特開 2020-167324 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2020-167324(P2020-167324A)

(43)【公開日】2020年10月8日

(54)【発明の名称】インダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/24 20060101AFI20200911BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20200911BHJP

   H01F 27/22 20060101ALI20200911BHJP

【ＦＩ】

   H01F27/24 P

   H01F37/00 M

   H01F27/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2019-68319(P2019-68319)

(22)【出願日】2019年3月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】納富 隼人

【テーマコード（参考）】

5E050

【Ｆターム（参考）】

5E050JA03

(57)【要約】

【課題】大型化を抑制可能な複数のコアを有するインダクタを提供する。
【解決手段】インダクタ１は、巻線１１が設けられ、間隔を空けて並べられた複数の第１コア１０と、前記巻線の軸方向にて前記第１コア１０の隣に配置された第２コア２０と、伝熱性を有し、前記第２コア２０を保持する保持部材２１とを備え、前記巻線の軸方向に直角な面を切断面とした前記第１コア１０の断面積は、前記巻線の軸方向に平行な面を切断面とした前記第２コア２０の断面積よりも大きい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻線が設けられ、間隔を空けて並べられた複数の第１コアと、
前記巻線の軸方向にて前記第１コアの隣に配置された第２コアと、
伝熱性を有し、前記第２コアを保持する保持部材と
を備え、
前記巻線の軸方向に直角な面を切断面とした前記第１コアの断面積は、前記巻線の軸方向に平行な面を切断面とした前記第２コアの断面積よりも大きい
インダクタ。

【請求項2】

巻線が設けられ、前記巻線の軸方向に直角な方向に間隔を空けて並べられた複数の第１コアと、
前記巻線の軸方向に直角な方向にて前記第１コアの隣に対向配置された第２コアと、
伝熱性を有し、前記第２コアを保持する保持部材と
を備え、
前記巻線に電流を流した場合に生じる磁束の方向に直角な面を切断面とした前記第１コアの断面積は前記第２コアの断面積よりも大きい
インダクタ。

【請求項3】

前記第１コアと前記第２コアとの間の距離は、前記複数の第１コアの間の距離よりも小さい
請求項１又は２に記載のインダクタ。

【請求項4】

前記第２コアと前記保持部材との間に伝熱性を有する接合部材が設けられている
請求項１から３のいずれか一つに記載のインダクタ。

【請求項5】

前記複数の第１コアは前記巻線の軸方向に直交する方向に並べられており、
前記第２コアは、前記軸方向における前記第１コアの端部に対向する
請求項１から４のいずれか一つに記載のインダクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、巻線型のインダクタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、それぞれにコイルが巻かれる２つのコイル配置部（以下、第１コアと称する）と、第１コアを挟むように配置される２つの露出部（以下、第２コアと称する）とを備え、環状に磁束が通過するように第１コア及び第２コアを配置したリアクトル、即ちインダクタが提案されている。漏れ磁束を低減させたい場合は第１コアと第２コアとの間のギャップを無くし、鉄損を低減させたい場合はギャップを設ける。このように、使用目的に応じて、ギャップの有無等を設計している（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−３３０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

巻線に流れる電流が大きくなるほど鉄損及び銅損は大きくなる。例えば、ＣＶＤやエッチング等のプラズマ処理では、大電力を必要とするので、プラズマ処理に電力を供給する経路上に配置されたインダクタには大電流が流れることがあり、その場合には、コアで生じる鉄損も大きくなる。そのため、鉄損を低減させる目的で、コアのギャップを大きくしたり、コアの断面積を増加させる対策が必要である。

【0005】

しかし、ギャップを設けることによりコアの実効的な透磁率が低下するため、インダクタンス値を確保するためにコイルの巻数を増やす必要がある。そうなると、銅損が増加して発熱量が大きくなるので、巻線の冷却を行う機構も必要となる。巻線部の冷却は、インダクタ内部側の冷却となるため、行い難く、且つ、複雑な構造が必要となる。その結果、インダクタが大型化するという問題がある。

