JPH08506932A

JPH08506932A - 高電圧動作に特に適したフレキシブルな変圧装置

Info

Publication number: JPH08506932A
Application number: JP6514366A
Authority: JP
Inventors: チャン、カーン・ケー・エヌ
Original assignee: チャン、カーン・ケー・エヌ
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1996-07-23
Also published as: US5392020A; WO1994014174A1; CA2150953C; EP0730778A4; EP0730778A1

Abstract

(57)【要約】変圧器の２次巻線は、絶縁材料から作られた第１および第２の外側シート（11,13）を含む積層構造を具備し、外側シートの間には磁化可能な材料の薄いフレキシブルなシート（12）が挟まれている。第１および第２の外側シートはそれぞれその表面上に並列した導体パターンを有している。第１のシート上の選択された端部は第２のシート上のラインの選択された端部に接続され、それによってシートの間にコイル状のパターンを提供し、そのコイル状のパターンは中央の磁化可能なシートを取囲む。上述の積層形状は円形に曲げられもしくは巻かれ、変圧器の２次巻線を形成する。円形の２次巻線は、絶縁シートから作られ、その表面上に配置された並列した導体素子（125,126,127,129）を有する第１の１次シリンダ（70）の周囲に同心的に位置される。第２の外側１次シリンダ（79）は、外周縁において２次巻線を取囲み、表面上に導体ラインパターン（100,101,102）を有する絶縁体シートから作られている。第１および第２のシリンダの導体ラインは接続されて２次巻線の周囲に１次巻線を形成し、多数の異なる変圧器構成を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】高電圧動作に特に適したフレキシブルな変圧装置発明の背景発明の分野本発明は、一般的に変圧装置に関し、特に、テレビジョンセットにおいて使用されるフライバック変圧器として使用されるのに特に適したフレキシブルな変圧装置に関する。従来技術の説明変圧器は幅広く応用されて使用されている。フライバック変圧器は、陰極線管すなわちＣＲＴをバイアスするためにテレビの受信機およびオシロスコープにおいて使用されるような、高電圧を発生させるために使用される装置である。これらの変圧器は、比較的小さい電流で比較的大きい電圧を生成する。大きい電圧を生成する能力は、１次巻線に関する巻回数に対する２次巻線に関する巻回数に帰する。よく知られているように、１次巻線の巻回数に対する２次巻線の巻回数は、変圧器の電圧設定を決定する。そのようなフライバック変圧器は、１次巻線と、同調または共振された幾つかの２次巻線とで構成された同調された変圧器として動作することができる。これらの２次巻線は同じボビンに巻き付けられ、隣接した各２次巻線はダイオードを通して直列に接続されている。この型式のフライバック変圧器は同調フライバック変圧器と呼ばれ、そこにおいて水平出力パルスすなわちフライバックパルスは、同調された１次巻線に入力パルスとして供給される。例えば第３高調波等の、１次巻線に供給される基本周波数の奇数次の高調波は同調され、小さい２次巻線の分布容量に基づいて２次巻線において供給される。この方法において、変圧器は２次巻線の出力において高電圧を供給する。示されているように、そのような変圧器はよく知られている。多数のそのような変圧器は、所定の透磁率の磁気材料から作られたドーナツ形のトロイドまたはコアを使用し、そのコアはワイヤで巻き付けることができる。理想的なコアにおいて、巻線は適切な平面においてコアの周囲を循環している均一の電流シースを表している。この理想的な場合において、磁界は完全にコア内に制限され、磁力線は同心円であり、そのそれぞれは総電流量に関連する。コアの周囲に均一に分布したそのような電流によって、漏洩のない構成になる。しかしながら、これは実際的なものではない。別の変圧器は多重脚部を有する正方形のコアを使用する。１次巻線および２次巻線の両方は１つの脚部に設けられている。従って、コアの周囲における電流の分布は決して均一ではなく、ある程度の漏洩磁束が生じる。そのような従来の変圧器の特徴によって典型的に６％程度の漏洩磁束および３０Ｈｚ乃至２８ｋＨｚの間の範囲の周波数応答特性が生じる。そのような変圧器の効率は８５％程度であり、電圧調整は約１．５乃至２メグオームになる。トロイドおよびこれらのＥ字形の変圧器の両者の寸法は大きく、材料が完全にまたは最適に使用されることはない。巻線として中実の円形断面のワイヤが使用され、コアへの結合には局部漏洩が生じて理想的なものではなくなる。従来技術からわかるように、そのような変圧器がフライバック変圧器として使用される際にそれらは７乃至２８ＫＶの範囲およびそれ以上の比較的高い電圧を供給する。いずれにしても、高電圧の調整は不十分である。高電圧の調整が不十分である場合、テレビ受像機の再生された画像は劣化してしまう。従来技術ではこの点に注目し、より安定した高電圧調整を提供するように動作するように設計された多重層巻線フライバック変圧器の使用を含んだある解決方法が提供された。多重層巻線フライバック変圧器は、多数の米国特許に記載されている。これらの変圧器の問題は短絡動作に関係し、２次巻線に短絡が生じた場合、または放電が受像管内で生じた場合、そのような変圧器に結合されたダイオードは、これらのダイオードを破損させるように機能する高い逆電圧を受ける。従来技術には、種々のフライバック変圧器について説明している幾つかの特許明細書がある。例えば、“Flyback Transformer Apparatus”（February 11，19 75，Miyoshi et al）という米国特許第3,866,086号明細書がある。この特許明細書において、１次巻線が、第１の２次巻線の高電圧の側の巻線部分と誘導的に結合されているフライバック変圧器が記載されている。変圧器は、減少された出力インピーダンスと、比較的調整された集束電圧とを供給する。 “Flyback Transformer”（September 9，1975，Sawada et al）という米国特許第3,904,928号明細書がある。