[go: up one dir, main page]

JP2015188033A - Thin coil and transformer - Google Patents

Thin coil and transformer Download PDF

Info

Publication number
JP2015188033A
JP2015188033A JP2014065272A JP2014065272A JP2015188033A JP 2015188033 A JP2015188033 A JP 2015188033A JP 2014065272 A JP2014065272 A JP 2014065272A JP 2014065272 A JP2014065272 A JP 2014065272A JP 2015188033 A JP2015188033 A JP 2015188033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
conductor
annular
conductors
divided
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014065272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
敬子 生田
Keiko Ikuta
敬子 生田
正人 前出
Masato Maede
正人 前出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2014065272A priority Critical patent/JP2015188033A/en
Publication of JP2015188033A publication Critical patent/JP2015188033A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

【課題】局所的な電流の集中を緩和出来る低損失な薄型コイル及び、これを用いたトランスを提供する。
【解決手段】一部が開口した平板の環状導体2,2a,2bを重ねて形成されるコイルであり、前記環状導体は、外周と平行に複数個に分割された分割導体3a,3b,4a,4bで構成され、それらの分割導体は、上下に隣接する環状導体の分割導体のうち、コイル周方向に対称の位置にある分割導体同士が電気的に接続されている。
【選択図】図2
A low-loss thin coil that can alleviate local current concentration and a transformer using the same.
A coil is formed by overlapping flat annular conductors 2, 2a, 2b partially opened, and the annular conductor is divided into a plurality of divided conductors 3a, 3b, 4a parallel to the outer periphery. 4b, and among the divided conductors of the annular conductors adjacent to each other in the vertical direction, the divided conductors located at symmetrical positions in the coil circumferential direction are electrically connected.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、薄型コイルとそれを用いたトランスに関するものである。   The present invention relates to a thin coil and a transformer using the same.

直流電圧の変換回路である絶縁型DC−DCコンバータの主要部品にトランスがある。   A transformer is a main component of an insulation type DC-DC converter which is a DC voltage conversion circuit.

トランスは、磁性材料からなるコアと、そのコアに導線を巻き回してなる一次コイルと二次コイルとで構成されおり、一次、二次コイルの巻数比に従って、一次コイルに入力された電圧が、二次コイル側で別値の電圧に変換される。   The transformer is composed of a core made of a magnetic material, and a primary coil and a secondary coil formed by winding a conducting wire around the core, and the voltage input to the primary coil is determined according to the turn ratio of the primary and secondary coils. It is converted into a different voltage on the secondary coil side.

近年、民生エネルギー品や、車載電装品用途において、設置スペースの制限から、トランスの薄型化が要求されている。   In recent years, transformers have been required to be thinner due to the limited installation space in consumer energy products and in-vehicle electrical components.

これに対し、コイルを平板導体で構成することで、トランスの薄型化を実現しているものがある(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, there exists a thing which implement | achieved thinning of a transformer by comprising a coil with a flat conductor (for example, refer patent document 1).

図12A及び図12Bは、特許文献1のトランス構造を示す図である。図12Aおいて、一次コイル101と二次コイル102とは、それぞれ、一部が開口した平板の環状導体103を、所望の巻数分重ね、螺旋状になるよう接合することで構成される。一次コイル101と二次コイル102とは、絶縁体104を介して重ねられ、それらを上下からコア105で挟み込むことで、トランス106が構成される。   12A and 12B are diagrams showing the transformer structure of Patent Document 1. FIG. In FIG. 12A, the primary coil 101 and the secondary coil 102 are each configured by joining a flat annular conductor 103 having a partially opened opening in a desired number of turns and joining them in a spiral shape. The primary coil 101 and the secondary coil 102 are overlapped via an insulator 104, and the transformer 106 is configured by sandwiching them with a core 105 from above and below.

このようにして構成された一次コイル101と二次コイル102とは、環状導体103と同じ導体断面積を有する丸導線を巻き回して構成するコイルよりも、厚みを薄くすることが出来る。これにより、トランス106の薄型化が実現出来る。   The primary coil 101 and the secondary coil 102 thus configured can be made thinner than a coil configured by winding a round conductor having the same conductor cross-sectional area as the annular conductor 103. Thereby, the transformer 106 can be thinned.

特開平3−283505号公報JP-A-3-283505

ここで、平板導体で構成されたコイルに流れるコイル電流が、数十(kHz)以上の高周波である場合、コイル電流は、表皮効果と近接効果とによって、図12Bに示す環状導体103の内側面107側と外側面108側に片寄ろうとし、電流経路が狭まるので、コイルの電気抵抗は増加する。   Here, when the coil current flowing through the coil constituted by the flat conductor is a high frequency of several tens (kHz) or more, the coil current is caused by the skin effect and the proximity effect, and the inner surface of the annular conductor 103 shown in FIG. 12B. Since the current path is narrowed toward the 107 side and the outer surface 108 side, the electric resistance of the coil increases.

さらに、前記従来の構造では、内側面107側の電流経路の方が、外側面108側の電流経路よりも、経路長が短いために、内側面107側の電流経路に殆どのコイル電流が集中してしまい、両側面の電流経路に同量のコイル電流が流れる場合に比べて、コイル損失が増加してしまうという課題があった。   Furthermore, in the conventional structure, the current path on the inner surface 107 side has a shorter path length than the current path on the outer surface 108 side, so that most of the coil current is concentrated on the current path on the inner surface 107 side. As a result, the coil loss increases as compared with the case where the same amount of coil current flows through the current paths on both sides.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、局所的な電流の集中を緩和出来る低損失な薄型コイル及びこれを用いたトランスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a low-loss thin coil that can alleviate local current concentration and a transformer using the same.

