(57)【要約】      （修正有）【課題】静電結合容量を低減させつつ、体積を抑えることができ、電圧変換効率を向上させると共にコイル等から成るコア部の有効な冷却を行うことができるプレーナ型トランスを提供する。【解決手段】絶縁材料で構成される基材に導体層よりなるスパイラル状の第１のコイルパターンが形成された平面１次コイルＣ１と、前記基材に導体層よりなるスパイラル状の第２のコイルパターンが形成された平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとを対向させて互いに電磁結合させて積層したプレーナ型トランスにおいて、平面１次コイルと平面２次コイルとの間に、薄板状の導電材料で構成される静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂが配設され、静電結合シールド部材は、平面１次コイルおよび平面２次コイルから面積的にはみ出す余剰部２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２を有し、余剰部を介して放熱する放熱部２１ａ〜ｄ、２２ａ〜ｄを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料で構成される基材に導体層よりなるスパイラル状の第１のコイルパターンが形成された平面１次コイル（Ｃ１）と、前記基材に導体層よりなるスパイラル状の第２のコイルパターンが形成された一対の平面２次コイル（Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ）とを対向させて互いに電磁結合させて積層したプレーナ型トランス（Ｔ１）において、
前記平面１次コイルと前記各平面２次コイルとの間に、薄板状の導電材料で構成される静電結合シールド部材（２０ａ、２０ｂ）が配設され、
前記静電結合シールド部材は、前記平面１次コイルおよび前記平面２次コイルから面積的にはみ出す余剰部（２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２）を有し、
前記余剰部を介して放熱する放熱部（２１ａ〜２１ｄ）を備えることを特徴とするプレーナ型トランス。
【請求項２】
前記静電結合シールド部材の放熱部に接触される伝熱性の放熱器（６０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ型トランス。
【請求項３】
前記静電結合シールド部材の周縁部には、前記平面１次コイルと前記平面２次コイルとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込み（４０ａ〜４０ｃ、４１ａ〜４１ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレーナ型トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレーナ型トランスに係り、特にノイズ低減と放熱性を高めたプレーナ型トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気部品の一種として、交流電力の電圧を電磁誘導を利用して変換するトランス（変圧器）が広く用いられている。
【０００３】
ところで、トランスを電子機器のスイッチング電源等に用いる場合に、ノイズが問題となる。
【０００４】
ノイズ源としては、スイッチング電源に搭載される整流回路やスイッチング回路および商用電源が挙げられ、これらのノイズ源から発生するノイズ電流は、トランスにおいて構造的に発生する静電結合容量を介して負荷や電圧変換後の商用電源に流出してしまう。このようなノイズ電流は、高周波ノイズの原因となり、電子機器の誤動作等の弊害をもたらすという不都合がある。
【０００５】
ここで、トランスの静電結合容量が小さい程、ノイズ電流は負荷等に流れ難くなるという性質がある。
【０００６】
そこで、スイッチング電源用のトランスにおいて、静電結合容量を低減する技術が種々提案されている（特許文献１等）。
【０００７】
図９に示すように、特許文献１に係るトランスＴ１０では、コイル部１００における１次コイル１０１及び２次コイル１０２のコイル層を分離するとともに、両コイル１０１及び１０２の巻線がオーバラップしないようにずらして、１次コイルと２次コイルを配置することにより静電結合容量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−６７５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に開示される装置では、１次コイルと２次コイルをずらして配置しているため、コイルの収容スペースが大きくなり、トランス自体の体積が大きくなってしまうという難点があった。
【００１０】
また、１次コイルと２次コイルをずらして配置することにより、１次コイルと２次コイルとがある程度の距離だけ離間されるため、コイル間の磁気結合が弱まり、電圧変換効率が低下するという問題もあった。
【００１１】
