することで２次側巻線ブロックＮ２を構成すればよく、この場合におけるコイルパターン２の積層順も、図４（ｅ）に示すように、１次巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離ができる限り小さくなるようにするのが望ましい。
【００５２】
（実施形態５）
以下、実施形態５について図５を用いて説明する。本実施形態は、図５（ａ）に示すように、実施形態４において直列に接続されていた２次側巻線ブロックＮ２の第３の巻線部Ｎ２１の２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１の接続端を電気的に絶縁し、コイルパターンＮ２１１に第１の負荷回路８ａを、コイルパターンＮ２２１に第２の負荷回路８ｂを接続している。尚、コイルパターン２の積層順は実施形態４と同様である（図５（ｂ）参照）。
【００５３】
ここで、従来のように単に１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２とを交互に積層した場合には、図５（ｃ）に示すように、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターンＮ２２１との間の距離、及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターンＮ２１１との間の距離が離れているために磁気結合を十分に確保することができない。また、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１がコア４のギャップ４ａから離れた場所に配置され、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２がコア４のギャップ４ａから近い場所に配置されるため、第１の巻線部Ｎ１１と第２の巻線部Ｎ１２とでコイルパターン２のインダクタンス値（以下、「Ｌ値」と呼ぶ）にバラツキが生じ、第１の負荷回路８ａ及び第２の負荷回路８ｂに対してトランスの設計通りの電力供給を行うことができないという問題がある。
【００５４】
これに対して、本実施形態のコイルパターン２の積層順であれば、図５（ｂ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の距離をできる限り小さくすることで磁気結合を高めることができる。更に、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２がギャップ４ａから離れた場所に配置され、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１及び第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２がギャップ４ａから近い場所に配置されるために、第１の巻線部Ｎ１１及び第２の巻線部Ｎ１２におけるコイルパターン２のＬ値のバラツキを抑えることができ、第１の負荷回路８ａ及び第２の負荷回路８ｂに対してトランスの設計通りの電力供給を行うことができる。
【００５５】
（実施形態６）
以下、実施形態６について図６を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２の何れとも電気的に絶縁された第３の巻線ブロックＮ３を有している点に特徴がある。第３の巻線ブロックＮ３は、例えば電源から供給される電圧の制御を行う制御回路用の電源トランスとして用いられ、図６（ａ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２が形成される基板１とは異なる基板１の両面にそれぞれコイルパターン２を形成したコイル素子３から成る。尚、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２の構成は実施形態５と同じであるので、ここでは説明及び各巻線ブロックのコイルパターン２の図番号を省略する。
【００５６】
上述のように、第３の巻線ブロックＮ３のコイルパターン２を１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２が形成される基板１とは異なる基板１に形成することで、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２と第３の巻線ブロックＮ３との間で磁気結合するのを極力防ぐことができる。したがって、第３の巻線ブロックＮ３をトランス内部に設けた場合にも１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を確保することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２をコア４のギャップ４ａから離れた場所に配置し、第３の巻線ブロックＮ３をコア４のギャップ４ａから近い場所に配置するようにしている。このようにすることで、コア４のギャップ４ａからの漏れ磁束が１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２に与える影響を抑えることができ、トランス動作時の損失を低減することができる。
【００５８】
尚、図６（ｂ）に示すように、第３の巻線ブロックＮ３を単線コイル２０を巻き回したボビン９から構成し、該ボビン９をコイル素子３とコア４との間に配置するようにしても構わない。この場合、コイル素子３とコア４との間のスペースに自由に第３の巻線ブロックＮ３を配置することができる。また、コイル素子３の積層数を増やして第３の巻線ブロックＮ３を構成する場合と比較して製造コストを低減することができる。
【００５９】
（実施形態７）
以下、実施形態７について図７を用いて説明する。本実施形態は、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のそれぞれにおいて、各コイルパターン２において互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続することに特徴がある。
【００６０】
本実施形態の回路は、図７に示すように、１次側巻線ブロックＮ１を２つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１を直列接続した第１の巻線部Ｎ１１と、２つのコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２を直列接続した第２の巻線部Ｎ１２とを並列接続して構成し、２次側巻線ブロックＮ２を２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１を直列接続した第３の巻線部Ｎ２１と、２つのコイルパターンＮ２１２，Ｎ２２２を直列接続した第４の巻線部Ｎ２２とを並列接続して構成している。尚、巻線ブロック毎でコイルパターン２のターン数が全て等しいものとする。
【００６１】
