JPH0969449A - 磁気コア構造物およびその製造技術 - Google Patents
磁気コア構造物およびその製造技術Info
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- JPH0969449A JPH0969449A JP8187971A JP18797196A JPH0969449A JP H0969449 A JPH0969449 A JP H0969449A JP 8187971 A JP8187971 A JP 8187971A JP 18797196 A JP18797196 A JP 18797196A JP H0969449 A JPH0969449 A JP H0969449A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/02—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions for non-linear operation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 磁気装置の製造時間および製造コストを低減
することが出来る横断面の面積が変化するコア脚部を有
している磁気装置を提供する。 【解決手段】 磁気材料で作られていて、第一の脚部が
第一の端面および予め定めた第一の断面積を持ち、第二
の脚部が第二の端面および第一の断面積とは異なる予め
定めた第二の断面積を持っている第一のコア部分と、第
一および第二の巻線をそれぞれ磁気的に第一および第二
の脚部に接続するために、第一および第二の脚部が、そ
れぞれ第一および第二の巻線開口部を通っている巻線組
立と、磁気材料で作られていて、第一のコア部分の第一
および第二の脚部と係合できる第二のコア部分と、第一
および第二の端面上に設置され、磁気装置用のコアを形
成するために、第一および第二のコア部分を接合し、第
一および第二の脚部間に均等な空気ギャプを形成してい
る間隙非磁気材料からできている。
することが出来る横断面の面積が変化するコア脚部を有
している磁気装置を提供する。 【解決手段】 磁気材料で作られていて、第一の脚部が
第一の端面および予め定めた第一の断面積を持ち、第二
の脚部が第二の端面および第一の断面積とは異なる予め
定めた第二の断面積を持っている第一のコア部分と、第
一および第二の巻線をそれぞれ磁気的に第一および第二
の脚部に接続するために、第一および第二の脚部が、そ
れぞれ第一および第二の巻線開口部を通っている巻線組
立と、磁気材料で作られていて、第一のコア部分の第一
および第二の脚部と係合できる第二のコア部分と、第一
および第二の端面上に設置され、磁気装置用のコアを形
成するために、第一および第二のコア部分を接合し、第
一および第二の脚部間に均等な空気ギャプを形成してい
る間隙非磁気材料からできている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に磁気装置に
関し、特にコア脚部間の空気ギャップを同じ幅にするこ
とができ、それにより上記の磁気装置の製造時間および
製造コストを低減することができる、横断面の面積が変
化するコア脚部を有している磁気装置に関する。
関し、特にコア脚部間の空気ギャップを同じ幅にするこ
とができ、それにより上記の磁気装置の製造時間および
製造コストを低減することができる、横断面の面積が変
化するコア脚部を有している磁気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気装置とは、必要とする電気的性能を
得るために、予め定めた方法で磁界を形成し、ある方向
に向けるために、一定の形の構造物内に配置された磁気
材料を使用する装置である。上記の磁界は、電磁エネル
ギーを貯蔵したり、移動したり、放出するための媒体と
しての働きをする。
得るために、予め定めた方法で磁界を形成し、ある方向
に向けるために、一定の形の構造物内に配置された磁気
材料を使用する装置である。上記の磁界は、電磁エネル
ギーを貯蔵したり、移動したり、放出するための媒体と
しての働きをする。
【０００３】最も典型的な構造の磁気装置は、周囲を取
り巻く媒体（通常、空気）の透磁率より大きい透磁率を
持っている磁気材料からできているコアからなってい
る。このコアはある容積を持っていて、必要とする断面
積の脚部を持つことができる。コア（または、その各脚
部）は、必要とする巻数を持ちその中を電流が流れる複
数のコイルにより取り巻かれていて、それにより励磁さ
れる。磁気コアは高い透磁率を持っているので、巻線に
より生じたほとんど全部の磁束は、コア内に閉じこめら
れる。この磁束は、コアが形成する通路を通り、同じ断
面積上のコアの磁束の密度は、本質的には均一である。
り巻く媒体（通常、空気）の透磁率より大きい透磁率を
持っている磁気材料からできているコアからなってい
る。このコアはある容積を持っていて、必要とする断面
積の脚部を持つことができる。コア（または、その各脚
部）は、必要とする巻数を持ちその中を電流が流れる複
数のコイルにより取り巻かれていて、それにより励磁さ
れる。磁気コアは高い透磁率を持っているので、巻線に
より生じたほとんど全部の磁束は、コア内に閉じこめら
れる。この磁束は、コアが形成する通路を通り、同じ断
面積上のコアの磁束の密度は、本質的には均一である。
【０００４】多くの磁気装置は、その飽和しやすい傾向
を軽減するために、そのコア脚部間に空気ギャップを持
っている。上記の磁気装置内においては、コアは半分に
分割されていて、その対応するコア面で係合している。
半分に分割されたコア間の空気ギャプが、隣接するコア
面の断面積より狭い場合には、磁束は実質的にコアおよ
び空気ギャプ内に拘束され、磁気装置全体にわたって連
続している。その結果生じる磁気装置のリラクタンス
は、空気ギャプ、コア脚部の断面積、各コア脚部に巻い
てある巻数、およびコアを形成している磁気材料の透磁
率である。
を軽減するために、そのコア脚部間に空気ギャップを持
っている。上記の磁気装置内においては、コアは半分に
分割されていて、その対応するコア面で係合している。
半分に分割されたコア間の空気ギャプが、隣接するコア
面の断面積より狭い場合には、磁束は実質的にコアおよ
び空気ギャプ内に拘束され、磁気装置全体にわたって連
続している。その結果生じる磁気装置のリラクタンス
は、空気ギャプ、コア脚部の断面積、各コア脚部に巻い
てある巻数、およびコアを形成している磁気材料の透磁
率である。
【０００５】特定のコアの形状が、最も広い範囲の適用
可能な用途に、一般的に使用できるように、先行技術に
よるコアは、均一の断面積および形状の脚部を持ってい
た。上記の一般的なコアの設計者達は、単一の一般的な
コアの磁気性能は、各コア脚部の周囲の巻数および空気
ギャプの幅を変化させることにより、特定の用途に使用
することができると考えた。
可能な用途に、一般的に使用できるように、先行技術に
よるコアは、均一の断面積および形状の脚部を持ってい
た。上記の一般的なコアの設計者達は、単一の一般的な
コアの磁気性能は、各コア脚部の周囲の巻数および空気
ギャプの幅を変化させることにより、特定の用途に使用
することができると考えた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には、各
脚部が種々の長さの空気ギャプを持っている磁気装置を
大量生産するのは、手間の掛かる厄介なものであり、手
作業を必要とし、その結果製造コストが高くつき、採算
に合わないほど歩止まりが悪いことが分かった。従来の
大量生産ライン上においては、各脚部が予め定めた数の
巻線を持ち、脚部を貫通している均一な開口部を持って
いる予め成型した巻線組立が、一般的なコア・ハーフの
均一の脚部上に置かれる。種々の幅の空気ギャプを形成
するために、紙のような非磁性材料が、手作業によりコ
ア・ハーフの露出している脚部の面上に張り付けられ
る。しかし、各脚部のギャプは異なった幅を持っている
ので、各コア面は異なる厚さの紙により覆われる。最後
に、第二のコア・ハーフが、第一のコア・ハーフおよび
空気ギャプ紙上の所定の位置に張り付けられ、コアおよ
び磁気装置全体が完成する。
脚部が種々の長さの空気ギャプを持っている磁気装置を
大量生産するのは、手間の掛かる厄介なものであり、手
作業を必要とし、その結果製造コストが高くつき、採算
に合わないほど歩止まりが悪いことが分かった。従来の
大量生産ライン上においては、各脚部が予め定めた数の
巻線を持ち、脚部を貫通している均一な開口部を持って
いる予め成型した巻線組立が、一般的なコア・ハーフの
均一の脚部上に置かれる。種々の幅の空気ギャプを形成
するために、紙のような非磁性材料が、手作業によりコ
ア・ハーフの露出している脚部の面上に張り付けられ
る。しかし、各脚部のギャプは異なった幅を持っている
