JP2004531090A - Ｅ−ｉあるいはｅ−ｅ変圧器 - Google Patents
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Abstract
この変圧器は、独立した信号を同時に送ることを可能にし、これらの信号が互いに妨げ合うことがないようにしている。Ｅ−Ｉ変圧器は、２つの外側のリム（ＥＳ１、ＥＳ２）と中央側のリム（ＥＭ）とから構成されるＥコアと、さらにＥコアと互いに閉じた二重の磁気回路を形成するヨーク（Ｉ）とを有する。コイル（１）とコイル（２、２´）は、中心側のリム（ＥＭ）の回りに巻かれ、コイル（３）とコイル（４、４´）は、外側のリム（ＥＳ１）の周りに巻かれる。Ｅ−Ｅ変圧器（２０、２０´）は、Ｅコア（Ｅ１、Ｅ１´）とそれと同一のＥコア（Ｅ２、Ｅ２´）を有する。それぞれのＥコアは、２つの外側のリム（ＥＳ１１、ＥＳ２１、ＥＳ１１´、ＥＳ２１´；ＥＳ１２、ＥＳ２２、ＥＳ１２´、ＥＳ２２´）と中央側のリム（ＥＭ１、ＥＭ１´；ＥＭ２、ＥＭ２´）とを有する。Ｅコアは、一緒に二重の閉じた磁気回路と、２本の外側の棒（ＳＴ１、ＳＴ１´；ＳＴ２、ＳＴ２´）、さらに中央側の棒（ＥＭ２、ＥＭ２´）を構成する。コイル（６）とコイル（７、７´）は、中央側の棒の回りに巻かれ、コイル（８）とコイル（９、９´）は、外側の棒（ＳＴ１、ＳＴ１´）の回りに巻かれる。リムまたは棒のコイルは、互いの隣または上で互いに巻かれることができる。中心側のリムまたは棒のコイルと外側のリムまたは棒のそれらは、異なる交流エネルギー伝達経路に属している。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｅ−ＩおよびＥ−Ｅ変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＥ−Ｉ変圧器の磁気回路は、２本の外側の足と１本の内側の足を持つ強磁性のＥコアと、まっすぐな棒の形をした強磁性のヨークとを備え、Ｅコアとヨークは二重に閉じた磁気回路（二重閉磁路）が得られるよう配置されている。
【０００３】
一般にＥ−Ｅ変圧器の磁気回路は、２本の外側の足と１本の内側の足を持つ第１の強磁性のＥコアと、第１のＥコアと同様で２本の外側の足と１本の内側の足を持つ第２の強磁性のＥコアとを備え、２つのＥコアは二重に閉じた磁気回路が得られるよう配置されている。そして、２本の外側の足はそれぞれ２つの外側のリンクを築き、そして、２本の内側の足は１つの内側のリンクを築く。
【０００４】
外側の足か外側のリンクのうちの1つに置かれた各々、あるいは、外側の足か外側のリンクと内側の足か内側のリンクに置かれたうちの1つ、あるいは、外側の足か外側のリンクと内側の足か内側のリンクに置かれた双方の、少なくとも２つのコイルが磁気回路と相互に作用するならば、前記の磁気回路は電力変圧器になる。
【０００５】
そのような変圧器は、例えば、ＡＣ信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のために、１次および２次の回路の間で隔離を提供するのに役立つ。これまでは、特別な変圧器が、これらのアプリケーションの各々のために使われた。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、互いを妨げている信号なしで、互いに独立している信号が同時に送信されることができるような方法でＥ−Ｉ変圧器およびＥ−Ｅ変圧器を設計することである。この目的を達成するために、本発明の第１の変形は、
第１と第２の外側の足と内側の足を持つ強磁性のＥコアと、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置された、まっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークと、
内側の足に巻きつけられる第１のコイルと、
内側の足に巻きつけられる第２のコイルと、
第１の外側の足に巻きつけられる第３のコイルと、
第１の外側の足に巻きつけられる第４のコイルと、
を備えることを特徴とするＥ−Ｉ変圧器を構成する。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の変形は、
第１と第２の外側の足と第１の内側の足を持つ強磁性の第１のＥコアと、
第１のＥコアと同様に、第３と第４の外側の足と第２の内側の足を持ち、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置され、
第１の外側のリンクと、第２の外側のリンクと、内側のリンクとを有する、
第２の強磁性のＥコアと、
内側のリンクに巻きつけられる第１のコイルと、
内側のリンクに巻きつけられる第２のコイルと、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第３のコイルと、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第４のコイルと、
を備えることを特徴とするＥ−Ｅ変圧器を構成する。
【０００８】
本発明の２つの変形の各々の第１の好ましい実施の形態において、第１のコイルは第２のコイルのそばに置かれる。
第１の好ましい実施の形態と共に用いることも出来る、本発明の第２の好ましい実施の形態において、第３のコイルは第４のコイルのそばに置かれる。
【０００９】
第１および第２の好ましい実施の形態と共に用いることも出来る、本発明の第３の好ましい実施の形態において、第１のコイルと第２のコイルは、それぞれ第１のＡＣ電力伝達経路の１次コイルと２次コイルであり、そして、第３のコイルと第４のコイルは、それぞれ第２のＡＣ電力伝達経路の１次コイルと２次コイルである。
【００１０】
本発明の第３の好ましい実施の形態の更なる発展によれば、好ましくは第１のコイルと第２のコイルが、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータの１次コイルと２次コイルとなり、そして、第３のコイルと第４のコイルが、デジタル信号の電気的に切り離された移動を達成するのに役立っていることで、第１のＡＣ電力の周波数は、実質的に第２のＡＣ電力の周波数より小さい。