さらに、スイッチング電源等の高周波化に伴って、１次コイルおよび２次コイルにおける発熱が増加傾向にあるが、トランス自体の内部に配置される１次コイルおよび２次コイルから成る所謂コア部の有効な冷却が難しいという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、静電結合容量を低減させつつ、体積を抑えることができ、電圧変換効率を向上させると共にコイル等から成るコア部の有効な冷却を行うことができるプレーナ型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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係るプレーナ型トランスの第１の態様は、絶縁材料で構成される基材に導体層よりなるスパイラル状の第１のコイルパターンが形成された平面１次コイルと、前記基材に導体層よりなるスパイラル状の第２のコイルパターンが形成された一対の平面２次コイルとを対向させて互いに電磁結合させて積層したプレーナ型トランスにおいて、前記平面１次コイルと前記各平面２次コイルとの間に、薄板状の導電材料で構成される静電結合シールド部材が配設され、前記静電結合シールド部材は、前記平面１次コイルおよび前記平面２次コイルから面積的にはみ出す余剰部を有し、前記余剰部を介して放熱する放熱部を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプレーナ型トランスの第２の態様は、第１の態様に係るプレーナ型トランスにおいて、前記静電結合シールド部材の放熱部に接触される伝熱性の放熱器を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るプレーナ型トランスの第３の態様は、第１の態様または第２の態様に係るプレーナ型トランスにおいて、前記静電結合シールド部材の周縁部には、前記平面１次コイルと前記平面２次コイルとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込みが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１７】
すなわち、第１の態様に係るプレーナ型トランスでは、平面１次コイルと平面２次コイルとの間に、薄板状の導電材料で構成される静電結合シールド部材が配設されているので、平面１次コイルと平面２次コイルとの間の静電容量結合を低減することができ、高周波ノイズの発生を有効に抑制することができる。また、従来のように静電容量結合を低減させるために１次コイルと２次コイルをずらして配置する必要がないので、トランス自体をコンパクト化することできる。さらに、平面１次コイルと平面２次コイルとをオーバラップさせることができるので、コイル間の磁気結合が強まり、電圧変換効率を向上させることができる。
【００１８】
また、静電結合シールド部材は、平面１次コイルおよび平面２次コイルから面積的にはみ出す余剰部を有し、余剰部を介して放熱する放熱部を備えるので、平面１次コイルおよび平面２次コイルを含むコア部からの発熱を静電結合シールド部材を介して有効に放熱させて冷却することができる。
【００１９】
第２の態様に係るプレーナ型トランスによれば、静電結合シールド部材の放熱部に接触される伝熱性の放熱器を備えるので、この放熱器を介して、平面１次コイルおよび平面２次コイルを含むコア部を効率的に冷却することができる。
【００２０】
第３の態様に係るプレーナ型トランスによれば、静電結合シールド部材の周縁部に、平面１次コイルと平面２次コイルとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込みが形成されているので、正常に電圧変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスの構成例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスの階層毎の概略構成を示す斜視図（ａ）、（ｂ）である。
【図３】第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスの階層毎の概略構成を示す斜視図（ｃ）、（ｄ）である。
【図４】第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスの階層毎の概略構成を示す平面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスについて、放熱器の装着状態を示す断面図である。
【図６】水冷式の放熱器（ａ）および空冷式の放熱器（ｂ）を示す斜視図である。
【図７】第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスの階層毎の概略構成を示す平面図である。
【図８】放熱器の装着位置を示す平面図である。
【図９】従来例に係るトランスの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２３】
［第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスの構成］
図１〜図４を参照して、第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ１の構成について説明する。
【００２４】
プレーナ型トランスＴ１は、例えばガラスエポキシ等で形成される絶縁基板１０を用い、エポキシ樹脂等の絶縁材料で構成される基材に銅などの導体層よりなるスパイラル状の第１のコイルパターン（図３（ｃ）、図４（ｃ）に示す例では、方形状のスパイラルパターンとなっている）が形成された平面１次コイルＣ１（図３（ｃ）および図４（ｃ）参照）と、前記基材に銅などの導体層よりなるスパイラル状の第２のコイルパターン（図４（ａ）、図４（ｅ）に示す例では、方形状の１周回のパターンとなっている）が形成された一対の平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂ（図４（ａ）および図４（ｅ）参照）とを対向させて互いに電磁結合させて積層したプレーナ型トランスとなっている。
