(57)【要約】  本発明は、トランスコイル（１２８０）を備えるトランス素子（１）と、前記トランスコイル（１２８０）と直列に接続された補助コイル（３２）を備える補助装置（２）と、を備える、トランス内で誘導された妨害電圧の補償のための装置に関する。前記補助装置（２）は、前記トランス素子（１）内で誘導された妨害電圧（２１）が、前記補助装置（２）内で誘導された逆電圧（３１）によって低減されるように配置され構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランス内で誘導された妨害電圧の補償のための装置であって、
トランスコイル（１２８０）を備えるトランス素子（１）と、
前記トランスコイル（１２８０）と直列に接続された補助コイル（３２）を備える補助装置（２）と、を備え、
前記補助装置（２）は、前記トランス素子（１）内で誘導された妨害電圧（２１）が、前記補助装置（２）内で誘導された逆電圧（３１）によって低減されるように配置され構成されている、装置。
【請求項２】
前記補助コイル（３２）は巻回方向を有し、前記補助コイル（３２）の前記巻回方向は、前記トランスコイル（１２８０）の巻回方向と逆向きであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記補助コイル（３２）は、少なくとも１つの巻回を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記補助コイル（３２）の巻数の前記トランスコイル（１２８０）の巻数に対する比率は１：１０であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記逆電圧（３１）は、前記妨害電圧（２１）と同一の値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記逆電圧（３１）は、前記妨害電圧（２１）と比較して１８０°だけ位相がずれていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記妨害電圧（２１）は、前記逆電圧（３１）によって完全に消去されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記補助コイル（３２）は、１つのワイヤを備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記補助コイル（３２）は、前記トランス素子（１）の周囲に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記補助コイル（３２）は、前記トランス素子（１２８０）の周囲を巡って導かれていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記トランス素子（１）は２つのコア半体（３ａ，３ｂ）を有するコア（３）を備え、第１のコア半体（３ａ）は中央脚（１０ａ）及び外部脚（１１ａ）を備え、もう一つのコア半体（３ｂ）は中央脚（１０ｂ）及び外部脚（１１ｂ）を備え、前記補助コイル（３２）は前記コア（３）の少なくとも１つの外部脚（１１ａ，１１ｂ）の周囲に巻き付けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記トランス素子（１）及び前記補助装置（２）は前記装置の別個の要素であり、前記補助装置はコア（３３）を備え、前記補助コイル（３２）は前記補助装置（２）の前記コア（３３）の周囲に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記補助装置（２）は、前記トランス素子（１）の接触素子（１２４０）と、または、別個の接触素子と、導電的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車技術における超音波エコー距離センサの回路で用いられ得るトランス素子の電磁的妨害抑制のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波エコー距離センサは、自動車技術において、駐車支援／パーキングアシストシステムでの車両と対象物の間の距離測定に用いられる。