【００１１】
本発明の好ましいもう１つの実施の形態において、上記の実施の形態の何れかによる変圧器は、評価電子機器の内蔵された、物理量から電気への変換器において用いられる。
本発明の更なる好ましい実施の形態において、変圧器は、そこに接続された外側の２線フィールドバスを持つ第３のコイルと、評価電子機器のデジタル回路と相互作用している第４のコイルとで、評価電子機器の内蔵された物理量から電気への変換器において用いられる。
【００１２】
本発明の１つの長所は、全く同一の変圧器が２つの異なる機能のために使われることができるということであり、それは材料とスペースを節約する。小さなスペースだけでは、電子構成要素に利用できず、変圧器の場所が何処かによって、スペースが節約されるのは特に重要である。すなわち、それらのハウジングの形が一般的に標準化されるので、しばしば産業測定装置のケースに用いられる。
【００１３】
本発明および更なる利点は、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。
図１は、内側の足に並んで配置された２つのコイルと、外側の足のうちの１つに並んで配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１４】
図２は、内側の足に、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルと、外側の足のうちの１つに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１５】
図３は、内側のリンクに並んで配置された２つのコイルと、外側のリンクのうちの１つに並んで配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１６】
図４は、内側のリンクに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルと、外側のリンクのうちの１つに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１７】
図５は、図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方をブロック図の形態で図式的に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｉ変圧器１０は、強磁性のＥコアＥとまっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークＩとを有する。ＥコアＥは、第１の外側の足ＥＳ１と内側の足ＥＭと同様の第２の外側の足ＥＳ２とを有する。ＥコアＥとヨークＩは、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００１９】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１と、外側の足ＥＳ１と内側の足ＥＭとを接続するヨークＩの一部と、内側の足ＥＭと、内側の足ＥＭと外側の足ＥＳ１とを接続するＥコアＥの一部とを備える。第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２と、外側の足ＥＳ２と内側の足ＥＭとを接続するヨークＩの一部と、内側の足ＥＭと、内側の足ＥＭと外側の足ＥＳ２とを接続するＥコアＥの一部とを備える。
【００２０】
Ｅ−Ｉ変圧器１０は、内側の足ＥＭの周りに巻かれた第１のコイル１と、内側の足ＥＭの周りに巻かれた第２のコイル２と、外側の足ＥＳ１の周りに巻かれた第３のコイル３と、外側の足ＥＳ１の周りに巻かれた第４のコイル４とを有する。コイル１は、端子１１、１２を有し、コイル２は、端子２１、２２を有し、コイル３は、端子３１、３２を有し、コイル４は、端子４１、４２を有する。図１において、内側の足ＥＭ上のコイル１と２は、好ましくは互いに近傍で並んで配置される。
【００２１】
図２は、Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｉ変圧器１０´は、強磁性のＥコアＥ´とまっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークＩ´とを有する。ＥコアＥ´は、第１の外側の足ＥＳ１´と内側の足ＥＭ´と同様の第２の外側の足ＥＳ２´とを有する。ＥコアＥ´とヨークＩ´は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００２２】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１´と、外側の足ＥＳ１´と内側の足ＥＭ´とを接続するヨークＩ´の一部と、内側の足ＥＭ´と、内側の足ＥＭ´と外側の足ＥＳ１´とを接続するＥコアＥ´の一部とを備える。第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２´と、外側の足ＥＳ２´と内側の足ＥＭ´とを接続するヨークＩ´の一部と、内側の足ＥＭ´と、内側の足ＥＭ´と外側の足ＥＳ２´とを接続するＥコアＥ´の一部とを備える。
【００２３】
Ｅ−Ｉ変圧器１０´は、内側の足ＥＭ´の周りに巻かれた第１のコイルと、内側の足ＥＭ´の周りに巻かれ第１のコイル上に置かれた第２のコイル２´と、外側の足ＥＳ１´の周りに巻かれた第３のコイルと、外側の足ＥＳ１´の周りに巻かれ第３のコイル上に置かれた第４のコイル４´とを有する。第１および第３のコイルは覆われているので、それらは図２に表れていない。第１のコイルは、端子１１´、１２´を有し、コイル２´は、端子２１´、２２´を有し、第３のコイルは、端子３１´、３２´を有し、コイル４´は、端子４１´、４２´を有する。
