Source: https://patents.google.com/patent/JPH0851041A/en
Timestamp: 2020-02-17 21:15:09
Document Index: 708719172

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JPH0851041A - Rotary transformer - Google Patents
JPH0851041A
JPH0851041A JP7125803A JP12580395A JPH0851041A JP H0851041 A JPH0851041 A JP H0851041A JP 7125803 A JP7125803 A JP 7125803A JP 12580395 A JP12580395 A JP 12580395A JP H0851041 A JPH0851041 A JP H0851041A
JP7125803A
Mark Allan Juds
Scott Anderson Reid
Paul Gregory Rops
アンダーソン リード スコット
ジョセフ テニス チャールス
グレゴリー ロップス ポール
アラン ジャズ マーク
1994-04-26 Priority to US23366594A priority Critical
1994-04-26 Priority to US233,665 priority
1995-04-26 Application filed by Eaton Corp, イートン コーポレーション filed Critical Eaton Corp
1996-02-20 Publication of JPH0851041A publication Critical patent/JPH0851041A/en
PURPOSE: To transfer signals at a signal level and a power level by providing an annular stator where primary and secondary coils are wound around the adjacent leg parts on an U-shaped section and a rotor ferromagnetic member by performing combination in the axial direction of the U-shaped section. CONSTITUTION: An annular ferromagnetic stator 102 whose cross section is in U shape is provided. An annular ferromagnetic rotor 104 with a U-shaped cross section is arranged coaxially with the stator 102, and its leg part is combined with that of the stator 102. An outer leg part 106 of the rotor 104 is arranged close to an outer leg part 108 of the stator 102, and an inner leg part 110 of the rotor 104 is close to the inner periphery of the inner leg part 112 of the stator 102. A primary coil 114 is wound around the inner leg part 108 of the stator 102, and the secondary coil 116 is wound around the inner- periphery surface of the outer leg part 106 of the rotor 104, thus transferring signals at a signal level and a power level.
【産業上の利用分野】本発明は、一次および二次コイルを相対回転可能に配置、例えば一方のコイルが固定構造体に取り付けられ、他方のコイルがその固定コイルに対して同軸状に回転可能に配置されたシャフトまたは管に取り付けられた形式のトランスフォーマに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention can rotate the primary and secondary coil facing rotatably disposed, for example, one coil is attached to the fixed structure, coaxially with the stationary coil and the other coil it relates transformer attached form a shaft or a tube disposed.
【従来の技術】これまでの回転トランスフォーマは、トルクまたは回転変位トランスジューサ等の回転接続部での低レベル信号の伝達に用いられてきた。 BACKGROUND ART Rotation transformer so far, it has been used for transmission of low level signals at the rotation connection part such as a torque or rotational displacement transducer.
【０００３】この種の装置は、一般的に測定用に低レベルの位置あるいはひずみ表示信号を発生するか、または制御信号を発生するために用いられ、これまでは無接点構造の回転接続部等での大量の電力の伝達が望まれるか、大量の電力の伝達が必要な場合には用いられていなかった。 [0003] Such devices are generally either generates a low-level position or distortion display signal for measurement, or used to generate the control signals, the past rotational connection portion or the like of the non-contact structure massive or transmission of power is desired in, if necessary the transmission of large amounts of power has not been used.
【０００４】例えば車両ステアリングホィール上のユーザ操作式制御スイッチ、および、ステアリングホィールに取り付けられたエアバッグ膨張器を励起するための電力を発生する等の一定の自動車用途では、これまでステアリングコラムとステアリングシャフトとの間の回転接続部での電気接続を行うためにスリップリングまたは螺旋巻きしたリボン導体を用いるのが一般的であった。 [0004] For example, the user operated control switch on a vehicle steering wheel, and, in certain automotive applications, such as to generate electric power for exciting the airbag inflator mounted to the steering wheel, which until the steering column and the steering to use a slip ring or spiral wound ribbon conductor for electrical connection of the rotary connection between the shaft were common.
【発明が解決しようとする課題】スリップリングの場合、異物によって電気的接触表面が劣化する可能性があるという問題があり、螺旋巻きしたリボン導体には、高価な導電材リンクが必要であり、またステアリングホィールを車両に設置する時に複雑で困難な組み付け手順を要するという問題点がある。 [SUMMARY OF THE INVENTION] For the slip rings, there is a problem that the electrical contact surfaces by the foreign matter can degrade, the helical wound ribbon conductor, requires expensive conductive material link, also there is a problem of requiring complicated and difficult assembly procedures when installing the steering wheel to the vehicle.
【０００６】このため、製造コストが低く、信頼性が高くなるようにして信号レベルおよび大きい電力レベルの信号の両方を伝達できる無接点回転電気接続部を提供する方法または手段を提供することが望まれている。 [0006] Therefore, production cost is low, is to provide a method or means to provide a contactless rotary electrical connections to both the signal level as increased reliability and high power levels of the signals can be transmitted Nozomu It is rare.
【０００７】図１５は、従来型トランスフォーマ１０を示しており、環状のステータ部材１４，１６内の中央に回転シャフト１２が配置されている。 [0007] Figure 15 shows a prior art transformer 10, the rotation shaft 12 is centrally disposed within an annular stator members 14, 16. プラスチックロータ１８が回転シャフト１２に取り付けられている。 Plastic rotor 18 is mounted on the rotary shaft 12.
【０００８】ほぼＵ字形状のステータ部材２０には、その外側の脚部の内側表面にコイル２８が巻き付けられており、それに軸方向に隣接して第２ステータ部材２２が配置されている。 [0008] substantially U-shaped stator member 20, a coil 28 is wound on the inner surface of the leg portion of the outside, it second stator member 22 adjacent to the axial direction is disposed. ロータ１８には回転コイル３０が、コイル２８に対して回転可能に取り付けられている。 The rotor 18 rotating coil 30 is rotatably attached to the coil 28.
【課題を解決するための手段】本発明は、ほぼＵ字形状断面で、そのＵ字形状の脚部を軸方向に互いに組み合わせ、Ｕ字形状断面の隣接した脚部にそれぞれ一次および二次コイルを巻き付けた環状のステータおよびロータ透磁性部材を備えた回転トランスフォーマを提供するものである。 The present invention SUMMARY OF] is a generally U-shaped cross section, the U-shaped combined with each other in the axial direction legs shape, U-shape cross section of the adjacent one, respectively the legs primary and secondary coils it is to provide a rotary transformer having an annular stator and a rotor magnetically permeable member wrapped with.
