(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを介して対向配置される１次側及び２次側コアと、上記１次側コアに組み込まれた大電力伝送用の１次側コイル及び小電力伝送用の１次側コイルと、前記２次側コアに組み込まれて前記大電力伝送用の１次側コイル及び小電力伝送用の１次側コイルのそれぞれにギャップを介して対向配置される大電力伝送用の２次側コイル及び小電力伝送用の２次側コイルとを有し、
前記大電力伝送用の１次側コイルと大電力伝送用の２次側コイルとを誘導結合させて高出力信号を伝送すると共に、前記小電力伝送用の１次側コイルと小電力伝送用の２次側コイルとを誘導結合させて各種情報伝送用の低出力信号を伝送する分離型トランスであって、
前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各コイル間の鎖交磁束の経路に配置される前記１次側及び２次側コアの上記鎖交磁束の方向と垂直方向の断面積を、前記各コイルをそれぞれ介して伝送される信号の電力レベルに応じて異らせたことを特徴とする分離型トランス。
【請求項２】
前記１次側コア及び２次側コアは、前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各コイルがそれぞれ形成するトラック毎に、前記各コイルをそれぞれ介して伝送される信号の電力レベルに応じた比透磁率のコア材料を用いてそれぞれ構成される、請求の範囲第１項に記載の分離型トランス。
【請求項３】
前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各１次側コイル及び２次側コイルは、少なくとも略平行な２辺を有し、前記略平行な２辺の長さが当該略平行な２辺間の距離よりも長く設定された断面形状を有する巻き線を、前記略平行な２辺で重なるようにそれぞれ巻回して形成されたものである、請求の範囲第１項に記載の分離型トランス。
【請求項４】
前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各１次側コイル及び２次側コイルは、それぞれ巻き線を軸線方向あるいは半径方向に絶縁隙間を形成して複数ターンに亘って巻回したものであって、
前記各コイルの直径方向の断面における前記絶縁隙間の両端における中心を結ぶ線と該コイルの中心線とがなす鋭角が４５°±２５°の範囲となるようにそれぞれ設定されている、請求の範囲第３項記載の分離型トランス。
【請求項５】
前記１次側コアと２次側コアとの間に形成されるギャップの位置と、前記大電力伝送用及び小電力伝送用の１次側コイルと２次側コイルとの間にそれぞれ形成されるギャップの位置とを互いに異ならせたことを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記載の分離型トランス。
【請求項６】
前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各１次側コイル及び２次側コイルは、前記１次側コアまたは２次側コアの一方に包み込まれる位置にそれぞれ設けられる、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の分離型トランス。
【請求項７】
請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の分離型トランスにおいて、
更にリング状の高導電率材からなり、周方向にリングを分断してその閉ループの形成を阻止するスリットを有する遮蔽体を、前記各コイル間に形成されるギャップに沿って設けたことを特徴とする分離型トランス。
【請求項８】
前記リング状の遮蔽体は、円盤状または円筒状のものからなり、その面を前記コイル間のギャップを通過する漏れ磁束の方向と交差させて設けられる、請求の範囲第７項に記載の分離型トランス。
【請求項９】
前記１次側コアおよび前記２次側コアは、一方が周縁に外周壁を有する円盤状部材であって、他方が中央に前記外周壁の内側に配置される筒状部を有する円盤状部材からなり、前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各１次側コイルおよび２次側コイルは、一方が前記外周壁の内周面に沿って配設され、他方が前記筒状部の外周面に沿って配設される、請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の分離型トランス。
【請求項１０】
請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の分離型トランスを用いて構成されて、エアバックの起爆用の高出力信号と各種情報伝送用の低出力信号の伝送を制御する伝送制御装置であって、
前記大電力伝送用の１次側コイルに接続された電源、及び前記大電力伝送用の２次側コイルに接続された起爆回路を有する電力伝送系の高出力信号伝送手段と、
前記小電力伝送用の２次側コイルに接続された信号伝送回路、及び前記大電力伝送用の１次側コイルに接続された検知回路を有する信号伝送系の低出力信号伝送手段とを備えたことを特徴とする伝送制御装置。
【請求項１１】
前記低出力信号は複数種の信号からなり、前記低出力信号伝送手段は、前記各低出力信号を互いに異なる共振周波数で前記小電力伝送用の１次側コイルに伝送するものである、請求の範囲第１０項に記載の伝送制御装置。
【請求項１２】
前記低出力信号伝送手段は、複数種の低出力信号のそれぞれに対応して複数個設けられ、
前記小電力伝送用の１次側コイルおよび２次側コイルは、前記複数の低出力信号伝送手段のそれぞれに対応して前記１次側コア及び２次側コアにそれぞれ個別に離隔されて設けられる、請求の範囲第１０項または第１１項に記載の伝送制御装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、分離型トランスと分離型トランスを用いた伝送制御装置に関する。
背景技術
分離型トランスの１つである回転型トランスは、既にビデオ等の電気機器分野において多用されている。
通常のトランスでは、２つのコイルが相対的に回転可能に構成され、コイルの結合係数を高めるため、比透磁率の高いコアを用い、両コア（コイル）間のギャップを数μｍオーダー程に小さく設定している。このとき、コイルの結合係数が非常に高いと、２つのコイルの自己インダクタンスと相互インダクタンスとが互いに打ち消し合うので、トランスの入出力インピーダンスを小さく設計することができる。このため、通常の回転型トランスは、負荷との間のインピーダンスマッチングを簡単に行うことができる。
ところで、このような回転型トランスでは、２つのコイルが相対的に回転する際、コア間のギャップが変動すると、コイル間の結合状況に影響を及ぼすため、構成部品の製造精度を厳しく管理しなければならず、特に、振動の激しい環境で使用した場合は、ギャップの絶対値が小さいと微少振動により、コイルの結合状況に大きな影響を与えるおそれがあり、製造コスト的に不利である。
一方、例えば、分離型トランスを低電圧下で用い、大電流で大容量となる電気エネルギーを高速で伝送する必要が生じた場合等は、分離型トランスは、コイルと負荷との間におけるインピーダンスマッチングが非常に重要となる。このため、分離型トランスにおいては、コア間ギャップを大きくして磁気回路の等価比透磁率を小さくすること、コイルの巻き数を少なくしてコイルのインダクタンスを小さくすること或いはコイルの直流抵抗を小さくすること等が考えられるが、エネルギーは瞬間的に伝送されるので、伝送周波数は高く設定する必要がある。この場合、周波数が高い程、コイルのインピーダンスは大きくなる。
以上の問題は、分離型トランスのコア間のギャップを大きくしても、コイル間の結合状況の低下を抑制すれば解決することができる。
一方、無接点方式の電気エネルギーの伝送装置として、回転型トランス（分離型トランスの一種）を用いたものがある。この種の伝送装置は、電源から与えられる電気エネルギーを、前記回転型トランスを介して負荷に伝送するもので、例えば特開平６−１９１３７３号公報に開示されるように、自動車におけるエア・バック装置の起爆装置（負荷）を瞬時的に作動させる装置として利用される。
ところで上記起爆装置は、例えば２〜３０ｍ秒以下の短時間の間に、数Ａ程度の大電流を加えることによって起動される。このため、上記電気エネルギーの伝送装置、特に回転型トランスとしては、大電流の電気エネルギー伝送を実現する上で、その伝送効率が十分に高いことが必要である。また、瞬時的な電気エネルギー伝送を実現する上で、分離型トランスは、高周波特性に優れていることが必要であり、一般的には、その伝送周波数を約１０ｋＨz以上と高く設定することが望ましい。
このような観点から分離型トランスについて、種々の検討が進められており、最近では専ら平面対向型インダクティブ方式の分離型トランスが有望視されている。
この平面対向型の分離型トランスは、それぞれ対向する面に形成された円環状の凹部に１次コイルと２次コイルとを装着した軸対称の形状を有する１次側コアと２次側コアを、所定のギャップを隔てて面対称にそれぞれ設けた構造を有する。
このような構造の分離型トランスにあって、高効率な電気エネルギーの伝送を実現する重要な要素は、前記２つのコイル間の結合効率であり、１次コイルで発生させた磁束を、できるだけ多く２次コイルに鎖交させ、また、漏れ磁束を少なくすることである。これ故、前記各コアを高透磁率材で製作し、また前記ギャップをできるだけ小さくすることに努力が注がれている。