【００２４】
図３は、Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｅ変圧器２０は、第１の強磁性のＥコアＥ１と第２の強磁性のＥコアＥ２とを有する。ＥコアＥ１は、第１の外側の足ＥＳ１１と内側の足ＥＭ１と同様の第２の外側の足ＥＳ１２とを有する。ＥコアＥ２は、第１の外側の足ＥＳ２１と内側の足ＥＭ２と同様の第２の外側の足ＥＳ２２とを有する。２つのＥコアＥ１、Ｅ２は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００２５】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１１と、外側の足ＥＳ１２と、外側の足ＥＳ１２と内側の足ＥＭ２とを接続するＥコアＥ２の一部と、内側の足ＥＭ２と、内側の足ＥＭ１と、内側の足ＥＭ１と外側の足ＥＳ１１とを接続するＥコアＥ１の一部とを備える。
【００２６】
第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２１と、外側の足ＥＳ２２と、外側の足ＥＳ２２と内側の足ＥＭ２とを接続するＥコアＥ２の一部と、内側の足ＥＭ２と、内側の足ＥＭ１と、内側の足ＥＭ１と外側の足ＥＳ２１とを接続するＥコアＥ１の一部とを備える。
【００２７】
組み立てられた状態において、外側の足ＥＳ１１、ＥＳ１２は第１の外側のリンクＳＴ１を形成し、外側の足ＥＳ２１、ＥＳ２２は第２の外側のリンクＳＴ２を形成し、内側の足ＥＭ１、ＥＭ２は内側のリンクＳＴＭを形成する。
【００２８】
Ｅ−Ｅ変圧器２０は、内側のリンクＳＴＭの周りに巻かれた第１のコイル６と、内側のリンクＳＴＭの周りに巻かれた第２のコイル７と、外側のリンクＳＴ１の周りに巻かれた第３のコイル８と、外側のリンクＳＴ１の周りに巻かれた第４のコイル９とを有する。コイル６は、端子６１、６２を有し、コイル７は、端子７１、７２を有し、コイル８は、端子８１、８２を有し、コイル９は、端子９１、９２を有する。
【００２９】
図３において、外側のリンクＳＴ１上のコイル８、９は、好ましくは互いに近傍で並んで配置される。内側のリンクＳＴＭ上のコイル６、７は、並んで配置されるが、選択的に距離を離して空間を空けている。しかしながら、それらもまた、コイル８、９のように互いに近傍で並んで配置されてもよい。
【００３０】
図４は、Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｅ変圧器２０´は、第１の強磁性のＥコアＥ１´と第２の強磁性のＥコアＥ２´とを有する。ＥコアＥ１´は、第１の外側の足ＥＳ１１´と内側の足ＥＭ１´と同様の第２の外側の足ＥＳ２１´とを有する。ＥコアＥ２´は、第１の外側の足ＥＳ１２´と内側の足ＥＭ２´と同様の第２の外側の足ＥＳ２２´とを有する。２つのＥコアＥ１´、Ｅ２´は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００３１】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１１´と、外側の足ＥＳ１２´と、外側の足ＥＳ１２´と内側の足ＥＭ２´とを接続するＥコアＥ２´の一部と、内側の足ＥＭ２´と、内側の足ＥＭ１´と、内側の足ＥＭ１´と外側の足ＥＳ１１´とを接続するＥコアＥ１´の一部とを備える。
【００３２】
第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２１´と、外側の足ＥＳ２２´と、外側の足ＥＳ２２´と内側の足ＥＭ２´とを接続するＥコアＥ２´の一部と、内側の足ＥＭ２´と、内側の足ＥＭ１´と、内側の足ＥＭ１´と外側の足ＥＳ２１´とを接続するＥコアＥ１´の一部とを備える。
【００３３】
組み立てられた状態において、外側の足ＥＳ１１´、ＥＳ１２´は第１の外側のリンクＳＴ１´を形成し、外側の足ＥＳ２１´、ＥＳ２２´は第２の外側のリンクＳＴ２´を形成し、内側の足ＥＭ１´、ＥＭ２´は内側のリンクＳＴＭ´を形成する。
【００３４】
Ｅ−Ｅ変圧器２０´は、内側のリンクＳＴＭ´の周りに巻かれた第１のコイルと、第１のコイルの上に巻かれた第２のコイル７´と、外側のリンクＳＴ１´の上に巻かれた第３のコイルと、第３のコイルの上に巻かれた第４のコイル９´とを有する。第１のコイルは、端子６１´、６２´を有し、第２のコイル７´は、端子７１´、７２´を有し、第３のコイルは、端子８１´、８２´を有し、第４のコイル９´は、端子９１´、９２´を有する。
【００３５】
図４において、外側のリンクＳＴ１´上のコイルは、リンクの略中央に配置され、一方、内側のリンクＳＴＭ´上のコイルは、内側の足ＥＭ１´上に置かれる。内側および外側のリンクは他の位置であっても可能である。
【００３６】
図１乃至４の実施の形態において、ＥコアＥ、Ｅ´、ヨークＩ、Ｉ´、そして２つのＥコアＥ１、Ｅ２、Ｅ１´、Ｅ２´は、例えば、強磁性のスチールシートのラミネーションであってもよいし、相当するフェライトの構成部品であってもよい。
【００３７】
単純のために、図１乃至４の実施の形態のそれぞれのコイルは、空芯コイル、すなわち、巻型のないコイルとして示した。もちろん、それぞれのコイルまたは全てのコイルが適当な巻型に巻かれ、そしてそれらが足またはリンクの上に置かれることもまた可能である。
【００３８】
図１または３に示したように、２つの別々のコイルを足またはリンクのうちの１つに置くことも可能であり、図２または４に示したように、１つが他のコイルの上に巻かれた２つのコイルが共通の足またはリンクに置かれることも可能である。
【００３９】
図５は、図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方を形成するブロック図を図式的に示す。第１のコイルと第２のコイルは、それぞれ第１のＡＣ電力伝達経路（Ｗ１）の１次コイルと２次コイルであり、そして、第３のコイルと第４のコイルは、それぞれ第２のＡＣ電力伝達経路（Ｗ２）の１次コイルと２次コイルであり、第１のＡＣ電力の周波数は、実質的に第２のＡＣ電力の周波数より小さい。
