JPH08250361A

JPH08250361A - 磁気素子のインダクタンス値を設定する方法

Info

Publication number: JPH08250361A
Application number: JP31401395A
Authority: JP
Inventors: Patrizio Vinciarelli; ヴィンチアレッリパトリツィオ; Lance L Andruss; エル．アンドラスランス; Sean Crilly; クリリーショーン
Original assignee: VLT Corp
Current assignee: VLT Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1996-09-27
Also published as: EP0715323A1

Abstract

(57)【要約】【課題】磁束路を画定し且つ磁束路に沿って間隙を有
する透磁性コアを有する磁気素子において、巻線インダ
クタンスを所望値に設定する方法を提供する。【解決手段】この方法は、ａ．巻線部のインダクタン
スの実際の値を測定し、ｂ．間隙長を自動的に変化させ
てインダクタンスの実際の値を所望の値に近づけるもの
である。インダクタンスの所望値を設定する装置は、
ａ．磁気素子との接続用にポートを有するインダクタン
ス測定回路と、ｂ．コア構造体のための可動保持部を有
する装置、及び間隙長を自動的に変えてインダクタンス
の実際の値を所望の値に近づけるように構成されたコン
トローラとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気素子のインダ
クタンス値を設定する方法に関する。

【０００２】

【背景技術】図１に、ギャップを有する磁気素子１０の
一例を示す。かかる素子は、２つの透磁性コアハーフ２
０，２２と、１つ以上の導電性巻線部とからなる。な
お、図１は、１の導電性巻線部２４のみを図示する。コ
アハーフの端面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、互
いに接触せず、コアの端面の断面寸法に対して小さいギ
ャップ３０，３２によって分離されている。コアハーフ
は、透磁率μ₂ を有し、かかる透磁率はコアの周囲の媒
体の透磁率μ₁ よりも大である。電流Ｉは、巻線部２４
を流れて、コアハーフとギャップの内部に磁束φを生成
する。実際の素子に対して、素子１０のインダクタン
ス、すなわち無負荷の任意の巻線部によって巻線部２４
で測定されるインダクタンスと、全磁束φによってコア
ハーフの磁束密度が飽和磁束密度Ｂsat へ接近する条件
下において素子によって保存される磁気エネルギの最大
量とは、各ギャップ長ｇ₁ ，ｇ₂ の総和であるＧＡＰ：
ＧＡＰ＝ｇ₁ ＋ｇ₂ に依存する。ＧＡＰが増大すると、
エネルギ保存能力は増大し、インダクタンスは減少す
る。例えば、図１の素子の特性を表すμ₂ ，μ₁ ，コア
ハーフの寸法、巻線部のターン数、コア材料の飽和磁束
密度などの全パラメータが一定であると仮定した場合、
ギャップの無い装置、すなわちＧＡＰ＝０の装置は、イ
ンダクタンス値Ｌｕを呈し、コアの飽和が生じるポイン
トに相当する最大電流Ｉ＝Ｉｕを流すことができる。こ
れは、ギャップの無い素子のＥｕ＝Ｌｕ・Ｉｕ² ／２に
等しい保存エネルギに相当する。全長ＧＡＰの小ギャッ
プが導入されれば、ギャップを有する素子のインダクタ
ンスの新しい値：Ｌｇ、飽和時の最大電流：Ｉｇ、及び
エネルギ保存能力：Ｅｇは、ほぼＬｇ＝Ｋｇ／Ｌｕ，Ｉ
ｇ＝Ｋｇ・Ｉｕ，Ｅｇ＝Ｋｇ・Ｅｕとなる。但し、Ｋｇ
＝１＋（μ₁ ・ＧＡＰ／μ₂ ・Ｌ）であり、Ｌはコアハ
ーフの全平均磁路長であり、Ｌ＝ｍｌ１＋ｍｌ２とな
る。

【０００３】ギャップのある構造を使用する１の理由
は、ギャップの長さの調整が、コアハーフの透磁率のロ
ット毎（lot-to-lot）の変化にも拘らず所定値のインダ
クタンスを設定する手段を備えるためである。ギャップ
のある構造を使用する他の理由は、構造体の全体積を増
加させるが、コアハーフの飽和磁束密度Ｂmax などの所
定の磁束密度で構造体に保存されるエネルギー量をかな
り増やすことができるためである。ギャップのある構造
を使用するさらなる理由は、透磁率がほぼ一定の値を有
する空気やプラスチックなどの非透磁性部材によってギ
ャップが充填された場合に、例えば材料のロット毎の変
化や温度などによる、コアハーフの透磁率の変化による
インダクタンスの変化量が減少するためである。

