JP2016500921A - 低減した終端損失を有する平面トランス - Google Patents

Abstract

本開示は、複数の回路層のうちの少なくとも１つにおける終端損失を低減させるように構成された複数の回路層を含む平面トランスに関する。複数の回路層は、第１の方向にともに積層され、少なくとも第１の回路層および第２の回路層を含む。第１の回路層および第２の回路層はそれぞれ、間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成する電気伝導性トレースを含む。第１の回路層および第２の回路層の間隙は、第１の方向と異なる第２の方向に、相互にずらされる。複数の回路層はさらに、第１の回路層および第２の回路層の間隙のうちの少なくとも１つに隣接して配置される接地部分を有する電気伝導性トレースを含む第３の回路層を含んでもよい。

Description

（背景）
（技術分野）
本開示は、平面トランスに関する。より具体的には、本開示は、終端損失を低減させるように構成された平面トランスに関する。

（関連技術の説明）
トランスは、誘導結合された導体または巻線を通して、ある回路から別の回路に電気エネルギーを伝達するために、多くの用途において使用される。電子デバイス内で使用される典型的なトランスは、周囲に銅ワイヤが一次巻線および二次巻線を形成するようにまきつけられた強磁性コアを含む。しかしながら、ポータブル電子デバイス等のいくつかの用途では、典型的なトランスは、大き過ぎかつ重過ぎる。したがって、これらの電子デバイスの多くは、コンパクトかつ軽量の平面トランスを組み込む。

平面トランスは、典型的には、複数の積層された回路層またはＰＣＢを含み、そのそれぞれは、１つ以上のトランス巻線を形成する電気伝導性トレースを有する。各ＰＣＢ上の１つ以上のトランス巻線は、電流が流入する第１の終端部分と、電流が流出する第２の終端部分とを含む。第１の終端部分および第２の終端部分が、相互に近接して配置され、狭い間隙によって分離される場合、近接効果を受け得る。近接効果は、近接して離間された第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流を集中させ、間隙に最も近接する第１の終端部分および第２の終端部分の狭い部分内のみに流動させる。この狭い部分は、間隙に隣接して配置される第１の終端部分および第２の終端部分の縁から約１「表皮深さ」分延在し得る。その結果、平面トランスは、一般に、終端損失と称される有意な電力損失を被る。

電力を平面トランスに提供する電力供給源が、高周波数、例えば、約数１００ｋＨｚで切り替わるとき、第１の終端部分および第２の終端部分の「表皮深さ」は、わずか数千分の１インチであり得る。結果として生じる終端損失は、多くの場合、平面トランスにおける伝導損失の主要原因であり、多くの場合、総交流（ＡＣ）抵抗の約７５％を占める。

（概要）
本開示は、終端損失を低減させ、電力効率を増加させるように構成された平面トランスを特徴とする。一側面では、本開示は、平面トランスを製造する方法を特徴とする。本方法は、第１の回路層上に少なくとも１つの巻線の第１の電気伝導性トレースを形成することを含む。第１の電気伝導性トレースは、第１の終端部分および第２の終端部分を含み、第１の終端部分および第２の終端部分は、その間に第１の間隙を画定する。本方法はさらに、第２の回路層上に少なくとも１つの巻線の第２の電気伝導性トレースを形成することを含む。第２の電気伝導性トレースは、第１の終端部分および第２の終端部分を含むように形成され、第１の終端部分および第２の終端部分は、その間に第２の間隙を画定し、第１の回路層および第２の回路層が第１の方向にともに積層されると、第２の間隙は、第１の方向と直角の第２の方向に、第１の間隙からずらされる。

本製造方法はさらに、第３の回路層上に接地部分の第３の電気伝導性トレースを形成することを含んでもよく、第３の回路層が第１の回路層および第２の回路層とともに積層されると、接地部分は、第２の方向に、第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つと整列する。

本方法はさらに、第３の回路層が第１の回路層と第２の回路層との間に配置されるように、第１から第３の回路層をともに積層することを含んでもよい。

本製造方法はさらに、第１の回路層および第２の回路層をともに積層することを含んでもよい。

本製造方法はさらに、第１の回路層および第２の回路層に形成された少なくとも１つの開口を通してコアを挿入することを含んでもよい。

本製造方法はさらに、発生器を組み立てるために、平面トランスと少なくとも１つの他の構成要素とを組み立てることを含んでもよい。

本製造方法はさらに、電気外科手術用器具の発生器を組み立てるために、平面トランスと少なくとも１つの他の構成要素とを組み立てることを含んでもよい。

さらに別の側面では、本開示は、電気外科手術用エネルギーを発生させるための電気外科手術用発生器を特徴とする。電気外科手術用発生器は、平面トランスを含む。平面トランスは、第１の方向にともに積層された複数の回路層を含む。複数の回路層は、電気外科手術用エネルギーを出力するための少なくとも１つの端子を含む。複数の回路層はさらに、少なくとも第１の回路層および第２の回路層を含み、第１の回路層および第２の回路層はそれぞれ、第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つのトランス巻線を形成する電気伝導性トレースを含む。第１の終端部分および第２の終端部分は、その間に間隙を画定する。複数の積層された回路層は、第１の回路層および第２の回路層の第１の終端部分および第２の終端部分のうちの少なくとも１つを通って流動する電流を拡散させるための手段を含む。

拡散させるための手段は、第２の間隙に隣接して配置されないように第１の間隙を配置することを含んでもよい。

別の側面では、本開示は、２つの回路層上に配置された巻線の巻きを有する平面トランスを特徴とする。平面トランスは、第１の方向にともに積層された第１の回路層および第２の回路層を含む。平面トランスはまた、第１の回路層上に配置された第１の電気伝導性トレースを含む。第１の電気伝導性トレースは、巻線の巻きの第１の部分を形成し、第１の終端部分を有する。平面トランスはさらに、第２の回路層上に配置された第２の電気伝導性トレースを含み、第２の電気伝導性トレースは、第１の電気伝導性トレースに電気的に結合される。第２の電気伝導性トレースは、巻線の巻きの残りの部分を形成し、第２の終端部分を有する。第１の終端部分および第２の終端部分は、相互に隣接して配置される。

第１の終端部分および第２の終端部分は、第１の方向に、相互に整列させられてもよい。また、巻線は、平面トランスの一次巻線であってもよい。

平面トランスはさらに、第３の回路層上に配置された第３の電気伝導性トレースと、第４の回路層上に配置された第４の電気伝導性トレースとを含んでもよい。第３の電気伝導性トレースは、第１の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成してもよい。第４の電気伝導性トレースは、第２の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成してもよい。第１の間隙および第２の間隙は、第１の方向と異なる第２の方向に、相互にずらされてもよい。

第３の回路層および第４の回路層の少なくとも１つの巻線は、一次巻線または二次巻線であってもよい。また、第２の方向は、第１の方向と直角をなし得る。

複数の回路層はさらに、接地に結合される接地部分を形成する電気伝導性トレースを有する第５の回路層を含んでもよい。第３の回路層は、接地部分が第２の方向に間隙のうちの少なくとも１つと側方に整列させられるように配置されてもよい。

さらに別の側面では、本開示は、同様に、本開示の側面に従って提供される２つの回路層上に配置された巻線の巻きを有する平面トランスを製造する方法を特徴とする。平面トランスを製造する方法は、第１の回路層上に第１の電気伝導性トレースで巻線の巻きの第１の部分を形成することを含む。第１の電気伝導性トレースは、巻きの一部の第１の端部に第１の終端部分を有する。本方法はさらに、第２の回路層上に第２の電気伝導性トレースでトランス巻線の巻きの残りの部分を形成することを含む。第２の電気伝導性トレースは、巻きの残りの部分の第１の端部に第２の終端部分を有する。第２の終端部分は、第１の回路層および第２の回路層がともに積層されると、第１の終端部分に隣接して配置されるように形成される。本方法はさらに、巻きの一部の第２の端部と巻きの残りの部分の第２の端部との間に電気ビアを形成することを含む。

本製造方法はさらに、第３の回路層上に第３の電気伝導性トレースで少なくとも１つのトランス巻線を形成することを含んでもよい。第３の電気伝導性トレースは、第１の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有してもよい。本製造方法はさらに、第４の回路層上に第４の電気伝導性トレースで少なくとも１つの他のトランス巻線を形成することを含んでもよい。第４の電気伝導性トレースは、第２の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有してもよい。第２の間隙は、第３の回路層および第４の回路層が第１の回路層および第２の回路層とともに積層されると、第１の間隙に対して側方にずらされてもよい。