【0006】

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大型化を抑制可能なインダクタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係るインダクタは、巻線が設けられ、間隔を空けて並べられた複数の第１コアと、前記巻線の軸方向にて前記第１コアの隣に配置された第２コアと、伝熱性を有し、前記第２コアを保持する保持部材とを備え、前記巻線の軸方向に直角な面を切断面とした前記第１コアの断面積は、前記巻線の軸方向に平行な面を切断面とした前記第２コアの断面積よりも大きい。

【0008】

本開示においては、巻線の軸方向に直角な面を切断面とした第１コアの断面積は、巻線の軸方向に平行な面を切断面とした第２コアの断面積よりも大きい。第２コアには巻線がないので、冷却構造を設け易い。故に第２コアの断面積を小さくすることができ、第２コアの寸法が大きくなることを抑制することができる。一方、第１コアは巻き線が存在するため、冷却構造を設け難く、また銅損が存在するため、鉄損そのものを抑制する必要がある。そのため、第１コアの寸法の断面積を、少なくとも第２コアの断面積よりも大きくすることによって、第１コアの鉄損を抑制することができる。

【0009】

本開示に係るインダクタは、巻線が設けられ、前記巻線の軸方向に直角な方向に間隔を空けて並べられた複数の第１コアと、前記巻線の軸方向に直角な方向にて前記第１コアの隣に対向配置された第２コアと、伝熱性を有し、前記第２コアを保持する保持部材とを備え、前記巻線に電流を流した場合に生じる磁束の方向に直角な面を切断面とした前記第１コアの断面積は前記第２コアの断面積よりも大きい。

【0010】

本開示においては、磁束が通過する第１コアの断面積は第２コアの断面積よりも大きい。第２コアには巻線がないので、冷却構造、即ち保持部材を設けることができる。故に第２コアの断面積を小さくすることによって、第２コアの寸法が大きくなることを抑制することができる。一方、第１コアは巻き線が存在するため、冷却構造を設け難く、また銅損が存在するため、鉄損そのものを抑制する必要がある。そのため、第１コアの寸法の断面積を、少なくとも第２コアの断面積よりも大きくすることによって、第１コアの鉄損を抑制することができる。また第２コアに発生した熱は保持部材に伝達される。即ちパワーインダクタで発生する大部分の鉄損による熱は第２コアから排出される。

【0011】

本開示に係るインダクタは、前記第１コアと前記第２コアとの間の距離は、前記複数の第１コアの間の距離よりも小さい。

【0012】

本開示においては、上述のように第１コアの鉄損を抑制して、第１コアの温度上昇を抑制し、また冷却構造によって第２コアの温度上昇を抑制することができるので、第１コアと第２コアとの間の距離を、複数の第１コアの間の距離よりも小さくすることができる。その結果、第１コアの巻線を少ない巻き数で製作することができ、インダクタの小型化を促進させることができる。

【0013】

本開示に係るインダクタは、前記第２コアと前記保持部材との間に伝熱性を有する接合部材が設けられている。

【0014】

本開示においては、伝熱性を有する接合部材によって、第２コアと伝熱部材とが接合される。そのため、第２コアにて発生した熱は接合部材を介して保持部材に円滑に伝達される。

【0015】

本開示に係るインダクタは、前記複数の第１コアは前記巻線の軸方向に直交する方向に並べられており、前記第２コアは、前記軸方向における前記第１コアの端部に対向する。

【0016】

本開示においては、第２コアは磁束の通り易い位置に配され、インダクタの鉄損を集中させ易い。また第２コアは冷却構造を設け易い位置に配されている。

【発明の効果】

【0017】

本開示に係るインダクタにあっては、第２コアには巻線がないので、冷却構造を設け易い。故に第２コアの断面積を小さくして、鉄損が大きくなっても、熱処理を円滑に行うことができる。そのため、第２コアの断面積を小さくすることができ、第２コアの寸法が大きくなることを抑制することができる。一方、第１コアは巻き線が存在するため、冷却構造を設け難く、また銅損が存在するため、鉄損そのものを抑制する必要がある。そのため、第１コアの寸法の断面積を、少なくとも第２コアの断面積よりも大きくすることによって、第１コアの鉄損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係るインダクタの略示平面図である。