しかしながら、コア間のギャップを小さくするにも限度があり、次のような問題がある。即ち、微小なギャップを設定しても、振動や発熱等の影響によってそのギャップを高精度に維持することは非常に困難である。例えばこの種の分離型トランスを回転型トランスとして自動車に組み込んだ場合、ステータとロータとの対向間隔が振動や発熱等により大きく変化する。このため、その変動幅が、設定したギャップ幅と同じオーダーの場合、分離型トランスの結合状況が大きく変動し、電気伝送効率も大きく変動する。即ち、ギャップを小さくする程、ギャップ変動による伝送効率の変動が大きくなる。これ故、分離型トランスにおける伝送効率を十分に高くすることが困難である上、伝送効率を安定させることも困難である。
しかも、分離型トランスは、ギャップを小さくすることによって、コアにより形成される磁路（磁気回路）の実効透磁率は、コア自体の透磁率とほぼ同じオーダとなる。しかし、その反面、分離型トランスは、コイルのインダクタンスが大きくなるので、大電流伝送を実現するには高い電圧が必要となる。しかし、自動車の場合その電源には専ら１２Ｖのバッテリが用いられるので、特開平６−１９１３７３号公報に示されるように大電流用の昇圧回路が必要となる。このため、分離型トランスは、全体としてコスト高となる等の不具合が生じる。
更に、従来、伝送制御装置には、自動車のステアリング部に回転型トランス（分離型トランスの一種）を用いて、エアバックの起爆をコラム側から非接触で行うものがあり、例えば特開平８−３２２１６６号公報に開示されるように、１軸構造を有する回転型トランスを用いてエアバック起爆に必要な電力伝送と、その他の信号伝送を双方向で実現するものがあった。
ところで、エアバックの起爆では、低電圧下（自動車のバッテリは専ら１２Ｖである）で、１〜３Ωの低い抵抗値を持つ起爆装置に、衝突検知から瞬間的に数Ａの電流を数十ｍ秒以上通電させ、上記起爆装置を起動させる必要がある。
上記従来の伝送制御装置においては、この条件を満足させるため、エアバック起爆に必要な電力伝送では、小電力を徐々に供給し、シャフト側に設けたコンデンサに必要な電力を充電している。そして、エアバックへの起爆を指示する際には、搬送波により上記指示の信号をコラム側から回転型トランスを介してシャフト側へ多重伝送し、起爆の要否を判断した後に、起爆が必要な時は、上記コンデンサを放電させて起爆に必要な上記大電流を通電させることで、起爆装置を起動させていた。また、シャフト側からの通信用信号伝送、例えばホーン（クラクション）スイッチのオン・オフ等の信号伝送も、回転型トランスを介して多重伝送でコラム側へ伝えられていた。
ところが、上記伝送制御装置では、エアバックへの起爆を指示する際には、搬送波により上記指示の信号を回転型トランスの２次側へ伝達して起爆の要否を判断した後に、上記起爆装置を起動させるので、指示から実際の起爆抵抗への通電開始までに時間差が生じる。特に、上記装置では、シャフト側とコラム側の間で双方向通信を行うので、情報フレームのタイミング調整により送信方向を制御している。このため、上記装置では、最大で双方向のフレーム時間分の遅れが生じるとともに、双方向で通信される信号を分離するための回路が必要になり、回路構成が複雑になる。
また、上記装置では、電力伝送に用いる電力量も微小であるため、コンデンサの充電に時間を要してしまい、エアバックの起爆が必要な状況になっても充電中の時には、上記起爆ができない可能性もある。
起爆装置に使用する起爆抵抗の抵抗値は、上述したように非常に小さい。従って、直接起爆時に効率良く大電流を瞬時に２次側に伝達して起爆抵抗に流すためには、２次側コイルのインピーダンスを小さく抑える必要があり、コイル巻数は少なく抑えることが望ましい。
一方、通信用信号伝送においては、消費電力を抑えるため、コイルのインピーダンスは高い方が望ましく、よってコイル巻数は多い方が好ましい。このため、両者の望ましいインピーダンスは異なることとなる。
つまり、上記装置では、信号伝送用には比較的高い周波数を用い、エアバック起爆用には比較的低い周波数を用いるように、この周波数を選択的に使い分けている。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、コア間のギャップを大きくしても、コイル間の結合状況の低下を抑制可能な分離型トランスを提供することを第１の目的とする。
本発明の第２の目的は、簡易な構成で、しかも大電流の電気エネルギーを瞬間的に伝送することのできる高周波特性に優れた伝送効率の高い分離型トランスを提供することにある。
本発明の第３の目的は、エアバックの起爆が必要な時に、時間遅れなく電流を通電させて確実にエアバックを起爆できるとともに、分離型トランスの１次側と２次側との間の信号伝送も同時に、かつ効率良く得ることができる伝送制御装置を提供することを目的することにある。
発明の開示
本発明に係る分離型トランスは、ギャップを介して対向配置される１次側及び２次側コアと、上記１次側コアに組み込まれた大電力伝送用の１次側コイル及び小電力伝送用の１次側コイルと、前記２次側コアに組み込まれて前記大電力伝送用の１次側コイル及び小電力伝送用の１次側コイルのそれぞれにギャップを介して対向配置される大電力伝送用の２次側コイル及び小電力伝送用の２次側コイルとを有し、前記大電力伝送用の１次側コイルと大電力伝送用の２次側コイルとを誘導結合させて高出力信号を伝送すると共に、前記小電力伝送用の１次側コイルと小電力伝送用の２次側コイルとを誘導結合させて各種情報伝送用の低出力信号を伝送するものであって、
特に前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各コイル間の鎖交磁束の経路に配置される前記１次側及び２次側コアの上記鎖交磁束の方向と垂直方向の断面積を、前記各コイルをそれぞれ介して伝送される信号の電力レベルに応じて異らせたことを特徴としている。
好ましくは前記１次側コア及び２次側コアは、前記大電力伝送用及び小電力伝送用の各コイルがそれぞれ形成するトラック毎に、前記各コイルをそれぞれ介して伝送される信号の電力レベルに応じた比透磁率のコア材料を用いてそれぞれ構成したことを特徴としている。
本発明においては前記第１の目的を達成するため、１次側及び２次側コアと、１次側及び２次側コイルとを有し、前記１次側コイルと２次側コイルとが、両コイル間にギャップを介して配置される分離型トランスであって、前記１次側コイル及び２次側コイルは、両コイルを構成する巻き線の断面形状において、少なくとも略平行な２辺を有し、前記略平行な２辺の長さが当該略平行な２辺間の距離よりも長く設定され、前記略平行な２辺で重なるように巻回されている構成としたのである。
好ましくは、前記１次側コイル及び２次側コイルは、軸線方向あるいは半径方向に偶数の巻数を有し、軸線方向あるいは半径方向に隣接するコイルの直径方向の断面における前記両巻き線の絶縁隙間に関し、当該絶縁隙間両端における中心を結ぶ線と、前記両コイルの中心線とがなす鋭角が４５°±２５°の範囲となるように組み合わせて構成する。
コイル導体の磁束に対する遮蔽効果を利用することにより、コイル相互間の結合係数が高まる。
このとき、１次側コイル及び２次側コイルを、軸線方向あるいは半径方向に偶数の巻数を有し、軸線方向あるいは半径方向に隣接するコイルの直径方向の断面における前記両巻き線の絶縁隙間に関し、前記両コイルの中心線に対し前記各コイルを横切る磁束の始点と終点とを結ぶ線が４５°±２５°の範囲となるように組み合わせると、各コイルを横切る磁束の、直径方向における水平成分と、これに直交するコイル中心線方向における垂直成分とが、それぞれ各コイルの導体表面に対してほぼ垂直に横切ることになる。この結果、磁束に垂直な導体表面積が大きくなって渦電流がより大きくなり、より大きな遮蔽効果を生ずる。
ここで、導体の表皮効果はよく知られている。即ち、導体の表皮効果は、周波数に応じて導体中の電流が表面に集中するという現象で、周波数が高いほど、電流の集中度が高い。また、表面から浅いほど、その部分に流れる電流密度が大きい。例えば、１０ＫＨｚ交流信号の場合、電流は導体表面から約0.５ｍｍ以内に集中する。このため、深さが十分であれば、導体による遮蔽効果は、磁束に垂直な導体表面積が大きいほど、遮蔽効果が大きいということになる。
一方、上記第２の目的を達成するため、本発明の分離型トランスは、コアによって構成される磁気回路の実効透磁率を適当に小さくし、これによってその伝送効率を安定化したものである。また本発明に係る分離型トランスは、漏れ磁束に対する磁気抵抗を大きくすることで、その漏れ磁束を抑え、電気エネルギーの伝送効率を高めたものである。
特に、本発明の分離型トランスは、１次側コアと２次側コアとの間に形成されるギャップの位置と、前記１次コイルと２次コイルとの間に形成されるギャップの位置とを互いに異ならせたことを特徴としており、例えば、前記１次コイルおよび２次コイルを、前記１次側コアまたは２次側コアの一方に包み込まれる位置にそれぞれ設けることで、ギャップを小さくすることなく、前記第２の目的を達成している。
また、本発明の他の分離型トランスは、閉ループを遮断するスリットを有する高導電率材からなるリング状の遮蔽体を設けたことを特徴としており、例えば、前記リング状の遮蔽体を、コイル間の漏れ磁束を横切る方向に設けることで、漏れ磁束を低減し、前記第２の目的を達成している。
