特開 2018-74146 インダクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-74146(P2018-74146A)

(43)【公開日】2018年5月10日

(54)【発明の名称】インダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/24 20060101AFI20180406BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20180406BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20180406BHJP

【ＦＩ】

   H01F27/24 J

   H01F27/24 K

   H01F37/00 M

   H01F37/00 A

   H01F27/24 D

   H01F27/24 C

   H01F27/24 H

   H01F27/24 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-174007(P2017-174007)

(22)【出願日】2017年9月11日

(31)【優先権主張番号】201610931449.9

(32)【優先日】2016年10月31日

(33)【優先権主張国】CN

(71)【出願人】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(71)【出願人】

【識別番号】512010122

【氏名又は名称】田村（中国）企業管理有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＡＭＵＲＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(72)【発明者】

【氏名】梁 志勇

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 英人

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数のインダクタンス素子を有するインダクタにおいて、インダクタンス素子間の磁気結合を低減する
【解決手段】第１分割ヨーク部５２ａの端面に第３ヨーク部５６の一面の下端部が、第２分割ヨーク部５４ａの端面に第３ヨーク部５６の一面の上端部が、それぞれ接着等により接合されている。同様に、他方のリアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが、第３ヨーク部５８によって連結されている。これにより、第１ヨーク部５２、第２ヨーク部５４及び第３ヨーク部５６、５８が連結し、環状のヨーク５０が形成されている。また、コイルが巻かれた２つの円柱状の脚部とヨーク５０とにより、リアクトル１００のコアが形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコイルと、
各コイルが発生する磁束の閉磁路を形成するコアと、
を備え、
前記コアは、
前記複数のコイルにそれぞれ通された複数の脚部と、
各脚部の両端を連結するヨーク部と、
を有し、
前記脚部を形成する材料の透磁率が前記ヨーク部を形成する材料の透磁率よりも低い、
インダクタ。

【請求項2】

前記脚部が圧粉磁心を含む、
請求項１に記載のインダクタ。

【請求項3】

前記ヨーク部が、圧粉磁心、アモルファスコア、電磁鋼板コア及びナノクリスタルコアのいずれか少なくとも一つを含む、
請求項１又は２に記載のインダクタ。

【請求項4】

前記ヨーク部を形成する材料の透磁率が、前記脚部を形成する材料の透磁率の２倍以上である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項5】

前記ヨーク部を形成する材料の透磁率が、前記脚部を形成する材料の透磁率の３倍以上である、
請求項４に記載のインダクタ。

【請求項6】

前記脚部を形成する材料の比透磁率が３０以上かつ４０以下であり、
前記ヨーク部を形成する材料の比透磁率が１５０以上かつ２００以下である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項7】

前記脚部がギャップを有する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項8】

前記ヨーク部が、
前記複数の脚部の一端が接合される第１ヨーク部と、
前記複数の脚部の他端が接合される第２ヨーク部と、
前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部とを連結する第３ヨーク部と、
を有し、
前記第１ヨーク部が、複数の第１分割ヨーク部を含み、
前記第２ヨーク部が、複数の第２分割ヨーク部を含み、
前記コイルと、該コイルに通された前記脚部とによりインダクタユニットが形成され、
前記ヨーク部が複数の前記インダクタユニットを連結した、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項9】

前記ヨーク部が、
前記複数の脚部の一端が接合される第１ヨーク部と、
前記複数の脚部の他端が接合される第２ヨーク部と、
前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部とを連結する第３ヨーク部と、
を有し、
前記第１ヨーク部が、前記脚部と同数の第１分割ヨーク部を含み、
前記第２ヨーク部が、前記脚部と同数の第２分割ヨーク部を含み、
前記コイルと、該コイルに通された前記脚部に前記第１分割ヨーク部及び前記第２分割ヨーク部が接合されたコアユニットとによりインダクタユニットが形成され、
複数の前記インダクタユニットが連結された、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項10】

前記脚部を形成する材料の透磁率が前記第３ヨーク部を形成する材料の透磁率よりも低い、
請求項８又は請求項９に記載のインダクタ。

【請求項11】

前記第１分割ヨーク部及び前記第２分割ヨーク部が平板状である、
請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のインダクタ。

【請求項12】

前記第１分割ヨーク部及び前記第２分割ヨーク部が、前記コイルの軸方向に見て矩形状である、
請求項９に記載のインダクタ。

【請求項13】

前記第１分割ヨーク部及び前記第２分割ヨーク部が、前記コイルの軸方向に見て正六角形状である、
請求項９に記載のインダクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インダクタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

様々な電気回路にインダクタが使用されている。例えば複数系統の電気回路が組み込まれたような複雑な電気システムでは、使用されるインダクタの数が多くなる場合がある。インダクタは、電気回路の構成要素の中でも比較的に大型で重量も大きいため、特に複数のインダクタが使用される電気システムにおいて、小型化・軽量化が求められている。

