Title:
TRANSFORMATOR
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Transformator umfasst eine Stapelstruktur, in der eine Mehrzahl von Spulen durch Isolierschichten gestapelt ist. Die Stapelstruktur umfasst: einen Primärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Primärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind; und einen Sekundärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Sekundärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind. Eine der Primärspulenschichten ist als äußerste Schicht in der Stapelstruktur angeordnet, und eine andere ist angeordnet zwischen zumindest zwei Schichten der Mehrzahl von Sekundärspulenschichten. Die Primärspulenschicht umfasst eine Mehrzahl von Primärspulen, die parallel miteinander verbunden sind. Die Sekundärspulenschicht umfasst eine oder mehrere Sekundärspulen, die dicker sind als die Primärspule.




Inventors:
Yamagami, Masahiro (Aichi, Komaki-shi, JP)
Omote, Noriyoshi (Aichi, Komaki-shi, JP)
Hakata, Tomoyuki (Kyoto, Kyoto-shi, JP)
Fukuda, Masaya (Kyoto, Kyoto-shi, JP)
Sumiya, Akio (Kyoto, Kyoto-shi, JP)
Application Number:
DE102017204018A
Publication Date:
12/07/2017
Filing Date:
03/10/2017
Assignee:
Omron Automotive Electronics Co., Ltd. (Aichi, Komaki-shi, JP)
Omron Corporation (Kyoto, Kyoto-shi, JP)
International Classes:



Foreign References:
JP2016112649A2016-06-23
JP2013247155A2013-12-09
JPH05258977A1993-10-08
JP2008004823A2008-01-10
JP2005045057A2005-02-17
JP2008177486A2008-07-31
Attorney, Agent or Firm:
Kilian Kilian & Partner mbB Patentanwälte, 81379, München, DE
Claims:
1. Transformator umfassend:
eine Stapelstruktur, in der eine Mehrzahl von Spulen durch Isolierschichten gestapelt ist,
wobei die Stapelstruktur umfasst:
einen Primärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Primärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind; und
einen Sekundärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Sekundärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind,
wobei eine der Primärspulenschichten in der Stapelstruktur als äußerste Schicht angeordnet ist, und wobei eine andere zwischen zumindest zwei Schichten der Mehrzahl von Sekundärspulenschichten angeordnet ist,
wobei die Primärspulenschicht eine Mehrzahl von Primärspulen umfasst, die parallel miteinander verbunden sind, und
wobei die Sekundärspulenschicht eine oder mehrere Sekundärspulen umfasst, die dicker sind als die Primärspule.

2. Transformator nach Anspruch 1,
wobei die Sekundärspulenschicht eine Mehrzahl der Sekundärspulen umfasst, die parallel miteinander verbunden sind, und
wobei eine Anzahl von parallelen Verbindungen der Primärspulen in der Primärspulenschicht größer oder gleich einer Anzahl von parallelen Verbindungen der Sekundärspulen in der Sekundärspulenschicht ist.

Description:
QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-112649, eingereicht am 6. Juni 2016, und nimmt deren Priorität in Anspruch. Deren gesamter Inhalt ist hierin durch Bezugnahme eingeschlossen.

TECHNISCHES GEBIET

Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen einen Transformator, und insbesondere eine gestapelten Transformator, in dem eine Mehrzahl von Spulen, die durch geschichtete Leiter gebildet sind, durch Isolatorschichten gestapelt ist.

STAND DER TECHNIK

Im Stand der Technik sind gestapelte Transformatoren bekannt, die in ebener Form auf einer Leiterplatte gebildet sind, und in denen Spulenschichten eines Leiters als Mehrfachschichten gestapelt sind. Beispielsweise offenbart JP-A-2013-247155 einen gestapelten Transformator zum Verringern von Streuinduktivität ohne die Kosten zu erhöhen. Der gestapelte Transformator kann einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, eine Primärspulenschicht und eine Sekundärspulenschicht einschließlich eines geschichteten Leiter umfassen, aus dem die ebene Form in einer Ringform gebildet ist, die in vertikaler Richtung durch Isolatoren gestapelt sind. In dem gestapelten Transformator sind eine Mehrzahl von Primärspulenschichten und eine Mehrzahl von Sekundärspulenschichten derart miteinander in der vertikalen Richtung verbunden, dass eine Primärspule und eine Sekundärspule gebildet werden. Die Primärspule umfasst die Primärspulenschicht, die in jeder der obersten Schicht und der untersten Schicht einer Stapelstruktur angeordnet ist, und die Sekundärspule weist eine zentrale Verzweigung auf und ist in zwei Sätze Spulen unterteilt. Ferner ist ein Satz der Sekundärspulen durch die Sekundärspulenschichten gebildet mit einer vorbestimmten Zahl von Schichten, die kontinuierlich in der vertikalen Richtung gebildet ist, und zwei Sätze der Sekundärspulenschichten sind einander zugewandt angeordnet durch Einschieben von zumindest einer oder mehr Schichten der Primärspulenschichten dazwischen.