【００４０】
それが前提とされて、それぞれ、第１のコイルと第２のコイルは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの１次コイルと２次コイルであり、そして、１９９９年７月１６日の米国特許出願番号０９／３５４６８９に対応するＥＰ−Ａ ９７７ ４０６に記載されているように、第３のコイルと第４のコイルは、デジタル信号の電気的に切り離された移動を達成するのに役立つ。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの１次回路５１は、変換される第１のＤＣ電圧Ｕ１に、そして回路グランドＳＮに接続された１つの終端と、図１のコイル１（もちろん、図２乃至４の対応する第１のコイルも選ばれるかもしれない）と接続されたもう１つの終端を有する。この選択も他のコイルに適用するので、このことはダッシュを付けることにより対応する参照文字によって以下で示される。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの第２の回路５２は、コイル２、２´；７、７´に接続している１つの終端を有し、ＤＣ電圧Ｕ１より大きいか等しいか小さいかもしれない変換された第２のＤＣ電圧Ｕ２をもう１つの終端に届ける。ＤＣ／ＤＣコンバータの特定の設計が長い間先の従来技術の中にあって全く変えられるかもしれないので、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷは、サブ回路５１、５２とコイル１、２等だけからの構成されたものとして示される。ＤＣ／ＤＣコンバータは、通常２０から１００ｋＨｚまでの周波数で発振する。
【００４３】
上述のＥＰ−Ａ ９７７ ４０６に開示されている電気的に分かれているデジタルのためのサブ回路ＴＳの、第３のコイル３、３´；８は１次側に、そして、第４のコイル４、４´；９、９´は２次側に置かれる。デジタル信号Ｄ１は、コイル３、３´；８の端子３１、３１´；８１、８１´に供給される。コイル３、３´；８の端子３２、３２´；８２、８２´には、遅延要素５３の出力、すなわちこの実施の形態では４つのインバーターの直列接続回路の出力が接続されている。
【００４４】
コイル４、４´；９、９´の端子４１、４１´；９１、９１´は、インバーター５４の入力に接続され、一方コイル４、４´；９、９´の端子４２、４２´９２、９２´は、サブ回路ＴＳの２次側の出力であり、それは、デジタル信号Ｄ１と実質的に同一であるがデジタル信号Ｄ１から電気的に分離されているデジタル信号Ｄ２を供給する。
【００４５】
インバーター５４の出力は、抵抗Ｒを介してもう１端がＳＮにグランドしているコンデンサKの一端に接続している。コンデンサKと抵抗Rの交差部分は、インバーター５５の入力に接続しており、それらの出力は、コイル４、４´；９、９´の端子４２、４２´；９２、９２´と接続している。２つのインバーター５４、５５、コンデンサＫ、そして抵抗Ｒは、単安定マルチバイブレーターを形成する。更なる詳細のために、参照は上記のＥＰ−Ａ ９７７ ４０６になされる。
【００４６】
デジタル信号は、パルスの反復周波数がＤＣ／ＤＣコンバーターの周波数より実質的に大きい方形波信号であるので、上記の周波数条件は簡単に満たされることができる。
本発明は、従来の物理量から電気への変換器、例えば圧力、レベル、温度、流速（すなわち、単位時間につき一定の断面積を通って流れる流体体積または流体質量）、あるいはｐＨ値等のための変換器で効果的に使われることができる。
【００４７】
そのような変換器は、一般に内蔵の評価電子機器を持つ。この評価電子機器は、規格、例えば従来の４から２０ｍＡの電流規格あるいは周波数規格に準拠するように、物理量から電気への変換器からの信号を制約する。「内蔵の」とは、評価電子機器が物理量から電気への変換器の近くに、すなわち変換器のケース内に位置することを意味する。
【００４８】
そのような変換器の場合、第３のコイルが外部の２線フィールドバス（例えばハート（HART）、フィールドバス（FIELDBUS）、プロフィバス（PROFIBUS）、その他）に接続され、第４のコイルが内蔵の評価電子機器のデジタル回路と相互に作用する（あるいは逆でもよい）ならば、特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図２】Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図３】Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図４】Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図５】図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方をブロック図の形態で図式的に示す。
【０００１】
本発明は、Ｅ−ＩおよびＥ−Ｅ変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＥ−Ｉ変圧器の磁気回路は、２本の外側の足と１本の内側の足を持つ強磁性のＥコアと、まっすぐな棒の形をした強磁性のヨークとを備え、Ｅコアとヨークは二重に閉じた磁気回路（二重閉磁路）が得られるよう配置されている。
【０００３】
一般にＥ−Ｅ変圧器の磁気回路は、２本の外側の足と１本の内側の足を持つ第１の強磁性のＥコアと、第１のＥコアと同様で２本の外側の足と１本の内側の足を持つ第２の強磁性のＥコアとを備え、２つのＥコアは二重に閉じた磁気回路が得られるよう配置されている。そして、２本の外側の足はそれぞれ２つの外側のリンクを築き、そして、２本の内側の足は１つの内側のリンクを築く。
【０００４】
外側の足か外側のリンクのうちの1つに置かれた各々、あるいは、外側の足か外側のリンクと内側の足か内側のリンクに置かれたうちの1つ、あるいは、外側の足か外側のリンクと内側の足か内側のリンクに置かれた双方の、少なくとも２つのコイルが磁気回路と相互に作用するならば、前記の磁気回路は電力変圧器になる。