本製造方法はさらに、第５の回路層上に第５の電気伝導性トレースで接地部分を形成することを含んでもよい。第５の回路層が第１から第４の回路層とともに積層されると、接地部分は、第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つと側方に整列するように形成されてもよい。

本開示の種々の実施形態は、図面を参照して、本明細書に説明される。
図１は、本開示の実施形態による、平面トランスを組み込み得る発生器の例示的電力段の概略回路図である。 図２は、図１の例示的電力段において使用され得る、本開示の実施形態による、平面トランスの分解斜視図である。 図３は、本開示の実施形態による平面トランスによって対処される近接効果を図示する、平面トランスの断面側面図である。 図４は、図２の平面トランスの断面側面図である。 図５は、本開示のさらに別の実施形態による、平面トランスの断面側面図である。 図６は、本開示のなおも別の実施形態による、平面トランスの断面側面図である。 図７は、本開示のなおも別の実施形態による、平面トランスの断面側面図である。 図８は、図２の平面トランスの第２の層上に配置されるトレース間の間隙を図示する、図２の平面トランスの第１の層の上面図である。 図９は、図２の平面トランスの第３の層上に配置されるトレース間の別の間隙を図示する、図２の平面トランスの第２の層の上面図である。 図１０は、図２の平面トランスの第３の層の上面図である。 図１１は、図２の平面トランスの第４の層の上面図である。 図１２は、図２の平面トランスの第５の層の上面図である。 図１３は、図２の平面トランスの第６の層の上面図である。 図１４は、図２の平面トランスの第７の層の上面図である。 図１５は、図２の平面トランスの第８の層の上面図である。 図１６は、図２の平面トランスの第９の層の上面図である。 図１７は、図２の平面トランスの第１０の層の上面図である。 図１８Ａは、本開示の他の実施形態による、平面トランスの巻線の分解上面図である。 図１８Ｂは、組み立てられた状態における、図１８Ａの巻線の上面図である。 図１９は、本開示の実施形態による、平面トランスを製造する方法を図示する流れ図である。 図２０は、本開示の実施形態による、平面トランスを製造する方法を図示する流れ図である。 図２１は、本開示の実施形態による、平面トランスを有する発生器回路基板を含む電気外科手術用器具の斜視図である。

（詳細な説明）
本開示の実施形態は、図面を参照して詳細に説明され、類似参照番号は、類似または同じ要素を識別する。本明細書で使用される場合、用語「遠位」は、ユーザからより遠くにあるように説明される部分を指し、用語「近位」は、ユーザのより近くにあるように説明される部分を指す。

本開示は、第１の方向に積層される複数の回路層を含む平面トランスを対象とする。各回路層は、トランス巻線を形成する電気伝導性トレースを含む印刷回路基板（ＰＣＢ）であってもよい。トレースは、電流が巻線に流入する第１の終端部分と、電流が巻線から流出する第２の終端部分とを含む。第１の終端部分および第２の終端部分は、間隙によって分離される。トランス巻線は、一次巻線または二次巻線であり、一巻きまたは複数回巻きを含んでもよい。

前述の構成では、電流は、間隙の両側において、反対方向に流動し、それは、近接効果が電流を第１の終端部分および第２の終端部分の狭い部分内のみを流動させ得る条件を作り出す。いくつかの場合には、この狭い部分は、間隙から約１表皮深さ分延在し得る。電流が、第１の終端部分および第２の終端部分の狭い部分内に集中されるとき、有意な電力損失が存在し得る。

本開示による平面トランスは、電流が第１の終端部分および第２の終端部分のより大きな部分を通って、より均一に流動するように、電流を拡散するように構成される。いくつかの実施形態では、回路層は、積層内の少なくとも第１の回路層および第２の回路層中の第１の終端部分と第２の終端部分との間の間隙が、第１の方向と直角の第２の方向に、相互から側方にずらされるように配列される。他の実施形態では、回路層は、別の回路層の第１の終端部分と第２の終端部分との間の間隙に隣接して位置決めされる接地部分を含む。さらに他の実施形態では、回路層の積層は、前述の構成（例えば、少なくとも２つの回路層であって、これらの回路層の間隙が、相互から側方にずらされる、少なくとも２つの回路層、および、上記間隙に隣接して位置決めされる接地部分を有する少なくとも１つの他の回路層）の組み合わせを組み込む回路層を含む。

図１は、本開示の実施形態による、平面トランス１００を組み込み得る例示的ＲＦインバータ回路１０２を示す。平面トランス１００は、第１のプッシュ−プルスイッチ１０６および第２のプッシュ−プルスイッチ１０８に結合される。平面トランス１００は、電力供給源、例えば、バッテリによって提供される直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換する。

平面トランス１００は、第１の一次巻線１１２ａおよび第２の一次巻線１１２ｂを有する分割一次巻線１１２と、第１の二次巻線１１４ａおよび第２の二次巻線１１４ｂを有する分割二次巻線１１４とを含むように構成される。図１に示される実施形態では、平面トランス１００は、１：１：４：４トランスとして構成され、第１の一次巻線１１２ａおよび第２の一次巻線１１２ｂはそれぞれ、１回巻きを含み、第１の二次巻線１１４ａおよび第２の二次巻線１１４ｂはそれぞれ、４回巻きを含む。２：２：４：４および２：２：８：８等の他のトランス構成も採用されてもよいことが想定される。

マイクロコントローラ（例えば、図１９のマイクロコントローラ１０４）は、スイッチ１０６を制御する制御信号ＰＷＭ１およびスイッチ１０８を制御するＰＷＭ２を出力し、それによって、スイッチ１０６および１０８は、それらを通して電流を交互に流動させる。実施形態では、マイクロコントローラは、ＡＣ出力信号が、所定の周波数、例えば、４７２ｋＨｚで発振するように、スイッチ１０６および１０８を制御する。

スイッチ１０６および１０８は、トランジスタ、例えば、Ｎ型、Ｐ型、またはＭＯＳＦＥＴトランジスタであってもよい。他のタイプのトランジスタおよびスイッチもまた、採用されてもよい。信号ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、交互に電流を伝導させるようにスイッチ１０６および１０８を制御するために、スイッチ１０６、１０８のそれぞれのゲートに提供される。信号ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、相互に１８０°位相がずれた方形波であってもよい。

本開示の実施形態では、トランス１００は、回路層の基板等の基板上に実装される平面トランスである。そのような実装では、平面トランスは、複数のピンＰ２〜Ｐ５およびＰ７〜Ｐ１４を含んでもよい。

第１の相における動作の間、スイッチ１０６が、ＰＷＭ１信号に応答して閉鎖されると、電流Ｉ_Ａが、電源ラインＰＲＩ＿ＣＴから、第１の一次巻線１１２ａ（すなわち、ピンＰ９、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１４を介して）およびスイッチ１０６を介して、接地１１０に流動する。第１の一次巻線１１２ａを通って流動する電流は、第１の二次巻線１１４ａおよび第２の二次巻線１１４ｂ内に電流を誘導する。誘導された電流は、ピンＰ２から、第２の二次巻線１１４ｂを介して、直列キャパシタ１１６を通して直列に効果的に接続されたピンＰ４およびＰ３に流動する。誘導された電流は、次いで、ピンＰ３から、第１の二次巻線１１４ａを介して、ピンＰ５に流動する。誘導された電流は、次いで、ピンＰ２およびＰ５を横断して接続される負荷に流動する。これは、ピンＰ５において電圧Ｖ_ＯＵＴＡをもたらす。

第２の相では、スイッチ１０８が、ＰＷＭ２信号に応答して閉鎖されると、電流Ｉ_Ｂが、電源ラインＰＲＩ＿ＣＴから、第２の一次巻線１１２ｂ（すなわち、ピンＰ１１、Ｐ１２、Ｐ７、Ｐ８を介して）およびスイッチ１０８を介して、接地１１０に流動する。第２の一次巻線１１２ｂを通って流動する電流は、第１の二次巻線１１４ａおよび第２の二次巻線１１４ｂ内に電流を誘導する。誘導された電流は、ピンＰ５から、第１の二次巻線１１４ａを介して、ピンＰ３およびＰ４に流動する。誘導された電流は、次いで、ピンＰ４から、第２の二次巻線１１４ｂを介して、ピンＰ２に流動する。誘導された電流は、次いで、ピンＰ２およびＰ５を横断して接続された負荷に流動する。これは、ピンＰ２において電圧Ｖ_ＯＵＴＢをもたらす。