【0003】

特許文献１には、複数のインダクタンス素子のコアを一体化することにより、小型化・軽量化を実現したインダクタが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２９９９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されているインダクタは、コイルが巻かれた脚部（ドラムコア）の透磁率がヨーク（シールドコア）の透磁率よりも高いため、インダクタンス素子間で磁気結合が生じ易くなっている。

【0006】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のインダクタンス素子を有するインダクタにおいて、インダクタンス素子間の磁気結合を低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

複数のコイルと、各コイルが発生する磁束の閉磁路を形成するコアと、を備え、コアは、複数のコイルにそれぞれ通された複数の脚部と、各脚部の両端を連結するヨーク部と、を有し、脚部を形成する材料の透磁率がヨーク部を形成する材料の透磁率よりも低い、インダクタ。

【0008】

この構成によれば、脚部を形成する材料の透磁率がヨーク部を形成する材料の透磁率よりも低いため、インダクタンス素子間の磁気結合を生じ難くすることができる。

【0009】

上記のインダクタにおいて、脚部が圧粉磁心を含む構成としてもよい。

【0010】

また、上記のインダクタにおいて、ヨーク部が、圧粉磁心、アモルファスコア、電磁鋼板コア及びナノクリスタルコアのいずれか少なくとも一つを含む構成としてもよい。

【0011】

また、上記のインダクタにおいて、ヨーク部を形成する材料の透磁率が、脚部を形成する材料の透磁率の２倍以上である構成としてもよい。

【0012】

また、上記のインダクタにおいて、ヨーク部を形成する材料の透磁率が、脚部を形成する材料の透磁率の３倍以上である構成としてもよい。

【0013】

また、上記のインダクタにおいて、脚部を形成する材料の比透磁率が３０以上かつ４０以下であり、ヨーク部を形成する材料の比透磁率が１５０以上かつ２００以下である構成としてもよい。

【0014】

また、上記のインダクタにおいて、脚部がギャップを有する構成としてもよい。

【0015】

この構成によれば、磁気飽和の発生を抑制することができる。

【0016】

上記のインダクタにおいて、ヨーク部が、複数の脚部の一端が接合される第１ヨーク部と、複数の脚部の他端が接合される第２ヨーク部と、第１ヨーク部と第２ヨーク部とを連結する第３ヨーク部と、を有し、第１ヨーク部が、複数の第１分割ヨーク部を含み、第２ヨーク部が、複数の第２分割ヨーク部を含み、コイルと、コイルに通された脚部とによりインダクタユニットが形成され、ヨーク部が複数のインダクタユニットを連結した構成としてもよい。

【0017】

上記のインダクタにおいて、ヨーク部が、複数の脚部の一端が接合される第１ヨーク部と、複数の脚部の他端が接合される第２ヨーク部と、第１ヨーク部と第２ヨーク部とを連結する第３ヨーク部と、を有し、第１ヨーク部が、脚部と同数の第１分割ヨーク部を含み、第２ヨーク部が、脚部と同数の第２分割ヨーク部を含み、コイルと、コイルに通された脚部に第１分割ヨーク部及び第２分割ヨーク部が接合されたコアユニットとによりインダクタユニットが形成され、複数のインダクタユニットが連結された構成としてもよい。

【0018】

この構成によれば、インダクタをユニット構造にすることにより、多品種で部材の共通化が可能になり、特に多品種少量生産において、材料コストの低減が容易になる。また、インダクタの組み立て工程の共通化も可能になり、加工コストの低減も可能になる。また、第３ヨーク部が複数のインダクタ素子（コアユニット）によって共有されるため、単一コイルのインダクタを複数使用する場合よりも、小形化、軽量化並びに材料コスト及び加工コストの低減（例えば、重量の３０％低減や材料及び加工コストの３０％低減）が可能になる。

【0019】

また、上記のインダクタにおいて、脚部を形成する材料の透磁率が第３ヨーク部を形成する材料の透磁率よりも低い構成としてもよい。

【0020】

また、上記のインダクタにおいて、第１分割ヨーク部及び第２分割ヨーク部が平板状である構成としてもよい。

【0021】

また、上記のインダクタにおいて、第１分割ヨーク部及び第２分割ヨーク部が、コイルの軸方向に見て正方形状又は正六角形状である構成としてもよい。

【0022】

この構成によれば、インダクタユニットの充填率を高めることが可能になり、小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態のリアクトルユニットの正面図である。

【図4】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態のコアユニットの正面図である。

【図6】コアユニットの一変形例の正面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係るリアクトルの直流重畳特性を表すグラフである。

【図10】本発明の第３実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図12】本発明の第４実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図14】本発明の第５実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図15】本発明の第５実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図16】本発明の第６実施形態に係るリアクトルの正面図である。