【０００５】
そのような変圧器は、例えば、ＡＣ信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のために、１次および２次の回路の間で隔離を提供するのに役立つ。これまでは、特別な変圧器が、これらのアプリケーションの各々のために使われた。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、互いを妨げている信号なしで、互いに独立している信号が同時に送信されることができるような方法でＥ−Ｉ変圧器およびＥ−Ｅ変圧器を設計することである。この目的を達成するために、本発明の第１の変形は、
第１と第２の外側の足と内側の足を持つ強磁性のＥコアと、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置された、まっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークと、
内側の足に巻きつけられる第１のコイルと、
内側の足に巻きつけられる第２のコイルと、
第１の外側の足に巻きつけられる第３のコイルと、
第１の外側の足に巻きつけられる第４のコイルと、
を備えることを特徴とするＥ−Ｉ変圧器を構成する。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の変形は、
第１と第２の外側の足と第１の内側の足を持つ強磁性の第１のＥコアと、
第１のＥコアと同様に、第３と第４の外側の足と第２の内側の足を持ち、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置され、
第１の外側のリンクと、第２の外側のリンクと、内側のリンクとを有する、
第２の強磁性のＥコアと、
内側のリンクに巻きつけられる第１のコイルと、
内側のリンクに巻きつけられる第２のコイルと、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第３のコイルと、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第４のコイルと、
を備えることを特徴とするＥ−Ｅ変圧器を構成する。
【０００８】
本発明の２つの変形の各々の第１の好ましい実施の形態において、第１のコイルは第２のコイルのそばに置かれる。
第１の好ましい実施の形態と共に用いることも出来る、本発明の第２の好ましい実施の形態において、第３のコイルは第４のコイルのそばに置かれる。
【０００９】
第１および第２の好ましい実施の形態と共に用いることも出来る、本発明の第３の好ましい実施の形態において、第１のコイルと第２のコイルは、それぞれ第１のＡＣ電力伝達経路の１次コイルと２次コイルであり、そして、第３のコイルと第４のコイルは、それぞれ第２のＡＣ電力伝達経路の１次コイルと２次コイルである。
【００１０】
本発明の第３の好ましい実施の形態の更なる発展によれば、好ましくは第１のコイルと第２のコイルが、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータの１次コイルと２次コイルとなり、そして、第３のコイルと第４のコイルが、デジタル信号の電気的に切り離された移動を達成するのに役立っていることで、第１のＡＣ電力の周波数は、実質的に第２のＡＣ電力の周波数より小さい。
【００１１】
本発明の好ましいもう１つの実施の形態において、上記の実施の形態の何れかによる変圧器は、評価電子機器の内蔵された、物理量から電気への変換器において用いられる。
本発明の更なる好ましい実施の形態において、変圧器は、そこに接続された外側の２線フィールドバスを持つ第３のコイルと、評価電子機器のデジタル回路と相互作用している第４のコイルとで、評価電子機器の内蔵された物理量から電気への変換器において用いられる。
【００１２】
本発明の１つの長所は、全く同一の変圧器が２つの異なる機能のために使われることができるということであり、それは材料とスペースを節約する。小さなスペースだけでは、電子構成要素に利用できず、変圧器の場所が何処かによって、スペースが節約されるのは特に重要である。すなわち、それらのハウジングの形が一般的に標準化されるので、しばしば産業測定装置のケースに用いられる。
【００１３】
本発明および更なる利点は、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。
図１は、内側の足に並んで配置された２つのコイルと、外側の足のうちの１つに並んで配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１４】
図２は、内側の足に、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルと、外側の足のうちの１つに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１５】
図３は、内側のリンクに並んで配置された２つのコイルと、外側のリンクのうちの１つに並んで配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１６】
図４は、内側のリンクに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルと、外側のリンクのうちの１つに、もう１つのコイルの上に１つが巻かれて配置された２つのコイルとを有する、Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図である。
【００１７】