以下により詳細に説明されるいくつかの実施形態では、電圧Ｖ_ＯＵＴＡおよびＶ_ＯＵＴＢは、電気外科手術用器具の対向するジョー部材に提供される。電圧Ｖ_ＯＵＴＡおよびＶ_ＯＵＴＢは、１５０Ｗ、８５Ｖｒｍｓ、および３Ａｒｍｓ等の所定の出力範囲を伴う疑似方形波を有してもよい。

図２は、１０個の回路層Ｌ１Ｓ１、Ｌ２Ｐ２、Ｌ３Ｐ１、Ｌ４Ｓ１、Ｌ５Ｐ２、Ｌ６Ｐ１、Ｌ７Ｓ２、Ｌ８Ｐ２、Ｌ９Ｐ１、およびＬ１０Ｓ２を有する、平面トランス１００の例示的実施形態の斜視図であり、Ｌ１〜Ｌ１０は、特定の回路層を指し、Ｐ１は、第１一次巻線１１２ａを指し、Ｐ２は、第２の一次巻線１１２ｂを指し、Ｓ１は、第１の二次巻線１１４ａ指し、Ｓ２は、第２の二次巻線１１４ｂを指す。各層Ｌ１〜Ｌ１０と関連付けられた縁Ｅは、それぞれの層の上方または下方に位置決めされた層の対応する縁Ｅと整列させられる。

各回路層Ｌ１〜Ｌ１０は、基板上に形成されたトレースを含むＰＣＢであってもよい。トレースは、伝導性材料、例えば、銅から形成され、基板は、非伝導性材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））またはガラス織布およびエポキシから形成される。トレースは、基板上にエッチングまたは堆積されてもよい。

実施形態では、回路層Ｌ１〜Ｌ１０は、積層される。図２は、垂直方向に積層されるＰＣＢを示すが、任意の方向が、想定される。積層されると、積層は、任意の方向に向けられることができる。垂直積層は、単なる一例として、基準となる便宜的方向フレームを提供するために、本開示全体を通して使用される。

各回路層は、開口を含んでもよい。層Ｌ１〜Ｌ１０が積層されると、それぞれの層Ｌ１〜Ｌ１０の開口は、整列させられ、磁気材料、例えば、フェライトから作製されるコアＣＲが、回路層Ｌ１〜Ｌ１０の開口を通して挿入され、コアＣＲが各回路層Ｌ１〜Ｌ１０の巻線Ｗに隣接して配置されるように位置決めされる。

図３は、近接効果の結果としての電流の集中を図示するトランス３００の断面図を示す。平面トランス３００は、伝導性トレース３１１〜３１６をそれぞれ有する回路層３０１〜３０６を含む。伝導性トレース３１１〜３１６は、平面トランス３００の巻線を形成する。巻線は、間隙３２１〜３２６によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を含む。示されるように、間隙３２１〜３２６は、垂直に相互に整列させられる。電流が、第１の終端部分に流入し、第２の終端部分から流出すると、電流は、各間隙３２１〜３２６の両側で反対方向に流動する。前述のように、本構成では、電流は、間隙３２１〜３２６に隣接する第１の終端部分および第２の終端部分の狭い部分に集中する。

図４〜図７は、回路層が近接効果を緩和させるように構成および／または配列される、平面トランスの種々の実施形態を示す。図４を参照すると、一実施形態による例示的平面トランス４００は、回路層４０１〜４１０を含む。各回路層４０１〜４１０は、平面トランス４００の巻線を形成する、個別の伝導性トレース４１１〜４２０を含む。具体的には、伝導性トレース４１２、４１３、４１５、４１６、４１８、および４１９は、一次巻線を形成し、伝導性トレース４１１、４１４、４１７、および４２０は、二次巻線を形成する。図４に示される実施形態では、回路層４０１〜４１０の一次巻線のみ、間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を含む。

他の実施形態では、二次巻線４１１、４１４、４１７、および４２０もまた、狭い間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を含んでもよく、これは、近接効果の結果として、電流を狭い間隙近傍の第１の終端部分および第２の終端部分内に集中させ得る。また、一次巻線４１２、４１３、４１５、４１６、４１８、および４１９は、１回または複数回の巻きを含んでもよく、二次巻線４１１、４１４、４１７、および４２０は、１回または複数回の巻きを含んでもよい。

図４の回路層４０１〜４１０は、間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９に隣接する第１の終端部分および第２の終端部分の狭い部分から電流を拡散させることによって、近接効果を減殺するように構成および配列される。第１に、回路層４０１〜４１０は、間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９の異なる群が、相互に側方にずらされるように構成および配列される。図４の特定の実施形態では、間隙４２２および４２３は、回路層４０１〜４１０が積層される方向に直角の方向に、間隙４２５、４２６、４２８、および４２９に対して側方にずらされる。したがって、間隙４２３および４２５は、垂直に整列させられず、間隙４２６および４２８も、垂直に整列させられない。本構成では、巻線の第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流は、第１の終端部分および第２の終端部分を通してより均一に拡散される。

第２に、それぞれの接地部分４３１、４３４、４３７、および４４０を有する回路層４０１、４０４、４０７、および４１０は、接地部分４３１、４３４、４３７、および４４０が、間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９のうちの少なくとも１つに直接隣接して位置決めされるように、間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９を有する回路層の対または群間に配列される。具体的には、接地部分４３１は、間隙４２２に直接隣接して位置し、接地部分４３４は、間隙４２３と４２５との間に位置し、接地部分４３７は、間隙４２６と４２８との間に位置し、接地部分４４０は、間隙４２９に直接隣接して位置する。

間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９のうちの少なくとも１つに直接隣接して接地部分４３１、４３４、４３７、および４４０を位置決めすることは、少なくとも以下のように、終端損失を低減させる。間隙４２２近傍の巻線４１２の第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流は、渦電流を隣接する接地部分４３１に発生させる。渦電流は、伝導性トレース４１２の第１の終端部分および第２の終端部分内を流動する電流の方向と反対方向に流動する。接地部分４３１内の渦電流と巻線４１２内を反対方向に流動する電流との近接は、巻線４１２を通って流動する電流が巻線４１２のより大きい部分を通って流動するように、巻線４１２の第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流を拡散させ、したがって、近接効果を低減させ、巻線４１２内の終端損失を低減させる。同様に、渦電流は、接地部分４３４、４３７、および４４０において確立される。これらの渦電流は、電流損失を表す。しかしながら、これらの渦電流によって生じる電流損失は、接地部分４３１、４３４、４３７、および４４０によって提供される電流損失の低減によって十二分に相殺される。

故に、電流が第１の終端部分における巻線に流入し、第２の終端部分における巻線から流出する層４０１〜４１０毎に、層４０１〜４１０は、第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流が拡散し、終端損失が低減されるように、近接効果を減殺するように構成および／または配列される。

間隙４２２、４２３、４２５、４２６、４２８、および４２９のうちのいくつかは、垂直に整列させられる。例えば、間隙４２２および４２３は、相互に整列させられる。しかしながら、近接効果は、間隙４２２および４２３に直接隣接して提供され、間隙４２２および４２３と垂直に整列させられ、接地部分４３１および４３４により緩和される。加えて、間隙４２２および４２３は、間隙４２８および４２９と垂直に整列させられる。間隙４２３および４２８は、相互に隣接せず、むしろ、相互から垂直に離間され、複数の層、すなわち、層４０４〜４０７によってさらに分離されるため、近接効果によって影響されない。

シミュレーション実験において、図３に示される平面トランス３００および図４に示される平面トランス４００と関連付けられた総電力損失を、計算し比較した。平面トランス４００に対して決定された総電力損失は、トランス３００に対して決定された総電力損失より３倍より大きく低減された。

近接効果を緩和するための第１の方法および／または第２の方法の任意の組み合わせを使用した種々の構成が、想定される。例えば、図５に示される別の実施形態では、平面トランス５００は、８つの層５０１〜５０８を有するように示され、それぞれ、伝導性トレース５１１〜５１８を具備する。巻線は、それぞれの伝導性トレース５１１〜５１８内に形成される。間隙５２１、５２２、５２４、５２５、５２７、および５２８は、関連付けられたトレース５１１、５１２、５１４、５１５、５１７、および５１８の対応する第１の終端部分と第２の終端部分との間に形成される。電流が、間隙５２１、５２２、５２４、５２５、５２７、および５２８の両側を流動するため、平面トランス５００は、近接効果を受ける。