【００１０】本発明のトランスフォーマは、Ｕ字形状ステータ部材の内側脚部の半径方向外周に一次コイルを取り付けている。 [0010] transformer of the present invention is attached to primary coil radially outer periphery of the inner leg of the U-shaped stator member. 二次すなわち出力コイルは、Ｕ字形状ロータ部材の半径方向外側脚部の内側表面に巻き付けられている。 The secondary or output coil is wound on the inner surface of the radially outer leg of the U-shaped rotor member.
【００１１】トランスフォーマはとくに、ステータを固定コラムに取り付け、それに挿通したステアリングシャフトにロータを取り付けた自動車用ステアリングコラムに用いるのに適している。 [0011] transformer is particularly suitable for mounting the stator to the fixed column, it is used rotors for automotive steering column fitted with a steering shaft inserted through.
【００１２】トランスフォーマは、２〜５ｋＨｚの周波数範囲で比較的高い効率を与えることができるように、 [0012] The transformer so as to be able to provide a relatively high efficiency in the frequency range of 2-5 kHz,
鉄または強磁性素材の巻線比および量を最適化するために繰り返し設計される。 Repeat is designed to optimize the turns ratio and the amount of iron or ferromagnetic material.
【００１３】本トランスフォーマは、上記周波数では単位体積および単位質量当たりの電力伝達能力が非常に高い。 [0013] The transformer, power transfer capability per unit volume and unit mass in the frequency is very high.
【００１４】本発明のトランスフォーマは、ステアリングホィールに取り付けられたユーザ作動式制御ボタン、 [0014] transformer of the present invention, a user actuated control buttons mounted on the steering wheel,
例えばラジオ操作またはクルーズコントロール機能用のものからの信号を回転ステアリングコラム−シャフト接続部で伝達するのにとくに適している。 For example rotating radio signals from those manipulation or cruise control function steering column - are particularly suitable for transmission in the shaft connection.
【００１５】本発明のトランスフォーマは、また、車両ステアリングホィールに取り付けられた車両乗員の身体拘束用エアバッグを膨張させるために、点火用トリガ部材を作動するための飽和状態に近いレベルの電力レベル信号を伝達するのにも非常に適している。 The transformer of the present invention also vehicle vehicle occupant restraint airbag attached to the steering wheel to inflate, near the level of the power level signal into a saturated state for actuating the ignition trigger member also very suitable to convey.
【００１６】環状のステータ（１０２）およびロータ（１０４）が設けられ、その各々の断面がほぼＵ字形で、互いに近接して軸方向に組み合わされている回転トランスフォーマ。 The annular stator (102) and rotor (104) is provided at each of the cross-section is substantially U-shaped, rotary transformer are combined axially close to each other.
【作用】ステータには、そのＵ字形の内側脚部の半径方向外側表面に一次コイル（１１４）が巻き付けられている。 [Action] the stator, the primary coil (114) is wound around the radially outer surface of the inner leg of the U-shape.
【００１８】ロータには、そのＵ字形の半径方向外側脚部の内側表面に二次コイル（１１６）が巻き付けられている。 [0018] The rotor, a secondary coil (116) is wound on the inner surface of the radially outer leg of the U-shape. 一次コイルは巻数が１０で最適化され、２〜５ｋ The primary coil turns are optimized at 10, 2~5k
Ｈｚの周波数で二次電流出力を最大にするためには、二次コイルの巻数を約４０にする。 In order to maximize the secondary current output in Hz of frequency, the number of turns of the secondary coil 40.
【００１９】トランスフォーマは、単位体積および単位質量当たり最大の電力出力を与えることができるように反復設計手順によって最適化される。 The transformer is optimized by an iterative design procedure to be able to provide the maximum power output per unit volume and unit mass.
【実施例】図１を参照しながら説明すると、本発明のトランスフォーマ１００には、横断面がほぼＵ字形状で、 EXAMPLES To illustrate with reference to FIG. 1, the transformer 100 of the present invention, almost U-shaped cross section,
Ｕ字形状の半径方向外側の脚部が半径方向内側の脚部より軸方向に幾分長い環状の強磁性ステータ部材１０２が設けられている。 Legs radially outer U-shaped radially inner leg somewhat longer annular ferromagnetic stator member 102 in the axial direction than is provided.
【００２１】環状の強磁性ロータ部材１０４が、ステータ１０２と同軸状に配置されており、ロータ１０４は横断面がほぼＵ字形状で、その脚部が軸方向においてＵ字形状ステータ１０２の脚部と組み合わされている。 The annular ferromagnetic rotor member 104 is disposed in the stator 102 and coaxially rotor 104 is substantially U-shaped cross section, the legs of the U-shaped stator 102 that legs in the axial direction It has been combined with.
【００２２】ロータのＵ字形状の外側脚部１０６が、Ｕ The outer legs 106 of the rotor of U-shaped, U
字形状ステータの外側脚部１０８に近接する位置に配置されており、ロータの内側脚部１１０がステータの内側脚部１１２の内周に近接している。 It is arranged at a position close to the outer leg 108 of the shaped stator, inner leg 110 of the rotor is close to the inner periphery of the inner leg 112 of the stator.
【００２３】一次コイル１１４がステータの内側脚部の周りに巻き付けられている一方、出力すなわち二次コイル１１６がロータの外側脚部１０６の内周面の周りに巻き付けられている。 [0023] While the primary coil 114 is wound around the inner leg of the stator, the output or secondary coil 116 is wound around the inner peripheral surface of the outer leg portion 106 of the rotor.
【００２４】本発明のトランスフォーマの物理的パラメータを決定する方法および技術を図面を参照しながら以下に説明する。 [0024] describing the methods and techniques for determining the physical parameters of the transformer of the present invention below with reference to the drawings.
【００２５】設計手順 図２において、Ｈ１＝Ｋ（定数）を選択する。 [0025] In the design procedure Figure 2, selects H1 = K (constant).
【００２６】ステアリングシャフトの直径に基づいてＤ [0026] based on the diameter of the steering shaft D
２を想定する。 2 is assumed.
【００２７】Ｇ１＝Ｇ２＝Ｇ３＝Ｇ４＝Ｇ５を選択する。 [0027] to select the G1 = G2 = G3 = G4 = G5.
【００２８】体積の制約に基づいてＨ５を選択する。 [0028] to select the H5 based on the volume of constraints. Ｉ． I. 一次コイルの場合 Ｎ１＝１０＝Ｃｕ磁気ワイヤのコイル巻数とする。 If the primary coil and N1 = 10 = Cu magnetic wire coil turns of.
【００２９】ワイヤサイズ＝２０ＡＷＧとする。 [0029] and wire size = 20AWG.
【００３０】一次コイルパラメータを指定する。 [0030] to specify the primary coil parameters.
