JP2001126933A - プレーナー型変圧器、プレーナー型変圧器の巻線を製作する方法、およびプレーナー型変圧器を備えたコンパクトな電気装置 - Google Patents

プレーナー型変圧器、プレーナー型変圧器の巻線を製作する方法、およびプレーナー型変圧器を備えたコンパクトな電気装置

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JP2001126933A
JP2001126933A JP2000278530A JP2000278530A JP2001126933A JP 2001126933 A JP2001126933 A JP 2001126933A JP 2000278530 A JP2000278530 A JP 2000278530A JP 2000278530 A JP2000278530 A JP 2000278530A JP 2001126933 A JP2001126933 A JP 2001126933A
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Reinhold Berberich
ベルベリッヒ ラインホルト
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレーナー型変圧器であって、少なくとも1
つの一次巻線と、少なくとも1つの二次巻線と、変圧器
コアとから成っている形式のものを改良し、任意の巻条
数で簡単かつ安価に製造可能なものを提供する。 【解決手段】 一次巻線3aおよび前記二次巻線3b
が、それぞれ丸くない横断面を有する、折り畳まれた導
体15から成っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の上位概
念に記載の形式のプレーナー型変圧器と、請求項6の上
位概念に記載の特にプレーナー型変圧器の巻線を製作す
る方法と、請求項10の上位概念に記載のコンパクトな
電気装置、特に回路網部分とに関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第5010314号明細書によ
って、プレーナー型の変圧器が公知であって、この変圧
器の巻線は、小電力の場合はプリントされたプリント配
線基板から形成されており、大電力の場合はほぼU字形
の打ち抜き成形金属薄板の複数の層から形成されてい
て、各層は互いに結合されている。この場合、そのよう
な変圧器の設計および巻線の巻数に応じて、個々の金属
薄板を結合して閉じられた巻線を形成することは、極め
てコストがかかり、かつ多くの時間を必要とするもので
ある。したがって一般的には、そのような変圧器では、
巻線の巻数は極めて少なく制限される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べたような形式のプレーナー型変圧器を改良し、任
意の巻条数で簡単かつ安価に製造可能なものを提供する
ことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明の装置によれば、一次巻線および二次巻線が、
それぞれ丸くない横断面を有する折り畳まれた導体から
成っている。
【0005】
【発明の効果】本発明の利点によれば、巻線が従来のよ
うに後から単独構成部品を結合して層状に積み重ねるこ
とによって形成されるのではなく、有端の導体を折り畳
むことによって形成される。この場合、個々の金属薄板
を結合して閉じられた巻線を形成する過程は必要でな
い。
【0006】本発明の構成によれば、巻線の製作は、金
属テープ(ロール製品)または特別に成形された金属薄
板打ち抜き成形部分から行われる。金属テープを使用す
ることによって、金属の弾性特性に基づいて、広がろう
とする巻線が形成され、これによって、個々の巻線の電
気的接点接触は防止される。成形された金属薄板打ち抜
き成形部分によって、特に簡単なタップが実現される。
【0007】本発明の構成によれば、導体に対して平行
に、少なくとも1つの絶縁層が設けられており、該絶縁
層が導体と共に1回の作業段階で該導体と一緒に折り畳
まれる。そのような絶縁層は、電気的絶縁以外に、複数
の巻線層間における機械的に安定した接続が迅速に得ら
れるという利点を有している。
【0008】絶縁層が、導体を固定するために接着性を
有して形成されている。
【0009】極めて良好な結合に関して考慮された変圧