【０００４】ギャップを固定する１の方法は、コアハー
フのコア端面間に厚みが判っている非透磁性スペーサを
配置することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁束路を画定
し且つ磁束路に沿ってギャップを有する透磁性コア構造
体を有する磁気素子に所望値の巻線インダクタンスを設
定する方法に特徴がある。かかる方法は、ａ．巻線部の
インダクタンスの実際の値を測定する行程と、ｂ．ギャ
ップ長を自動的に変化させて実際の値を所望値の近づけ
る行程とを含む。

【０００６】本発明は以下の長所を有する。かかる方法
は、実際の値が所望値の所望範囲に入るまで、繰り返し
継続される。実際の値と所望値との差は、その符号を変
えなかったり、または、正及び負のいずれの値をも採る
こともできる。接着部材は、ギャップの内部やギャップ
の外側に存在し、ギャップ長を固定するために使用され
る。接着部材は、繰り返しプロセスの前に、またはかか
るプロセスの終了時に供給される。コア構造体は、ギャ
ップによって分離される２つのコアピースを含み、ギャ
ップ長を変化させる行程は、２つのコアピースを動かし
て互いに接近させたりまたは互いに遠ざけたりする行程
を含む。所望値は、接着材の凝固中に生じる接着剤の容
量変化を考慮して設定される。コアピースは、プロセス
中に真空吸着力を使用してその相対位置が保持される。
電磁シールドをコアピースに装着することもできる。こ
の方法は、第２の磁気素子の異なる所望値を設定するた
めに繰り返される。繰り返しの間のギャップ長の変化
は、実際の値と所望値との差が大きくなるとき大きくな
り、逆に、実際の値と所望値との差が小さくなるとき小
さくなる。ギャップは、磁束路に沿って位置が異なる２
つの補助ギャップを含む。

【０００７】さらに、本発明は、磁路を画定し且つ磁路
に沿ってギャップを有するコア構造体を有する磁気素子
において所望値のインダクタンスを設定する装置に特徴
を有する。かかる装置は、ａ．磁気素子と接続するため
にポートを有するインダクタンス測定回路と、ｂ．コア
構造体のための可動保持体を有する装置、及びギャップ
長を自動的に変化させてインダクタンスの実際の値を所
望値に近づけるように構成されたコントローラとを含
む。

【０００８】本発明の効果は、インダクタンスをユニッ
ト毎に、迅速、正確、且つ再現性良く設定できることで
ある。本発明の効果及び特徴を、以下の記載及び特許請
求の範囲の記載において明らかにする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２に、本発明を適用した磁気素
子の一例である変圧器４０を示す。図２において、変圧
器４０は、２つの対称形の透磁性コアハーフ４２，４４
をコアピースとして有し、さらに２つの巻線アセンブリ
５０，５２を巻線部として有する。巻線アセンブリの各
々は、周面にワイヤが所定ターン数に巻かれて導電性巻
線部４７，４８を形成する中空のプラスチックボビン４
５，４６を有する。変圧器は、各々が所定の変圧器及び
２つのコアハーフ４２，４４に適した所定のターン数を
有する巻線ボビンアセンブリの２つを選択し、次に巻線
アセンブリ５０，５２の端部にコアを挿入することによ
って組み立てられる。

【００１０】用途に応じて、コアハーフは、コアの端面
６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂと接触して、すなわち
ギャップの無い状態で、間隙の無い状態で挿入される場
合があり、または、小ギャップ６４，６６が補助ギャッ
プとしてコア端面間に形成されて磁化インダクタンスを
減らすとともに変圧器の磁化エネルギを増大させても良
い。変圧器４０は、様々なタイプのＤＣ−ＤＣ電力コン
バータにおいて使用される。すなわち、コンバータの入
力電圧の公称値Ｖinが５Ｖから３００Ｖの範囲にありそ
の出力電圧の公称値Ｖout が１Ｖから１００Ｖの範囲に
ある場合に使用される。入力及び出力電圧の異なる組合
せが、例えばターン数の異なる巻線アセンブリ５０，５
２を選択するなどのように、第１及び第２巻線部４７，
４８の巻線数を調整することによって可能となる。巻線
アセンブリ及び電圧の組合せの各々に対して、所望の且
つ予め決められた巻線インダクタンス（winding induct
ance）値がある。この巻線インダクタンスは、１の所定
巻線部を除く他の巻線部の全てが無負荷となっていると
きのかかる所定巻線部のインダクタンスである。かかる
変圧器は、１つ以上の巻線部を有し、または透磁性コア
内部に閉じこめられた磁束によってリンクされている変
圧器やインダクタなどの磁気エネルギ保存素子の一例で
ある。適用例によっては、巻線インダクタンスの値を正
確に制御することが必要となる。