そして、本発明の更に他の分離型トランスは、コア間に形成されるギャップの位置とコイル間に形成されるギャップの位置とを互いに異ならせ、且つ、コイル間に鎖交する磁束の走行方向と交差して、スリットを有するリング状の遮蔽体を設けることで、大電流の電気エネルギーの高効率な伝送を可能としている。
また、本発明の分離型トランスは、１次側コアと、上記１次側コアに所定のギャップを介して対向配置された２次側コアと、前記１次側コアおよび２次側コアにそれぞれ巻装されて互いに誘導結合するように配置された１次コイルおよび２次コイルとを具備し、前記１次側コアおよび前記２次側コアは、一方が周縁に外周壁を有する円盤状部材で、他方が、中央に前記外周壁の内側に配置される筒状部を有する円盤状部材であり、前記１次コイルおよび前記２次コイルは、一方が前記一方のコアの外周壁の内周面に沿って配設されると共に、他方が前記他方のコアの筒状部の外周面に沿って配設され、前記１次側コアと前記２次側コアとの間に形成されるギャップの位置と、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に形成されるギャップの位置とを互いに異ならせたことを特徴としている。
更に、本発明においては前記第３の目的を達成するため、１次側コア及び２次側コアにそれぞれ別々に離隔されて巻装され、互いに誘導結合するように配置された複数の１次コイルと複数の２次コイルとを備えた分離型トランスと、前記１次コイルのうちの一方の１次コイル及び当該１次コイルと誘導結合される一方の前記２次コイルに接続され、エアバック起爆用の高出力信号の伝送を行う起爆回路及び電源からなる高出力信号伝送手段と、前記１次コイルのうちの他方の１次コイル及び当該１次コイルと誘導結合される他方の前記２次コイルに接続され、情報伝送用の低出力信号の伝送を行う信号伝送回路及び検知回路からなる低出力信号伝送手段とを備えた伝送制御装置が提供され、例えば、低出力信号が複数種の信号からなる場合には、信号伝送回路は、各低出力信号を異なる共振周波数で分離型トランスに伝送する。
すなわち、コラム側からシャフト側のエアバック起爆回路への電力伝送系と、シャフト側からコラム側への信号伝送系とを分離し、各伝送系が別々に接続された分離型トランスを介して高出力信号と低出力信号を同時に伝送することを可能にするとともに、複数の低出力信号の伝送を行い、瞬時のエアバック起爆動作を可能とし、信号の伝送効率を向上させる。
一方、本発明の他の伝送制御装置は、複数の前記低出力信号伝送手段を備え、前記他の１次コイル及び前記他の２次コイルは、前記低出力信号伝送手段の数に対応した複数のコイルからなり、前記１次側コア及び２次側コアにそれぞれ別々に離隔されて巻装されると共に、互いに誘導結合するように配置され、前記低出力信号伝送手段は、前記対応する１次コイル及び当該１次コイルと誘導結合される前記２次コイルにそれぞれ接続され、前記低出力信号の伝送を前記１次コイル及び２次コイルを介してそれぞれ行うことが望ましい。
また、前記複数の１次側コア及び２次側コアは、前記複数の１次及び２次コイルを伝送される信号の用途に応じて比透磁率の異なる材質から構成することが望ましい。
更に、前記各コイル間の鎖交磁束の経路に透磁率の高い材質によるコアを配置し、該コアの鎖交磁束と垂直方向の断面積は、前記信号の電力レベルに応じて異なることが望ましい。
ここで、トランスを用いて電気信号あるいは電気パワーを伝送する場合、通常はその伝送方向によって１次側と２次側とを区別している。即ち、１次側から２次側に電気信号あるいは電気パワーを伝送する。しかし、本発明の分離型トランスにおいては、双方向通信も対象として考えられる。そこで、本明細書においては、説明の都合上、分離型トランスのパワー伝送方向に基づき、パワーを送る側を１次側とし、パワーを受ける側を２次側と定義している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、第１の目的を達成する本発明の分離型トランスの一実施例に係る回転型トランスを断面にして示す正面図、第２Ａ図〜第２Ｄ図は、第１図の回転型トランスで使用する１次コイルと２次コイルの形状と配置を示す断面図、第３図は、平角線コイルと丸線コイルの遮蔽効果を比較する伝送効果特性図、第４Ａ図〜第４Ｈ図は、１次コイルと２次コイルの種々の断面形状を示す形状図、第５Ａ図及び第５Ｂ図は、第１図の回転型トランスで使用する１次コイルと２次コイルの他の形状と配置を示す断面図、第６図は、第２の実施例に係る回転型トランスの断面図、第７図は、第６図の回転型トランスを構成するコイルにおける導体を横切る磁束の水平成分と垂直成分とを示すモデル図、第８図（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施例に係る回転型トランスの製造過程を示すプロセス図、第９図（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施例に用いられるコイルの他の形状を示す断面図、第１０図は、本発明の第２の目的を達成する分離型トランスの第３の実施例に係る概略構成図、第１１図は、第４の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１２図は、第５の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１３図は、第６の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１４図は、第１３図に示す構造の分離型トランスに組み込まれるリング状遮蔽体の構造を示す斜視図、第１５図は、円筒型遮蔽体の構造を示す斜視図、第１６図は、第７の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１７図は、第８の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１８図は、第９の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第１９図は、第９の実施例に係る分離型トランスの別な態様を示す概略構成図、第２０図は、第１０の実施例に係る分離型トランスの概略構成図、第２１図は、第１０の実施例に係る分離型トランスの別な態様を示す概略構成図、第２２図は、本発明の第３の目的を達成する伝送制御装置の概略構成図、第２３図は、第２２図に示した回転型トランス、電源及び起爆回路からなる高出力信号伝送手段の回路構成の一実施例を示す回路図、第２４図は、同じく伝送制御装置による伝送パワーの周波数応答特性を示す特性図、第２５図は、同じく回転型トランス、信号伝送回路及び検知回路からなる低出力信号伝送手段の回路構成の第１の実施例を示す回路図、第２６図は、同じく低出力信号伝送手段の回路構成の第２の実施例を示す回路図、第２７図は、伝送制御装置で使用する回転型トランスの第１１の実施例を示す概略構成図、第２８Ａ図及び第２８Ｂ図は、本発明に係る伝送制御装置の回路構成の一実施例を示す回路図、第２９図は、伝送制御装置で使用する回転型トランスの第１２の実施例を示す概略構成図、第３０図は、伝送制御装置で使用する回転型トランスの第１３の実施例を示す概略構成図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、前記第１の目的を達成する本発明の分離型トランスに関する好ましい実施の形態を第１図乃至第９図に基づいて詳細に説明する。
分離型トランス１は、第１図に示すように、コア２，４が互いに所定のギャップＧを介して相対的に回転可能に対向配置され、それぞれのコア２，４に形成した収納溝２ａ，４ａに１次コイル３と２次コイル５とが収納されている。
コア２，４は、比透磁率の高い磁性材料、例えば、フェライトによって中空円筒状に成形され、互いに対向配置される側に収納溝２ａ，４ａが形成されている。
１次コイル３及び２次コイル５は、それぞれ平角線が使用され、例えば、第４Ａ図に断面形状を示す１次コイル３のように、断面形状において、少なくとも略平行な２つの辺３ａを有し、略平行な２つの辺３ａの長さＬが２つの辺３ａ間の距離Ｔよりも長く設定され、２次コイル５も同様である。両コイル３，５は、略平行で長い２つの辺で重なるように巻回される。ここで、１次コイル３及び２次コイル５においては、２つの辺は、略平行になっていればよく、絶対的な平行である必要はない。
以上のように構成される本発明の分離型トランス１に関し、コイル相互間の結合状況が改善される基本原理について以下に説明する。
第２Ａ図〜第２Ｄ図に示される回転型トランスは、１次コイルＣ1及び２次コイルＣ2の巻き数が共に２ターンである。
ここで、第２Ａ図，第２Ｂ図は、両コイルＣ1，Ｃ2を対向配置、また、第２Ｃ図，第２Ｄ図は、両コイルＣ1，Ｃ2を同心円状に配置した場合で、第２Ａ図，第２Ｃ図はコイルの断面形状が丸、第２Ｂ図，第２Ｄ図はコイルの断面形状が平角で、それぞれのコイルＣ1，Ｃ2はギャップを介して相対的に回転可能に配置されている。
また、第２Ａ図〜第２Ｄ図に断面を示す各コイルＣ1，Ｃ2においては、図面を簡略に描くため、導体表面を被覆する絶縁層は省略してある。
このとき、コイルＣ1，Ｃ2間の結合状況は、理論上、コイル間における磁束の鎖交状態から定性的に判断することができる。即ち、１次コイルＣ1に交流電流を流すと、１次コイルＣ1の周囲に交流磁束が生じ、この交流磁束が２次コイルＣ2とどのように鎖交するかによってコイル相互間の結合状況が決定される。