器の配置構成によれば、1つの絶縁層上に共に配置され
た少なくとも2つの金属テープが、同時に折り畳まれる
ようになっている。少なくとも2つの、同時に被着され
た巻条を密に交互配置することによって、巻線間の結合
はさらに改善される。この場合、両方の巻線は絶縁層の
両側に配置可能で、しかも選択的に絶縁層の片側の表面
に相互間隔をおいて配置することもできる。
【0010】特にプレーナー型変圧器のための巻線を製
作する簡単な方法によれば、有端の長さ部分を有する導
体は、折り畳み・分離装置によって、少なくとも所定の
角度だけ所定の間隔で折り畳まれる。
【0011】この場合有利には、金属テープとして構成
された導体のルーズな端部は、第1の所定の間隔で第1
の所定の角度だけ所定の方向で折り畳まれ、次いで第2
の所定の間隔で第2の所定の角度だけ前記所定の方向と
は反対の方向で折り畳まれる。この過程は所望の巻条数
が得られるまで繰り返される。
【0012】選択的に、導体は交互に所定の角度だけ所
定の方向もしくは該所定の方向とは反対の方向に折り畳
まれる。
【0013】閉じられた巻線は、導体を一定間隔で常に
同じ方向に所定の角度だけ折り畳み、その場合に導体を
折り畳んだ後にそれぞれ180°変向させることによっ
て極めて簡単に得られる。導体に代わって、導体を支持
する装置、たとえばロールを回動させることもできる。
【0014】本発明の別の実施形態によれば、コンパク
トな電気装置、特に回路網部品が提案されており、電気
回路装置と、基準電圧に接続可能な接点接続装置との間
の異なった電圧を補償するための変圧器を有し、該変圧
器の少なくとも1つの一次巻線が接点接続装置に接続さ
れ、かつ前記変圧器の少なくとも1つの二次巻線が第1
の導電接続部を介して電気的な回路装置に接続されてお
り、前記の一次巻線と二次巻線とが、変圧器コアの少な
くとも一部分を包囲している。本発明によれば、前記一
次巻線および二次巻線が、それぞれ丸くない横断面を有
する、折り畳まれた導体から成っている。
【0015】有利には、一次巻線および二次巻線および
/または第1の導電接続部および/または接点接続装置
が、絶縁材料から成る支持体内に配置されており、かつ
支持体エレメントに配置された電気回路装置が、第2の
導電接続部を介して支持体の少なくとも1つの第1の導
電接続部に接続されている。
【0016】有利には、単独構成要素つまりコネクタ、
給電/配電部ならびに変圧器巻線もしくは変圧器コアが
1つのコンパクトな構成ユニット内に一緒にまとめて配
置されている。この場合、そのような電子ブロックはす
べての所要の導電路を内蔵しているが、これらの導電路
は、一時的なスペーサによってかまたは純然たる絶縁膜
もしくは絶縁層によって互いに絶縁状態に保持され、次
いでプラスチックで被覆される。作業段階の減少と相俟
って、絶縁に関連した電気的特性が改善される。それの
みならずこのコンパクトな電子機器は、衝撃に強く、耐
震特性を有しているので、自動車で使用するのに特に有
利である。
【0017】有利な構成では、少なくとも1本の接点ピ
ンが、電気回路装置を支持体の第1の導電接続部の少な
くとも1つと接続するために配置されており、かつ前記
接点ピンは、少なくとも1つの導体路に電気接続された
スルーホール内へ侵入している。
【0018】このように剛性的な接点ピンを配置したこ
とによって、電気的な回路装置と、支持体の導電部分と
の間の電気接続は、支持体を前記接点ピンに差し嵌める
ことによって簡単に実現され、これによって機械的なロ
ッキングが同時に得られる。
【0019】この第2の導電接続部を特に簡単に製作で
きるのは、電気接続部を形成するために、接点ピンが支
持体のスルーホールにプレス嵌めされている場合であ
る。これによって電気的な接続が生じるのみならず、耐
震性を有する持続的な機械的結合も得られる。
【0020】第1の導電接続部が金属薄板成形部分とし
て形成されている場合には、該第1の導電接続部を特に
簡単に製作することができる。支持体内で導電路を形成
する打抜き屈曲成形金属薄板を上下に積層することによ
って、支持体は射出注型部品として簡単に製作すること
ができる。
【0021】有利には、金属薄板成形部分の屈曲端部
が、接点接続装置の電気的なコネクタ端子を形成するた
めに支持体から導出されており、前記接点接続装置のコ
ネクタ体はその場合前記支持体によって形成されてい
る。
【0022】同一のプラスチック射出工程において、コ
ンパクトな電気ブロックは、支持体が、電気回路装置を