【００１１】コアの端面間に所定の厚みのスペーサを配
置すると、ギャップの無い構造のものに対して、磁化イ
ンダクタンスは減少し、装置のエネルギ保存能力は増大
する。しかし、その結果、巻線インダクタンスの値は、
ユニット毎に異なり、再現性が乏しくなる。これは、変
圧器の実際の巻線インダクタンスが、変圧器を有する部
品の寸法や幾何学的形態などの変圧器の形態に依存して
いるためであり、製造時の許容誤差によりユニット毎に
変化するコア材料の透磁率、巻線部のターン数、ギャッ
プ６４，６６の全長、組立時のコアの端面のミスアライ
メントなどの他の因子、または上記因子の複数によっ
て、透磁率や部品の寸法、ギャップスペーサの寸法など
の許容誤差や、コア端面のアライメントなどの組立に関
係する変化により、ユニット毎の変化が生じる。

【００１２】図３に、インダクタンス設定装置８０を示
す。図３において、インダクタンス設定装置８０は、ユ
ニットを作製する際に使用される素子の特性や値の変化
や組立プロセスのいずれかによって導入されるユニット
毎の変化にも拘らず、磁気素子のインダクタンスを正確
に且つ再現性良く設定するものである。図３において、
変圧器４０は、固定ストップ６２と可動ストップ６４と
の間に保持される。変圧器は、ストップ間に配置される
前に、次に示すように予め組み立てられる。２つのコア
ハーフ４２，４４が図示せぬコアハーフの供給源から選
択され、巻線アセンブリ５０，５２の所望の１対も図示
せぬ巻線部の供給源から選択される。なお、図３の巻線
アセンブリ５０，５２は、一部が切り欠かれ、コアハー
フの端面間のギャップが露出している。巻線部は、例え
ば一方のコアハーフ４４の周囲に組み立てられ、接着剤
９０ａ，９０ｂがコアハーフ４４の各端面に置かれる。
小量の接着活性体９１ａ，９１ｂが他方のコアハーフ４
２の端面に置かれる。次に、組み立てられたものが、位
置調整中に２つのコアハーフ４４，４２の端面が接触す
ることなくストップ６２，６４間に配置される。かかる
位置調整によって、活性体と接着剤との混合が生じて活
性化された接着剤の凝固が生じる。

【００１３】コアハーフの外周端部４３，４５は、図８
及び図９に示す真空吸着力の印加によって、ストップ６
２，６４の端面４７，４９に強制的に接触される。図８
において、一方のストップ６２の端面４９は、複数のオ
リフィス９４ａ−９４ｅを有する。図９は、図８におい
てＡ−Ａと符号が付された線分に沿って一部が切断され
たストップ６２の側面図を示す。図９において、真空吸
着力は、係合部９５に供給されて中空領域９２を介して
オリフィスに連通している。端面４９と接触して配置さ
れたコアは、真空吸着力によって牽引されて端面と接触
している。同様のことがストップ６４でも生じている。

【００１４】変圧器がストップ６２，６４間に最初に挿
入された時、ギャップＧは、比較的大なる値に設定され
て、巻線部５２の実際のインダクタンスＬact が所望の
目標値Ｌset よりも最初はかなり小さく設定されてい
る。ステッパモータ７０が配列されて親ネジ７２を回転
させる。親ネジの回転によって、従動部７４が矢印Ｙに
て示す方向に親ネジの長手方向に沿って移動を開始す
る。従動部がアーム７６によって可動ストップ６４に接
続され、さらにコアハーフ４２が強制的に可動ストップ
６４に接触されているので、親ネジの回転によってギャ
ップＧが変化する。

【００１５】値Ｌset がインダクタンスコントローラ８
４に入力され、インダクタンスコントローラ８４はモー
タ制御信号８５をステッパモータコントローラ８２に送
る。次に記載する情報も、「データ入力」とラベルが付
されたコントローラ入力としてコントローラに入力され
る。インダクタンス測定装置８６は、導電性内部接続７
８ａ，７８ｂを介して巻線部５２に接続され、巻線部５
２の実際のインダクタンスＬact を測定し、Ｌact の値
を表す測定信号８３をインダクタンスコントローラ８４
に送る。なお、導電性内部接続は、実際には、ケルビン
測定法（Kelvinmeasurement scheme ）における４本の
ワイヤを含む。モータ制御信号８５は、ステッパモータ
７０を起動せしめるとともにモータの回転方向を決め
る。制御信号は、インダクタンスコントローラ８４によ
って調整されて誤差：Ｌerr ＝Ｌset −Ｌact をゼロに
向けて減らす。これによって、ギャップＧが自動的に設
定されて、値Ｌact を値Ｌset と等しくする。この調整
プロセスの間、コアの端面は互いに接近して、接着剤及
び活性体が混合されてコア端面間のギャップに充填され
る。インダクタンス設定プロセスが終了した後、アセン
ブリは、接着剤が凝固してギャップを固定するまでの時
間、そのままの状態で放置される。