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、一部が開口した平板の環状導体を重ねて形成されるコイルであり、
前記環状導体は、外周と平行に複数個に分割された分割導体で構成され、それらの分割導体は、上下に隣接する環状導体の分割導体のうち、コイル周方向に対称の位置にある分割導体同士が電気的に接続されていることを特徴とする薄型コイルを提供する。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a coil is formed by overlapping flat annular conductors that are partially open,
The annular conductor is composed of a plurality of divided conductors parallel to the outer periphery, and the divided conductors are divided conductors at symmetrical positions in the coil circumferential direction among the divided conductors of the annular conductors adjacent in the vertical direction. Provided is a thin coil characterized in that they are electrically connected to each other.

また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、複数のコイルを備えるトランスであって、
前記複数のコイルのうちの少なくとも一つのコイルは、前記態様に記載の薄型コイルで構成されている、トランスを提供する。
In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, a transformer comprising a plurality of coils,
At least one coil of the plurality of coils provides a transformer configured by the thin coil described in the above aspect.

なお、本発明において、環状導体の「環状」とは、円形だけではなく、楕円形又は多角形も含む。   In the present invention, the “annular” of the annular conductor includes not only a circle but also an ellipse or a polygon.

以上のように、本発明の前記態様によれば、分割導体が形成する電流経路のうち、周方向に対して対称に位置する電流経路の長さが同等となり、流れる電流量も同等になる。その結果、局所的な電流の集中を緩和出来る低損失な薄型コイル及び、これを用いたトランスを提供することが可能となる。 As described above, according to the above aspect of the present invention, among the current paths formed by the divided conductors, the lengths of the current paths positioned symmetrically with respect to the circumferential direction are equal, and the amount of flowing current is also equal. As a result, it is possible to provide a low-loss thin coil that can alleviate local current concentration and a transformer using the same.

本発明の第1実施形態における薄型コイルの斜視図The perspective view of the thin coil in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態における薄型コイルの構成を示す分解斜視図The disassembled perspective view which shows the structure of the thin coil in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における薄型コイルの作用を示す説明図Explanatory drawing which shows the effect | action of the thin coil in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例における薄型コイル(分割数m=4の場合)の斜視図The perspective view of the thin coil (in the case of division | segmentation number m = 4) in the modification of 1st Embodiment of this invention 本発明の第1実施形態の変形例における薄型コイルの構成を示す斜視図(分割数m=4の場合)The perspective view which shows the structure of the thin coil in the modification of 1st Embodiment of this invention (in the case of division | segmentation number m = 4). 本発明の第1実施形態におけるコイルを形成する連続体の説明図Explanatory drawing of the continuous body which forms the coil in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるコイルを形成する連続体の基準形の説明図Explanatory drawing of the reference | standard form of the continuous body which forms the coil in 1st Embodiment of this invention 本発明の第1実施形態の変形例における薄型コイルの折り曲げ線部の説明図Explanatory drawing of the fold line part of the thin coil in the modification of 1st Embodiment of this invention 本発明の第2実施形態におけるコイルを形成する連続体(正多角形)の説明図Explanatory drawing of the continuous body (regular polygon) which forms the coil in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例におけるコイルを形成する連続体(長方形)の説明図Explanatory drawing of the continuous body (rectangle) which forms the coil in the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例におけるコイルを形成する連続体(楕円形)の説明図Explanatory drawing of the continuous body (ellipse) which forms the coil in the modification of 2nd Embodiment of this invention 本発明の第1又は第2実施形態におけるコイルを使用するトランスの模式図Schematic diagram of a transformer using a coil in the first or second embodiment of the present invention 特許文献1に記載された従来の薄型トランスの模式図Schematic diagram of a conventional thin transformer described in Patent Document 1 特許文献1に記載された従来の薄型トランスの模式図Schematic diagram of a conventional thin transformer described in Patent Document 1

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に、本発明の実施の形態における、薄型コイル1を示す。   FIG. 1 shows a thin coil 1 according to an embodiment of the present invention.

薄型コイル1は、多数の環状導体2を積層して構成される。ここでは、奇数ターンの環状導体を2аとし、偶数ターンの環状導体を2bとする。   The thin coil 1 is configured by laminating a large number of annular conductors 2. Here, the annular conductor of the odd number turns is 2a, and the annular conductor of the even number turns is 2b.

環状導体2(2a,2b)は、任意角度の開口部2pを有する環状の導体平板であり、外周と平行に分割されて、分割導体3a,4a,3b,4bを構成している。分割導体3aと分割導体4aとは、互いに相似形状であり、分割導体3bと分割導体4bとは、互いに相似形状である。   The annular conductor 2 (2a, 2b) is an annular conductor flat plate having an opening 2p having an arbitrary angle, and is divided in parallel with the outer periphery to constitute divided conductors 3a, 4a, 3b, 4b. The divided conductor 3a and the divided conductor 4a are similar to each other, and the divided conductor 3b and the divided conductor 4b are similar to each other.

薄型コイル1は、図2に示すように、薄型コイル1の奇数ターンの環状導体2аの外側分割導体3aが、薄型コイル1の偶数ターンの環状導体2bの内側分割導体4bと電気的に接続されるとともに、薄型コイル1の奇数ターンの環状導体2аの内側分割導体4aが、薄型コイル1の偶数ターンの環状導体2bの外側分割導体3bと電気的に接続される構成となっている。   As shown in FIG. 2, in the thin coil 1, the outer divided conductor 3a of the odd-numbered annular conductor 2a of the thin coil 1 is electrically connected to the inner divided conductor 4b of the even-numbered annular conductor 2b of the thin coil 1. In addition, the inner divided conductor 4a of the odd-numbered annular conductor 2a of the thin coil 1 is electrically connected to the outer divided conductor 3b of the even-numbered annular conductor 2b of the thin coil 1.