【図17】本発明の第６実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図18】本発明の第７実施形態に係るリアクトルの正面図（縦断面図）である。

【図19】本発明の第７実施形態に係るリアクトルの平面図である。

【図20】本発明の第８実施形態に係るリアクトルの平面図（横断面図）である。

【図21】本発明の第９実施形態に係るリアクトルの平面図（横断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0025】

＜第１実施形態＞
図１及び図２は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るリアクトル１００の正面図及び平面図である。リアクトル１００は、２つのリアクトル素子（インダクタンス素子）が組み込まれた複式のリアクトル（インダクタ）である。リアクトル１００は、２つのリアクトルユニット１０（インダクタユニット）と２つの第３ヨーク部５６、５８を備えている。

【0026】

図３及び図４は、それぞれリアクトルユニット１０の正面図及び横断面図（図３のＡ−Ａ断面図）である。リアクトルユニット１０は、コイル２０と磁性部材であるコアユニット３０を備えている。

【0027】

コイル２０は、絶縁平角線を幅方向に曲げることによって形成された所謂エッジワイズコイルであり、略円筒状に螺旋状に巻かれた巻線部２２と、巻線部２２の両端から直線状に伸びた終端部（端子）２４、２６を有している。コイル２０は、終端部２４、２６において、外部導体又は他のリアクトルユニット１０のコイル２０と接続される。

【0028】

図５は、コアユニット３０の正面図である。コアユニット３０は、コイル２０が巻かれる円柱状の脚部４０と、それぞれ正方形平板状の第１分割ヨーク部５２ａ及び第２分割ヨーク部５４ａを備えている。第１分割ヨーク部５２ａ及び第２分割ヨーク部５４ａは、脚部４０の両端にそれぞれ接着等により接合されている。

【0029】

第１分割ヨーク部５２ａ及び第２分割ヨーク部５４ａは、例えばダストコア（圧粉磁心）、アモルファスコア、電磁鋼板（ケイ素鋼板）コア、ナノクリスタルコア、ソフトフェライトコア、パーマロイコア、鉄心等であり、比較的に透磁率の高い磁性材料から形成されている。

【0030】

脚部４０は、表面が絶縁層で覆われた軟質磁性材料粉末を加圧成形することにより作製されたダストコア（例えばＦｅ−Ｓｉ系圧粉磁心）であり、各分割ヨーク部５２ａ、５４ａよりも透磁率が低い磁性材料から形成されている。脚部４０の透磁率は、加圧成形の圧力により調整される。また、磁性材料の種類や組成により脚部４０の透磁率を調整することもできる。

【0031】

２つのリアクトルユニット１０は、コイル２０の中心軸Ａｘと垂直な方向（図１における左右方向）に並べられ、第１分割ヨーク部５２ａの端面同士及び第２分割ヨーク部５４ａの端面同士が接着等により接合されている。これにより、２つの第１分割ヨーク部５２ａが連結して１枚の平板状の第１ヨーク部５２が形成され、２つの第２分割ヨーク部５４ａが連結して１枚の平板状の第２ヨーク部５４が形成される。なお、第１ヨーク部５２及び第２ヨーク部５４は、リアクトル１００を複数の同一のリアクトルユニット１０から構成されるユニット構造とするために、それぞれ複数の分割ヨーク部５２ａ、５４ａに等分割されている。

【0032】

また、一方（図１における右側）のリアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが、第３ヨーク部５６によって連結されている。具体的には、第１分割ヨーク部５２ａの端面に第３ヨーク部５６の一面の下端部が、第２分割ヨーク部５４ａの端面に第３ヨーク部５６の一面の上端部が、それぞれ接着等により接合されている。同様に、他方（図１における左側）のリアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが、第３ヨーク部５８によって連結されている。これにより、第１ヨーク部５２、第２ヨーク部５４及び第３ヨーク部５６、５８が連結し、環状のヨーク５０が形成されている。また、２つの脚部４０とヨーク５０とにより、リアクトル１００のコアが形成されている。

【0033】

第３ヨーク部５６、５８には、脚部４０よりも高い透磁率を有する磁性材料（例えば、ダストコア、アモルファスコア、ケイ素鋼板、ナノクリスタルコア、フェライトコア等）が使用される。また、本実施形態では、第３ヨーク部５６、５８が、第１ヨーク部５２及び第２ヨーク部５４と同じ磁性材料から形成されているが、第１ヨーク部５２及び第２ヨーク部５４と異なる磁性材料により形成してもよい。

【0034】

本実施形態のリアクトル１００は、これに内在する２つのリアクトル素子が第３ヨーク部５６、５８を共有する構成であるため、単一のリアクトル素子を有するリアクトルを２台使用した場合よりも必要な部材（第３ヨーク部５６、５８）の数が少ない。その結果、より小型、より軽量、且つ、より少ない工数で組み立て可能なリアクトルが実現する。