超音波エコー距離センサの回路は、トランス素子（トランス）を備え得る。当該トランス素子により、送信フェーズにおいて交流電圧が高い値に変換され、当該高い電圧値により、超音波エコー距離センサが一時的に厚み振動へと励起される。送信フェーズに続く受信フェーズにおいて、エコー信号の高いインピーダンスは、トランス素子によってセンサ回路の受信回路に適合した低いインピーダンスに変換され、それにより、当該回路の最も小さな信号でさえ、ノイズの少ない状態で検出され得る。受信モードにおいて、外部妨害は、とりわけトランス内の誘導効果を通じてシステムに影響を及ぼし得る。
【０００３】
外部からトランスのリングコア内へ入る妨害場は、コイル内に妨害電圧を誘導する。リングコアを用いる代わりに、通常、距離センサ用の回路においては、ＥＰ構造を有する電気的トランス素子、例えばＥＰ５／ＥＰ６トランスが用いられる。コア半体間における、ここでは不可避の残余空隙により、コイル内で妨害電圧が誘導される。
【０００４】
妨害電圧は、例えばトランス素子内の外部交番磁界（妨害場）による誘導を通じて、生成され得る。そのような交番磁界は、例えば車両検出のための道路における誘導リングによって生成され得る。
【０００５】
誘導された妨害電圧は、従来技術によれば、いわゆる低減コイルによって低下される。その際、コア全体の周囲に配置された閉じた導体の形態の付加的なコイルが採用される。しかし、これは非常に多くの材料を用いるものであり、トランスの高い製造コストにつながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決すべき課題は、トランス内で誘導された妨害電圧を効果的に補償する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１による装置によって解決される。
【０００８】
一つの観点によれば、トランス内で誘導された妨害電圧の補償のための装置が提供される。換言すれば、装置は、トランス素子内で誘導された妨害電圧を低減し、好ましくは完全に消去するために設計され、構成されている。装置は、トランス素子を備えている。トランス素子は、例えばＥＰ５／ＥＰ６トランスである。トランス素子は、好ましくは２つのコア半体を備えるコアと、ボビンと、を備えている。ボビンは、電圧をトランスに印加するための接触素子を備えている。
【０００９】
装置は、さらに、補助装置を備えている。補助装置とトランス素子は、好ましくは直列に接続されている。補助装置は、トランス素子内で誘導された妨害電圧が、補助装置内で誘導された逆電圧によって低減されるように配置され、構成されている。誘導された逆電圧によって、容易かつ安価な方法で、トランス素子の効果的な妨害抑制が達成される。
【００１０】
トランス素子は、トランスコイルを備えている。トランスコイルは、トランスの１次及び２次コイルのワイヤを備えている。トランスコイルは、ボビンの中心パイプに巻き付けられている。補助装置は、補助コイルを備えている。好ましくは、補助コイルは１本のワイヤを備えている。その際、補助コイルのワイヤ径は、トランスコイルのワイヤ径と実質的に同一である。換言すれば、補助コイルとトランスコイルは、好ましくは同一の厚みを有する。したがって、補助コイルの製作のために、わずかな材料コストしか必要とされない。それによって、この装置のコストは低く維持される。
【００１１】
補助コイルは、巻回方向を有する。補助コイルの巻回方向は、トランスコイルの巻回方向と逆である。とりわけ、補助コイルの巻回方向は、トランス主コイル（トランスの１次コイル）の巻回方向と逆である。補助コイルは、トランスコイルと直列に接続されている。トランスコイル及び補助コイルの逆向きの巻回、並びに、トランスコイル及び補助コイルの逆向きの電気的接続によって、トランスコイル内で誘導される妨害電圧と逆向きの等しい電圧が、補助コイル内で生成され得る。生成された逆電圧によって、妨害電圧は、効果的に低減され、あるいは、理想的なケースでは完全に消去され得る。それによって、トランスの効果的な妨害抑制が達成され得る。例えばワイヤの形態のような、補助コイルの独特の設計によって、トランスの妨害抑制は、さらに、とりわけ安価に達成され得る。とりわけ、補助コイルを用いることにより、材料コストは、従来技術による妨害抑制解決策と比較して著しく低減され、これは大幅なコスト低減につながる。