Ferner ist in JP-A-H05-258977 ein planförmiger Transformator offenbart, in dem sich die Streuinduktivität zwischen benachbarten Spiralformspulen derart verringert, dass Hochfrequenzeigenschaften verbessert werden. Der planförmige Transformator umfasst eine untere erste Magnetschicht, einen Primärspulenleiter und einen Sekundärspulenleiter, die in Spiralform durch eine Isolatorschicht auf der unteren ersten Magnetschicht gestapelt sind, und eine zweite Magnetschicht, die durch die Isolatorschicht auf der Stapelstruktur angeordnet ist. In dem planförmigen Transformator ist die Dicke einer Leiterschicht des Primärspulenleiters dünner gewählt als die Dicke der Leiterschicht des Sekundärspulenleiters.

Ferner offenbart JP-A-2008-004823 eine Spulenvorrichtung, in der selbst dann ein großer Strom fließt, wenn die Zahl der Windungen einer Spule zunimmt, während im Wesentlichen ein Leitermuster der Leiterplatte verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren wird vereinfacht, während die Miniaturisierung beibehalten wird. Die Spulenvorrichtung umfasst einen primärseitigen ersten Spulenteil, der eingerichtet ist durch elektrisches Verbinden zwischen Spulenwindungsteilen, die in jeder Schicht einer Mehrschicht-Leiterplatte vorgesehen sind, und ein primärseitiges zweites Spulenteil, das der Mehrschicht-Leiterplatte zugewandt angeordnet ist, und elektrisch in Reihe mit dem primärseitigen ersten Spulenteil verbunden ist.

Ferner offenbart JP-A-2005-045057 eine Windungsstruktur eines Transformators, die in einfacher Weise einen vorbestimmten Induktivitätswert des Transformators erreicht, durch Verwendung von Streuinduktivität. Die Windungsstruktur ist derart eingerichtet, dass eine Primärwindung, die um einen Kern gewickelt wird, in sieben Teile unterteilt ist, dass eine zu wickelnde Sekundärwindung in zwei Teile unterteilt ist, und mit einem ersten Teil, in dem die unterteilte Primärwindung und die unterteilte Sekundärwindung abwechselnd angeordnet sind, und einem zweiten Teil, in die nur die Primärwindung angeordnet ist, so dass sich ein Verhältnis zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil entsprechend ändert.

Ferner offenbart JP-A-2008-177486 einen Transformator, der Verluste während des Betriebs des Transformators reduziert. Der Transformator umfasst einen primärseitigen Windungsblock, der durch paralleles Verbinden von einem bis einer Mehrzahl von Windungsteilsätzen gebildet ist, wobei zumindest zwei oder mehr Spulenmuster in Reihe verbunden sind, und einen sekundärseitigen Windungsblock, der durch paralleles Verbinden von einem bi seiner Mehrzahl von Windungsteilsätzen gebildet ist, wobei zumindest zwei oder mehr Spulenmuster in Reihe verbunden sind, und elektrisch isoliert gegenüber dem primärseitigen Windungsblock sind. Ferner sind Spulenelemente derart in dem Transformator gestapelt, dass in jeder der Gesamtheit der Windungsteile, die den primärseitigen Windungsblock aufbauen, Abstände zwischen zumindest einem oder mehr Spulenmuster so weit wie möglich minimiert werden, und dass in jeder der Gesamtheit der Windungsteile, die den sekundärseitigen Windungsblock aufbauen, Abstände zwischen zumindest einem oder mehr Spulenmuster so weit wie möglich minimiert werden.

KURZZUSAMMENFASSUNG

Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung sehen einen Transformator mit verringerter Streuinduktivität vor, der in einfacher Weise in kleinen Größen hergestellt werden kann.

Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Transformator vorgesehen, der umfasst: eine Stapelstruktur, in der eine Mehrzahl von Spulen durch Isolierschichten gestapelt ist, wobei die Stapelstruktur umfasst: einen Primärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Primärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind; und einen Sekundärspulenschichtstapel mit einer Mehrzahl von Sekundärspulenschichten, die parallel miteinander verbunden sind, wobei eine der Primärspulenschichten in der Stapelstruktur als äußerste Schicht angeordnet ist, und wobei eine andere zwischen zumindest zwei Schichten der Mehrzahl von Sekundärspulenschichten angeordnet ist, wobei die Primärspulenschicht eine Mehrzahl von Primärspulen umfasst, die parallel miteinander verbunden sind, und wobei die Sekundärspulenschicht eine oder mehrere Sekundärspulen umfasst, die dicker sind als die Primärspule.