【００１６】Ｌact の初期測定値の多くは、ギャップの
大なる初期値により比較的大なる誤差：Ｌerr ＝Ｌset
−Ｌact を呈する。１の調整アルゴリズムにおいて、コ
ントローラは、ステッパモータコントローラ８２に、コ
ントローラが決める多数のステップを採り入れて誤差Ｌ
err を完全に除去するのではなく減らすように命令する
ことによって、この大きな誤差に反応する。なお、モー
タ７０の回転ステップの各々は、ギャップ全体における
所定変化ΔＧに対応する。故に、Ｌact の新しい測定値
は誤差の縮小を反映し、コントローラ８４は数の少ない
回転ステップを命令することによって応答する。このプ
ロセスは、Ｌact の値がＬset 近傍の例えば±１％の所
定許容範囲内に入る値になるまで、複数回にわたり繰り
返される。このタイプの「過剰減衰調整（overdamped a
djustment ）は、オーバシュートせずに、すなわちコン
トローラによる誤差Ｌerr の負の値に対する修正を必要
とせずに、インダクタンスを最終値に収束せしめ、接着
剤が調整プロセスの実行前にギャップに置かれるとき有
効である。接着剤は、ギャップＧ、すなわち本実施例に
おいてはコア端面間の体積が減少するとき圧縮され、余
剰の接着剤がギャップから巻線部の内周面とコアの外周
面との間の空間へと絞り出される。オーバーシュートの
ように負の誤差の発生が許される場合、修正によるギャ
ップ寸法の増大は、増大した体積を充填し且つコアハー
フを信頼性を有して保持するためには、端面間の領域に
活性度が不十分な接着剤を残すこととなる。

【００１７】図４に過剰減衰調整アルゴリズム１００を
示す。図４において、過剰減衰調整アルゴリズム１００
は、ステップ１０２において、インダクタンスの所望の
最終値Ｌset を表すデータ入力値と、アルゴリズムにて
使用されるその他のデータ入力値との入力で始まる。例
えば寸法が異なるなどの異なるタイプの磁気素子が装置
８０内部で組み立てられ、さらに、異なるタイプの各々
が、使用される巻線部のターン数に依存したインダクタ
ンスの様々な最終値に設定される場合を仮定する。図３
の変圧器に対して、その他のデータ入力は、以下に説明
する値ΔＧ１，Ｐ１，Ｐ２，Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２を
含む。データ入力値は、オペレータにより手で入力され
たり、データベースから抽出されたディジタルのように
電子工学的に配布される。ステップ１０４にて、インダ
クタンスの第１回目の測定が行われ、かかる測定値Ｌac
t をＬ1 とする。ステップ１０６において、ギャップが
所定距離ΔＧ１だけ縮小された後、インダクタンスの次
の測定が行われ、かかる測定値Ｌact をＬ2 とする。図
３の装置８０にとって、所定距離は、ステッパモータ７
０の所定ステップ数に相当する。最初のチェックとし
て、ステップ１０８にて値Ｌ2 が値Ｌ1 と比較される。
値Ｌ2 が有限で且つ値Ｌ1 よりも大きければ、装置は正
確に動作していると考えられ、次にコントローラ８４は
アルゴリズムの評価を実行する。しかしながら、値Ｌ2
が測定できなかったり、または値Ｌ2 が値Ｌ1 よりも大
きくなければ、ステップ１１０にて問題の発生を示すエ
ラー信号が発せられる。なお、かかる問題は、例えば装
置の故障や、測定用内部接続７８ａ，７８ｂの故障若し
くは遮断等である。

