【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器などに使用されるトランス及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、平角導体の幅方向に一定の曲率で曲げ加工を施して得られる、ヘリカルコイルを用い、結合定数が向上したトランスと、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平角導体の幅方向に一定の曲率で曲げ加工を施して得られるヘリカルコイルは、エッジワイズコイルと称され、断面が円形の導体を用いた、従来のコイルに比較して、その特殊な巻線方法によりコスト高になるものの、次のような利点があり、種々の用途に用いられている。
【０００３】
従来のコイルは、導体断面が円形のため、コイル断面における導体の占積率を６７％以上にすることが不可能であり、殆どの場合、巻線にボビンが必要である。これに対し、エッジワイズコイルは、コイル断面における導体の占積率を１００％に近づけることが可能であり、通常は巻線にボビンを必要としない。
【０００４】
また、従来のコイルでは、導体を多層に巻線して用いることが多く、コイル内部の熱が放出され難く、温度上昇の程度が大きい。これに対し、エッジワイズコイルでは、巻線が１層で済むので、熱が速やかに放出され、温度上昇が少ない。
【０００５】
また、従来のコイルでは、１ターン当たりの浮遊容量は小さいが、折り返し部が存在すると、折り返し部に大きな容量があるため、等価回路上、大きなＣが存在する。これに対し、エッジワイズコイルでは、１ターン当たりの浮遊容量が小さく折り返し部がないため、等価回路上、大きなＣは存在せず、優れた周波数特性を発現する。
【０００６】
このような特長を有するエッジワイズコイルは、トランスにも用いられている。図５は、従来のエッジワイズコイルを用いたトランスにおける、一次コイルと二次コイルの配置例を示した図である。この例では、径が比較的大きいエッジワイズコイル６ａの中に、径が比較的小さいエッジワイズコイル６ｂが嵌合するように、２個のエッジワイズを同心に配置して、電磁的な結合を確保している。
【０００７】
また、図６は、図５に示した例とは別の、従来のエッジワイズコイルを用いたトランスにおける、一次コイルと二次コイルの配置例を示した図で、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は正面図である。この例では、径がほぼ同一の２個のエッジワイズコイル７ａ、７ｂを、中心軸が一致するように、中心軸方向に並べて配置し、電磁的な結合を確保している。
【０００８】
前記の従来例では、いずれのエッジワイズコイルも、層間を密着させて巻線を行い、コイルの小型化を図っているが、いずれの例も、一次コイルと二次コイルの間の絶縁を確保するため、２個のエッジワイズコイルの間に、一定の距離を設ける必要がある。このため、一次コイルと二次コイルの間の結合性が低下し、漏れインダクタンスが大きくなるという欠点がある。
【０００９】
また、２個のエッジワイズコイルの間に一定の空隙を設けて配置することは、それだけトランス全体の容積を増加することに繋がり、機器の小型化を阻害する結果となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の技術的な課題は、エッジワイズコイルを用いた従来より小型のトランスで、及びその製造方法を提供し、併せて、このトランスを組み込む電子機器の小型化に寄与することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、エッジワイズコイルを用いたトランスにおける、一次コイルと二次コイルの配置と、それらの組立て方法を検討した結果なされたものである。
【００１２】
即ち、本発明は、平角導体の幅方向に一定の曲率で曲げ加工を施してなる、いわゆるエッジワイズコイルを２個用いて、一次コイル及び二次コイルとしたトランスにおいて、前記２個のエッジワイズコイルが、導体の層間に、ほぼ前記平角導体の厚さの間隙を有し、前記エッジワイズコイルの一方の導体の層間に、前記エッジワイズコイルの他方の導体が配置され、前記エッジワイズコイルを構成する平角導体の、軸方向に垂直な面の少なくとも一部が、交互に重なり合うように配置してなることを特徴とするトランスである。
【００１３】
また、本発明は、前記２個のエッジワイズコイルのそれぞれが、ほぼ同じ幅と厚さの平角導体から構成され、ほぼ同一の巻線径を有し、巻線の中心がほぼ同じ位置に配置されてなることを特徴とする、前記のトランスである。
【００１４】
また、本発明は、前記平角導体は、強化絶縁が施されてなることを特徴とする、前記のトランスである。
【００１５】
また、本発明は、塗装処理により強化絶縁が施されてなることを特徴とする、前記のトランスである。
【００１６】
また、本発明は、平角導体の幅方向に一定の曲率で曲げ加工を施し、導体の層間に、ほぼ該平角導体の厚さの間隙を有するエッジワイズコイルを、２個作製する工程と、前記エッジワイズコイルの一方の第１層の平角導体を、他方のエッジワイズコイルの、第１層の平角導体と第２層の平角導体の層間に、２個のエッジワイズコイルの巻線の中心がほぼ一致する位置まで挿入し、前記２個のエッジワイズコイルを、各エッジワイズコイルの巻線中心ないしその近傍の位置を軸として、相互に反対方向に回転させることで、前記エッジワイズコイルを構成する平角導体の、軸方向に垂直な面の少なくとも一部を、交互に重なり合うように配置して、２個のエッジワイズコイルを組み立てる工程を含むことを特徴とするトランスの製造方法である。
【００１７】
本発明によるトランスにおいては、一次コイルと二次コイルの導体が交互に配置され、巻線の中心をほぼ共有しているので、実質的に２個のコイルが同一の空間に配置されることになる。このため、漏れインダクタンスを極めて小さくすることが可能であり、結合性を向上することも可能となる。
