JPH01205509A

JPH01205509A - 高周波電力変成器

Info

Publication number: JPH01205509A
Application number: JP63303891A
Authority: JP
Inventors: Jon Alan Brunetti; ジョン・アラン・ブリュネッティ
Original assignee: John Fluke Manufacturing Co Inc
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1989-08-17
Also published as: EP0318955A1; CN1033712A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術上の分野この発明は一般的に電力変成器に関し、かつよ＝　６− り特定的にはミニアチュア高周波数印刷回路電力変成器
に関する。

背景技術従来の高周波電力変成器は、巻線状の一次および二次巻
線ならびにカスタム化されたコアアセンブリを必要とす
る通常相対的に大きな装置である。

このような装置は、電子装置の設計および製造において
大きさが主要な要素である、現在の印刷回路応用におい
てしばしば使用不可能である。従来の変成器における巻
線およびコア形成に関する高価格は、問題をさらに生じ
る。

変成器の大きさを縮小するための試みかなされた。たと
えば、米国特許第４，５０７，６４０号では、磁気コア
の半分の間に位置つけられた導電性リボン巻線で形成さ
れた変成器は、小型であるが、しかしコアおよびリボン
の製造において近接した機械許容差を必要とする。

米国特許第４．．０１２，７０３号において、伝送線整
合変成器は、プラスチックシート被覆によって分離され
、かつ印刷回路基板に結合された、一次および二次巻線
数を有する。伝送線の特性インピーダンスを変えるよう
に設計される変成器は、相対的に小型であるが、しかし
伝送線インピーダンス整合変成器の特性を示しているカ
スタム化の結果、高価である。

したかって、この発明の目的は、小型であり、かつ製造
するのに高価でないミニアチュア高周波電力変成器を提
供することである。この発明のさらに他の１」的は、優
れた磁気結合および高電圧隔離を示すミニアチュア高周
波電力変成器を提供することである。この発明の他の１
」的は、ミニアチュア高周波電力変成器の一次および／
または二次巻線のとぢらか一方または両方の巻きの必要
性をなくすことである。

発明の概要この発明の上述のおよび他の目的は、第１の実施例に従
って、その」二に変成器の一次および一次巻線を形成し
、巻線を保持する基板の側面がｒｊｌいに離れて対面す
るように位置つけられる、第１および第２の回路基板に
よって満足させられる。回路基板に形成されたスロット
開口を介して延在する二股状のフェライトポットコアの
第１および第２の半分は、巻線を取り囲む。巻線の間の
密な磁気結合を維持するために、巻線は、その中のいか
なる高磁気抵抗エアギャップも避けるようにコアの半分
と接触している。巻線の一方に生成される絶縁材料の層
によって、巻線はコアから、かつ互いに絶縁される。第
１および第２のコアの半分は、接着によって、または第
１および第２のコアの半分の中心貫通孔を介して延在す
る非金属ボルトによって一体に固定される。

この発明の第２の実施例に従えば、変成器の一次または
二次巻線は電子回路の母基板上に形成され、かつ残余の
巻線は母基板に並行し、かつ接触している第２の回路基
板上に形成される。母基板および第２の回路基板に形成
された対応するスロット開口を介して延在する、第１お
よび第２のコアの半分は、巻線を取り囲む。基板の外表
面上の巻線は、巻線の少なくとも一方に生成された絶縁
材料の層によって、コアの半分からおよび互いに、−つ
　− ［ならびに］コアの半分を介して絶縁され、かつコアの
半分は巻線を取り囲むように一体に固定される。

この発明の第３の実施例では、一次および二次巻線をそ
れぞれ保持する第１および第２の環状回路基板は、第１
および第２のコアの半分内に取り囲まれる。基板の外表
面上の巻線は、巻線の少なくとも一方に生成された絶縁
材料の層によって、コアの半分を介してコアの半分から
、かつ互いに絶縁される。