Mit dem oben genannten Aufbau ist es möglich, einen Transformator vorzusehen, in dem Streuinduktivität abnimmt und der in einfacher Weise in kleinen Größen hergestellt werden kann durch Verdünnen der Primärspule derart, dass ein durch Oberflächeneffekte verursachter Widerstand verringert wird, und durch Verdicken der Sekundärspule zum Verringern des Widerstandes.

Die Sekundärspulenschicht kann eine Mehrzahl der Sekundärspulen umfassen, die parallel miteinander verbunden sind, eine Anzahl von parallelen Verbindungen der Primärspulen in der Primärspulenschicht kann größer oder gleich einer Anzahl von parallelen Verbindungen der Sekundärspulen in der Sekundärspulenschicht sein.

Mit dem oben genannten Aufbau ist es möglich, die Streuinduktivität weiter zu verringern, da die Zahl der parallelen Verbindungen der Primärspule in der Primärspulenschicht größer oder gleich als die Zahl der parallelen Verbindungen der Sekundärspule in der Sekundärspulenschicht gewählt ist.

Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Transformator vorzusehen, in dem sich die Streuinduktivität verringert, und der in einfacher Weise in kleinen Größen hergestellt werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 zeigt einen vertikalen Querschnitt eines Transformators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Transformators (1/4-Fragment) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Stapelstruktur des Transformators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 zeigt ein Verbindungsdiagramm eines Primärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 zeigt ein Verbindungsdiagramm eines Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 zeigt einen vertikalen Querschnitt eines Transformators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7 ist eine perspektivische Ansicht eines Transformators (1/4-Fragment) gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Stapelstruktur des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

9 zeigt ein Verbindungsdiagramm eines Primärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10A zeigt den Stromfluss in einer Schicht in einer Primärspule des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10B zeigt den Stromfluss in zwei Schichten in der Primärspule des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

11A zeigt eine Draufsicht einer Primärspulenschicht des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

11B zeigt eine Frontalansicht der Primärspulenschicht des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

11C zeigt eine Seitenansicht der Primärspulenschicht des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

12 zeigt eine perspektivische Darstellung der Primärspulenschicht des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

13 zeigt ein Verbindungsdiagramm eines Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

14 zeigt einen Stromfluss in einer Sekundärspulenschicht des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

15A zeigt eine Draufsicht des Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

15B zeigt eine Seitenansicht des Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

15C zeigt eine Querschnittsansicht (Querschnitt entlang I-I in 15A) des Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sekundärspulenschichtstapels des Transformators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG

In Ausführungsformen der Erfindung werden zahlreiche spezifische Details beschrieben, um ein tiefgehendes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann erschließt sich jedoch ohne weiteres, dass die Erfindung auch ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden kann. An anderen Stellen wurden wohlbekannte Merkmale nicht beschrieben, um ein Verschleiern der Erfindung zu vermeiden.

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

<Erste Ausführungsform>

Mit Bezug auf die 1 bis 5 wird ein Transformator 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. Transformator 100 wird als Spannungswandlungseinheit von einer elektronischen Komponente wie einem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler (nicht gezeigt) verwendet, der auf der vorderen Oberfläche eines Substrats (nicht gezeigt) montiert ist. Transformator 100 kann auf der vorderen Oberfläche des Substrats montiert sein, und kann montiert sein als Teil einer Struktur des Substrats, indem es geformt ist als Draht, welcher auf einer Oberflächenschicht und einer Innenschicht des Substrats gebildet ist.

Wie in den 1 bis 3 gezeigt weist Transformator 100 eine Stapelstruktur ST auf, in der eine Mehrzahl von Spulen (nachstehend beschriebene Primärspulen WW1 und Sekundärspulen WW2), die durch geschichtete Leiter mit ebener Form gebildet ist, mit Isolierschichten IL gestapelt ist, die durch dazwischen eingefügte Isolatoren gebildet sind. 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt von Transformator 100, für den Fall, dass eine Stapelrichtung der Stapelstruktur ST als Längsrichtung (vertikale Richtung in der Figur) gewählt wird. Stapelstruktur ST wird gebildet durch abwechselndes Stapeln der ringförmigen Spulen (WW1 und WW2) und der Isolierschichten IL, wird von beiden Seiten gezeigt mit einem Hohlbereich COR, der dazwischen eingefügt ist. Vorzugsweise ist ein Ferritkern oder dergleichen vorgesehen, durch den magnetische Feldlinien in den Hohlbereich COR eindringen.