【0035】

また、本実施形態の構成によれば、各リアクトルユニット１０の脚部４０よりも第３ヨーク部５６、５８の方が透磁率が高いため、脚部４０を通る磁気回路よりも第３ヨーク部５６、５８を通る磁気回路の方が磁気抵抗が低くなっている。そのため、一方のリアクトルユニット１０のコイル２０によって発生した磁束は、他方のリアクトルユニット１０の脚部４０ではなく、第３ヨーク部５６、５８を通る。その結果、各リアクトルユニット１０のコイル２０が発生する磁束が互いに影響を与え難くなっている。すなわち、リアクトル１００に内在する２つのリアクトル素子間で磁気結合が生じ難くなっている。

【0036】

また、本実施形態の構成によれば、第３ヨーク部５６、５８が複数のインダクタ素子（コアユニット１０）によって共有されるため、単一素子のインダクタを複数使用する場合よりも、小形化、軽量化並びに材料コスト及び加工コストの低減（例えば、重量の３０％低減や材料及び加工コストの３０％低減）が可能になる。

【0037】

第３ヨーク部５６、５８の材料の透磁率を脚部４０の材料の透磁率の２倍乃至は３倍以上にすると、リアクトル素子間の磁気結合を抑制する十分な効果が得られる。例えば、脚部４０の材料の比透磁率を３０−４０程度とし、第３ヨーク部５６、５８の材料の比透磁率を１５０−２００程度にした場合に、リアクトル素子間の磁気結合を良好に抑制することができる。

【0038】

本実施形態のリアクトル１００は、例えば２相インターリーブ制御方式のスイッチング・レギュレータ用リアクトルとして使用することができる。

【0039】

＜リアクトルユニットの変形例＞
図６は、コアユニットの一変形例３０Ａの正面図である。上述した第１実施形態のコアユニット３０にはギャップ（エアギャップ又はギャップ部材）が設けられていないが、本変形例のコアユニット３０Ａには、３箇所のギャップが設けられている。

【0040】

コアユニット３０Ａは、第１実施形態における脚部４０の替わりに、２つの分割脚部４２ａ、４２ｂと３つのギャップ部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃを有する脚部４０Ａを備えている点で、第１実施形態のコアユニット３０と相違する。第１分割ヨーク部５２ａ、ギャップ部材４４ａ、分割脚部４２ａ、ギャップ部材４４ｂ、分割脚部４２ｂ、ギャップ部材４４ｃ及び第２分割ヨーク部５４ａが、この順にコイル２０の中心軸Ａｘ方向に積み重ねられ、接着等により接合されている。

【0041】

分割脚部４２ａ、４２ｂは、第１実施形態の脚部４０を約半分の長さにしたものであり、分割ヨーク部５２ａ、５４ａよりも透磁率が低いダストコアである。なお、分割脚部４２ａと分割脚部４２ｂの長さは互いに異なっていてもよい。また、分割脚部４２ａと分割脚部４２ｂの組成や透磁率は異なっていてもよい。

【0042】

ギャップ部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、分割脚部４２ａ、４２ｂよりも更に透磁率が低い材料（例えば、アルミナ等のセラミックスや各種合成樹脂等の非磁性体）から形成された板状部材である。なお、ギャップ部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃを接着剤により形成してもよい。この場合、ギャップ部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃと各磁性部材（分割脚部４２ａ、４２ｂ及び各分割ヨーク部５２ａ、５４ａ）とを更に接着等により接合する必要が無い。

【0043】

本変形例の構成によれば、脚部４０Ａに各磁性部材よりも透磁率が格段に低い（すなわち、磁気抵抗が格段に大きい）ギャップを設けることにより、磁気飽和が生じ難くなっている。

【0044】

なお、本変形例では脚部４０Ａに３つのギャップが設けられているが、１つ（例えば、ギャップ部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃのいずれか一つ）、２つ（例えば、ギャップ部材４４ａ及び４４ｃ）又は４つ以上のギャップを脚部に設けてもよい。また、ギャップ部材に替えてエアギャップを設けてもよい。

【0045】

なお、本変形例は、第１実施形態に限らず、後述する第２−第７実施形態を含む他の実施形態にも適用することができる。

【0046】

＜第２実施形態＞
図７及び図８は、それぞれ本発明の第２実施形態に係るリアクトル２００の正面図及び平面図である。リアクトル２００は、３つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルであり、３つのリアクトルユニット１０（リアクトルユニット１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔ）と２つの第３ヨーク部５６、５８を備えている。