【００２５】
そして、プレーナ型トランスＴ１では、平面１次コイルＣ１と各平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとの間に、薄板状のアルミニウム等の導電材料で構成される静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂが配設されている（図３（ｄ）、図２（ｂ）、図４（ｂ）および図４（ｄ）参照）。
【００２６】
また、静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂは、平面１次コイルＣ１および平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂから面積的にはみ出す余剰部２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２を有する（図４（ｂ）および図４（ｄ）参照）。
【００２７】
さらに、絶縁基板１０には、図４（ａ）、図４（ｅ）等に示すように、静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂの余剰部２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２を介して放熱する放熱部２１ａ〜２１ｄおよび２２ａ〜２２ｄが形成されている。なお、放熱部２１ａ〜２１ｄおよび２２ａ〜２２ｄは、銅やアルミニウム等の伝熱性が高い材料で構成される。
【００２８】
また、放熱部２１ａ〜２１ｄおよび２２ａ〜２２ｄを介して後述する放熱器に接触される。
【００２９】
なお、図２から図４において、符号２３、２４ａ、２４ｂ、２５、２６ａ、２６ｂ、２７、２８ａ、２８ｂで示されるのは、後述するヨーク部材３０ａ、３０ｂの一部を挿通させるための空隙である。
【００３０】
また、静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂの周縁部には、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込み４０ａ〜４０ｃ、４１ａ〜４１ｃが形成されている。
【００３１】
なお、図２から図４において、符号３１ａ、３１ｂは、平面１次コイルＣ１への入力端子を示し、符号５０ａ、５０ｂ、６０ａ、６０ｂは、平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂからの出力端子を示す。
【００３２】
以上の各部材を絶縁基板１０に対して順次積層させることにより、図１に示すような第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ１が構成される。
【００３３】
このような構成の第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ１によれば、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとの間に、薄板状の導電材料で構成される静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂが配設されているので、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとの間の静電容量結合を低減することができ、高周波ノイズの発生を有効に抑制することができる。
【００３４】
特に、図９に図示した従来技術のように、静電容量結合を低減させるために１次コイルと２次コイルをずらして配置する必要がないので、トランス自体をコンパクト化することできる。
【００３５】
さらに、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとをオーバラップさせることができるので、コイル間の磁気結合が強まり、電圧変換効率を向上させることができる。
【００３６】
また、静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂは、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂから面積的にはみ出す余剰部２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２を有し、この余剰部２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２を介して放熱する放熱部２１ａ〜２１ｄおよび２２ａ〜２２ｄを備えるので、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂを含むコア部からの発熱を静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂを介して有効に放熱させて冷却することができる。
【００３７】
また、静電結合シールド部材２０ａ、２０ｂの周縁部には、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込み４０ａ〜４０ｃ、４１ａ〜４１ｃが形成されているので、正常に電圧変換を行うことができる。