この特許明細書において、コアの周囲に巻き付けられた２次巻線と１次巻線とを有する磁気コアを使用するフライバック変圧器が記載されている。この変圧器において、２次巻線は、複数の巻線ユニットに分割され、それらはダイオード等の同数の整流素子と直列に接続されている。その構造は、比較的コンパクトな装置を収容できるようなものである。 “Flyback Transformer”（May 20，1983，Onoue）という米国特許第4,204,26 3号明細書がある。この特許明細書において、磁気コアの周囲に巻き付けられた複数の２次巻線を有するフライバック変圧器が記載されている。２次巻線は、複数のコイルユニットに分割され、それらは複数の整流ダイオードと直列に接続されている。コイルユニットは、ボビンが層状に組立てられている独立した層状ボビンの周りに巻き付けられ、複数のダイオードが固定されている支持体と共に設けられ、最外部のボビンは取付けられている。構造は比較的コンパクトである。 “Flyback Transformer With A Low Ringing Ratio”（October 21，1980，Mi tani et al）という米国特許第4,229,786号明細書がある。この特許明細書において、１次巻線との結合が弱く、また、巻線が２次巻線の漏洩磁束を１次巻線と結合させる位置において巻き付けられた２次電源を得るための３次巻線を有するフライバック変圧器が記載されている。３次巻線の出力はテレビ受像機の水平走査期間中に整流される。この方法において、リンギング信号の波高点は、２次巻線に供給されるパルスとは関係なく小さくされる。 “Flyback Transformer”（May 5，1981，Toba）という米国特許第4,266,269 号明細書がある。この特許明細書において、同心的に配置された５個の円筒形のボビンを有する多重層フライバック変圧器が記載されている。磁気コアは第１すなわち最内部のボビンに挿入され、１次巻線はボビンの外縁上の層に巻き付けられている。ダイオードは２次巻線の間に接続され、キャパシタはダイオードの陰極と別のダイオードの陽極との間に形成される。この方法において、変圧器は、比較的コンパクトな設計で高電圧動作を行うことができる。 “Flyback Transformer”（January 27，1986，Shimizua）という米国特許第4 ,639,706号明細書がある。この特許明細書において、別個に設けられた補助ボビン上に３次コイルが巻き付けられているフライバック変圧器が記載されている。ボビンは、１次コイルから３次コイルを絶縁するのに役立つ１次巻線用の耐性の低いコイルボビン上に挿入される。 “Flyback Transformer Having Coil Arrangement Capable of Reducing Leak age of Magnetic Flux”（June 16，Hishiki）という米国特許第5,122,947号明細書がある。この特許明細書において、それぞれが２つの脚部分を有する第１および第２のＵ字形コアの半分の対を接合することによって、端面がそれぞれ互いに隣接して接合された状態で形成された磁気コア装置を使用するフライバック変圧器が記載されている。第１のコア部分と第２のコア部分との間には間隙スペーサが挿入されており、コイルはコア部分の周囲に巻かれている。結果として変圧器は、２次巻線である出力巻線を有し、それは少なくとも２個の巻線に分割されて別個の磁束通路を与えている。上述の特許以外にも、種々の変圧器の構成を含み、変圧器をより能率的にするが、一方でその寸法を減少するように試みる多数の特許が存在することは明らかである。そのような従来技術の例として、“Hybrid Transformer Device”（Jul y 25，1978，Olschewski）という米国特許第4,103,267号が参照される。この特許明細書において、基体の表面上に形成された複数の平坦な導体を有するセラミック基体上に設けられた変圧器が説明されている。導体は、基体上の仮想点から放射状に延在している。誘電材料の層は各導体の主要部分の上に形成され、フェライトトロイダルコアが固定されている誘電材料のリングを形成している。コアは、誘電材料リングに接着剤で固定される前に絶縁材料で下塗りされる。複数のワイヤ導体は、各端部において基体上の金属導体の露出された端部にワイヤ接合されて印刷回路変圧器を形成している。 “Toroidal Core Electromagnetic Device”（June 18，1985，Joseph Mas）という米国特許第4,524,342号がある。この特許明細書において、変圧器を含むことができ、磁気コアおよび分割された電気巻線を有する電磁装置が記載されている。コアは、中央の開口の範囲を限定する密閉されたトランクを有している。電気巻線の少なくとも３つのコイルセクションがトランクを取囲み、コアの周縁の周囲に間隔が設けられている。 “Process for Producing a Toroidal Winding of Small Dimensions and Opt imum Geometry”（February 16，1988，Blanpain el al）という米国特許第4,72 4,603号がある。この特許明細書において、小さいトロイドを作るための処理が説明されている。シリンダに関して放射状である巻回を有する巻線が使用されている。シリンダは、内部および外側シリンダの軸に沿って配置された溝を有して設けられている。ヘアピン形の導体ワイヤがこれらの溝に導入され、互いに溶接されている。また、主に小さくコンパクトな変圧器およびフライバック変圧器に使用される改良された磁気回路について説明している多数の別の特許がある。本発明の明細書において、従来のワイヤなしに動作し、コンパクトで効果的な設計であるが、漏洩磁束を減少し、高い周波数応答特性を供給し、効率および電圧調整を改良するフレキシブルな変圧器が説明される。発明の概要変圧器の２次巻線は、フレキシブルな積層部材を具備し、その積層部材は、表面上に第１の複数の並列した導体ラインを有する第１のプレーナシート部材と、表面上に複数の第２の並列した導体ラインを有する第２のプレーナシート部材と、磁気材料から作られ、前記第１および第２のプレーナ部材の間に挟入された中央プレーナシート部材と、前記第１と第２の並列したラインを互いに接続して前記中央部材の周囲に導かれるコイル状のパターンを形成し、それによって前記コイル状のパターンを流れる電流が前記電流に従って前記中央のプレーナシートを磁化できるようにする手段とを具備している。