JP2003086436A - 変圧器シ−ルド - Google Patents
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 第1の電圧を第2の電圧に変換するため
の電気変圧器10は、第1巻線14を有する第1のコア
部12aと第2巻線16を有する第2のコア部12bと
を備えたコア12を含む。電気変圧器10は、第1のコ
ア部12aを第2のコア部12bから電気的に遮蔽する
ためのシールド装置22を有している。更に、第1巻線
14を第2巻線16から遮蔽するシールド装置を設ける
ことも可能である。
Description
し、特に、電磁放射による干渉を低減させる変圧器の遮
蔽(シールド)に関する。
は、改善された電気変圧器および変圧器シールドを提供
することである。
電圧を第2の電圧に変換するための電気変圧器は、第1
のコア部と第2のコア部とを有するコアを含む。電気変
圧器装置は、上記第1のコア部を上記第2のコア部から
電気的に遮蔽するためのシールド装置をさらに含んでい
る。
化した変圧器は、増幅器あるいは電源等のスイッチング
回路における構成要素である。本発明のより詳細な態様
において、電子装置用の電源は、ライン電力を入力する
ための入力端子と、上記ライン電力を整流することで整
流した電力を生成するための整流器と、上記整流した電
力を切り換えることでスイッチ整流電力を生成するため
のスイッチング回路と、上記電圧を変更するための変圧
器とを含む。変圧器は、第1のコア部と第2のコア部と
を備えたコアと、上記第1のコア部を上記第2のコア部
から電気的に遮蔽するための第1のシールド装置とを含
む。
無線周波数信号を受信するためのアンテナと、上記無線
周波数信号の同調をとるためのチューナと、電力を上記
チューナに供給するためのスイッチング電源とを含む。
スイッチング電源は、第1のコア部と、第2のコア部
と、一次巻線と、二次巻線とを有する変圧器を含む。変
圧器は、上記第1のコア部を上記第2のコア部から電気
的に遮蔽するためのシールド装置をさらに含む。
圧器は、第1のコア部、第2のコア部、第1の巻線、第
2の巻線とを有する。シールド装置は、上記第1のコア
部を上記第2のコア部から遮蔽するように設計され、そ
のように構成されている。
を参照した、以下の詳細な説明から明らかになるであろ
う。
と、本発明を組み込んだ変圧器アセンブリが示されてい
る。変圧器アセンブリ10は、2つの部分12aおよび
12bからなるコア12を含む。一次巻線14は第1の
コア部12aの周りに巻かれ、二次巻線16は第2のコ
ア部12bの周りに巻かれている。静電シールド22
は、一次巻線14を二次巻線16から電気的に絶縁し、
また第1のコア部12aを第2のコア部12bから電気
的に絶縁する。静電シールド22についてはより詳細に
後述する。プラスチック・ボビン24は、コア部12a
および12bを所定の位置に保持し、一次および二次巻
線の形成を容易にし、他の装置へ電気的に接続するため
の接続ピン24を供給し、そしてコア部12aおよび1
2bのための機械的支持を提供するために備えられる。
センブリの分解図が示されている。第1のコア部12a
および第2のコア部12bは、高透磁率を有するフェラ
イト等の物質からなる「E」形状および逆「E」形状の
ブロックである。コア部のための他の形状には、「C」
および逆「C」形状、ハーフリングおよびその他多数の
形状を含む。静電シールド22は、第1のコア部と第2
のコア部との間に介在するように形成されて配置され、
さらに一次巻線と二次巻線との間に介在するように配置
されてもよい。
実施形態が示されている。静電シールド22は、印刷回
路基板材料の基板26を含む。基板26の一表面(以
下、導電性表面と呼ぶ)は、銅等の導電性材料のパター
ン28であり、接続トレース32によって一端で電気的
に接続される銅の平行トレース29からなる櫛型パター
ンになっている。ドレイン線(ワイヤ)30(または他
のいくつかの導電性構成要素)は、導電性材料のパター
ンの接続トレース32に電気的に接続され、容量性変位
電流をそのソースへ流す回路部へ接続可能である。櫛型
パターンに加えて、導電性材料の他のパターンを使用す
ることができる。パターンの好ましい特性は、コア12
の磁場(磁界)に干渉しうる著しい渦電流を流す広範囲
にわたるループを避けることである。図3に例示の一実
施形態において、基板26は厚みが0.2mmで幅が4
4.7mmである。148本の銅の平行トレース29が
あり、トレース幅は0.15mmで、0.15mmだけ
離間されている。明瞭にするために、図3のトレースは