【００３１】ｐ＝巻線の詰め込み因数 Ｄ＝Ｄ４＝コイル内径（メートル） Ｒ＝巻線の抵抗（オーム） ρ＝Ｃｕの抵抗率＝１．７２１４×｛１０のマイナス４ [0031] p = winding packing factor D = D4 = -4 coil inner diameter (meters) resistance of R = winding (ohms) [rho = Cu resistivity = 1.7214 × {10
乗( オーム／メートル）｝ Ｈ＝コイルの軸方向長さ（メートル）＝Ｈ５−Ｇ５−２ Th power (ohm / meter)} H = axial length of the coil (m) = H5-G5-2
（Ｈ１） ｄｉ＝絶縁体（ワニス単層）付きワイヤφ（ｍ） ｄｅ＝裸Ｃｕワイヤφ（ｍ） ａ＝巻線空間の断面積（平方ｍ) ＭＴＬ＝巻線の平均１巻き長さ 以下の計算を行う。 (H1) di = insulator (varnish monolayer) with wire phi (m) de = bare Cu wire phi (m) a = cross-sectional area of ​​the winding space (sq m) below the average one turn length of the MTL = winding perform the calculations.
【数２】 [Number 2] 外径＝Ｄ４＋２Ｗ＝一次コイルの外径（メートル） ＭＴＬ＝π（Ｄ＋Ｗ） Outer diameter of = D4 + 2W = primary coil (meters) MTL = π (D + W)
【数３】 [Number 3] ＩＩ． II. 二次コイルの場合 コイルパラメータを指定する。 If the secondary coil to specify the coil parameters.
【００３５】Ｎ２＝４Ｎ１＝コイル巻数とする。 [0035] N2 = 4N1 = the number of coil turns.
【００３６】ワイヤサイズ＝２０ＡＷＧとする。 [0036] and wire size = 20AWG.
【００３７】ｐ＝巻線の詰め込み因数 ＡＷＧ＝アメリカンワイヤゲージ Ｄ＝外径＋２（Ｇ５）＝コイル内径（メートル）、但し外径＝一次コイル外径 [0037] p = winding packing factor AWG = American Wire Gauge D = outer diameter +2 (G5) = coil inner diameter (m), where the outer diameter = primary coil outer diameter
【数４】 [Number 4] Ｈ＝コイルの軸方向長さ（メートル）＝Ｈ５−Ｇ５−２ H = axial length of the coil (m) = H5-G5-2
（Ｈ１） 一次コイルの場合と同様にしてｄｉ、ｄｃ、Ｗ、ＭＴ (H1) in the same manner as in the case of the primary coil di, dc, W, MT
Ｌ、Ｒ２を計算する。 To calculate the L, R2.
【００３９】Ｄ５＝Ｄ＋２Ｗ＝コイル外径（メートル） 図２、３および４を参照しながら、磁気抵抗を決定する。 [0039] Referring to D5 = D + 2W = coil outer diameter (m) 2, 3 and 4 to determine the magnetoresistance.
【００４０】部材Ａの磁気抵抗＝ＲＡ The magnetic resistance of the member A = RA
【数５】 [Number 5] 但し、μ＝フェライト材の透磁率で、 However, in the magnetic permeability of μ = ferrite material,
【数６】 [6] の範囲にある。 It is in the range of. 部材Ｅの磁気抵抗＝ＲＥ Magnetoresistive members E = RE
【数７】 [Equation 7] ギャップ１の磁気抵抗＝ＲＧ１ The magnetic resistance of the gap 1 = RG1
【数８】 [Equation 8] 但し、 However,
【数10】 [Number 10] ギャップ２の磁気抵抗＝ＲＧ２ The magnetic resistance of the gap 2 = RG2
【数11】 [Number 11] 部材Ｄの磁気抵抗＝ＲＤ Magnetoresistive members D = RD
【数12】 [Number 12] 部材Ｂの磁気抵抗＝ＲＢ Magnetoresistive components B = RB
【数13】 [Number 13] 部材Ｃの磁気抵抗＝ＲＣ Magnetoresistive member C = RC
【数14】 [Number 14] ギャップ４の磁気抵抗＝ＲＧ４ The magnetic resistance of the gap 4 = RG4
【数15】 [Number 15] 部材Ｆの磁気抵抗＝ＲＦ Magnetoresistive member F = RF
【数16】 [Number 16] 図４において、 4,
【数18】 [Number 18] 図５において、 In FIG. 5,
【数19】 [Number 19]
【数20】 [Number 20] ＲＬ２＝１／ＰＬ２＝二次コイルの場合の漏洩磁気抵抗。 Leakage magnetic resistance in the case of RL2 = 1 / PL2 = secondary coil. 但し、 However,
【数21】 [Number 21] 図５において、 １． 5, 1. Ｖ１＝Ｎ１×（ｄΦ１/ ｄｔ）＋Ｉ１＋Ｒ１ ２． V1 = N1 × (dΦ1 / dt) + I1 + R1 2. Ｖ２＝Ｎ２( ｄΦ３/ ｄｔ） ２（ａ） Ｚ２＝Ｒ２＋ＲＬ−ＸＬ 但し、抵抗負荷の場合ＸL ＝０ ２（ｂ） ＫＲ＝（ＲＬ１＋ＲＬ２＋ＲＭ) ／ＲＬ２ ３． V2 = N2 (dΦ3 / dt) 2 (a) Z2 = R2 + RL-XL However, if the resistive load XL = 0 2 (b) KR = (RL1 + RL2 + RM) / RL2 3.
【数22】 [Number 22]
【数23】 [Number 23] ５． 5. Ｎ１×Ｉ１−（Φ１−Φ２) ×ＲＬ１＝０ ６． N1 × I1- (Φ1-Φ2) × RL1 = 0 6. ＲＬ１×（Φ２−Φ１) ＋ＲＭ×Φ２＋ＲＬ２× RL1 × (Φ2-Φ1) + RM × Φ2 + RL2 ×
（Φ２−Φ３) ＝０ ７． (Φ2-Φ3) = 0 7. ＲＬ２×（Φ３−Φ２) ＋Ｎ２×Ｉ２＝０ RL2 × (Φ3-Φ2) + N2 × I2 = 0
【数24】 [Number 24] ＢＢ＝Ｎ３×｛ＫＲ−（ＲＬ１/ ＲＬ２) ｝＋（ＫＲ− BB = N3 × {KR- (RL1 / RL2)} + (KR-
１）×｛（Ｎ１×ＲＬ２) ／（Ｒ１×ＲＬ１) ＣＣ＝ＫＲ×ＲＬ２−ＲＬ１−ＲＬ２ ＤＤ＝（Ｎ２×Ｎ１×ＮＲ) ／（Ｚ１×Ｒ１×ＲＬ１; 1) × {(N1 × RL2) / (R1 × RL1) CC = KR × RL2-RL1-RL2 DD = (N2 × N1 × NR) / (Z1 × R1 × RL1;
ＥＥ＝（ＫＲ−１）×｛（Ｎ１×ＲＬ２) ／ＲＬ１×Ｒ EE = (KR-1) × {(N1 × RL2) / RL1 × R
１) Ｖ１は正弦電圧であるから、φ１も，その形状であると想定される。 1) V1 Since a sinusoidal voltage, .phi.1 are also assumed to be the shape.
