特許 6205302 ノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6205302

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】ノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20170914BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20170914BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20170914BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H01F37/00 N

   H01F27/28 K

   H01F17/04 A

   H01F17/04 F

   H02M7/48 Z

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-83522(P2014-83522)

(22)【出願日】2014年4月15日

(65)【公開番号】特開2015-204407(P2015-204407A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2016年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】橋本 裕志

(72)【発明者】

【氏名】井上 憲一

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０９８０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００９７９２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０７５５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８２４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４１９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２４０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０３７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９６０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−１７２２３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−０９８６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４１１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−０３３３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０４７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０４４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２８０７７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開平３−９６０１５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３７／００

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、
コイルと、
前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコア部とを備え、
前記コイルは、軸方向で互いに積層された第１および第２コイル部を備え、
前記第１コイル部は、２つの帯状の第１および第２導体における長手方向の一方部分を、絶縁層を挟んで前記第１導体の厚さ方向の一方面側に前記第２導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、
前記第２コイル部は、前記第１および第２導体における長手方向の残余部分を、絶縁層を挟んで前記第１導体の厚さ方向の他方面側に前記第２導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、
前記第１および第２導体それぞれは、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚さであること
を特徴とするノイズ低減用巻線素子。

【請求項2】

前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に、円板状の磁性部材を、さらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項3】

前記磁性部材は、その厚さｔと、前記磁性部材の外周端とコア部の内周面との間隙ｓとが、ｓ≧ｔの条件を満たすように形成されていること
を特徴とする請求項２のノイズ低減用巻線素子。

【請求項4】

前記コア部および前記磁性部材は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体から成ること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項5】

前記磁性部材は、前記使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体を、第２絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形された巻鉄心であること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項6】

前記コア部の略中心部に配設された円筒状のポールピースを、さらに、備え、
前記コア部は、前記略中心部に、前記ポールピースを受容する孔を備え、
前記ポールピースは、前記コア部における孔の内周と前記ポールピースの外周との間に間隙が形成できるように、前記孔内に配設されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項7】

前記コア部および前記ポールピースは、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなり、
前記ポールピースの密度が前記コア部の密度よりも高いことを特徴とする請求項６に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項8】

前記コア部は、周方向に分割された複数の分割コアから成ること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項9】

直流電力を交流電力へ変換するインバータ部と、
前記インバータ部における入力側および出力側の少なくとも一方に配置されるコモンモードチョークコイルとを備え、
前記コモンモードチョークコイルは、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子であること
を特徴とするインバータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定のノイズを低減するために、特に高周波ノイズを好適に低減するために用いられるノイズ低減用巻線素子およびこのノイズ低減用巻線素子を備えるインバータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、コモンモードノイズを低減または除去するための素子として、コモンモードチョークコイルが知られている。このコモンモードチョークコイルは、一般に、１つのコアと、２個の巻線（コイル）とを備え、コモンモード電流に対しインダクタとして機能する一方、ディファレンシャルモード電流に対しインダクタとして機能しない巻線素子である。このようなコモンモードチョークコイルは、放射電磁ノイズ対策として、例えば電源ラインや、ＵＳＢ等の差動信号を利用するインタフェース回路等に使用される。

【0003】

その一具体例では、太陽電池発電システムのいわゆるパワーコンディショナに用いられるコモンモードチョークコイルがある。この太陽電池発電システムは、例えば、太陽の光エネルギーを電力に変換する太陽電池モジュールと、系統連係を行うために、前記太陽電池モジュールによって発電された直流電力を交流電力へ変換するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナによって変換された交流電力を住宅内の各所や電力会社へ分配する分電盤とを備えて構成される。交流電力への変換には、騒音防止の観点から高周波（２０ｋＨｚ程度以上のスイッチング周波数）インバータが使用され、その高周波電流をＬＣフィルタによって平滑して正弦波電流にした後、コモンモードチョークコイルを経て、外部（家庭内電気機器）に出力される。また太陽電池からパワーコンディショナへの電力入力部分にもコモンモードチョークコイルが適用される。これらコモンモードチョークコイルは、太陽電池モジュール、パワーコンディショナおよび家庭内電気機器とそれらのアース線から形成される経路に流れるコモンモードノイズを減少させ、それによって、放射電磁ノイズを低減または防止する。