支持する支持体エレメントをカバーするケーシングの構
成部分であるように、形成することができる。
【0023】別の有利な構成によれば、支持体は、支持
体エレメント上に載設するために一体的に射出成形され
たパッキンを片側に備えたケーシング中位部分として構
成されており、このケーシング中位部分は、該ケーシン
グ中位部分上に載設するために同じく一体的に射出成形
されたパッキンを備えた扁平なカバーによって閉塞され
ている。
【0024】損失熱を導出するために支持体エレメント
は金属、殊にアルミニウムから成り、かつ電子回路装置
のパワー電子素子を冷却するために同時に使用される。
【0025】本発明の有利な構成によれば、熱特性を改
善するために、支持体エレメントが、熱伝導性セラミッ
ク上に溶接された銅(Direct Copper Bonding)から成
るプリント基板を支持している。前記材料の極めて良好
な熱伝導によって、パワートランジスタの高い出力が可
能になる。
【0026】回路網部品の組立を簡単にするために、変
圧器コアは2部分から構成されており、しかも第1のE
字形のコアエレメントは支持体エレメント上に載設され
ており、この第1コアエレメントの、前記支持体エレメ
ントから離反する方向に垂直に起立する3つのウェブ
が、支持体の対応する変圧器開口を通って係合してお
り、かつ、扁平又はE字形に形成された第2のコアエレ
メントは前記ウェブをカバーして互いに磁気的に接続し
ており、かつ一次巻線及び二次巻線は前記ウェブ間を取
り巻いて配置されている。
【0027】冷却体として構成された支持体エレメント
上に第1のコアエレメントが載設することによって、変
圧器は高出力で運転可能でありかつ高い効率を有するこ
とができる。しかも変圧器は、当今の自動車で発生する
高い電流の場合でも確実に動作しかつ問題なく冷却可能
である。
【0028】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図示の
実施例を用いて詳しく説明する。なお、図面中、等しい
構成要素には同一の符号を付した。
【0029】図1には、多数の電気装置において異なっ
た電圧レベルに適合するために使用されるような回路網
部品が図示されている。プラスチックから製作された支
持体1は、上下に積層された複数の導体路2を含み、該
導体路は打抜き屈曲成形薄板として形成されている。複
数の導体路2はその場合、プラスチックが導体路2間に
絶縁作用を及ぼすように、プラスチック製支持体1内部
に配置されている。更にまた支持体1は、プレーナー型
変圧器の一次巻線と二次巻線とを形成する巻線3a,3
bを内蔵している。その場合一次巻線3aおよび二次巻
線3bは少なくとも1つの巻条によって形成される。
【0030】若干の導体路2は屈曲されてプラスチック
製支持体1から導出されており、しかも該導体路の端部
はコネクタピン4を形成しており、かつ前記プラスチッ
ク製支持体1は、射出注型法で行われる成形によってコ
ネクタ体5を同時に形成している。更にまたプラスチッ
ク製支持体1は、金属コーティングを施されて導体路2
と接続された接点スルーホール6,7を有しており、該
接点スルーホール6,7内には、アルミニウム製支持体
エレメント8上に配置された接点ピン12が係合してい
る。前記アルミニウム製支持体エレメント8上には、複
数の銅導電路10を有するセラミック製プリント配線基
板9が固着されている。セラミック製プリント配線基板
9はその場合例えばアルミニウム製支持体エレメント8
上に接着されている。銅導電路10は、やはりセラミッ
ク製プリント配線基板9上に配置されたパワー電子素子
11と接点ピン12との間を電気的に接続する。またア
ルミニウム製支持体エレメント8上には、プレーナー型
変圧器コアの下部部分13が配置されている。
【0031】プラスチック製支持体1とアルミニウム製
支持体エレメント8との2部分から成る前記回路網部品
の組立時に、アルミニウム製支持体エレメント8の接点
ピン12が、プラスチック製支持体1の接点スルーホー
ル6,7内へ導入される。これは圧入操作によって行わ
れ、すなわち接点スルーホール6,7の直径は接点ピン
12の太さよりも小さいので、接点ピン12をプレス嵌
めした後には、接点ピン12と、変圧器の一次巻線3a
および二次巻線3b並びに導体路2との確実な機械的並
びに電気的な接続が保証されている。
【0032】この組立工程時に一次巻線3aおよび二次