Die Spulen in Stapelstruktur ST werden grob unterteilt in Primärspulen WW1 und Sekundärspulen WW2. Primärspulen WW1 und Sekundärspulen WW2 sind in geeigneter Weise wie nachstehend beschrieben mit Zwischenschichten derart verbunden, dass eine Primärspulenschicht WL1 und ein Primärspulenschichtstapel CL1 von einer Primärseite, und eine Sekundärspulenschicht WL2 und ein Sekundärspulenschichtstapel CL2 von einer Sekundärseite in Transformator 100 gebildet werden. In der Ausführungsform sind zwei Primärspulen WW1 in einer Dickenrichtung (Stapelrichtung) der Spule derart gestapelt, dass die Primärspulenschicht WL1 gebildet wird, und drei Primärspulenschichten WL1 sind derart in der Dickenrichtung der Spule gestapelt, dass ein Primärspulenschichtstapel CL1 gebildet wird.

Das heißt, wie in 3 gezeigt, dass zwei Schichten 1-1 und 2-1, die den Primärspulen WW1 entsprechen, derart in der Dickenrichtung der Spule gestapelt werden, dass die Primärspulenschicht WL1 gebildet wird, dass zwei Schichten 3-1 und 4-1, die den Primärspulen WW1 entsprechen, in der Dickenrichtung der Spule derart gestapelt werden, dass die Primärspulenschicht WL1 gebildet wird, und dass zwei Schichten 5-1 und 6-1, die den Primärspulen WW1 entsprechen, in der Dickenrichtung der Spule derart gestapelt werden, dass die Primärspulenschicht WL1 gebildet wird. Ferner werden zwei Sekundärspulen WW2 in der Dickenrichtung der Spule derart gestapelt, dass der Sekundärspulenschichtstapel CL2 gebildet wird. Das heißt, dass zwei Schichten 1 und 2, die den Sekundärspulen WW2 entsprechen, derart in der Dickenrichtung der Spule gestapelt werden, dass der Sekundärspulenschichtstapel CL2 gebildet wird. Da es in dieser Ausführungsform möglich ist anzunehmen, dass die Sekundärspulenschicht WL2 durch eine Sekundärspule WW2 für Sekundärspule WW2 gebildet wird, kann auch bemerkt werden, dass Sekundärspulenschichtstapel CL2 gebildet wird durch Stapeln von zwei Sekundärspulenschichten WL2 in der Dickenrichtung der Spule.

Das heißt, dass die Stapelstruktur ST durch den Primärspulenschichtstapel CL1 und den Sekundärspulenschichtstapel CL2 gebildet wird, dass der Primärspulenschichtstapel CL1 durch drei Primärspulenschichten WL1 gebildet wird, und dass der Sekundärspulenschichtstapel CL2 durch zwei Sekundärspulenschichten WL2 derart gebildet wird, dass die Stapelstruktur ST durch insgesamt fünf Spulenschichten gebildet wird. Stapelstruktur ST wird gebildet durch abwechselndes Stapeln von insgesamt fünf Spulenschichten von Primärspulenschicht WL1, Sekundärspulenschicht WL2, Primärspulenschicht WL1, Sekundärspulenschicht WL2, und Primärspulenschicht WL1 beginnend mit der obersten Schicht (oder mit der untersten Schicht) in der Stapelrichtung. Entsprechend ist Primärspulenschicht WL1 als äußerste Schicht (oberste Schicht und unterste Schicht in der Figur) in der Stapelrichtung in der Stapelstruktur ST angeordnet.

Ferner ist Primärspulenschicht WL1 in der Mitte von Primärspulenschichtstapel CL1 zwischen zwei Schichten der Sekundärspulenschicht WL2 angeordnet. Die Ausführungsform ist nicht beschränkt auf die Anordnung mit insgesamt fünf Spulen von drei Primärspulenschichten WL1 und zwei Sekundärspulenschichten WL2. Die Ausführungsform kann beispielsweise gebildet werden durch insgesamt sieben Spulenschichten von vier Primärspulenschichten WL1 und drei Sekundärspulenschichten WL2. Vorzugsweise ist die Struktur derart durch N Primärspulenschichten WL1 und N + 1 Sekundärspulenschichten WL2 gebildet, dass Primärspulenschicht WL1 die äußerste Schicht der Stapelstruktur ST in Stapelrichtung ist, und die Primärspulenschichten WL1 und die Sekundärspulenschichten WL2 werden abwechselnd gestapelt.

