JP2009212265A

JP2009212265A - トランス

Info

Publication number: JP2009212265A
Application number: JP2008052961A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamaguchi; 和行山口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-09-17

Abstract

【課題】プリント配線板からほとんど部材が突出しない従来にない小型の構造を有し、部品数が少なく安価で製造が容易なトランスを提供する。
【解決手段】平板の枠状のコア３を内蔵して形成されたプリント配線板１に、コア３の１次側巻回部３ａをプリント配線板１を挟んで巻回した状態の１次導体パターン６１ａと、コア３の２次側巻回部３ｂをプリント配線板１を挟んで巻回した状態の２次導体パターン６１ｂとを設けて、プリント配線板１に設けられたトランスを形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント配線板に設けられるトランスに関し、詳しくは、その小型化及びコストダウンに関する。

従来、各種の電気機器の制御基板等のプリント配線板に設けられる電源トランス等のトランスは、プリント配線板と別個の部品であり、プリント配線板の表面（又は裏面）に、ネジ止め、半田付け等によって取り付けられる。

例えば、電気自動車（ＥＶ）やプラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等のインバータ電源装置の制御基板の電源（低圧電源）は、例えば図５に示すように制御基板を形成するプリント配線板１００に電圧変換用のトランス２００を設け、このトランスにより、１次側巻線の２００Ｖ〜３００Ｖの高電圧電源を１２Ｖや６Ｖに降圧して形成される。

そして、トランス２００は、周知のトランスと同様、例えば枠状（ロ字状）の磁性体（珪素鋼板等）のコア２０１に１次、２次の巻線を巻回し、コア２０１の周部に磁性体の外装ケース２０２を被せて形成される。さらに、外装ケース２０２のＬ字状に折曲した左右端部がネジ止め又は半田付けによりプリント配線板１００に取り付けられる。なお、図５の２０３はトランス２００の巻線部である。

この場合、トランス２００は、コア２０１がプリント配線板１００上に立設されているので嵩だかであり、また、巻線部部２０３がコア２０１に１次、２次の巻線を何回も巻回して形成されるので厚みがあり、大型である。しかも、その製造に際しては、コア２０１に１次、２次の巻線を何度も巻回する煩雑で手間のかかる作業が必要である。そのため、高価である。

そこで、図６に示すように、それぞれ中央部に矩形の孔３００を形成した１次側のプリント基板（プリント配線板）３０１，３０２、２次側のプリント基板３０３に前記孔３００を囲むように巻線となる渦巻状の導体パターン３０４を形成し、１次側、２次側のプリント基板３０１〜３０３を絶縁テープ３０５を介して重ね合わせ、その重合体を、前記コア２０１を縦に割って横向きにした形状の分割コア３０６、３０７により、両分割コア３０６、３０７の中足３０６ａ，３０７ａを孔３００に嵌入して上下の両面から挟み、トランス２００に相当する電源トランスを形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載の図６の電源トランスは、１次、２次の巻線がプリント基板３０１〜３０３に渦巻状に形成された平面状の導体パターン３０４からなるので、図４の巻線部２０３に相当する巻線部分は薄く、巻線を巻回する手間が不要である。また、１次側、２次側のプリント基板３０１〜３０３を分割コア３０６、３０７で挟んで形成されるので図４のトランス２００程には嵩だかくない。そのため、図５のトランス２００に比して小型で安価である。
特開平７−１１５０２４号（要約書、段落［００１０］−［００１４］、図１等）

前記図６の電源トランスは、プリント基板３０１〜３０３の重合体を１枚のプリント配線板とみなすと、分割コア３０６、３０７が、横向きではあるが、そのプリント配線板の上下面より突出し、プリント配線板から部材が突出しないように小型に形成することができない問題がある。

また、分割コア３０６、３０７は中足３０６ａ、３０７ａを有する複雑な構造であり、しかも、分割コア３０６、３０７により、中足３０６ａ、３０７ａを孔３００に挿入して前記重合体を挟む構造であるので、分割コア３０６，３０７やプリント基板３０１〜３０３等の高精度の位置合わせが必要であり、絶縁テープ３０５も必要になる。そのため、部品数が多く、また、極めて精密な部品加工を要し、さらに、煩雑な組み立て作業も要し、高価になるとともに製造に手間がかかる問題がある。