図５の実施形態は、近接効果を緩和するための第１の方法および第２の方法を採用する。本構成と図４に示される構成との間の差異は、上部層５０１および底部層５０８が、接地部分を有していないことである。本実施形態では、間隙５２１は、隣接する間隙５２２と垂直に整列させられ、間隙５２８は、隣接する間隙５２７と垂直に整列させられるが、間隙５２１および間隙５２８は、任意の接地部分、すなわち、接地部分５３３および５３６に隣接しない。しかしながら、間隙５２１、５２２、５２７、および５２８は、非隣接間隙５２４および５２５からずらされ、これは、終端損失の低減をもたらす。他の間隙５２２、５２４、５２５、および５２７は、接地部分５０３および５０６のうちの一方に隣接し、したがって、垂直に整列させられた間隙によって生じるいかなる終端損失も緩和する。

図６は、別の本開示の実施形態による、平面トランス６００を図示する。平面トランス６００は、６つの回路層６０１〜６０６を含む。各回路層６０１〜６０６は、平面トランス６００の巻線を形成するそれぞれの伝導性トレース６１１〜６１６を含む。間隙６２１、６２３、６２４、および６２６は、個別の伝導性トレース６１１、６１３、６１４、および６１６の第１の終端部分と第２の終端部分との間に形成される。図４の平面トランス４００および図５の平面トランス５００と異なり、間隙６２１、６２３、および６２４は、垂直に整列させられる。伝導性トレース６１２は、接地部分６３２を含み、伝導性トレース６１５は、接地部分６３５を含む。本実施形態では、各間隙６２１、６２３、６２４、および６２６は、接地部分６３２および６３５の一方に隣接し、したがって、垂直に整列させられた間隙６２１、６２３、６２４、および６２６によって生じるいかなる終端損失も緩和する。

図７は、本開示の別の実施形態による、平面トランス７００を示す。平面トランス７００は、６つの回路層７０１〜７０６を含む。各回路層７０１〜７０６は、巻線を形成する伝導性トレース７１１〜７１６を含む。間隙７２１〜７２６が、関連付けられた伝導性トレース７１１〜７１６の対応する第１の終端部分と第２の終端部分との間に形成される。本実施形態では、近接効果は、間隙の群を相互に側方にずらすことによって緩和される。具体的には、間隙７２３および７２４は、間隙７２１および７２２ならびに間隙７２５および７２６から側方にずらされる。間隙７２２および７２５は、相互に整列させられるが、相互から十分にずらされることにより、それらの間の近接効果を低減または排除する。

シミュレーションソフトウェアが、回路層の積層のパラメータ、例えば、相互に対する間隙の位置決めを最適化するために使用されてもよい。シミュレーションソフトウェアは、２次元有限要素分析ソフトウェアを含んでもよく、そのソフトウェアは、電磁場方程式を解くことにより、回路層の積層の断面における電流分布を決定する。

図８〜図１７は、図２の平面トランス１００の回路層のそれぞれを示す。図８〜図１７に示される回路層の構成は、図４の断面図に示される回路層の構成に対応する。平面トランス１００と関連付けられたピンＰ２〜Ｐ５およびＰ７〜Ｐ１４は、添え字ＬＮとともに図８〜１７に示され、Ｎは、関連付けられた図に示される層（１〜１０）を示す。

図８、図１１、図１４、および図１７を参照すると、層Ｌ１Ｓ１、Ｌ４Ｓ１、Ｌ７Ｓ２、およびＬ１０Ｓ２は、二次巻線１１４と関連付けられる。図８の第１の層Ｌ１Ｓ１および図１１の第４の層Ｌ４Ｓ１は、４回巻きＷ１Ｓ１、Ｗ２Ｓ１、Ｗ３Ｓ１、およびＷ４Ｓ１を含む第１の二次巻線１１４ａと関連付けられる。図１４の第７の層Ｌ７Ｓ２および図１７の第１０の層Ｌ１０Ｓ２は、４回巻きＷ１Ｓ２、Ｗ２Ｓ２、Ｗ３Ｓ２、およびＷ４Ｓ２を含む第２の巻線１１４ｂと関連付けられる。巻きＷ１Ｓ１およびＷ１Ｓ２は、直列に電気的に接続される。したがって、巻きＷ１Ｓ１、Ｗ２Ｓ１、Ｗ３Ｓ１、Ｗ４Ｓ１、Ｗ１Ｓ２、Ｗ２Ｓ２、Ｗ３Ｓ２、およびＷ４Ｓ２は全て、直列に電気的に接続されるということになる。

図８に示されるように、第１の二次巻線１１４ａの第１の巻きＷ１Ｓ１は、ピンＰ３Ｌ１およびＰ４Ｌ１を介して、図１７に示される第１０の層Ｌ１０Ｓ２上に位置する第２の二次巻線１１４ｂの第１の巻きＷ１Ｓ２に直列に電気的に接続される。第１の巻きＷ１Ｓ１は、ピンＰ３Ｌ１に電気的に接続され、ピンＰ３Ｌ１は、接点８０４および８０５との間に電気的に接続された第１のキャパシタ、接点８０４と８０６との間に電気的に接続された伝導性トレース８０２、および接点８０６と８０７との間に電気的に接続された第２のキャパシタを介して、ピンＰ４Ｌ１に電気的に結合される。接点８０４は、３つの電気ビア８１０に電気的に接続され、接点８０６は、３つの他の電気ビア８１２に電気的に接続される。ピンＰ４Ｌ１は、層Ｌ１０Ｓ２上に位置するピンＰ４Ｌ１０に電気的に接続され、ピンＰ３Ｌ１は、層Ｌ１０Ｓ２上に位置するピンＰ３Ｌ１０に電気的に接続される。電気経路（図示せず）が、異なる層上に位置するピンまたは接点間に電気接続をもたらすように提供される。電気経路は、ビアを含んでもよい。

第１の層Ｌ１Ｓ１はさらに、図１１に示される第４の層Ｌ４Ｓ１上に位置する第１の二次巻線１１４ａの第３の巻きＷ３Ｓ１に電気的に接続される、第１の二次巻線１１４ａの第２の巻きＷ２Ｓ１を含む。第２の巻きＷ２Ｓ１は、第４の層Ｌ４Ｓ１上に位置する接点ＣＴＬ４Ｓ１に電気的に接続される、第１の層Ｌ１Ｓ１上に位置する接点ＣＴＬ１Ｓ１に電気的に接続される。

図１１に示される第４の層Ｌ４Ｓ１は、第１の二次巻線１１４ａの第３の巻きＷ３Ｓ１を含む。第３の巻きＷ３Ｓ１は、コネクタＣＴＬ４Ｓ１を介して、図８に示される第１の層Ｌ１Ｓ１上に位置する第２の巻きＷ２Ｓ１に電気的に接続される。第４の層Ｌ４Ｓ１はさらに、負荷に電気的に接続するピンＰ５Ｌ４に電気的に接続される、第１の二次巻線１１４ａの第４の巻きＷ４Ｓ１を含む。ピンＰ５Ｌ４は、トレースＴＶ_ＯＵＴＡに電気的に接続される、第６の層Ｌ６Ｐ１上に位置するピンＰ５Ｌ６に電気的に接続される。トレースＴＶ_ＯＵＴＡは、トレースＴＶ_ＯＵＴＡが第６の層Ｌ６Ｐ１から出る第６の層Ｌ６Ｐ１の縁Ｅまで第６の層Ｌ６Ｐ１を横断する。

図１７に示される第１０の層Ｌ１０Ｓ２は、ピンＰ４Ｌ１０に電気的に接続され、そして、ピンＰ４Ｌ１、キャパシタ、およびピンＰ３Ｌ１を介して、図８に示される第１の層Ｌ１Ｓ１上に位置する第１の二次巻線１１４ａの第１の巻線Ｗ１Ｓ１に電気的に接続される、第２の二次巻線１１４ｂの第１の巻きＷ１Ｓ２を含む。

第１０の層Ｌ１０Ｓ２はさらに、図１４に示される第７の層Ｌ７Ｓ２上に位置する、第２の二次巻線１１４ｂの第３の巻きＷ３Ｓ２に電気的に接続される、第２の二次巻線１１４ｂの第２の巻きＷ２Ｓ２を含む。第２の巻きＷ２Ｓ２は、第７の層Ｌ７Ｓ２上に位置するビアまたは接点ＣＴＬ７Ｓ２に電気的に接続される、第１０の層Ｌ１０Ｓ２上に位置するビアまたは接点ＣＴＬ１０Ｓ２に電気的に接続される。