この発明の第４の実施例では、変成器の一次または二次
巻線のどちらかが、電子回路の母基板上に形成され、か
つ残余の巻線は、母基板に並行し、かつ接触する第２の
環状回路基板の表面」二に形成される。第１および第２
のコアの半分は巻線を取り囲み、かつ巻線の一方に生成
された絶縁材料の層は、コアから、かつ互いに巻線を絶
縁する。

各実施例では、一次および二次巻線は、先に述べられた
ように反対の面の上よりもむしろ、互いに対面する回路
基板の側面上に変形として印刷さ−］〇　− れてもよい。絶縁材料の層は、基板の間の巻線の少なく
とも一方に生成される。

いずれの実施例においても、巻線とコアとの間に事実上
いかなるエアギャップも存在しないので、この発明の変
成器巻線の間の磁気結合は最大にされる。これは、効率
的な高周波電力変成器に特に重要であり、かつより小型
の変成器が実現化されるのを可能にする。さらに、この
発明の様々な実施例における回路基板上に直接に巻線を
形成することは、手動または機械巻きをなくし、かつ製
造費を減少させる。

この発明のさらに他の目的および利点は、この発明の好
ましい実施例のみか、単にこの発明を実施するように企
図された最良のモードの例示によって、示されかつ述べ
られる、以下の詳細な説明から当業者にはす（に明らか
になるであろう。これから実現されるように、この発明
は他のおよび異なった実施例が可能であり、かつそのい
くつかの詳細は、すべてこの発明から逸脱することなく
、様々な自明の点において修正が可能である。したかっ
て、図面および説明は、本来例示的とみなされなければ
ならず、限定的とみなされてはならない。

発明を実施するための最良の方法第１ａ図を参照すると、この発明の第１の好ましい実施
例に従ったミニアチュア高周波電力変成器］４は、第１
の回路基板２０（第２図参照）を含み、その−側面上に
形成された印刷回路一次巻線２６を有し、その」二に形
成された印刷回路二次巻線３６を何する第２の回路基板
３０（第３図）と対面関係に位置つけられる。第１の回
路基板２０および第２の回路基板３０は、それぞれ同一
の円弧状のスロット開口２４および３４を有し、かつそ
の中に形成された円形の中心開口２２および３２を有す
る。

一次巻線２６は第１のコアの半分４０と対面し、かつ二
次巻線３６は第２のコアの半分４２と対面する。第１ａ
図および第］ｂ図に示されるように、巻線２６および３
６はコアの半分４０および４２によってそれぞれ反対の
側面で取り囲まれる。

−］２− 通常「ボットコア」として知られるコアの半分４０およ
び４２は、フェライト材料から製造され、かつ従来のも
のである。第４ａ図および第４ｂ図に示されるように、
同一のコアの半分の各々は、コアの一表面から軸の方向
に延在している円弧状の周辺リップ４４、およびその間
の表面４３から突出している環状スピンドル４８を有し
、実質的に円盤状である。円形の中心貫通孔４６は各コ
アの半分のスピンドル内に形成される。スピンドル４８
は、回路基板に形成された円盤状の開口２２および３２
の直径と等しい直径を有する。（第２図および第３図参
照）第１ａ図の第１の好ましい実施例のアセンブリでは、第
１の回路基板２０上に形成された一次巻線２６および第
２回路基板３０上に形成された二次巻線３６が互いに離
れて対面するように、第１の回路基板および第２の回路
基板３０か位置づけられる。基板２０および３０のスロ
ット開口２４および３４は、互いに位置合わせされて、
かつ第１のコアの半分４０および第２のコアの半分４２
のリップ４４は、基板内の円盤状の開口２２および３２
を介して組をなすコアの半分上の環状スピンドル４８と
互いに接触するように、スロット開口２４および３４を
介して延在する。各コアの半分のリップ４４は、それぞ
れコアの半分４０および４２に対面し、かつそれを取り
囲む、一次巻線２０および二次巻線３０と互いに位置合
わぜされて位置づけられる（第８図参照）。