【0004】

このようなコモンモードチョークコイルとして例えば特許文献１に開示されたノイズ低減用巻線素子がある。この特許文献１に開示されたノイズ低減用巻線素子は、高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコアとを備え、前記コイルは、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによって構成されている。このようなノイズ低減用巻線素子は、コイルに対向したコア内面を、軸方向から見たコイル端面に対し平行平面とすることによって、コイルに漏洩する交流磁束線を、帯状の導体の幅方向に平行に貫通させることができ、この結果、導体内に生じる渦電流を効果的に抑制することによって、交流損を低減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−３３９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、前記特許文献１に開示されたノイズ低減用巻線素子では、コイルは、いわゆるパンケーキ巻きである。このコイルの帯状の導体を２枚重ねてパンケーキ巻きすると、２枚の導体を貫く磁束量が異なるために、２枚の導体それぞれで構成される２個のコイルのインダクタンス値に差異が生じる。このため、これがコモンモードチョークコイルに使用されると、前記２個のコイル間にインダクタンスのアンバランスが生じ、この結果、ノーマルモードチョークコイルとして作用してしまい、本来減衰を望まないノーマルモードの信号成分に影響を与えてしまう。

【0007】

また、前記特許文献１に開示されたノイズ低減用巻線素子では、コイルは、シングルパンケーキ巻きであり、コアは、このシングルパンケーキ巻きのコイルを包み込むポッド型構造となっている。このため、シングルパンケーキ巻きのコイルにおける最内周の帯状導体の端部からリード線をコアの外部へ、磁束線を乱さぬ程度の必要最小径の貫通孔径から口出しするために、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い工程が必要とされていた。

【0008】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、帯状の導体を２枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できるノイズ低減用巻線素子を提供することである。そして、本発明は、このノイズ低減用巻線素子を備えるインバータ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるノイズ低減用巻線素子は、高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコア部とを備え、前記コイルは、軸方向で互いに積層された第１および第２コイル部を備え、前記第１コイル部は、２つの帯状の第１および第２導体における長手方向の一方部分を、絶縁層を挟んで前記第１導体の厚さ方向の一方面側に前記第２導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、前記第２コイル部は、前記第１および第２導体における長手方向の残余部分を、絶縁層を挟んで前記第１導体の厚さ方向の他方面側に前記第２導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、前記第１および第２導体それぞれは、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚さであることを特徴とする。

【0010】

このようなノイズ低減用巻線素子は、第１導体と第２導体とを２枚重ねにすることで、例えば１つの導体を同じ径の１つのシングルパンケーキ巻に成形したコイルに比べて巻数が半減するが、第１コイル部と第２コイル部とを形成した、いわゆるダブルパンケーキ巻に形成することで２段の直列となって倍化して、コイル全体の巻数は、不変となる。一方、導体断面積も、上記の１つのシングルパンケーキ巻のコイルに比べてダブルパンケーキ巻に形成することによって半減するが、並列２枚重ねによって倍化して不変となる。したがって、同じ寸法形状という制約条件では、上記ノイズ低減用巻線素子は、第１および第２導体の２枚重ねのダブルパンケーキ巻とすることで、コイル全体の巻数および導体断面積を不変にしつつ、第１および第２導体における両端部分をダブルパンケーキ巻の最外周に位置させることができ、シングルパンケーキ巻に較べて口出しが簡単となる。このため、シングルパンケーキ巻では、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い前記工程が不要となり、上記ノイズ低減用巻線素子は、生産性を改善できる。そして、上記ノイズ低減用巻線素子は、ダブルパンケーキ巻としつつ、軸方向に積層された上下で第１および第２導体の厚み方向の配置を逆転させるので、上下で第１導体による前記コイルおよび第２導体による前記コイルそれぞれに生じる各誘導起電力が相殺することになり、渦電流を効果的に抑制でき、第１導体によるコイルおよび第２導体によるコイルの各インダクタンス値をバランスさせることができる。さらに、このようなノイズ低減用巻線素子は、第１および第２導体それぞれがスキンデプス以下の厚さであるので、第１および第２導体それぞれで生じる渦電流をさらに効果的に抑制できる。したがって、このようなノイズ低減用巻線素子は、帯状の導体を２枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。