一定の尺度で示されていないが、平行トレースの数およ
びトレースの寸法は上述した通りである。一実施形態に
おいて、静電シールドは、導電性表面が一次巻線および
第1のコア部12aに面するように配置される。図3の
実装は、導電性パターン28が第1のコア部12aに電
気的に接触して、第1のコア部12a内に発生し得るあ
らゆる電流が、ドレイン線30によって流れ出るように
構成されて配置される。
2の実装例の図2の線4−4に沿った断面が示されてい
る。絶縁材料34の薄層(厚み0.2mmのポリエステ
ル等)は、薄導電層36(酸化インジウム・スズ等)で
覆われている。表面導電率が単位面積当たり約20Ωで
あり、コア12の磁場に微小な効果を与える微小渦電流
のみが導電層内に存在するように導電層の厚みおよび電
気特性が選択される。導電層の寸法および電気特性は、
ドレイン線30に容量性変位電流を還流するのに十分な
導電率があり、容量性変位電流がそれらのソースへ還流
できるように、さらに選択される。
3の実装例が示されている。図5のシールドは、単位面
積当たり10〜100Ωの範囲の表面抵抗率を有する、
略均一な導電性材料のシート37である。ドレイン線3
0に容量性変位電流を還流するのに十分な導電率があ
り、コア12の磁場上の効果が微小になるようにシート
の物理的および電気的な大きさが選択される。カーボン
含浸ポリマーのシートでは、0.2mmの厚みが適して
いる。
れた変圧器を組み込んだ電子装置のブロック図が示され
ている。オーディオ・システム40は、電力の外部ソー
ス(AC電源ライン等)に接続可能な電力プラグ44か
ら電力を受け取るスイッチング電源42を含む。スイッ
チング電源42は、ライン電力を可聴信号増幅および変
換(transduction)回路46のための電力に変換する。
可聴信号増幅および変換回路46は、オーディオ信号
(可聴信号)プロッセッサ48からのオーディオ信号を
増幅し、音波に変換する。可聴信号プロッセッサ48
は、AM/FMチューナ50を含む複数のソースからの
可聴信号を処理する。AM/FMチューナ50は、アン
テナ52から受信した無線信号を受信し、その同調をと
る。
4と、本発明による変圧器10に接続されたスイッチン
グ回路56とを含む。変圧器10は、導電性パターン
(図3の28または図4の36)が一次巻線14と第1
のコア部12aとに面する状態で、2つのコア部12a
と12bの間と、一次巻線14と二次巻線16の間に配
置された静電シールド22を含む。ドレイン線30は、
静電シールド22の導電性パターン(図3の28または
図4の36)をスイッチング回路56に接続する。オプ
ションの第2の静電シールド22’は、その導電性パタ
ーンまたは層(図3の28または図4の36)が二次巻
線16と第2のコア部12bとに面する状態で、2つの
コア部12aと12bの間と、一次巻線14と二次巻線
16の間に配置される。静電シールド22’のドレイン
線30’は、導電性パターンを二次巻線16へのコモン
リード(common lead)49に接続する。二次巻線16
の端子は第2の整流器58に接続され、この整流器58
は、可聴信号プロッセッサ48から受信した可聴信号を
増幅および変換する、可聴信号増幅および変換回路46
に接続される。スイッチング回路56は、周波数変調、
パルス変調、またはパルス幅変調や他のものを含む複数
の方法によって、二次巻線16上の電圧を変調すること
が可能である。静電シールド22と静電シールド22’
の組み合わせの代替的配置では、第1のコア部12a
および一次巻線14に向かい合った基板の表面上の第1
の導電性パターンまたは層(図3の28または図4の3
6)、および第2のコア部12bおよび二次巻線16に
向かい合った基板の第2の表面上の第2の導電性パター
ンまたは層(図3の28または図4の36)を有する、
十分な厚みの単一の絶縁性基板である。
C電力に整流する。スイッチング回路56は、DC電力
を電気パルス(通常はACライン電力より非常に高い周
波数)に変換する。変圧器10は、電気パルスを異なる
(通常は低い)電圧に変圧する。第2の整流器58は、
変圧器10の高周波出力を適当な電圧のDCに変換し、
可聴信号増幅および変換回路16へ電力を供給する。可
聴信号増幅および変換回路16は、可聴信号プロッセッ
サ48から受信した可聴信号を増幅および変換する。整
流器58の出力端子での電圧レベルは、スイッチング回
路56によって変調される。変調は、周波数変調、パル
ス変調、またはパルス幅変調およびその他を含む複数の
方法によって行うことができる。第1の静電シールド2
2および第2の静電シールド22’は、電流ソースに任