【００１２】
補助コイルは、少なくとも１つの巻数を有する。補助コイルの巻数は、しかしながら、１つの巻数から顕著に逸脱してもよい。例えば、補助コイルは、２、３、４、５、１０、２０または３０の巻数を有し得る。その際、補助コイルの巻数は、好ましくはトランスコイルの巻数に適合される。トランスコイルの巻数が多いほど、補助コイルの巻数も多くなる。補助コイルの巻数のトランスコイルの巻数に対する比率は、典型的には１：１０である。妨害電圧の補償のために、とりわけ、典型的には１：１０である補助コイルの巻数のトランス主コイルの巻数に対する最適な比率が見出された。
【００１３】
補助コイル内で生成された逆電圧は、妨害電圧と類似の値、好ましくは同一の値を有する。好ましくは、逆電圧は妨害電圧と比較して、さらに１８０°だけ位相がずれている。それによって、トランス内での妨害電圧の完全な消去が達成され得る。
【００１４】
一実施例によれば、補助コイルはトランス素子の周囲に配置されている。補助コイルは、好ましくは、トランスの少なくとも外側領域の周囲を導かれている。補助コイルは、さらに、トランスコイルの周囲を導かれ得る。したがって、補助コイルは、少なくとも部分的に、トランス素子の内側、とりわけコアの内側を延び得る。とりわけ、補助コイルは８の字の形態で、トランス素子の周囲に巻き付けられ得る。この場合、補助コイルの電気的な接続は、トランス素子の接触素子を介して行われ得る。ここで、トランス素子及び補助装置は、電気的な接続のために、共通の接触素子を利用する。とりわけ、補助コイルは、その内部で短絡していない。
【００１５】
一実施例によれば、トランス素子は２つのコア半体を有するコアを備え、第１のコア半体は中央脚及び外部脚を備え、もう一つのコア半体は中央脚及び外部脚を備えている。補助コイルは、コアの一方または両方の外部脚の周囲に巻き付けられている。とりわけ、補助コイルは、トランス素子の一部の領域の周囲のみを導かれている。トランスコイル、あるいは、トランス素子の内側領域には、補助コイルは存在しない。この場合にも、補助コイルの電気的な接続は、トランス素子の接触素子を介して行われ得る。
【００１６】
補助コイルのそのような配置は、トランスの製造における利点、及び、信号技術的な利点を具備している。さらに、トランスのための別の構造が採り入れられ、あるいは、実現され得る。
【００１７】
一実施例によれば、トランス素子及び補助装置は、装置の別個の又は空間的に分離された要素を構成する。その際、補助装置、特に補助コイルは、トランス素子の少なくとも一つの部分領域の周囲には配置されていない。むしろ、トランス素子及び補助装置は、分離して配置されている。補助装置は、コア、特にシリンダーコアを備えている。コアは、フェライトコアであり得る。補助コイルは、補助装置のコアの周囲を取り巻いて配置されている。ここでも、補助コイルの巻回方向は、トランスコイルの巻回方向と逆向きである。補助コイルの電気的接続は、例えば回路基板の別個の接触素子を介して行われる。とりわけ、ここでは、トランス素子及び補助装置は、電気的接続のための共通の接触素子を利用しない。
【００１８】
対応する装置は、既存のトランス構造及び既存の補助要素が用いられ得るという利点を有している。したがって、既存の素子の設計変更は不要である。
【００１９】
さらに、対応する装置は、トランス素子内における補助装置（補助コイル）が可能でない場合に、製造技術上の利点を有する。
【００２０】
さらに、この装置は、妨害場が、狙いどおりにメイン素子（トランス）と分離して捉えられ得るという利点を具備している。
【００２１】