図面の簡単な説明本発明をよりよく理解するために、添付された図面に関連した以下の例示的な実施例の詳細な説明が参照される。図１は、本発明によるフレキシブルな複合薄層変圧器の斜視図である。図２は、本発明に使用される上部プレーナ部材の平面図である。図３は、本発明に使用される下部プレーナ部材の平面図である。図４は、本発明と共に使用できるプレーナの構成を示す別の実施例の斜視図である。図５は、本発明によるプレーナ変圧器の構成の配置を示す断面図である。図６は、本発明によるプレーナ部材の接続方法を示す断面図である。図７は、本発明によって作られた変圧器の環状リングまたは閉リングの形状を示す平面図である。図８は、本発明によって作られた渦巻き状の構造の変圧器を示す平面図である。図９は、内部円筒形１次構造として使用されるフレキシブルな１次プレーナシートの斜視図である。図１０は、外側円筒形１次構造として使用されるフレキシブルな１次プレーナシートの斜視図である。図１１は、内部および外側１次構造の間の接続を示す平面図である。図１２は、１次キャップコネクタの平面図である。図１３は、上部および下部１次キャップコネクタを有する変圧器の断面図である。図１４は、別の変圧器の構成の概略図である。図１５は、図１４に従った変圧器の構成の概略図である。図１６は、図７に示された変圧器の構成の等価回路を示す回路図である。図１７は、図８に示された変圧器の構成に使用される回路構成を示す回路図である。実施例図１において、本発明の変圧器に使用されている２次巻線の主要部分を実質的に構成する複合プレーナ部材10が示されている。複合変圧器の巻線10は、並列した導体ラインパターンを設けている薄層、薄いシート、または絶縁テープを具備し、そこにおいて、２枚の導体ライン支持シートまたはテープの間に磁化可能なシートが挟まれている。複合プレーナ部材10は、３枚のシートで構成されており、図１に示されているように積層構造である。３枚のシートは非常に薄く、複合部材10全体は、巻かれるもしくは曲げることができるので、フレキシブルな部材であると言える。複合積層部材10を使用することによって、閉リング形もしくは渦巻き形等の種々の変圧器の形状を構成することができる。図１に示されているように、第１のプレーナ部材11は、通常集積回路のフィールドにおいて使用される、もしくは変圧器に使用されるカプトンペーパー、もしくは別の幾つかのペーパー、またはプラスティック等の絶縁材料で作られている。絶縁材料は、金属被覆または蒸着を許容できなければならない。20,21,22などの一連の導体素子すなわち導体ラインがシート11の表面に配置されている。複数のそのような導体ライン20,21…は、それぞれ隣り合ったものと並列である。導体ラインパターンは、絶縁体シート11の上部表面を横切って導かれている。各導体は、集積回路を形成する際に使用されるものと類似したフォトリソグラフ方法を使用する通常の蒸着技術によって絶縁体シート11の表面上に蒸着された銅、金、銀等の適当な導電性金属から形成されている。この方法において、導電性金属はカプトンシート11の上部表面上に蒸着もしくは別の方法で位置され、図１に示されているような導体パターンを形成する。各導体は、垂直に関してわずかに角度を有しており、すなわち比較的に垂直である。導体は、予め定められた一定の距離だけ間隔を隔てられている。導体間の距離は、２．０ミル以下の非常に狭いものである。絶縁体シート11は、上述のように、比較的薄く、約１ミルの厚さを有するペーパー、または別のプラスティック等の絶縁材料から形成される。導体の幅は、典型的に約５ミルまたはそれ以下である。 20,21等の適切な金属導体は、蒸着技術またはＲＦスパッタリングによってそのような基体に適用されることができるが、それらはまた、インクまたはペーストと呼ばれるペースト状有機物、金属、ガラスの混合物として付着されることができ、厚膜ＩＣの分野において使用される。この方法において、そのような導体は、ペースト状有機物金属ガラス混合物として、ペーパーまたはフレキシブルなプラスティックの適切な基体に適用される。厚膜導体に使用される金属は、プラチナ、パラジウム、金、銀等の貴金属、およびそれらの種々の組合わせ、およびこれらの金属の合金である。接着を制御するために、はんだづけ性、化学的安定性、ガラス／金属の比率、金属の粒子の寸法および形状、および種々の要素が全て重要な変数である。従って、プレーナ部材11を形成するために、どのようにして導体パターンをペーパーまたはフレキシブルなプラスティックの基体上に配置するかはよく知られている。図１には、実質的に部材11と同じ厚さを有する同じ材料であるプレーナ部材13 も示されており、それは、図１において点線で示されている23,24,25等の、別の一連の並列した導体もしくは導体ラインを含んでいる。プレーナ部材11およびプレーナ部材13の表面の形状は、図２および図３にそれぞれ示されている。シート 11上の20,21等の各導体素子は、導体素子23,24等の、後方のプレーナシート部材 13上の関連した導体素子に接続される。これは幾つかの方法で達成されることができる。図１には、孔30,33,32,34,35等が示されている。これらの孔はバイアホール孔であり、これらの孔によって、例えば導体20の上部端子30が図示されているように孔30,30bを介して基体13上の導体23の上部端子と接続することができる。この方法において、中央の部材12を取囲むように実質的に機能する接続された導体ラインの交互のパターンが形成される。接続された導体ラインは、中央の部材の磁化可能なシート12の周囲に配置されたジグザグパターンのコイルからのものである。中央の部材12は磁化可能な材料から形成され、本質的に磁気シートである。中央の部材12は、絶縁体シート11および13によって両側を挟まれた軟鉄のシートで構成されている。プレーナシート11上の導体をプレーナシート13上の導体に接続する30等のバイアホールは、軟鉄の中央層12を通って導かれるのではない。これは特に図５において示されており、そこにおいて、参照番号50は層13のような層を示しており、参照番号52は層11を示しており、それらは磁化可能な層51によって隔てられている。