【数25】 [Number 25] 式９を微分すると、 By differentiating the expression 9,
【数26】 [Number 26] および and
【数27】 [Number 27] が得られ、これを式８に代入することによって、交互にｓｉｎωｔ＝０およびｃｏｓωｔ＝０である条件から、 Is obtained which by substituting the equation 8, the sin .omega.t = 0 and cos .omega.t = 0 is a condition alternately,
Ｋ１およびＫ２を決定することができる。 It is possible to determine the K1 and K2.
【００４６】Ｋ１およびＫ２を得た後、式９を解いてφ [0046] After obtaining the K1 and K2, phi by solving Equation 9
１を求める。 Seek 1.
【００４７】φ１を決定してから、式１を解いてＩ１を求める。 [0047] from to determine the φ1, seek I1 by solving the equation (1). Ｉ１を決定してから、式５を解いてφ２を求める。 From to determine the I1, seek φ2 by solving the equation (5). φ２の数式を式６に代入して解き、φ３を求める。 Solve the formula of φ2 into Equation 6, seek φ3.
φ３を求めてから、２（ａ）をＺ２に代入することによって式４を解いて、二次すなわち出力電流Ｉ２を求める。 After asking .phi.3, ​​2 a (a) by solving Equation 4 by substituting the Z2, obtaining the secondary or output current I2.
【００４８】また、式２から、微分してｄφ３/ ｄｔに代入することによってトランスフォーマの二次すなわち出力電圧Ｖ２を決定する。 [0048] Also, from equation 2, to determine the secondary or output voltage V2 of the transformer by substituting the derivative to dφ3 / dt.
【００４９】上記手順を用いて、負荷インピーダンスおよび図２のトランスフォーマ寸法の値を選択し、Ｎ１、 [0049] Using the above procedure, select a value of transformer dimensions of the load impedance and FIG 2, N1,
Ｎ２の値を選択することによって、Ｖ２およびＩ２の値を計算することができる。 By selecting the value of N2, it is possible to calculate the value of V2 and I2.
【００５０】ここでは、二次コイル負荷が、被電気着火部材で見られるような２．５Ω（オーム）の値の純抵抗分を備えているものとした。 [0050] Here, the secondary coil load was assumed to have a pure resistance component of the value of 2.5Ω as seen in the electric igniter (ohms).
【００５１】＃２０ＡＷＧ銅の巻数Ｎ１を１０から１０ [0051] the number of turns N1 of # 20AWG copper from 10 10
０まで増分した。 It was incremental to 0. ＃２０ＡＷＧ銅の巻数Ｎ２を１０から１００まで増分した。 # 20AWG copper of the number of turns N2 was incremented from 10 to 100.
【００５２】入力電圧Ｖ1 を５ボルトピーク（３．５Ｖ [0052] The input voltage V1 5 volts peak (3.5V
ＲＭＳ）の正弦波形であると仮定し、Ｖ１の周波数ωを１００Ｈｚから５０ｋＨｚまで増分した。 Assuming a sinusoidal waveform of RMS), and increments the frequency ω of V1 to 50kHz from 100 Hz.
【００５３】図６では、２．５オームの抵抗負荷で、周波数を２ｋＨｚと仮定し、ギャップＧ１〜Ｇ５が同一値０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）、Ｄ１が１インチ（２５．４ミリメートル）、Ｈ５が０．７０インチ（１７．８ミリメートル）で作動する場合に上記式を解いて二次電圧および電流を求め、二次コイル巻数Ｎ [0053] In Figure 6, at 2.5 ohm resistive load, assuming the frequency is 2 kHz, 0.030 inch (0.762 mm) gap G1~G5 the same value, D1 is 1 inch (25.4 mm ), determine the secondary voltage and current by solving the above equation if the H5 operates 0.70 inches (17.8 mm), the secondary coil turns N
2 の１０〜１００の範囲の様々な値に対する一次コイル巻数Ｎ１の１０〜１００の範囲での各増分について負荷の電力出力を計算した。 And calculating the power output of the load for each increment of 10 to 100 range of the primary coil turns N1 for various values ​​ranging from 2 10 to 100.
【００５４】その結果が、二次コイル巻数Ｎ２：負荷への電力出力（ワット）の値を、一次コイルの巻数を１０ [0054] As a result, the secondary coil turns N2: the value of the power output to the load (W), the number of turns of the primary coil 10
ずつ増分した各場合について示す曲線群でグラフ表示されている。 By being displayed graph curves showing a case each incrementing.
【００５５】図６からわかるように、図１および２のトランスフォーマにおいて、形状を替えた場合の予測電力出力は、一次コイルの巻数が１０、二次コイルの巻数Ｎ [0055] As can be seen from FIG. 6, in the transformer of FIG. 1 and 2, predicted power output when changing the shape, number of turns of the primary coil 10, secondary coil turns N
２が２８〜４０の範囲にある場合に最大になる。 2 is maximized when in the range of 28-40.
【００５６】図６のグラフから、巻数が１０の一次コイルを用いて、一次コイル巻数に対する二次コイル巻数の比を４にした場合に構造が最適になることが明らかになった。 [0056] From the graph of FIG. 6, the number of turns by using a primary coil 10, the structure in the case where the ratio of the secondary coil turns for the primary coil turns to 4 was found to be the optimum.
【００５７】図７では、一次コイルの巻数を１０にし、 [0057] In Figure 7, the number of turns of the primary coil 10,
二次コイルの巻数Ｎ２を１０から１００まで増分した場合の物理的に同じトランスフォーマ構造を再び上記式１ Physically again above formula 1 the same transformer structure when the number of turns N2 of the secondary coil has incremented from 10 to 100
〜８に代入した。 8 were assigned to.
【００５８】一次電圧周波数の１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ [0058] 100Hz~50kHz of primary voltage frequency
の範囲での各増分値について二次電圧および電流を計算した。 It was calculated secondary voltage and current for each increment in the range of.
【００５９】これらの計算の結果が、図７に周波数の各増分に対応した曲線群で示されており、２．５オームの抵抗負荷への二次コイルの電力出力が二次コイルの増分巻数Ｎ２の関数としてグラフ表示されている。 [0059] The results of these calculations is shown by a curve group corresponding to each increment of the frequency in Figure 7, 2.5 ohms secondary coil of the power output of the secondary coil incremental turns of the resistance load It is graphed as a function of N2.