【0047】

３つのリアクトルユニット１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、コイル２０の中心軸Ａｘと垂直な方向（図７における左右方向）に一列に並べられ、隣り合う第１分割ヨーク部５２ａの端面同士と、隣り合う第２分割ヨーク部５４ａの端面同士とが、それぞれ接着等により接合されている。また、一端（図７における右端）のリアクトルユニット１０Ｔの第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが第３ヨーク部５６によって連結されていて、他端（図７における左端）のリアクトルユニット１０Ｒの第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが第３ヨーク部５８によって連結されている。

【0048】

図９は、リアクトル２００の直流重畳特性を表すグラフである。横軸は直流バイアス電流値（単位：Ａ）を示し、縦軸はインダクタンス値（単位：μＨ）を示す。図９における実線Ｒ、短破線Ｓ及び長破線Ｔは、それぞれ図７における左側、中央及び右側のリアクトルユニット１０Ｒ、１０Ｓ及び１０Ｔの測定結果である。なお、実線Ｒ、短破線Ｓ及び長破線Ｔのインダクタンスは、他の（すなわち、非測定対象の）２つのリアクトルユニット１０のコイル２０を開放した状態で各リアクトルユニット１０について測定したものであり、以下「開放インダクタンスＬ_ｏｐｅｎ」という。また、図９における点線「Ｒ（Ｓ，Ｔ短絡）」は、非測定対象のリアクトルユニット１０Ｓ及び１０Ｔの端子２４と端子２６とを短絡させた状態で測定したリアクトルユニット１０Ｒの測定結果であり、以下「短絡インダクタンスＬ_ｓｃ」という。なお、図９に示される直流重畳特性は、ＬＣＲメータ及び直流バイアス電流重畳回路を使用して測定された。

【0049】

開放インダクタンスＬ_ｏｐｅｎ（図９における実線Ｒ、短破線Ｓ及び長破線Ｔ）は、測定時にリアクトルユニット１０間の相互誘導が生じないため、実質的に各アクトルユニット１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔの自己インダクタンスＬ_Ｒ、Ｌ_Ｓ、Ｌ_Ｔとなる。また、リアクトルユニット１０Ｒの短絡インダクタンスＬ_ｓｃは、次の数式（１）によって表される。

【0050】

（１）
ここで、
Ｌ_ｓｃ ： リアクトルユニット１０Ｒの短絡インダクタンス
ｋ_ＲＳ ： リアクトルユニット１０Ｒと１０Ｓとの結合係数
ｋ_ＲＴ ： リアクトルユニット１０Ｒと１０Ｔとの結合係数
Ｌ_Ｒ ： リアクトルユニット１０Ｒの自己インダクタンス
Ｌ_ｏｐｅｎ： リアクトルユニット１０Ｒの開放インダクタンス

【0051】

上記の数式（１）を変形すると、結合係数ｋ_ＲＳとｋ_ＲＴの二乗平均平方根を表す数式（２）が得られる。

（２）

【0052】

計算の便宜上、各リアクトルユニット１０間の結合係数が等しい（ｋ_ＲＳ＝ｋ_ＲＴ）と仮定すると、結合係数ｋ_ＲＳ、ｋ_ＲＴを表す次の数式（３）が得られる。

（３）

【0053】

図９のグラフより、短絡インダクタンスＬ_ｓｃと開放Ｌ_ｏｐｅｎとの比Ｌ_ｓｃ／Ｌ_ｏｐｅｎが約０．９であるため、結合係数ｋ_ＲＳ、ｋ_ＲＴは約０．０５となり、リアクトルユニット１０間の磁気結合が非常に小さくなっていることが分かる。

【0054】

本実施形態のリアクトル２００は、例えば、３相交流用リアクトル、３相インターリーブ制御方式のスイッチング・レギュレータ用リアクトル、或いは、太陽光発電システム等に使用される３入力回路のマルチストリング方式のパワーコンディショナー用の直流リアクトルとして使用することができる。

【0055】

＜第３実施形態＞
図１０及び図１１は、それぞれ本発明の第３実施形態に係るリアクトル３００の正面図及び平面図である。リアクトル３００は、４つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルであり、４つのリアクトルユニット１０と２つの第３ヨーク部５６、５８を備えている。本実施形態のリアクトル４００は、連結されたリアクトルユニット１０の数のみが第２実施形態のリアクトル２００と相違する。

【0056】

本実施形態のリアクトル３００は、例えば太陽光発電システム等に使用される４入力回路のマルチストリング方式のパワーコンディショナーの直流リアクトルとして使用することができる。

【0057】

＜第４実施形態＞
図１２及び図１３は、それぞれ本発明の第４実施形態に係るリアクトル４００の正面図及び平面図である。リアクトル４００は、５つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルであり、５つのリアクトルユニット１０と２つの第３ヨーク部５６、５８を備えている。本実施形態のリアクトル４００は、連結されたリアクトルユニット１０の数のみが第２実施形態のリアクトル２００及び第３実施形態のリアクトル３００と相違する。