【００１８】アルゴリズムの反復部分における最初のス
テップとして、ステップ１１２にてインダクタンスの測
定が行われ、Ｌact ＝Ｌn となる。値Ｌn は、ステップ
１１４にて目標値の一部：Ｐ1 ・Ｌset と比較される。
但し、０＜Ｐ1 ＜１である。例えば、Ｐ1 が０．９５で
あれば、Ｐ1 ・Ｌset はＬset の９５％に相当する。値
Ｌn がＰ1 ・Ｌset よりも小さければ、ステップ１１８
ａにおいて１対の定数Ｘ，Ｙが、所定の「粗調整」値Ｘ
＝Ｘ1 ，Ｙ＝Ｙ1 に設定される。一方、値ＬnがＰ1 ・
Ｌset よりも大きければ、次に、アルゴリズムは、ステ
ップ１１６において値Ｌn が値Ｐ2 ・Ｌset を越えてい
るか否かを判定する。但し、０＜Ｐ2 ＜１であり、値Ｐ
2 ・Ｌset は値Ｌset の所定許容誤差範囲内にある。例
えば、Ｐ2 が０．９９であれば、値Ｐ2 ・Ｌset は値Ｌ
set の９９％に相当する。値Ｌnが値Ｐ2 ・Ｌset を越
えていなければ、Ｘ，Ｙの値は所定「微調整」値Ｘ2 ，
Ｙ2 に設定される。Ｌn ，Ｌset ，Ｘ，Ｙの値を使用し
てΔＧn の量を算出し、ΔＧn の分だけ次に示す指数公
式を使用してギャップが縮められる。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、関数ＩＮＴ（Ｚ）によって、数Ｚ
の次に小さい整数へのまるめ（小数点以下の切り捨て）
が生じる。図３の装置８０の場合、値ΔＧn はステッパ
モータ７０によって採用されるステップ数に相当する。
値Ｌn が値Ｌset に近接すると、値ΔＧn は最小値ΔＧ
min ＝ＩＮＴ（Ｘ・ｅｘｐ（−Ｙ））に向けて減少す
る。

【００２１】ステップ１２０におけるギャップの縮小の
後、プロセスのさらなる反復が、値Ｌn のさらなる測定
を行うことによって開始される（図４のステップ１１
２）。複数回の反復の後、ステップ１１６において、値
Ｌn はＰ2 ・Ｌset よりも大きくなり、インダクタンス
設定プロセスは終了する。装置は、ステップ１２２にお
いて所定時間何もしない状態をとり、接着剤を凝固させ
てインダクタンス設定プロセスを終了する。次に、スト
ップ６２，６４が開放され、真空が解かれて、完成した
磁気素子が装置８０から取り出される。

【００２２】図３に示す装置が使用されて、図４に示す
アルゴリズムを使用しながら図５に示す変圧器の巻線イ
ンダクタンスを設定する。リークインダクタンスを制御
したこのタイプの変圧器は、例えば米国特許出願０７／
７５９，５１１号ビンシアレリー（Vinciarelli ）等に
よる「制御された内部巻線カップリングと制御されたリ
ークインダクタンスとを備えた変圧器、及びかかる変圧
器を使用する回路」に示されるように、２つのフェライ
トコア４２，４４と、２つの絶縁性プラスチックボビン
４５，４６と、２つの巻線部４７，４８と、４つの導電
性巻線終端器２０２ａ，２０２ｂ，２０４ａ，２０４ｂ
と、２つの導電性シールド２１０，２１２とを有する。
矢印にて示すように、フェライトコア４２，４４はボビ
ン４５，４６に嵌入され、シールド２１０，２１２はコ
アの端部を覆うように配置される。２つの巻線部４７，
４８の端部は、それぞれ対をなす導電性終端器２０２
ａ，２０２ｂ，２０４ａ，２０４ｂの対応するものに接
続されている。かかる変圧器の対をなすコアの公称寸法
は、およそ３．５５６ｃｍ×２．２８６ｃｍ×０．６３
５ｃｍ（１．４インチ×０．９インチ×０．２５イン
チ）である。コアの断面積は、およそ０．５１６１２８
ｃｍ² （０．０８平方インチ）である。コアは、７５０
の比透磁率を公称値として有するフェライト部材から作
製される。温度及び磁束密度の所定値での透磁率の値に
おける製造許容誤差変化は、±２０％である。巻線部４
７，４８が２０ターンの場合、巻線インダクタンスの所
望の目標値Ｌset は２９０マイクロヘンリーである。