導体53,54は、いかなるやり方においても層51と接触せずに適切な孔を通って層50から層52に導かれている。しかしながら、後に説明されるように、部材を接合する別の技術も既に知られている。図１からわかるように、基本的な変圧器の２次巻線の構造は、その上部表面上に並列した導体または導体ラインを有する第１のプレーナシート部材11で構成された、フレキシブルな複合薄層構造である。第２のプレーナ部材13は、その上部表面上に対応する導体素子を有しており、部材11上の導体ラインの選択された端部は、部材13上の導体ラインの端部と接合され、それによって、導体がインターレースされ絶縁された無線変圧器巻線装置が形成され、それは磁気材料すなわち磁気中央シート12の周囲に交互に位置されている。接続された導体ラインは、ジグザグ形のパターンを形成し、シート12等の“コア”の周囲で“巻線”として動作および機能する。外側のプレーナシート部材11および13は、電流が導かれるので電流シートと呼ばれ、内側の磁気部材12は、磁気シートと呼ばれる。構造は、 20,23,21,24等のように、相互接続された導体ラインを介してプレーナ部材11からプレーナ部材13へ交互になる。この方法において、ライン構造は中央の磁化可能材料のシート12と結合され、従って、中央シート12の周囲にコイルを形成する。磁気プレーナシート12は、多くの従来技術によって平らにされて磁気材料のシートを形成することができるように軟鉄から作られるが、別の材料も同様に使用することができる。例えば、米国ニュージャージー州の、Allied Corporation of Parsippanyによって製造および販売されている゜“Metglas”（商標）という製品がある。この製品は、磁化能力および比較的大きい引張り強度を有するアモルファス合金リボンである。この材料は曲げられるかまたは別の方法で成形され、合金のアモルファスまたは非結晶原子構造によってそれらは特有の電磁特性を与えられる。この合金は、パルス変圧器、磁気増幅器、電力変圧器、電流変換器、および方形のループ特性の高飽和材料を必要とするその他の装置において使用されることができる。示されているように、そのような材料は別のソースからも同様に得られ、磁気シートすなわち中央の部材12を形成するために使用されることができる。シート11,12,13は、外側のシート11および13上の導体ラインパターンの間の接続により位置を保持される。シートは別の方法でも一緒に固定されることができる。図２および図３において、プレーナ部材11および13の平面図が示されており、並列した導体ラインパターンが示されている。図４において、プレーナシート部材を接合する別の方法が示されている。図４に示されているように、プレーナシート部材40は、図１の部材11または13を構成することができる。基本的に、部材40は、上部表面または別の表面に沿って導かれた41および43等の導体すなわち導体並列ラインを有しており、その部材は、薄い端部の地域42および44において終端している。これらの地域は、上部シートまたはキャップ構造45として配置された接続部材46,47によって一緒に橋絡または結合される。この方法において、キャップ45は、図４に示されている形状を有するシート11および13上の導体間の接続を提供するように動作する。この特定の技術は、図６においてより詳細に示されている。図６において、中央磁気部材57を挟んでいる第１の部材56と第２の部材49 とが示されている。シート部材49および56は、それぞれ表面上に並列な導体ラインの適したパターンを有している。参照番号48は、選択された導体の上端部を接続するために動作する橋絡コネクタによって形成された橋絡部を示している。別の橋絡部48b（図６）は、下端部または下部端子を接続する。コンタクト58および59は、望まれたときに導体のいずれかの端部から取出される。従って、図４および６に示されている構成において、45等の部材は蓋として機能し、また、プレーナ部材11と13とがバイアホールを使用せずにキャップまたは橋絡コンタクトによって一緒に接続されることを可能にする橋絡コンタクトを有する。シートを一緒に接続するための別の技術が同様に使用できることは当業者には明らかである。図７において、上述の図１乃至図６の２次巻線構造を使用して構成される変圧器の構成の１つのタイプが示されている。図７の変圧器の構造において、複数の２次巻線が示されており、そのそれぞれは、図１のシート10のようにプレーナ複合シートから適切な長さで形成されており、中央または中心の１次シリンダ70を取囲んでいる。別個の２次シートは、１次シリンダ70の周囲に同心円で位置される。71,72,73等の各線は、12のような磁気シートまたはプレーナシートを表しており、点線は、シート11および13のような外側の電流シートを表している。電気的な短絡を避けるために、それぞれのシートは、露出された表面をペーパーもしくは別の絶縁体で覆うことによって絶縁されることができることが理解される。類似した方法で、シートは図７に示されているように配置され、適切なセラックまたは別の絶縁材料を導体ラインパターン上に位置させることによって分離される。図７の変圧器の配置において、２次巻線は、１次シリンダ70の周囲に同心円でそれぞれ配置された、図１乃至６に示されているようなプレーナシートである。分離した各２次巻線は、適切なリード線またはワイヤを介して使用できる77,78 等の２つの端子を有している。１次シリンダ70は、図９に示されているようなシート70等のフレキシブルなシートで構成されている。図９の絶縁体シート70は、適切なペーパーから作られており、表面上に配置された125,126,127,129等の複数の並列した導体ラインを有している。図示されているように導体ラインは垂直の方向に配置されているが、わずかにずれた角度で互いに垂直であることも可能である。導体ラインは、導体125の地域121,123、および導体126等の地域122,124 等の上部および下部の地域において終端する。複数の導体のそれぞれはそのような地域を有している。フレキシブルな１次シートは、円形に曲げられて２次巻線装置の中心に位置され、一次巻線の一部分を形成する。図７に示されているように、導体124,125は、同心の円筒（シリンダ）形の１次構造70の内側に配置される。