Ferner ist in Primärspulenschichtstapel CL1 wie in 4 gezeigt jede der Primärspulen WW1 direkt mit einem Primärspulenanschluss A und einem Primärspulenanschluss B verbunden, die mit Wechselstrom versorgt werden, und Primärspulen WW1 sind parallel miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird Primärspulenschichtstapel CL1 durch eine Mehrzahl Primärspulenschichten WL1 und Primärspulen WW1 aufgebaut, die parallel miteinander verbunden sind. Ferner sind die Primärspulenschichten WL1 durch zwei Primärspulen WW1 aufgebaut, die parallel miteinander verbunden sind.

Ferner ist in Sekundärspulenschichtstapel CL2 wie in 5 gezeigt jede der Sekundärspulen WW2 direkt verbunden mit einem Sekundärspulenanschluss A oder einem Sekundärspulenanschluss B (zum Beispiel mit einem Anschluss, der mit einer positive Elektrode einer Batterie verbunden ist), und einem Sekundärspulenanschluss C (zum Beispiel mit einem Anschluss, der mit einer negative Elektrode einer Batterie verbunden ist), wobei die Sekundärspulen WW2 parallel miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist Sekundärspulenschichtstapel CL2 durch eine Mehrzahl von Sekundärspulenschichten WL2 und Sekundärspulen WW2 aufgebaut, die parallel miteinander verbunden sind.

Ferner ist Sekundärspulenschicht WL2 wie in den 1 bis 3 gezeigt aufgebaut durch Sekundärspule WW2, die dicker ist als Primärspule WW1 in der Stapelrichtung (in der Dickenrichtung der Spule). Umgekehrt ist die Dicke des Leiters in Primärspule WW1, der aus den geschichteten Leitern aufgebaut ist, dünner als diejenige in Sekundärspule WW2, die durch die geschichteten Leiter aufgebaut ist. Da in der Spannungswandlungseinheit, wie etwa in dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ein Wechselstrom in Primärspule WW1 fließt und ein Gleichstrom in Sekundärspule WW2 fließt, erzeugt Spannungswandlungseinheit eine vorbestimmte Spannung. Da ein Oberflächeneffekt erzeugt wird, falls der Wechselstrom in Primärspule WW1 fließt, wobei die Stromdichte auf einer Oberfläche des Leiters hoch ist, und mit dem Abstand zur Oberfläche abnimmt, und ein Strom mit zunehmender Frequenz auf der Oberfläche konzentriert ist, steigt ein Gleichstromwiderstand der Leitergesamtheit. Somit ist es durch Absenken der Dicke des Querschnitts einer Spule in Primärspule WW1, durch die der Wechselstrom fließt, möglich, den durch den Oberflächeneffekt verursachten Gleichstromwiderstand zu Verringern. Insbesondere ist bevorzugt, dass Primärspule WW1 aus einer dünnen Kupferfolie gebildet ist.

Da indes Gleichstrom in Sekundärspule WW2 fließt und der Widerstand abnimmt mit zunehmender Querschnittsfläche einer Spule, ist es möglich, den Widerstand zu senken durch Vergrößern der Dicke des Spulenquerschnitts in Sekundärspule WW2. insbesondere ist bevorzugt, dass Sekundärspule WW2 aus einem Material mit großer Dicke gebildet ist, wie beispielsweise einer Kupferplatte. Da Sekundärspulenschicht WL2 durch Sekundärspule WW2 aufgebaut ist, die durch einen Leiter gebildet wird, der dicker ist als Primärspule WW1, nimmt auf diese Weise der durch den Oberflächeneffekt verursachte Widerstand in Primärspulenschicht WL1 ab. Da ferner der Widerstand verringert wird durch Verdicken von Sekundärspule WW2, ist es möglich, Streuinduktivität zu verringern, und einen Transformator 100 vorzusehen, der in einfacher Weise in kleinen Größen hergestellt werden kann.

<Zweite Ausführungsform>

Mit Bezug auf die 6 bis 16 wird ein Transformator 100' gemäß der Ausführungsform beschrieben. Um Dopplungen zu vermeiden sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf die erneute Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet. Transformator 100' wird als Spannungswandlungseinheit einer der elektronischen Komponenten wie dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (nicht gezeigt) verwendet. Wie in den 6 bis 8 gezeigt weist Transformator 100' eine Stapelstruktur ST' auf, in der eine Mehrzahl von Spulen (nachstehend beschriebene Primärspulen WW1' und Sekundärspulen WW2'), die durch geschichtete Leiter mit ebener Form gebildet ist, mit Isolierschichten IL gestapelt ist, die aus einem dazwischen eingefügten Isolator gebildet sind.