例えば、２次コイルＣ2と鎖交する鎖交磁束Ｂ1が大きく、２次コイルＣ2と鎖交しない漏れ磁束Ｂ3が小さく、鎖交磁束Ｂ1と漏れ磁束Ｂ3との比Ｒ（Ｂ1／Ｂ3）が大きい程、１次コイルＣ1と２次コイルＣ2との結合状況が良い。ここで、以下の説明においては、１次コイルＣ1に流す交流電流によって周囲に生じる交流磁束のうち、２次コイルＣ2の導体を横切る磁束を磁束Ｂ2と呼ぶ。
図示のように、コアがない場合、コイルＣ1，Ｃ2の相対位置によって鎖交磁束Ｂ1と漏れ磁束Ｂ3との磁束量が決まる。しかし、回転型トランスが、比透磁率の高いコアを用いる場合には状況が異なってくる。
即ち、コアによって形成される磁気回路の磁気抵抗は、空気の磁気抵抗に比べ大幅に小さくなる。通常、フェライト材の比透磁率は、数千以上であるため、コアによる鎖交磁束Ｂ1の磁気抵抗は数千分の１になる。従って、次式が成立する。
Ｂ1≫（Ｂ2＋Ｂ3）
Ｂ1／（Ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3）≒１
従って、比透磁率の高いコアを用いた回転トランスでは、１次コイルＣ1と２次コイルＣ2との間の結合状況が非常に良い。
しかし、回転型トランスは、コア間のギャップを大きく（数μｍから数百、数千μｍ）すると、鎖交磁束Ｂ1の磁気抵抗の殆どはそのギャップの大きさに左右されるので、急激に大きくなる。従って、回転型トランスでは、ギャップが大きくなる程、鎖交磁束Ｂ1／漏れ磁束Ｂ3の比が小さくなり、１次コイルＣ1と２次コイルＣ2との間の結合状況が悪化する。
そこで、本発明による分離型トランスは、相手の磁束に対するコイル相互の遮蔽効果を利用し、コイル相互間の結合状況を改善することとしたのである。
第２Ａ図〜第２Ｄ図において、２次コイルＣ2の導体には、導体を横切る磁束Ｂ2によって渦電流が生ずる。この渦電流によって生ずる交流磁束の方向は、磁束Ｂ2の方向と逆方向であるが、鎖交磁束Ｂ1と漏れ磁束Ｂ3とは同一方向となる。等価的に見ると、渦電流が増加すると、導体を横切る磁束Ｂ2は減少し、鎖交磁束Ｂ1と漏れ磁束Ｂ3は増加する。
しかし、その渦電流によって生じた磁束は、漏れ磁束Ｂ3と合流するときに１次コイルＣ1の導体によって遮断される。この効果、鎖交磁束Ｂ1の増加量ΔＢ1が漏れ磁束Ｂ3の増加量ΔＢ3よりも大きくなると共に（ΔＢ1＞ΔＢ3）、鎖交磁束Ｂ1／漏れ磁束Ｂ3の比が大きくなり、コイルの結合状況が改善される。従って、回転型トランスは、ギャップを大きくしても、コイルの平角線の遮蔽効果によって、コイルＣ1，Ｃ2相互間の結合状況の悪化が大幅に改善される。
即ち、導体は、交流磁界に対して一種の磁気抵抗で、一種の遮蔽効果を生ずる。従って、分離型トランスおいては、この遮蔽効果が大きい程、コイルＣ1，Ｃ2相互間の結合状況が改善されるのである。
ここで、第２Ｂ図，第２Ｄ図に示す平角線を用いたコイルＣ1，Ｃ2の場合、磁束に垂直な方向における導体抵抗が小さいので、渦電流が流れ易い。一方、第２Ａ図，第２Ｃ図に示す丸線を用いたコイルＣ1，Ｃ2の場合、渦電流の流れ方向の導体抵抗が大きいため、遮蔽効果は平角線と比較して格段に劣る。特に、巻き数が少ない場合、各巻き層の導体は、丸線を複数積層した場合、丸線と丸線との間の隙間に他の丸線の一部が入り込むので、巻き層が１層の場合に比べて遮蔽効果の改善が期待されるが、若干改善する程度にしか変化しない。
しかし、平角線のコイルを用いた分離型トランスでは、遮蔽効果の差が大きい。また、コイルの巻き数を少なくすると、分離型トランスは、平角線コイルの巻きスペースを低減できるので、小型化を図ることもできる。
一方、分離型トランスでは、コイルＣ1，Ｃ2相互間の結合状況が改善された程度は、伝送周波数に関係していることも明らかである。
第３図に、平角線コイルと丸線コイルの遮蔽効果を比較するテスト結果を示す。両コイルにおいて、コアの比透磁率は約１００で、コア間のギャップは１ｍｍとした。２次側に接続する負荷は１Ω純抵抗とした。電気信号は、正弦波を使用した。１次側と２次側のコイルの巻き数は２：２とし、両コイルは第２Ａ図，第２Ｂ図のように対向配置した。また、平角線は２ｍｍ×0.２ｍｍ、丸線は直径0.７ｍｍ、の断面形状とし、両コイル共に略同じ断面積となるように設定した。
そして、コイル間の結合状況は、次に示す伝送効率というパラメータを用いて判別した。このとき、伝送効率とコイル間の結合係数との関係は単純ではないが、テスト条件が同じであれば伝送効率と結合係数との相関はかなり強い。
伝送効率＝（２次側有効電流値×有効電圧値）／
（１次側有効電流値×有効電圧値）
第３図に示すように、平角線の伝送効率は、丸線の伝送効率に比べて伝送周波数に関係なく大幅に改善されている。特に、周波数が高い場合、丸線も遮蔽効果が認められるが、平角線に比べて約１／２程度と格段に小さいことが明らかである。
しかし、実用上、第２Ｂ図，第２Ｄ図に示すように、導体の断面形状が正確な長方形であるコイルは製作コストが高い。そこで、遮蔽効果の改善効果は、断面形状が正確な長方形に比べると多少劣るが、製作コストが安い実用的なコイルを第４Ａ図〜第４Ｈ図にコイル３乃至コイル１０〜１６として図示する。
これらのコイルは、分離型トランス１において、コイルの各ターンにおける導体間の絶縁スペースを可能な限り小さくし、コイル相互間の漏れ磁束に対する遮蔽効果を高めることを主目的とするものである。従って、両コイルＣ1，Ｃ2は、コアの製造コストや巻きスペースに合わせて、導体の断面形状を第４Ａ図〜第４Ｈ図の中から適宜選択すればよい。
また、１次コイルＣ1と２次コイルＣ2は、略平行で長い２つの辺で重なるように巻回されれば、第２Ｂ図に示す対向配置や、第２Ｄ図に示す同心円状の配置に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、第５Ａ図に示す１次コイルＣ1と２次コイルＣ2のように、略平行で長い２つの辺が上下方向に重なるように巻回して互いに対向配置したり、第５Ｂ図に示す１次コイルＣ1と２次コイルＣ2のように、略平行で長い２つの辺が上下方向となるようにして巻回し、同心円状に配置してもよい。
ここで、第５Ａ図，第５Ｂ図に示す各コイルＣ1，Ｃ2においても、第２Ａ図〜第２Ｄ図に示す各コイルＣ1，Ｃ2と同様に、図面を簡略に描くため、導体表面を被覆する絶縁層は省略してある。
一般に、渦電流は、磁束周波数に応じて導体の表面に集中する傾向がある。導体による遮蔽効果は、導体を横切る磁束Ｂ2に垂直な導体表面積が大きいほど遮蔽効果が大きい。第２Ｂ図，第２Ｄ図で説明したように、平角線で巻いたコイルＣ1，Ｃ2の場合、磁束に垂直な方向における導体表面積が大きいので、渦電流が大きくなる。
そこで、本発明の第２の実施例に係る分離型トランスとして、第６図に示す回転型トランス２０のように、１次コイル２１と２次コイル２２とを図示のような形状のコイルとする。
即ち、１次コイル２１と２次コイル２２は、同一形状なので、２次コイル２２について説明し、１次コイル２１については、図中対応する構成要素に対応する符号を付すことにより説明を省略する。
２次コイル２２は、２巻きの巻き線２２ａ，２２ｂを有し、直径方向の断面における両巻き線２２ａ，２２ｂの絶縁隙間ＧINに関し、絶縁隙間両端における中心ＰCを結ぶ線ＬBと、両コイル２１,２２の中心線ＬCとがなす鋭角αが略５０°となるように組み合わせて構成されている。ここで、鋭角αは４５°±２５°の範囲であればよい。
このように構成される１次コイル２１と２次コイル２２とを用いた回転型トランス２０において、１次コイル２１に交流電流を流したときに発生する交流磁束のうち２次コイル２２の巻き線２２ａ，２２ｂを横切る磁束Ｂ2を、第７図に示すように、水平成分ＢHと垂直成分ＢVとに分けて解析する。
平角線を巻いたコイルＣ1，Ｃ2の場合、導体を横切る磁束Ｂ2の水平成分ＢHに対しては遮蔽効果があって渦電流は大きいが、垂直成分ＢVに対してはこれに垂直な方向における導体の断面積が小さく発生する渦電流は小さいことは、第２Ｂ図から明らかである。このため、平角線の各コイルＣ1，Ｃ2の場合、導体間の隙間が大きいと、交流磁束は導体間の絶縁隙間を通して漏れ磁束（部分的に鎖交）となる可能性が大きくなり、コイル間の結合状況が悪化する。
これに対して、２次コイル２２においては、直径方向の断面における両巻き線２２ａ，２２ｂの絶縁隙間ＧINに関し、絶縁隙間両端における中心ＰCを結ぶ線ＬBと、両コイル２１，２２の中心線ＬCとがなす鋭角αが略５０°となるように巻き線２２ａ，２２ｂが組み合わされている。このため、第６図に示すような特殊形状を有するコイルは、導体間の絶縁隙間ＧINを大きくしても、磁束Ｂ2の水平成分ＢHあるいは垂直成分ＢVに対応してそれぞれ大きい遮蔽導体面積を持つので、絶縁隙間の大きさによる結合状況の低下を一層抑制することができる。
このため、例えば、このような特殊形状を有するコイルは、以下のようにして簡単に製造することができる。
先ず、所定断面形状を有する２種類の導体からなるリング状の巻き線をプレス成形し、周方向１カ所に絶縁スリットを形成し、第８Ａ図に示すように、巻き線２４ａ，２４ｂを対向配置する。
次に、第８Ｂ図に示すように、巻き線２４ａ，２４ｂをそれぞれの絶縁スリット２４ｃの近くで対向するように配置する。
次いで、必要な箇所に絶縁スペーサ（図示せず）を配置して、第８Ｃ図に示すように、巻き線２４ａ，２４ｂを填め合わせ、それぞれの絶縁スリット２４ｃの近傍で溶接して２ターンの巻き線２４ａ，２４ｂを有するコイル２４とする。