図５は、図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方をブロック図の形態で図式的に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｉ変圧器１０は、強磁性のＥコアＥとまっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークＩとを有する。ＥコアＥは、第１の外側の足ＥＳ１と内側の足ＥＭと同様の第２の外側の足ＥＳ２とを有する。ＥコアＥとヨークＩは、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００１９】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１と、外側の足ＥＳ１と内側の足ＥＭとを接続するヨークＩの一部と、内側の足ＥＭと、内側の足ＥＭと外側の足ＥＳ１とを接続するＥコアＥの一部とを備える。第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２と、外側の足ＥＳ２と内側の足ＥＭとを接続するヨークＩの一部と、内側の足ＥＭと、内側の足ＥＭと外側の足ＥＳ２とを接続するＥコアＥの一部とを備える。
【００２０】
Ｅ−Ｉ変圧器１０は、内側の足ＥＭの周りに巻かれた第１のコイル１と、内側の足ＥＭの周りに巻かれた第２のコイル２と、外側の足ＥＳ１の周りに巻かれた第３のコイル３と、外側の足ＥＳ１の周りに巻かれた第４のコイル４とを有する。コイル１は、端子１１、１２を有し、コイル２は、端子２１、２２を有し、コイル３は、端子３１、３２を有し、コイル４は、端子４１、４２を有する。図１において、内側の足ＥＭ上のコイル１と２は、好ましくは互いに近傍で並んで配置される。
【００２１】
図２は、Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｉ変圧器１０´は、強磁性のＥコアＥ´とまっすぐな棒状に形成された強磁性のヨークＩ´とを有する。ＥコアＥ´は、第１の外側の足ＥＳ１´と内側の足ＥＭ´と同様の第２の外側の足ＥＳ２´とを有する。ＥコアＥ´とヨークＩ´は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００２２】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１´と、外側の足ＥＳ１´と内側の足ＥＭ´とを接続するヨークＩ´の一部と、内側の足ＥＭ´と、内側の足ＥＭ´と外側の足ＥＳ１´とを接続するＥコアＥ´の一部とを備える。第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２´と、外側の足ＥＳ２´と内側の足ＥＭ´とを接続するヨークＩ´の一部と、内側の足ＥＭ´と、内側の足ＥＭ´と外側の足ＥＳ２´とを接続するＥコアＥ´の一部とを備える。
【００２３】
Ｅ−Ｉ変圧器１０´は、内側の足ＥＭ´の周りに巻かれた第１のコイルと、内側の足ＥＭ´の周りに巻かれ第１のコイル上に置かれた第２のコイル２´と、外側の足ＥＳ１´の周りに巻かれた第３のコイルと、外側の足ＥＳ１´の周りに巻かれ第３のコイル上に置かれた第４のコイル４´とを有する。第１および第３のコイルは覆われているので、それらは図２に表れていない。第１のコイルは、端子１１´、１２´を有し、コイル２´は、端子２１´、２２´を有し、第３のコイルは、端子３１´、３２´を有し、コイル４´は、端子４１´、４２´を有する。
【００２４】
図３は、Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｅ変圧器２０は、第１の強磁性のＥコアＥ１と第２の強磁性のＥコアＥ２とを有する。ＥコアＥ１は、第１の外側の足ＥＳ１１と内側の足ＥＭ１と同様の第２の外側の足ＥＳ１２とを有する。ＥコアＥ２は、第１の外側の足ＥＳ２１と内側の足ＥＭ２と同様の第２の外側の足ＥＳ２２とを有する。２つのＥコアＥ１、Ｅ２は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００２５】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１１と、外側の足ＥＳ１２と、外側の足ＥＳ１２と内側の足ＥＭ２とを接続するＥコアＥ２の一部と、内側の足ＥＭ２と、内側の足ＥＭ１と、内側の足ＥＭ１と外側の足ＥＳ１１とを接続するＥコアＥ１の一部とを備える。
【００２６】
第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２１と、外側の足ＥＳ２２と、外側の足ＥＳ２２と内側の足ＥＭ２とを接続するＥコアＥ２の一部と、内側の足ＥＭ２と、内側の足ＥＭ１と、内側の足ＥＭ１と外側の足ＥＳ２１とを接続するＥコアＥ１の一部とを備える。
【００２７】
組み立てられた状態において、外側の足ＥＳ１１、ＥＳ１２は第１の外側のリンクＳＴ１を形成し、外側の足ＥＳ２１、ＥＳ２２は第２の外側のリンクＳＴ２を形成し、内側の足ＥＭ１、ＥＭ２は内側のリンクＳＴＭを形成する。
【００２８】
Ｅ−Ｅ変圧器２０は、内側のリンクＳＴＭの周りに巻かれた第１のコイル６と、内側のリンクＳＴＭの周りに巻かれた第２のコイル７と、外側のリンクＳＴ１の周りに巻かれた第３のコイル８と、外側のリンクＳＴ１の周りに巻かれた第４のコイル９とを有する。コイル６は、端子６１、６２を有し、コイル７は、端子７１、７２を有し、コイル８は、端子８１、８２を有し、コイル９は、端子９１、９２を有する。
【００２９】
図３において、外側のリンクＳＴ１上のコイル８、９は、好ましくは互いに近傍で並んで配置される。内側のリンクＳＴＭ上のコイル６、７は、並んで配置されるが、選択的に距離を離して空間を空けている。しかしながら、それらもまた、コイル８、９のように互いに近傍で並んで配置されてもよい。
【００３０】
図４は、Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。Ｅ−Ｅ変圧器２０´は、第１の強磁性のＥコアＥ１´と第２の強磁性のＥコアＥ２´とを有する。ＥコアＥ１´は、第１の外側の足ＥＳ１１´と内側の足ＥＭ１´と同様の第２の外側の足ＥＳ２１´とを有する。ＥコアＥ２´は、第１の外側の足ＥＳ１２´と内側の足ＥＭ２´と同様の第２の外側の足ＥＳ２２´とを有する。２つのＥコアＥ１´、Ｅ２´は、二重に閉じた磁気回路を形成するように配置される。