【図2】図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした略示断面図である。

【図3】第１コア、第２コア及び放熱板の位置関係を示す模式的斜視図である。

【図4】巻線に電流を流した場合に生じる磁束の方向を示す第１コア及び第２コアの模式的平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下本発明を、インダクタ１を示す図面に基づいて説明する。図１は、インダクタ１の略示平面図、図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした略示断面図、図３は、第１コア１０、第２コア２０及び放熱板２の位置関係を示す模式的斜視図である。図１〜図３に示すように、インダクタ１は放熱板２を備える。放熱板２は高熱伝達率の部材、例えば銅部材又はアルミニウム部材などによって構成されている。

【0020】

放熱板２には二つの第１コア１０、１０が設けられている。第１コア１０は直方体状をなし、二つの第１コア１０、１０は、第１コア１０の軸方向に直交する方向に、間隔を空けて並んでいる。第１コア１０の周囲に巻線１１が設けられている。巻線１１は第１コア１０の軸方向に沿って螺旋状に巻かれており、巻線１１の軸心と第１コア１０の軸心とは略一致する。一本の巻線１１が二つの第１コア１０、１０の両方に連続的に巻かれている。巻線１１は放熱板２に接触しており、巻線１１にて発生した熱は放熱板２に伝達される。なお第１コア１０と放熱板２との間にスペーサを設けて、巻線１１を放熱板２から離してもよい。また、巻線１１又は放熱板２の少なくとも一方に絶縁処理がされている。例えば、巻線１１に絶縁被覆を施してもよいし、放熱板２に絶縁シールを貼り付けてもよく、放熱板２に絶縁被膜を施してもよい。

【0021】

インダクタ１は二つの第２コア２０、２０を備える。第２コア２０は、第１コア１０の軸方向に直交する方向に延びた板状をなす。一方の第２コア２０は、二つの第１コア１０の一端部に対向する。他方の第２コア２０は、二つの第１コア１０、１０の他端部に対向する。第２コア２０と第１コア１０との対向間距離は二つの第１コア１０、１０の間の距離よりも短い。例えば、第２コア２０と第１コア１０との対向間距離は５ｍｍであり、二つの第１コア１０、１０の間の距離は２０ｍｍである。

【0022】

第２コア２０は保持部材２１によって保持されている。保持部材２１は伝熱部材、例えば銅部材又はアルミニウム部材によって、構成されている。保持部材２１には、第２コア２０の長手方向に延びた凹部２２が形成されており、該凹部２２に第２コア２０が嵌合している。第２コア２０は、伝熱性を有する接着剤２３によって、凹部２２の内面に接合されている。なお接着剤２３は接合部材の一例であり、接着剤２３に代えて、伝熱性を有する両面テープを使用してもよい。保持部材２１に保持された第２コア２０はスペーサ４を介して第１コア１０の端部に対向する。該スペーサ４によって、第１コア１０と第２コア２０との対向間距離は保たれる。保持部材２１の両端部には二つの側板２４がそれぞれ設けられている。一方の側板２４は二つの保持部材２１、２１の一端部に対向し、他方の側板２４は二つの保持部材２１の他端部に対向する。

【0023】

放熱板２に垂直な方向において、第２コア２０の寸法ｈ２は第１コア１０の寸法ｈ１よりも短い。第１コア１０の軸方向における第２コア２０の寸法ｗ２は、第１コア１０の軸方向に直角且つ放熱板２に平行な方向における第１コア１０の寸法ｗ１よりも短い。

