JPH01503264A - 断続給電回路用の変成器及びかかる変成器を含む断続給電回路 - Google Patents

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】 断続給電回路用の強結合変成器及びかかる変成器を含む断続給電回路 本発明は、断続給電回路（ｒｉｒｃｕｉｔ　ｄ’ａｌｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａ ｄｅｃｏｕｐｉｇｅ）用の強結合変成器に係る０本発明はまた、かかる変成器を 使用した断続給電回路に係る。

本発明は多層技術変成器の製造及び最適化の分野に係る。

本発明によれば、製造管理及び不良製品が最小限に抑制され、同時に電気的及び 機械的特性の高い再現性が得られる。

多層技術の分野において変成器は、磁気回路を介して互いに磁気結合された一次 回路と二次回路とを含む、これらの２つの回路は、印刷層から成るコイルの積層 体によって構成され、各印刷層にほぼ閉鎖した導電トラックが刻設されている。

本発明の変形によれば、多層印刷回路に裁断金属コイルを接続することによって より大きい電流を送出する変成器が得られる。これらの裁断金属コイルの厚みは 印刷層の厚みより大きい。

本発明によれば、極めて強力な結合をもつ多層変成器が得られる０本発明の変成 器は、極めて高速の変動電流が流れるような断続給電回路に特に適している。

本発明の変成器は更に、できるだけ小型化された断続給電回路にも装着できるよ うに構成されている。このために、本発明の変成器はできるだけ扁平な形状に形 成されている。

小型で大電力を供給する装置においては熱交換の最適化が望ましい、即ち、変成 器の鉄心部と外側部との温度勾配が小さいのが望ましい、積層体をＮ個の印刷回 路板に分割することによって熱交換表面積をＮ倍に増加させ得る。

最後に、寄生結合を低減するために、本発明の変成器は一次一二次寄生を流を最 小にするように電気的に最適化されている。

従来技術で未解決の詫問題を解決するために、本発明は多層型強結合変成器を提 供する０本発明の特徴は特に、隣合う２つのコイルができるだけ近い値の電位に 維持されることである。連続する２つのコイルの一方が一次回路に所属し他方が 二次回路に所属するとき、これらのコイルはできるだけ一定の電位に維持される 。可変電位に印加されるコイルは定電位に維持されるコイルからできるだけ離間 している。

本発明の別の特徴及び利点は添付図面に基づく以下の記載から明らかであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の変成器における二次コイルの接続の概略図である。

第２図は本発明の変成器におけるコイル積層体の概略図である。

第３図は本発明の変成器の一次回路に対するコイルの接続の概略図である。

第４ａ図〜第４ｄ図は本発明の変成器における一次回路と二次回路との間に配置 された特殊コイルの可能な３つの設計例である。

第５図は１４個の層から成る回路半休を構成する積層体の具体例の平面図である 。

第６図は絶縁体の最適使用を示す設計図である。

第７図は可能な使用電気図である。

第８区は本発明の変成器である。

第９図は出力接触子である。

第１０図は印刷回路と裁断金属コイルとを接続する積層体の平面図である。

第１図は、二次回路のコイルの接続を示す概略図である。

二次回路は、各々が奇数のコイルを含む等しい２つの半割体から成る。２つの二 次回路半体間のギャップに起因するリークを減らすために、一方の二次回路半休 の各コイルは他方の二次回路半休の対応コイルの端子に接続されている。

要約すれば、二次回路半体７のコイル１，２．３は端子＾、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆを含む、第２の二次回路半体８はコイル４，５．６を含み、該コイル のアクセス端子は夫々Ｃ，Ｈ，Ｉ、Ｊ、に、Ｌである。これらの端子は、コイル １がコイル４．５に応答し、コイル２．３がコイル６に応答するように接続され ている。従って、接続＾ＤＦＧＩＬ、ＣＥＫ、ＢＩＩＪが得られる。二次回路が より多数のコイルを含む具体例では、この構造が必要な回数だけ反復される。