【００１８】
また、一次コイルと二次コイルが密着して配置されることになり、絶縁が問題となるが、コイルに強化絶縁を施すことで、この問題に対処できる。強化絶縁は、巻線を行う前の平角導体に施してもよいが、エッジワイズコイルでは、巻線工程でコイルの外側に大きな伸び変形が加わるので、予め絶縁の厚さを調整しておく必要がある。
【００１９】
また、本発明に用いるエッジワイズコイルでは、層間にほぼ導体の厚さと同じ間隙があるので、コイル全体に塗装を施すのが容易である。従って、巻線を行ってから、塗装による強化絶縁を施すようにすることで、前記のように平角導体の絶縁厚さを調整する煩雑さを回避することができる。
【００２０】
絶縁に用いる材料には、一般的に高分子材料が用いられるが、材質は絶縁性や塗装の作業性に優れているものであれば、特に限定されるものではなく、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタンなどが挙げられる。
【００２１】
また、２個のエッジワイズコイルの組立てには、本発明に用いるエッジワイズコイルの構造的な特徴から、いずれかのエッジワイズコイルの第１層の平角導体を、他方のエッジワイズコイルの第１層と第２層の間隙に挿入し、２個のエッジワイズコイルの中心をほぼ一致させた状態で、巻線の中心を回転軸として互いに反対方向に回転させるという方法を用いることができる。この方法は、ねじ込みに近い方法であり、これによって、一次コイルと二次コイルの相対的な位置を任意に設定できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について例を挙げ、図を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明のトランスに用いるエッジワイズの一例を示す図で、図１（ａ）は、２個のエッジワイズコイルを組み立てた状態を示す斜視図、図１（ｂ）は、２個のエッジワイズコイルを組み立てた状態を示す正面図である。
【００２４】
図１に示したように、本発明では、第１のエッジワイズコイル１ａと、第２のエッジワイズコイル１ｂの、それぞれの平角導体の層が、互いに他方の導体の層間に配置された状態となっている。なお、図１（ｂ）では、識別のため、第２のエッジワイズコイル側にハッチングを施した。
【００２５】
また、図２は、図１における、第１のエッジワイズコイル１ａと、第２のエッジワイズコイル１ｂとを、それぞれ個別に示した斜視図である。図２において、２ａは第１のエッジワイズコイル１ａの、一方の端末部、２ｂは第１のエッジワイズコイル１ｂの、一方の端末部を示す。
【００２６】
図１、図２に示したように、２個のエッジワイズコイル１ａ，１ｂは、同一サイズの平角導体からなり、巻線の径も同一で、巻線の層間には、ほぼ平角導体の厚さに対応した間隙が形成されている。そして、このエッジワイズコイルの例では、巻線工程が終了した後、全体にポリアミドイミドなどを塗装、硬化して強化絶縁を施すことができる。
【００２７】
図３は、２個のエッジワイズコイルを組み立てる際の状態の平面図である。ここでは、第１のエッジワイズコイル１ａの一方の端末部２ａの層と、隣接する平角導体の層との間の間隙に、第２のエッジワイズコイル１ｂの一方の端末部２ｂを、両端末がほぼ直交する方向から挿入し、２個のエッジワイズコイルの巻線の中心が、ほぼ一致する位置まで、押し込む。その後、少なくともいずれか一方のエッジワイズコイルを、巻線の中心を軸として回転させることで、２個のエッジワイズコイルの組立てが完了する。
【００２８】
図４は、前記の組立て工程を終了したエッジワイズコイルを用いて、表面実装型トランスを構成した例を示す図で、図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、側面図、図４（ｃ）は、正面図である。ここでは、組立て後のエッジワイズコイル３に、ポリイミド樹脂フィルムなどからなる絶縁体５を介して、ＥＩ型のＭｎ−Ｚｎ系フェライトコア４を組み付け、エッジワイズコイルの４箇所の端末それぞれに、折り曲げ加工を施し、表面実装用の端子とした。
【００２９】
この例では、コイルに組み付ける磁心として、ＥＩ型のＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用いたが、磁心の形状としては、ＥＥ型など各種の形状が使用できることは勿論である。また、磁心の材質としては、前記のＭｎ−Ｚｎ系フェライトの他に、高透磁率の各種材料を用いることができる。具体的には、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのようなセラミックスの他、パーマロイ、珪素鋼板、アモルファス合金薄帯などの積層体が使用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、小型で、かつ結合性が高い、エッジワイズコイルを用いたトランス及びその製造方法が得られる。このトランスを用いることで、従来のエッジワイズコイルを用いていた機器類の、小型化や高性能化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトランスに用いるエッジワイズの一例を示す図、図１（ａ）は、２個のエッジワイズコイルを組み立てた状態を示す斜視図、図１（ｂ）は、２個のエッジワイズコイルを組み立てた状態を示す正面図。
【図２】第１のエッジワイズコイルと、第２のエッジワイズコイルとを、それぞれ個別に示した斜視図。
【図３】２個のエッジワイズコイルを組み立てる際の状態の平面図。
【図４】エッジワイズコイルを用いて、表面実装型トランスを構成した例を示す図、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は正面図。
【図５】従来のエッジワイズコイルを用いたトランスにおける一次コイルと二次コイルの配置例を示した図。