ここにおいて、第２の実施例の分離型トランスに用いるコイルは、軸線方向あるいは半径方向に偶数の巻線を有し、軸線方向あるいは半径方向に隣接するコイルの直径方向の断面における両巻き線２２ａ，２２ｂの絶縁隙間ＧINに関し、絶縁隙間両端における中心ＰCを結ぶ線ＬBと、両コイル２１，２２の中心線ＬCとがなす鋭角αが４５°±２５°の範囲であれば、第９Ａ図〜第９Ｄ図に示すコイル２５〜２８のように種々の形状とすることができる。
尚、前記した本発明の回転型トランスは、コイル間の結合状況が大幅に改善されることによって高速大容量の電気エネルギーを伝送するときの伝送効率を大幅に改善することだけではなく、高周波の信号伝送の場合でも、コイル間の結合状況の改善によって信号伝送の信頼性が改善される。
また、本発明による分離型トランスは、回転型トランスに限定されず、トランスコア相互を１次側コイルと２次側コイル間にギャップを介して対向させて用いるものであれば何でもよいことは言うまでもない。例えば、トランスコア相互を両者間のギャップが変化するように相対的に移動可能に配置したり、少なくとも一方のトランスコアをある軸の周りに回動自在に設けた配置したり、あるいは両トランスコアをギャップを介して固定配置して用いる分離型トランスに適用してもよい。
次に、前記第２の目的を達成する本発明の分離型トランスに関する好ましい実施の形態を第１０図至第２１図に基づいて詳細に説明する。
第１０図は、第３の実施例に係る分離型トランス３０の概略構成を示す図である。分離型トランス３０は、固定体（図示せず）側のステータＳ及び回転軸ＳHに取り付けられるロータＲに１次側コア３１と２次側コア３２とを設けて組み立てられる。分離型トランス３０は、１次側コア３１を円盤形状とし、一方、２次側コア３２を肉厚で、且つ、１次コイル３１ａと２次コイル３２ａとを同時に内包（収納）し得る溝深さの円環状の凹部３２ｂを有する構造とした。そして、分離型トランス３０は、１次側コア３１の上面に高透磁率のフェライトからなる補助コア３１ｂを介して１次コイル３１ａを装着すると共に、２次側コア３２の凹部３２ｂに２次コイル３２ａを装着し、両コイル３１ａ，３２ａが凹部３２ｂ内において所定のギャップＧCLを隔てて対峙するように、１次コイル３１ａを凹部３２ｂ内に配置したものである。
即ち、分離型トランス３０は、１次側コア３１に装着した１次コイル３１ａを、２次側コア３２の凹部３２ｂ内の２次コイル３２ａに所定のギャップＧCLを隔てて対峙させ、一方、１次側コア３１と２次側コア３２とを１次コイル３１ａの周辺部において所定のギャップＧCRを隔てて対峙させたことを特徴としている。このような構造とすることにより、分離型トランス３０は、コア３１，３２間に形成されるギャップＧCRの位置と、コイル３１ａ，３２ａ間に形成されるギャップＧCLの位置とが、その軸方向に異なる位置となるように設定されている。
このような構造の分離型トランス３０によれば、コア３１，３２間のギャップＧCRの位置が、コイル３１ａ，３２ａ間のギャップＧCLの位置から、略１次コイル３１ａの高さ（長さ）分だけずれている。
ここで、従来構造の分離型トランスにあっては、コア間に形成されるギャップと、コイル間に形成されるギャップとは、同じ位置に形成されるので、コア間のギャップにおいて生じた漏れ磁束がそのままコイル間のギャップを通過する。従って、伝送効率を高めるには、上記コイル間に形成されるギャップを通過する漏れ磁束を少なくするべく、そのギャップを極力狭くする必要があった。
この点、本構造であれば漏れ磁束ＢLが２次コイル３２ａと鎖交するので、仮にコア３１，３２間のギャップＧCRが大きくても、コイル３１ａ，３２ａ間のギャップＧCLを通過する漏れ磁束ＢLが少なく、その分、２次コイル３２ａに鎖交して磁気的に結合することになるので、１次コイル３１ａと２次コイル３２ａとの間の結合効率を十分に高くすることが可能となる。ここで、図中、符号ＢSは、コイル間の鎖交磁束を示す。
特に、分離型トランス３０は、１次コイル３１ａと２次コイル３２ａとがその磁気回路（磁路）を共有しており、しかも２次コイル３２ａが漏れ磁束ＢLと鎖交する。このため、分離型トランス３０は、コア３１，３２間のギャップＧCRが大きくなる場合では上記の鎖交磁束の磁気抵抗と漏れ磁束の磁気抵抗の変動量はほぼ同じとなるので、コイル間の結合状況の悪化は、従来構造のものより軽減することができる。
従って、分離型トランス３０は、コア３１，３２間のギャップＧCRを或る程度大きくし、これによって各コイル３１ａ，３２ａのインダクタンスを小さくすることが可能となる。このため、分離型トランス３０は、例えば昇圧回路を用いて電圧を高めなくても、大電流の電気エネルギーを効率的に伝送することが可能となる。しかも、分離型トランス３０は、ギャップＧCRを大きく設定することができるので、振動や熱等の外来要因に対するギャップ変動の影響も小さく抑えることが可能となり、安定した電気エネルギーの伝送が可能となる。
また上述した構造によれば、分離型トランス３０は、ギャップＧCRの大きさに対する許容範囲を大幅に緩和することが可能となる。従って、分離型トランス３０は、コア３１，３２やコイル３１ａ，３２ａの製作精度、更にはその組み付け精度を緩和し、以てその製作コストを大幅に低減することが可能となる。しかも、分離型トランス３０は、前述したようにコイルのインダクタンスを小さく抑えることが可能となるので、大電流の電気エネルギー伝送に必要な電圧レベルを低く抑えることができ、高価な昇圧回路を必要としない等の利点もある。
第１１図は、第４の実施例に係る分離型トランス３４の概略的な構成を示す図である。
分離型トランス３４は、２次側コア３６の形状を更に肉厚化すると共に、その凹部３６ｂを１次側コア３５までも内部に収納可能な深さとし、また１次側コア３５を凹部３６ｂ内に収納し、２次側コア３６との間に垂直方向（軸方向）のギャップＧCRを形成するようにしたものである。即ち、分離型トランス３４は、２次側コア３６に設けた凹部３６ｂ内に１次コイル３５ａおよび２次コイル３６ａのみならず、１次側コア３５をも配置し、これらを内包（収納）する構造としたものである。
このような構造の分離型トランス３４によれば、コア３５，３６間のギャップＧCRにおいて生じる漏れ磁束ＢLが、第１０図に示した構造の分離型トランス３０以上に強く２次コイル３６ａと鎖交することになる。即ち、分離型トランス３４は、コア３５，３６間のギャップＧCRの向きとコイル３５ａ，３６ａ間のギャップＧCLとの向きが交差している。このため、分離型トランス３４は、漏れ磁束ＢLをより確実に２次コイル３６ａに鎖交させることができ、電気エネルギーの伝送効率を更に高くすることが可能となる。
また、第１２図に示すように、１次側コア３８と２次側コア３９とを同軸に対向配置させて分離型トランス３７を実現することも可能である。この第５の実施例の場合には１次側コア３８を筒型形状とし、その内側に２次側コア３９を所定のギャップＧCRを隔てて配置すると共に、２次側コア３９の周面に凹部３９ｂを形成して、その内側に１次コイル３８ａと２次コイル３９ａとを半径方向に所定のギャップＧCLを隔てて対向配置するようにすればよい。このとき、１次コイル３８ａは、高透磁率のフェライトからなる補助コア３８ｂを介して１次コア３８の内面に挿着される。
このような垂直対向型の構造としても、分離型トランス３７は、前述したようにコア３８，３９間に形成されるギャップＧCRの位置と、コイル３８ａ，３９ａ間に形成されるギャップＧCLの位置とを平面的に異ならせることで、先の各実施例と同様な効果を発揮することができる。特に、このような構造の場合、コイル３８ａ，３９ａが径方向に配置される分、ステータＳとロータ３との間隔を狭めることができるので、分離型トランス３７の薄型化を図る上で好都合である。
ところで上述した各実施例においては、コア間に形成されるギャップＧCRの位置と、コイル間に形成されるギャップＧCLの位置とを平面的に異ならせたが、ギャップＧCLを含んで形成される漏れ磁気回路の磁気抵抗を大きくすることも有用である。
第１３図は、このような観点に立脚して実現される本発明の第６の実施例に係る分離型トランス４０の概略構成を示すものである。
分離型トランス４０の構造について説明すると、その特徴とするところは１次側コア４１と、その上に装着される１次コイル４１ａとの間に高導電率材からなる、例えば銅製のリング状の遮蔽体４３を設けたことを特徴としている。
遮蔽体４３は、例えば第１４図に示すように、周方向にリングを分断して電気的な閉ループの形成を阻止するスリット４３ａを備え、磁束に対する遮蔽物として機能する。
一方、１次コイル４１ａは遮蔽体４３の上に装着され、２次側コア４２に形成された凹部４２ｂ内に配置され、２次コイル４２ａに半径方向に所定のギャップＧCLを隔てて対向配置される。ここで、２次側コア４２は、幅広の凹部４２ｂを備え、その内部の外周側に２次コイル４２ａを装着すると共に、２次コイル４２ａの内側に位置させて１次コイル４１ａを収納する。