各コアの半分にあるリップ４４およびスピンドル４６の
深さは、各回路基板２０および３０の厚さと実質的に等
しく、そのため一次および二次巻線はコアの半分４０お
よび４２のコアの表面４３に当接することを理解すべき
である。巻線とコアの半分との間のこの近接した適合関
係は、コアと巻線の結合を最大にし、かつ漏れフラック
スを最小にする（第１ｂ図参照）。

前出の米国特許節４，０１２，７０３号で示されるよう
に、絶縁材料のディスクリ−１・な層によって分離され
、一次および二次巻線が互いに対面する状態で高周波電
力変成を達成することは可能−］４− であるか、しかしフェライトか空気よりも非常に透磁率
が高いため、効率的な電力変成の最高のレベル、すなわ
ち最低の起こり得る磁気抵抗を有する磁束経路が、フェ
ライトコアに可能な限り近接して巻線を位置つけること
によって達成されると思われる。「電気技術者のための
標準手引書」第９版（Ｓｔａｎｄａｒｄ　　Ｈａｎｄｂ
ｏｏｋ　　ｆｏｒ　　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　　Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｓ、　　　９ｔｈ　　Ｅｄ、）、マツフグロ
ー・ヒル（ＭｃＧｒａｗ　　Ｈｉ　ｌ　１）　、１９５
７年の３２１−頁を参照されたい。こうして、この発明
に従えば、一次巻線２６と二次巻線３６との間の電気的
絶縁は、その２つの巻線のどぢらか一方または両方の上
の絶縁層１３の生成によって達成される。

（絶縁層１３は、第１ａ図の二次巻線３６上に生成され
る）。第７図に示されるように、絶縁層］３は、米国カ
リフォルニア州、タスティンに所在するダイナケム・カ
ンパニー（ＤｙｎａｃｈｅｍＣｏｍｐａｎｙ、１ｏｃａ
ｔｅｄ　　ｉｎ　　Ｔｕｓ　ｔ　ｉ　ｎ、　　　ＣＡ）
によって製造されたドライツー　］５− ィルムソルダーマスク（Ｄｒｙ　　Ｆｉｌｍ　　Ｓ。

Ｉｄｅｒ　　Ｍａｓｋ）を適用することによって、また
は好ましくは、真空積層を使用することによって、回路
基板の一方に形成される。しかしながら、高ｉｔｓ圧薄
膜特性を示す他のいかなる永久絶縁生成材料もまた同様
に使用してもよい。

すくに理解されるように、第１の回路基板２０および第
２の回路基板３０上に印刷回路一次および二次巻線を形
成することは、巻線を解消し、かつ価格を減少さ仕る。

好ましい実施例の第１の回路基板および第２の回路基板
３０は、エポキシ樹脂をしみ込まされた繊維ガラスを含
む。しかしなから、他の適当な材料も使用されることか
できる。

−度組立てられると、変成器１４は、コアリップ４４に
与えられるいかなる適当な接着剤（示されていない）に
よってもともに接着されることができる。その代わりに
、第１ａ図に示されるように、接着は好ましいか、しか
し非金属ホルト１２ａは、貫通孔４６を介して第１のコ
アの半分４０および第２のコアの半分４２を介して通過
し、か１６　　一つ非金属ナラｌ−：］、　２　ｂによって保持される、
変成器アンセブリを一体に固定してもよい。

変成器の１９の巻線は、専用回路基板の上よりもむしろ
複合電気回路のコンポーネントを保持する回路基板上に
、直接に形成されることができることを理解すべきであ
る。こうして第９図では、変成器９０の一次巻線２６ま
たは二次巻線３６のどちらか一方は、］。台の電子装置
の母基板９２上に形成され、残余の変成器巻線は第２の
回路基板９４上に形成される。

第５図に示されるこの発明の他の好ましい実施例では、
変成器５０の一次巻線６４および二次巻線６６か第１の
環状回路基板６０および第２の環状回路基板６２に形成
され、その各々はその中に形成された円盤状の中心開口
６８を有する（第６ａ図および第６ｂ図）。第４ａ図お
よび第４ｂ図ならびに第６ａ図および第６ｂ図に示され
るように、開口６８の直径は、フェライトコアの半分に
形成された環状スピンドル４８のそれと同一である。環
状回路基板の両方とも、フエライＩ・コアの半分の各々
にある表面４Ｂに適合し、かつ絶縁材料の層は巻線の一
方または両方に生成される。