Die Spulen in Stapelstruktur ST' sind im Wesentlichen unterteilbar in Primärspulen WW1' und Sekundärspulen WW2'. Primärspulen WW1' und Sekundärspulen WW2' sind dazwischen derart in angemessener Weise Zwischenlagen-verbunden wie unten beschrieben, dass Primärspulenschichten WL1' und Primärspulenschichtstapel CL1' einer Primärseite, und Sekundärspulenschichten WL2' und ein Sekundärspulenschichtstapel CL2' einer Sekundärseite in Transformator 100' gebildet sind. In der Ausführungsform sind zwei Primärspulen WW1 in der Dickenrichtung (Stapelrichtung) der Spule derart gestapelt, dass Primärspulenschicht WL1' aufgebaut wird, und drei Primärspulenschichten WL1' sind derart in der Dickenrichtung der Spule gestapelt, dass ein Primärspulenschichtstapel CL1' aufgebaut wird.

Wie in den 9 bis 10B gezeigt ist eine Primärspule WW1' in einer Spiralform aufgebaut, und aufgebaut durch serielles Verbinden einer ersten Schicht WW11' innerhalb der Primärspule, die eine dreifach gewickelte Innenspule IC, eine Mittelspule MC, und eine Außenspule OC umfasst, mit einer zweiten Schicht WW12' in der Primärspule, die in ähnlicher Weise die dreifach gewickelte Innenspule IC, Mittelspule MC, und Außenspule OC umfasst. Insbesondere ist beispielsweise die zweite Schicht WW12' in der Primärspule aufgebaut durch dreifaches Wickeln der Spule als 2-1, das heißt, Innenspule IC, 2-2, das heißt Mittelspule MC, und 2-3, das heißt Außenspule OC, und verbunden mit Primärspulenanschluss B an einem Anschlussende von 2-3 der Außenspule OC. In ähnlicher Weise ist beispielsweise die erste Schicht WW11' in der Primärspule aufgebaut durch dreifaches Wickeln der Spule als 1-1, das heißt Innenspule IC, 1-2, das heißt Mittelspule MC, und 1-3, das heißt Außenspule OC, und verbunden mit Primärspulenanschluss A an einem Anschlussende der Außenspule OC 1-3. Bevorzugt ist ein ferritkern oder dergleichen in Hohlbereich COR vorgesehen, das heißt im Zentralabschnitt der Spiralform.

2-1 von Innenspule IC der zweiten Schicht WW12' in Primärspule und 1-1 der Innenspule IC der ersten Schicht WW11' in der Primärspule sind miteinander verbunden an einem Innenspulenverbindungsabschnitt ICC. Entsprechend fließt beispielsweise ein Strom, der von Primärspulenanschluss B eingeht, von 2-3 der Außenspule OC der zweiten Schicht WW12' in der Primärspule zu Primärspulenanschluss A, durch 2-2 der Mittelspule MC der zweiten Schicht WW12' in der Primärspule, 2-1 der Innenspule IC der zweiten Schicht WW12' in der Primärspule, den Innenspulenverbindungsabschnitt ICC, 1-1 der Innenspule IC der ersten Schicht WW11' in der Primärspule, 1-2 der Mittelspule MC der ersten Schicht WW11' in der Primärspule, und 1-3 der Außenspule OC der ersten Schicht WW11' in der Primärspule. Das heißt, dass die erste Schicht WW11' in der Primärspule und die zweite Schicht WW12' in der Primärspule seriell miteinander verbunden sind. Da eine Primärspule WW1' in zwei Schichten unterteilt ist und da die Schichten derart seriell miteinander verbunden sind, dass der Spulenquerschnitt in Primärspule WW1' weiter verdünnt wird, ist es auf diese Weise möglich, den durch den Oberflächeneffekt verursachten Gleichstromwiderstand zu verringern.