分離型トランス４０は、このような構造であるので、コイル４１ａ，４２ａに形成される漏れ磁束の磁気回路（漏れ磁束の方向）に対して遮蔽体４３が垂直に配置されて漏れ磁束ＢLと交差する。このため、遮蔽体４３は漏れ磁束ＢLに対して磁気抵抗を大きくする作用を呈する。即ち、漏れ磁束ＢLが遮蔽体４３を通過する際、遮蔽体４３に渦電流を誘導する。この渦電流の磁界は、漏れ磁束ＢLと逆向きで、大きな磁気抵抗として作用する。この結果、分離型トランス４０は、見掛け上、遮蔽体４３を通過する漏れ磁束ＢLが大幅に減少し、コア４１，４２がなす主磁路を通過する磁束が大きくなって、その結合効率が高められる。換言すれば、遮蔽体４３は或る種の磁気抵抗として働き、漏れ磁束の秘密を抑え、ひいては漏れ磁束自体を抑える効果を発揮する。
従って、仮にコア４１，４２間のギャップＧCRを大きくし、これによってコア４１，４２がなす主たる磁気回路の磁気抵抗が大きくなっても、つまり主磁気回路の等価的な透磁率が小さくなっても、その漏れ磁気回路に磁気抵抗の大きな遮蔽体４３が設けられている。従って、分離型トランス４０は、漏れ磁気回路に流れる磁束を小さく抑えることができ、その分、主磁気回路に流れる磁束を多くして２次コイル４２ａに鎖交する磁束を高めることが可能となる。つまり、分離型トランス４０においては、コイル４１ａ，４２ａ間の結合効率を高めて電気エネルギーの伝送効率を増加させることが可能となる。
しかも、前述したようにコア４１，４２間に形成されるギャップＧCRの位置と、コイル４１ａ，４２ａ間に形成されるギャップＧCLの位置とが平面的に異なっている。分離型トランス４０は、この点でも漏れ磁束を抑えることができるので、先の各実施例に示される以上の効果を発揮することが可能となる。特に、分離型トランス４０は、遮蔽体４３を設けて磁気抵抗を高くすると言う簡単な構成で漏れ磁束を抑えることができるので、ギャップＧCRに対する寸法的許容範囲を広げる上でも効果がある。
ここで、スリット４３ａは、遮蔽体４３が１ターンコイルとして働くことを阻止し、磁気抵抗としての機能を実現する上での重要な役割を果たす。スリット４３ａが存在しない場合、遮蔽体４３は１ターンコイルとして作用し、逆にコイル４１ａ，４２ａ内での磁束の変化を抑える働きをすることになる。従って、スリット４３ａは、遮蔽体４３における閉ループの形成を阻止するように設ければ良く、その数や形成位置については特に限定されない。
ところで、遮蔽体４３の構造については、第１４図に示した円盤状のものに限定されない。即ち、第１５図に示す遮蔽体４４のように、周壁にスリット４４ａを備えた円筒状とし、本発明の第７の実施例に係る第１６図に示す分離型トランス４５に組み込み、コア４７の凹部４７ｂの内壁面に沿って設けても良い。このような構造としても、分離型トランス４５は、先の第６の実施例と同様な効果を発揮することができる。
ここで、分離型トランス４５は、遮蔽体４４を組み込んだことを除き、第１０図に示した第３の実施例に係る分離型トランス３０と構成が略同一である。従って、分離型トランス４５は、分離型トランス３０と対応する構成部材に対応する符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。
このとき、分離型トランス４５は、１次側コア４６と２次側コア４７とがギャップＧCRを介して対向配置され、１次コイル４６ａと２次コイル４７ａとの間に形成されるギャップＧCLの位置が異なっている。
また、遮蔽体４４は、第１７図に示すように、コア５１，５２間に形成されるギャップＧCRの位置と、コイル５１ａ，５２ａ間に形成されるギャップＧCLの位置とが同一の従来の平面対向型トランス構造の分離型トランス５０に組み込んでも良い。遮蔽体４４は、コア５１，５２の凹部５１ｂ，５２ｂの外壁側に設ける。
この場合、分離型トランス５０は、ギャップＧCR，ＧCLの位置が異なることによる漏れ磁束の抑制効果は期待することができないが、遮蔽体４４による漏れ磁束の抑制効果が期待できる。
ついで、第９の実施例に係る分離型トランスについて、第１８図を基に以下に説明する。
分離型トランス５５は、１次側コア５６と２次側コア５７とがギャップＧCRを介して対向配置されている。１次コイル５６ｃと２次コイル５７ｃは、互いに誘導結合するようにコア５６，５７にギャップＧCLを介して配置されている。
ここで、１次側コア５６はステータＳに、２次側コア５７は回転軸ＳHに取り付けたロータＲに、それぞれ固定されている。
１次側コア５６は、軟質磁性材、例えば、軟磁性フェライト焼結体によって円盤状に成形され、中央に挿通孔５６ａを有するとともに周縁に外周壁５６ｂを有している。
２次側コア５７は、軟質磁性材、例えば、軟磁性フェライト焼結体によって円盤状に成形され、中央に設けた筒状部５７ａによって挿通孔５７ｂを形成している。
１次コイル５６ｃおよび２次コイル５７ｃは、電線がトランス用途に対して必要に応じた巻数だけ巻回され、断面が矩形状で、全体として所定の内径寸法を有する円環状に成形されている。このとき、当該電線は、導電線の上にポリウレタン系絶縁被膜が被覆され、その上にポリアミド系融着被膜をオーバーコートしたものが用いられ、加熱することにより、前記融着被覆を相互に融着させることができ、コイル形状を保持することができる。
ここで、１次コイル５６ｃは１次側コア５６の外周壁５６ｂの内側に、２次コイル５７ｃは２次側コア５７の筒状部５７ａの外側に、それぞれ配置されている。
上記のように構成される分離型トランス５５は、以下のようにして製造した。
まず、電線をトランス用途に対応した必要巻数だけ巻回し、１次コイル５６ｃを形成した。
そして、得られた１次コイル５６ｃに、熱風を吹きかけて加熱し、融着被膜を融着させ、その形状を保持する処理を施した。尚、巻回された電線に接着剤を塗布することにより、コイル形状を保持してもよい。
その後、１次コイル５６ｃを１次側コア５６の外周壁５６ｂの内側に配設し、接着剤により接着固定する。これにより、外周壁５６ｂの内側に１次コイル５６ｃを備えた１次側コア５６を得た。
一方、２次側コア５７においては、筒状部５７ａの外側に電線をトランス用途に対応した必要巻数だけ巻回し、２次コイル５７ｃを形成した。そして、得られた２次コイル５７ｃに、熱風を吹きかけて加熱し、融着被膜を融着させ、その形状を保持する処理を施した。尚、巻回された電線に接着剤を塗布することにより、コイル形状を保持してもよい。これにより、筒状部５７ａの外側に２次コイル５７ｃを備えた２次側コア５７を得た。
次に、１次側コア５６をステータＳに固定し、２次側コア５７をロータＲに固定したのち、１次側コア５６と２次側コア５７とが、所定のギャップＧCRを隔てて対向するように、ステータＳとロータＲとを配置した。これにより、１次コイル５６ｃと２次コイル５７ｃとが所定のギャップＧCLを隔てて対向し、１次側コア５６と２次側コア５７とに内包された分離型トランス５５を製造した。
分離型トランス５５においては、１次側コア５６と２次側コア５７とが、１次側コア５６の外周壁５６ｂの内側に２次側コア５７の筒状部５７ａを挿入させた形で、所定のギャップＧCRを介して対向配置されている。そして、１次側コア５６と２次側コア５７により画成される空間内では、１次コイル５６ｃと２次コイル５７ｃとが、ギャップＧCRと異なる位置で軸方向に所定のギャップＧCLを隔てて対峙している。
分離型トランス５５は、コア５６，５７間のギャップＧCRの位置が、コイル５６ｃ，５７ｃ間のギャップＧCLの位置から、略１次コイル５６ｃの高さ（長さ）分だけずれているので、先の各実施例と同様な効果を発揮する。
特に、分離型トランス５５は、予め成形された１次コイル５６ｃを１次側コア５６の外周壁５６ｂの内側にはめ込むだけなので、細いコイル溝にコイルを挿入するための高い組立精度は要せず、分離型トランスの製造効率向上に寄与する。また、２次側コア５７においては、２次側コア５７をボビンとして直接２次コイル５７ｃを巻回するので、コア５７とコイル５７ｃとの密着性が向上するとともに、細いコイル溝に予め成形したコイルを高精度で挿入する作業を省略することができるので、分離型トランス５５の製造効率向上に寄与する。
ところで、分離型トランス５５は、第１８図に示したような、外周壁５６ｂを有するコアを１次側コア５６とし、中央に筒状部５７ａを有するコアを２次側コア５７とする態様に限定されるものではない。
例えば、第１９図に示す分離型トランス６０のように、１次側コア６１が挿通孔６１ａを有する筒状部６１ｂを中央に有しており、２次側コア６２が周縁に外周壁６２ｂを有し、中央に挿通孔６２ａが形成されていてもよい。このとき、１次コイル６１ｃは、１次側コア６１の筒状部６１ｂの外周に配設されている。また、２次コイル６２ｃは、２次側コア６２の外周壁６２ｂに密着するように配設されている。
分離型トランス６０は、図示のように、コア６１，６２間のギャップＧCRの位置が、コイル６１ｃ，６２ｃ間のギャップＧCLの位置から、略１次コイル６１ｃの高さ（長さ）分だけずれているので、先の各実施例と同様な効果を発揮する。
ついで、分離型トランスの第１０の実施例として、第２０図に示す分離型トランス６３のように構成してもよい。
分離型トランス６３は、１次側コア６４と２次側コア６５とがギャップＧCRを介して対向配置されている。１次コイル６４ｃと２次コイル６５ｃは、互いに誘導結合するようにコア６４，６５にギャップＧCLを介して配置されている。
ここで、１次側コア６４はステータＳに、２次側コア６５は回転軸ＳHに取り付けたロータＲに、それぞれ固定されている。
１次側コア６４は、軟質磁性材、例えば、軟磁性フェライト焼結体によって分離型トランス５５の１次側コア５６よりも扁平な円盤状に成形され、中央に挿通孔６４ａを有するとともに周縁に外周壁６４ｂを有している。１次側コア６４においては、外周壁６４ｂの高さが、後述する１次コイル６４ｃの高さ寸法と略同じ寸法に設定されている。