巻線3bは、変圧器コアの上向きに開いた下部部分13
内へ導入される。該下部部分13はこの場合、プラスチ
ック製支持体1の方に向いた3つのウェブ13a,13
b,13cを有しており、しかも一次巻線3aおよび二
次巻線3bは、前記ウェブ13a,13b,13cの間
隙26,27内に配置されている(図3参照)。セラミ
ック製プリント配線基板9上にプラスチック製支持体1
を載設した後に、変圧器コアの上部部分14がプラスチ
ック製支持体1上に載設される。従ってコネクタ装置
4,5に基準電圧を接続した後、いわゆるプレーナー型
変圧器によって変圧された電圧は、接点ピン12を介し
てパワー電子素子11へ伝送される。
【0033】特にコンパクトな実施例の場合は、電子作
動制御・調整装置25を構成素子としてセラミック製プ
リント配線基板9上に一緒に配置することも可能であ
る。自動車で使用するために別のコネクタ装置28が設
けられており、該コネクタ装置によって前記電子作動制
御・調整装置25はCANバスを介してその他の制御機
器と連絡する。
【0034】図2には、コンパクトな電子装置の、製造
技術的に特に有利な実施例が図示されている。プラスチ
ック製支持体1に一体成形されていてケーシングの側壁
を形成するケーシングカラー19は、この場合ケーシン
グ機能を担当しており、かつプラスチック射出工程にお
いて1回の作業段階でコネクタ体5およびプラスチック
製支持体1と一緒に形成される。カバー22を固定する
ために複数本のねじまたはリベット21が設けられてい
る。前記ケーシング(つまりケーシングカラー19およ
びカバー22)内に配置された電子装置を防護するため
に、アルミニウム製支持体エレメント8上に載置された
パッキン20が、ケーシングカラー19の全周にわたっ
て配置されている。
【0035】またカバー22のエッジもパッキン23を
保持し、該パッキン23にプラスチック製支持体1が当
接している。従ってベースプレートに接続する際に生じ
るおそれのある封隙問題は、一体的に射出成形されたシ
ールリップによって回避される。
【0036】図4には、導体15から折り畳まれた巻線
パケット18を製作するための装置が示されている。カ
ルダン式に支承されたロール16に配置された銅テープ
15は折り畳み・分離装置17を介して案内される。折
り畳み・分離装置17は、銅テープ15を実際の延伸方
向からそれぞれ90°変向(折り返し)させて、したが
って4回折り畳むと方形状の巻線が形成されるような形
式で、銅テープ15を180°折り畳む。この場合折り
返された導体15の端部は、ほぼ金属製テープ15の表
面に載設される。折り返したい区分の長さを規定するた
めに、ロールテープカウンタが設けられている。
【0037】図5には、それぞれ1つの銅テープが巻き
上げられている2つのロール16が示されている。この
場合、両方の銅テープ15は一回の作業段階で折り畳ま
れ、巻線パケット18が形成される。
【0038】図6には、銅テープロール16と、絶縁体
もしくは両面接着テープを案内するロールとが示されて
いる。両面接着テープ28を備えたロール24は、銅テ
ープを供えたロール16の後方に配置されている。両面
接着テープ28が銅テープロールを通過すると、導体1
5は接着性を有する両面接着テープ28の表面に自動的
に固着され、そのようにして形成されたテープ30は同
様に既に記載した形式で折り畳まれる。
【0039】図7には、図5および図6に示した装置の
ための有利な折り畳み構成が示されている。この場合、
折り畳み時に、絶縁体が絶縁体上に、導体が導体上に載
設するように常に保障されなければならず、これによっ
て折り畳まれた箇所における絶縁が防止される。最も簡
単な形式では、導体15の折り畳みは、単に交互に90
°もしくは−90°折り畳むことによって行われる。多
重に折り畳む場合、複数の折り畳み箇所に重なりが生じ
る。実施例Bに基づく有利な構成では、折り畳み時に、
折り畳み箇所の二重の屈曲が行われ、この形式では、形
成される屈曲箇所がずれて置かれ、これによって良好な
充填密度が得られる。
【0040】図8には、成形されたタップ32を備えた
打ち抜き屈曲成形部分31が示されている。同様に折り
畳み縁部33が略示されている。この打ち抜き屈曲成形
部分31では、3つの電気接続部を簡単に実現すること
ができる。この場合、電気接続部はaおよびcで、タッ
プはbで示されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンパクトな電気ブロックの第1実施