【図６】従来のエッジワイズコイルを用いたトランスにおける一次コイルと二次コイルの配置例を示した図、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は正面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ エッジワイズコイル
２ａ，２ｂ 端末部
３ 組立て後のエッジワイズコイル
４ ＥＩ型のＭｎ−Ｚｎ系フェライトコア
５ 絶縁体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transformer used for various electronic devices and the like, and more particularly, to a transformer having a helical coil obtained by performing a bending process at a constant curvature in a width direction of a rectangular conductor to improve a coupling constant. And a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A helical coil obtained by bending a rectangular conductor at a constant curvature in the width direction is called an edgewise coil, which has a special winding compared to a conventional coil that uses a conductor with a circular cross section. Although the method increases the cost, it has the following advantages and is used for various applications.
[0003]
In the conventional coil, since the conductor cross section is circular, it is impossible to increase the space factor of the conductor in the coil cross section to 67% or more. In most cases, the winding needs a bobbin. On the other hand, the edgewise coil can make the space factor of the conductor in the coil cross section close to 100%, and usually does not require a bobbin for the winding.
[0004]
Further, in a conventional coil, a conductor is often wound and used in multiple layers, so that heat inside the coil is hardly released, and the degree of temperature rise is large. On the other hand, in the edgewise coil, since only one winding is required, heat is quickly released and the temperature rise is small.
[0005]
In the conventional coil, the stray capacitance per turn is small, but if there is a folded portion, a large capacitance exists in the folded portion, so that a large C exists in the equivalent circuit. On the other hand, in the edgewise coil, since the stray capacitance per turn is small and there is no folded portion, a large C does not exist on an equivalent circuit, and excellent frequency characteristics are exhibited.
[0006]
Edgewise coils having such features are also used in transformers. FIG. 5 is a diagram showing an arrangement example of a primary coil and a secondary coil in a conventional transformer using an edgewise coil. In this example, two edgewise coils are arranged concentrically so that the edgewise coil 6b having a relatively small diameter fits into the edgewise coil 6a having a relatively large diameter, and electromagnetic coupling is performed. Is secured.