【００６０】図７からわかるように、１ｋＨｚより高い周波数では、最適電力出力を得るためには二次コイルの巻数が一次コイルの巻数の４〜５倍である必要がある。 [0060] As can be seen from Figure 7, at frequencies higher than 1 kHz, for optimum power output is required the number of turns of the secondary coil is 4-5 times the number of turns of the primary coil.
【００６１】図８には、一次電流Ｉ1 が二次コイルの巻数Ｎ２の関数として、周波数の１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ [0061] Figure 8 as a function of the number of turns N2 of the primary current I1 is a secondary coil, the frequency 100Hz~50kHz
の範囲での様々な増分値に対応した曲線群でグラフ表示されている。 It is graphed in curves corresponding to various increments in the range of.
【００６２】図８の様々なグラフからわかるように、２ [0062] As can be seen from a variety of graph in FIG. 8, 2
ｋＨｚ以上の周波数の場合、二次コイルの巻数Ｎ２が４ In the case of frequencies above kHz, the number of turns N2 of the secondary coil 4
０以上で最適な結果が達成される。 Optimum results are achieved with zero or more.
【００６３】図９では、仮定トランスフォーマ構成に対して２ｋＨｚの周波数を選択して、式１〜８を用いて、 [0063] In FIG. 9, by selecting the frequency of 2kHz respect assumption transformer configuration, using Equation 1-8,
一次コイル巻線Ｎ１の１０〜１００の範囲での様々な増分値について一次電流Ｉ1 を計算した。 It was calculated primary current I1 for various incremental value at 10 to 100 range of the primary coil winding N1. その結果が図９ As a result Figure 9
の曲線群としてグラフ表示されている。 It is displayed graphically as group of curves.
【００６４】一次コイル巻線Ｎ１が１０の場合、二次コイル巻数Ｎ２を４０にすれば、飽和状態まで十分なゆとりを備えた最適に近い結果が得られることも図９からわかる。 [0064] When the primary coil winding N1 is 10, if the secondary coil turns N2 in 40, can be seen from Figure 9 that near optimum results with sufficient clearance to saturation is obtained.
【００６５】このように、一次コイルの巻数を１０に、 [0065] In this way, the number of turns of the primary coil 10,
二次コイルの巻数を４０に選択することが、現時点で全体的に最適な結果を達成するために好ましいと考えられる。 Selecting the number of turns of the secondary coil 40 is considered preferable in order to achieve the best overall results at this time. 第１表 Table 1
【表２】 [Table 2] 第１表を参照しながら説明すると、上記寸法のトランスフォーマは、総重量が341 グラム、体積が83.4立方ｃ To explain with reference to Table 1, transformer of the dimensions, the total weight is 341 g, volume 83.4 cubic c
ｍ、一次コイル巻数が１０、二次コイル巻数が40になるように形成され、決定された。 m, the primary coil turns is 10, the secondary coil turns are formed so as to 40 was determined.
【００６８】トランスフォーマの二次コイルは、一次コイルの3.5VRMS 励起に接続され、2.5 オームの抵抗負荷を二次コイルの両端に接続して、トランスフォーマを10 [0068] the transformer secondary coil is connected to 3.5VRMS excitation of the primary coil, by connecting a 2.5 ohm resistive load across the secondary coil, the transformer 10
0 Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲で増分する様々な一次電圧周波数で作動させ、負荷へ送られる電力出力を測定した。 0 Hz～5kHz was operated at various primary voltage frequency increments in the range of, to measure the power output delivered to the load. トランスフォーマは、周波数100 Ｈｚの一次電圧でほぼ飽和することがわかり、飽和磁束密度は、一次コイルへ加えられる48ボルトアンペアＲＭＳで4800ガウスであることが決定された。 Transformer was found to be nearly saturated with the primary voltage of the frequency 100 Hz, the saturation magnetic flux density was determined to be 4800 Gauss at 48 volts amperes RMS applied to the primary coil.
【００６９】一次コイルに加えられるボルトアンペアおよび出力電圧が測定され、その値が第１表に示されている。 [0069] is measured volt-amperes and an output voltage applied to the primary coil, its value is shown in Table 1. 効率比、すなわち１ボルトアンペア入力当たりのワット出力が計算され、その値が第１表に示されている。 Efficiency ratio, i.e. watts per volt ampere input is calculated, its value is shown in Table 1.
【００７０】図15に示されている従来型トランスフォーマについて同様なテストを行って、測定値を取った。 [0070] The prior art transformer shown in Figure 15 by performing the same tests, measurements were taken.
【００７１】これらの値も第１表に示されている。 [0071] These values ​​are also shown in Table 1. 図10 Figure 10
では、本発明のトランスフォーマの効率比の値が励起電圧の増分周波数に対応して、測定値を四角で表示した上側のグラフでグラフ表示されている。 So the value of the relative efficiency of the transformer of the present invention support incremental frequency of the excitation voltage, are displayed graph in the upper graph displaying the measured values ​​in a box.
【００７２】同様に、従来型トランスフォーマの場合の入力電圧の増分励起周波数に対応した効率比の値が、測定値をひし形で表示した下側のグラフでグラフ表示されている。 [0072] Similarly, the values ​​of the efficiency ratios corresponding to incremental excitation frequency of the input voltage when the prior art transformer, are graphically displayed measurements at lower graph displaying by diamonds.
【００７３】図10の上下のグラフを比較すればわかるように、本発明のトランスフォーマの１〜２ｋＨｚの周波数での効率は、従来型トランスフォーマの効率の７倍程度である。 [0073] As can be seen by comparing the upper and lower graphs in FIG. 10, the efficiency of the frequency of 1~2kHz transformer of the present invention is 7 times the efficiency of a prior art transformer.
【００７４】第１表に示されたテストデータおよび物理的測定データに基づいて、図１のトランスフォーマおよび図９に示されている従来型トランスフォーマの電力出力を計算した。 [0074] Based on the test data and the physical measurement data shown in Table 1 was calculated power output of the prior art transformer shown in transformer and 9 of Figure 1.
【００７５】これらの計算の結果が入力電力周波数の各増分値で測定した電力出力に基づいてワット／グラム重量およびワット／立方ｃｍとして第１表に示されている。 [0075] are shown in Table 1 as w / gram and watts / cubic cm, based on the power output results measured at each increment of the input power frequency of these calculations.
【００７６】その値が図11にグラフ表示されており、計算値を四角で表示した上側のグラフは図１のトランスフォーマの値を表している。 [0076] the value are displayed graphically in Figure 11, upper graph displaying the calculated value by squares represents the value of the transformer of Figure 1.
【００７７】計算値をひし形で表示した下側のグラフは図15の従来型トランスフォーマの値を表している。 [0077] lower graph of the calculated value displayed by diamonds represents the value of the prior art transformer of Figure 15.