かかる構成によれば、図3に示すように、薄型コイル1の一方の入出力端部5に入力されたコイル電流cは、電流経路6のように、奇数ターンの環状導体2aでは外側分割導体3aを通るが、偶数ターンの環状導体2bでは、内側分割導体4bを通るようになる。   According to such a configuration, as shown in FIG. 3, the coil current c input to one input / output end 5 of the thin coil 1 is the outer divided conductor in the annular conductor 2 a having an odd number of turns as in the current path 6. 3a, the even-numbered annular conductor 2b passes through the inner divided conductor 4b.

同様に、薄型コイル1の他方の入出力端部7に入力されたコイル電流dは、電流経路8のように、奇数ターンの環状導体2aでは、内側分割導体4aを通るが、偶数ターンの環状導体2bでは、外側分割導体3bを通るようになる。   Similarly, the coil current d input to the other input / output end 7 of the thin coil 1 passes through the inner divided conductor 4a in the odd-turn annular conductor 2a as in the current path 8, but the even-turn annular conductor 2a. The conductor 2b passes through the outer divided conductor 3b.

よって、電流経路6と電流経路8とは、ターンを経るごとに、コイル1の周方向に対して対称に入れ替わるので、経路長が同等になる。   Therefore, since the current path 6 and the current path 8 are switched symmetrically with respect to the circumferential direction of the coil 1 every time a turn is made, the path lengths are equal.

これにより、どちらか一方の電流経路6又は8に電流が集中することなく、両電流経路6,8に同等の電流が流れるようになり、局所的な電流の集中が緩和されるので、コイル損失を低減することが可能になる。   As a result, the current does not concentrate in either one of the current paths 6 or 8, but an equivalent current flows in both the current paths 6 and 8, and the local current concentration is reduced. Can be reduced.

なお、図1〜図3に記載の環状導体2は、外周と平行に分割されたときの分割数m=2であるが、本発明の薄型コイルは、これに限られない。   In addition, although the cyclic | annular conductor 2 of FIGS. 1-3 is divided | segmented number m = 2 when it divides | segments in parallel with an outer periphery, the thin coil of this invention is not restricted to this.

第1実施形態の変形例として、図4に、分割数m=4の環状導体9で構成される薄型コイル10を示す。   As a modification of the first embodiment, FIG. 4 shows a thin coil 10 composed of an annular conductor 9 having a division number m = 4.

環状導体9は、外周と平行に4分割され、分割導体11〜14で構成されている。   The annular conductor 9 is divided into four parallel to the outer periphery, and is composed of divided conductors 11 to 14.

薄型コイル10は、図5に示すように、以下のように接続されて構成されている。まず、薄型コイル10の奇数ターンの環状導体9аの分割導体11aが、薄型コイル10の偶数ターンの環状導体9bの分割導14bと電気的に接続されている。薄型コイル10の奇数ターンの環状導体9аの分割導体12aが、薄型コイル10の偶数ターンの環状導体9bの分割導13bと電気的に接続されている。薄型コイル10の奇数ターンの環状導体9аの分割導体13aが、薄型コイル10の偶数ターンの環状導体9bの分割導12bと電気的に接続されている。薄型コイル10の奇数ターンの環状導体9аの分割導体14aが、薄型コイル10の偶数ターンの環状導体9bの分割導11bと電気的に接続されている。   As shown in FIG. 5, the thin coil 10 is configured to be connected as follows. First, the divided conductor 11a of the odd-numbered annular conductor 9a of the thin coil 10 is electrically connected to the divided conductor 14b of the even-numbered annular conductor 9b of the thin coil 10. The divided conductor 12a of the odd-numbered annular conductor 9a of the thin coil 10 is electrically connected to the divided conductor 13b of the even-numbered annular conductor 9b of the thin coil 10. The divided conductor 13a of the odd-numbered annular conductor 9a of the thin coil 10 is electrically connected to the divided conductor 12b of the even-numbered annular conductor 9b of the thin coil 10. The divided conductor 14a of the odd-numbered annular conductor 9a of the thin coil 10 is electrically connected to the divided conductor 11b of the even-numbered annular conductor 9b of the thin coil 10.

よって、薄型コイル10においては、分割導体11aと分割導体14bとで形成する電流経路と、分割導体14aと分割導体11bとで形成する電流経路が、ターンを経るごとに、コイル周方向に対称に入れ替わり、分割導体12aと分割導体13bとで形成する電流経路と、分割導体13aと分割導体12bとで形成する電流経路が、ターンを経るごとに、コイル周方向に対称に入れ替わる。   Therefore, in the thin coil 10, the current path formed by the split conductor 11a and the split conductor 14b and the current path formed by the split conductor 14a and the split conductor 11b are symmetrical in the coil circumferential direction each time a turn is made. In other words, the current path formed by the split conductor 12a and the split conductor 13b and the current path formed by the split conductor 13a and the split conductor 12b are switched symmetrically in the coil circumferential direction each time a turn is made.

すなわち、複数の分割導体で構成される環状導体を積層してなる本発明の各実施形態又は変形例にかかる薄型コイルにおいては、上下に隣接する環状導体間において、コイル周方向に対称の位置にある分割導体同士が、各々電気的に接続されていることになる。   That is, in the thin coil according to each embodiment or modification of the present invention formed by laminating annular conductors composed of a plurality of divided conductors, the annular conductors adjacent to each other are positioned symmetrically in the coil circumferential direction. Certain divided conductors are electrically connected to each other.