例の概略側面図である。
【図2】本発明のコンパクトな電気ブロックの第2実施
例の概略側面図である。
【図3】変圧器コアの概略図である。
【図4】折り畳まれた巻線を製作するための第1実施例
の概略図である。
【図5】折り畳まれた巻線を製作するための第2実施例
の概略図である。
【図6】折り畳まれた巻線を製作するための第3実施例
の概略図である。
【図7】折り畳まれた巻線の概略図である。
【図8】折り畳まれた巻線を製作するための打ち抜き成
形金属薄板部分を示す概略図である。
【符号の説明】
1 支持体、 2 導体路、 3a 一次巻線、 3b
二次巻線、 4 コネクタピン、 5 コネクタ体、
6,7 接点スルーホール、 8 支持体エレメン
ト、 9 プリント配線基板、 10 銅導電路、 1
1 パワー電子素子、 12 接点ピン、 13 下部
部分、 13a,b,c ウェブ、 14上部部分、
15 導体、 16 ロール、 18 巻線パケット、
19ケーシングカラー、 20 パッキン、 21
リベット、 22 カバー、23 パッキン、 24
ロール、 25 電子作動・調整装置、 26,27間
隙、 28 両面接着テープ、 30 テープ 31
打ち抜き屈曲成形部分、 32 タップ、 33 折り
畳み縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009416 Kruppstrabe 105,Fran kfurt am Main,BRD

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレーナー型変圧器であって、少なくと
    も1つの一次巻線と、少なくとも1つの二次巻線と、変
    圧器コアとから成っている形式のものにおいて、 前記一次巻線(3a)および前記二次巻線(3b)が、
    それぞれ丸くない横断面を有する折り畳まれた導体(1
    5)から成っていることを特徴とする、プレーナー型変
    圧器。
  2. 【請求項2】 前記導体(15)が金属テープ(16)
    または金属薄板成形部分(31)として構成されてい
    る、請求項1記載のプレーナー型変圧器。
  3. 【請求項3】 前記導体(15)に対して平行に、少な
    くとも1つの絶縁層(24)が設けられており、該絶縁
    層(24)が前記導体(15)と共に1回の作業段階で
    折り畳み可能である、請求項2記載のプレーナー型変圧
    器。
  4. 【請求項4】 前記絶縁層(24)が前記導体(15)
    を固定するために自己接着性を有して形成されている、
    請求項3記載のプレーナー型変圧器。
  5. 【請求項5】 前記絶縁層(24)上に一緒に配置され
    た少なくとも2つの金属テープが同時に折り畳まれるよ
    うになっている、請求項3または4記載のプレーナー型
    変圧器。
  6. 【請求項6】 導体から成る巻線を製作する方法におい
    て、 前記導体(15)を所定の間隔で折り畳むことを特徴と
    する、巻線を製作する方法。
  7. 【請求項7】 前記導体(15)のルーズな端部を第1
    の所定の間隔で第1の所定の角度だけ所定の方向で折り
    畳み、次いで第2の所定の間隔で第2の所定の角度だけ
    前記所定の方向とは反対の方向で折り畳む、請求項6記
    載の方法。
  8. 【請求項8】 前記導体(15)を交互に所定の角度だ
    け所定の方向もしくは該所定の方向とは反対の方向で折
    り畳む、請求項6記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記導体(15)を一定間隔で常に同じ
    方向に所定の角度だけ折り畳み、前記導体(15)を折
    り畳んだ後でそれぞれ180°変向させる、請求項6記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 コンパクトな電気装置であって、電気
    回路装置と、基準電圧に接続可能な接点接続装置との間
    の異なった電圧を補償するための変圧器を備えており、
    該変圧器の少なくとも1つの一次巻線が接点接続装置に
    接続され、かつ前記変圧器の少なくとも1つの二次巻線
    が第1の導電接続部を介して電気回路装置に接続され
    て、前記一次巻線および前記二次巻線が変圧器コアの少