【００２３】図５の変圧器に対して、図４のアルゴリズ
ムへのデータ入力値は、Ｌset ＝２９０マイクロヘンリ
ー，Ｐ1 ＝０．９５，Ｐ2 ＝０．９９５，Ｘ1 ＝２００
０，Ｘ2 ＝８５０，Ｙ1 ＝Ｙ2 ＝５，ΔＧ1 ＝１０００
ステップである。図３のインダクタンス設定装置８０に
おいて、ステッパモータ７０、親ネジ７２、及び従動体
７６は、例えば、米国マサチューセッツ州ローレンス
（Lawrence）のニューイングランドアフィリエイテッド
テクノロジーズ（ＮＥＡＴ）によって製造されるモデル
番号ＲＭ−２００−ＳＭの単軸位置調整テーブルであ
る。親ネジ及び従動体は、ともに５０ピッチであり、シ
ャフト７２の１回転毎に０．５０８ｍｍ（０．０２イン
チ）の線形変位をなす。ステッパモータ７０の１フルス
テップ（onefull step ）は、シャフトの１．８度の回
転を生じる。ステッパモータコントローラ８２は、ＮＥ
ＡＴによって製造されるモデル３１０Ｍのマイクロステ
ッピングコントローラであり、１フルステップあたり１
０マイクロステップ（microstep ）を提供する。すなわ
ち、各マイクロステップは、フルステップの１０分の１
となり、シャフトの０．１８度の回転をなす。その結
果、モータ制御信号８５によって命令された各マイクロ
ステップによって、ギャップにおいて２５．４μｍ（１
０マイクロインチ、すなわち０．００００１インチ）の
線形変位が生じる。インダクタンス測定装置は、米国カ
リフォルニア州サンタクララのヒューレットパッカード
・テスト・アンド・メジャーメント・ディビジョンによ
って製造されたモデル４２６３ＡのＬＣＲメータであ
る。かかるメータは、標準４ワイヤ（4-wire）を使用し
て、図６の巻線部４８などの巻線部に接続される。な
お、標準４ワイヤは、２本の励起ワイヤ１７８ａ，１７
８ｂと、２本のケルビン測定ワイヤ１７８ｃ，１７８ｄ
からなる。

【００２４】インダクタンスコントローラ８４は、図６
に示すように、米国ワシントン州レッドモンドのマイク
ロソフトコーポレーションによって製産されたＤＯＳオ
ペーレーティングシステム、バージョン５．０が動作す
るＩＢＭコンパチブル４８６ベースのパーソナルコンピ
ュータ８９を使用して組み立てられる。アルゴリズム
は、米国カリフォルニア州スコットバレーのボーランド
インターナショナルによって製造されたボーランドパス
カル・バージョン７．０を使用してコード化される。ほ
ぼ同等の性能を有するさらなるコンピュータや任意のプ
ログラミング言語を使用することもできる。図６に示す
ように、パーソナルコンピュータは、ヒューレットパッ
カード製の４２６３Ａ・ＬＣＲメータに含まれるＧＰＩ
Ｂポート８７ｂと通信するために、標準ＧＰＩＢインタ
ーフェースボード８７ａを組み込んでいる。なお、モデ
ルＰＣ＜＞４８８ＧＰＩＢインターフェースコントロー
ラは、米国マサチューセッツ州バーリントン（Burlingt
on）のキャピタル・イクイップメント・コーポレーショ
ンによって製造されたものである。これによって、イン
ダクタンス測定値をＬＣＲメータ８２からパーソナルコ
ンピュータに入力することができる。図６に示すよう
に、パーソナルコンピュータとＮＥＡＴマイクロステッ
ピングモータコントローラ８２との間のモータ制御信号
情報８５の通信は、コンピュータ及びステッパモータコ
ントローラ８２の各々に設けられた標準ＲＳ−２３２シ
リアルポートインターフェース９７ａ，９７ｂを経由し
て行われる。

【００２５】接着剤９０ａ及び活性体９０ｂは、それぞ
れ米国コネチカット州ニューイングトン（Newington ）
のロックタイト・コーポレーションによって製造された
ロックタイト（Loctite ）３２５接着剤とロックタイト
７９２活性体である。このタイプの接着剤に対して、図
４のアルゴリズムステップ１２２における猶予時間は２
０秒である。

【００２６】上記変圧器及び装置に対する反復調整の実
際のシーケンスを図７の表に示す。表の各欄は、図４の
アルゴリズムの反復部分を通過する１回のパスの結果を
示す。すなわち、アルゴリズムステップ１１２における
値Ｌｎとなるインダクタンスの最初の値、アルゴリズム
ステップ１２０において算出された値ΔＧｎ、パスが終
了するまで所要時間である。パス番号１は、アルゴリズ
ムステップ１１２に最初に入った時刻で、すなわち、ア
ルゴリズムステップ１０６においてギャップの最初の１
０００ステップ（ΔＧ１）の減少が行われた後に行われ
る測定で始まる。図７の最終欄に示すように、１８回の
パスの後で、インダクタンスの値は調整されて所望の最
終値の０．１７％以内に入る。プロセスの全所要時間は
２．３３秒である。