第２図は本発明の変成器半休の具体例を示す０本発明によれば、１つの変成器半 休は、−次回路半体１４と一次回路半休を包囲する２つの部分１３．１５に分割 された二次回路半休とに分配されたコイル積層体から構成される。二次回路半休 は第１図のごとく形成され得る。

二次回路半休の部分１３は遮蔽を形成する特殊コイル１１によって一次回路半体 １４から分離されている。二次回路半休の第２部分１５は静電遮蔽を形成する第 ２の特殊コイル１２によって一次回路半体１４から分離されている。−次回路半 休と２つの部分に分割された二次回路半休との内部のコイルの電位の変動方向が 第２図の右側に示されている。矢印の先端は可変電位の増加方向を示し他端は定 電位を示す。

これらのコイルは、各−次回路半休と各二次回路半休との間の電位の変動を低減 するために遮蔽形成特殊コイル１１または１２の両側のコイルができるだけ一定 の電位に維持され変成器半休の内部に近い一次回路半体１４のコイルが可変電位 をもつように接続されている。

第３図は６つのコイルの積層体から成る一次回路を示す。

外側コイル１６．２１は静電遮蔽を形成する。従ってこれらの２つのコイルは互 いに平行に形成されている。能動コイル１７．１８，１９．２０は、積層体の外 面の電位ができるだけ一定に維持されるように接続されている。このために、コ イル１７の出力はコイル２０の入力に接続され、コイル２０の出力はコイル１８ の入力に接続されている。また、コイル１８の出力はコイル１９の入力に接続さ れ、コイル１９の出力は一次回路半休の端子を構成する可変電位出力２３に接続 されている。

２つの遮蔽コイルを除いて２Ｐ個のコイルから成る一次回路を（コイルを積層順 位に従って１から２Ｐまで番号付けして）公式で示すことができる。直列接続さ れたコイル対を直列接続すると想定する。第１のコイル対は直列接続されたコイ ル１とコイル２Ｐとから成る。順次同様にして順位にのコイル対は直列接続され たコイルにとコイル２Ｐ−に＋１とから成る。ｉ終コイル対は直列接続されたコ イルＰとコイルＰ＋１とから成る。

従って順位にの２つのコイルの電気接続は（Ｋ　、２Ｐ−Ｋ　＋１）で示される 。第３図では２Ｐ；４であり、コイル対１７．２０においてに＝１でありコイル 対１８．１９においてに＝２である。Ｐ個の直列接続されたコイル対は、式 ％式％） 各コイル対はコイルＫに入力をもちコイル２Ｐ−に＋１に出力をもつ、２つのコ イル対は第３図の具体例のごとく対にの出力を対に＋１の入力に接続することに よって直列接続される。

かかる電位分布によれば、−次回路と二次回路との間で（隣合うコイル間の電圧 によって生じた）容量性電流が最小値をもち得るであろう。

第４図の第４ａ図、第４ｂ図及び第４ｃ図は、第４ｄ図に示す二次コイルに最も 近接の一次回路半休の特殊コイルの３つの具体例を示す、靜を遮蔽を形成するこ れらのコイルは、第３図の１６．２１及び第２図の１１．１２に対応する。

これらの３つのモデルは、変成器が断続給電回路に装着されたときの断続に起因 する一次回路一二次回路の寄生電流を最小にする機能をもつ０機能の効率及び構 造の複雑さは各モデル毎に異なっている。最大効率を得るためには、第４ｄ図の 隣接二次コイルの両端２４．２５が第４ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図のいずれかの 特殊コイルの両端２６．２７と直径上に対向していなければならない。

第４ｄ図に示す遮蔽コイルに隣接の二次回路の能動コイルは、中央窓が開設され たほぼ閉鎖した広い導電トラックから成る。コイル印刷回路は中央窓を介して磁 気回路支柱に積層され得る。入力端子２４と出力端子２５との間にギャップを設 けるようにコイルが切断されている。径方向電気抵抗が切断部において増加する ように、切断によって２つのベンドが形成されるのが好ましい、一般には、同一 線上に軸合わせしない少なくとも２つの直線に沿って切断されている。