【0011】

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に、円板状の磁性部材を、さらに備えることを特徴とする。

【0012】

例えば導体の幅が拡大するとコイル内部で磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。そこで、上記ノイズ低減用巻線素子は、第１コイル部と第２コイル部との間に配置された円板状の磁性部材をさらに備えることで、外径側の磁束線が軸方向への直進性を回復し、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪の発生を抑制できる。これにより、例えばコイル径を拡大すると、全体径が大きくなって重量の大半を占めるコア部の径が大きくなる結果、軽量化を妨げることになるので、重量の増加し難い幅方向に導体を拡大することによって、上記ノイズ低減用巻線素子は、コイル断面積を増大でき、軽量化を図ることができる。

【0013】

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記磁性部材は、その厚さｔと、前記磁性部材の外周端とコア部の内周面との間隙ｓとが、ｓ≧ｔの条件を満たすように形成されていることを特徴とする。

【0014】

例えば、磁性部材の外周端とコア部の内周面が近づきすぎると、その近傍において、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。そこで、上記ノイズ低減用巻線素子は、前記磁性部材がｓ≧ｔの条件を満たすように形成されることで、磁束線に上記歪の発生を、より効果的に抑制できる。

【0015】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部および前記磁性部材は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体から成ることを特徴とする。

【0016】

このようなノイズ低減用巻線素子は、圧粉体が等方磁性かつ大きい比抵抗を持つため、コア部および磁性部材内に生じる渦電流損を抑制できる。

【0017】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記磁性部材は、前記使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体を、第２絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形された巻鉄心であることを特徴とする。

【0018】

このようなノイズ低減用巻線素子では、巻き鉄心に用いられる軟磁性体は、強磁性の金属であり、例えば、純鉄、鉄基合金およびアモルファスが挙げられるが、等方磁性の圧粉に比べ、導体の幅方向に異方性かつ透磁率が数十〜百倍大きいため、磁束線に上記歪の発生を、より一層抑制でき、薄く（軽量に）できる。また、このようなノイズ低減用巻線素子は、第２絶縁層を挟んで比抵抗が大きいため円盤内の渦電流損を最小にできる。

【0019】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部の略中心部に配設された円筒状のポールピースを、さらに、備え、前記コア部は、前記略中心部に、前記ポールピースを受容する孔を備え、前記ポールピースは、前記コア部における孔の内周と前記ポールピースの外周との間に間隙が形成できるように、前記孔内に配設されていることを特徴とする。

【0020】

磁気回路の空隙は、ポールピースを囲んだ円形になる。この場合、ポールピースの組立誤差によって、空隙が狭まる部分と広がる部分とが出来るが、上記ノイズ低減用巻線素子では、それらのインダクタンスへの寄与が相殺するため、インダクタンスのばらつきは、組立精度に対して甚だ寛容になる（組立誤差のバラツキに対し、インダクタンスの値が安定化する）。また、インダクタンスの変化は、そのまま磁気吸引力を引き起こすため、交流励磁による空隙変化に伴う振動も、上記ノイズ低減用巻線素子では、本質的に生じない。

【0021】

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部および前記ポールピースは、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなり、前記ポールピースの密度が前記コア部の密度よりも高いことを特徴とする。

【0022】

このようなノイズ低減用巻線素子は、コア部に比べて磁束線が集中し磁束密度が高くなるポールピースを、コア部によりも透磁率が大きい材質、すなわち密度が高い材質で形成することにより、コイルへの漏洩磁束線を少なくでき、コイルの第１および第２導体内の渦電流損を抑制できる。

【0023】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部は、周方向に分割された複数の分割コアから成ることを特徴とする。

【0024】

このようなノイズ低減用巻線素子では、分割コアにより、コア部へのコイル装着の組み立てが容易となり、しかも、外部へ直接コイル発熱を逃がすことができる。また、このようなノイズ低減用巻線素子では、組立後や稼動時のコイル異常が目視確認もできる。

【0025】

また、本発明の一態様にかかるインバータ装置は、直流電力を交流電力へ変換するインバータ部と、前記インバータ部における入力側および出力側の少なくとも一方に配置されるコモンモードチョークコイルとを備え、前記コモンモードチョークコイルは、これら上述のいずれかのノイズ低減用巻線素子であることを特徴とする。