ので、各コア面は異なる厚さの紙により覆われる。最後
に、第二のコア・ハーフが、第一のコア・ハーフおよび
空気ギャプ紙上の所定の位置に張り付けられ、コアおよ
び磁気装置全体が完成する。
【０００７】不都合なことに、たった一つの脚部に対し
てだけでも正しくない厚さの紙を使用すると、装置の磁
気性能が変化し、所期の目的に使用できなくなる場合が
よく起こる。さらに、うっかりして均一な脚部開口部を
持っている巻線組立を、コア・ハーフに対して、裏返し
にしてしまうという事態もでてくる。例えば、三本の脚
部を持っているコア内においては、脚部１に対する巻線
を間違って脚部３の上に置いてしまうという事態も生じ
るし、またその逆も起こる恐れがある。脚部によって巻
線を変えなければならない装置の場合には、うっかりし
てコアに対して巻線を逆にした場合も、装置の性能は変
わってしまう。
てだけでも正しくない厚さの紙を使用すると、装置の磁
気性能が変化し、所期の目的に使用できなくなる場合が
よく起こる。さらに、うっかりして均一な脚部開口部を
持っている巻線組立を、コア・ハーフに対して、裏返し
にしてしまうという事態もでてくる。例えば、三本の脚
部を持っているコア内においては、脚部１に対する巻線
を間違って脚部３の上に置いてしまうという事態も生じ
るし、またその逆も起こる恐れがある。脚部によって巻
線を変えなければならない装置の場合には、うっかりし
てコアに対して巻線を逆にした場合も、装置の性能は変
わってしまう。
【０００８】磁気装置の性能に上記のような変化が起こ
ると、例えば、絶縁トランスを使用しているプッシュ−
プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの動作が、実質的に劣化
する。上記のコンバータが達成したい目的は、出力リッ
プル電流を低く抑えることである。リップル電流を低く
抑えるためには、必要なろ過を行うために出力部にそれ
ぞれインジューサを使用する。上記の個々のインジュー
サを使用した場合の問題は、インジューサ装置が大型で
値段が高いということである。
ると、例えば、絶縁トランスを使用しているプッシュ−
プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの動作が、実質的に劣化
する。上記のコンバータが達成したい目的は、出力リッ
プル電流を低く抑えることである。リップル電流を低く
抑えるためには、必要なろ過を行うために出力部にそれ
ぞれインジューサを使用する。上記の個々のインジュー
サを使用した場合の問題は、インジューサ装置が大型で
値段が高いということである。
【０００９】個々のインジューサに変わる他の方法とし
ては、絶縁トランス内にオフセット・タップ付きの二次
巻線を使用する方法がある。１９９４年７月５日付けの
「オフセット・タップ付き二次巻線を持つ、プッシュ・
プッシュＤＣ／ＤＣ減少／零電圧切換えコンバータ」と
いう名称の、ボイラン他の米国特許第５，３２７，３３
３号は、上記の回路を開示している。しかし、出力リッ
プル電流を０にするには、出力電圧ばかりでなく入力電
圧のリップルをろ過するために必要な、特別に設計され
た回路を持つ個々のインジューサが依然として必要であ
る。それ故、この回路は、修正した絶縁トランスおよび
個々のインジューサを使用し、そのためにコンバータの
コストおよびサイズが増大するという点で不利である。
ては、絶縁トランス内にオフセット・タップ付きの二次
巻線を使用する方法がある。１９９４年７月５日付けの
「オフセット・タップ付き二次巻線を持つ、プッシュ・
プッシュＤＣ／ＤＣ減少／零電圧切換えコンバータ」と
いう名称の、ボイラン他の米国特許第５，３２７，３３
３号は、上記の回路を開示している。しかし、出力リッ
プル電流を０にするには、出力電圧ばかりでなく入力電
圧のリップルをろ過するために必要な、特別に設計され
た回路を持つ個々のインジューサが依然として必要であ
る。それ故、この回路は、修正した絶縁トランスおよび
個々のインジューサを使用し、そのためにコンバータの
コストおよびサイズが増大するという点で不利である。
【００１０】他の回路の場合には、出力フィルタ・イン
ジューサと絶縁トランスとが、一つの一体型磁気装置と
して一つに結合されている。一体型磁気装置は、結合ト
ランス−インジューサとして動作し、それにより変圧と
リップルろ過の両方を行う。１９９４年１０月４日付け
の「リップル電流除去を行う零電圧切換え電力コンバー
タ」という名称のロフタスの米国特許第５，３５３，２
１２号は、上記の回路の利点を開示している。しかし、
一体型磁気装置は、プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコン
バータ回路の設計に実行可能な解決方法にはなるが、一
体型磁気装置は、大量に生産されるプッシュ−プッシュ
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路に使用することができるよう
に、コンパクトで、コスト・パフォーマンスがよく、大
量生産できるものでなければならない。種々の空気ギャ
プを含み、裏返しにしても使用することができる巻線組
立を持っている上記の装置は、すでに述べたように製造
が困難である。
ジューサと絶縁トランスとが、一つの一体型磁気装置と
して一つに結合されている。一体型磁気装置は、結合ト
ランス−インジューサとして動作し、それにより変圧と
リップルろ過の両方を行う。１９９４年１０月４日付け
の「リップル電流除去を行う零電圧切換え電力コンバー
タ」という名称のロフタスの米国特許第５，３５３，２
１２号は、上記の回路の利点を開示している。しかし、
一体型磁気装置は、プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコン
バータ回路の設計に実行可能な解決方法にはなるが、一
体型磁気装置は、大量に生産されるプッシュ−プッシュ
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路に使用することができるよう
に、コンパクトで、コスト・パフォーマンスがよく、大
量生産できるものでなければならない。種々の空気ギャ
プを含み、裏返しにしても使用することができる巻線組
立を持っている上記の装置は、すでに述べたように製造
が困難である。
【００１１】従って、当該技術にとって必要なのは、上
記の磁気装置を大量に信頼できる方法で生産することが
できるように、うっかりして空気ギャプの幅を変えて
も、コアに対して巻線組立を裏返しにしても大丈夫な、
磁気装置用のコアの設計を根本的に改善することであ
る。
記の磁気装置を大量に信頼できる方法で生産することが
できるように、うっかりして空気ギャプの幅を変えて
も、コアに対して巻線組立を裏返しにしても大丈夫な、
磁気装置用のコアの設計を根本的に改善することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】先行技術の上記の欠点を
解決するために、本発明の主な目的は、脚部間の空気ギ
ャプの幅を均一にできるように、脚部の断面積が変化す
るコアを持っている磁気装置を提供することである。
解決するために、本発明の主な目的は、脚部間の空気ギ
ャプの幅を均一にできるように、脚部の断面積が変化す
るコアを持っている磁気装置を提供することである。
【００１３】上記の主な目的を達成するために、本発明
は、磁気装置を提供し、また、磁気装置および磁気装置
を使用するＤＣ／ＤＣコンバータの製造方法を提供す
る。磁気装置は、（１）磁気材料で作られていて、それ
に関連する第一および第二の脚部を持ち、第一の脚部が
第一の端面および予め定めた第一の断面積を持ち、第二
の脚部が第二の端面および第一の断面積とは異なる予め
定めた第二の断面積を持っている第一のコア部分と、
（２）それぞれ第一および第二の巻線開口部の周囲に配
置されている、それに関連する第一および第二の巻線を
持ち、第一および第二の巻線を、それぞれ磁気的に第一
および第二の脚部に接続するために、第一および第二の
脚部が、それぞれ第一および第二の巻線開口部を通って
いる巻線組立と、（３）磁気材料で作られていて、第一
のコア部分の第一および第二の脚部と係合することがで
きる第二のコア部分と、（４）第一および第二の端面上
に設置され、磁気装置用のコアを形成するために、第一
および第二のコア部分を接合している予め定めた均一な
厚さの、第一および第二の脚部間に均一な空気ギャプを
形成する間隙非磁気材料からできてきる。
は、磁気装置を提供し、また、磁気装置および磁気装置
を使用するＤＣ／ＤＣコンバータの製造方法を提供す
る。磁気装置は、（１）磁気材料で作られていて、それ
に関連する第一および第二の脚部を持ち、第一の脚部が
第一の端面および予め定めた第一の断面積を持ち、第二
の脚部が第二の端面および第一の断面積とは異なる予め
定めた第二の断面積を持っている第一のコア部分と、