２次側コア６５は、１次側コア６４と同様に、軟質磁性材、例えば、軟磁性フェライト焼結体によって扁平な円盤状に成形され、中央に設けた筒状部６５ａによって挿通孔６５ｂを形成している。２次側コア６５においては、筒状部６５ａの高さが、後述する２次コイル６５ｃの高さ寸法と略同じ寸法に設定されている。
１次コイル６４ｃおよび２次コイル６５ｃは、電線がトランス用途に対して必要に応じた巻数だけ巻回され、断面が矩形状で、全体として所定の内径寸法を有する円環状に成形されたものである。このとき、当該電線は、導電線の上にポリウレタン系絶縁被膜が被覆され、その上にポリアミド系融着被膜をオーバーコートしたものが用いられ、加熱することにより、前記融着被覆を相互に融着させることができ、コイル形状を保持することができる。
ここで、１次コイル６４ｃは１次側コア６４の外周壁６４ｂの内側に、２次コイル６５ｃは２次側コア６５の筒状部６５ａの外側に、それぞれ配置されている。
上記のように構成される分離型トランス６３は、以下のようにして製造した。
まず、分離型トランス５５の場合と同様な手順で、外周壁６４ｂの内側に１次コイル６４ｃを備えた１次側コア６４と、筒状部６５ａの外周に２次コイル６５ｃを備えた２次側コア６５とを製造した。
そして、１次側コア６４をステータＳに固定し、２次側コア６５をロータＲに固定したのち、１次側コア６４と２次側コア６５とが、所定のギャップＧCRを隔てて対向するように、ステータＳとロータＲとを配置した。これにより、１次コイル６４ｃと２次コイル６５ｃとが１次側コア６４と２次側コア６５とに内包された分離型トランス６３を製造した。
分離型トランス６３においては、１次側コア６４と２次側コア６５とが、１次側コア６４の外周壁６４ｂの内側に２次側コア６５の筒状部６５ａを挿入させた形で、所定のギャップＧCRをあけて対向配置されている。そして、１次側コア６４と２次側コア６５により画成される空間Ｖ内においては、１次コイル６４ｃと２次コイル６５ｃとが径方向に所定のギャップＧCLを隔てて対峙している。
ここで、１次側コア６４と、２次側コア６５とを対向させた時に形成される空間Ｖの径方向の寸法Ｄは、所望寸法のギャップＧCLを介して１次コイル６４ｃと２次コイル６５ｃとを径方向に対向配置できる長さに設定される。このため、コア６４，６５およびコイル６４ｃ，６５ｃの寸法は、寸法Ｄを確保できる所定値に予め設定しておく。
以上のような構造の分離型トランス６３によれば、コア６４，６５間のギャップＧCRの向きと、コイル６４ｃ，６５ｃ間のギャップＧCLの向きとが交差している。このため、分離型トランス６３は、コア６４，６５間のギャップＧCRにおいて生じる漏れ磁束をより確実に２次コイル６５ｃに鎖交させることができ、第１１図に示す第４の実施例に係る分離型トランス３４と同様な効果を発揮することができる。特に、分離型トランス６３の場合、軸方向の寸法を小さくすることができるので、配設箇所における軸方向の寸法制約が厳しい場合に好適に用いることができる。
ところで、分離型トランス６３においては、第２０図に示したように、外周壁６４ｂを有するコアを１次側コア６４とし、中央に筒状部６５ａを有するコアを２次側コア６５とする態様に限定されるものではない。
例えば、第２１図に示す分離型トランス６７のように、１次側コア６８が挿通孔６８ａを有する筒状部６８ｂを中央に有しており、２次側コア６９が周縁に外周壁６９ｂを有し、中央に挿通孔６９ａが形成されていてもよい。このとき、１次コイル６８ｃは、１次側コア６８の筒状部６８ｂの外周に配設される。また、２次コイル６９ｃは、２次側コア６９の外周壁６９ｂの内側に密着するように配設される。
尚、前記第２の目的を達成する分離型トランスは、上述した各実施例に限定されるものではない。例えば、上記各コイルのインダクタンス等は、電気エネルギーの伝送仕様に応じて定めれば良い。また、上記各コアは、大きさ・形状等については仕様に応じて定めれば十分で、形成材料やギャップＧCRの寸法等についても、要求された仕様に応じて設定すれば良い。
また、本実施例においてコアの形成材料としては、高周波数信号の伝送に適用できる（体積抵抗率が大きい）ものであれば、格別限定されるものではないが、安価で高周波数信号の伝送に最も適している軟磁性フェライト材が好適である。軟磁性フェライト材としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等の軟磁性フェライト焼結体、Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ等の軟磁性のフェライト粉末が合成樹脂中に所定量混入されている軟磁性樹脂等をあげることができる。
更に、各実施例においては、２次側コアの内側に１次コイルと２次コイルとを位置付けたが、１次側コアに凹部を形成して１次側コアの内側に１次コイルと２次コイルとを位置付けるようににしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、前記第２の目的を達成する上記各実施例は、分離型トランスとして回転型トランスの場合について説明した。しかし、分離型トランスは、対向配置された１次側コアと２次側コアが接近したり、離れたりすることにより、電力を伝送するものであってもよい。
一方、上記実施例の分離型トランスは、１次側コアをステータＳに、２次側コアをロータＲに、それぞれ取り付ける場合について説明した。しかし、分離型トランスは、１次側コアをロータＲに、２次側コアをステータＳに、それぞれ取り付けて使用してもよいことは言うまでもない。
次に、前記第３の目的を達成する本発明の分離型トランスを用いた伝送制御装置に関する一実施例を第２２図至第３０図に基づいて詳細に説明する。
第２２図は、本発明に係る伝送制御装置の概略構成図である。第２２図において、伝送制御装置は、回転型トランス１００と、回転型トランス１００に接続される電源１２０及び起爆回路１３０を有する電力伝送系の高出力信号伝送手段と、信号伝送回路１４０及び検知回路１５０を有する信号伝送系の低出力信号伝送手段とを備えている。
回転型トランス１００は、１次側コア１０４と２次側コア１０５とがギャップＧを隔てて対向配置され、それぞれシャフト１０１を中心軸とするステータ１０２とロータ１０３に取り付けられている。ステータ１０２は、図示しないコラム側に取り付けられ、ロータ１０３はシャフト１０１に取り付けられている。また、各コア１０４，１０５の互いに対向する面に別々に離隔されて形成された複数の環状の凹部内には、１次コイル１０６，１０７と２次コイル１０８，１０９がそれぞれ装着されている。
回転型トランス１００は、１次コイル１０６に電源１２０が、１次コイル１０６と誘導結合された２次コイル１０８には起爆回路１３０が、それそれ接続され、コラム側の電源１２０からシャフト側の起爆回路１３０へ電力が供給される。ここで、２次コイル１０８は、第２３図に示すように、低抵抗値の起爆回路１３０に直接接続されているため、コイル巻数を制限してコイルのインピーダンスを小さくしている。つまり、本実施例では、例えば２Ωの起爆抵抗１３１に通電させるために、１次側コア１０４と２次側コア１０５のコア材料には、比透磁率１０のコアを用いるものとし、１次コイル１０６の巻数を３、２次コイル１０８の巻数を６とする。
１次コイル１０６に電流を流す電源１２０としては、第２３図に示すように、１次コイル１０６の一端に接続される自動車用バッテリ１２１と、ファンクションジェネレータ１２２と、ＭＯＳトランジスタ１２４を介して１次コイル１０６の他端に接続された電流増幅回路１２３とを有し、電圧１２Ｖ（パルスの波高値）、伝送周波数２０ＫＨｚのパルス波を出力するスイッチング電源を用いる。なお、図中の符号１３２は、例えば精密抵抗器等の電流測定用の抵抗である。
ここで、本発明者らが、上記伝送制御装置による伝送パワーの周波数応答特性を求めたところ、第２４図のような特性を得ることができた。すなわち、第２４図では、上記伝送制御装置の起爆抵抗１３１が２ΩでのギャップＧ、伝送周波数、伝送パワーを示しており、例えばコイル１０６，１０８間のギャップＧが１．０ｍｍの場合には、約７０Ｗの伝送パワーが実現でき、起爆開始指令からの伝送の最大遅れ時間は、伝送周波数の半波分に相当するため、伝送周波数が２０ＫＨｚなら１周期５０μ秒なので、その遅れは２５μ秒のわずかな遅れであった。
また、第２２図において、１次コイル１０７には、検知回路１５０が接続され、１次コイル１０７と誘導結合された２次コイル１０９には、信号伝送回路１４０が接続されている。これにより、上記伝送制御装置は、シャフト側の信号伝送回路１４０からコラム側の検知回路１５０へ信号を伝送することができる。
本実施例では、例えばホーンの起動スイッチのみの伝達の場合について説明すると、信号伝送回路１４０は、第２５図に示すように、２次コイル１０９にコンデンサ１４１及び起動スイッチ１４２が直列に接続されている。コンデンサ１４１と回転型トランス１００の２次コイル１０８，１０９とは１つの直列共振回路になっている。その共振回路の共振周波数は、ｆｋである。検知回路１５０は、１次コイル１０７に接続された発振器１５１及び電流測定回路１５２と、電流測定回路１５２に接続されるコンパレ−タ１５３とを有している。発振器１５１の発振周波数ｆｋと同じように設定されている。発振器１５１から周波数ｆｋの定電圧交流信号をコイル１０７に印加する。起動スイッチがオン状態になっている場合、回転型トランス１００の２次側の回路は閉ループになって、直列共振状況になる。よく知られているように、直列共振回路は、共振になった場合では、ループのインピーダンスが最も小さくなって、共振電流が最も大きい。従って、１次コイルのインピーダンスが小さくなり、発振器１５１の供給電流が大きくなる。電流測定回路１５２とコンパレータ１５３は、その電流値の最大を検知し、２次側の起動スイッチ１４２がオン状態になったことを出力信号によって知らせる。