導体ラインは外側にも同様に配置されることができる。一次巻線の第２の素子は、絶縁体シートから作られた同心円形の外側プレーナ部材79から構成され、100,101等のより大きく、幅の広い導体地域の表面上に配置されている。外側１次円筒形構造上の導体ラインまたは導体地域の数は、内側円筒形構造70上の導体ラインの数と同じである。図１０に示されているように、外側１次部材79は、並列した導体ライン100,101,および102を有し、それらのそれぞれは、導体102に関連した地域130,131および導体101に関連した地域132,133 等を有している。後に説明されるように、外側１次円筒形構造79は、キャップ部材上に位置した適切な導体によって内側１次円筒形構造70に接続される。導体ラインパターンは、導電路によって一緒に接続され、２次巻線を覆う連続的にコイルに形成された１次巻線を形成する。導体は、部材70上の127等の内側１次導体ラインから外側リング79上の導体101等の外側１次導体ラインへ導かれる。これは、導体140を参照にして図７において略図的に示されている。図１１において、１次シリンダの間に同心的に位置され、点線で表された２次形状と共に内側１次シリンダ70および外側１次シリンダ79が示されている。図面中の矢印は、２次形状の磁束流の方向を示している。例えば中央の１次シリンダ 70等の１次導体に流れる電流は、中央の十字で示されるように紙面に垂直に流れる。導体100,102.101等の外側１次導体に流れる電流は紙面から上方に流出する。１次電流は中央導体70の導体へ紙面に垂直の方向に流入し、100,101,102等の導体において紙面から流出するように流れる。導体は次のように配置される。上部に端子130を有する導体102は、内側導体の上部端子においてシリンダ70の内側導体に接続される。その後、内側導体の下部端子は、例えば導体100等の適切な下部端子に接続され、そこにおいて導体100の133等の上部端子は、導体101の下部端子に接続された次の導体の下部端子と同一線上にある次の導体の上部端子に接続される。理解されるように、このことによって、140,14 1等のワイヤまたはコネクタを図７の２次巻線71,72,73等の２次形状の周囲に導くコイルパターンが生成される。この方法において、１次巻線における電流によって２次巻線に電流が生じるようにするために適切な電界が誘導される。内側シリンダ70に関連する端子75等の適切な端子および外側シリンダ79に関連する適切な端子86は、１次巻線に対する入力端子を提供する。図１２において、セラミック、ペーパー、板紙、または別の材料等の適切な絶縁材料から作られたキャップが示されている。キャップの下側には、キャップの外周縁近くに位置している導体152,155等の一連の導体地域が形成されている。各外側地域は、内側地域もしくは端子地域に接続されている。従って、内側導体地域153は、導体ライン152によって外側導体地域151に接続される。各外側導体地域は、152,156,158等の放射状の導体ラインによって内側導体地域に接続される。キャップ150は、１次シリンダ79の外側または上部端子を１次シリンダ70の外側または上部端子に接続する接続キャップまたはコネクタを構成する。類似した方法で、キャップ150のように形成された下部キャップは、内側１次シリンダと外側１次シリンダの交互の下部導体を接続するように動作する別の導体パターンを構成し、交互の、またはコイル状のパターンを形成する。図１３において、キャップ部材が示されており、そこにおいて、上部キャップ150Tおよび下部キャップ150Bが内側１次シリンダ70および外側１次シリンダ79に関して位置されている。図示されているように、キャップは、外側１次シリンダ79の上部端子地域を内側１次シリンダ70の適切な端子地域に接続する。参照番号160および161は、図７および図８に示されている２次巻線シートの位置を示している。図８において、図１の部材10等の細長い部材が渦巻き状に巻かれたパターンに配置され、それによって、外側１次シリンダ88と関連して１次円筒形部材80の周囲に導かれる２次側を形成する渦巻き状の構成が示されている。１次側は入力端子83,84を有している。１次巻線は、１次シリンダ70および79で構成された上述の１次側のように正確に構成され、例えば図１２および図１３に示されたキャップを含む同じ方法で、またはワイヤによって相互接続されている。図１４において、基本的に上述のフレキシブルな導電性プレーナシートで構成された全く異なる変圧器の構成が示されている。図１４の平面図からわかるように、１次シリンダ16 0および１次シリンダ161が示されている。各シリンダ160,161は、図９に示されているような構造を有し、それらのそれぞれは、基本的に図９の導体125,126,12 7等の複数の並列した導体ラインを有しているシート70のようなフレキシブルなプレーナシートで構成されている。各１次シリンダは、図７に示された２次構造または図８に示された２次構造等の適切な２次構造によって囲まれている。各シリンダの導体ラインはワイヤまたは上部キャップおよび下部キャップによって共に接続され、電流が図示された矢印の方向に流れるコイルすなわち１次巻線を形成する。磁束流は、２次電流を誘導し、２次構造162および163において流す。１次巻線は入力端子170,171を有している。第３の２次構造165が点線で示されており、それは、本質的には図７および図８において示されている２次構造である。図１５において、出力端子171,170を有する１次巻線が概略的な形式で示されており、そこにおいて、１次巻線は181,182,183,184等の２次巻線によって囲まれている。図１５において、それぞれが図７で示された形状または図８で示された構造を有している４個の２次巻線が示されている。前述のように一緒に接続された４個のシリンダで構成されている１次巻線において流れる電流は、図１５に示されている電流を２次巻線において誘導する。図１６において、図７の変圧器装置の回路構成が示されている。図示されているように、変圧器は、入力端子75,86を有する１次巻線で構成されている。１次巻線90は、図７の中央シリンダ70および外側シリンダ79によって構成される。巻線91,92,93等の複数の２次巻線のそれぞれは、図７のシート71,72,73等の、同心で分離した薄層シートから形成されている。