ここで、本実施形態では、同電位である第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１の低圧側の一端と第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２の低圧側の一端、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１の高圧側の一端と第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２の高圧側の一端、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１の低圧側の一端と第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２の低圧側の一端、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１の高圧側の一端と第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２の高圧側の一端を各々電気的に接続している。
【００６２】
上述のように、各巻線ブロックにおいて同電位である部位同士を電気的に接続することで、各部位の電位が安定するとともに、コイルパターン２形成時及び引き回し時のバラツキ等によって電流が何れかの巻線部に集中するのを回避することができる。尚、第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターン１２１、第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２、第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１、第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２の低圧側の一端を接地する場合は、これらコイルパターン２を有するコイル素子３を内側に配置することが望ましい。
【００６３】
（実施形態８）
以下、実施形態８について図８を用いて説明する。本実施形態の回路は、図８（ａ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１を２つのコイルパターンＮ１１１，Ｎ１２１を直列接続した第１の巻線部Ｎ１１と、２つのコイルパターンＮ１１２，Ｎ１２２を直列接続した第２の巻線部Ｎ１２とを並列接続して構成し、２次側巻線ブロックＮ２を２つのコイルパターンＮ２１１，Ｎ２２１を直列接続した第３の巻線部Ｎ２１と、２つのコイルパターンＮ２１２，Ｎ２２２を直列接続した第４の巻線部Ｎ２２とを並列接続して構成している。
【００６４】
ここで、本実施形態では、各コイル素子３の基板１の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２を形成するとともに、コイルパターン２に印加される電圧が大きい順にコイルパターン２を積層している。具体的には、図８（ｂ）に示すように、同図における一番上の基板１の両面には、それぞれ電源の高圧側に接続される第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１１１及び負荷の高圧側に接続される第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２１１が形成され、同図における上から２番目の基板１の両面には、それぞれ電源の高圧側に接続される第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１１２及び負荷の高圧側に接続される第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２１２が形成される。同図における下から２番目の基板１の両面には、それぞれ電源の低圧側に接続される第１の巻線部Ｎ１１のコイルパターンＮ１２１及び負荷の低圧側に接続される第３の巻線部Ｎ２１のコイルパターンＮ２２１が形成され、同図における一番下の基板１の両面には、それぞれ電源の低圧側に接続される第２の巻線部Ｎ１２のコイルパターンＮ１２２及び負荷の低圧側に接続される第４の巻線部Ｎ２２のコイルパターンＮ２２２が形成される。
【００６５】
上述のようにコイルパターン２を積層することで、各基板１における１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との電位差を極力小さくすることができる。したがって、各基板１間に充填された絶縁体６の積層方向における厚みを薄くすることができるために、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との間の磁気結合を高めることができるとともに、トランスを小型に設計することができる。また、トランスを小型に設計しない場合には、各基板１の積層方向における厚みを薄くするとともに、各コイルパターン２の積層方向における厚みを厚くすることができるので、巻線抵抗を低減することが可能である。
【００６６】
尚、図８（ｃ）に示すように、１次側巻線ブロックＮ１のコイルパターン２と２次側巻線ブロックＮ２のコイルパターン２との電位差が小さければ小さいほど、基板１の積層方向における厚みを薄くするようにしても構わない。この場合にも、上記と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
（実施形態９）
以下、実施形態９について図９を用いて説明する。本実施形態は、図９に示すように、最外層のコイル素子３の基板１上面に、導電材料から成り電子回路を構成する複数の電子部品１０が実装される導体パターン２ａを基板１上面に形成されたコイルパターン２と一体に形成している。したがって、コイル素子３の基板１と一般的な電子回路用の基板とを兼用することができ、電子回路用の基板を別途設ける必要が無く、製造コストを低減することができる。また、本実施形態では表面実装用の外部接続端子５ａが不必要であるために更に製造コストを低減することができる。更に、表面実装する際の外部接続端子５ａの接触抵抗による損失を考慮する必要もない。
【００６８】