なお、本実施例では、低出力信号伝送手段は、高出力信号伝送手段と同様にコア材料には、比透磁率１０のコアを用い、１次コイル１０７と２次コイル１０９の巻数を２０とする。また、コンデンサ１４１は、１００ＫＨｚで共振できるコンデンサ容量のものを設計選択し、起動スイッチ１４２の開閉に伴う電流の変化を１次側で検知することができる。
従って、本実施例では、エアバックの起爆時に、時間遅れなくロータ側の起爆回路に電流を通電させて確実にエアバックを起爆でき、またその間にロータ側から情報が発生しても同時に、かつ効率良くコラム側に伝送することができる。
また、自動車の信号伝送系には、ホーンの起動スイッチ以外に、例えばオート・クルーズ機能スイッチやエアコン用スイッチ等の複数の開閉動作を監視するための信号伝送系が存在する。
そこで、本発明では、第２６図に示す第２の実施例に係る信号伝送回路１４０のように、信号伝送系の数に合わせて複数のコンデンサ１４１ａ〜１４１ｎとスイッチ１４２ａ〜１４２ｎを、２次コイル１０９に並列接続させて、各スイッチの開閉によって変化する２次側の回路の共振周波数の違いを、１次側の回路に設けた掃引発振器１５４で周波数を連続的かつ周期的に変化させることで検出するように構成することも可能である。
本実施例では、エアバックの起爆時に、時間遅れなくロータ側の起爆回路に電流を通電させて確実にエアバックを起爆できるとともに、ロータ側からの複数種の情報に対しても効率良くコラム側に伝送することができる。
また、このように複数の信号伝送系が存在する場合には、例えば第２７図に示すように、１次側コア１０４と２次側コア１０５の互いに対向する面に別々に離隔させて複数（本実施例では３つ）の環状の凹部を形成させ、その各凹部内には１次コイル１０６，１０７ａ，１０７ｂと２次コイル１０８，１０９ａ，１０９ｂをそれぞれ装着させる。そして、誘導結合されたこれら１次コイル及び２次コイルにエアバック起爆用の電力伝送系と各種信号伝送系を分離して接続させて、エアバックの起爆及び各スイッチの開閉によって変化する信号の伝送を行うようにすることも可能である。なお、本実施例では、誘導結合される１次コイルと２次コイルによって構成されるトラックの数を３つとしたが、本発明はこれに限らず、上記トラックの数を４つ以上にすることも可能である。
本実施例では、エアバックの起爆の必要時に、時間遅れなく確実に起爆可能となるとともに、複数の情報も同時に伝送することができるので、さらに伝送効率を高めることができる。
また、第２８Ａ図及び第２８Ｂ図は、第２６図に示した共振回路方式を使用せずに、２次側に生じた情報を１次側に伝送する場合の伝送制御装置の回路構成の一実施例を示す回路図である。この場合には、第２７図の回転型トランスを用いて、第２８Ａ図に示した１次コイル１０７ａに発振器１５５と電流増幅回路１５６を接続させ、２次コイル１０９ａには整流回路１４３と平滑回路１４４を接続させて、信号伝送回路の駆動に必要な低電力を２次側に連続的に供給する。これにより、第２８Ｂ図に示したエンコーダ１４５、発振器１４６、変調回路１４７を有する信号伝送回路からの情報を符号化して２次コイル１０９ｂから１次コイル１０７ｂに伝送し、１次コイル１０７ｂに接続された復調回路１５７、デコーダ１５８で複合化してコラム側に出力することも可能である。
本実施例では、確実なエアバック起爆と情報の同時伝送ができるとともに、信号伝送回路への電力供給も可能となる。
なお、上述した各実施例では、回転型トランスに用いるコア材料の比透磁率が一律の場合について説明した。しかし、回転型トランスに要求されるコイルのインピーダンスやコイル間の相互インダクタンスは、用途によってそれぞれ異なり、コイル巻数、コア材料の比透磁率、使用周波数、負荷回路のインピーダンスにより設計が異なることが知られている。そこで、本発明では、第２９図に示すように、誘導結合される１次コイル１０６，１０７及び２次コイル１０８，１０９によって構成される各トラック毎に、用いる１次側コア１０４ａ，１０４ｂ及び２次側コア１０５ａ，１０５ｂの材料を変更し、比透磁率をそれぞれ異なる値に最適化することも可能である。なお、本実施例のように、コア材料の比透磁率を２種類（コア１０４ａ，１０５ａとコア１０４ｂ，１０５ｂの材料）に分ける場合、電力伝送系では、２次側の回路全体を低インピーダンスにする必要があるため、比透磁率の低いコア材料、例えば比透磁率１０のコア材料を使用し、信号伝送系では、回路全体のインピーダンスを高めに設定可能であるため、結合効率の良い比透磁率の高い材料、例えば比透磁率１００のコア材料を使用する。
本実施例では、上記各実施例の効果に加えて、設計の自由度が増えるという効果がある。
さらに、本発明の伝送制御装置で使用する分離型トランスにおいては、各コイル間の鎖交磁束の経路に透磁率の高い材質によるコアを配置し、該コアの鎖交磁束と垂直方向の断面積は、前記信号の電力レベルに応じて異ならせる。
即ち、エアバック起爆のように大電力を伝送する場合には、飽和磁束密度の関係で、各コイル間の鎖交磁束の経路に透磁率の高い材質によるコアを配置し、該コアの鎖交磁束と垂直方向の断面積は、大きくとる必要がある。また、信号伝送の場合には、小電力であるため、各コイル間の鎖交磁束の経路に透磁率の高い材質によるコアを配置し、該コアの鎖交磁束と垂直方向の断面積は、小さくても構わない。
そこで、第３０図に示す実施例では、回転型トランスに接続される伝送系の種類、すなわち電力レベル等に応じて１次側コア１０４及び２次側コア１０５の厚みを調整して、コア部分の断面積を変更させることも可能である。
本実施例では、上記各実施例の効果に加えて、回転型トランス全体の軽量化を図ることができるという効果がある。
尚、上記各実施例は、分離型トランスを自動車のステアリング装置に搭載する場合について説明した。
しかし、本発明の分離型トランスは、互いに相対回転する固定部材と回転部材との間を非接触で電気的に接続し、両部材間で電力あるいは電気信号を非接触で電送することができれば、使用対象はステアリング装置に限定されるものでないことは言うまでもなく、また、例えば、自動車のドア等のヒンジ部や回転の自由度を持つロボットアーム相互間を非接触で電気的に接続する場合等にも使用可能である。
産業上の利用可能性
第１の目的を達成する発明によれば、コイルの磁束に対する遮蔽効果を利用してコイル相互間の結合係数を高めることができるので、コア間のギャップを大きくしても、コイル間の結合状況の低下を抑制可能な分離型トランスを提供することができる。また、コイルの巻き数を少なくすれば、分離型トランスは、コイルの巻きスペースを有効利用することができる。
また、第１の目的を達成する発明によれば、コイル導体間の絶縁隙間を大きくしても、導体を横切る磁束の水平成分あるいは垂直成分に対応してそれぞれ大きい遮蔽導体面積を持つので、絶縁隙間の大きさによる結合状況の低下を一層抑制することができる。
一方、第２の目的を達成する発明によれば、コア間のギャップとコイル間のギャップとの平面的な位置を異ならせることによって漏れ磁束を２次コイルに鎖交させ、またコアにより形成される磁路に沿って高導電率の遮蔽体を設けて漏れ磁束の磁気回路の磁気抵抗を高めるので、コア間のギャップで生じる漏れ磁束を効果的に抑え、コイル間の結合係数を十分に高めることができる。この結果、コア間のギャップに対する寸法的な制約を緩和しながら、コイル間での電気エネルギーの伝送効率を高めることができるので、大電流の電気エネルギーを瞬間的に伝送するような場合であっても、そのエネルギー伝送を効率的に行うことができる。
しかも簡単な構成であり、コアやコイルの製作精度、更にはその組み付け精度の緩和を図ることができるので、その製造コスト自体を大幅に低減することができ、また振動等の外乱要因に対する動作の安定化を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
更に、第３の目的を達成する発明によれば、エアバックの起爆用の高出力信号と各種情報伝送用の低出力信号の伝送を制御する伝送制御装置において、前記高出力信号の伝送を行う電力伝送系と前記低出力信号の伝送を行う信号伝送系とを、回転型トランスの１次側コア及び２次側コアにそれぞれ別々に離隔されて巻装された１次コイルと２次コイルとに接続させたので、両伝送系を分離することができ、これによりエアバックの起爆が必要な時に、時間遅れなく大電流を通電させて確実にエアバックを起爆できるとともに、回転型トランスのロータ側からの情報も同時に、かつ効率良く得ることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0003725177.tif 000009
【図４Ｃ】
0003725177.tif 000010
【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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