意の容量性変位電流を還流し、それにより変圧器アセン
ブリ10からの電磁放射を最小にしている。
ア部分間の容量性変位電荷が著しく減衰するために有利
である。それゆえライン電力および出力ワイヤのEMI
フィルタリングをする必要性が少なくなる。さらに、本
発明を組み込んだ装置は、電磁妨害の発生が減少するた
め、手近の電子装置構成要素または電子装置に対して装
置をEMI遮蔽する必要性が少なくなる。シールドは、
安価で作ることができ、また変圧器に容易に組み込むこ
とができる。シールドを組み込んだ変圧器は、作製がよ
り困難で、変圧器の過熱の防止等の他の機能を妨げる可
能性のある、より高価なEMIシールド装置の必要性を
少なくする。
て、1つのコア部を2つまたはそれよりも多いコア部か
ら遮蔽するために複数のシールドを用いてもよい。本発
明による変圧器シールドは、コア部の磁気特性に著しい
影響を与えずに、変圧器のコア部間に流れる容量性変位
電流を抑制する。本発明を組み込んだ変圧器は、従来の
変圧器よりEMI放射を著しく減少させることができ
る。
本明細書で開示された特定の装置および技術を種々に利
用し、それらと異なるものにすることが可能であること
は明らかである。よって、本発明は、本明細書で開示さ
れた、各々およびすべての新規の特徴と特徴の新規の組
み合わせを包含し、特許請求の範囲の精神およびその範
囲によってのみ制限されるように解釈すべきである。
である。
である。
である。
る。
Claims (54)
- 【請求項1】 第1の電圧を第2の電圧に変換する電気
変圧器であって、 第1のコア部と第2のコア部を含むコアと、 前記第1のコア部を前記第2のコア部から電気的に遮蔽
するように構成および配置された第1のシ−ルド装置
と、を備える電気変圧器。 - 【請求項2】 前記第1のコア部に巻かれた第1の巻線
と、 前記第2のコア部に巻かれた第2の巻線と、 前記第1の巻線を前記第2の巻線から遮蔽するように構
成および配置された前記シールド装置をさらに備える、
請求項1に記載の電気変圧器。 - 【請求項3】 前記シ−ルド装置は、 絶縁性基板と、 該基板上に配置された導電性材料のパターンと、を備え
る、請求項1に記載の電気変圧器。 - 【請求項4】 前記パターンは、 前記導電性材料の複数の平行トレースと、 該複数の平行トレースを相互接続する前記導電性材料の
接続トレースと、 該接続トレースに電気的に接続された電気ドレイン線
と、を備える、請求項3に記載の電気変圧器。 - 【請求項5】 前記シールド装置は、前記導電性パター
ンが前記第1の巻線に面するように配置される、請求項
3に記載の電気変圧器。 - 【請求項6】 前記シールド装置は、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有するシート材料を備える、請求項1に記載の電気変
圧器。 - 【請求項7】 前記材料はカーボン含浸ポリマーからな
る、請求項6に記載の電気変圧器。 - 【請求項8】 前記シールド装置は、 絶縁性基板と、 該絶縁性基板上に配置される導電性コーティングと、を
備え、前記導電性コーティングは、単位面積当たり10
ないし100Ωの範囲の表面抵抗率を有する、請求項1
に記載の電気変圧器。 - 【請求項9】 前記導電性コーティングは酸化インジウ
ム・スズからなる、請求項8に記載の電気変圧器。 - 【請求項10】 前記第1のシールド装置は第1および
第2の表面を備え、 該第1のシールド装置は前記第1の表面上に配置された
導電性材料を有し、 該第1のシールド装置は、前記第1の表面が前記第1の
コア部に面するように配置される、請求項1に記載の電
気変圧器。 - 【請求項11】 前記導電性材料は前記第1のコア部と
接触している、請求項10に記載の電気変圧器。 - 【請求項12】 第2のシールド装置をさらに備え、 前記第2のシールド装置は第1および第2の表面を含
み、 前記第2のシールド装置は、前記第2の表面上に配置さ
れた導電性材料を含み、 前記シールド装置は、前記第2の表面が前記第2のコア
部に面するように配置される、請求項1に記載の電気変
圧器。 - 【請求項13】 前記コアは、 第3のコア部をさらに備え、 前記変圧器は、前記第1のコア部を前記第3のコア部か
ら電気的に遮蔽するように構成および配置された第2の
シールド装置をさらに備える、請求項1に記載の電気変
圧器。 - 【請求項14】 電子装置用の電源であって、 電圧によって特徴付けられるライン電力入力のための入
力端子と、 該ライン電力を整流し、整流された電力を生成するよう
に構成および配置される整流器と、 該整流された電力をスイッチングし、スイッチ整流電力