一実施例によれば、この装置は、トランス、変圧器及びあらゆる種類の変換器に適用可能である。とりわけ、受信時／入射時における妨害抑制のための上述した利用に加えて、妨害放射の低減を目的とする送信時／出射時における類似した利用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】従来技術によるＥＰトランスのコア半体を示している。
【図１Ｂ】従来技術によるＥＰトランス用のボビンを示している。
【図１Ｃ】従来技術による低減コイルを備えるＥＰトランスを示している。
【図１Ｄ】従来技術によるＥＰトランス用のボビンの周囲のトランス主コイルの方向を模式的に示している。
【図２】第１実施例によるトランス内の妨害電圧の補償のための装置を示している。
【図３】一実施例による、トランス主コイルとは逆向きとされたトランスの周囲の補助コイルの延在を模式的に示している。
【図４】別の実施例による、トランスの周囲の補助コイル３２の延在を模式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
装置が、以下において、実施例及びそれに付属する図面に基づいて詳細に説明される。
【００２４】
以下に示される図面は、縮尺どおりと解釈されてはならない。むしろ、より良好な図示のために、いくつかの寸法が拡大、縮小あるいは歪曲されて示され得る。
【００２５】
互いに類似した、あるいは、同一の機能を担う要素は、同一の参照符号を用いて示されている。
【００２６】
図１Ａは、従来技術によるＥＰトランス用のコア３の一実施形態を示している。コア３は、２つのコア半体３ａ，３ｂを含み、第１のコア半体３ａは、中央脚１０ａ及び外部脚１１ａを備えている。別のコア半体３ｂは、中央脚１０ｂ及び外部脚１１ｂを備えている。
【００２７】
図１Ｂは、従来技術によるＥＰトランス用のボビン１２を示している。ボビン１２は、接触装置１２１０及び接触装置１２２０を備えている。接触装置１２１０，１２２０には、図１Ｂには示されていないトランスの１次及び２次コイル（以下では、トランスコイル１２８０と総称する；例えば図１Ｃ参照）のワイヤに電圧を印加するための接触素子１２３０があり、これらのコイルはボビン１２の中心パイプ１２５０の上に巻き付けられ得る。トランスの１次コイルは、トランス主コイルとも称される。図１Ｄは、従来技術によるＥＰトランス用のトランス主コイルの巻回方向１２８１を示している。
【００２８】
接触素子１２４０は、ワイヤを終端するために用いられ、接触装置１２１０，１２２０の内部で接触素子１２３０と接続されている。ボビン１２は、中心パイプ１２５０の両端部に、側部部分／フランジ１２６０，１２７０を備える。側部部分１２６０，１２７０は、中心パイプ１２５０上に巻き付けられた１次及び２次コイルの別個のワイヤが、中心パイプ１２５０から側部側へずれ落ちることを防いでいる。
【００２９】
ボビン１２の中心パイプ１２５０に１次及び２次コイル（トランスコイル１２８０）が巻き付けられた後、２つのコア半体３ａ，３ｂが中央脚１０ａ，１０ｂによって中心パイプ１２５０の空洞の中へ挿入される。２つの外部脚１１ａ，１１ｂは、例えば互いに接着されてもよい。こうして完成したＥＰトランスは、中央脚１０ａ，１０ｂを有し、例えばフェライトからなる互いに鏡面対称に実装された２つのハーフシェル形状のコア３ａ、３ｂを備え、これらは互いに結合されている。１次及び２次コイルのワイヤは、ハーフシェル形状のコア３ａ，３ｂの内側でボビン１２５０上に巻き付けられている。
【００３０】
２分割されたハーフシェルコア３ａ，３ｂによって、妨害磁場の少なからざる部分が、フェライト材料から直接的に中央脚１０ａ，１０ｂを通じて導かれる。コア３の空隙は、２つの中央脚１０ａ，１０ｂの１つにおいて研磨加工されているが、外部脚１１ａ，１１ｂにおける不可避の残余空隙によって、外部脚１１ａ，１１ｂにおける磁気抵抗は、中央脚１０ａ，１０ｂにおけるそれの僅か１／１０〜１／５０である。それによって、妨害磁場は部分的に中央脚１０ａ，１０ｂを通って導かれ、トランスコイル１２８０内で妨害電圧が誘導される。