本構成によって、分割導体が形成する電流経路のうち、周方向に対称に位置する電流経路の長さが同等となり、電流量も同等となるので、コイル損失を低減することが出来る。   With this configuration, among the current paths formed by the divided conductors, the lengths of the current paths that are symmetrical in the circumferential direction are equal and the amount of current is also equal, so that the coil loss can be reduced.

もし分割数mが奇数の場合、環状導体内側から、((m+1)/2)番目の分割導体が形成する電流経路のみ、ターンを経ても、入れ替わる別の電流経路が存在しないが、その他の分割導体が形成する電流経路は、ターンを経るごとに、コイル周方向に対称に入れ替わるので、分割数mが偶数の場合と同様に、損失低減効果を得ることが出来る。   If the division number m is an odd number, only the current path formed by the ((m + 1) / 2) -th division conductor from the inside of the annular conductor does not have another current path to be exchanged even after the turn. The current path formed by the conductor is switched symmetrically in the circumferential direction of the coil every time a turn is made, so that a loss reduction effect can be obtained as in the case where the division number m is an even number.

さらに、環状導体には、周辺からの漏れ磁束が交鎖することで渦電流が発生するが、それら渦電流は、導体の幅の二乗に比例する。よって、分割されていない環状導体と比べて、分割数mの環状導体に発生する渦電流は、分割数m/(分割数m)に減少し、渦電流による損失を低減することが出来る。 Furthermore, eddy currents are generated in the annular conductor due to the leakage magnetic fluxes from the periphery, but these eddy currents are proportional to the square of the width of the conductor. Therefore, the eddy current generated in the annular conductor having the division number m is reduced to the division number m / (division number m 2 ) compared with the annular conductor that is not divided, and the loss due to the eddy current can be reduced.

その一方で、分割数mが多すぎると、分割導体間の隙間も、分割数m−1だけ必要になる。これにより、環状導体外側の分割導体ほど、その電流経路長が増えてしまい、電気抵抗が増加するので、損失低減効果が小さくなっていく。   On the other hand, if the number of divisions m is too large, the number of divisions m-1 is also required for the gap between the divided conductors. As a result, the divided conductor outside the annular conductor increases in its current path length and increases in electric resistance, so that the loss reduction effect is reduced.

さらに、分割数mが多いほど、環状導体加工の累積公差が大きくなり、形状品質の確保が困難になる。   Furthermore, as the number m of divisions increases, the accumulated tolerance of annular conductor processing increases, and it becomes difficult to ensure shape quality.

以上の観点より、環状導体の分割数mは、2以上10以下とするのが好ましい。   From the above viewpoint, it is preferable that the division number m of the annular conductor is 2 or more and 10 or less.

本発明の第1実施形態にかかる薄型コイル1は、次のように製造される。   The thin coil 1 according to the first embodiment of the present invention is manufactured as follows.

図6A及び図6Bは、薄型コイル1を構成する連続体15と、連続体15の基準形である、環状導体2Gを示している。   6A and 6B show a continuous body 15 constituting the thin coil 1 and an annular conductor 2G which is a standard form of the continuous body 15. FIG.

環状導体2Gは、任意角度の開口部2pを有する環状の導体平板であり、開口角度αに沿った開口端16を有している。   The annular conductor 2G is an annular conductor flat plate having an opening 2p having an arbitrary angle, and has an opening end 16 along the opening angle α.

また、環状導体2Gは、外周と平行に複数に分割されており、それら分割導体17が、所定の間隔で、同一平面状に並列に配置されている。   Further, the annular conductor 2G is divided into a plurality in parallel with the outer periphery, and the divided conductors 17 are arranged in parallel on the same plane at a predetermined interval.

連続体15は、第一の環状導体2G−1の開口端16の中点eを中心として、第二の環状導体2G−2を点対称に配置し、それら環状導体2G−1,2G−2が、継ぎ目無く連なった形状となっている。第三、第四の環状導体2G−3,2G−4を同様に配置していくことで、薄型コイル1として必要な巻き数を得ることが出来る。   In the continuum 15, the second annular conductor 2G-2 is arranged point-symmetrically around the midpoint e of the opening end 16 of the first annular conductor 2G-1, and the annular conductors 2G-1 and 2G-2 are arranged. However, it has a seamless shape. By arranging the third and fourth annular conductors 2G-3 and 2G-4 in the same manner, the number of turns necessary for the thin coil 1 can be obtained.

この連続体15を、隣接する環状導体(例えば、2G−1,2G−2)の中心点を結んだ線分f−f´と垂直に交わり、かつ開口端16の中点eを通る線分g−g´を折り曲げ線として、蛇腹折りすることで、薄型コイル1となる。   This continuum 15 intersects perpendicularly with a line segment ff ′ connecting the center points of adjacent annular conductors (for example, 2G-1 and 2G-2) and passes through the midpoint e of the open end 16. The thin coil 1 is formed by folding the bellows with gg ′ as a fold line.

なお、薄型コイル1は、一枚の連続体15で構成される必要はない。複数の連続体15又は複数の環状導体2Gを、何らかの手段で電気的に接続して、薄型コイル1を構成するようにしても良い。   Note that the thin coil 1 does not have to be composed of a single continuous body 15. The thin coil 1 may be configured by electrically connecting the plurality of continuous bodies 15 or the plurality of annular conductors 2G by some means.