図１４に示される第７の層Ｌ７Ｓ２は、第２の二次巻線１１４ｂの第３の巻きＷ３Ｓ２を含む。第３の巻きＷ３Ｓ２は、コネクタＣＴＬ７Ｓ２を介して、図１７に示される第１０の層Ｌ１０Ｓ２上に位置する、第２の二次巻線１１４ｂの第２の巻きＷ２Ｓ２に電気的に接続される。第７の層Ｌ７Ｓ２はさらに、ピンＰ２Ｌ７に電気的に接続されかつ負荷に電気的に接続する、第２の二次巻線１１４ｂの第４の巻きＷ４Ｓ２を含む。ピンＰ２Ｌ７は、トレースＴＶ_ＯＵＴＢに電気的に接続される。トレースＴＶ_ＯＵＴＢは、トレースＴＶ_ＯＵＴＢが層Ｌ７Ｓ２から出る層Ｌ７Ｓ２の縁Ｅまで層Ｌ７Ｓ２を横断する。

したがって、二次巻線１１４ａおよび１１４ｂを通るＶ_ＯＵＴＡからＶ_ＯＵＴＢまでの電気経路は、（図１３から開始）トレースＴＶ_ＯＵＴＡ、ピンＰ５Ｌ６、（図１１参照）ピンＰ５Ｌ４、第１の二次巻線の第４の巻きＷ４Ｓ１、第１の二次巻線の第３の巻きＷ３Ｓ１、電気ビアＣＴＬ４Ｓ１、（図８参照）電気ビアＣＴＬ１Ｓ１、第１の二次巻線の第２の巻きＷ２Ｓ１、第１の二次巻線の第１の巻きＷ１Ｓ１、ピンＰ３Ｌ１、接点８０４と８０５との間に電気的に接続される第１のキャパシタ（図示せず）、接点８０４と８０６との間に電気的に接続される伝導性トレース８０２、接点８０６と８０７との間に電気的に接続される第２のキャパシタ（図示せず）、ピンＰ４Ｌ１、（図１７参照）ピンＰ４Ｌ１０、第２の二次巻線の第１の巻きＷ１Ｓ２、第２の二次巻線の第２の巻きＷ２Ｓ２、および電気ビアＣＴＬ１０Ｓ２、（図１４参照）電気ビアＣＴＬ７Ｓ２、第２の二次巻線の第３の巻きＷ３Ｓ２、第２の二次巻線の第４の巻きＷ４Ｓ２、ピンＰ２Ｌ７、およびトレースＴＶ_ＯＵＴＡとなる。

層Ｌ１Ｓ１、Ｌ４Ｓ１、Ｌ７Ｓ２、およびＬ１０Ｓ２はそれぞれ、関連付けられた接地部分ＧＤＬ１、ＧＤＬ４、ＧＤＬ７、およびＧＤＬ１０を有する。各接地部分ＧＤＬ１、ＧＤＬ４、ＧＤＬ７、およびＧＤＬ１０は、アース接地または回路基板接地等の接地に電気的に結合される。示されるように、接地部分は、特定の層上のトレースの他の部分から電気的に絶縁されてもよい。

図８に示されるように、層１の接地部分ＧＤＬ１は、層１に隣接する層２の間隙ＧＰ_ｂＬ２の第２のレグを被覆し、それを越えて延在する。実施形態では、接地部分の幾何学形状は、所望の電流拡散効果を達成するために、隣接する間隙を越えて十分な距離を被覆し、延在するように設計されてもよい。

図１０、図１３、および図１６に示されるように、第１の一次巻線１１２ａは、３つの巻線Ｗ_ａＰ１、Ｗ_ｂＰ１、およびＷ_ｃＰ１を含み、Ｗ_ａＰ１は、第３の層Ｌ３Ｐ１上に形成され、Ｗ_ｂＰ１は、第６の層Ｌ６Ｐ１上に形成され、Ｗ_ｃＰ１は、第９の層Ｌ９Ｐ１上に形成され、３つの巻線Ｗ_ａＰ１、Ｗ_ｂＰ１、およびＷ_ｃＰ１は、一巻きを形成するように並列に電気的に接続される。同様に、図９、図１２、および図１５に示されるように、第２の一次巻線１１２ｂは、３つの巻線Ｗ_ａＰ２、Ｗ_ｂＰ２、およびＷ_ｃＰ２を含み、Ｗ_ａＰ２は、第２の層Ｌ２Ｐ２上に形成され、Ｗ_ｂＰ２は、第５の層Ｌ５Ｐ２上に形成され、Ｗ_ｃＰ２は、第８の層Ｌ８Ｐ２上に形成され、３つの巻線Ｗ_ａＰ２、Ｗ_ｂＰ２、およびＷ_ｃＰ２は、一巻きを形成するように並列に電気的に接続される。このように、第１の一次巻線１１２ａおよび第２の一次巻線１１２ｂ内の電流は、３つの巻線間で等しく共有される。したがって、各巻線内の電流密度は、単一巻線の電流密度の３分の１であり、その結果、損失は、３分の１程度となる。

図９に示される第２の層Ｌ２Ｐ２を参照すると、第１の動作相の間（例えば、図１に示されるような、スイッチ１０６が開放され、スイッチ１０８が閉鎖されると）、電流が、ピンＰ９Ｌ２、Ｐ１０Ｌ２、Ｐ１１Ｌ２、およびＰ１２Ｌ２に入力され、巻線Ｗ_ａＰ２を回って矢印Ｉ_ｉｎおよびＩ_ｏｕｔ（反時計回り）によって示される方向に流動する。電流は、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２において、巻線Ｗ_ａＰ２に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２において、巻線Ｗ_ａＰ２から流出する。第２の動作相の間（例えば、図１に示されるような、スイッチ１０８が開放され、スイッチ１０６が閉鎖されると）、電流は、巻線Ｗ_ａＰ２を回って反対方向（時計回り）に流動する。

第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２および第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２は、間隙ＧＰ_ａＬ２によって分離される。第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２から巻線Ｗ_ａＰ２に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２において流出する電流は、間隙ＧＰ_ａＬ２の両側において対方向に流動する。近接効果は、これらの電流を集中させ、積層された層と関連付けられた間隙が整列させられると、巻線Ｗ_ａＰ２の狭い部分内のみを流動させる。そのような構成では、狭い部分は、約１表皮深さ分であり得、これは、１００ｋＨｚを超える周波数を有する電源を切り替えるために、わずか数千分の１インチとなり得る。前述のように、本近接効果によって生じる電力損失である終端損失を低減させるために、層Ｌ３Ｐ１の第１の終端部分および第２の終端部分は、間隙ＧＰ_ｂＬ３（隠線を使用して、図９に示される）が、間隙ＧＰ_ｂＬ２から側方にずらされるか、または間隙ＧＰ_ｂＬ２と整列させられないように構成される。

図１２に示される第５の層Ｌ５Ｐ２に関して、第１の動作相の間、電流Ｉ_ｉｎは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ５に提供されるピンＰ９Ｌ５、Ｐ１０Ｌ５、Ｐ１１Ｌ５、およびＰ１２Ｌ５から巻線Ｗ_ｂＰ２に流入し、電流Ｉ_ｏｕｔ（例えば、図１に示されるＩ_Ｂに対応する）は、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ５に提供されるピンＰ７Ｌ５およびＰ８Ｌ５から流出する。したがって、電流は、反時計回り方向に流動する。層Ｌ１〜Ｌ１０が組み立てられると、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ５を第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ５から分離する間隙ＧＰ_ａＬ５は、図９に示される間隙ＧＰ_ａＬ２に対して側方にずらされる。

前述の第２の層Ｌ２Ｐ２および第５の層Ｌ５Ｐ２に加え、層Ｌ３Ｐ１、Ｌ６Ｐ１、Ｌ８Ｐ２、およびＬ９Ｐ１も同様に、間隙を含む。図１０に示される第３の層Ｌ３Ｐ１に関して、第１の動作相の間、電流Ｉ_ｉｎは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ３に提供されるピンＰ９Ｌ３、Ｐ１０Ｌ３、Ｐ１１Ｌ３、およびＰ１２Ｌ３から巻線Ｗ_ａＰ１に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ３に提供されるピンＰ１３Ｌ３およびＰ１４Ｌ３において、電流Ｉ_ｏｕｔ（例えば、図１に示されるＩ_Ａに対応する）として流出する。第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ３と第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ３との間の間隙ＧＰ_ａＬ３は、図９に示される間隙ＧＰ_ａＬ２と整列させられるが、層Ｌ１〜Ｌ１０が組み立てられると、図１２に示される間隙ＧＰ_ａＬ５から側方にずらされる。