【0024】

図４は、巻線１１に電流を流した場合に生じる磁束の方向を示す第１コア１０及び第２コア２０の模式的平面図である。図４において、破線矢印は磁束の向きを示す。図４に示すように、巻線１１に電流を流した場合、磁束が発生し、発生した磁束の向きは、第１コア１０において軸方向に沿った向きとなり、第２コア２０において、第２コア２０の長手方向に沿った向きとなる。

【0025】

磁束の方向に直角な面を切断面として切断した第１コア１０の断面積（換言すれば巻線１１の軸方向に直角な面を切断面として切断した第１コア１０の断面積）は、前述した寸法ｈ１と寸法ｗ１の積である。磁束の方向に直角な面を切断面として切断した第２コア２０の断面積（換言すれば巻線１１の軸方向に平行な面を切断面として切断した第２コア２０の断面積）は、前述した寸法ｈ２と寸法ｗ２の積である。前述したように、第２コア２０の寸法ｈ２は第１コア１０の寸法ｈ１よりも短く、第２コア２０の寸法ｗ２は第１コア１０の寸法ｗ１よりも短い。即ち、前記第１コア１０の断面積は前記第２コア２０の断面積よりも大きい。そのため、第１コア１０よりも第２コア２０に鉄損が集中し易くなる。出願人が行ったシミュレーション結果によると、第１コア１０の鉄損の割合が約３０％であるのに対し、第２コア２０の鉄損の割合は約７０％であった。

【0026】

実施の形態に係るインダクタ１にあっては、第２コア２０には巻線がないので、冷却構造を設け易い。故に第２コア２０の断面積を小さくして、鉄損が大きくなっても、熱処理を円滑に行うことができる。そのため、第２コア２０の断面積を小さくすることができ、第２コア２０の寸法が大きくなることを抑制することができる。一方、第１コア１０は巻線１１が存在するため、冷却構造を設け難く、また銅損が存在するため、鉄損そのものを抑制する必要がある。そのため、第１コア１０の寸法の断面積を、少なくとも第２コア２０の断面積よりも大きくすることによって、第１コア１０の鉄損を抑制することができる。

【0027】

また磁束が通過する第１コア１０の断面積は第２コア２０の断面積よりも大きい。第２コア２０には巻線がないので、冷却構造、即ち保持部材２１を設けることができる。故に第２コア２０の断面積を小さくすることによって、第２コア２０の寸法が大きくなることを抑制することができる。一方、第１コア１０には巻線１１が存在するため、冷却構造を設け難く、また銅損が存在するため、鉄損そのものを抑制する必要がある。そのため、第１コア１０の寸法の断面積を、少なくとも第２コア２０の断面積よりも大きくすることによって、第１コア１０の鉄損を抑制することができる。また第２コア２０に発生した熱は保持部材２１に伝達される。即ちパワーインダクタで発生する大部分の鉄損による熱は第２コア２０から排出される。

【0028】

また上述のように第１コア１０の鉄損を抑制して、第１コア１０の温度上昇を抑制し、また保持部材２１によって第２コア２０の温度上昇を抑制することができるので、第１コア１０と第２コア２０との間の距離を、複数の第１コア１０の間の距離よりも小さくすることができる。その結果、第１コア１０の巻線１１を少ない巻数で製作することができ、インダクタの小型化を促進させることができる。

【0029】

また伝熱性を有する接着剤２３によって、第２コア２０と伝熱部材とが接合される。そのため、第２コア２０にて発生した熱は接合部材を介して保持部材２１に円滑に伝達される。また第２コア２０は磁束の通り易い位置に配され、インダクタ１の鉄損を集中させ易い。また第２コアは保持部材２１、すなわち冷却構造を設け易い位置に配されている。

【0030】

なお第１コア１０の数は二つに限定されず、三つ以上でもよい。

【0031】

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0032】

１ インダクタ １０ 第１コア １１ 巻線 ２０ 第２コア ２１ 保持部材 ２３ 接着剤（接合部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】