ところで、上記各実施形態において、１次側巻線ブロックＮ１及び２次側巻線ブロックＮ２のうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックのコイルパターン２の少なくとも一部を最外層のコイル素子３の基板１上に形成するのが望ましい。このようにすることで、巻線電流が大きい、即ち熱を発生し易い巻線ブロックのコイルパターン２が外気に触れるために放熱性を高めることができ、コイルパターン２の温度上昇を抑制することができる。また、トランスの周囲を放熱用のシリコン等で充填する、若しくは、図１０に示すように、最外層のコイル素子３の基板１上に形成されたコイルパターン２の上に絶縁体７ａを介して金属製の放熱体７を設けるようにすれば、より放熱性を高めることができて望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１のトランスを示すコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【図２】本発明の実施形態２のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図で、（ｃ）は従来のコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【図３】本発明の実施形態３のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の一部断面図である。
【図４】本発明の実施形態４のトランスを示す図で、（ａ）は１次側の巻線部を並列接続した場合の回路図で、（ｂ）は１次側の巻線部を並列接続した場合の基板の断面図で、（ｃ）は印加電圧を考慮して積層した場合の基板の断面図で、（ｄ）は２次側の巻線部を並列接続した場合の回路図で、（ｅ）は２次側の巻線部を並列接続した場合の基板の断面図である。
【図５】本発明の実施形態５のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は一部断面図で、（ｃ）は従来例を示す一部断面図である。
【図６】本発明の実施形態６のトランスを示す図で、（ａ）は基板に第３の巻線ブロックのコイルパターンを形成した場合を示す断面図で、（ｂ）は第３の巻線ブロックを単線コイルで構成した場合を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態７のトランスを示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態８のトランスを示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は基板の積層方向の厚みが同一である場合を示す基板の断面図で、（ｃ）は基板の積層方向の厚みが基板毎に異なる場合を示す基板の断面図である。
【図９】本発明の実施形態９のトランスを示す全体斜視図である。
【図１０】最外層のコイル素子の基板上に放熱体を設けた場合を示す断面図である。
【図１１】従来のトランスを示す図で、（ａ）は全体斜視図で、（ｂ）は回路図で、（ｃ）はコイルパターンの積層順の一例を示す基板の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 基板
２ コイルパターン
３ コイル素子
４ コア
Ｎ１ １次側巻線ブロック
Ｎ２ ２次側巻線ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料から成る基板の両面にそれぞれ導電材料から成るコイルパターンが形成されて成り基板の厚み方向に沿って積層される複数のコイル素子と、磁性材料から成り複数のコイル素子の少なくとも一部を囲むコアとを備え、互いに異なるコイルパターン間を電気的に接続して回路が構成されるプレーナ型のトランスであって、前記回路は、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックと、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックと電気的に絶縁された２次側巻線ブロックとから成り、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子が積層されたことを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記回路を構成する全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを複数積層したことを特徴とする請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記積層ブロックは、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した一乃至複数の積層部から成ることを特徴とする請求項２記載のトランス。
【請求項４】
任意の積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順と、前記積層ブロックと隣接する積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順とが互いに異なることを特徴とする請求項２又は３記載のトランス。
【請求項５】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックは、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のトランス。
【請求項６】
前記２次側巻線ブロックを構成する各巻線部は、それぞれ互いに異なる負荷が接続され且つ各巻線部の両端の少なくとも何れか一方が互いに電気的に絶縁されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のトランス。
【請求項７】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数のコイルパターンから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックのコイルパターンは、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のトランス。
【請求項８】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数の単線コイルから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックは、複数のコイル素子とコアとの間に配置されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のトランス。
【請求項９】
前記第３の巻線ブロックは、コイル素子の積層方向において１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックよりもコアに設けられたギャップに近い側に配置されることを特徴とする請求項７又は８記載のトランス。
【請求項１０】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのそれぞれにおいて、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続して成ることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１１】
前記コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１２】