図１３に示される第６の層Ｌ６Ｐ１に関して、第１の動作相の間、電流Ｉ_ｉｎは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ６に提供されるピンＰ９〜Ｐ１２から巻線Ｗ_ｂＰ１に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ６に提供されるピンＰ１３Ｌ６およびＰ１４Ｌ６において電流Ｉ_ｏｕｔ（例えば、図１に示されるＩ_Ａに対応する）として巻線Ｗ_ｂＰ１から流出する。第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ６と第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ６との間の間隙ＧＰ_ａＬ６は、図１０に示される間隙ＧＰ_ａＬ３と整列させられるが、層Ｌ１〜Ｌ１０が組み立てられると、図９に示される間隙ＧＰ_ａＬ２および図１０に示される間隙ＧＰ_ａＬ３から側方にずらされる。

図１６に示される第９の層Ｌ９Ｐ１に関して、第１の動作相の間、電流Ｉ_ｉｎは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ９に提供されるピンＰ９Ｌ９、Ｐ１０Ｌ９、Ｐ１１Ｌ９、およびＰ１２Ｌ９から巻線Ｗ_ｃＰ１に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ９に提供されるピンＰ１３Ｌ９およびＰ１４Ｌ９から電流Ｉ_ｏｕｔ（例えば、図１に示されるＩ_Ａに対応する）として流出する。層Ｌ１〜Ｌ１０が組み立てられると、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ９と第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ９との間に配置される間隙ＧＰ_ａＬ９は、図９および図１０に示される間隙ＧＰ_ａＬ２およびＧＰ_ａＬ３と整列させられるが、図１２に示される間隙ＧＰ_ａＬ５および図１３に示される間隙ＧＰ_ａＬ６から側方にずらされる。

図１５に示される第８の層Ｌ８Ｐ２に関して、第２の動作相の間、電流Ｉ_ｉｎは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ８に提供されるピンＰ９Ｌ８、Ｐ１０Ｌ８、Ｐ１１Ｌ８、およびＰ１２Ｌ８から巻線Ｗ_ｃＰ２に流入し、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ８に提供されるピンＰ７Ｌ８およびＰ８Ｌ８において電流Ｉ_ｏｕｔ（例えば、図１に示されるＩ_Ｂに対応する）として巻線Ｗ_ｃＰ２から流出する。第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ８と第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ８との間に配置される間隙ＧＰ_ａＬ８は、図９に示される間隙ＧＰ_ａＬ２、図１０に示される間隙ＧＰ_ａＬ３、および図１６に示される間隙ＧＰ_ａＬ９と整列させられるが、層Ｌ１〜Ｌ１０が組み立てられると、それぞれ、図１２に示される間隙ＧＰ_ａＬ５および図１３に示される間隙ＧＰ_ａＬ６から側方にずらされる。

前述のように、一次巻線１１２を有する層（例えば、層Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ８、およびＬ９）の第１の終端部分および第２の終端部分は、それぞれ、電流が巻線に流入しかつ巻線から流出する第１の終端部分および第２の終端部分である。これらの第１の終端部分および第２の終端部分は、適切なピンを十分に囲み、適切なピンに電気的に接続するようにさらに構成され、電流が、その適切なピンを通して、対応する巻線に流入し、対応する巻線から流出する。例えば、第２の層Ｌ２では、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２は、ピンＰ９Ｌ２、Ｐ１０Ｌ２、Ｐ１１Ｌ２、およびＰ１２Ｌ２を囲み、それらに電気的に接続するように構成され、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２は、ピンＰ７Ｌ２およびＰ８Ｌ２を囲み、それらに電気的に接続するように構成される。第１の終端部分および第２の終端部分の結果として生じる形状は、間隙ＧＰ_ａＬＮの第１のレグからある角度で延在する間隙ＧＰ_ｂＬＮの第２のレグを形成する（Ｎは、２、３、５、６、８、および９から選択される）。前述の層毎に、第１の終端部分および第２の終端部分の長さならびに対応する間隙ＧＰ_ａＬＮおよびＧＰ_ｂＬＮの総長は、最小限にされ、終端損失をさらに低減させる。

故に、図８〜図１７に示される平面トランスの実施形態は、いくつかの方法において、終端損失を低減させる。第１に、第１の層上の第１の間隙（例えば、図１３のＧＰ_ａＬ６）の第１のレグが、第２の層上の第２の間隙（例えば、図１５のＧＰ_ａＬ８）の第１のレグから側方にずらされる。同様に、第１の層上の第１の間隙（例えば、図１３のＧＰ_ｂＬ６）の第２のレグは、第２の層上の第２の間隙（例えば、図１５のＧＰ_ｂＬ８）の第２のレグから側方にずらされる。いくつかの実施形態では、間隙は、異なる層上で相互から側方にずらされる１つ以上のレグを含んでもよい。他の実施形態では、いくつかの層上の間隙のいくつかの群は、他の層上の間隙の他の群から側方にずらされてもよい。さらに他の実施形態では、異なる層上の間隙の一部のみ、相互から側方にずらされる。

第２に、層Ｌ１〜Ｌ１０毎に、間隙ＧＰ_ａＬＮおよびＧＰ_ｂＬＮのレグの総長が、最小限にされる。

第３に、終端損失は、層Ｌ１Ｓ１の接地部分ＧＤＬ１、Ｌ４Ｓ１の接地部分ＧＤＬ４、Ｌ７Ｓ２の接地部分ＧＤＬ７、およびＬ１０Ｓ２の接地部分ＧＤＬ１０を他の隣接する層の間隙の一部に隣接して位置決めすることによって、低減される。平面トランスの動作の間、渦電流が、いくつかの層内の接地部分ＧＤＬ１、ＧＤＬ４、ＧＤＬ７、およびＧＤＬ１０に発生し、それは、電流を拡散させ、他の層の第１の終端部分および第２の終端部分のより大きい部分を通して流動させる。

図８は、第１の層Ｌ１Ｓ１の接地部分ＧＤＬ１内で発生した渦電流ＥＣＬ１の例を示す。渦電流は、間隙ＧＰ_ｂＬ２近傍の第２の層Ｌ２Ｐ２の第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２および第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２内を流動する電流の方向と反対方向に流動する。これは、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２および第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２内の電流を拡散させ、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２および第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２内の電流の伝導を改善し、終端損失を低減させる。

図１８Ａおよび図１８Ｂは、近接効果を緩和するために、２つのＰＣＢ層上に形成された平面トランスの巻線を図示する。図１８Ａに示されるように、巻線は、第１のＰＣＢ層１８０１上に配置される第１の電気伝導性トレース１８１０と、第２のＰＣＢ層１８０２上に配置される第２の電気伝導性トレース１８２０とを含む。第１の電気伝導性トレース１８１０は、巻線の巻きの第１の部分を形成し、第２の電気伝導性トレース１８２０は、巻線の巻きの第２の残りの部分を形成する。第１の電気伝導性トレース１８１０は、第１の終端部分１８１７を含み、第１の終端部分１８１７を通って、電流Ｉ_ｉｎが巻線に流入し得、第２の電気伝導性トレース１８２０は、第２の終端部分１８２７を含み、第２の終端部分１８２７を通って、電流Ｉ_ｏｕｔが巻線から流出し得る。

図１８Ｂに示されるように、第１の電気伝導性トレース１８１０および第２の電気伝導性トレース１８２０は、第１のＰＣＢ層および第２のＰＣＢ層が、第１の方向、すなわち、ページの表面に直角の方向にともに積層されると、第１の終端部分１８１７が第２の終端部分１８２７と重複するように形成される。言い換えると、第１の電気伝導性トレース１８１０および第２の電気伝導性トレース１８２０は、第１のＰＣＢ層および第２のＰＣＢ層が第１の方向にともに積層されると、第１の終端部分１８１７が、第１の方向と直角の第２の方向、すなわち、ページの表面と平行な方向に第２の終端部分１８２７と整列させられるように形成される。

したがって、本構成では、第１の層１８０１上の第１の電気伝導性トレース１８１０は、巻線の第１の部分を形成し、第２の層１８０２上の第２の電気伝導性トレース１８２０は、巻線の第２の残りの部分を形成する。実施形態では、第１の電気伝導性トレース１８１０は、巻線の巻きの半分超または半分未満、例えば、巻線の巻きの４分の３を形成してもよく、第２の電気伝導性トレースは、巻線の巻きの残りの部分、例えば、巻線の巻きの４分の１を形成してもよい。