Wie in den 8 und 9 und 11A bis 12 gezeigt sind zwei Primärspulen WW1', die durch die erste Schicht WW11' in der Primärspule und durch die zweite Schicht WW12' in der Primärspule aufgebaut sind, in der Dickenrichtung der Spule gestapelt und derart parallel miteinander verbunden, dass Primärspulenschicht WL1' aufgebaut wird. Beispielsweise sind Primärspule WW1', die die erste Schicht WW11' in der Primärspule enthält, die erzeugt wird durch dreifaches Wickeln der Spule als 1-1 der Innenspule IC, 1-2 der Mittelspule MC, und 1-3 der Außenspule OC, und die zweite Schicht WW12' in der Primärspule, die erzeugt wird durch dreifaches Wickeln der Spule als 2-1 der Innenspule IC, 2-2 der Mittelspule MC, und 2-3 der Außenspule OC, und die Primärspule WW1', die die erste Schicht WW11' in der Primärspule enthält, die erzeugt wird durch dreifaches Wickeln der Spule als 3-1 der Innenspule IC, 3-2 der Mittelspule MC, und 3-3 der Außenspule OC, und die zweite Schicht WW12' in der Primärspule, die erzeugt wird durch dreifaches Wickeln der Spule als 4-1 der Innenspule IC, 4-2 der Mittelspule MC, und 4-3 der Außenspule OC, derart parallel miteinander verbunden, dass Primärspulenschicht WL1' aufgebaut wird. Insbesondere ist jedes Anschlussende der Außenspulen OC (beispielsweise 1-3 und 3-3) von jeder der ersten Schichten WW11' in der Primärspule mit Primärspulenanschluss A verbunden, und jedes Anschlussende der Außenspulen OC (beispielsweise 2-3 und 4-3) von jeder der zweiten Schichten WW12' in der Primärspule ist mit Primärspulenanschluss B verbunden.

Wie oben beschrieben sind drei Primärspulenschichten WL1' in der Dickenrichtung der Spule gestapelt, und derart parallel miteinander verbunden, dass Primärspulenschichtstapel CL1' aufgebaut wird. Indes werden in Sekundärspulenschichtstapel CL2' zwei Sekundärspulen WW2' derart in der Dickenrichtung (Stapelrichtung) der Spule gestapelt, dass Sekundärspulenschicht WL2' aufgebaut wird, und zwei Sekundärspulenschichten WL2' sind derart in der Dickenrichtung der Spule gestapelt, dass Sekundärspulenschichtstapel CL2' aufgebaut wird.

Wie beispielsweise in den 13 bis 16 gezeigt ist eine Sekundärspule WW2' aufgebaut durch eine einfach gewickelte Spule 1. Insbesondere ist beispielsweise in Sekundärspule WW2' ein Ende von Spule 1 mit Sekundärspulenanschluss A verbunden, und das andere Ende davon, in dem ein Spalt gebildet ist, ist mit Sekundärspulenanschluss C verbunden. Ferner ist ein Ende einer Spule 2, die mit Spule 1, das heißt der Sekundärspule WW2', die in der Dickenrichtung der Spule gestapelt ist und parallel mit Spule 1 verbunden ist, verbunden mit Sekundärspulenanschluss A, und das andere Ende, in dem ein Spalt gebildet ist, ist mit Sekundärspulenanschluss C verbunden. Entsprechend sind Spulen 1 und 2, die die Sekundärspulen WW2' sind, derart aufeinander gestapelt, dass Sekundärspulenschicht WL2' aufgebaut wird.

Ferner sind in der anderen Sekundärspulenschicht WL2' in Sekundärspulenschichtstapel CL2 Spulen 3 und 4, die die Sekundärspulen WW2' sind, gestapelt, und ein Ende von Spule 3, das heißt Sekundärspule WW2', ist mit Sekundärspulenanschluss B verbunden, wobei das andere Ende davon, in dem ein Spalt gebildet ist, mit Sekundärspulenanschluss C verbunden ist, und wobei ein Ende von Spule 4, die mit Spule 3, das heißt der Sekundärspule WW2', in der Dickenrichtung der Spule gestapelt ist und parallel mit Spule 3 verbunden ist, mit Sekundärspulenanschluss B verbunden ist, und wobei das andere Ende davon, in dem ein Spalt gebildet ist, mit Sekundärspulenanschluss C verbunden ist.

Zwei Sekundärspulen WW2', die die Sekundärspulenschicht WL2' aufbauen, sind an Sekundärspulenanschluss C miteinander verbunden. Entsprechend fließt beispielsweise ein Strom, der über Sekundärspulenanschluss A und Sekundärspulenanschluss B ankommt, zu Sekundärspulenanschluss C durch Sekundärspule WW2'. Das heißt, zwei Sekundärspulen WW2' in Sekundärspulenschicht WL2' sind parallel miteinander verbunden, und zwei Sekundärspulenschichten WL2' in Sekundärspulenschichtstapel CL2' sind parallel miteinander verbunden.