【００２７】上述のように、接着剤がギャップの領域に
置かれたとき、インダクタンスの最終値の僅かな差は、
装置８０から外した後の接着剤の収縮により生じる。こ
れは、接着剤が凝固するときに接着剤に応力が生じたた
めであり、ユニットが装置から外されて応力が解放され
たときに、これらの応力によってギャップに僅かな収縮
が生じる。本実施例では、誤差は、目標値の約３．５％
に達した。このように、図７に示す２８９．５１マイク
ロヘンリーの最終測定値は、装置から外した後でおよそ
２９９．６４マイクロヘンリーに増大した。

【００２８】接着剤の収縮作用を補償する１の方法は、
インダクタンスへの収縮の影響を測定し、この情報を使
用してインダクタンスの実際の最終所望値Ｌfinal より
も収縮の影響によってオフセットされる分だけ小さいイ
ンダクタンスを目標値Ｌsetとして導出することであ
る。故に、本実施例において、所望の最終インダクタン
ス値として３００マイクロヘンリーを採用し、この最終
インダクタンス値を調整して３．５％の収縮因子で補償
することによって、２９０マイクロヘンリーがＬset 値
として選択される。なぜならば、Ｌset ＝３００マイク
ロヘンリー／１．０３５＝２９０マイクロヘンリーとな
るからである。

【００２９】上記の、オーバーシュートが回避される過
剰減衰調整アルゴリズムは、Ｌerr＝Ｌset −Ｌact を
減らす手段としてギャップを調整するために使用される
フィードバッグ制御の一例である。例えば、値Ｌerr を
正または負の両方に動かすことによってＬact 値をＬse
t を中心に振動させる「非過剰減衰」アルゴリズムは、
過剰減衰アルゴリズムよりも迅速に収束する。非過剰減
衰アルゴリズムは、接着剤がギャップ内に置かれる構造
を伴う用途には不適切ではあるが、接着剤の供給前にギ
ャップが設定される場合に使用することができる。例え
ば、図３の装置は、通常の比例フィードバック制御、比
例＋積分フィードバック制御、比例＋積分＋微分フィー
ドバック制御を実行するコントローラ８４を含むものと
仮定する。さらに、アルゴリズムの実行前にコア端面間
に接着剤９０ａ及び活性体９１ａを入れないと仮定す
る。すると、インダクタンス値は、接着剤が存在しない
ギャップを調整することによって迅速に設定される。イ
ンダクタンスの目標値に到達すると直ちに、接着剤が磁
気素子の適切な場所に供給される。これを実行する１の
方法を図１０に示す。図１０において、塗布チップ２５
０が示され、コアがボビンに入る領域に沿って接着剤２
５２の塊を供給している。接着剤２５４の塊がボビン４
６の両端部に置かれた状態で示されているが、場所２５
６には接着剤が未だ供給されていない。ギャップの設定
後に接着剤を供給する他の方法は、塗布された接着剤が
ギャップ領域へと流れていくようにして、またはコアを
配列して、ギャップが組立後に接着塗布部材と直接アク
セスするように、ボビン内に導管を設けている。例え
ば、ボビン内に導管をモールド成形する。このようなコ
ア２４２，２４４の対を図１１に示す。ギャップ２５
１，２５３は、脚部２４６，２４８の端部に位置し、ボ
ビンが脚部２４６，２４８に装着される場合、インダク
タンスが設定された後に、例えば図１０の塗布部材２５
０などの塗布部材によって、接着剤はギャップの外周縁
部に直接置かれる。

【００３０】本発明を大容量の製造ラインに組み込む多
数の方法が存在する。オペレータが、磁気装置の組立に
要するコア、ボビン、巻線部、接着剤、活性体などの部
品を手で集めて、装置（図３の装置８０）に配置しても
良い。または、所定装置の組立に要する素子が、コンピ
ュータ制御自動保管・回収システムによってオペレータ
に自動的に供給されても良い。同様に、例えば図３に示
すコントローラ８４へのデータ入力も、コンピュータに
よってデータベースから供給することもできる。また
は、部品の組立を、コンピュータ制御ロボットアセンブ
リステーションによって実行することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ギャップを有する磁気素子の側面図である。