環状導体2G及び連続体15は、導体の平板をエッチング又はプレス加工することで得られる。また、平角線を、直接、環状導体2G及び連続体15の形状に曲げ加工しても得られる。   The annular conductor 2G and the continuum 15 are obtained by etching or pressing a flat plate of a conductor. Further, it can be obtained by bending a rectangular wire directly into the shape of the annular conductor 2G and the continuous body 15.

また、環状導体2G及び連続体15の材料は、銅、アルミニウム、又は、それらの合金が良いが、導電率が高く、損失の小さい無酸素銅がより好ましい。   The material of the annular conductor 2G and the continuous body 15 is preferably copper, aluminum, or an alloy thereof, but oxygen-free copper having high conductivity and low loss is more preferable.

環状導体2Gの開口角度αは、環状導体2Gの導体幅hと、半径rにおいて、
2×sin−1((h/2)/r)(°)
より大きく、かつ、180(°)以下とするのが好ましい。
The opening angle α of the annular conductor 2G is defined by the conductor width h and the radius r of the annular conductor 2G.
2 × sin −1 ((h / 2) / r) (°)
It is preferably larger and 180 (°) or less.

開口角度が、2×sin−1((h/2)/r)(°)以下であると、環状導体2G内で、開口端16が重なってしまい、薄型コイル1を形成することが出来ない。また、開口角度が180(°)より大きいと、薄型コイル1に必要な巻き数nを得るために、2n枚より多くの環状導体2Gが必要になり、厚みが増大するために、薄型コイルとしてのメリットが活かせなくなる。 If the opening angle is 2 × sin −1 ((h / 2) / r) (°) or less, the opening ends 16 overlap in the annular conductor 2G, and the thin coil 1 cannot be formed. . Further, if the opening angle is larger than 180 (°), more than 2n annular conductors 2G are required to obtain the number of turns n required for the thin coil 1, and the thickness increases. The benefits of are lost.

薄型コイル1の絶縁は、環状導体2G間に絶縁体を挟む、又は、事前に環状導体2G及び連続体15の表面に絶縁被膜処理を行うことで確保される。   Insulation of the thin coil 1 is ensured by sandwiching an insulator between the annular conductors 2G or by performing an insulating coating on the surfaces of the annular conductor 2G and the continuum 15 in advance.

前記絶縁体の材料としては、ノーメック紙、ウレタン、エポキシ、ポリアミド、又は、ポリイミド系樹脂などが好ましい。   As the material of the insulator, nomec paper, urethane, epoxy, polyamide, or polyimide resin is preferable.

環状導体2G及び連続体15の導体厚みは、コイル電流の基準周波数における表皮深さの2倍以下とするのが好ましい。   It is preferable that the conductor thicknesses of the annular conductor 2G and the continuous body 15 are not more than twice the skin depth at the reference frequency of the coil current.

前記導体厚みが、表皮深さの2倍よりも大きいと、表皮効果によって、環状導体断面の中心部に電流が流れず、コイル損失が増加してしまう。   If the conductor thickness is larger than twice the skin depth, current does not flow to the center of the annular conductor cross section due to the skin effect, and coil loss increases.

一方で、コイル電流の基準周波数における表皮深さの2倍の値が、0.05(mm)より小さい場合は、前記導体厚みを0.05(mm)とするのが良い。   On the other hand, when the value twice the skin depth at the reference frequency of the coil current is smaller than 0.05 (mm), the conductor thickness is preferably set to 0.05 (mm).

前記導体厚みが、0.05(mm)よりも小さいと、環状導体2及び連続体15の剛性が下がり、加工性が悪くなる。   When the conductor thickness is smaller than 0.05 (mm), the rigidity of the annular conductor 2 and the continuous body 15 is lowered, and the workability is deteriorated.

環状導体2G及び連続体15の導体断面積は、薄型コイル1に流れる電流値を、分割導体17の導体断面積の合計値で割った電流密度の値が、3〜20(A/mm)の範囲内になるようにするのが好ましい。 The conductor cross-sectional area of the annular conductor 2G and the continuum 15 has a current density value of 3 to 20 (A / mm 2 ) obtained by dividing the current value flowing through the thin coil 1 by the total value of the conductor cross-sectional areas of the divided conductors 17. It is preferable to be within the range.

電流密度が3(A/mm)よりも小さいと、コイル電流値と前述の導体厚みによっては、環状導体2G及び連続体15の導体幅が非常に大きくなり、加工が困難になる。 When the current density is smaller than 3 (A / mm 2 ), depending on the coil current value and the above-described conductor thickness, the conductor widths of the annular conductor 2G and the continuum 15 become very large, and processing becomes difficult.

また、電流密度が、20(A/mm)よりも大きいと、薄型コイル1が発熱により高温になり、発火又は発煙の恐れがある。 On the other hand, if the current density is greater than 20 (A / mm 2 ), the thin coil 1 becomes hot due to heat generation, which may cause fire or smoke.

折り曲げ線である線分g−g´部分に、溝が加工されていても良い。図7は、本発明の第1実施形態の変形例における薄型コイル折り曲げ線部の拡大断面図を示している。溝18は、折り曲げ時に、山、もしくは谷になる側に加工される。溝18が加工されることで、連続体15の折り曲げ精度が向上し、形状品質を向上させることが出来る。   A groove may be processed in a line segment g-g ′ portion that is a folding line. FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of a thin coil fold line portion in a modification of the first embodiment of the present invention. The groove 18 is processed on the side that becomes a peak or a valley when bent. By processing the groove 18, the bending accuracy of the continuous body 15 is improved, and the shape quality can be improved.