【0058】

本実施形態のリアクトル４００は、例えば太陽光発電システム等に使用される５入力回路のマルチストリング方式のパワーコンディショナーの直流リアクトルとして使用することができる。

【0059】

＜第５実施形態＞
図１４及び図１５は、それぞれ本発明の第５実施形態に係るリアクトル５００の正面図及び平面図である。リアクトル５００は、上述した第３実施形態のリアクトル３００と同様に、４つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルである。リアクトル５００は、４つのリアクトルユニット１０と２つの第３ヨーク部５５６、５５８を備えている。

【0060】

４つのリアクトルユニット１０は、コイル２０の中心軸Ａｘと垂直な方向に格子状に２列に並べられ、隣り合う第１分割ヨーク部５２ａの端面同士と、隣り合う第２分割ヨーク部５４ａの端面同士とが、それぞれ接着等により接合されている。また、一端（図１４における右端）の２つのリアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａとが第３ヨーク部５５６によって連結されていて、他端（図１４における左端）の２つのリアクトルユニット１０の第１ヨーク部５２と第２ヨーク部５４とが第３ヨーク部５５８によって連結されている。

【0061】

本実施形態のリアクトル５００は、第３実施形態のリアクトル３００（図１０−１１）よりも、第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａの接合面が多く、接合面積が大きい。そのため、例えば接着等により各ヨーク部を接合する場合には、第３実施形態よりも機械的強度の高いヨーク５５０が得られる。他方、第３実施形態のリアクトル３００は、第３ヨーク部５６、５８の奥行（図１１における上下方向の長さ）が本実施形態の第３ヨーク部５５６、５５８（図１５）よりも短いため、本実施形態のリアクトル５００よりも軽量化に有利である。

【0062】

＜第６実施形態＞
図１６及び図１７は、それぞれ本発明の第６実施形態に係るリアクトル６００の正面図及び平面図である。リアクトル６００は、３つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルである。本実施形態においては、コイル２０と脚部４０によりリアクトルユニット６１０（リアクトル・サブユニット）が形成されている。なお、本実施形態のリアクトルユニット６１０のように、ヨーク部を含まないリアクトルユニットのことを、本明細書では特に「リアクトル・サブユニット」という。リアクトル６００は、３つのリアクトルユニット６１０と、一対の矩形平板状の第１分割ヨーク部６５２ａと、一対の第２分割ヨーク部６５４ａと、矩形平板状の第３ヨーク部５６及び５８を備えている。なお、本実施形態の第１分割ヨーク部６５２ａ、第２分割ヨーク部６５４ａ並びに第３ヨーク部５６及び５８は同一部材であるが、これらの部材は互いに大きさや材質等が異なる別部材としてもよい。

【0063】

一対の第１分割ヨーク部６５２ａの端面同士が接着等により接合されて、矩形平板状の第１ヨーク部６５２が形成されている。また、一対の第２分割ヨーク部６５４ａの端面同士が接着等により接合されて、矩形平板状の第２ヨーク部６５４が形成されている。

【0064】

３つのリアクトルユニット６１０は、コイル２０の中心軸Ａｘと垂直な方向（図１６における左右方向）に等間隔に並べられ、脚部４０の一端が第１ヨーク部６５２に、他端が第２ヨーク部６５４に、それぞれ接着等により接合されている。

【0065】

第１ヨーク部６５２及び第２ヨーク部６５４の一端は、一方の第３ヨーク部５６の一面の下端部及び上端部に、それぞれ接着等により接合されている。また、第１ヨーク部６５２及び第２ヨーク部６５４の他端は、他方の第３ヨーク部５８の一面の下端部及び上端部に、それぞれ接着等により接合されている。これにより、第１ヨーク部６５２、第２ヨーク部６５４並びに一対の第３ヨーク部５６及び５８が環状に連結して、ヨーク６５０が形成されている。

【0066】

上述した第１−５実施形態では、第１ヨーク部及び第２ヨーク部が、それぞれリアクトル素子数で等分割されて、各リアクトルユニット１０に割り付けられている。それにより、ヨーク部の一部も含めたユニット化が行われている。これに対して、本実施形態では、ヨーク部まで含めたユニット化は行われず、第１ヨーク部６５２及び第２ヨーク部６５４がリアクトル素子数よりも少ない２つに等分割されている。この構成により、第１分割ヨーク部６５２ａ、第２分割ヨーク部６５４ａ並びに第３ヨーク部５６及び５８を同一部材とすることにより、材料コストの低減が可能になっている。