を生成するように構成および配置されるスイッチング回
路と、 第1のコア部と第2のコア部を備えたコアを有する変圧
器と、 前記第1のコア部を前記第2のコア部から電気的に遮蔽
するように構成および配置される第1のシールド装置
と、を備える電源。 - 【請求項15】 前記第1のコア部上の第1の巻線と、 前記第2のコア部上の第2の巻線と、をさらに備え、前
記シールド装置は、前記第1の巻線を前記第2の巻線か
ら遮蔽するように構成および配置される、請求項14に
記載の電源。 - 【請求項16】 前記シールド装置は、 絶縁性基板と、 該基板上に配置された導電性材料のパターンと、を備え
る、請求項14に記載の電源。 - 【請求項17】 前記パターンは、 前記導電性材料の複数の平行トレースと、 該複数の平行トレースを相互接続する前記導電性材料の
接続トレースと、 該接続トレースに電気的に接続された電気ドレイン線
と、を備える、請求項16に記載の電源。 - 【請求項18】 前記シールド装置は、導電性パターン
が前記第1の巻線に面するように配置される、請求項1
6に記載の電源。 - 【請求項19】 前記シールド装置は、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有するシート材料を備える、請求項14に記載の電
源。 - 【請求項20】 前記材料はカーボン含浸ポリマーから
なる、請求項19に記載の電源。 - 【請求項21】 前記シールド装置は、 絶縁性基板と、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有する導電性コーティングと、を備える、請求項14
に記載の電源。 - 【請求項22】 前記導電性コーティングは酸化インジ
ウム・スズからなる、請求項21に記載の電源。 - 【請求項23】 前記第1のシールド装置は、第1およ
び第2の表面を備え、 前記第1の表面上に導電性材料が配置され、 前記シールド装置は、前記第1の表面が前記第1のコア
部に面するように配置される、請求項14に記載の電
源。 - 【請求項24】 前記導電性材料は前記第1のコア部と
電気的に接触している、請求項23に記載の電源。 - 【請求項25】 第1および第2の表面を有し、該第2
の表面上に導電性材料が配置された、第2のシールド装
置をさらに備え、 該第2のシールド装置の第2の表面が第2のコア部に面
するように、第2のシールド装置が配置される、請求項
23に記載の電源。 - 【請求項26】 アンテナと、 該アンテナに結合されたチューナと、 該チューナに電力を供給するように構成および配置され
たスイッチング電源であって、第1のコア部、第2のコ
ア部、前記第1のコア部上の第1の巻線、および前記第
2のコア部上の第2の巻線を有する変圧器を備える、ス
イッチング電源と、 前記第1のコア部を前記第2のコア部から電気的に遮蔽
するように構成および配置された、第1のシールド装置
と、を備える電子装置。 - 【請求項27】 前記シールド装置は、前記第1の巻線
を前記第2の巻線から遮蔽するように構成および配置さ
れる、請求項26に記載の電子装置。 - 【請求項28】 前記シールド装置は、 絶縁性基板と、 該基板上に配置された導電性材料のパターンと、を備え
る、請求項26に記載の電子装置。 - 【請求項29】 前記パターンは、 前記導電性材料の複数の平行トレースと、 該複数の平行トレースを相互接続する前記導電性材料の
接続トレースと、 該接続トレースに電気的に接続された電気ドレイン線
と、を備える、請求項28に記載の電子装置。 - 【請求項30】 前記シールド装置は、前記導電性材料
が前記第1の巻線に面するように配置される、請求項2
8に記載の電子装置。 - 【請求項31】 前記シールド装置は、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有するシート材料を備える、請求項26に記載の電子
装置。 - 【請求項32】 前記材料はカーボン含浸ポリマーから
なる、請求項31に記載の電子装置。 - 【請求項33】 前記シールド装置は、絶縁性基板と、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有する前記基板上の導電性コーティングと、を備え
る、請求項26に記載の電子装置。 - 【請求項34】 前記導電性コーティングは酸化インジ
ウム・スズからなる、請求項33に記載の電気変圧器。 - 【請求項35】 前記第1のシールド装置は、 第1の表面と第2の表面とを備え、前記第1の表面は導
電性材料を有し、前記シールド装置は、前記第1の表面
が前記第1の巻線に面するように配置される、請求項2