溝18の加工寸法は、深さiが深く、幅jが広いほど、折り曲げやすくなるが、深さiが深いほど、溝加工部分の導体断面積が小さくなり、損失が増えてしまう。よって、深さiは、連続体2の導体厚みkの60%以下とするのが望ましい。   The processing dimension of the groove 18 is easier to bend as the depth i is deeper and the width j is wider. However, as the depth i is deeper, the conductor cross-sectional area of the grooved portion is reduced and loss is increased. Therefore, the depth i is desirably 60% or less of the conductor thickness k of the continuum 2.

更に、幅jが広いほど、連続体15の折り曲げ精度が低下し、薄型コイル1の形状品質が悪化する。よって、幅jは、深さiの1〜5倍程度にするのが良い。   Furthermore, as the width j is wider, the bending accuracy of the continuous body 15 is lowered, and the shape quality of the thin coil 1 is deteriorated. Therefore, the width j is preferably about 1 to 5 times the depth i.

溝18の加工形状は、図7に示す四角形に限らず、三角形でも円形でも良い。   The processed shape of the groove 18 is not limited to the quadrangle shown in FIG. 7, but may be a triangle or a circle.

なお、第1実施形態では、環状導体2,2Gの形状を円形で説明したが、正方形、長方形、又は、楕円形としても良い。   In the first embodiment, the shape of the annular conductors 2 and 2G has been described as a circle, but may be a square, a rectangle, or an ellipse.

本発明の第2実施形態として、図8〜図10に、正方形、長方形、又は、楕円形コイルを構成する連続体15を、それぞれ示す。   As 2nd Embodiment of this invention, the continuous body 15 which comprises a square, a rectangle, or an elliptical coil is shown in FIGS. 8-10, respectively.

以下、本発明の第2実施形態及びその変形例として、正方形、長方形、又は、楕円形の薄型コイルを形成する連続体15H、環状導体2Hについて、円形の薄型コイルを形成する場合と異なる点を説明する。これらのコイルにおいても、外周と平行に複数に分割された分割導体をそれぞれ有している。   Hereinafter, as a second embodiment of the present invention and its modifications, the continuum 15H and the annular conductor 2H that form a square, rectangular, or elliptical thin coil are different from the case of forming a circular thin coil. explain. Each of these coils also has a divided conductor divided into a plurality of pieces in parallel with the outer periphery.

(正方形コイル)
第2実施形態として、図8に示す、正方形コイルの連続体15Hは、正方形の頂点位置から、90(°)若しくは180(°)の開口角度βで開口している環状導体2Hを連ねることで形成される。
(Square coil)
As a second embodiment, a square coil continuum 15H shown in FIG. 8 is formed by connecting an annular conductor 2H opened at an opening angle β of 90 (°) or 180 (°) from the apex position of a square. It is formed.

(長方形コイル)
第2実施形態の変形例として、図9に示す、長方形コイルの連続体15Jは、長方形の長辺を開口した環状導体2cと、長方形の短辺を開口した環状導体2dとを交互に連ねることで形成される。
(Rectangular coil)
As a modification of the second embodiment, a rectangular coil continuum 15J shown in FIG. 9 is formed by alternately connecting an annular conductor 2c having a rectangular long side opened and an annular conductor 2d having a rectangular short side opened. Formed with.

(楕円形コイル)
第2実施形態の変形例として、図10に示す、楕円形コイルの連続体15Kは、γの開口角度で開口している楕円形の環状導体2eと、前記環状導体2eの開口端16aから(180−γ)(°)ずれた位置に、開口端16bを有している楕円形の環状導体2fを交互に連ねることで形成される。
(Oval coil)
As a modification of the second embodiment, an elliptical coil continuum 15K shown in FIG. 10 includes an elliptical annular conductor 2e opened at an opening angle of γ and an opening end 16a of the annular conductor 2e ( 180- [gamma]) ([deg.]) Are formed by alternately connecting elliptical annular conductors 2f having open ends 16b at positions shifted from each other.

図11に、第1又は第2実施形態の薄型コイルを用いたトランス19を示す。本発明の第1又は第2実施形態の薄型コイルでそれぞれ構成された一次コイル20と二次コイル21とが、ボビン22を介して重ねられ、さらに磁性材料からなるコア23で、上下から挟まれた構造となっている。すなわち、一次コイル20と二次コイル21とが、両方とも第1又は第2実施形態の薄型コイルでそれぞれ構成されている。   FIG. 11 shows a transformer 19 using the thin coil of the first or second embodiment. The primary coil 20 and the secondary coil 21 respectively configured by the thin coils of the first or second embodiment of the present invention are overlapped via a bobbin 22 and further sandwiched from above and below by a core 23 made of a magnetic material. It has a structure. That is, both the primary coil 20 and the secondary coil 21 are respectively configured by the thin coils of the first or second embodiment.

ボビン22の材料は、ABS、PGT、PBT、若しくは、PPSなどの熱可塑性樹脂、又は、フェノール、若しくは、エポキシなどの熱硬化性樹脂が好ましい。   The material of the bobbin 22 is preferably a thermoplastic resin such as ABS, PGT, PBT, or PPS, or a thermosetting resin such as phenol or epoxy.

トランス19は、一次コイル20と二次コイル21とのうち、少なくともどちらか一方を第1又は第2実施形態の薄型コイルで構成しても良い。   The transformer 19 may comprise at least one of the primary coil 20 and the secondary coil 21 with the thin coil of the first or second embodiment.

一次コイル20と二次コイル21とは、損失を抑えるために、電流経路長が最短となるよう、コア23の主軸断面形状lと同形の形状とするのが好ましい。   It is preferable that the primary coil 20 and the secondary coil 21 have the same shape as the main shaft cross-sectional shape l of the core 23 so as to minimize the current path length in order to suppress loss.

なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。   In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably.

本発明の薄型コイルは、トランスの他、インダクタ、リアクトルのコイルとして適用することが可能であり、自動車、環境、住宅、インフラなど、広範囲の分野における電源システムのDC/DCインバータ、AC/DCインバータの磁気部品として利用することが出来る。   The thin coil of the present invention can be applied as a coil for an inductor and a reactor in addition to a transformer. A DC / DC inverter and an AC / DC inverter for a power supply system in a wide range of fields such as automobiles, environment, housing, and infrastructure. It can be used as a magnetic component.

1、10 薄型コイル
2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2G、2G−1〜2G−4、2H、、9、9a、9b 環状導体
2p 開口部
3a、3b 外側分割導体
4a、4b 内側分割導体
5、7 入出力端部
6、8 電流経路
11、11a、11b、12、12a、12b、
13、13a、13b、14、14a、14b、17 分割導体
15、15H、15J、15K 連続体
16、16а、16b 開口端
18 溝
19 トランス
20 一次コイル
21 二次コイル
22 ボビン
23 コア
101 一次コイル
102 二次コイル
103 環状導体
104 絶縁体
105 コア
106 トランス
107 内側面
108 外側面
1, 10 Thin coil 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2G, 2G, 2G-1 to 2G-4, 2H, 9, 9a, 9b annular conductor 2p opening 3a, 3b outer divided conductor 4a, 4b Inner divided conductors 5, 7 Input / output ends 6, 8 Current paths 11, 11a, 11b, 12, 12a, 12b,
13, 13a, 13b, 14, 14a, 14b, 17 Split conductors 15, 15H, 15J, 15K Continuous body 16, 16a, 16b Open end 18 Groove 19 Transformer 20 Primary coil 21 Secondary coil 22 Bobbin 23 Core 101 Primary coil 102 Secondary coil 103 Annular conductor 104 Insulator 105 Core 106 Transformer 107 Inner side 108 Outer side

Claims (4)

一部が開口した平板の環状導体を重ねて形成されるコイルであり、
前記環状導体は、外周と平行に複数個に分割された分割導体で構成され、それらの分割導体は、上下に隣接する環状導体の分割導体のうち、コイル周方向に対称の位置にある分割導体同士が電気的に接続されていることを特徴とする薄型コイル。
It is a coil formed by overlapping flat annular conductors that are partially open,
The annular conductor is composed of a plurality of divided conductors parallel to the outer periphery, and the divided conductors are divided conductors at symmetrical positions in the coil circumferential direction among the divided conductors of the annular conductors adjacent in the vertical direction. A thin coil characterized in that they are electrically connected to each other.
前記環状導体は、180(°)以下の開口角度で開口している環状導体で形成される、請求項1に記載の薄型コイル。   The thin coil according to claim 1, wherein the annular conductor is formed of an annular conductor that opens at an opening angle of 180 (°) or less. 一部が開口した複数の環状導体が連続して接続された連続体を、蛇腹折りすることで形成される、請求項1又は2に記載の薄型コイル。   The thin coil according to claim 1, wherein the thin coil is formed by accordion-folding a continuous body in which a plurality of annular conductors partially opened are continuously connected. 複数のコイルを備えるトランスであって、
前記複数のコイルのうちの少なくとも一つのコイルは、請求項1〜3のいずれか1つに記載の薄型コイルで構成されている、トランス。
A transformer comprising a plurality of coils,
The at least 1 coil of these coils is a transformer comprised with the thin coil as described in any one of Claims 1-3.
JP2014065272A 2014-03-27 2014-03-27 Thin coil and transformer Pending JP2015188033A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014065272A JP2015188033A (en) 2014-03-27 2014-03-27 Thin coil and transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014065272A JP2015188033A (en) 2014-03-27 2014-03-27 Thin coil and transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015188033A true JP2015188033A (en) 2015-10-29

Family

ID=54430144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014065272A Pending JP2015188033A (en) 2014-03-27 2014-03-27 Thin coil and transformer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015188033A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019107236A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 株式会社村田製作所 Inductor and transformer
JP2019517136A (en) * 2016-05-06 2019-06-20 ヴィシェイ デール エレクトロニクス エルエルシー Stacked flat wire coils forming windings for transformers and inductors
JP2019197804A (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Tdk株式会社 Coil component and coil device
JP2023546686A (en) * 2020-10-21 2023-11-07 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Magnetic elements and video output devices containing them
CN117524670A (en) * 2023-10-30 2024-02-06 山东泰开变压器有限公司 Layer-type winding voltage regulating structure of on-load linear voltage regulating distribution transformer