【００３１】
図１Ｃは、従来技術による低減コイルを備えたＥＰトランスを示している。外部妨害磁場による誘導電圧を低減するために、ＥＰトランスにおいては、付加的な短絡コイル／低減コイル１２９０が採用されている。その際、コア３全体（中央脚１０ａ、１０ｂ及び外部脚１１ａ，１１ｂ）の周囲に、１つの閉じた導電体が配置される（低減コイル１２９０；図１Ｃ上部）。その際、単一の巻回のみを有する低減コイル１２９０のコイル平面は、典型的には、トランスコイル１２８０のコイル平面と平行に配置されている（図１Ｃ下部参照）。
【００３２】
短絡コイル１２９０は、その際、可能な限り低抵抗である必要がある。これは、相当な材料コストと結びついており、高い製造コストにつながる。
【００３３】
図２は、トランス１内の妨害電圧の補償のための本発明による装置を示している。
【００３４】
装置は、トランス１（トランス素子１）を備えている。トランス１は、本質的に、図１Ａ及び１Ｂと関連付けて説明されたトランスに対応する。とりわけ、トランス１は、トランスコイル（１次及び２次コイルのワイヤ）１２８０を有するボビン１２５０、並びに、中央脚１０ａ，１０ｂを備え互いに鏡面対称に実装された２つのハーフシェル形状のフェライトコア３ａ，３ｂ（図１Ａ参照）を備え、それらのコアは互いに接続されている。さらに、図２には、外部妨害場（磁場）２０及びトランス１内で妨害場２０によって誘導された妨害電圧２１が示されている。
【００３５】
装置は、さらに、補助装置２を備えている。補助装置２は、補助コイル３２（図２〜４も参照）を備えている。補助コイル３２は、例示的に１本のワイヤ、例えば銅線を備え得る。代替的に、アルミニウム線または鋼線であってもよい。
【００３６】
従来技術による低減コイル１２９０とは対照的に、補助コイル３２は、比較的薄い導体を備えている。補助コイル３２の直径は、好ましくは、ほんの少しだけトランスコイル１２８０の直径と相違している。補助コイル３２及びトランスコイル１２８０は、好ましくは、同一の又は少なくとも類似のワイヤ厚さを有している。例えば、補助コイル３２は、４０μｍ〜１５０μｍの直径を有している。トランスコイル１２８０及び補助コイル３２は、互いに逆に巻かれている。従来技術に由来する低減コイル１２９０とは対照的に、補助コイル３２はさらにその内部で短絡していない。むしろ、補助コイル３２の接続は、別個の接点を介して行われている。とりわけ、補助コイル３２は、以下で詳細に説明するように、接点と導体接続されている。
【００３７】
補助コイル３２は、図２、３及び４に示された実施例においては、１つの巻回のみを有している。しかしながら、補助コイル３２は、複数の巻回をも有し得る。補助コイル３２は、好ましくは１〜３０の巻回、例えば５、１０、２０または２５の巻回を有する。補助コイル３２の巻数は、トランスコイル１２８０の巻き数に適合されている。補助コイル３２及びトランスコイル１２８０の巻数の比率は、有利には１：１０である。
【００３８】
補助コイル３２は、トランスコイル１２８０と直列に接続されている（例えば図２参照）。補助コイル３２及びトランス１は、とりわけ、補助コイル３２内で誘導された電圧３１がトランスコイル１２８０と直列に接続されることによって、トランス１内に結合された妨害電圧２１（図２参照）が抑制されるように、接続されている。補助コイル３２内で誘導された電圧３１は、有利には妨害電圧２１と逆向きで等しい。逆向きで等しい電圧３１は、好ましくは、妨害電圧２１と値が同一である。逆向きで等しい電圧３１は、好ましくは、妨害電圧２１と比較して１８０°だけ位相がずれている。
【００３９】
補助コイル３２内では、したがって、妨害場２０によって、妨害電圧２１と逆向きで等しい電圧３１が誘導される。逆向きで等しい電圧３１によって、トランスコイル１２８０内で誘導される妨害電圧２１が低減される。好ましくは、妨害電圧２１は、逆向きで等しい電圧３１によって完全に消去される。したがって、直列に接続されたトランス１及び補助装置２から成る装置の端子２２においては、外部妨害磁場２０の存在下においても、ゼロ電圧が存在する。