示されているような別個の２次巻線のそれぞれは端子を有しており、101等のダイオードまたは整流器によって相互接続されることができ、図面において、２次巻線92の１つの端子が２次巻線91の１つの端子に接続されている状態が示されている。図１７において、図８に示されている変圧器装置の回路構成を表す概略図が示されている。図面からわかるように、１次巻線95は入力端子83,84を有しており、端子81,82を有する大きい２次巻線96と結合されることができ、巻線96は、多数の巻回を有する渦巻き状の巻線で構成されているため、非常に高圧の昇圧比を可能にする。図７および図８からわかるように、図示されている変圧器は巻かれたフレキシブルなプレーナシートを使用し、それは基本的にはキャパシタの形成に使用される技術に類似した技術を使用して巻かれる。そのような変圧器は非常に信頼性が高く、通常の変圧器には見られない多くの特徴を有している。変圧器は９５％またはそれ以上の高い効率を示し、極めて良好に電圧を約０．９７モームに調整する。これらの変圧器は１００ｋＨｚの高い周波数応答を有している。変圧器は非常に良好な効率を有しており、その構造に基づいた変圧器材料を最適に使用する。２次コアは、例えば図７に示されているような複数の同心の薄い環状のテレスコープのようなリングで作られている。各リングは、図１の11および13のような電流伝送導体を最大数設けることができる。従って、図１のプレーナ部材12によって表されているコア材料は、十分に、そして最も効率的に励磁される。結果として、１つの巻線を有する従来技術による単一のコアよりもはるかに高い電圧を達成することができる。プレーナシートは、巻かれて環状または同心のリングのパターンにされ、例えば31のような入力端子は２次巻線の１つの端子を提供し、出力端子35は２次巻線の出力端子を構成する。図示されているように、これらの巻線は直接一緒に接続されて単一の２次巻線を形成するか、もしくは整流器によって接続されることができる。従来技術による単一の２次コアおよび２次巻線で所定の１次励磁を達成するためには、より高い２次電圧を生じさせるような２つの半径の最適な比率は１．６４８７である。同じ比率で、例えば図７に示されているような所定の数の同心のプレーナシートで構成されている２次コアを使用して達成可能な２次電圧は１．７１８倍高い。改良された装置からの使用できる２次電圧は、従来の変圧器で得られたものよりも３倍もしくは４倍高い。改良された動作は、表面上に蒸着された導体を有し、中央の磁気シートまたは磁気部材に密接して結合しているワイヤレステープまたはプレーナ部材を介して電流の励磁が供給され、結果として変圧器には実際的に局部漏洩がないという事実のために改良される。従って、本発明の変圧器は、非常に効率的であるが、動作される電圧レベルを考慮すれば、非常に小型である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年５月１６日【補正内容】【図１】【図２】【図３】【図４】【図５】【図６】【図１３】【図１４】【図１５】【図１６】【図１７】【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１０月１３日【補正内容】シブルなプラスティックの基体上に配置するかはよく知られている。図１には、基本的に部材11と同じ厚さを有する同じ材料であるプレーナ部材13 も示されており、それは、図１において点線で示されている23,24,25等の、別の一連の並列した導体もしくは導体ラインを含んでいる。プレーナ部材11およびプレーナ部材13の表面の形状は、図２および図３にそれぞれ示されている。シート 11上の20,21等の各導体素子は、導体素子23,24等の、後方のプレーナシート部材 13上の関連した導体素子に接続される。これは幾つかの方法で達成されることができる。図１には、孔30,33,32,34等が示されている。これらの孔はバイアホール孔であり、これらの孔によって、例えば導体20の上部の端子30が図示されているように孔30,30bを介して基体13上の導体23の上部の端子と接続することができる。この方法において、中央の部材12を取囲ように実質的に機能する接続された導体ラインの交互のパターンが形成される。接続された導体ラインは、中央の磁化可能なシート12の周囲に配置されたジグザグパターンのコイルを形成する。中央の部材12は磁化可能な材料から形成され、本質的に磁気シートである。中央の部材12は、絶縁体シート11および13によって両側を挟まれた軟鉄のシートで構成されている。プレーナシート11上の導体をプレーナシート13上の導体に接続する 30等のバイアホールは、軟鉄の中央層12を通って導かれるのではない。これは特に図５において示されており、そこにおいて、参照番号50は層13のような層を示して請求の範囲１．変圧器の２次巻線において、一表面上に第１の複数の並列した導体ラインを有する第１のプレーナシート部材と、一表面上に第２の複数の並列した導体ラインを有する第２のプレーナシート部材と、磁化可能な材料から作られて前記第１および第２のプレーナ部材の間に挟入された中央プレーナシート部材とを具備しているフレキシブルな積層部材と、前記第１および第２の並列したラインの端部を互いに接続して前記中央部材の周囲に導かれるコイル状のパターンを形成し、それによって前記コイル状のパターンに流れる電流が前記電流に従って前記中央のプレーナシートを磁化させる接続手段であって、前記フレキシブルな積層部材のそれぞれの端縁に結合するように構成されたキャップ構造を具備し、それによって前記第１および第２の並列したラインの端部が互いに接続され、それによって前記第１および第２のプレーナシートと中央プレーナシートと前記接続手段がフレキシブルな複合部材を形成し、前記フレキシブルな複合部材を種々の変圧器構成に使用できるようにする接続手段とを具備している変圧器の２次巻線。２．前記第１のシートは、一表面上に第１の複数の導体ラインを有し、フレキシブルな絶縁材料から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。３．前記第２のシートは、一表面上に第２の複数の導体ラインを有し、フレキシブルな絶縁材料から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。４．