【0067】

また、本実施形態では、第１ヨーク部６５２及び第２ヨーク部６５４が、リアクトルユニット１０の配置間隔の３／２の長さの第１分割ヨーク部６５２ａ及び第２分割ヨーク部６５４ａにそれぞれ切り分けられている。このように、第１分割ヨーク部６５２ａ又は第２ヨーク部６５４ａをリアクトルユニット１０の配置間隔の１／２の整数倍（又は、単に配置間隔の整数倍）の長さに合わせることにより、少ない種類の部材（分割ヨーク部）から、リアクトルユニット１０の配列数が異なる複数の仕様のリアクトルを組み立てることが可能になる。また、第１分割ヨーク部６５２ａ又は第２分割ヨーク部６５４ａの長さをリアクトルユニット１０の配置間隔よりも長く（例えば、配置間隔の１．５倍、２倍、２．５倍の長さに）することにより、分割ヨーク部６５２ａ、６５４ａ同士の接合を減らすことができ、リアクトルの組み立て効率の向上が可能になる。

【0068】

＜第７実施形態＞
図１８及び図１９は、それぞれ本発明の第７実施形態に係るリアクトル７００の正面図（縦断面図）及び平面図である。リアクトル７００は、２つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルである。リアクトル７００は、２つのリアクトルユニット１０と一対の第３ヨーク部７５６及び７５８を備えている。各リアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａが端面同士で接合されて第１ヨーク部７５２が形成され、第２分割ヨーク部５４ａが端面同士で接合されて第２ヨーク部７５４が形成されている。

【0069】

本実施形態のリアクトル７００は、第３ヨーク部７５６及び７５８の大きさ及び配置が第１実施形態のリアクトル１００（図１−２）と相違する。第１実施形態のリアクトル１００では、リアクトルユニット１０が並べられる方向（図１における左右方向）の両端に第３ヨーク部５６及び５８がそれぞれ取り付けられている。他方、本実施形態のリアクトル７００では、リアクトルユニット１０の配列方向及び中心軸Ａｘと垂直な方向（図１８における上下方向）の両端に第３ヨーク部７５６及び７５８がそれぞれ取り付けられている。一対の第１分割ヨーク部５２ａと、一対の第２分割ヨーク部５４ａと、一対の第３ヨーク部７５６及び７５８が連結して、環状のヨーク７５０が形成されている。

【0070】

第１実施形態の第３ヨーク部５６及び５８は、それぞれ一つのリアクトルユニット１０のみに取り付けられているため、２つのリアクトルユニット１０を連結する機能は有していない。第１実施形態では、２つのリアクトルユニット１０が、第１分割ヨーク部５２ａの端面同士と第２分割ヨーク部５４ａの端面同士の２面のみで接合されているため、２つのリアクトルユニット１０を連結する強度は比較的に小さい。

【0071】

他方、本実施形態の第３ヨーク部７５６及び７５８は、それぞれ、２つのリアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａ及び第２分割ヨーク部５４ａに接合されているため、２つのリアクトルユニット１０を連結する機能を有している。本実施形態では、２つのリアクトルユニット１０が、第１分割ヨーク部５２ａの端面同士と第２分割ヨーク部５４ａの端面同士の２面に加えて、各リアクトルユニット１０の第１分割ヨーク部５２ａと第３ヨーク部７５６、第１分割ヨーク部５２ａと第３ヨーク部７５８、第２分割ヨーク部５４と第３ヨーク部７５６及び第２分割ヨーク部５４と第３ヨーク部７５８の合計１０面で接合されているため、第１実施形態のリアクトル１００よりも格段に強度の高いヨーク７５０が形成されている。

【0072】

＜第８実施形態＞
図２０は、本発明の第６実施形態に係るリアクトル８００の平面図（横断面図）である。リアクトル８００は、３つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルである。

【0073】

リアクトル８００は、３組のコイル２０及び脚部４０と、１対の正三角形平板状のヨーク部（第１ヨーク部８５２、第２ヨーク部８５４）と、３つの矩形平板状の第３ヨーク部８５６、８５７、８５８を備えている。

【0074】

第１ヨーク部８５２と第２ヨーク部８５４は、上下に間隔を空けて互いに平行に配置され、３つの第３ヨーク部８５６、８５７、８５８によって連結されている。第１ヨーク部８５２、第２ヨーク部８５４及び３つの第３ヨーク部８５６、８５７、８５８により、ヨーク８５０が形成されている。

【0075】

各脚部４０は、第１ヨーク部８５２の上面に直立し、第１ヨーク部８５２と第２ヨーク部８５４の間に挟み込まれている。そして、各脚部４０は、下端が第１ヨーク部８５２に、上端が第２ヨーク部８５４に、それぞれ接着等により接合されている。また、各脚部４０の中心軸Ａｘは、正三角形状の第１ヨーク部８５２の重心Ｇから各頂点Ｖの方向に等距離移動した位置に配置されている。すなわち、３つの脚部４０は、各中心軸Ａｘが第１ヨーク部８５２と同心の正三角形Ｔの各頂点を通るように配置されている。