Stapelstruktur ST' ist durch Primärspulenschichtstapel CL1' und Sekundärspulenschichtstapel CL2' aufgebaut, Primärspulenschichtstapel CL1' ist durch drei Primärspulenschichten WL1' aufgebaut, und Sekundärspulenschichtstapel CL2' ist durch zwei Sekundärspulenschichten WL2' aufgebaut. Entsprechend ist Stapelstruktur ST' durch insgesamt fünf Spulenschichten aufgebaut. Stapelstruktur ST' ist aufgebaut durch abwechselndes Stapeln von insgesamt fünf Spulenschichten, beginnend mit der obersten Schicht (oder untersten Schicht), in der Stapelrichtung, Primärspulenschicht WL1', Sekundärspulenschicht WL2', Primärspulenschicht WL1', Sekundärspulenschicht WL2', und Primärspulenschicht WL1'. Entsprechend ist Primärspulenschicht WL1' angeordnet als äußerste Schicht (oberste und unterste Schicht in der Figur) in der Stapelrichtung von Stapelstruktur ST'. Ferner ist die zentrale Primärspulenschicht WL1' in der Mitte von Primärspulenschichtstapel CL1' zwischen den zwei Sekundärspulenschichten WL2' angeordnet.

Ferner sind in Primärspulenschichtstapel CL1' wie in 9 gezeigt Primärspulen WW1' direkt mit Primärspulenanschluss A und Primärspulenanschluss B verbunden, die mit Wechselstrom versorgt werden, und parallel miteinander verbunden. Das heißt, Primärspulenschichtstapel CL1' ist aufgebaut durch eine Mehrzahl von Primärspulenschichten WL1' und durch Primärspulen WW1', die parallel miteinander verbunden sind. Ferner sind die Primärspulenschichten WL1' durch die zwei Primärspulen WW1' aufgebaut, die parallel miteinander verbunden sind.

Ferner sind in Sekundärspulenschichtstapel CL2' wie in 13 gezeigt Sekundärspulen WW2' direkt mit Sekundärspulenanschluss A oder Sekundärspulenanschluss B, und mit Sekundärspulenanschluss C verbunden, und miteinander parallel verbunden. Das heißt, Sekundärspulenschichtstapel CL2' wird durch eine Mehrzahl von Sekundärspulenschichten WL2' aufgebaut, die parallel miteinander verbunden sind, und Sekundärspulenschicht WL2' wird durch eine Mehrzahl von Sekundärspulen WW2' aufgebaut.

Ferner ist Sekundärspulenschicht WL2' wie in den 6 bis 8 gezeigt durch Sekundärspule WW2' aufgebaut, die dicker als Primärspule WW1' in Stapelrichtung (in der Dickenrichtung der Spule) ist. Mit anderen Worten ist die Dicke des Leiters von Primärspule WW1', der durch die geschichteten Leiter aufgebaut ist, dünner als die Dicke von Sekundärspule WW2', die durch die geschichteten Leiter aufgebaut ist. Damit ist es möglich, den durch den Oberflächeneffekt primärseitig verursachten Wechselstromwiderstand zu verringern. Da zwischenzeitlich in Sekundärspule WW2' der Widerstand abnimmt mit zunehmender Querschnittsfläche der Spule, ist es möglich, den Widerstand von Sekundärspule WW2' zu reduzieren durch Vergrößern des Spulenquerschnitts. Da Sekundärspulenschicht WL2' somit durch Sekundärspule WW2' aufgebaut ist, die durch den Leiter gebildet ist, der dicker ist, als Primärspule WW1', ist es durch Verringern des durch den Oberflächeneffekt verursachten Widerstand in Primärspulenschicht WL1' und durch Verringern des Widerstands durch Verdicken von Sekundärspule WW2' möglich, einen Transformator 100' mit verringerter Streuinduktivität vorzusehen, der in einfacher Weise in kleinen Größen hergestellt werden kann.

Ferner beträgt die Zahl der Primärspulen WW1', die in Primärspulenschicht WL1' parallel miteinander verbunden sind, und der Sekundärspulen WW2', die in Sekundärspulenschicht WL2' parallel miteinander verbunden sind, zwei, das heißt, die Zahl der Spulen WW1' und WW2' ist gleich. Bevorzugt ist jedoch die Zahl der parallelen Verbindungen der Primärspulen WW1' in Primärspulenschicht größer oder gleich der Zahl der parallelen Verbindungen der Sekundärspulen WW2' in Sekundärspulenschicht. Somit kann die Streuinduktivität weiter verringert werden, da es möglich ist, die Primärspule weiter zu verdünnen.

Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann im Lichte dieser Beschreibung, dass andere Ausführungsformen umgesetzt werden können, die vom Kern der hierin offenbarten Erfindung nicht abweichen. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2016-112649 [0001]
  • JP 2013-247155 A [0003]
  • JP 05-258977 A [0004]
  • JP 2008-004823 A [0005]
  • JP 2005-045057 A [0006]
  • JP 2008-177486 A [0007]