変成器が断続給電回路に装着されたときに特殊コイルの末端２６と隣接二次コイ ルの末端２４とは定電位に維持され、遮断周波数として適当な値のコンデンサに よって膜結合されなければならない。

第４ａ図に示す第１具体例によれば、かかる特殊コイルは互いに反対方向に配向 された２つの部分から成る。外側コイル２８の入力２６は直後のコイルの電位に できるだけ近い値の一定電位に印加される。このコイルによって形成されるルー プの内部に逆方向の第２コイル２９を形成する。第２コイルの一端は外側コイル ２８の入力２６に接続され他端３０は自由端である。

２つのコイルは互いにできるだけ近接して配置されている。末端２６．２７をも つ外側コイル２８は一次回路の第１コイルを形成する。従って変成器の能動コイ ルである。

この特殊コイルと隣接二次コイルとの間の周囲に沿って出現する電界は断続に起 因する一次回路一二次回路の寄生電流を減少させる。

この第１具体例は小型変成器に適しており、適度の効率を与える。

第４ｂ図に示す第２具体例によれば、内側コイル３１の末端３２．３３は、能動 コイル３４の末端２６．２７と直径上に対向する。

内側コイル３１の末端３２は結線３５によって能動コイルの末端２６に接続され ている。末端３３は自由端である。第１具体例と同様に２つのコイルはできるだ け近接していなければならない、結縁３５はできるだけ狭くなければなない、こ の具体例は第１具体例よりも高い効率を与え中電力型変成器に適している。

第４ｄ４に示す第３具体例によれば、内側コイル３６は等しい２つの部分３６ａ 、３６ｂに分割されている。末端３７．３８は互いに向き合いまた同じく互いに 向き合った末端３９．４０と直径上で対向している。内側コイル半体３６ａの末 端３９は、結ｖ！、４１によって能動コイル４３の末端２６に接続され、該コイ ル半体の他端３７は結１ｉ４２によって第２コイル半体３６ｂの末端３８に接続 されている。

第２コイル半体３６ｂの末端４０は自由端である。能動コイル及び２つの内側コ イル半休もできるだけ近接していることが必要であり、結線４１．４２はできる だけ狭くなければならない、結線４１は内側コイル３６の分割切断部の効果を消 去する直接結線でない、該結線は内側及び外側の２つのコイル３６．４３の中央 共通領域の周囲を完全−周する狭いトラックから成る。この具体例は最も効率が 高く、高電力型変成器に適している。

本発明の変成器を製造するために各々が１４侶のエツチング層から成る２つの印 刷回路の積層体と形成した。各層に接続用接触子、中央窓及び各エツチング層上 のコイルを形成するほぼ閉鎖したトラックが担持されている。

第５図は本発明の変成器を製造するための１４層の印刷回路の各層を示す、１４ 枚のプレートは等しい寸法をもち、各プレートの下部は２つずつ対を成す６つの 金属被覆された開孔をもつ、これらの開孔は２つの二次回路半休のコイルとして 機能する第１図の接続＾ＤＦＧＩＬ、ＣＥＫ、　ＢＴＩＪを形成する。

各印刷回路の上部は８個の接触をもつ、各接触はプレートに設けられた金属被覆 開孔１〜８から成る。従って、二次回路半休の接続は印刷回路の下部で行なわれ 、−次回路の接続は該印刷回路の上部で行なわれる。

印刷プレート間の接続は金属被覆された開孔を介して行なわれる。これらのプレ ートは、本発明の変成器におけるプレートのｆｌｉＮ順位に従ってＳｌから５１ ４の符号で示される。

第１プレートＳ１及び最終プレートＳ１４は積層体の機械的及び電気的保護の機 能をもつ、一方がプレートＳ２．Ｓ３．Ｓ４から成り他方がプレー）　Ｓｉｔ、 Ｓ１２．Ｓ１３から成る２つの部分に分割された二次回路半休は一次回路半休を 包囲している。二次回路半休はコイルＳ３．Ｓ４．Ｓｌｌ、Ｓ１２及びＳｌ３の 並列結合とコイルＳ２とを直列接続することによって形成される。