前記基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることを特徴とする請求項１１に記載のトランス。
【請求項１３】
少なくとも最外層のコイル素子の基板上に、導電材料から成り電子回路を構成する電子部品が実装される導体パターンが形成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１４】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、該巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部をコイル素子の最外層に積層することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１】
絶縁材料から成る基板の両面にそれぞれ導電材料から成るコイルパターンが形成されて成り基板の厚み方向に沿って積層される複数のコイル素子と、磁性材料から成り複数のコイル素子の少なくとも一部を囲むコアとを備え、互いに異なるコイルパターン間を電気的に接続して回路が構成されるプレーナ型のトランスであって、前記回路は、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成る１次側巻線ブロックと、少なくとも２つ以上のコイルパターンを直列接続して成る巻線部を一乃至複数組並列接続して成り且つ１次側巻線ブロックと電気的に絶縁された２次側巻線ブロックとから成り、１次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンと、２次側巻線ブロックを構成する全ての巻線部各々における少なくとも１つ以上のコイルパターンとの間の距離ができる限り小さくなるようにコイル素子が積層されたことを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記回路を構成する全ての巻線部からそれぞれ１つずつ任意に選択したコイルパターンが形成された複数のコイル素子から成る積層ブロックを複数積層したことを特徴とする請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記積層ブロックは、１次側巻線ブロックのコイルパターンと２次側巻線ブロックのコイルパターンとが隣接するように積層した一乃至複数の積層部から成ることを特徴とする請求項２記載のトランス。
【請求項４】
任意の積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順と、前記積層ブロックと隣接する積層ブロックにおける１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンの積層順とが互いに異なることを特徴とする請求項２又は３記載のトランス。
【請求項５】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックは、巻線電流が小さい方の巻線ブロックよりも多くの巻線部を並列接続して成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のトランス。
【請求項６】
前記２次側巻線ブロックを構成する各巻線部は、それぞれ互いに異なる負荷が接続され且つ各巻線部の両端の少なくとも何れか一方が互いに電気的に絶縁されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のトランス。
【請求項７】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数のコイルパターンから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックのコイルパターンは、１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成される基板とは異なる基板に形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のトランス。
【請求項８】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックの何れとも電気的に絶縁された一乃至複数の単線コイルから成る第３の巻線ブロックを有し、第３の巻線ブロックは、複数のコイル素子とコアとの間に配置されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のトランス。
【請求項９】
前記第３の巻線ブロックは、コイル素子の積層方向において１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックよりもコアに設けられたギャップに近い側に配置されることを特徴とする請求項７又は８記載のトランス。
【請求項１０】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのそれぞれにおいて、各コイルパターンにおいて互いに同電位となる箇所同士を電気的に接続して成ることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１１】
前記コイル素子は、基板の両面にそれぞれ１次側巻線ブロックのコイルパターン及び２次側巻線ブロックのコイルパターンが形成されて成り、コイルパターンに印加される電圧の昇順又は降順に積層されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１２】
前記基板の積層方向における厚みを、基板の両面各々に形成されたコイルパターンそれぞれに印加される電圧の差に応じて変化させることを特徴とする請求項１１に記載のトランス。
【請求項１３】
少なくとも最外層のコイル素子の基板上に、導電材料から成り電子回路を構成する電子部品が実装される導体パターンが形成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のトランス。
【請求項１４】
前記１次側巻線ブロック及び２次側巻線ブロックのうち巻線電流が大きい方の巻線ブロックにおいて、該巻線ブロックを構成するコイルパターンの少なくとも一部をコイル素子の最外層に積層することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載のトランス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１７７４８６（Ｐ２００８−１７７４８６Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５８６（Ｐ２００７−１１５８６）
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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