変成器５０のアセンブリでは、第１の環状回路基板６０
および第２の環状回路基板６２は、一次巻線６４および
二次巻線６６か互いに離れて対面するように回路基板か
配向された状態で、一体にされる。基板６０および６２
はコアの半分４０および４２内に位置つけられるか、そ
れは一次巻線６４および二次巻線６６かそれぞれのコア
の半分に対面する状態で、コアの半分か基板の周囲に組
立てられるからである。絶縁材料の層１３は巻線６４お
よび６６の一方または両方に生成される。

（１９の生成された層のみか示されている）。次いでア
センブリ全体か、それぞれのコアの半分４０および４２
のスピンドル４８およびリップ４４か互いに相互適合す
る状態で、いかなる適切な接着材料（示されていない）
を用いて一体に接着される（第５図参照）。第１ａ図の
実施例に示されるように、変成器の巻線とコアの半分と
の間にはいかなるエアキャップも存在せず、それによっ
て装置の′重力切換容量を最適化する。

ここで第１０図を参照すると、この発明のさらに他の好
ましい実施例では、変成器１００の一次巻線１０４また
は二次巻線１０６のとちらか一力か母基板９２上に形成
され、かつ残余の変成器巻線が第２の環状回路基板１０
１１−に形成される。

この発明の他の実施例に示されるように、第１のコアの
半分４０および第２のコアの半分４２内に完全に適合す
るように、かつコアの半分の表面４３に接触するように
、環状回路基板１０１が形成される。

変成器１００のアセンブリでは、２つの基板の一次巻線
１０４および二次巻線１０６かそれぞれのコアの半分４
０および４２に対面する状態で、環状回路基板１０１か
母基板９２と接触した状態で位置つけられる。第１ａ図
の実施例と同様の態様で、コアの半分４０および４２は
、一方のコアの半分が環状回路基板１０１を取り囲み、
かつ他方のコアの半分が母基板９２に挿入された状態で
、ともに一体とされる。アセンブリ全体は、一体に接着
することによって、またはそうでない場合は他の手段に
よりコアの′−１３分４０および４２を結合することに
よって、適切な場所に固疋される。

この発明の各実施例の変形として、先に述べられたよう
に、一次および二次巻線は、逆の面の上よりもむしろ互
いに対面する回路基板の側面１−に形成される。絶縁＋
」料の層は、基板の間の巻線の少なくとも一方に形成さ
れる。こうして、第１１図では、回路も（板２０上の一
次在線２６は回路基板３０にの二次巻線３６と対面し、
絶縁層］３は二次巻線３６上に生成される。

（７たかって、変成器の一次および二次巻線をその上に
形成し７、巻線を保持する基板の側面が互いに離れて対
面するように位置つけられた、第１および第２の回路基
板を含む、ミニアチュア高周波電力変成器についてこれ
まで述べられてきた。基板は、巻線の少なくとも−・方
に生成された電気的絶縁＋］料の層によって、互いに絶
縁される。基板内に形成された開口を介して延在する二
股状のコアの逆の）１′、分は、コアと巻線との間に事
実」−いかなるエアギャップも存在しない状態で巻線を
取り囲む。側基板とも変成器に専用に用いることができ
、または一方の基板は電子回路の母基板になり得る。さ
らに、一方のまたは両方の基板は、一方のまたは両方の
コアの半分によって取り囲まれるように、形作られるこ
とができる。

各実施例の変形として、一次および二次巻線は、反対の
面の上よりむしろ互いに対面する回路基板の側面上に印
刷されてもよい。絶縁材料の層は、基板の間の巻線の少
なくとも一方に生成される。