前記第１および第２のシートはペーパーから作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。５．前記中央のプレーナシートは軟鉄から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。６．前記第１の複数の並列したラインはそれぞれ垂直線に対して角度を有し、前記第２の複数の並列したラインは異なる角度であり、それによってジグザグなコイル状のパターンが形成されている請求項１記載の変圧器の２次巻線。７．前記積層部材は円形に配置され、変圧器の円筒形の２次巻線を形成する請求項１記載の変圧器の２次巻線。８．一表面上に配置された複数の並列した１次導体ラインを有し、曲げられて第１の１次シリンダを形成する第１のフレキシブルなシートの内側１次構造と、第３の磁化可能なシートによって分離された、一表面上に第１の複数の導体ラインを有する前記第１の絶縁体シートと、一表面上に第２の複数の導体ラインを有する前記第２の絶縁体シートとを具備し、そこにおいて前記第２のラインの端部と前記第１のラインの端部とが接続されて前記第１および第２のシートの間に交互のラインパターンが形成され、それによって、コイル状の導体パターンで前記磁化可能なシートを囲んでいる少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記１次シリンダに関して同心的な円形の形状に配置されている少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線と、一表面上に配置された第２の複数の並列した１次導体ラインを有し、前記２次巻線を同心的に囲んでいる第２のフレキシブルなシートの外側１次構造と、前記第１の１次導体ラインの選択された端部を前記第２の１次導体ラインの選択された端部に接続して前記２次巻線の周囲に配置される１次巻線を形成し、前記１次巻線を流れる電流が前記２次巻線における電流を誘導できるようにする接続手段とを具備している変圧器装置。９．さらに、前記少なくとも１個の積層部材として配置され、前記少なくとも１個の２次巻線を同心的に囲んでいるフレキシブルな積層部材の別の２次巻線を含み、その別の２次巻線は、前記少なくとも１個の２次巻線と前記外側１次巻線との間に位置されている請求項８記載の装置。１０．前記１個の２次巻線を前記別の２次巻線に結合する整流手段を含んでいる請求項９記載の装置。１１．前記フレキシブルな絶縁体シートはペーパーから作られている請求項９記載の装置。１２．前記磁化可能なシートは軟鉄から作られている請求項９記載の装置。１３．前記第１のシート上の前記各ラインは垂直に関して所定の角度を有し、前記第２のシート上の前記各ラインは垂直に関して別の角度を有し、それによって前記ラインは、端部が接続されたときにジグザグのコイル状パターンを形成している請求項９記載の装置。１４．前記シートは、それぞれ約１ミルの厚さである請求項１３記載の装置。１５．前記第１の１次導体ラインの選択された端部を前記第２の１次導体ラインの選択された端部に接続する手段は、表面上に放射状のラインパターンを有する第１および第２のキャップ端部部材を具備し、その上部部材は前記内側１次巻線上の導体ラインの上部端子を前記外側１次構造上の導体ラインの上部端子に接続し、その下部部材は前記内側および外側１次構造上の導体ラインの選択された下部端子を接続し、それらの接続によって前記１次コイル巻線を提供する請求項８記載の装置。１６．前記少なくとも１個の２次巻線は、渦巻き形になるように巻かれる請求項８記載の変圧器。１７．一表面上に配置された、複数の並列したラインをそれぞれ有し、それぞれ曲げられてシリンダを形成し、第１のシリンダは第２のシリンダから間隔を隔てられる第１および第２のフレキシブルな１次シートと、前記第１のシリンダの前記導体ラインの上部および下部端子を前記第２のシリンダの導体ラインの上部端子と相互接続し、それによって前記第１および第２のシリンダの間にコイル状の１次巻線を形成する手段と、磁化可能なシートによって分離され、一表面上に第１の複数の導体ラインを有する第１の絶縁体シートと、一表面上に第２の複数の導体ラインを有する第２の絶縁体シートとを具備し、前記第２のラインの端部と前記第１のラインの端部とが接続されて前記第１および第２のシートの間に交互のラインパターンが形成され、それによって、コイル状の導体パターンで前記磁化可能なシートが囲まれている少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記第１の１次シリンダを同心的に囲む円形の形状に配置されたフレキシブルな積層部材の少なくとも１個の第１の２次巻線と、磁化可能な別のシートによって分離された、表面上に第３の複数の導体ラインを有する第３の絶縁体シートと、一表面上に第４の複数の導体ラインを有する第４の絶縁体シートとを具備し、前記第４のラインの端部と前記第３のラインの端部とが接続されて前記第３および第４のシートの間に交互のラインパターンが形成され、コイル状の導体パターンで前記磁化可能な別のシートを囲んでいる少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記２次シリンダを同心的に取囲む円形の形状に配置されるようなフレキシブルな積層部材の少なくとも１個の第２の２次巻線とを具備している変圧器装置。１８．前記フレキシブルな１次シートは絶縁体シートである請求項１７記載の変圧器装置。１９．前記磁化可能なシートは軟鉄で作られている請求項１７記載の変圧器装置。２０．前記フレキシブルな１次シートはペーパーから作られている請求項１８記載の変圧器装置。２１．前記第１および第２の複数の導体ラインは前記第１および第２のプレーナシートの上部および下部表面上にある端部地域において終結し、前記キャップ構造は前記端部地域と接触するように構成された接触地域を含んでいる請求項１記載の変圧器装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．