（２）それぞれ第一および第二の巻線開口部の周囲に配
置されている、それに関連する第一および第二の巻線を
持ち、第一および第二の巻線を、それぞれ磁気的に第一
および第二の脚部に接続するために、第一および第二の
脚部が、それぞれ第一および第二の巻線開口部を通って
いる巻線組立と、（３）磁気材料で作られていて、第一
のコア部分の第一および第二の脚部と係合することがで
きる第二のコア部分と、（４）第一および第二の端面上
に設置され、磁気装置用のコアを形成するために、第一
および第二のコア部分を接合している予め定めた均一な
厚さの、第一および第二の脚部間に均一な空気ギャプを
形成する間隙非磁気材料からできてきる。
【００１４】それ故、本発明は、磁気装置を大量生産す
る場合には、空気ギャプを変化させるより、予め定めた
断面積の脚部を持っているコアを供給するほうが遥かに
有利であるとの認識に基づくものである。こうすること
により、空気ギャプが、コア脚部に整合しなかった場合
に起きた、先行技術による磁気装置の低い歩止まりを避
けることができる。
る場合には、空気ギャプを変化させるより、予め定めた
断面積の脚部を持っているコアを供給するほうが遥かに
有利であるとの認識に基づくものである。こうすること
により、空気ギャプが、コア脚部に整合しなかった場合
に起きた、先行技術による磁気装置の低い歩止まりを避
けることができる。
【００１５】本発明の好ましい実施例の場合には、第一
の脚部および第一の巻線開口部は、予め定めた第一の断
面の形状を持ち、第二の脚部および第二の巻線開口部
は、第一の断面の形状とは異なる、予め定めた第二の断
面の形状を持っている。そのため、巻線組立を、第一の
コア部分に対して裏返しにすることはできない。それ
故、本発明の場合には、好適にはただ一つの方法でしか
組み立てることができず、一層装置を間違って組み立て
ることが難しいコアおよび巻線組立を導入するほうが有
利である。
の脚部および第一の巻線開口部は、予め定めた第一の断
面の形状を持ち、第二の脚部および第二の巻線開口部
は、第一の断面の形状とは異なる、予め定めた第二の断
面の形状を持っている。そのため、巻線組立を、第一の
コア部分に対して裏返しにすることはできない。それ
故、本発明の場合には、好適にはただ一つの方法でしか
組み立てることができず、一層装置を間違って組み立て
ることが難しいコアおよび巻線組立を導入するほうが有
利である。
【００１６】本発明の好ましい実施例の場合には、第二
のコア部分が、それに関連する第一および第二の脚部を
持ち、第一のコア部分の第一および第二の脚部とそれぞ
れ係合することができる。好適には、第一および第二の
コア部分の両方とも、コア脚部を持っていたほうが有利
である。しかし、このことは必ずしも必要ではない。何
故なら、本発明は、非対称形のコア部分を持っているコ
アを使用しようと考えているからである。
のコア部分が、それに関連する第一および第二の脚部を
持ち、第一のコア部分の第一および第二の脚部とそれぞ
れ係合することができる。好適には、第一および第二の
コア部分の両方とも、コア脚部を持っていたほうが有利
である。しかし、このことは必ずしも必要ではない。何
故なら、本発明は、非対称形のコア部分を持っているコ
アを使用しようと考えているからである。
【００１７】本発明の好ましい実施例の場合には、第一
および第二の巻線の巻数は異なっている。すでに説明し
たように、巻数の違いが装置の磁気性能を部分的に決定
する。それ故、本発明は、必要な性能を達成するため
に、好適にはコア脚部の断面積および巻線の数を変化さ
せた法が有利である。
および第二の巻線の巻数は異なっている。すでに説明し
たように、巻数の違いが装置の磁気性能を部分的に決定
する。それ故、本発明は、必要な性能を達成するため
に、好適にはコア脚部の断面積および巻線の数を変化さ
せた法が有利である。
【００１８】本発明の好ましい実施例の場合には、磁気
装置はトランス部分とインジューサ部分とに分割されて
いる。それ故、磁気装置は一体型磁気装置の形になって
いる。それ故、個々の磁気装置は、広い意味で、本発明
の範囲内には完全に含まれるけれども、本発明は特に一
体型磁気装置の形で使用される。
装置はトランス部分とインジューサ部分とに分割されて
いる。それ故、磁気装置は一体型磁気装置の形になって
いる。それ故、個々の磁気装置は、広い意味で、本発明
の範囲内には完全に含まれるけれども、本発明は特に一
体型磁気装置の形で使用される。
【００１９】本発明の好ましい実施例の場合には、第一
のコア部分は、さらにそれに関連する第三の脚部を持っ
ていて、この第三の脚部は、第一の断面積および第二の
断面積とは異なる、予め定めた第三の断面積を持ってい
る。それ故、三本またはそれ以上の脚部を持っている磁
気装置の各脚部は、異なる断面積を持つことができる。
そのため、本発明の磁気装置は、一体型磁気装置内で特
に有利に使用することができる。
のコア部分は、さらにそれに関連する第三の脚部を持っ
ていて、この第三の脚部は、第一の断面積および第二の
断面積とは異なる、予め定めた第三の断面積を持ってい
る。それ故、三本またはそれ以上の脚部を持っている磁
気装置の各脚部は、異なる断面積を持つことができる。
そのため、本発明の磁気装置は、一体型磁気装置内で特
に有利に使用することができる。
【００２０】本発明の好ましい実施例の場合には、第一
の脚部および第一の巻線開口部は、実質的に四角い形を
していて、第二の脚部および第二の巻線開口部の断面
は、実質的に丸い形をしていているので、巻線組立を第
一のコア部分に対して裏返しに取り付けることはできな
い。四角い形をしている脚部は、丸い巻線開口部を通る
ことができないので、巻線組立は、如何なる場合でも第
一のコア部分に対して決められた方向を向くことにな
る。それ故、上記の好ましい実施例は、諺にいう「丸い
孔に四角い釘」ということになる。
の脚部および第一の巻線開口部は、実質的に四角い形を
していて、第二の脚部および第二の巻線開口部の断面
は、実質的に丸い形をしていているので、巻線組立を第
一のコア部分に対して裏返しに取り付けることはできな
い。四角い形をしている脚部は、丸い巻線開口部を通る
ことができないので、巻線組立は、如何なる場合でも第
一のコア部分に対して決められた方向を向くことにな
る。それ故、上記の好ましい実施例は、諺にいう「丸い
孔に四角い釘」ということになる。
【００２１】すでに説明したように、本発明は、さらに
磁気装置を使用しているＤＣ／ＤＣコンバータを含んで
いる。このコンバータは、ＤＣ入力、ＤＣ出力およびＤ
Ｃ入力をＤＣ出力に接続している電力変換回路を持って
いるパワー・トレインからなっている。電力変換回路
は、すでに広義に定義した、本発明に従って製造された
絶縁トランスを含んでいる。
磁気装置を使用しているＤＣ／ＤＣコンバータを含んで
いる。このコンバータは、ＤＣ入力、ＤＣ出力およびＤ
Ｃ入力をＤＣ出力に接続している電力変換回路を持って
いるパワー・トレインからなっている。電力変換回路
は、すでに広義に定義した、本発明に従って製造された
絶縁トランスを含んでいる。
【００２２】今まで、どちらかといえば広義に本発明の
好ましい特徴およびその他の特徴を概略説明してきたの
で、当業者なら以下の本発明の詳細な説明をさらによく
理解することができるだろう。本発明の他の特徴につい
ては以下に説明するが、それら特徴が本発明の特許請求
範囲の重要な部分を形成している。当業者なら、開示し
たコンセプトおよび特定の実施例を、本発明と同じ目的
を実行するための他の構造物を設計したり、修正したり
する際の基準として、容易に使用することができること
を理解できるだろう。また当業者なら、そのような同じ
構造物が広い意味で本発明の精神および範囲に含まれる
ことを理解すべきだろう。
好ましい特徴およびその他の特徴を概略説明してきたの
で、当業者なら以下の本発明の詳細な説明をさらによく
理解することができるだろう。本発明の他の特徴につい
ては以下に説明するが、それら特徴が本発明の特許請求
範囲の重要な部分を形成している。当業者なら、開示し
たコンセプトおよび特定の実施例を、本発明と同じ目的
を実行するための他の構造物を設計したり、修正したり
する際の基準として、容易に使用することができること
を理解できるだろう。また当業者なら、そのような同じ
構造物が広い意味で本発明の精神および範囲に含まれる
ことを理解すべきだろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１について説明すると、この図
は、本発明の磁気装置１１０の一実施例を使用している
プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの略図であ
る。図の実施例内の磁気装置１１０は、一体型磁気装置
を形成している。この一体型磁気装置１１０およびその
結果得られる構造物については、図２のところで説明す
る。