【0076】

また、第１ヨーク部８５２及び第２ヨーク部８５４の３つの角部を、例えば図２０において点線で示すようにコイル２０の外周に沿って円弧状に、切り落としても良い。これにより更に軽量化が可能になる。

【0077】

上述した第１−第５及び第７実施形態は、第１ヨーク部５２及び第２ヨーク部５４を含めてリアクトルユニット１０を基本単位として構成する（すなわち、ユニット化する）ために、第１ヨーク部と第２ヨーク部がリアクトル素子数で等分割され、各リアクトルユニット１０に割り付けられている。これに対して、第８実施形態のリアクトル８００は、第１ヨーク部８５２及び第２ヨーク部８５４を含めたユニット化は採用されていないため、第１ヨーク部８５２と第２ヨーク部８５４はそれぞれ最初から分割されず一体に形成されている。そのため、複数の分割ヨーク部を接合して一体化する工程が不要になり、より少ない工数でリアクトル８００を組み立てることが可能になる。

【0078】

他方、第８実施形態のように第１ヨーク部及び第２ヨーク部を含めたユニット化が採用されない構成では、リアクトル素子（コイル）の数や配置に応じて第１ヨーク部と第２ヨーク部を個別に設計して製作する必要があるため、例えば多品種少量生産等の場合には材料費が高くなるという短所がある。これに対して、第１−第５及び第７実施形態のように第１ヨーク部及び第２ヨーク部を含めてユニット化した構成では、部材（第１分割ヨーク部５２ａと第２分割ヨーク部５４ａ）が共通化されるため、多品種小量生産等の場合でも材料費を低く抑えることができる。また、組立工程も共通化されるため、リアクトルを効率的に組み立てることが可能になる。また、大量生産の場合でも材料費の低減や組み立て効率の向上が容易になる。

【0079】

＜第９実施形態＞
図２１は、本発明の第９実施形態に係るリアクトル９００の平面図（横断面図）である。リアクトル９００は、３つのリアクトル素子が組み込まれた複式のリアクトルである。リアクトル９００は、３つのリアクトルユニット９１０と３つの第３ヨーク部９５６、９５７、９５８を備えている。

【0080】

本実施形態のリアクトルユニット９１０は、第１分割ヨーク部９５２ａと第２分割ヨーク部８５４ａの形状が、正方形平板状ではなく、正六角形平板状である点で、第１−第５及び第７実施形態のリアクトルユニット１０と相違する。第１分割ヨーク部９５２ａと第２分割ヨーク部９５４ａを正六角形平板状とすることにより、平面図（図２１）において正三角形Ｔを形成するように３つのリアクトルユニット９１０を配列することが可能になる。そのため、リアクトルユニット９１０（円柱状のコイル２０）の二次元最密充填が可能になる。これにより、リアクトルの更なる小型化が可能になる。

【0081】

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。

【0082】

上記の各実施形態では、コアの脚部４０、４０Ａにダストコアが使用されているが、アモルファスコア、電磁鋼板コア、ナノクリスタルコア、ソフトフェライトコア、パーマロイコア、鉄心等の他の種類のコアを使用してもよい。また、複数種類のコア部材を組み合わせてコアの各部（脚部及び各ヨーク部）を構成してもよい。

【0083】

上記の各実施形態では、コアの脚部４０、４０Ａが円柱状に形成されているが、その他の形状（例えば四角柱状や六角柱状）に形成してもよい。

【0084】

上記の各実施形態では、第１ヨーク部と第２ヨーク部とが、２つ又は３つの第３ヨーク部によって連結されているが、１つ又は４つ以上の第３ヨーク部によって第１ヨーク部と第２ヨーク部を連結する構成としてもよい。

【0085】

上記の実施形態では、コイルの導体に平角線が使用されているが、その他の形状の導体（例えば丸線）を使用してもよい。

【0086】

上記の実施形態では、コイルの巻き方にエッジワイズ巻きが採用されているが、その他の巻き方を採用してもよい。

【0087】

上記の実施形態では、コイルに円筒状のコイルが使用されているが、他の種類のコイル（例えば角筒状に螺旋状に巻かれた角コイル）を使用してもよい。なお、コイルの横断面形状は、コアの脚部の横断面形状に応じた形状（例えば相似形）とすることが好ましい。

【0088】

上記の実施形態は、本発明を高周波リアクトルに適用した例であるが、本発明はリアクトルに限らず、チョークコイル、デジタルアンプ用コイル、バルン・コイル、アンテナコイル等の各種インダクタに適用することができる。また、本発明は、複数系統のトランスを一体化させた複式のトランスにも適用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】