【００７８】本発明の場合にトランスフォーマの重量の関数として二次コイルＮ２のワット出力で表された出力密度が、図15のトランスフォーマより３桁大きいことがわかる。 [0078] power density, expressed in watts output of the secondary coil N2 as a function of the weight of the transformer in the case of the present invention, it can be seen that three orders of magnitude greater than the transformer of Figure 15.
【００７９】図12には、図１および図15のトランスフォーマの出力電力の計算結果がグラフ表示されており、計算値を四角で表示した上側のグラフは図１のトランスフォーマを表し、計算値をひし形で表示した下側のグラフは図15の従来型トランスフォーマを表している。 [0079] Figure 12 is a calculation result of the output power of the transformer of FIG. 1 and FIG. 15 are graphed, upper graph displaying the calculated value in squares represent transformer of FIG. 1, the calculated values ​​rhombus lower graph display in represents the prior art transformer of Figure 15.
【００８０】図12から明らかなように、図１のトランスフォーマの体積の関数としての出力電力が、図15の従来型トランスフォーマの場合より３桁大きい。 [0080] As apparent from FIG. 12, the output power as a function of the volume of the transformer of FIG. 1, 3 orders of magnitude greater than that of prior art transformer of Figure 15. 励起電圧は最大値・５ボルトピークすなわち3.5 ボルトＲＭＳの場合である。 Excitation voltage is the case for maximum and 5 volts peak or 3.5 volts RMS.
【００８１】図13は、飽和磁束密度において図１のトランスフォーマの電力出力を周波数の各増分値に対して線形シミュレーション分析によって計算し、周波数の関数としてワット／立方ｃｍでグラフ表示しており、その計算点が図13の上側のグラフに四角で表示されている。 [0081] Figure 13, the power output of the transformer of Figure 1 was calculated by linear simulation analysis for each increment of the frequency in the saturation magnetic flux density, graphically depicts in watts / cubic cm as a function of frequency, the calculation point is displayed in a square in the upper graph of Figure 13. 計算点は、第１表で与えられたデータに基づいている（励起電圧５ボルトピーク／3.5 ボルトＲＭＳ）。 Calculation point is based on the data given in Table 1 (excitation voltage 5 volts peak /3.5 volts RMS).
【００８２】図14には、本発明のトランスフォーマについて、飽和磁束密度での周波数の各増分値に対する電力出力のデータを第１表から決定して、図14のグラフの四角で表示されている周波数の様々な増分値に対してトランスフォーマ重量１グラム当たりのワット出力の関数としてグラフ表示した（励起電圧５ボルトピーク／3.5ボルトＲＭＳ）。 [0082] Figure 14, for the transformer of the present invention, the frequency at which the data of the power output for each increment of the frequency in the saturation magnetic flux density determined from Table 1, are displayed in a square in the graph of FIG. 14 graphical representation as a function of the watt output of the transformer weight per gram for different increment (excitation voltage 5 volts peak /3.5 volts RMS).
【００８３】図13を図12と、また図14を図11と比較すればわかるように、図１のトランスフォーマの性能は、トランスフォーマを飽和状態にすることによって向上する。 [0083] and FIG. 12 to FIG. 13, and as can be seen by comparison with FIG. 11 to FIG. 14, the performance of the transformer of Figure 1 is improved by the transformer into saturation.
【００８４】このように、本発明は、回転トランスフォーマの単位体積および単位質量に対してこれまでは得られなかった電力出力および効率を与えている。 [0084] Thus, the present invention has thus far have given power output and efficiency which can not be obtained with respect to the unit volume and unit mass of the rotary transformer.
【００８５】本発明のトランスフォーマは、独特の組み合わされたステータおよびロータ鉄およびコイルを用い、ステータおよびコイル鉄をＵ字形状断面にすることによって、従来得られたものよりも広い周波数スペクトルで相当に高い出力を得ることができる。 [0085] transformer of the present invention uses a distinctive combined stator and rotor iron and a coil, a stator and coil iron by a U-shaped cross-section, considerably wide frequency spectrum than that conventionally obtained it is possible to obtain a high output.
【００８６】以上に本発明を図示の実施例について説明してきたが、発明の精神の範囲内において様々な変更を加えることができることは理解されるであろう。 [0086] have been described with reference to illustrative embodiments of the present invention above, it may be made in various modifications within the spirit of the invention will be appreciated.
【発明の効果】本発明の回転トランスフォーマは上記のように構成したので、ほぼＵ字形状断面の脚部を軸方向に互いに組み合わせ、Ｕ字形状断面の隣接した脚部にそれぞれ一次および二次コイルを巻き付けた環状のステータおよびロータ透磁性部材を備えて、信号レベルおよび大きい電力レベルの信号の両方を伝達可能にせしめるため、信頼性を向上させると同時に、製造コストを低減させる。 The rotation transformer of the present invention according to the present invention is configured as described above, substantially U-shaped cross-section in combination with each other in the axial direction legs of, U-shaped cross section of the adjacent one, respectively the legs primary and secondary coils an annular stator and a rotor magnetically permeable member wrapped with the, for allowed to both signal levels and high power levels of the signals can be transmitted while improving reliability, reducing the manufacturing cost.
【図１】本発明のトランスフォーマの断面斜視図である。 1 is a cross-sectional perspective view of the transformer of the present invention.
【図２】図１のトランスフォーマの拡大断面図である。 2 is an enlarged sectional view of the transformer of Figure 1.
【図３】図１のトランスフォーマの磁気抵抗の概略図である。 Figure 3 is a schematic view of a magnetic resistance of the transformer of Figure 1.
【図４】図３の回路のテブナンの定理に基づいた図である。 4 is a diagram based on the Thevenin's theorem in the circuit of Figure 3.
【図５】図４の回路のさらなるテブナンの定理に基づいた図である。 5 is a diagram based on the theorem of further Thevenin circuit of FIG.
【図６】図１のトランスフォーマの一次コイルの様々な巻数値について、二次コイルの巻数の関数として電力出力をワットで表示したグラフである。 [6] for various winding figures primary coil of the transformer of FIG. 1 is a graph that displays in watts power output as a function of the number of turns of the secondary coil.
【図７】図１のトランスフォーマの場合の周波数の様々な値について、二次コイルの巻数の関数として電力出力をワットで表示したグラフである。 For various values ​​of frequency in the case of FIG. 7 in FIG. 1 transformer is a graph that displays in watts power output as a function of the number of turns of the secondary coil.
【図８】図１のトランスフォーマの場合の周波数の様々な値について、二次コイルの巻数の関数として一次電流をアンペアで表示したグラフである。 For various values ​​of frequency in the case of FIG. 8 in Figure 1 transformer is a graph displaying the primary current in amperes, as a function of the number of turns of the secondary coil.