変圧器の２次巻線において、一表面上に第１の複数の並列した導体ラインを有する第１のプレーナシート部材と、一表面上に第２の複数の並列した導体ラインを有する第２のプレーナシート部材と、磁化可能な材料から作られて前記第１および第２のプレーナ部材の間に挟入された中央プレーナシート部材とを具備しているフレキシブルな積層部材と、前記第１および第２の並列したラインの端部を互いに接続して前記中央部材の周囲に導かれるコイル状のパターンを形成し、それによって前記コイル状のパターンに流れる電流が前記電流に従って前記中央のプレーナシートを磁化させる手段とを具備している変圧器の２次巻線。２．前記第１のシートは、一表面上に第１の複数の導体ラインを有し、フレキシブルな絶縁材料から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。３．前記第２のシートは、一表面上に第２の複数の導体ラインを有し、フレキシブルな絶縁材料から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。４．前記第１および第２のシートはペーパーから作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。５．前記中央のプレーナシートは軟鉄から作られている請求項１記載の変圧器の２次巻線。６．前記第１の複数の並列したラインはそれぞれ垂直線に対して角度を有し、前記第２の複数の並列したラインは異なる角度であり、それによってジグザグなコイル状のパターンが形成されている請求項１記載の変圧器の２次巻線。７．前記積層部材は円形に配置され、変圧器の円筒形の２次巻線を形成する請求項１記載の変圧器の２次巻線。８．一表面上に配置された複数の並列した１次導体ラインを有し、曲げられて第１の１次シリンダを形成する第１のフレキシブルなシートの内側１次構造と、第３の磁化可能なシートによって分離された、一表面上に第１の複数の導体ラインを有する前記第１の絶縁体シートと、一表面上に第２の複数の導体ラインを有する前記第２の絶縁体シートとを具備し、そこにおいて前記第２のラインの端部と前記第１のラインの端部とが接続されて前記第１および第２のシートの間に交互のラインパターンが形成され、それによって、コイル状の導体パターンで前記磁化可能なシートを囲んでいる少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記１次シリンダに関して同心的な円形の形状に配置されている少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線と、一表面上に配置された第２の複数の並列した１次導体ラインを有し、前記２次巻線を同心的に囲んでいる第２のフレキシブルなシートの外側１次構造と、前記第１の１次導体ラインの選択された端部を前記第２の１次導体ラインの選択された端部に接続して前記２次巻線の周囲に配置される１次巻線を形成し、前記１次巻線を流れる電流が前記２次巻線における電流を誘導できるようにする接続手段とを具備している変圧器装置。９．さらに、前記少なくとも１個の積層部材として配置され、前記少なくとも１個の２次巻線を同心的に囲んでいるフレキシブルな積層部材の別の２次巻線を含み、その別の２次巻線は、前記少なくとも１個の２次巻線と前記外側１次巻線との間に位置されている請求項８記載の装置。１０．前記１個の２次巻線を前記別の２次巻線に結合する整流手段を含んでいる請求項９記載の装置。１１．前記フレキシブルな絶縁体シートはペーパーから作られている請求項９記載の装置。１２．前記磁化可能なシートは軟鉄から作られている請求項９記載の装置。１３．前記第１のシート上の前記各ラインは垂直に関して所定の角度を有し、前記第２のシート上の前記各ラインは垂直に関して別の角度を有し、それによって前記ラインは、端部が接続されたときにジグザグのコイル状パターンを形成している請求項９記載の装置。１４．前記シートは、それぞれ約１ミルの厚さである請求項１３記載の装置。１５．前記第１の１次導体ラインの選択された端部を前記第２の１次導体ラインの選択された端部に接続する手段は、表面上に放射状のラインパターンを有する第１および第２のキャップ端部部材を具備し、その上部部材は前記内側１次巻線上の導体ラインの上部端子を前記外側１次構造上の導体ラインの上部端子に接続し、その下部部材は前記内側および外側１次構造上の導体ラインの選択された下部端子を接続し、それらの接続によって前記１次コイル巻線を提供する請求項８記載の装置。１６．前記２次巻線は、渦巻き形になるように巻かれる請求項８記載の変圧器。１７．一表面上に配置された、複数の並列したラインをそれぞれ有し、それぞれ曲げられてシリンダを形成し、第１のシリンダは第２のシリンダから間隔を隔てられる第１および第２のフレキシブルな１次シートと、前記第１のシリンダの前記導体ラインの上部および下部端子を前記第２のシリンダの導体ラインの上部端子と相互接続し、それによって前記第１および第２のシリンダの間にコイル状の１次巻線を形成する手段と、磁化可能なシートによって分離され、一表面上に第１の複数の導体ラインを有する第１の絶縁体シートと、一表面上に第２の複数の導体ラインを有する第２の絶縁体シートとを具備し、前記第２のラインの端部と前記第１のラインの端部とが接続されて前記第１および第２のシートの間に交互のラインパターンが形成され、それによって、コイル状の導体パターンで前記磁化可能なシートが囲まれている少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記第１の１次シリンダを同心的に囲む円形の形状に配置されたフレキシブルな積層部材の少なくとも１個の第１の２次巻線と、磁化可能な別のシートによって分離された、表面上に第３の複数の導体ラインを有する第３の絶縁体シートと、一表面上に第４の複数の導体ラインを有する第４の絶縁体シートとを具備し、前記第４のラインの端部と前記第３のラインの端部とが接続されて前記第３および第４のシートの間に交互のラインパターンが形成され、コイル状の導体パターンで前記磁化可能な別のシートを囲んでいる少なくとも１個のフレキシブルな積層部材の２次巻線であって、前記フレキシブルな積層部材は前記２次シリンダを同心的に取囲む円形の形状に配置されるようなフレキシブルな積層部材の少なくとも１個の第２の２次巻線とを具備している変圧器装置。１８．前記フレキシブルな１次シートは絶縁体シートである請求項１７記載の変圧器装置。１９．前記磁化可能なシートは軟鉄で作られている請求項１７記載の変圧器装置。２０．前記フレキシブルな１次シートはペーパーから作られている請求項１８記載の変圧器装置。