【００３８】
［放熱器について］
次に、第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ１に適用される放熱器６０について、図５および図６を参照して説明する。
【００３９】
図４に示すように、断面形状がコ字状の２個の放熱器６０ａ、６０ｂは、それぞれの装着面６１ａ、６１ｂが、プレーナ型トランスＴ１側の放熱部２１ａ〜２１ｄおよび２２ａ〜２２ｄとヨーク部材３０ａ、３０ｂの表面から構成される冷却面６２ａ、６２ｂと接触するように装着される。
【００４０】
放熱器６０の具体的な構成例としては、例えば図６（ａ）に示すように流路６５に冷媒としての冷却水を流通させる水冷式の放熱器６０Ａや、図６（ｂ）に示すように冷却フィン６６を多数にわたって立設した空冷式の放熱器６０Ｂが挙げられる。
【００４１】
このような放熱器６０、６０Ａ、６０Ｂを装着することにより、放熱器６０、６０Ａ、６０Ｂを介して、平面１次コイルＣ１と平面２次コイルＣ２ａ、Ｃ２ｂを含むコア部を効率的に冷却することができる。
【００４２】
［第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスの構成］
図７および図８を参照して、第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ２の構成について説明する。
【００４３】
なお、第１の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ１と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００４４】
第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ２では、図７（ａ）に示すように、基板１０上に配置される平面２次コイルＣ２ｃと所定の間隙を挟んでＬ字状の放熱部（シールド冷却部）７０が設けられている。
【００４５】
そして、図７（ｂ）に示すように、平面２次コイルＣ２ｃおよび放熱部７０を覆うように静電結合シールド部材８０ａが配置される。
【００４６】
なお、静電結合シールド部材８０ａには、平面１次コイルＣ１Ａと平面２次コイルＣ２ｃとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込み８１ａ、８１ｂが形成されている。
【００４７】
次いで、図７（ｃ）に示すように、平面２次コイルＣ２ｃと一部がオーバラップするように平面１次コイルＣ１Ａが配置される。これにより、平面２次コイルＣ２ｃと平面１次コイルＣ１Ａとの静電容量結合をより低減することができ、ノイズの発生を抑制することができる。
【００４８】
図７（ｄ）に示すように、平面２次コイルＣ２ｃおよび平面１次コイルＣ１Ａを覆うように静電結合シールド部材８０ｂが配置されている。
【００４９】
なお、静電結合シールド部材８０ｂには、平面１次コイルＣ１Ａと平面２次コイルＣ２ｄとの相互作用によって生成される電流ループを切断する切り込み８２ａ、８２ｂが形成されている。
【００５０】
そして、平面１次コイルＣ１Ａと一部がオーバラップするように平面２次コイルＣ２ｄおよび放熱部９０が配置されて、第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ２が構成される。
【００５１】
図８は、第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ２において放熱器の装着位置を示す。
【００５２】
図８（ａ）は、前出の図６（ａ）に示すような水冷式の放熱器６０Ａを装着する場合の装着面９１ａ、９１ｂを示す。
【００５３】
また、図８（ｂ）は、前出の図６（ｂ）に示すような空冷式の放熱器６０Ｂを装着する場合の装着面９２を示す。
【００５４】
このように、第２の実施の形態に係るプレーナ型トランスＴ２では、平面１次コイルＣ１Ａと平面２次コイルＣ２ｃ，Ｃ２ｄとで、別々の放熱面を設けることができるので、放熱性を向上させることができる。従って、平面１次コイルＣ１Ａおよび平面２次コイルＣ２ｃ，Ｃ２ｄを含むコア部をより効率的に冷却することができる。
【００５５】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…絶縁基板（基板）
２０ａ、２０ｂ、８０ａ、８０ｂ…静電結合シールド部材
２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ１、２０ｂ２…余剰部
２１ａ〜２１ｄ…放熱部
３０、３０ａ、３０ｂ…ヨーク部材
４０ａ〜４０ｃ、４１ａ〜４１ｃ…切り込み
６０…放熱器
６０ａ、６０ｂ、６０Ａ、６０Ｂ…放熱器
６１ａ、６１ｂ…装着面
６２ａ、６２ｂ…冷却面
６５…流路
６６…冷却フィン
７０…放熱部
９１ａ、９１ｂ、９２…装着面
１００…コイル部
１０１…１次コイル
１０２…２次コイル
Ｃ１、Ｃ１Ａ…平面１次コイル
Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ、Ｃ２ｃ、Ｃ２ｄ…平面２次コイル
Ｔ１、Ｔ２…プレーナ型トランス
Ｔ１０…トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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