【図２】変圧器の断面図である。

【図３】磁気素子の巻線インダクタンスを設定する装置
の側面図を示す。

【図４】磁気素子のインダクタンスを自動的に設定する
アルゴリズムのフローチャートである。

【図５】変圧器の分解斜視図である。

【図６】インダクタンスコントローラの構成図である。

【図７】変圧器の巻線インダクタンスの自動設定に関係
する値の表である。

【図８】図３の装置のストップの端面領域に真空吸着力
を印加するためのストップの使用方法を示す側面図であ
る。

【図９】図３の装置のストップの端面領域に真空吸着力
を印加するためのストップの使用方法を示す断面図であ
る。

【図１０】磁気素子に接着材を供給する方法の他の実施
例を示す。

【図１１】磁気素子に接着材を供給する方法のさらなる
実施例を示す。

【符号の説明】

４０磁気素子としての変圧器４２，４４コアピースとしてのコアハーフ４７，４８導電性巻線部５０，５２巻線アセンブリ６４，６６ギャップ８０インダクタンス設定装置８２，８４コントローラ９０ａ，９０ｂ接着部材９１ａ，９１ｂ活性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ランスエル．アンドラスアメリカ合衆国マサチューセッツ州 01772 サウスボロサーセンストーンウェイ 12 (72)発明者ショーンクリリーアメリカ合衆国マサチューセッツ州 02174 アーリントンケニルワースロード 39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁束路を画定し前記磁束路に沿ってギャ
ップを有する透磁性コア構造体を有する磁気素子におい
て巻線インダクタンスを所望値の設定する方法であっ
て、ａ．巻線部のインダクタンスの実際の値を測定する行
程と、ｂ．ギャップ長を自動的に変化させて前記実際の値を
前記所望値に近づける行程と、を含むことを特徴とする
方法。
【請求項２】前記実際の値が前記所望値の所望範囲内
に入るまで前記方法を継続する行程をさらに有すること
を特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記実際の値と前記所望値との差はその
符号を変えないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】前記実際の値と前記所望値との差は、正
及び負の符号のどちらの符号の値をも採ることができる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】前記インダクタンスを設定する方法は繰
り返し実行されることを特徴とする請求項１記載の方
法。
【請求項６】接着部材を使用して前記ギャップ長を固
定する行程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載
の方法。
【請求項７】前記接着部材は前記ギャップ内に存在す
ることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】前記接着部材は前記ギャップの外側に存
在することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】前記接着部材は繰り返しプロセスの前に
供給されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】前記接着部材は繰り返しプロセスの終
了時に供給されることを特徴とする請求項６記載の方
法。
【請求項１１】前記コア構造体は前記ギャップによっ
て分離される２つのコアピースを含み、ギャップ長を変化させる行程は、２つの前記コアピース
を動かして互いに近接させたり或いは互いに遠ざける行
程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】接着部材の凝固中に生じる接着部材の
容量変化を考慮して前記所望値を設定する行程をさらに
含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１３】設定プロセス中に真空吸着力を使用し
て前記コアピースの相対位置を保持する行程をさらに有
することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】前記コアピースに電磁シールドを装着
する行程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の
方法。
【請求項１５】自動プロセスを繰り返して第２の磁気
素子の所望値を異なる値に設定する行程をさらに含むこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】前記実際の値と前記所望値との差が大
きくなるとき、繰り返しの間のギャップ長の変化も大き
くなり、前記実際の値と前記所望値との差が小さくなる
とき、繰り返しの間のギャップ長の変化も小さくなるこ
とを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１７】前記ギャップは、前記磁束路に沿って
位置が異なる２つの補助ギャップを含むことを特徴とす
る請求項１記載の方法。
【請求項１８】磁路を画定し前記磁路に沿ってギャッ
プによって分離される２つのコアピースを有するコア構
造体を含む磁気素子においてインダクタンスを所望値に
設定する方法であって、 (ａ) 前記インダクタンスの実際の値を測定する行程
と、 (ｂ) ギャップ長を自動的に変化させて前記２つのコア
ピースを動かして互いに近づけたりまたは互いに遠ざけ
ることによって前記実際の値を前記所望値に近づける行
程と、を含み、前記行程(ａ)及び前記行程(ｂ)は、前記
実際の値が前記所望値の所望範囲内に入るまで行われ、
さらに、接着部材を使用して前記ギャップ長を固定する行程を含
むことを特徴とする方法。
【請求項１９】インダクタンスを設定する前記方法は
繰り返し実行されることを特徴とする請求項１８記載の
方法。
【請求項２０】磁路を画定し且つ前記磁路に沿ってギ
ャップを有するコア構造体を有する磁気素子においてイ
ンダクタンスを所望値に設定する装置であって、ａ．前記磁気素子との接続用にポートを有するインダク
タンス測定回路と、ｂ．前記コア構造体のための可動保持体を有する装置
と、ギャップ長を自動的に変化させて前記インダクタン
スの実際の値を前記所望値に近づけるように構成された
コントローラと、を含むことを特徴とする装置。