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS488652U (en) * 1971-06-10 1973-01-31
JPS5732606A (en) * 1980-08-05 1982-02-22 Heiwa Denki Kk Coil
US5175525A (en) * 1991-06-11 1992-12-29 Astec International, Ltd. Low profile transformer
JPH0677077A (en) * 1992-08-28 1994-03-18 Cosel Usa Inc Manufacture of transformer winding
JPH0737721A (en) * 1993-07-19 1995-02-07 Murata Mfg Co Ltd Laminated coil
JPH0737733A (en) * 1993-07-19 1995-02-07 Murata Mfg Co Ltd Transformer
EP0662699A1 (en) * 1994-01-10 1995-07-12 Hughes Aircraft Company A helical induction coil, a device for forming and a method of making same
JPH07263234A (en) * 1994-03-25 1995-10-13 Nemitsuku Ramuda Kk Inductance element and its manufacture
JPH08250341A (en) * 1995-03-13 1996-09-27 Nippon Electric Ind Co Ltd High-frequency transformer and high-frequency reactor provided with continuous-winding coil of foil conductor
JP2004111457A (en) * 2002-09-13 2004-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of coil parts
US20050204546A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Trio Technology Co., Ltd. Method of forming induction coil and product thereof
US20080122569A1 (en) * 2006-11-27 2008-05-29 Delta Electronics, Inc. Coil structure for high frequency transformer
JP2010045188A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Tdk Corp Bobbin for coil, coil winding, and coil component
WO2010026690A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 三菱電機株式会社 Sheet transformer for dc/dc converter
JP2010056175A (en) * 2008-08-26 2010-03-11 Panasonic Electric Works Co Ltd Sheet type coil, sheet type transformer, power convertor, and on-vehicle head lamp lighting device
WO2013046533A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 パナソニック 株式会社 Planar coil and coil module, power reception apparatus, and contactless power transmission apparatus provided with same

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS488652U (en) * 1971-06-10 1973-01-31
JPS5732606A (en) * 1980-08-05 1982-02-22 Heiwa Denki Kk Coil
US5175525A (en) * 1991-06-11 1992-12-29 Astec International, Ltd. Low profile transformer
JPH0677077A (en) * 1992-08-28 1994-03-18 Cosel Usa Inc Manufacture of transformer winding
JPH0737721A (en) * 1993-07-19 1995-02-07 Murata Mfg Co Ltd Laminated coil
JPH0737733A (en) * 1993-07-19 1995-02-07 Murata Mfg Co Ltd Transformer
EP0662699A1 (en) * 1994-01-10 1995-07-12 Hughes Aircraft Company A helical induction coil, a device for forming and a method of making same
JPH07263260A (en) * 1994-01-10 1995-10-13 Hughes Aircraft Co Helical induction coil and method of manufacturing the same
JPH07263234A (en) * 1994-03-25 1995-10-13 Nemitsuku Ramuda Kk Inductance element and its manufacture
JPH08250341A (en) * 1995-03-13 1996-09-27 Nippon Electric Ind Co Ltd High-frequency transformer and high-frequency reactor provided with continuous-winding coil of foil conductor
JP2004111457A (en) * 2002-09-13 2004-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of coil parts
US20050204546A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Trio Technology Co., Ltd. Method of forming induction coil and product thereof
US20080122569A1 (en) * 2006-11-27 2008-05-29 Delta Electronics, Inc. Coil structure for high frequency transformer
JP2010045188A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Tdk Corp Bobbin for coil, coil winding, and coil component
JP2010056175A (en) * 2008-08-26 2010-03-11 Panasonic Electric Works Co Ltd Sheet type coil, sheet type transformer, power convertor, and on-vehicle head lamp lighting device
WO2010026690A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 三菱電機株式会社 Sheet transformer for dc/dc converter
WO2013046533A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 パナソニック 株式会社 Planar coil and coil module, power reception apparatus, and contactless power transmission apparatus provided with same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019517136A (en) * 2016-05-06 2019-06-20 ヴィシェイ デール エレクトロニクス エルエルシー Stacked flat wire coils forming windings for transformers and inductors
JP7028796B2 (en) 2016-05-06 2022-03-02 ヴィシェイ デール エレクトロニクス エルエルシー Stacked flat winding coil forming windings for transformers and inductors
US12476038B2 (en) 2016-05-06 2025-11-18 Vishay Dale Electronics, Llc Nested flat wound coils forming windings for transformers and inductors
WO2019107236A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 株式会社村田製作所 Inductor and transformer
JPWO2019107236A1 (en) * 2017-11-28 2020-07-27 株式会社村田製作所 Inductors and transformers
US11521788B2 (en) 2017-11-28 2022-12-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Inductor and transformer
JP2019197804A (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Tdk株式会社 Coil component and coil device
JP7124429B2 (en) 2018-05-09 2022-08-24 Tdk株式会社 Coil parts and coil devices
JP2023546686A (en) * 2020-10-21 2023-11-07 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Magnetic elements and video output devices containing them
CN117524670A (en) * 2023-10-30 2024-02-06 山东泰开变压器有限公司 Layer-type winding voltage regulating structure of on-load linear voltage regulating distribution transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4800451B1 (en) High frequency transformer
JP6352858B2 (en) Transformer
CN104737421B (en) The stator of electric rotating machine
JP5858969B2 (en) Coil and manufacturing method thereof
JP2015188033A (en) Thin coil and transformer
US20120133474A1 (en) Disc-type coil
JP2011166023A (en) Inductor
JP2014056861A (en) Coil device
JP2016058495A (en) Common mode choke coil, common mode filter, and power converter
CN109767892B (en) Choke coil
JP6003314B2 (en) Stator for rotating electrical machine
WO2013187501A1 (en) Coiled member and coil device
JP2009283176A (en) Magnetic flat braided wire, and coil
JP2005327834A (en) Coil and its manufacturing method
JP5110735B2 (en) Trance
JP5950706B2 (en) High frequency transformer
JP2011009433A (en) Edgewise winding magnetic component
US20160268037A1 (en) Stationary Induction Electric Apparatus and Method for Making the Same
JP2015192082A (en) Thin transformer
JP4738545B1 (en) High frequency transformer
CN112953069B (en) Rotating motor
JP7445926B2 (en) coil device
US11979069B2 (en) Coil, electric machine, and hybrid-electric aircraft
JP2015119535A (en) Rotary electric machine stator
JP2007035804A (en) Power conversion transformer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180918

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190402