第１の電気伝導性トレース１８１０および第２の電気伝導性トレース１８２０は、１つ以上の電気ビア１８０５によって、相互に電気的に接続され、１巻きの巻線１８００を形成する。本巻線１８００の巻きは、前述の第１の一次巻線１１２ａおよび第２の一次巻線１１２ｂの巻きの各々に対して使用されてもよい。実施形態では、複数の巻線１８００が、複数の回路層上に形成されてもよく（例えば、６つの回路層上に３巻き）、前述の第１の一次巻線１１２ａおよび第２の一次巻線１１２ｂを形成するように並列に電気的に接続されてもよい。

図１８Ｂに示されるように、入力電流１８１５は、第１のＰＣＢ層１８０１の第１の電気伝導性トレース１８１０の第１の端部に流入し、次いで、第１の電気伝導性トレース１８１０の第２の端部から、電気ビア１８０５を通って、第２のＰＣＢ層１８０２の第２の電気伝導性トレース１８２０の第２の端部まで流動してもよい。電流は、次いで、第２の電気伝導性トレース１８０２を通って流動し、出力電流１８２５として、第２の電気伝導性トレース１８２０の第２の端部から流出する。図１８Ｂに示されるように、入力電流１８１５および出力電流１８２５は、相互に「鏡映」し、それぞれ、第１の電気伝導性トレース１８１０および第２の電気伝導性トレース１８２０の第１の終端部分１８１７および第２の終端部分１８２７の幅全体にわたって拡散する。その結果、終端損失は、低減される。

実施形態では、本開示の平面トランスは、図１８Ａおよび図１８Ｂの巻線１８００に従って形成される第１のセットの一次巻線と、図９の一次巻線Ｗ_ａＰ１、図１０の一次巻線Ｗ_ａＰ２、図１２の一次巻線Ｗ_ｂＰ１、図１３の一次巻線Ｗ_ｂＰ２、図１５の一次巻線Ｗ_ｃＰ１、および図１６の一次巻線Ｗ_ｃＰ２に従って形成される第２のセットの一次巻線とを含んでもよい。例えば、一次巻線は、第３のＰＣＢ層上に配置される第３の電気伝導性トレースと、第４のＰＣＢ層上に配置される第４の電気伝導性トレースとを含んでもよい。第３の電気伝導性トレースは、第１の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成してもよい。第４の電気伝導性トレースは、第２の方向に第１の間隙に対してずらされる第２の間隙によって分離される第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成してもよい。

実施形態では、本開示の平面トランスはさらに、接地に結合される接地部分を形成する電気伝導性トレースを有する第５のＰＣＢ層を含んでもよい。第５のＰＣＢ層は、接地部分が、第１の方向に、第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つと整列させられるように形成されてもよい。

図１９は、第１のＰＣＢ層上に配置される巻線の巻きの第１の部分と、第２のＰＣＢ層上に配置される巻線の巻きの第２の部分とを有する平面トランスを製造する方法を図示する流れ図である。方法がステップ１９０１において開始した後、ステップ１９０２において、巻線の巻きの第１の部分の第１の電気伝導性トレース（例えば、図１８Ａの電気伝導性トレース１８１０）が、第１のＰＣＢ層（例えば、図１８Ａの回路層１８０１）上に形成される。巻きの第１の部分は、巻きの第１の部分の第１の端部に第１の終端部分（例えば、図１８Ａの終端部分１８１７）を含む。

ステップ１９０４では、巻線の巻きの第２の残りの部分の第２の電気伝導性トレース（例えば、図１８Ａの電気伝導性トレース１８２０）が、第２のＰＣＢ層（例えば、図１８Ａの回路層１８０２）上に形成される。巻きの第２の残りの部分は、巻きの第２の残りの部分の第１の端部に第２の終端部分（例えば、図１８Ａの終端部分１８２７）を含む。第２の終端部分は、第１の回路層および第２の回路層がともに積層されると、少なくとも部分的に第１の終端部分と重複するように形成される。代替として、第１の終端部分および第２の終端部分は両方とも、第１の回路層および第２の回路層がともに積層されると、第１の終端部分が、少なくとも部分的に第１の終端部分と重複するように形成されてもよい。

ステップ１９０６では、第１の層および第２の層が、ともに積層される。次いで、方法がステップ１９０９において終了する前に、電気ビアまたは複数の電気ビア（例えば、図１８Ａの電気ビア１８０５）が、ステップ１９０８において、巻きの第１の部分の第２の端部と巻きの残りの部分の第２の端部との間で接続される。図１９の製造方法の結果は、図１８Ｂに示される回路層１８０１および回路層１８０２の積層であり得、第１の終端部分および第２の終端部分は、実質的に、相互に重複する。

本明細書で使用される場合、用語「形成する」とは、基板の表面上に電気伝導性トレースを作成するための任意の公知の製造プロセスを指す。製造プロセスは、基板全体を覆って電気伝導性材料（例えば、銅）の層を接合し、次いで、一時的マスクを適用した後、（例えば、エッチングによって）不必要な電気伝導性材料を除去し、それによって、所望の電気伝導性材料を残すことを伴ってもよい。代替として、製造プロセスは、電気めっきプロセスを行うことによって、電気伝導性トレースを基板に追加することを伴ってもよい。

図２０は、本開示の実施形態による、平面トランスを製造する方法を図示する流れ図である。本方法は、図１９の製造方法の代替として、またはそれに加えて、行われてもよい。例えば、図１９の製造方法は、平面トランスの一次巻線を製造するために採用されてもよい一方、図２０の製造方法は、平面トランスの二次巻線を製造するために採用されてもよい。代替として、図１９の製造方法は、平面トランスの一次巻線の第１のセットを製造するために採用されてもよい一方、図２０の製造方法は、平面トランスの一次巻線の第２のセットを製造するために採用されてもよい。

製造方法がステップ２００１において開始した後、少なくとも１つの巻線の第１の電気伝導性トレース（例えば、図９の巻線Ｗ_ａＰ２の電気伝導性トレース）が、ステップ２００２において、第１の回路層（例えば、図９の第２の層Ｌ２Ｐ２）上に形成される。第１の電気伝導性トレースは、第１の間隙（例えば、間隙ＧＰ_ｂＬ２の第２のレグ）によって分離される第１の終端部分（例えば、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ２）および第２の終端部分（例えば、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ２）を含む。

ステップ２００４では、少なくとも１つの巻線の第２の電気伝導性トレース（例えば、図１０の巻線Ｗ_ａＰ１の電気伝導性トレース）が、第２の回路層（例えば、図１０の第２の層Ｌ３Ｐ１）上に形成される。第２の電気伝導性トレースは、第１の回路層および第２の回路層が第１の方向にともに積層されると、第２の間隙が、第１の方向と直角の第２の方向に、第１の間隙からずらされるように、第２の間隙（例えば、間隙ＧＰ_ｂＬ３の第２のレグ）によって分離される第１の終端部分（例えば、第１の終端部分Ｔ_ｉｎＬ３）および第２の終端部分（例えば、第２の終端部分Ｔ_ｏｕｔＬ３）を含むように形成される。言い換えると、第１の回路層および第２の回路層が垂直方向に積層される場合、第１の間隙および第２の間隙は、相互から側方にずらされる。

ステップ２００６では、接地部分の第３の電気伝導性トレースは、第３の回路層が第１の回路層および第２の回路層とともに積層されると、接地部分が第２の方向に第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つと整列するように、第３の回路層上に形成される。第３の電気伝導性トレースは、第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つが及ぶ面積より大きい面積に及んでもよい。ステップ２００８では、第１から第３の回路層は、第３の回路層が第１の回路層と第２の回路層との間に配置されるように、ともに積層される。次いで、平面トランスを製造する方法は、ステップ２０１０において終了する。

実施形態では、製造方法はさらに、回路層内に形成される少なくとも１つの開口を通してコアを挿入することを含んでもよい。方法はさらに、発生器を形成するための少なくとも１つの他の構成要素と平面トランスとを組み立てることを含んでもよい。方法はさらに、電気外科手術用器具の発生器を形成するための少なくとも１つの他の構成要素と平面トランスとを組み立てることを含んでもよい。

図２１は、本開示の実施形態による、平面トランスを組み込み得る例示的電気外科手術用器具１０を示す。器具１０は、筐体２０と、ハンドピースアセンブリ３０と、起動スイッチ４０と、レバー５０と、トリガ６０と、回転アクチュエータ７０と、発生器アセンブリ８０と、シャフト９０とを含む。エンドエフェクタアセンブリ９２は、長手方向軸「Ｘ−Ｘ」を有するシャフト９０の遠位端に機械的に係合されてもよい。バッテリ３２は、外科医がバッテリ３２とともにハンドピースアセンブリ３０を把持することによって、器具１０を保持するように、ハンドピースアセンブリ３０に取着してもよい。