は、本発明の磁気装置１１０の一実施例を使用している
プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの略図であ
る。図の実施例内の磁気装置１１０は、一体型磁気装置
を形成している。この一体型磁気装置１１０およびその
結果得られる構造物については、図２のところで説明す
る。
【００２４】プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータ
１００は、電源スイッチＦＥＴ Ｑ１および電源スイッ
チＦＥＴ Ｑ２からなるパワー・トレインからの交互放
電電流で作動する。電源スイッチＦＥＴ Ｑ１は、デュ
ーティ・サイクルＤで示す部分的な時間の間だけ導通
し、電源スイッチＦＥＴ Ｑ２は、残りの時間（１−
Ｄ）の実質的に大部分の間導通する。零ボルト切換えを
行うために、導通時間の間に短い休止時間が入る。
１００は、電源スイッチＦＥＴ Ｑ１および電源スイッ
チＦＥＴ Ｑ２からなるパワー・トレインからの交互放
電電流で作動する。電源スイッチＦＥＴ Ｑ１は、デュ
ーティ・サイクルＤで示す部分的な時間の間だけ導通
し、電源スイッチＦＥＴ Ｑ２は、残りの時間（１−
Ｄ）の実質的に大部分の間導通する。零ボルト切換えを
行うために、導通時間の間に短い休止時間が入る。
【００２５】電源スイッチＦＥＴ Ｑ２に直列に接続し
ているコンデンサＣr は、コンデンサ−Ｃr の両端に表
示の極性を持っていて、（１−Ｄ）で分割されたＤＣ電
圧入力Ｖinの定常電圧Ｖr に充電される。コンデンサ−
Ｃr は、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の両端に
掛かる平均電圧を０に保つ働きをする。コンデンサ−Ｃ
r は、それにより、切り換えサイクルの（１−Ｄ）の第
一の半分の期間の間、一体型磁気装置１１０を磁化する
エネルギーを一時的に蓄え、第二の半分の期間の間この
エネルギーを一体型磁気装置１１０に戻す。一次巻線ｎ
１に掛かる平均電圧が０であるので、一体型磁気装置１
１０内の磁束はバランス状態にある。
ているコンデンサＣr は、コンデンサ−Ｃr の両端に表
示の極性を持っていて、（１−Ｄ）で分割されたＤＣ電
圧入力Ｖinの定常電圧Ｖr に充電される。コンデンサ−
Ｃr は、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の両端に
掛かる平均電圧を０に保つ働きをする。コンデンサ−Ｃ
r は、それにより、切り換えサイクルの（１−Ｄ）の第
一の半分の期間の間、一体型磁気装置１１０を磁化する
エネルギーを一時的に蓄え、第二の半分の期間の間この
エネルギーを一体型磁気装置１１０に戻す。一次巻線ｎ
１に掛かる平均電圧が０であるので、一体型磁気装置１
１０内の磁束はバランス状態にある。
【００２６】一体型磁気装置１１０の一次巻ｎ１は、電
源スイッチＦＥＴ Ｑ１およびＱ２に接続していて、タ
ップＴにより第二および第三の巻線セグメントｎ２およ
びｎ３に分割されている二次巻線は、コンデンサＣo か
らなる出力フィルタに接続している。その内部の出力フ
ィルタは、抵抗Ｒ１からなる負荷に電流を供給してい
る。図に示すように、コンデンサＣo の両端の電圧はＶ
coである。最後に、一組の整流ダイオ−ドＤ１およびＤ
２が、それぞれ二次巻線の第二および第三の巻線セグメ
ントｎ２およびｎ３からの電流を整流する。すでに説明
したように、プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータ
の例およびその利点は、ボイラン他の特許に開示されて
いる。
源スイッチＦＥＴ Ｑ１およびＱ２に接続していて、タ
ップＴにより第二および第三の巻線セグメントｎ２およ
びｎ３に分割されている二次巻線は、コンデンサＣo か
らなる出力フィルタに接続している。その内部の出力フ
ィルタは、抵抗Ｒ１からなる負荷に電流を供給してい
る。図に示すように、コンデンサＣo の両端の電圧はＶ
coである。最後に、一組の整流ダイオ−ドＤ１およびＤ
２が、それぞれ二次巻線の第二および第三の巻線セグメ
ントｎ２およびｎ３からの電流を整流する。すでに説明
したように、プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータ
の例およびその利点は、ボイラン他の特許に開示されて
いる。
【００２７】プッシュ−プッシュＤＣ／ＤＣコンバータ
１００の目的は、出力リップル電流の少ない指定のＤＣ
出力電圧を供給することである。すでに説明したよう
に、リップルの少ない電流は、通常、必要なろ過を行う
ための、出力のところに設けられている個別のインジュ
ーサによって得られる。図に示す実施例の場合には、出
力フィルタ・インジューサの機能は、一体型磁気装置１
１０の脚部により行われる。
１００の目的は、出力リップル電流の少ない指定のＤＣ
出力電圧を供給することである。すでに説明したよう
に、リップルの少ない電流は、通常、必要なろ過を行う
ための、出力のところに設けられている個別のインジュ
ーサによって得られる。図に示す実施例の場合には、出
力フィルタ・インジューサの機能は、一体型磁気装置１
１０の脚部により行われる。
【００２８】図２について説明すると、この図は、図１
の一体型磁気装置１１０の構造物の正面図である。すで
に説明したように、一体型磁気装置１１０は、絶縁トラ
ンスおよびインジューサを一つの装置にまとめたもので
ある。図示の実施例は、一体型磁気装置１１０を使用し
ているが、個々の磁気装置も本発明の範囲内に完全に含
まれることを理解してほしい。一体型磁気装置１１０の
構造物は、Ｅ−Ｅ型のコア上に一次巻線ｎ１としてＮ１
回、二次巻線の二次および三次巻線セグメントｎ２およ
びｎ３として、それぞれＮ２およびＮ３回巻いたもので
ある。
の一体型磁気装置１１０の構造物の正面図である。すで
に説明したように、一体型磁気装置１１０は、絶縁トラ
ンスおよびインジューサを一つの装置にまとめたもので
ある。図示の実施例は、一体型磁気装置１１０を使用し
ているが、個々の磁気装置も本発明の範囲内に完全に含
まれることを理解してほしい。一体型磁気装置１１０の
構造物は、Ｅ−Ｅ型のコア上に一次巻線ｎ１としてＮ１
回、二次巻線の二次および三次巻線セグメントｎ２およ
びｎ３として、それぞれＮ２およびＮ３回巻いたもので
ある。
【００２９】図示の実施例の場合には、Ｅ−Ｅコア２０
０の各部分、すなわち、コア・ハーフは、中央脚部ＬＥ
Ｇ１および二つ外側の脚部ＬＥＧ２およびＬＥＧ３を持
っている。Ｅ−Ｅコア２００は、電流ｉ１、ｉ２、ｉ３
がそれぞれ流れている複数の巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３によ
って励磁される。Ｅ−Ｅコア２００の透磁率が高いの
で、磁束φ１、φ２、φ３は、各脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ
２、ＬＥＧ３内の巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３によって発生す
る。同様に、複数の相互磁束線Φ１２、Φ２３、Φ１３
は、Ｅ−Ｅコア２００の脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３により形成される通路を通る。最後に、間隙非磁気
材料ｇ１、ｇ２、ｇ３からなる空気ギャプは、Ｅ−Ｅコ
ア２００の各コア・ハーフのＬＥＧ１、ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３の間に形成される。磁束線は、Ｅ−Ｅコア２００の
脚部の間の空気ギャプを通る。
０の各部分、すなわち、コア・ハーフは、中央脚部ＬＥ
Ｇ１および二つ外側の脚部ＬＥＧ２およびＬＥＧ３を持
っている。Ｅ−Ｅコア２００は、電流ｉ１、ｉ２、ｉ３
がそれぞれ流れている複数の巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３によ
って励磁される。Ｅ−Ｅコア２００の透磁率が高いの
で、磁束φ１、φ２、φ３は、各脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ
２、ＬＥＧ３内の巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３によって発生す
る。同様に、複数の相互磁束線Φ１２、Φ２３、Φ１３
は、Ｅ−Ｅコア２００の脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３により形成される通路を通る。最後に、間隙非磁気
材料ｇ１、ｇ２、ｇ３からなる空気ギャプは、Ｅ−Ｅコ
ア２００の各コア・ハーフのＬＥＧ１、ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３の間に形成される。磁束線は、Ｅ−Ｅコア２００の