【００３１】
第１の磁気回路は、外側の足ＥＳ１１´と、外側の足ＥＳ１２´と、外側の足ＥＳ１２´と内側の足ＥＭ２´とを接続するＥコアＥ２´の一部と、内側の足ＥＭ２´と、内側の足ＥＭ１´と、内側の足ＥＭ１´と外側の足ＥＳ１１´とを接続するＥコアＥ１´の一部とを備える。
【００３２】
第２の磁気回路は、外側の足ＥＳ２１´と、外側の足ＥＳ２２´と、外側の足ＥＳ２２´と内側の足ＥＭ２´とを接続するＥコアＥ２´の一部と、内側の足ＥＭ２´と、内側の足ＥＭ１´と、内側の足ＥＭ１´と外側の足ＥＳ２１´とを接続するＥコアＥ１´の一部とを備える。
【００３３】
組み立てられた状態において、外側の足ＥＳ１１´、ＥＳ１２´は第１の外側のリンクＳＴ１´を形成し、外側の足ＥＳ２１´、ＥＳ２２´は第２の外側のリンクＳＴ２´を形成し、内側の足ＥＭ１´、ＥＭ２´は内側のリンクＳＴＭ´を形成する。
【００３４】
Ｅ−Ｅ変圧器２０´は、内側のリンクＳＴＭ´の周りに巻かれた第１のコイルと、第１のコイルの上に巻かれた第２のコイル７´と、外側のリンクＳＴ１´の上に巻かれた第３のコイルと、第３のコイルの上に巻かれた第４のコイル９´とを有する。第１のコイルは、端子６１´、６２´を有し、第２のコイル７´は、端子７１´、７２´を有し、第３のコイルは、端子８１´、８２´を有し、第４のコイル９´は、端子９１´、９２´を有する。
【００３５】
図４において、外側のリンクＳＴ１´上のコイルは、リンクの略中央に配置され、一方、内側のリンクＳＴＭ´上のコイルは、内側の足ＥＭ１´上に置かれる。内側および外側のリンクは他の位置であっても可能である。
【００３６】
図１乃至４の実施の形態において、ＥコアＥ、Ｅ´、ヨークＩ、Ｉ´、そして２つのＥコアＥ１、Ｅ２、Ｅ１´、Ｅ２´は、例えば、強磁性のスチールシートのラミネーションであってもよいし、相当するフェライトの構成部品であってもよい。
【００３７】
単純のために、図１乃至４の実施の形態のそれぞれのコイルは、空芯コイル、すなわち、巻型のないコイルとして示した。もちろん、それぞれのコイルまたは全てのコイルが適当な巻型に巻かれ、そしてそれらが足またはリンクの上に置かれることもまた可能である。
【００３８】
図１または３に示したように、２つの別々のコイルを足またはリンクのうちの１つに置くことも可能であり、図２または４に示したように、１つが他のコイルの上に巻かれた２つのコイルが共通の足またはリンクに置かれることも可能である。
【００３９】
図５は、図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方を形成するブロック図を図式的に示す。第１のコイルと第２のコイルは、それぞれ第１のＡＣ電力伝達経路（Ｗ１）の１次コイルと２次コイルであり、そして、第３のコイルと第４のコイルは、それぞれ第２のＡＣ電力伝達経路（Ｗ２）の１次コイルと２次コイルであり、第１のＡＣ電力の周波数は、実質的に第２のＡＣ電力の周波数より小さい。
【００４０】
それが前提とされて、それぞれ、第１のコイルと第２のコイルは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの１次コイルと２次コイルであり、そして、１９９９年７月１６日の米国特許出願番号０９／３５４６８９に対応するＥＰ−Ａ ９７７ ４０６に記載されているように、第３のコイルと第４のコイルは、デジタル信号の電気的に切り離された移動を達成するのに役立つ。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの１次回路５１は、変換される第１のＤＣ電圧Ｕ１に、そして回路グランドＳＮに接続された１つの終端と、図１のコイル１（もちろん、図２乃至４の対応する第１のコイルも選ばれるかもしれない）と接続されたもう１つの終端を有する。この選択も他のコイルに適用するので、このことはダッシュを付けることにより対応する参照文字によって以下で示される。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷの第２の回路５２は、コイル２、２´；７、７´に接続している１つの終端を有し、ＤＣ電圧Ｕ１より大きいか等しいか小さいかもしれない変換された第２のＤＣ電圧Ｕ２をもう１つの終端に届ける。ＤＣ／ＤＣコンバータの特定の設計が長い間先の従来技術の中にあって全く変えられるかもしれないので、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＷは、サブ回路５１、５２とコイル１、２等だけからの構成されたものとして示される。ＤＣ／ＤＣコンバータは、通常２０から１００ｋＨｚまでの周波数で発振する。
【００４３】
上述のＥＰ−Ａ ９７７ ４０６に開示されている電気的に分かれているデジタルのためのサブ回路ＴＳの、第３のコイル３、３´；８は１次側に、そして、第４のコイル４、４´；９、９´は２次側に置かれる。デジタル信号Ｄ１は、コイル３、３´；８の端子３１、３１´；８１、８１´に供給される。コイル３、３´；８の端子３２、３２´；８２、８２´には、遅延要素５３の出力、すなわちこの実施の形態では４つのインバーターの直列接続回路の出力が接続されている。
【００４４】
コイル４、４´；９、９´の端子４１、４１´；９１、９１´は、インバーター５４の入力に接続され、一方コイル４、４´；９、９´の端子４２、４２´９２、９２´は、サブ回路ＴＳの２次側の出力であり、それは、デジタル信号Ｄ１と実質的に同一であるがデジタル信号Ｄ１から電気的に分離されているデジタル信号Ｄ２を供給する。
【００４５】