【図９】図１のトランスフォーマの場合の一次コイルの様々な巻数値について、二次コイルの巻数の関数として一次電流をアンペアで表示したグラフである。 [9] for various winding figures primary coil in the case of the transformer of FIG. 1 is a graph displaying the primary current in amperes, as a function of the number of turns of the secondary coil.
【図１０】図１および従来技術のトランスフォーマについて、周波数の関数として一次コイルのボルトアンペアに対して正規化した電力出力をワットで表示したグラフである。 [10] For the transformer of FIG. 1 and the prior art, it is a graph displaying the power output normalized to volt-ampere primary coil as a function of frequency in watts.
【図１１】上側のグラフで本発明のトランスフォーマについて、下側のグラフで従来技術のトランスフォーマについて、励起周波数の関数としてトランスフォーマ重量１グラム当たりの電力出力をワットで表示したグラフである。 The transformer 11 present invention in the upper graph, the transformer of the prior art in the lower graph, a graph displaying the power output per transformer weight 1 g in watts as a function of excitation frequency.
【図１２】上側のグラフで本発明のトランスフォーマについて、下側のグラフで従来技術のトランスフォーマについて、励起周波数の関数としてトランスフォーマ体積１立方ｃｍ当たりの電力出力をワットで表示したグラフである。 [12] For the transformer of the present invention in the upper graph, the transformer of the prior art in the lower graph, a graph displaying the power output per transformer volume 1 cubic cm in watts as a function of excitation frequency.
【図１３】上側のグラフで本発明を表し、下側のグラフで従来技術のトランスフォーマを表す、飽和磁束密度において励起周波数の関数としてトランスフォーマ体積１ [Figure 13] represents the present invention in the upper graph represents the transformer of the prior art in the lower graph, the transformer volume 1 as a function of the excitation frequency in the saturation magnetic flux density
立方ｃｍ当たりの電力出力をワットで表示したグラフである。 It is a graph displaying the power output per cubic cm in watts.
【図１４】上側のグラフで本発明を表し、下側のグラフで従来技術のトランスフォーマを表す、飽和磁束密度において励起周波数の関数としてトランスフォーマ重量１ [Figure 14] represents the present invention in the upper graph represents the transformer of the prior art in the lower graph, the transformer weight 1 as a function of the excitation frequency in the saturation magnetic flux density
グラム当たりの電力出力をワットで表示したグラフである。 Is a graph displaying the power output per gram in watts.
【図１５】従来型トランスフォーマの断面図である。 15 is a sectional view of a prior art transformer.
１００ 回転トランスフォーマ １０２ ステータ １０４ ロータ １０６ ロータＵ字形状脚部 １１２ ステータＵ字形状脚部 １１４ 一次コイル １１６ 二次コイル 100 rotary transformer 102 stator 104 rotor 106 rotor U-shaped legs 112 stator U-shaped legs 114 primary coil 116 secondary coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール グレゴリー ロップス アメリカ合衆国，ウイスコンシン 53022, ジャーマンタウン，フリーステッド ロー ド エヌ120ダブリュ17470 (72)発明者 チャールス ジョセフ テニス アメリカ合衆国，ウイスコンシン 53188, ウォーケシャ，ムックルストーン カート 2904 (72)発明者 マーク アラン ジャズ アメリカ合衆国，ウイスコンシン 53146, ニューベルリン，ダブリュ． ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Paul Gregory Rops United States, WI 53022, Germantown, free Hempstead load N. 120 W. 17470 (72) inventor Charles Joseph tennis United States, WI 53188, Wokesha, Mukkuru Stone cart 2904 (72) inventor mark Alan jazz United States, WI 53146, New Berlin, AW. ウエストビュ ー レーン 17824 West views over lane 17824
【請求項１】 回転接続部で電力を伝達するためのトランスフォーマであって、 半径方向断面がほぼＵ字形状に形成された環状の強磁性素材からなる一次ステータ（１０２）と、 半径方向断面が環状の強磁性素材からなるほぼＵ字形状に形成された脚部と前記ステータの脚部とを軸方向に組み合わせた二次ロータ（１０４）と、 巻線の軸線が前記環状ステータの軸線に一致し、前記ステータＵ字形状の脚部（１１２）の一方に受入れられている一次コイル（１１４）と、 巻線の軸線が前記環状ロータの軸線に一致しており、前記Ｕ字形状ロータの脚部（１０６）の一方に受入れられ、前記一次コイルと共通の軸方向位置に配置されている二次コイル（１１６）とを有し、 前記ステータおよびロータのＵ字形状の半径方向内側および外側の脚 1. A transformer for transferring electrical power in rotating connection portion, a radial section primary stator made of a ferromagnetic material of the annular formed in substantially U-shape (102), the radial section one of the legs of the substantially U-shape formed legs and the stator comprising a circular ferromagnetic material and the secondary rotor combined in the axial direction (104), the axis of the winding axis of the annular stator We, the legs of the stator U-shape (112) a primary coil that is received in one of (114), the axis of the winding coincides with the axis of the annular rotor, the legs of the U-shaped rotor while the accepted parts (106), wherein and a secondary coil and primary coil are arranged on a common axial position (116), radially inner and outer U-shape of the stator and rotor leg が、それぞれステータおよびロータの間に磁束を形成するために半径方向内側および外側のエアギャップを形成しており、前記ステータおよびロータは互いに相対回転可能に配置されていることを特徴とするトランスフォーマ。 But forms an air gap radially inner and outer in order to form a magnetic flux between the stator and rotor, respectively, transformer, characterized in that the stator and rotor are rotatable relative to each other.
【請求項２】 一次コイルはＵ字形状ステータの半径方向内側の脚部の半径方向外周上に受入れられていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 2. A primary coil transformer of claim 1, characterized in that accepted on the radially outer periphery of the radially inner leg of the U-shaped stator.
【請求項３】 二次コイルがＵ字形状ロータの半径方向外側の脚部の半径方向内周上に支持されていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 3. A transformer according to claim 1, the secondary coil is characterized in that it is supported on the radially inner periphery of the leg portion of the radially outer U-shaped rotor.
【請求項４】 二次コイル巻数が一次コイルの４倍であることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 Transformer according to claim 1, characterized in that wherein the secondary coil turns is four times the primary coil.
【請求項５】 一次コイルはボビンに巻き付けられていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 5. A primary coil transformer of claim 1, characterized in that it is wound around the bobbin.
【請求項６】 二次コイルボビンに巻き付けられていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 6. A transformer according to claim 1, characterized in that wound secondary coil bobbin.