脚部の間の空気ギャプを通る。
【００３０】次に、コンパクトで、コストが安く、薄い
一体型磁気装置１１０を作るために、多層プリント配線
盤（「ＰＷＢ］）内に、巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３を形成す
ることができる。上記のように実行した場合には、コア
部分、すなわち、コア・ハーフは、ＰＷＢまたは巻線組
立の周囲に固定され、その後適当な接着剤を使って、各
脚部内のスペーサにより、接着される。多層巻線組立に
ついては図５および図６を参照してほしい。
一体型磁気装置１１０を作るために、多層プリント配線
盤（「ＰＷＢ］）内に、巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３を形成す
ることができる。上記のように実行した場合には、コア
部分、すなわち、コア・ハーフは、ＰＷＢまたは巻線組
立の周囲に固定され、その後適当な接着剤を使って、各
脚部内のスペーサにより、接着される。多層巻線組立に
ついては図５および図６を参照してほしい。
【００３１】今度は図３について説明すると、この図は
図１の一体型磁気装置１１０のトランスをベースにした
モデル３００の略図である。このモデル３００は、三つ
のトランスＴ１、Ｔ２、Ｔ３に関連し、巻線比がそれぞ
れＮ１：Ｎ２、Ｎ１：Ｎ３およびＮ２：Ｎ３であるイン
ダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３からなっている。図に示すとお
り、電流ｉ１、ｉ２、ｉ３は、それぞれ一体型磁気装置
１１０のＥ−Ｅコア２００の各巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３に
関連する漏洩インダクタンスＬｌ１、Ｌｌ２、Ｌｌ３を
通る。第三のトランスＴ３は、プッシュ−プッシュＤＣ
／ＤＣコンバータ１００の正の出力ラインにつながって
いる接続点Ｚに直列に接続している。第三のインジュー
サＬ３に関連する磁化インダクタンスは、プッシュ−プ
ッシュＤＣ／ＤＣコンバータ１００に対して出力フィル
タとして働く。図示の回路モデル３００は、またＥ−Ｅ
コア２００の二つの外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の間
を接続している。
図１の一体型磁気装置１１０のトランスをベースにした
モデル３００の略図である。このモデル３００は、三つ
のトランスＴ１、Ｔ２、Ｔ３に関連し、巻線比がそれぞ
れＮ１：Ｎ２、Ｎ１：Ｎ３およびＮ２：Ｎ３であるイン
ダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３からなっている。図に示すとお
り、電流ｉ１、ｉ２、ｉ３は、それぞれ一体型磁気装置
１１０のＥ−Ｅコア２００の各巻線ｎ１、ｎ２、ｎ３に
関連する漏洩インダクタンスＬｌ１、Ｌｌ２、Ｌｌ３を
通る。第三のトランスＴ３は、プッシュ−プッシュＤＣ
／ＤＣコンバータ１００の正の出力ラインにつながって
いる接続点Ｚに直列に接続している。第三のインジュー
サＬ３に関連する磁化インダクタンスは、プッシュ−プ
ッシュＤＣ／ＤＣコンバータ１００に対して出力フィル
タとして働く。図示の回路モデル３００は、またＥ−Ｅ
コア２００の二つの外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の間
を接続している。
【００３２】さて図４について説明すると、この図は、
図１の一体型磁気装置１１０のオン状態のモデル４００
の略図である。モデル４００は、電源スイッチＦＥＴ
Ｑ１がオンの状態にあり、電源スイッチＦＥＴ Ｑ２が
オフの状態にあるときの状況を表している。一体型磁気
装置１１０の両端に入力電圧Ｖinを加えると、リプッル
電流ｉｌ１、ｉｌ２、ｉｌ３は、それぞれインダクタＬ
１、Ｌ２、Ｌ３を通る。図示のインダクタＬｅ３の特性
は、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の両端の状態
を示す。同様に、対応する電圧Ｖceo が掛かっているコ
ンデンサｃｅｏおよび負荷抵抗Ｒｅ１を含む、出力フィ
ルタの特性も、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の
両端の状態を示す。
図１の一体型磁気装置１１０のオン状態のモデル４００
の略図である。モデル４００は、電源スイッチＦＥＴ
Ｑ１がオンの状態にあり、電源スイッチＦＥＴ Ｑ２が
オフの状態にあるときの状況を表している。一体型磁気
装置１１０の両端に入力電圧Ｖinを加えると、リプッル
電流ｉｌ１、ｉｌ２、ｉｌ３は、それぞれインダクタＬ
１、Ｌ２、Ｌ３を通る。図示のインダクタＬｅ３の特性
は、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の両端の状態
を示す。同様に、対応する電圧Ｖceo が掛かっているコ
ンデンサｃｅｏおよび負荷抵抗Ｒｅ１を含む、出力フィ
ルタの特性も、一体型磁気装置１１０の一次巻線ｎ１の
両端の状態を示す。
【００３３】さてここで図１から図４までを一括して説
明すると、リップル出力を零にするには、インダクタＬ
３を通るリップル電流ｉｌ３は零に等しくなければなら
ない。インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、下記の式に示す
とおり、Ｅ−Ｅコア２００の各脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ
２、ＬＥＧ３のリラクタンスに直接関連している。
明すると、リップル出力を零にするには、インダクタＬ
３を通るリップル電流ｉｌ３は零に等しくなければなら
ない。インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、下記の式に示す
とおり、Ｅ−Ｅコア２００の各脚部ＬＥＧ１、ＬＥＧ
２、ＬＥＧ３のリラクタンスに直接関連している。
【数１】
【数２】
【数３】
【００３４】上記の式中のリラクタンスＲは、下記の式
によって表される。
によって表される。
【数４】
【００３５】リップル電流ｉ１３の式は、オン状態の回
路モデル４００から得ることができる。インダクタＬ３
の両端のリップル電流は下記式により表すことができ
る。
路モデル４００から得ることができる。インダクタＬ３
の両端のリップル電流は下記式により表すことができ
る。
【数５】
【００３６】ただし、Ｄは電源スイッチＦＥＴ Ｑ１の
デューティ・サイクルを表す。式（５）を零に設定する
ことにより、下記式で示すように、リップル零の状態が
得られる。
デューティ・サイクルを表す。式（５）を零に設定する
ことにより、下記式で示すように、リップル零の状態が
得られる。
【数６】
【００３７】最後に、式（７）は、インダクタンスＬ
１、Ｌ２、Ｌ３の数値および対応するリラクタンスＲ
１、Ｒ２、Ｒ３を式（６）に代入した結果得られたもの
である。
１、Ｌ２、Ｌ３の数値および対応するリラクタンスＲ
１、Ｒ２、Ｒ３を式（６）に代入した結果得られたもの
である。
【数７】
【００３８】式（７）中、Ａ２およびＡ３は、二本の外
側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断面積である。また、式
（７）中、ｌｇ２、ｌｇ３は外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３間のギャップｇ２、ｇ３の幅を表す。それ故、式
（７）は以下のパラメータの組のどれかを変えることに
よって、満足させることができることは明らかである。
第一に、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３に巻かれ
ている巻数Ｎ１、Ｎ３を変化させることができる。第二
に、外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の間のギャップｇ
２、ｇ３の幅ｌｇ２，ｌｇ３を変化させることができ
る。最後に、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断
面積Ａ２、Ａ３を変化させることができる。
側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断面積である。また、式
（７）中、ｌｇ２、ｌｇ３は外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥ
Ｇ３間のギャップｇ２、ｇ３の幅を表す。それ故、式
（７）は以下のパラメータの組のどれかを変えることに
よって、満足させることができることは明らかである。
第一に、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３に巻かれ