6に記載の電子装置。 - 【請求項36】 前記導電性材料は前記第1のコア部と
電気的に接触している、請求項35に記載の電子装置。 - 【請求項37】 第1の表面と第2の表面とを有し、第
2の表面に導電性材料が配置された第2のシールド装置
をさらに備え、 前記シールド装置は、前記第2のシールド装置の第2の
表面が前記第2のコア部に面するように配置される、請
求項35に記載の電子装置。 - 【請求項38】 第1のコア部と第2のコア部とを有す
る電気変圧器用のシールド装置において、 前記第1および第2のコア部上にそれぞれ第1および第
2の巻線を備え、 前記シールド装置は、前記第1のコア部を前記第2のコ
ア部から電気的に遮蔽するように構成および配置され
た、シールド装置。 - 【請求項39】 絶縁性基板と、 該基板上に配置された導電性材料のパターンと、をさら
に備える、請求項38に記載のシールド装置。 - 【請求項40】 前記パターンは、 前記導電性材料の複数の平行トレースと、 該複数の平行トレースを相互接続する前記導電性材料の
接続トレースと、 該接続トレースと電気的に接続された電気ドレイン線
と、を備える、請求項39に記載のシールド装置。 - 【請求項41】 前記シールド装置は、前記導電性パタ
ーンが前記第1の巻線に面するように配置される、請求
項39に記載のシールド装置。 - 【請求項42】 前記シールド装置は、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の抵抗率を有
するシート材料を備える、請求項38に記載のシールド
装置。 - 【請求項43】 前記材料はカーボン含浸ポリマーから
なる、請求項42に記載のシールド装置。 - 【請求項44】 前記シールド装置は、 絶縁性基板と、 単位面積当たり10ないし100Ωの範囲の表面抵抗率
を有する、該絶縁性基板上に配置された導電性コーティ
ングと、を備える、請求項38に記載のシールド装置。 - 【請求項45】 前記導電性コーティングは酸化インジ
ウム・スズからなる、請求項44に記載のシールド装
置。 - 【請求項46】 前記第1のシールド装置は、 第1の表面と第2の表面とを備え、前記第1の表面に導
電性材料が配置され、 前記シールド装置は、前記第1の表面が前記第1の巻線
に面するように配置される、請求項38に記載のシール
ド装置。 - 【請求項47】 前記導電性材料は前記第1のコア部と
電気的に接触している、請求項46に記載のシールド装
置。 - 【請求項48】 第1の表面と第2の表面とを有し、第
2の表面に導電性材料が配置された第2のシールド装置
をさらに備え、 前記第2のシールド装置は、該第2のシールド装置の第
2の表面が前記第2のコア部に面するように配置され
る、請求項46に記載のシールド装置。 - 【請求項49】 電気エネルギ源と、 該電気エネルギ源に結合されたスイッチング回路と、 該スイッチング回路に結合された、第1および第2のコ
ア部を有するコアを有する変圧器と、 前記第1のコア部を前記第2のコア部から電気的に遮蔽
するように構成および配置された、前記第1のコア部と
前記第2のコア部との間のシールド装置と、を備える電
気装置。 - 【請求項50】 前記第1および第2のコア部は、それ
ぞれ第1および第2の巻線を支持し、 前記シールド装置は、前記第1の巻線を前記第2の巻線
から遮蔽するように構成および配置される、請求項49
に記載の電気装置。 - 【請求項51】 前記シールド装置は、 電気基板と、 該基板上に配置された導電性材料のパターンと、を備え
る、請求項50に記載の電気装置。 - 【請求項52】 前記パターンは、 前記導電性材料の複数の平行トレースと、 該平行トレースを相互接続する、前記導電性材料の接続
トレースと、 該接続トレースと接続される電気ドレイン線と、を備え
る、請求項51に記載の電気装置。 - 【請求項53】 前記シールド装置は、 単位面積当たり10ないし100Ωの表面抵抗率を有す
るシート材料を備える、請求項49に記載の電気装置。 - 【請求項54】 前記材料はカーボン含浸ポリマーから
なる、請求項53に記載の電気装置。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
US09/928775 | 2001-08-13 | ||
US09/928,775 US7477120B2 (en) | 2001-08-13 | 2001-08-13 | Transformer shielding |
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