【００４０】
図２に示された実施例において、トランス１及び補助装置２は、別個の、あるいは、互いに分離して配置された要素である。この目的のために、補助装置２は、コア３３、例えばフェライトコアを備えている。補助コイル３２は、コア３３の周囲に配置されている。その際、補助コイル３２の接続は、図２には示されていない回路基板によって行われる。補助コイル３２のコア３３の周囲における巻回方向は、トランスコイル１２８０の巻回方向と逆向きである。とりわけ、コア３３の周囲における補助コイル３２の巻回方向は、トランス主コイルの巻回方向１２８１と逆向きである（これについては、図３も参照）。
【００４１】
図３は、別の実施例による、ボビン１２の周囲の補助コイル３２の延在を模式的に示している。図２に示された装置の場合のように、補助コイル３２はトランスコイル１２８０と逆向きに延びている（図３におけるトランス主コイルの巻回方向１２８１を参照）。しかしながら、図２におけるものとは異なり、補助コイル３２は、別個のコアの周囲に配置されていない。この実施例において、補助コイルは、トランスコイル１２８０の周囲を巡って導かれている。トランス１及び補助装置２は、したがって、装置の共通の要素である。とりわけ、トランス１及び補助装置２は、ここでは空間的に互いに分離されていない。補助コイル３２は、さらにトランス１の接触素子１２４０を通り、これらに接続される。
【００４２】
補助コイル３２は、トランスコイル１２８０の周囲だけでなく、トランス１全体の周囲を巡って延びている。補助コイル３２は、有利には図１Ｃと関連付けて説明された低減コイル１２９０の傍を延びている。補助コイル３２は、コア３全体（中央脚１０ａ，１０ｂ及び外部脚１１ａ，１１ｂ）の周囲に配置されている。補助コイル３２は、コア３の下方を通って導かれ、接触素子１２４０と導電的に接続される。
【００４３】
図４は、別の実施例による、トランス１の周囲の補助コイル３２の延在を模式的に示している。補助コイル３２は、ここでは、トランス１の外部脚１１ａ，１１ｂの１つまたは両方の周囲に巻き付けられている。とりわけ、この実施例においては、補助コイル３２はトランスコイル１２８０の周囲を巡って導かれない。補助コイル３２は、むしろ、トランス１の外側領域の周囲のみに巻き付けられている。
【００４４】
実施例においては、本発明の限られた数の可能な展開を説明し得たにすぎないが、本発明はこれらに限定されない。別の巻数を適用すること、または、要素を互いにずれた位置に配置することが、原理的に可能である。
【００４５】
ここで提示された主題の記載は、少数の特定の実施形態に限定されない。むしろ、それら少数の実施形態の特徴は、技術的に意味のある限り、任意に互いに組み合わせられ得る。
【符号の説明】
【００４６】
１  トランス／トランス素子
２  補助装置
３  コア
３ａ，３ｂ  コア半体
１０ａ，１０ｂ  中央脚
１１ａ，１１ｂ  外部脚
１２  ボビン
１２１０，１２２０  接触装置
１２３０，１２４０  接触素子
１２５０  中心パイプ
１２６０，１２７０  フランジ
１２８０  トランスコイル
１２８１  トランス主コイルの巻回方向
１２９０  短絡コイル／低減コイル
２０  妨害場
２１  妨害電圧
２２  端子
３１  電圧／逆電圧
３２  補助コイル
３３  コア
【図１Ａ】
2019503582.tif 000003
【図１Ｂ】
2019503582.tif 000004
【図１Ｃ】
2019503582.tif 000005
【図１Ｄ】
2019503582.tif 000006
【図２】
2019503582.tif 000007
【図３】
2019503582.tif 000008
【図４】
2019503582.tif 000009
【国際調査報告】
2019503582.tif 000010
2019503582.tif 000011
2019503582.tif 000012
2019503582.tif 000013
2019503582.tif 000014
2019503582.tif 000015