ている巻数Ｎ１、Ｎ３を変化させることができる。第二
に、外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の間のギャップｇ
２、ｇ３の幅ｌｇ２，ｌｇ３を変化させることができ
る。最後に、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断
面積Ａ２、Ａ３を変化させることができる。
【００３９】上記の関係について、磁気装置の必要な性
能を得るために、他のパラメータは変化させずに、一つ
のパラメータだけを変化させたと仮定しよう。例えば、
巻数の多いコアを使用した場合には、巻数を変化させる
のが一番簡単なやり方である。何故なら、そうするため
には巻線工程をほんの少し変えればいいからである。
能を得るために、他のパラメータは変化させずに、一つ
のパラメータだけを変化させたと仮定しよう。例えば、
巻数の多いコアを使用した場合には、巻数を変化させる
のが一番簡単なやり方である。何故なら、そうするため
には巻線工程をほんの少し変えればいいからである。
【００４０】逆に、大電流、低電圧モジュ−ルが使用さ
れている場合には、巻数を変える方法はコストパフォー
マンスがよくない。何故なら、磁気装置の二次側には一
回しか線が巻いていないからである。このような場合に
は、必要な結果を得るために、磁気装置の独立している
コア・ハーフの間のギャップの幅を変えることができ
る。しかし、すでに説明したように、多重ギャップ磁気
装置をギャップ・スペーサを使用して製造し、組み立
て、歩止まりを高くするのは、コストパフォーマンスが
よくない。さらに、磁気装置のギャプの間隔が等しくな
い場合には、三つの指定のギャプを持っている注文コア
を製造しなければならず、コストが高くなる。さらに、
外側の脚部の断面積が等しい場合には、製造工程中に、
外側の脚部に対してギャプの位置を逆にすることができ
る。しかし、そうすると、電力変換回路に対する必要な
条件下でのリップルは、零でなくなる。
れている場合には、巻数を変える方法はコストパフォー
マンスがよくない。何故なら、磁気装置の二次側には一
回しか線が巻いていないからである。このような場合に
は、必要な結果を得るために、磁気装置の独立している
コア・ハーフの間のギャップの幅を変えることができ
る。しかし、すでに説明したように、多重ギャップ磁気
装置をギャップ・スペーサを使用して製造し、組み立
て、歩止まりを高くするのは、コストパフォーマンスが
よくない。さらに、磁気装置のギャプの間隔が等しくな
い場合には、三つの指定のギャプを持っている注文コア
を製造しなければならず、コストが高くなる。さらに、
外側の脚部の断面積が等しい場合には、製造工程中に、
外側の脚部に対してギャプの位置を逆にすることができ
る。しかし、そうすると、電力変換回路に対する必要な
条件下でのリップルは、零でなくなる。
【００４１】最後に、必要な結果を得るために、二本の
外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断面積Ａ２、Ａ３を変
えると、上記のオプションの抱える問題を解決すること
ができる。もっと詳細に説明すると、この解決法を使え
ば、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の寸法が等し
くなくなり、その結果、組み立てたコアの向きを相互に
一方向だけに限定することができる。巻線がボビンまた
はリード・フレーム上に巻かれている場合、またはＰＷ
Ｂ内に内蔵されている場合には、この方法は誤りを防ぐ
ことができ、役に立つ、価値のある組立方法である。
外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断面積Ａ２、Ａ３を変
えると、上記のオプションの抱える問題を解決すること
ができる。もっと詳細に説明すると、この解決法を使え
ば、二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の寸法が等し
くなくなり、その結果、組み立てたコアの向きを相互に
一方向だけに限定することができる。巻線がボビンまた
はリード・フレーム上に巻かれている場合、またはＰＷ
Ｂ内に内蔵されている場合には、この方法は誤りを防ぐ
ことができ、役に立つ、価値のある組立方法である。
【００４２】外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３の断面積Ａ
２、Ａ３を変えることにより、磁気装置の特性を変える
ことのもう一つの利点は、各脚部のギャプの幅が同じに
なることである。ギャップの幅が等しくなると、信頼性
の高い組立工程の実現にさらに一歩近づく。また、リッ
プル零の状態にするために、必要な動作点を見つけるた
めに必要な、二つの断面積Ａ２、Ａ３の比を式（７）に
よって決定することができる。各断面積Ａ２、Ａ３の数
値は、その比の範囲内で、一体型磁気装置１１０の一次
側および必要な動作点における損失を、最少にするため
に必要なインダクタンスの数値に基づいて、調整するこ
とができる。
２、Ａ３を変えることにより、磁気装置の特性を変える
ことのもう一つの利点は、各脚部のギャプの幅が同じに
なることである。ギャップの幅が等しくなると、信頼性
の高い組立工程の実現にさらに一歩近づく。また、リッ
プル零の状態にするために、必要な動作点を見つけるた
めに必要な、二つの断面積Ａ２、Ａ３の比を式（７）に
よって決定することができる。各断面積Ａ２、Ａ３の数
値は、その比の範囲内で、一体型磁気装置１１０の一次
側および必要な動作点における損失を、最少にするため
に必要なインダクタンスの数値に基づいて、調整するこ
とができる。
【００４３】一体型磁気装置１１０の特性を説明するた
めに、上記の式を二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３
に適用してきたが、上記の式は一体型磁気装置１１０の
他の脚部の組み合わせにも適用できることを理解してほ
しい。
めに、上記の式を二本の外側の脚部ＬＥＧ２、ＬＥＧ３
に適用してきたが、上記の式は一体型磁気装置１１０の
他の脚部の組み合わせにも適用できることを理解してほ
しい。
【００４４】さて、図５について説明すると、この図は
本発明の磁気装置５００の他の実施例の正面図である。
磁気装置５００は、第一のコア部分、すなわち、コア・
ハーフ５２０および第二のコア部分、すなわち、コア・
ハーフ５３０を持っているＥ−Ｅコア５１０からなって
いる。 第一のコア・ハーフ５２０は、第一の脚部の組
５３５、５４０、５４５を持っている。第二のコア・ハ
ーフ５３０は、第一の脚部の組５３５、５４０、５４５
とそれぞれ係合する、第二の脚部の組５５０、５５５、
５６０を持っている。磁気装置５００は、さらに巻線組
立５６５を含んでいる。さらに、巻線組立は、多重層Ｐ
ＷＢの形で製造された複数の巻線を含んでいる。最後
に、等しいギャップ（図示せず）が、各ギャップ内に設
置された同じ大きさのスペーサ５７０、５８０、５９０
の組により、係合している脚部の第一および第二の組の
間に設けられている。スペーサ５７０、５８０、５９０
により、ギャップの幅が同じ幅に維持される。
本発明の磁気装置５００の他の実施例の正面図である。
磁気装置５００は、第一のコア部分、すなわち、コア・
ハーフ５２０および第二のコア部分、すなわち、コア・
ハーフ５３０を持っているＥ−Ｅコア５１０からなって
いる。 第一のコア・ハーフ５２０は、第一の脚部の組
５３５、５４０、５４５を持っている。第二のコア・ハ
ーフ５３０は、第一の脚部の組５３５、５４０、５４５
とそれぞれ係合する、第二の脚部の組５５０、５５５、
５６０を持っている。磁気装置５００は、さらに巻線組
立５６５を含んでいる。さらに、巻線組立は、多重層Ｐ
ＷＢの形で製造された複数の巻線を含んでいる。最後
に、等しいギャップ（図示せず）が、各ギャップ内に設
置された同じ大きさのスペーサ５７０、５８０、５９０
の組により、係合している脚部の第一および第二の組の
間に設けられている。スペーサ５７０、５８０、５９０
により、ギャップの幅が同じ幅に維持される。
【００４５】本発明を使用している磁気装置５００の製
造法を、以下により詳細に説明する。最初に、巻線組立
５６５が使用される。次に、複数のスペーサ５８５、５
９０、５９５を巻線組立５６５に隣接して設置する。最
後に、Ｅ−Ｅコア５１０を組み立てる。エポキシ接着剤
を第一のコア・ハーフ５２０に塗り、第一および第二の
コア・ハーフ５２０および５３０を、巻線組立５６５お
よびスペーサ５８５、５９０、５９５の周囲に取り付け
る。第一および第二のコア・ハーフ５２０、５３０を接
着剤を取り囲むように捻り合わせ、第一および第二のコ
ア・ハーフ５２０、５３０の間に接着剤の非常に細い線
ができるようにする。
造法を、以下により詳細に説明する。最初に、巻線組立