[0007]
FIG. 6 is a view showing another example of the arrangement of the primary coil and the secondary coil in a transformer using a conventional edgewise coil, which is different from the example shown in FIG. 5, and FIG. FIG. 6B is a front view. In this example, two edgewise coils 7a and 7b having substantially the same diameter are arranged side by side in the direction of the central axis so that the central axes coincide with each other, thereby ensuring electromagnetic coupling.
[0008]
In the above-described conventional example, any edgewise coil performs winding by bringing the layers into close contact with each other to reduce the size of the coil, but in any case, the insulation between the primary coil and the secondary coil is secured. Therefore, it is necessary to provide a certain distance between the two edgewise coils. For this reason, there is a disadvantage that the coupling between the primary coil and the secondary coil is reduced, and the leakage inductance is increased.
[0009]
In addition, providing a certain gap between the two edgewise coils leads to an increase in the volume of the entire transformer, which hinders miniaturization of the device.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a technical problem of the present invention is to provide a smaller transformer using an edgewise coil and a method for manufacturing the same, and to contribute to downsizing of an electronic device incorporating the transformer. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made as a result of studying the arrangement of a primary coil and a secondary coil and a method of assembling them in a transformer using an edgewise coil.
[0012]
That is, the present invention provides a transformer having a primary coil and a secondary coil using two so-called edgewise coils formed by bending a rectangular conductor in a width direction at a constant curvature. The coil has a gap having a thickness substantially equal to that of the rectangular conductor between conductor layers, and the other conductor of the edgewise coil is disposed between one conductor layer of the edgewise coil and the edgewise coil. A transformer characterized in that at least a part of a plane perpendicular to the axial direction of a constituent rectangular conductor is alternately arranged.
[0013]
Further, according to the present invention, each of the two edgewise coils is formed of a rectangular conductor having substantially the same width and thickness, has substantially the same winding diameter, and the centers of the windings are arranged at substantially the same positions. The transformer as described above, wherein the transformer is formed.
[0014]
The present invention is the transformer described above, wherein the rectangular conductor is provided with reinforced insulation.
[0015]
According to the present invention, there is provided the transformer described above, wherein reinforced insulation is provided by a coating process.
[0016]
Further, the present invention provides a step of forming two edgewise coils having a gap of substantially the thickness of the rectangular conductor between layers of the conductor by performing a bending process at a constant curvature in a width direction of the rectangular conductor, The center of the winding of the two edgewise coils is formed between the rectangular conductor of one first layer of the edgewise coil and the rectangular conductor of the first layer and the rectangular conductor of the second layer of the other edgewise coil. The edgewise coils are inserted by inserting the two edgewise coils in substantially opposite positions, and rotating the two edgewise coils in mutually opposite directions around the winding center of each edgewise coil or a position in the vicinity thereof. And a step of assembling two edgewise coils by arranging at least a part of surfaces of the rectangular conductor perpendicular to the axial direction so as to be alternately overlapped with each other.
[0017]
In the transformer according to the present invention, since the conductors of the primary coil and the secondary coil are alternately arranged and substantially share the center of the winding, substantially two coils are arranged in the same space. Become. For this reason, it is possible to make the leakage inductance extremely small, and it is also possible to improve the coupling property.
[0018]
In addition, the primary coil and the secondary coil are disposed in close contact with each other, which causes a problem of insulation. However, this problem can be solved by providing the coil with reinforced insulation. Reinforced insulation may be applied to the rectangular conductor before winding, but in the case of edgewise coils, large elongation deformation is applied to the outside of the coil during the winding process, so it is necessary to adjust the insulation thickness in advance There is.
[0019]
Further, in the edgewise coil used in the present invention, since there is substantially the same gap between the layers as the thickness of the conductor, it is easy to apply coating to the entire coil. Therefore, by performing reinforced insulation by painting after winding, it is possible to avoid the complexity of adjusting the insulation thickness of the rectangular conductor as described above.
[0020]
As the material used for insulation, a polymer material is generally used, but the material is not particularly limited as long as it is excellent in insulation and workability of coating, and polyesterimide, polyamideimide, Polyurethane.