この開示では、この発明の好ましい実施例のみが示され
、かつ述べられているか、しかし先に述べられたように
、この発明は他の様々な組合わせおよび環境で使用され
ることが可能であり、かつここに述べられた発明の概念
の範囲内で変更または修正が可能であることを理解され
なければならない。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、この発明の１９の実施例に従った変成器の
展開図である。第１ｂ図は、一次および二次巻線との間ならびに巻線と
フェライトコアの半分との間に、事実上いかなるエアギ
ャップをも示さない、第１ａ図の組立てられた変成器の
側面図である。第２図は、第１ａ図の変成器の一次巻線を保持する、第
１の回路基板の平面図である。第３図は、その上に変成器の二次巻線を保持する、第２
の回路基板の平面図である。第４ａ図は、第１ａ図に示される一方の第１のフェライ
トコアの半分の正面図であり、第４ｂ図はその背面図で
ある。第５図は、この発明の第２の実施例に従った変成器の展
開図である。第６ａ図は、第５図の実施例に従った一次巻線を保持す
る、第１の回路基板を示す。第６ｂ図は、第５図に従った二次巻線を保持する、第２
の印刷回路基板を示す。第７図は、基板の一方の巻線上の絶縁層を示す、第５図
の変成器の一部分の側面図である。第８図は、この発明に従った、組立てられたミニアチュ
ア高周波電力変成器の斜視図である。第９図は、１′：Ｊ基板に組立てられた、この発明に従
った変成器の斜視図である。第１０図は、第９図の実施例の変形である。第１１図は、その間に絶縁材料の生成された層を有する
、互いに対面する一次および二次巻線を示す、この発明
の好ましい実施例の変形である。図において、１４はミニアチュア高周波電力変成器、２
０は第１の印刷回路基板、３０は第２の印刷回路基板、
２６．６４は一次印刷回路巻線、３６．６６は二次印刷
回路巻線、４０は第１のコアの半分、４２は第２のコア
の才分、４３はコアの表面、２４．３４は円弧状のスロ
ット開口、２２．３２．６８は円盤状の中心開口、４６
は円形の中心貫通孔、６０は第１の環状回路基板、６２
は第２の環状回路基板、］３は絶縁層、１２ａは非金属
ボルトである。（以下余白）手続補正書（方式）１．事件の表示昭和６３年特許願第３０３８９１号２、発明の名称高周波電力変成器３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　アメリカ合衆国、ワシントン州、エベリットシ
ーウェイ・プールハード、６９２０名　称　ジョン・フルーグ・マニュファクチャリング・
カンパニー・インコーホレーテッド代表者　デユーダ・マツフナイト４、代理人住　所　大阪市北区南森町２丁１」１番２９号　住友銀
行南森町ビル６、補正の対象願書の４．特許出願人の代表者の欄、図面全図、委任状
および訳文７、補正の内容別紙の通り。なお、図面の内容には、変更なし。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　高周波電力変成器であって、第１および第２の印刷回路基板と、前記第１および第２
の基板上にそれぞれ形成された前記変成器の一次および
二次印刷回路巻線とを備え、前記第１および第２の基板
は、前記一次および二次巻線を保持するその表面が、互
いに離れて対面するように位置づけられ、さらに、第１および第２のコアの半分を備え、前記第１および第２の印刷回路基板は、その中に形成さ
れて前記一次および二次巻線を部分的に取り囲むスロッ
ト開口を有し、前記基板内の前記開口は互いに位置合わ
せされ、前記第１および第２のコアの半分は、前記スロット開口
を介してそれぞれ延在する部分を含み、前記コアの半分
は、前記一次および二次巻線を実質的に取り囲み、前記
巻線の間に近接した磁気結合をもたらすように、前記一
次および二次巻線がそれぞれのコアの半分と接触した状
態で、前記第１および第２の印刷回路基板を一体に保持
し、さらに、前記一方の巻線を前記コアの半分および他方の巻線から
電気的に絶縁するように、前記印刷回路一次および二次