５６５が使用される。次に、複数のスペーサ５８５、５
９０、５９５を巻線組立５６５に隣接して設置する。最
後に、Ｅ−Ｅコア５１０を組み立てる。エポキシ接着剤
を第一のコア・ハーフ５２０に塗り、第一および第二の
コア・ハーフ５２０および５３０を、巻線組立５６５お
よびスペーサ５８５、５９０、５９５の周囲に取り付け
る。第一および第二のコア・ハーフ５２０、５３０を接
着剤を取り囲むように捻り合わせ、第一および第二のコ
ア・ハーフ５２０、５３０の間に接着剤の非常に細い線
ができるようにする。
【００４６】すでに説明したように、いくつかのパラメ
ータを変更することによって、磁気装置５００の性能を
変えることができる。しかし、必要な性能を得るため
に、磁気装置５００を大量生産する最もコスト・パフォ
ーマンスの高い方法は、Ｅ−Ｅコア５１０の各脚部５３
５、５４０、５４５、５５０、５５５、５６０の断面積
を変化させる方法である。
ータを変更することによって、磁気装置５００の性能を
変えることができる。しかし、必要な性能を得るため
に、磁気装置５００を大量生産する最もコスト・パフォ
ーマンスの高い方法は、Ｅ−Ｅコア５１０の各脚部５３
５、５４０、５４５、５５０、５５５、５６０の断面積
を変化させる方法である。
【００４７】次に、図６について説明すると、この図
は、本発明の磁気装置６００のさらに他の実施例の平面
図である。磁気装置６００は、第一のコア・ハーフ６１
０および第二のコア・ハーフ（図示せず）、巻線組立６
２０および複数のスペーサ（図示せず）からなってい
る。第一のコア・ハーフ６１０は、一組の外側の脚部６
３０、６４０と内側の脚部６５０を持っている。脚部６
３０、６４０、６５０は、それぞれその上に端面６３
５、６４５、６５５を持っている。第二のコア・ハーフ
も同様に、第一のコア・ハーフ６１０の脚部６３０、６
４０、６５０に係合するための、一組の外側の脚部と内
側の脚部を持っている。巻線組立６２０は、第一および
第二のコア・ハーフの脚部を収容するために、一組の外
側の巻線開口部６７０、６８０および内側の巻線開口部
６９０を持っている。巻線組立６２０はまた、プリント
基盤に最終的に接続するための複数のリード線６９５を
含んでいる。
は、本発明の磁気装置６００のさらに他の実施例の平面
図である。磁気装置６００は、第一のコア・ハーフ６１
０および第二のコア・ハーフ（図示せず）、巻線組立６
２０および複数のスペーサ（図示せず）からなってい
る。第一のコア・ハーフ６１０は、一組の外側の脚部６
３０、６４０と内側の脚部６５０を持っている。脚部６
３０、６４０、６５０は、それぞれその上に端面６３
５、６４５、６５５を持っている。第二のコア・ハーフ
も同様に、第一のコア・ハーフ６１０の脚部６３０、６
４０、６５０に係合するための、一組の外側の脚部と内
側の脚部を持っている。巻線組立６２０は、第一および
第二のコア・ハーフの脚部を収容するために、一組の外
側の巻線開口部６７０、６８０および内側の巻線開口部
６９０を持っている。巻線組立６２０はまた、プリント
基盤に最終的に接続するための複数のリード線６９５を
含んでいる。
【００４８】図示の実施例の場合には、外側の脚部
（「第一の脚部」）６３０の端面（「第一の端面」）６
３５および外側の巻線開口部（「第一の巻線開口部」）
６７０は、予め定めた第一の断面の形状を持ち、外側の
脚部（「第二の脚部」）６４０の端面（「第二の端
面」）６４５および外側の巻線開口部（「第二の巻線開
口部」）６８０は、第一の断面の形状とは異なる予め定
めた第二の断面の形状を持ち、内側の脚部（「第三の脚
部」）６５０および内側の巻線開口部（「第三の巻線開
口部」）６９０は、第一の断面の形状とは異なる予め定
めた第三の断面の形状を持っている。巻線組立６２０
は、第一のコア・ハーフ６１０に対して裏返しに取り付
けることができないように組み立てられ、それにより装
置が間違って組み立てられるのを機会をさらに少なくし
ている。
（「第一の脚部」）６３０の端面（「第一の端面」）６
３５および外側の巻線開口部（「第一の巻線開口部」）
６７０は、予め定めた第一の断面の形状を持ち、外側の
脚部（「第二の脚部」）６４０の端面（「第二の端
面」）６４５および外側の巻線開口部（「第二の巻線開
口部」）６８０は、第一の断面の形状とは異なる予め定
めた第二の断面の形状を持ち、内側の脚部（「第三の脚
部」）６５０および内側の巻線開口部（「第三の巻線開
口部」）６９０は、第一の断面の形状とは異なる予め定
めた第三の断面の形状を持っている。巻線組立６２０
は、第一のコア・ハーフ６１０に対して裏返しに取り付
けることができないように組み立てられ、それにより装
置が間違って組み立てられるのを機会をさらに少なくし
ている。
【００４９】より詳細に説明すると、外側の脚部６３０
の端面６３５および外側の巻線開口部６７０は、実質的
に四角い断面を有し、外側の脚部６４０の端面６４５お
よび外側の巻線開口部６８０は、実質的に丸い断面を有
している。内側の脚部６５０の端面６５５および内側の
巻線開口部６９０は、実質的に丸い断面を持っている。
四角い脚部６３０は、丸い巻線開口部６８０、６９０を
通ることができないので、巻線組立６２０の第一のコア
・ハーフ６１０に対する向きは、必ず正しい方向を向く
ことになる。
の端面６３５および外側の巻線開口部６７０は、実質的
に四角い断面を有し、外側の脚部６４０の端面６４５お
よび外側の巻線開口部６８０は、実質的に丸い断面を有
している。内側の脚部６５０の端面６５５および内側の
巻線開口部６９０は、実質的に丸い断面を持っている。
四角い脚部６３０は、丸い巻線開口部６８０、６９０を
通ることができないので、巻線組立６２０の第一のコア
・ハーフ６１０に対する向きは、必ず正しい方向を向く
ことになる。
【００５０】本発明を詳細に説明してきたが、当業者な
ら広い意味での本発明の精神および範囲から逸脱しない
で、種々の変更、交換および修正を行うことができるこ
とを理解できると思う。
ら広い意味での本発明の精神および範囲から逸脱しない
で、種々の変更、交換および修正を行うことができるこ
とを理解できると思う。
【図１】本発明の磁気装置の一実施例を使用しているプ
ッシュ・プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの略図である。
ッシュ・プッシュＤＣ／ＤＣコンバータの略図である。
【図２】図１の一体型磁気装置の構造の正面図である。
【図３】図１の一体型磁気装置のトランスをベースにし
たモデルの略図である。
たモデルの略図である。
【図４】図１の一体型磁気装置のオン状態の回路モデル
の略図である。
の略図である。
【図５】本発明の磁気装置の他の実施例の正面図であ
る。
る。
【図６】本発明の磁気装置のもう一つの実施例の平面図
である。
である。
１１０ 磁気装置 Ｑ１、Ｑ２ ＦＥＴ ｎ１、ｎ２、ｎ３ 巻線セグメント Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシュー アンソニー ウィルコウスキー アメリカ合衆国 75150 テキサス，メス クイット，ヘザーデール ドライヴ 2339
Claims (20)
- 【請求項１】 磁気装置であって、 磁気材料からなり、それと関連する第一および第二の脚
部をもち、上記の第一の脚部が第一の端面と、予め定め
た第一の断面積を持ち、上記の第二の脚部が第二の端面
と、上記の第一の断面積とは異なる予め定めた第二の断
面積を持っている第一のコア部分と、 それに関連する第一および第二の巻線を持ち、それぞれ
第一および第二の巻線開口部の周囲に設置されていて、
上記の第一および第二の巻線を磁気的にそれぞれ第一お
よび第二の脚部に結合するために、上記の第一および第
二の脚部が上記の第一および第二の巻線開口部をそれぞ
れ通っている巻線組立と、 上記の磁気材料からなり、上記の第一のコア部分の上記
の第一および第二の脚部と係合することができる第二の
コア部分と、 上記の第一および第二の端面上に取り付けられていて、
上記の磁気装置用のコアを形成するために、上記の第一
および第二のコア部分を接続していて、上記の第一およ
び第二の脚部間に、同じ幅の空気ギャプを形成している
間隙非磁気材料とからなる装置。 - 【請求項２】 上記の第一の脚部と上記の第一の巻線開
口部が、予め定めた第一の断面の形状を持ち、上記の第
二の脚部と上記の第二の巻線開口部が、上記の第一の断
面の形状とは異なる予め定めた第二の断面の形状を持
ち、上記の巻線組立がそれにより上記の第一のコア部分
に対して裏返しにとりつけることができない請求項１に
記載の磁気装置。 - 【請求項３】 上記の第二のコア部分が、それに関連す
る第一および第二の脚部を持ち、上記の第一のコア部分
の上記の第一および第二の脚部と係合することができる
請求項１に記載の磁気装置。 - 【請求項４】 上記の第一および第二の巻線が、異なる
巻数を持っている請求項１に記載の磁気装置。 - 【請求項５】 上記の磁気装置が、トランス部分および