本発明は、前記電源トランスのようなプリント配線板に設けられるトランスであって、プリント配線板からほとんど部材が突出しない従来にない小型の構造を有し、部品数が少なく安価で製造が容易なトランスを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のトランスは、平板の枠状のコアを内蔵して形成されたプリント配線板に、前記コアの１次側巻回部を前記プリント配線板を挟んで巻回した状態の１次導体パターンと、前記コアの２次側巻回部を前記プリント配線板を挟んで巻回した状態の２次導体パターンとを設けて形成されたことを特徴としている（請求項１）。

本発明のトランスの場合、プリント配線板にコアが内蔵され、そのコアに巻回される１次、２次の巻線が、前記プリント配線板の１次、２次導体パターンにより形成される。

この場合、トランスは、プリント配線板からほとんど部材が突出しない従来にない小型の構造である。また、コアは簡単な平板の枠状であって、組立作業等は不要であり、部材の精度の高い位置合わせも不要であるため、製造が容易である。さらに、複数枚の基板を重合する必要がなく、絶縁テープ等も不要であるので、部品数が少なく安価に形成できる。

したがって、プリント配線板からほとんど部材が突出しない従来にない小型の構造を有し、部品数が少なく安価で製造が容易なトランスを提供することができる。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図４を参照して詳述する。

（一実施形態）
まず、両面に配線パターンが形成されるプリント配線板（両面基板）に設けられるトランスに適用した場合について、図１〜図３を参照して説明する。

図１はプリント配線板１のトランス部２の斜視図である。図２はトランス部２の一部のプリント配線板１を除去した状態の拡大斜視図、図３はトランス部２の図１のＡ−Ａ線の断面図である。

プリント配線板１は、例えば電気自動車（ＥＶ）やプラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等のインバータ電源装置の制御基板であり、例えばガラスエポキシの両面基板であるが、周知の両面基板とは異なり、トランス部２に磁性体（珪素鋼板等）構成であって平板の枠状（ロ字状）のコア３を内蔵して形成されている。具体的には、プリント配線板１の製造工程において、硬化前のプリント配線板１にコア３を押し入れる等してプリント配線板１が形成されている。

また、プリント配線板１は例えばコア３の一辺が形成する１次側巻回部３ａの左右近傍において、基板表面側に多数個の電極パターン４１ａが前記一辺に沿うように配列して形成され、基板裏面側の各電極パターン４１ａに対向する基板裏面側の位置にも各電極パターン４２ａが形成されている。そして、基板表面側、基板裏面側の対向する電極パターン４１ａ、４２ａは、例えばスルーホール（ビアホールを含む）５ａにより電気的に接続されている。

また、プリント配線板１は例えばコア３の１次側巻回部３ａに対向する他の一辺の２次側巻回部３ｂの左右近傍において、１次側巻回部３ａの左右近傍と同様に、基板表面側に多数個の電極パターン４１ｂが前記他の一辺に沿うように配列して形成され、各電極パターン４１ｂに対向する基板裏面側の位置にも各電極パターン４２ｂが形成されている。そして、基板表面側、基板裏面側の対向する電極パターン４１ｂ、４２ｂは、例えばスルーホール（ビアホールを含む）５ｂにより電気的に接続されている。

さらに、１次側巻回部３ａの基板表面側において、１次側巻回部３ａの左右近傍の各電極パターン４１ａは、１次側巻回部３ａを横切るように形成された複数個の１次導線パターン６１ａにより、一つずれた左右の各１個が接続される。また、１次側巻回部３ａの基板裏面側において、１次側巻回部３ａの左右近傍の各電極パターン４２ａは、１次側巻回部３ａを横切るように形成された複数個の１次導線パターン６２ａにより、同じ位置の左右の各１個が接続される。このようにすることで、各１次導体パターン６１ａ、６１ｂは、１次側巻回部３ａをプリント配線板１を挟んで巻回した状態にプリント配線板１に形成される。

同様に、２次側巻回部３ｂの基板表面側において、２次側巻回部３ｂの左右近傍の各電極パターン４１ｂは、２次側巻回部３ｂを横切るように形成された複数個の２次導線パターン６１ｂにより、一つずれた左右の各１個が接続される。また、２次側巻回部３ｂの基板裏面側において、２次側巻回部３ｂの左右近傍の各電極パターン４２ｂは、２次側巻回部３ｂを横切るように形成された複数個の２次導線パターン６２ｂにより、同じ位置の左右の各１個が接続される。このようにすることで、各２次導体パターン６１ｂ、６２ｂは、２次側巻回部３ｂをプリント配線板１を挟んで巻回した状態にプリント配線板１に形成される。