【請求項７】 Ｕ字形状ロータおよびＵ字形状ステータは、互いに向き合ったＵ字形状の開放端部内に軸方向に組み合わされていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 7. A U-shaped rotor and U-shaped stator transformer of claim 1, characterized in that are combined in the axial direction to the open end of the U-shape facing each other.
【請求項８】 一次コイルはボビンに巻き付けられており、ボビンは軸方向において前記ステータ上にプレス嵌めされていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 8. A primary coil is wound on a bobbin, transformer of claim 1 bobbin, characterized in that it is press-fitted in the axial direction on the stator.
【請求項９】 二次コイルはボビンに巻付けられており、ボビンは軸方向において前記ロータ上にプレス嵌めされていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 9. The secondary coil is wound on the bobbin, transformer of claim 1 bobbin, characterized in that it is press-fitted in the axial direction on the rotor.
【請求項１０】 回転カップリングで電力を伝達するためのトランスフォーマであって、 半径方向断面がほぼＵ字形状に形成された環状の一次強磁性部材（１０２）と、 半径方向断面がほぼＵ字形状に形成された脚部と前記一次部材の脚部とを軸方向に組み合わせた環状の二次強磁性部材（１０４）と、 前記環状一次部材の前記Ｕ字形状の脚部の一方に受入れられているトランスフォーマ一次コイル（１１４）と、 前記環状二次部材の前記Ｕ字形状の脚部の一方に配置されたトランスフォーマ二次コイル（１１６）とを有し、 10. A transformer for transferring electrical power in rotating coupling, the radial section of the annular is formed substantially U-shaped primary ferromagnetic member (102), substantially U-shaped radial cross-section an annular secondary ferromagnetic member which combines a leg portion in the axial direction of the primary member and formed legs in the shape (104), received in one leg of the U-shape of the annular primary member includes a by that transformer primary coil (114), and said U-shaped transformer secondary coil disposed on one of the legs of the annular secondary member (116),
前記一次および二次部材は互いに相対回転可能に配置されており、前記Ｕ字形状の隣接脚部が磁束用の半径方向エアギャップを形成していることを特徴とするトランスフォーマ。 Said primary and secondary members are rotatable relative to each other, the transformer, characterized in that the adjacent legs of the U-shaped form a radial air gap for the magnetic flux.
【請求項１１】 二次コイルは、巻数が一次コイルの４ 11. The secondary coil 4 number of turns of the primary coil
倍であることを特徴とする請求項１０のトランスフォーマ。 Transformer according to claim 10, characterized in that the fold.
【請求項１２】 一次部材および二次部材は、飽和磁束密度が０．２テスラで、空気と比較した相対的透磁性が少なくとも１００である素材で形成されていることを特徴とする請求項１のトランスフォーマ。 12. Primary member and secondary member, the saturation magnetic flux density of 0.2 Tesla, claim 1 relative MatoToru magnetic compared to air, characterized in that it is formed from a material that is at least 100 of the transformer.
【請求項１３】 回転接続部で電力を伝達するためのトランスフォーマであって、 強磁性素材からなる環状の一次部材（１０２）と、 強磁性素材からなり、前記一次部材に対して相対回転可能に配置されており、組み合わされてその間に半径方向の磁束エアギャップを形成する部分を備えている強磁性素材からなる環状の二次部材（１０４）と、 前記一次部材の周りに巻き付けられた一次コイル（１１ 13. A transformer for transferring electrical power in rotating connection portion, an annular primary member made of a ferromagnetic material (102) made of a ferromagnetic material, to be relatively rotated with respect to said primary member are arranged, an annular secondary member made of a ferromagnetic material and a portion forming a magnetic flux air gap radially therebetween are combined (104), a primary coil wound around said primary member (11
４）と、 前記二次部材の周りに巻き付けられており、巻数が前記一次コイルの少なくとも３倍である二次コイル（１１ And 4) the are wrapped around the secondary member, secondary coil turns is at least three times the primary coil (11
６）とを有しており、 前記一次および二次部材およびコイルは、２ｋＨｚ以下の一次電流周波数で前記一次および二次部材の強磁性素材１立方ｃｍ当たり少なくとも０．１８ワットの出力密度を有することを特徴とするトランスフォーマ。 6) has a said primary and secondary members and coils have a power density of at least 0.18 watts ferromagnetic material 1 cubic cm per the primary and secondary members in the following primary current frequency 2kHz transformer, characterized in that.
【請求項１４】 一次および二次部材の少なくとも一方は、飽和磁束密度が０．２テスラで、空気と比較した相対的透磁性が少なくとも１００である素材で形成されていることを特徴とする請求項１３のトランスフォーマ。 At least one of 14. A primary and secondary members, wherein the saturation magnetic flux density of 0.2 Tesla, the relative MatoToru magnetic compared to air, characterized in that it is formed from a material that is at least 100 the transformer of claim 13.
【請求項１５】 二次コイルは、巻数が一次コイルの４ 15. The secondary coil 4 number of turns of the primary coil
倍であることを特徴とする請求項１３のトランスフォーマ。 Transformer according to claim 13, characterized in that the fold.
【請求項１６】 一次および二次部材は、断面がほぼＵ 16. Primary and secondary members, cross-sectional substantially U-
字形状であることを特徴とする請求項１３のトランスフォーマ。 Transformer according to claim 13, characterized in that it is shaped.
【請求項１７】 一定電圧で回転接続部で電力を伝達するためのトランスフォーマであって、 強磁性素材からなる環状の一次部材（１０２）と、 一次部材に対して相対回転可能に配置されており、組み合わされてその間に半径方向の磁束エアギャップを形成する部分を前記一次部材と共に備えている、強磁性素材からなる環状の二次部材（１０４）と、 前記一次部材および前記回転軸線の周りに巻き付けられた一次コイル（１１４）と、 前記二次部材および前記回転軸線の周りに巻き付けられており、巻数が前記一次コイルの少なくとも３．５倍である二次コイル（１１６）とを有しており、 前記一次および二次部材およびコイルは、２ｋＨｚ以下の一次電流周波数に対して少なくとも０．２ワット二次出力／ボルトアンペア一次入力を与 17. A transformer for transferring electrical power in rotating connection portion with a constant voltage, an annular primary member made of a ferromagnetic material (102), which is relatively rotatably disposed relative to the primary member , and the combined with the portion that forms a magnetic flux air gap radially therebetween with together with the primary member, an annular secondary member formed of a ferromagnetic material (104), around the primary member and the axis of rotation a wound primary coil (114), wherein is wound around the secondary member and the axis of rotation, number of turns and a secondary coil (116) is at least 3.5 times the primary coil cage, the primary and secondary members and coils are given at least 0.2 watts secondary output / volt-ampere primary input for the following primary current frequency 2kHz ることを特徴とするトランスフォーマ。 Transformer characterized by Rukoto.
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