インジューサ部分に分割されていて、それにより一体型
磁気装置を形成している請求項１に記載の磁気装置。 - 【請求項６】 上記の第一のコア部分が、さらにそれに
関連する第三の脚部を持ち、上記の第三の脚部が上記の
第一の断面積および上記の第二の断面積とは異なる、予
め定めた第三の断面積を持っている請求項１に記載の磁
気装置。 - 【請求項７】 上記の第一の脚部と上記の第一の巻線開
口部が、実質的に四角い断面の形状を持ち、上記の第二
の脚部と上記の第二の巻線開口部が、実質的に丸い断面
の形状を持ち、上記の巻線組立がそれにより上記の第一
のコア部分に裏返しに取り付けることができないように
なっている請求項１に記載の磁気装置。 - 【請求項８】 磁気装置の製造方法であって、 磁気材料からなり、それに関連する第一および第二の脚
部をもち、上記の第一の脚部が第一の端面と予め定めた
第一の断面積を持ち、上記の第二の脚部が第二の端面
と、上記の第一の断面積とは異なる予め定めた第二の断
面積を持っている第一のコア部分を提供するステップ
と、 それに関連する第一および第二の巻線を持ち、それぞれ
第一および第二の巻線開口部の周囲に配置され、上記の
第一および第二の巻線を、上記の第一および第二の脚部
に磁気的に接続するために、上記の第一および第二の脚
部が、それぞれ上記の第一および第二の巻線開口部を通
っている巻線組立を上記の第一のコア部分に取り付ける
ステップと、 予め定めた均一の厚さの間隙非磁気材料を、上記の第一
および第二の端面上に設置するステップと、 磁気材料からなり、上記の第一のコア部分の上記の第一
および第二の脚部と係合することができる第二のコア部
分を、上記の第一および第二の脚部間に、同じ幅の空気
ギャプを形成している非磁気材料に接合するステップと
を含む製造方法。 - 【請求項９】 上記の第一の脚部と上記の第一の巻線開
口部が、予め定めた第一の断面の形状を持ち、上記の第
二の脚部と上記の第二の巻線開口部が、上記の第一の断
面の形状とは異なる、予め定めた第二の断面の形状を持
ち、上記の取り付けステップが、上記の第一のコア部分
に対して、ただ一つの指定の方向だけに巻線組立を向け
ることができるステップを含んでいる請求項８に記載の
製造方法。 - 【請求項１０】 上記の第二のコア部分が、それに関連
する第一および第二の脚部を持ち、上記の接合ステップ
が、上記の第二のコア部分の上記の第一および第二の脚
部を、それぞれ上記の第一のコア部分の上記の第一およ
び第二の脚部と係合させるステップを含んでいる請求項
８に記載の製造方法。 - 【請求項１１】 上記の第一および第二の巻線の巻数が
異なっている請求項８に記載の製造方法。 - 【請求項１２】 磁気装置が、トランス部分と、インジ
ューサ部分とに分割されていて、それにより一体型磁気
装置が形成されている請求項８に記載の製造方法。 - 【請求項１３】 上記の第一のコア部分が、さらにそれ
に関連する第三の脚部を持ち、上記の第三の脚部が、上
記の第一の断面積および上記の第二断面積とは異なる、
予め定めた第三の断面積を持っている請求項８に記載の
製造方法。 - 【請求項１４】 上記の第一の脚部と上記の第一の巻線
開口部が、実質的に四角い断面の形状を持ち、上記の第
二の脚部と上記の第二の巻線開口部が、実質的に丸い断
面の形状を持ち、上記の取り付けステップが、上記の第
一のコア部分に対して、ただ一つの指定の方向だけに上
記の巻線組立を向けることができるステップを含んでい
る請求項８に記載の製造方法。 - 【請求項１５】 ＤＣ／ＤＣコンバータであって、 ＤＣ入力、ＤＣ出力および上記のＤＣ入力を上記のＤＣ
出力に接続し、絶縁トランスを含む電力変換回路を有す
るパワー・トレインからなり、 磁気材料からなり、それと関連する第一および第二の脚
部をもち、上記の第一の脚部が第一の端面と予め定めた
第一の断面積を持ち、上記の第二の脚部が第二の端面
と、上記の第一の断面積とは異なる、予め定めた第二の
断面積を持っている第一のコア部分と、 それに関連する第一および第二の巻線を持ち、それぞれ
第一および第二の巻線開口部の周囲に設置されていて、
上記の第一および第二の巻線を磁気的にそれぞれ第一お
よび第二の脚部に結合するために、上記の第一および第
二の脚部が上記の第一および第二の巻線開口部をそれぞ
れ通っている巻線組立と、 上記の磁気材料からなり、上記の第一のコア部分の上記
の第一および第二の脚部と係合することができる第二の
コア部分と、 上記の第一および第二の端面上に取り付けられていて、
上記の磁気装置用のコアを形成するために、上記の第一
および第二のコア部分を接続していて、上記の第一およ
び第二の脚部間に同じ幅の空気ギャプを形成している間
隙非磁気材料とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項１６】 上記の第一の脚部と上記の第一の巻線
開口部が、予め定めた第一の断面の形状を持ち、上記の
第二の脚部と上記の第二の巻線開口部が、上記の第一の
断面の形状とは異なる予め定めた第二の断面の形状を持
ち、上記の巻線組立がそれにより上記の第一のコア部分
に対して裏返しに取り付けることができない請求項１５
に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項１７】 上記の第二のコア部分が、それに関連
する第一および第二の脚部を持ち、上記の第一のコア部
分の上記の第一および第二の脚部と、それぞれ係合する
ことができる請求項１５に記載のＤＣ／ＤＣコンバー
タ。 - 【請求項１８】 上記の第一および第二の巻線が、異な
る巻数を持っている請求項１５に記載のＤＣ／ＤＣコン
バータ。 - 【請求項１９】 上記の磁気装置が、絶縁トランス部分
およびインジューサ部分に分割されていて、上記のイン
ジューサ部分が上記の電力変換回路を上記のＤＣ出力に
接続し、それにより上記の磁気装置が一体型磁気装置を
形成している請求項１５に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ - 【請求項２０】 上記の第一のコア部分が、さらにそれ
に関連する第三の脚部を持ち、上記の第三の脚部が、上
記の第一の断面積および上記の第二の断面積とは異な
る、予め定めた第三の断面積を持っている請求項１５に
記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/503,683 US5619400A (en) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | Magnetic core structures and construction techniques therefor |
| US08/503683 | 1995-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969449A true JPH0969449A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=24003091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8187971A Pending JPH0969449A (ja) | 1995-07-18 | 1996-07-18 | 磁気コア構造物およびその製造技術 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5619400A (ja) |
| EP (1) | EP0755060A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0969449A (ja) |
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| CN103515066A (zh) * | 2012-06-22 | 2014-01-15 | Det国际控股有限公司 | 用于软开关转换器的集成磁性元件 |
| WO2017212843A1 (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Ntn株式会社 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
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- 1996-07-10 EP EP96305082A patent/EP0755060A1/en not_active Withdrawn
- 1996-07-18 JP JP8187971A patent/JPH0969449A/ja active Pending
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