送達デバイス（例えば、エンドエフェクタアセンブリ９２）は、組織へのエネルギーの印加、ステープル留め、クランプ締め、焼灼、凝固、乾燥、および／または切除等の外科手術タスクを行うための１つ以上の機構を含んでもよい。器具１０は、対向する第１のジョー部材９４および第２のジョー部材９６を有する鉗子である。しかしながら、器具を動作させるため、および／またはエネルギーを組織に印加するために、エネルギーを送達する他の種々の外科手術器具も、想定される。ジョー部材９４および９６は両方とも、例えば組織を把持および操作するために、他方に対して移動可能であってもよい。さらに、ジョー部材９４、９６の一方または両方は、相互に対向関係に配置され得るエネルギー印加表面を含んでもよい。ＲＦエネルギーは、ジョー部材９４、９６の間に把持された組織を処置または封止するように、ジョー部材９４、９６の一方または両方の印加表面に供給されてもよい。例えば、対向するジョー部材９４とジョー部材９６との間に配置された封止組織を切断するようにジョー部材９４と９６との間で前進させられ得るメス９８が、提供され得る。

器具１０は、器具１０の個別のサブシステムを制御するために、外科医によって作動させられるいくつかのアクチュエータを含む。起動スイッチ４０は、作動に応答して、エネルギーの送達を制御する。レバー５０は、例えば、組織をクランプ締めおよび開放するためにジョー部材９４および９６を相互に開閉するために、エンドエフェクタアセンブリ９２の動作を制御する。トリガ６０は、メス９８の展開を制御する。回転アクチュエータ７０は、例えば、エンドエフェクタアセンブリ９２および／またはメス９８を回転させるために、長手方向軸Ｘ−Ｘまわりのシャフト１２の回転を制御する。

バッテリ３２および発生器アセンブリ８０は両方とも、筐体２０に動作可能に結合され、筐体から選択的に除去されてもよい。バッテリ３２は、発生器アセンブリ８０に給電することにより、電気外科手術用エネルギー、例えば、ＲＦエネルギーを発生させるために、発生器アセンブリ８０に電気的に結合するように構成される。発生器アセンブリ８０は、次に、組織への送達のために、所望の電気外科手術用エネルギーをジョー部材９４、９６のエネルギー用途表面に供給する。

発生器アセンブリ８０はまた、１つ以上のＰＣＢ８２を含む。平面トランス１００を含むＲＦインバータ回路１０２とマイクロコントローラ１０４とは、ＰＣＢ８２に電気的に結合される。マイクロコントローラ１０４は、電気外科手術用エネルギーを発生させるようにＲＦインバータ回路１０２を制御するために使用される制御信号（例えば、図１の信号ＰＷＭ１およびＰＷＭ２）を生成する。マイクロコントローラ１０４はさらに、例えば、器具１０の機能、信号処理、およびアナログ／デジタル変換を制御してもよい。

前述から、かつ種々の図面を参照して、当業者は、特定の修正が、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に行われ得ることを理解する。例えば、平面トランスの巻線は、種々の形状、種々の巻数比、および異なる回路層上に直列または並列に伝導性トレースを電気的に接続することによって形成される巻線を提供することを含め、種々の構成において提供されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態が、図面に示されたが、本開示がそれらに限定されることを意図するものではなく、本開示は、当該技術が許容する限りの広範な範囲であり、本明細書も同様に読まれることが意図される。したがって、前述の説明は、限定としてではなく、単に、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲内および精神内の他の修正も想起する。

Claims (16)

1. 平面トランスの製造方法であって、前記製造方法は、
   第１の回路層上に少なくとも１つの巻線の第１の電気伝導性トレースを形成することであって、前記第１の電気伝導性トレースは、第１の終端部分および第２の終端部分を有し、前記第１の終端部分および第２の終端部分は、その間に第１の間隙を画定する、ことと、
   第２の回路層上に少なくとも１つの巻線の第２の電気伝導性トレースを形成することであって、前記第２の電気伝導性トレースは、第１の終端部分および第２の終端部分を有し、前記第１の終端部分および第２の終端部分は、その間に第２の間隙を画定し、前記第１の回路層および第２の回路層が第１の方向にともに積層されると、前記第２の間隙は、前記第１の方向と直角の第２の方向に、前記第１の間隙からずらされる、ことと
   を含む、製造方法。
2. 第３の回路層上に第３の電気伝導性トレースで接地部分を形成することをさらに含み、前記第３の回路層が前記第１の回路層および第２の回路層とともに積層されると、前記接地部分は、前記第２の方向に、前記第１の間隙および第２の間隙のうちの少なくとも１つと整列させられる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第１から第３の回路層をともに積層することをさらに含み、前記第３の回路層は、前記第１の回路層と第２の回路層との間に配置される、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記第１の回路層および第２の回路層をともに積層することをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
5. 前記第１の回路層および第２の回路層において形成された少なくとも１つの開口を通してコアを挿入することをさらに含む、請求項４に記載の製造方法。
6. 発生器を組み立てるために、前記平面トランスと少なくとも１つの他の構成要素とを組み立てることをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
7. 電気外科手術用器具の発生器を組み立てるために、前記平面トランスと少なくとも１つの他の構成要素とを組み立てることをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
8. 電気外科手術用エネルギーを発生させるための電気外科手術用発生器であって、前記発生器は、平面トランスを含み、前記平面トランスは、
   第１の方向にともに積層された複数の回路層であって、前記複数の回路層は、電気外科手術用エネルギーを出力するための少なくとも１つの端子を含み、少なくとも第１の回路層および第２の回路層をさらに含み、前記第１の回路層および第２の回路層はそれぞれ、第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成する電気伝導性トレースを含み、前記第１の終端部分および前記第２の終端部分は、その間に間隙を画定する、複数の回路層
   を備え、前記複数の積層された回路層は、前記第１の回路層および第２の回路層の前記第１の終端部分および第２の終端部分を通って流動する電流を拡散させるための手段を含む、電気外科手術用発生器。
9. 前記拡散させるための手段は、第１の回路層であって、その間隙が前記第２の回路層の間隙から側方にずらされている第１の回路層を含む、請求項８に記載の電気外科手術用発生器。
10. 平面トランスであって、前記平面トランスは、
    第１の方向にともに積層された複数の回路層であって、前記複数の回路層は、第１の回路層および第２の回路層を備える、複数の回路層と、
    前記第１の回路層上に配置された第１の電気伝導性トレースであって、前記第１の電気伝導性トレースは、巻線の巻きの第１の部分を形成し、第１の終端部分を有する、第１の電気伝導性トレースと、
    前記第２の回路層上に配置された第２の電気伝導性トレースであって、前記第２の電気伝導性トレースは、前記第１の電気伝導性トレースに電気的に結合され、前記第２の電気伝導性トレースは、前記巻線の巻きの残りの部分を形成し、第２の終端部分を有する、第２の電気伝導性トレースと
    を備え、前記第１の終端部分および前記第２の終端部分は、前記第１の方向に、相互に隣接して配置されている、平面トランス。
11. 前記巻線は、前記平面トランスの一次巻線である、請求項１０に記載の平面トランス。
12. 前記第１の終端部分および前記第２の終端部分は、前記第１の方向と少なくとも実質的に直角の第２の方向に、相互に整列させられている、請求項１０に記載の平面トランス。
13. 前記複数の回路層はさらに、第３の回路層および第４の回路層を備え、前記平面トランスは、
    前記第３の回路層上に配置された第３の電気伝導性トレースであって、前記第３の電気伝導性トレースは、間隙によって分離されている第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成する、第３の電気伝導性トレースと、
    前記第４の回路層上に配置された第４の電気伝導性トレースであって、前記第４の電気伝導性トレースは、間隙によって分離されている第１の終端部分および第２の終端部分を有する少なくとも１つの巻線を形成する、第４の電気伝導性トレースと
    をさらに備え、前記第１の回路層および第２の回路層の前記間隙は、前記第２の方向に相互にずらされている、請求項１２に記載の平面トランス。
14. 前記第３の回路層および第４の回路層の少なくとも１つの巻線は、一次巻線である、請求項１３に記載の平面トランス。
15. 前記第２の方向は、前記第１の方向と直角をなす、請求項１３に記載の平面トランス。
16. 前記複数の回路層は、接地に結合された接地部分を形成する電気伝導性トレースを有する第５の回路層をさらに備え、
    前記第３の回路層は、前記接地部分が、前記第２の方向に、前記間隙のうちの少なくとも１つと側方に整列させられるように配置されている、請求項１３に記載の平面トランス。
    

Images