    なくとも一部分を包囲している形式のものにおいて、 前記一次巻線(3a)および二次巻線(3b)が、それ
    ぞれ丸くない横断面を有する、折り畳まれた導体(1
    5)から成っていることを特徴とする、コンパクトな電
    気装置。
  11. 【請求項11】 前記一次巻線(3a)および前記二次
    巻線(3b)および/または前記第1の導電接続部
    (2)および/または前記接点接続装置(4,5)が、
    絶縁材料から成る支持体(1)内に少なくとも部分的に
    配置されており、かつ支持体エレメント(8)上に配置
    された前記電気回路装置(11)が、第2の導電接続部
    を介して前記支持体(1)における前記第1の導電接続
    部(2)の少なくとも1つに接続されている、請求項1
    0記載のコンパクトな電気装置。
  12. 【請求項12】 少なくとも1つの接点ピン(12)
    が、前記電気回路装置(11)を前記支持体(1)にお
    ける前記第1の導電接続部(2)の少なくとも1つに接
    続するために、扁平な前記支持体エレメント(8)上に
    配置されており、前記接点ピン(12)が、前記第1の
    導電接続部(2)の少なくとも一つに電気接続されたス
    ルーホール(6,7)内に突入している、請求項11記
    載のコンパクトな電気装置。
  13. 【請求項13】 電気接続部を形成するために、前記接
    点ピン(12)が前記支持体(1)の前記スルーホール
    (6,7)に押し込まれている、請求項12記載のコン
    パクトな電気装置。
  14. 【請求項14】 前記第1の導電接続部(2)が金属薄
    板成形部分として形成されている、請求項10から13
    までのいずれか1項記載のコンパクトな電気装置。
  15. 【請求項15】 前記金属薄板成形部分(2)が前記接
    点接続装置(4,5)の電気的なコネクタ(4)を形成
    するために前記支持体(1)から導出されており、しか
    も前記接点接続装置(4,5)のコネクタ本体(5)が
    前記支持体(1)によって形成されている、請求項14
    記載のコンパクトな電気装置。
  16. 【請求項16】 前記支持体(1)が、前記電子回路装
    置(11)を支持する前記支持体エレメント(8)をカ
    バーするケーシングの構成部分である、請求項10記載
    のコンパクトな電気装置。
  17. 【請求項17】 前記支持体(1)が、前記支持体エレ
    メント(8)上に載設するために一体的に射出成形され
    たパッキン(20)を片側に備えたケーシング中位部分
    (19)として構成されており、該ケーシング中位部分
    (19)が、該ケーシング中位部分(19)上に載設す
    る、同じく一体的に射出成形されたパッキン(23)を
    備えた扁平なカバー(22)によって閉塞されている、
    請求項16記載のコンパクトな電気装置
  18. 【請求項18】 前記支持体エレメント(8)が金属か
    ら成り、しかも電気回路装置のパワー電子素子(11)
    を冷却するために使用される、請求項10記載のコンパ
    クトな電気装置。
  19. 【請求項19】 前記支持体エレメント(8)が、熱伝
    導性セラミック上に被着された銅(10)から成るプリ
    ント配線基板(9)を支持している、請求項18記載の
    コンパクトな電気装置。
  20. 【請求項20】 前記変圧器コア(13,14)が2部
    分から構成されており、しかも第1のE字形のコアエレ
    メント(13)が前記支持体エレメント(8)上に載設
    されており、該第1のコアエレメント(13)の、前記
    支持体エレメント(8)から離反する方向に垂直に起立
    する3つのウェブ(13a,13b,13c)が、前記
    支持体(1)の対応する変圧器開口を通って係合してお
    り、かつ、扁平またはE字形に形成された第2のコアエ
    レメント(14)が前記ウェブ(13a,13b,13
    c)に互いに磁気的に接続しており、かつ前記一次巻線
    (3a)および前記二次巻線(3b)が前記ウェブ(1
    3a,13b,13c)間を取り巻いて配置されてい
    る、請求項11記載のコンパクトな電気装置。
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