−次回路半休は６個のプレートＳ５〜Ｓ１０の積層体から成る８両端プレートＳ ５及びＳＩＯは二次回路半休の２つの部分と向き合っている。これらはプレート ｓｓ、ｓｉｏに斜線部分で示す半幅コイルから成る静電遮蔽を形成する。

かかるコイルは該当プレートの半幅能動コイルの逆方向に巻回されている。−次 回路半休のプレートは、各プレート上部の８個の金属被覆開孔から成る端子に接 続されている。これらの金属被覆開孔は左から右に向かって１から８の符号で示 されており、各プレートはプレート番号と同じ符号の端子だけを使用する。従っ て、−次回路半休は一方でコイルＳ５．Ｓ６．Ｓ９．Ｓ７．Ｓ８の直列化及び他 方でコイルＳＩＯとコイルＳ５との並列化によって形成される。最後に、−次回 路半休のアクセス端子は固定電位に維持された端子７と可変電位に維持された端 子１とから成る。

プレートＳ５上の上部端子２及び８は非接続である。２つの印刷回路を集成する ときに、プレート５によって簡単に接続できる。

一次回路半休のコイルの直列接続（点ｌ−３−４−５−６−７）はすべてアクセ ス可能なので変成率を容易に変更し得る。

第６図は印刷回路の１４個の層のうちの２つの層１００，１０１を示す、銅エツ チング表面１０２，１０３が向き合って配置されており絶縁プレブレツブ１０４ によって互いに絶縁されている。銅の設計は、２つの稜例えば１０５と１０６と が決して位置合わせしないように最適化されている。この構成によれば印刷回路 のプレス成形中のプレプレラグ剪断のおそれを生じることなくプレプレラグの厚 みを低減し得る。従って変成器の厚みを最小限に減らして一次回路と二次回路と の間の結合を改良し得る。

第７図は本発明の変成器の電気図を示す、−次回路半体４４または４５が第５図 と同じ印刷回路の二次回路半体４６または４７に結合されている０図は２つの印 刷回路を結合することによって変成器をブツシュ−プル装置として製造できる例 を示す。

共通点４９．５０または５３．５４は一次回路または二次回路の固定電位に結合 されている。共通点４８．５１または５２．５５は一次回路または二次回路の可 変電位に結合されている。４つの点毎に位相の一致が示される。コイルの直列化 または並列化が容易なため多数の組み合わせが可能でありまた電力変調が可能で ある。

第８図は第７図に記載の機能を完全に充足する変成器を示す。

等しい２つの層５６．５７の各々が１つの一次回路半休を含み、二次回路半休は ２列の接触子５８．５９によって結合されている。一方の層が上面を上向きにし 他方の層が下向きにして装着されている。従って２つの二次回路半休が向き合っ ている。

印刷回路の２つの層５６．５７の間の自由スペース６０は、冷却流体循環による 冷却を強化し得る。該スペースの寸法は使用熱交換流体の速度及び種類に従って ｆｉ適冷却を得るように変更し得る。最後に、磁気圏ｎ６１によって変成器が完 成する。磁気回路の鉄心６２は２つの層の中央窓に挿入されている。１つの具体 例において、磁気回路は閉鎖部材６３の中央に装着された鉄心６２から構成され てもよい０組立可能にするためにアセンブリは中央面６４で切断される。