インバーター５４の出力は、抵抗Ｒを介してもう１端がＳＮにグランドしているコンデンサKの一端に接続している。コンデンサKと抵抗Rの交差部分は、インバーター５５の入力に接続しており、それらの出力は、コイル４、４´；９、９´の端子４２、４２´；９２、９２´と接続している。２つのインバーター５４、５５、コンデンサＫ、そして抵抗Ｒは、単安定マルチバイブレーターを形成する。更なる詳細のために、参照は上記のＥＰ−Ａ ９７７ ４０６になされる。
【００４６】
デジタル信号は、パルスの反復周波数がＤＣ／ＤＣコンバーターの周波数より実質的に大きい方形波信号であるので、上記の周波数条件は簡単に満たされることができる。
本発明は、従来の物理量から電気への変換器、例えば圧力、レベル、温度、流速（すなわち、単位時間につき一定の断面積を通って流れる流体体積または流体質量）、あるいはｐＨ値等のための変換器で効果的に使われることができる。
【００４７】
そのような変換器は、一般に内蔵の評価電子機器を持つ。この評価電子機器は、規格、例えば従来の４から２０ｍＡの電流規格あるいは周波数規格に準拠するように、物理量から電気への変換器からの信号を制約する。「内蔵の」とは、評価電子機器が物理量から電気への変換器の近くに、すなわち変換器のケース内に位置することを意味する。
【００４８】
そのような変換器の場合、第３のコイルが外部の２線フィールドバス（例えばハート（HART）、フィールドバス（FIELDBUS）、プロフィバス（PROFIBUS）、その他）に接続され、第４のコイルが内蔵の評価電子機器のデジタル回路と相互に作用する（あるいは逆でもよい）ならば、特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】Ｅ−Ｉ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図２】Ｅ−Ｉ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図３】Ｅ−Ｅ変圧器の第１の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図４】Ｅ−Ｅ変圧器の第２の実施の形態の概略的な斜視図を示す。
【図５】図１乃至４に図示したような変圧器の好ましい用い方をブロック図の形態で図式的に示す。
Claims (9)
- 第１と第２の外側の足（ＥＳ１、ＥＳ２）と内側の足（ＥＭ）を持つ強磁性のＥコア（Ｅ、Ｅ´）と、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置された、まっすぐな棒状に形成された強磁性のヨーク（Ｉ）と、
内側の足（ＥＭ）に巻きつけられる第１のコイル（１）と、
内側の足（ＥＭ）に巻きつけられる第２のコイル（２、２´）と、
第１の外側の足（ＥＳ１）に巻きつけられる第３のコイル（３）と、
第１の外側の足（ＥＳ１）に巻きつけられる第４のコイル（４、４´）と、
を備えることを特徴とするＥ−Ｉ変圧器（１０、１０´）。 - 第１と第２の外側の足（ＥＳ１１、ＥＳ２１、ＥＳ１１´、ＥＳ２１´）と第１の内側の足（ＥＭ１、ＥＭ１´）を持つ強磁性の第１のＥコア（Ｅ１、Ｅ１´）と、
第１のＥコアと同様に、第３と第４の外側の足（ＥＳ１２、ＥＳ２２、ＥＳ１２´、ＥＳ２２´）と第２の内側の足（ＥＭ２、ＥＭ２´）を持ち、
それとＥコアとが二重に閉じた磁気回路を形成するように配置され、
第１の外側のリンク（ＳＴ１、ＳＴ１´）と、第２の外側のリンク（ＳＴ２、ＳＴ２´）と、内側のリンク（ＳＴＭ、ＳＴＭ´）とを有する、
第２の強磁性のＥコア（Ｅ２、Ｅ２´）と、
内側のリンクに巻きつけられる第１のコイル（６）と、
内側のリンクに巻きつけられる第２のコイル（７、７´）と、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第３のコイル（８）と、
第１の外側のリンクに巻きつけられる第４のコイル（９、９´）と、
を備えることを特徴とするＥ−Ｅ変圧器（２０、２０´）。 - 第１のコイル（１；６）は、第２のコイル（２；７）のそばに置かれることを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器。
- 第３のコイル（３；８）は、第４のコイル（４；９）のそばに置かれることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の変圧器。
- 第１のコイル（１、６）と第２のコイル（２、２´；７、７´）は、それぞれ第１のＡＣ電力伝達経路（Ｗ１）の１次コイルと２次コイルであり、そして、第３のコイル（３；８）と第４のコイル（４、４´；９、９´）は、それぞれ第２のＡＣ電力伝達経路（Ｗ２）の１次コイルと２次コイルであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の変圧器。
- 第１のＡＣ電力の周波数は、実質的に第２のＡＣ電力の周波数より小さいことを特徴とする請求項５に記載の変圧器。
- 第１のコイル（１）と第２のコイル（２、２´）は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣＷ）の１次コイルと２次コイルであり、第３のコイル（３）と第４のコイル（４、４´）は、デジタル信号（Ｄ１、Ｄ２）の電気的に切り離された移動を達成するのに役立っていることを特徴とする請求項６に記載の変圧器。
- 前記変圧器は、内蔵の評価電子機器を有する、物理量から電気への変換器において用いられることを特徴とする請求項請求項１乃至７の何れか１項に記載の変圧器。
- 前記変圧器は、そこに接続された外部の２線フィールドバスを持つ第３のコイル（３；８、８´）と、内蔵の評価電子機器のデジタル回路と相互作用している第４のコイル（４、４´；９、９´）とを備えた、内蔵の評価電子機器を有する物理量から電気への変換器において用いられることを特徴とする請求項７に記載の変圧器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061031 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071204 |