[0021]
Further, in assembling the two edgewise coils, the rectangular conductor of the first layer of one of the edgewise coils is replaced with the first layer of the other edgewise coil due to the structural characteristics of the edgewise coil used in the present invention. A method may be used in which the two edgewise coils are inserted in the gap between the layer and the second layer, and the two edgewise coils are rotated in opposite directions about the center of the winding as a rotation axis while the centers thereof are substantially aligned. This method is a method close to screwing, whereby the relative positions of the primary coil and the secondary coil can be arbitrarily set.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings by taking an example.
[0023]
FIG. 1 is a view showing an example of an edgewise used in the transformer of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view showing a state where two edgewise coils are assembled, and FIG. FIG. 4 is a front view showing a state where the edgewise coil of FIG.
[0024]
As shown in FIG. 1, according to the present invention, the first edgewise coil 1 a and the second edgewise coil 1 b have respective rectangular conductor layers arranged between the other conductor layers. Has become. In FIG. 1B, the second edgewise coil is hatched for identification.
[0025]
FIG. 2 is a perspective view showing the first edgewise coil 1a and the second edgewise coil 1b in FIG. 1 individually. In FIG. 2, reference numeral 2a denotes one terminal of the first edgewise coil 1a, and 2b denotes one terminal of the first edgewise coil 1b.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, the two edgewise coils 1a and 1b are made of rectangular conductors of the same size, have the same winding diameter, and have a substantially rectangular conductor thickness between the winding layers. A gap corresponding to the above is formed. Then, in the example of the edgewise coil, after the winding step is completed, polyamideimide or the like can be entirely coated and cured to provide reinforced insulation.
[0027]
FIG. 3 is a plan view showing a state where two edgewise coils are assembled. Here, one terminal 2b of the second edgewise coil 1b is inserted into the gap between the layer of one terminal 2a of the first edgewise coil 1a and the layer of the adjacent rectangular conductor. Are inserted from directions substantially orthogonal to each other, and are pushed until the centers of the windings of the two edgewise coils substantially coincide with each other. Thereafter, the assembly of the two edgewise coils is completed by rotating at least one of the edgewise coils around the center of the winding.
[0028]
4A and 4B are diagrams showing an example in which a surface-mount type transformer is configured by using the edgewise coil after the above-described assembling process. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a side view. FIG. 4C is a front view. Here, an EI-type Mn—Zn-based ferrite core 4 is attached to the assembled edgewise coil 3 via an insulator 5 made of a polyimide resin film or the like, and bent at four terminals of the edgewise coil. Processing was performed to obtain terminals for surface mounting.
[0029]
In this example, an EI-type Mn-Zn-based ferrite was used as a magnetic core to be assembled to the coil. However, various shapes such as an EE-type can be used as the shape of the magnetic core. As the material of the magnetic core, various materials having high magnetic permeability can be used in addition to the above-described Mn-Zn-based ferrite. Specifically, a laminate such as a permalloy, a silicon steel plate, or an amorphous alloy ribbon can be used in addition to ceramics such as Ni—Zn ferrite.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a transformer using an edgewise coil, which is small and has high connectivity, and a method of manufacturing the transformer. By using this transformer, it is possible to contribute to the miniaturization and high performance of devices using the conventional edgewise coil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of an edgewise used in a transformer of the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view showing a state where two edgewise coils are assembled, and FIG. The front view showing the state where the edgewise coil was assembled.
FIG. 2 is a perspective view showing a first edgewise coil and a second edgewise coil, respectively.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which two edgewise coils are assembled.
4A and 4B are diagrams showing an example in which a surface mount type transformer is configured using an edgewise coil, FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a front view.
FIG. 5 is a diagram showing an example of arrangement of a primary coil and a secondary coil in a conventional transformer using an edgewise coil.
FIG. 6 is a diagram showing an example of arrangement of primary coils and secondary coils in a transformer using a conventional edgewise coil, FIG. 6 (a) is a perspective view, and FIG. 6 (b) is a front view.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 6a, 6b, 7a, 7b Edgewise coil 2a, 2b Terminal 3 Edgewise coil 4 after assembly 4 EI type Mn-Zn ferrite core 5 Insulator