第９図は出力接触子を示す、この部材は３つの機能をもつ。

円柱部６５の高さが冷却流体を通過せしめる印刷回路の２層間の間隔登規定し得 る。

円柱部６６は上部印刷回路層の端子開孔から突出し、印刷回路の６部で発散され た熱量を外部周囲流に排出することによって冷却状態を改良し得る。

円柱部６７は、給電回路を印刷回路に装着するときに、給電回路を構成する印刷 回路と接続されるために十分な高さで下部層の相同端子と接続される部分である 。

第１０図は前記のごとく強結合した一次回路半休と二次回路半休とを各々が含む 印刷回路の２つのＪ’ｉ６８，６９を示す。

二次回路で得られる電流を増加するために、印刷回路の１つの層よりも大きい厚 みをもつ裁断金属コイル７０，７１，７２゜７３を付加する。印刷回路６８．６ ９に収容された二次コイルによって強結合が維持される。

絶縁部材７４　、７５は、該絶縁部材に最も近接の磁気回路７６゜７７の裁断コ イルを絶縁し得る。

印刷回路６８．６９と裁断コイル７０〜７３との間の絶縁は印刷回路の閉鎖層に よって確保される。

裁断コイル７０〜７３の位１決めは第９図のごとき接触子によって確保される０ 層６８〜７４の内部の裁断部（即ち窓）７９及び外部裁断部８０の寸法は磁気回 路に挿入されたときに絶縁が確保されるように計算されている。