なお、図１の７１、７２は導体パターン６１ａ、６２ａの１次巻線に接続された１次側の接続ランド部、８１、８２は導体パターン６１ｂ、６２ｂの２次巻線に接続された２次側の接続ランド部である。また、電極パターン４１ａ〜４２ｂ、導体パターン６１ａ〜６２ｂ、接続ランド部７１〜８２は、例えば銅パターンであり、プリント配線板１のパターン形成工程により、他の電極や配線等のパターンとともに形成される。

そして、プリント配線板１に内蔵されたコア３及び、プリント配線板１の基板面に形成された導体パターン６１ａ〜６２ｂにより、プリント配線板１のトランス部２に前記インバータ電源装置の制御基板のトランスが形成される。

この場合、プリント配線板１とコア３とを一体化し、かつ、巻線構造をプリント配線板１の導体パターン６１ａ〜６２ｂにより形成するので、前記インバータ電源装置の制御基板のトランスを、プリント配線板１からほとんど部材が突出しない従来にない超小型の構造に形成することができる。

そして、コア３は簡単な平板の枠状であって安価であり、組立作業等は不要である。また、部材の精度の高い位置合わせも不要である。そのため、トランスを容易に形成できる。さらに、複数枚の基板を重合する必要がなく、絶縁テープ等も不要であるので、部品数が少なく安価である。

したがって、プリント配線板１からほとんど部材が突出しない従来にない超小型の構造を有し、部品数が少なく安価で製造が容易なトランスを提供することができる。

なお、巻線構造をプリント配線板１の導体パターン６１ａ〜６２ｂにより形成するので、磁電変換特性を自在に簡単に所望の特性にできる利点も有る。

（他の実施形態）
つぎに、片面に配線パターンが形成されるプリント配線板（片面基板）に設けられるトランスに適用した場合について、図４を参照して説明する。

図４は図３に対応する片面基板構造のプリント配線板１１のトランス部２１断面図である。同図において、図１〜３と同一符号は同一若しくは相当するものを示す。

そして、プリント配線板１１の場合、コア３を内蔵する点はプリント配線板１と同じであるが、基板表面側にのみ配線パターンが形成されるので、トランス部２１の基板裏面側は、一実施形態の１次側巻回部３ａ及び２次側巻回部３ｂの各導体パターン６２ａ、６２ｂが、ジャンパー線９によって形成される。なお、ジャンパー線９は自動配線によって自動的に植設される。

そして、本実施形態の場合も、プリント配線板１１とコア３とを一体化し、かつ、巻線構造をプリント配線板１１の導体パターン６１ａ、６１ｂにより形成するので、前記インバータ電源装置の制御基板のトランスを、プリント配線板１１からほとんど部材が突出しない従来にない超小型の構造に形成することができ、ジャンパー線９を使用する点を除き、前記一実施形態の場合と同様の効果を奏する。

そして、本発明は上記した両実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、コア３は、珪素鋼板に代えて、フェライトによって形成してもよく、鉄粉やカーボンを混入した合成樹脂で形成してもよい。

また、プリント配線板１、１１は、どのようなものであってもよく、いわゆるフレキシブル基板であってもよい。

さらに、導体パターン６１ａ〜６２ｂ等は、アルミパターン等の銅パターン以外の種々の導体パターンであってもよい。

そして、本発明は、種々の電気機器等のプリント配線板に設けられる種々のトランスに適用することができる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の一部の斜視図である。図１の一部のプリント配線板を除去した状態の拡大斜視図である。図１の一部の断面図である。本発明の他の実施形態のプリント配線板の一部の断面図である。従来の一例の斜視図である。従来の他の例の分解斜視図である。

符号の説明

１、１１プリント配線板
３コア
３ａ１次側巻回部
３ｂ２次側巻回部
６１ａ、６２ａ１次導体パターン
６１ｂ、６２ｂ２次導体パターン

Claims

平板の枠状のコアを内蔵して形成されたプリント配線板に、前記コアの１次側巻回部を前記プリント配線板を挟んで巻回した状態の１次導体パターンと、前記コアの２次側巻回部を前記プリント配線板を挟んで巻回した状態の２次導体パターンとを設けて形成されたことを特徴とするトランス。