巻線の一方に生成される電気的絶縁材料の層とを備える
変成器。
（２）　前記電気的印刷回路巻線の他方が絶縁されない
、請求項１に記載の変成器。
（３）　前記コアの半分がポットコアをともに形成する
、請求項１に記載の変成器。
（４）　前記コアの半分の軸方向に延在する前記部分、
および前記印刷回路基板内に形成される前記スロット開
口が円弧状である、請求項１に記載の変成器。
（５）　前記第１および第２の印刷回路基板の一方が、
他方よりも表面面積においてより大きく、かつ前記変成
器と回路をなす少なくとも１個の電気的コンポーネント
を保持する、請求項１に記載の変成器。
（６）　前記コアの半分がフェライトから形成される、
請求項１に記載の変成器。
（７）　前記コアの半分が各々その中に円形の中心通過
孔を有し、かつ前記コアの半分の前記通過孔を介して延
在し、前記コアの半分を一体に固定するための手段を含
む、請求項１に記載の変成器。
（８）　前記固定手段が非金属ボルトを含む、請求項７
に記載の変成器。
（９）　前記コアの半分が一体に接着される、請求項１
に記載の変成器。
（１０）　高周波電力変成器であって、第１および第２の印刷回路基板と、前記第１および第２
の基板上にそれぞれ形成される前記変成器の一次および
二次印刷回路巻線とを備え、前記第１および第２の基板
は、前記一次および二次巻線を保持するその側面が互い
に離れて対面するように位置づけられ、さらに、前記一次および二次巻線を実質的に取り囲む第１および
第２のコアの半分と、前記印刷回路巻線の一方を前記コアの半分および他方の
巻線から電気的に絶縁するように、前記印刷回路一次お
よび二次巻線の一方に生成される電気的絶縁材料とを備
え、前記第１および第２の印刷回路基板は、互いに位置合わ
せされてその中に形成される中心開口を有し、前記第１および第２のコアの半分は、互いに接触した前
記中心開口を介してそれぞれ延在する部分を有し、前記
コアの半分は前記第１および第２の印刷回路基板を一体
に保持し、前記巻線と前記コアの半分との間に近接した
磁気結合をもたらすように、前記一次および二次巻線が
それぞれのコアの半分と接触している変成器。
（１１）　前記印刷回路巻線の他方が絶縁されない、請
求項１０に記載の変成器。
（１２）　前記コアの半分がポットコアをともに形成す
る、請求項１０に記載の変成器。
（１３）　前記コアの半分がフェライトから形成される
、請求項１０に記載の変成器。
（１４）　前記コアの半分が、各々その中に円形中心貫
通孔を有し、かつ前記コアの半分の前記貫通孔を介して
延在し、前記コアの半分を一体に固定するための手段を
含む、請求項１０に記載の変成器。
（１５）　前記固定手段が非金属ボルトを含む、請求項
１０に記載の変成器。
（１６）　前記コアの半分が一体に接着される、請求項
１０に記載の変成器。
（１７）　前記回路基板の少なくとも一方が環状である
、請求項１０に記載の変成器。
（１８）　前記第１および第２の印刷回路基板の第１が
環状であり、かつ他方の印刷回路基板が第１のものより
も表面面積においてより大きく、かつ前記変成器と回路
をなす少なくとも１個の電気的コンポーネントを保持す
る、請求項１０に記載の変成器。
（１９）　高周波電力変成器であって、第１および第２の回路基板と、前記第１および第２の基
板上にそれぞれ形成される、前記変成器のプレーナ一次
および二次回路巻線とを備え、前記第１および第２の基
板は、前記一次および二次巻線を保持するその側面が互
いに対面するように、位置づけられ、前記基板は、互い
に位置合わせされてその中に形成される開口を有し、さ
らに、前記一次および二次巻線を互いに電気的に絶縁するため
の、前記基板の前記対面する側面の間にある電気的絶縁
材料の生成された層と、第１および第２のコアの半分とを備え、前記第１および第２のコアの半分は、前記開口を介して
それぞれ延在する部分を有し、前記一次および二次巻線
が互いに近接した磁気結合状態であるように、前記第１
および第２の回路基板を一体に保持し、前記コアの半分
は前記一次および二次巻線を実質的に取り囲む変成器。