積層された層６８．６９は全く等しい構造をもち電気回路によって要求される構 成（ｃｏｎｆ　１Ｈｕｒａｔ　１ｏｎ）に従って両方向で装着可能である。

国際調査報告 国際調査報告 ＦＲ８８００２２９ ＳＡ　２２３８５

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の印刷回路層から成り磁気回路を介して磁気結合された一次回路と二次 回路とを含み、各印刷回路が、一次回路または二次回路の一方の能動コイルを精 成するほぼ閉鎖した少なくとも１つの導電トラックを含むウイブの強結合変成器 であって、一次または二次の同一回路の隣合う２つのコイルができるだけ近い電 位に維持されること、及び、一方が一次回路他方が二次回路に所属する隣合う２ つのコイルができるだけ一定の星位に維持されること、及び、可変電位に印加さ れるコイルは定電位に維持されるコイルからできるだけ離間していることを特徴 とする強結合変成器。
2. ２．二次回路が、一次回路を包囲し同数のコイルを含む少なくとも２つの部分か ら成ることを特徴とする請求項１に記載の変成器。
3. ３．二次回路の部分間の間隔に起因するリークを低減するために二次回路の各部 分が他方の部分の各コイルに応答する少なくとも１つのコイルを含み、応答コイ ルは他方の部分のコイルと並列に接続されていることを特徴とする請求項２に記 載の変成器。
4. ４．変成器が２つの半割体から成り、各半割体が、二次回路半休の２つの部分（ １３，１５）に包囲された一次回路半体（１４）を含み、第１部分及び第２部分 の隣合う２つのコイルは静電遮蔽を形成する特殊コイル（１１または１２）によ って分離されていること、及び、第１部分または第２部分のコイルの電位が遮蔽 コイル（１１，１２）の定電位の両側で増加することを特徴とする請求項２に記 載の変成器。
5. ５．２つの遮蔽コイル（１６，２１）が互いに並列に接続されていること、及び 、能動コイルが偶数個（２Ｐ）存在し、同じ巻き方向で２つのコイルが直列に接 続されており、これらの２つのコイル、即ち奇数順位Ｋの第１コイルと偶数順位 ２Ｐ−Ｋ＋１の第２コイルとが直列（Ｋ，２Ｐ−Ｋ＋１）に接続され、Ｐ組のコ イル対は、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ に従って接続され、順位Ｋ＋１のコイル対の入力は順位Ｋのコイル対の出力に接 続されていることを特徴とする請求項４に記載の変成器。
6. ６．一次回路の遮蔽コイルに隣接の二次コイルがほぼ閉鎖した広い導電トラック から成り、該トラックの２つのアクセス端子２４，２５は遮蔽コイルのアクセス 端子の側に対して反対側で二次コイルに配置されていることを特徴とする請求項 ４に記載の変成器。
7. ７．遮蔽コイルに隣接の二次回路のコイルが、最初は閉鎖されたトラックの切断 部によって形成され、該切断部は同軸上に整列しない少なくとも２つの直線部分 を含むことを特徴とする請求項６に記載の変成器。
8. ８．遮蔽コイルが互いに逆向きに配向されてほぼ閉鎖され互いにできるだけ近接 した２つの同軸コイルから成ることを特徴とする請求項４に記載の変成器。
9. ９．内側コイル（２９）の一端（３０，３３または４０）が非接続自由端であり 、第２端（３０ａ，３２または３８）が定電位に配置された外側コイル（２８， ３３または４３）の端子（２６）にできるだけ近接して接続されており、前記定 電位の値は直後のコイルの電位にできるだけ近接した値であることを特徴とする 請求項８に記載の変成器。
10. １０．内側コイル（２９）の第２端（３０ε）が定電位の端子（２６）の近傍の 外側コイル（２８）に幅全体にわたって接続されていることを特徴とする請求項 ９に記載の変成器。
11. １１．内側コイル（３１）の２つの末端が外側コイル（３４）の端子対（２６． ２７）の反対側に向き合って配置されており、定端子（２６）の電位は内側コイ ル（３１）と外側コイル（３４）との間に設けられた細いトラック（３５）によ って内側コイルの端子（３２）に案内され、２つのコイルにおける電流の流動方 向が対向することを特徴とする請求項９に記載の変成器。
12. １２．内側コイル（３６）が外側コイルの端子（２６，２７）の高さで等しい２ つの部分に分割されており、内側コイルの分割によって生じた第２端（３８）を もつ内側コイルの自由端（４０）を担持する部分（３６ｂ）は、２つのコイル（ ３６，４３）の共通中央領域の周囲を完全一周する細いトラック（４１）によっ て第２部分（３６ａ）の対応する末端（３７）に電気接続されていることを特徴 とする請求項１１に記載の変成器。
13. １３．（コイル当たり１つの割合で印刷回路が存在するような）等しい２つの印 刷回路積層体を含み、各積層体が遮蔽コイルと共に二次回路半体の２つの半割体 によって包囲された一次回路半体を含み、各印刷回路が印刷回路の一方の側に二 次コイル末端接続用端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を含み印刷回路の他方の側に一次コ イル接続用端子（１〜８）を含み、接続すべき末端を端子（１〜８、Ａ〜Ｄ）に 接続するときに２つのコイルをコイル平面に垂直に２つの印刷回路に接続し得る ように、各端子（１〜８、Ａ〜Ｄ）が開孔を備えることを特徴とする請求項４か ら１２のいずれか一項に記載の変成器。
14. １４．ブレブレッグの共通絶縁体（１０４）の厚みを減らすことによって一次回 路と二次回路との間の結合を改良し同時に印刷回路のブレス成形中のブレブレッ グの剪断を阻止するように、向き合った印刷回路の２つの銅層（１００，１０１ ）の２つの銅エッチング表面（１０２，１０３）の２つの稜（１０５，１０６） が位置合わせされないことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載 の変成器。
15. １５．変成器の中央面（６４）に関して対称な２つの半割体から成り中央鉄心（ ６２）を含む磁気回路（６３）を含み、変成器の種々のコイル層が前記鉄心の周 囲に積層されていること、及び、コイルが両者間に自由スペース（６０）を維持 する２つの半割体（５６，５７）として中央面（６４）の両側に分配され、該ス ペースの幅は選択された冷却の関数として決定されコイルの少なくとも２つの層 を電気接続する第１機能とコイルの２つの半割体（５６，５７）間の間隔を固定 するスペーサたる第２機能とを各々が有する接触子（５８，５９）によって固定 されており、前記スペーサは接触子のショルダ（６５）によって形成されること を特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の変成器。
16. １６．請求項１から１５のいずれか一項の変成器を含む断続給電回路。
17. １７．遮蔽コイルの末端（２６）と隣接二次コイルの末端（２４）とが定電位に 維持され、所定値のコンデンサによって遮断周波数で脱結合されることを特徴と する請求項１６に記載の断続給電回路。