【0026】

これによれば、コモンモードチョークコイルとしてこれら上述のいずれかのノイズ低減用巻線素子を用いたインバータ装置が提供できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明にかかるノイズ低減用巻線素子は、帯状の導体を２枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。そして、本発明によれば、このようなノイズ低減用巻線素子を用いたインバータ装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態のノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置を用いたパワーコンディショナ装置の電気的な構成を示す回路図である。

【図2】前記パワーコンディショナ装置に用いられる第１態様のノイズ低減用巻線素子の構成を示す断面図である。

【図3】前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの模式図である。

【図4】各種金属材料のスキンデプス（表皮厚み）を周波数の関数として表したグラフである。

【図5】前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる第１導体と第２導体とを巻枠に巻回する前の説明図である。

【図6】前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの製造方法における第１導体と第２導体とを巻枠に巻回し始めた状態の説明図である。

【図7】前記第１導体と前記第２導体とを巻枠に巻回している途中の状態の説明図である。

【図8】前記第１導体と前記第２導体とを巻枠に巻回成形し終えた状態の斜視図である。

【図9】前記第１および第２導体をダブルパンケーキ巻で形成したコイルをコア部に収納した状態の斜視図である。

【図10】前記ノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの等価回路を示す図である。

【図11】比較例のコイルの等価回路を示す図である。

【図12】前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる磁性部材の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。

【図13】他の実施形態の磁性部材の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。

【図14】磁性部材を設けない場合の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。

【図15】実施形態における第２態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。

【図16】実施形態における第３態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。

【図17】実施形態における第４態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。

【図18】実施形態における第５態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0030】

図１は、実施形態のノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置を用いたパワーコンディショナ装置の電気的な構成を示す回路図である。本実施形態におけるパワーコンディショナ装置ＰＣは、負荷装置ＬＤに供給する電力を制御する装置である。パワーコンディショナ装置ＰＣは、例えば、電源ＰＶから供給された電力の電圧および周波数等を制御することによって負荷装置ＬＤに供給する電力を制御するものである。このようなパワーコンディショナ装置ＰＣは、例えば、図１に示すように、コモンモードチョークコイルＣＬ１、ＣＬ２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ６〜Ｃ８と、コンバータ部ＣＶと、インバータ部ＩＶと、ノーマルモードチョークコイルＣＬ３とを備える。

【0031】

電源ＰＶは、商用電源、前記商用電源を直流化した電源、一次電池や二次電池等の電池、および、太陽電池等の種々の電源を用いることができる。図１に示す例では、電源ＰＶとして太陽電池が用いられている。

【0032】

コモンモードチョークコイルＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれ、コモンモードノイズを低減または除去するために用いられるチョークコイルである。コモンモードチョークコイルＣＬ１は、当該パワーコンディショナ装置ＰＣから電源ＰＶへ向かうコモンモードノイズを低減等するために用いられ、当該パワーコンディショナ装置ＰＣの入力側に配置される。図１に示す例では、コモンモードチョークコイルＣＬ１は、電源ＰＶとコンバータ部ＣＶとの間に介在するように配置され、コモンモードチョークコイルＣＬ１の入力端は、当該パワーコンディショナ装置ＰＣの入力端であり、プラスおよびマイナスの極性を合わせて電源ＰＶに接続されている。コモンモードチョークコイルＣＬ２は、当該パワーコンディショナ装置ＰＣから負荷装置ＬＤへ向かうコモンモードノイズを低減等するために用いられ、当該パワーコンディショナ装置ＰＣの出力側に配置される。図１に示す例では、コモンモードチョークコイルＣＬ２は、インバータ部ＩＶと負荷装置ＬＤとの間に介在するように配置される。これらコモンモードチョークコイルＣＬ１、ＣＬ２コイルは、それぞれ、２個のコイル部と、前記２個のコイル部によって生じた磁束を通すとともに、前記２個のコイルを収納するコア部とを備える。これらコモンモードチョークコイルＣＬ１、ＣＬ２コイルそれぞれについては、後に、より具体的に説明する。

【0033】

コモンモードチョークコイルＣＬ１の出力端は、コンデンサＣ１〜Ｃ３を介してコンバータ部ＣＶに接続される。より具体的には、コモンモードチョークコイルＣＬ１の出力端は、その両端間に、互いに直列に接続された２個のコンデンサＣ１、Ｃ２と、電解コンデンサから成るコンデンサＣ３とが接続され、そして、プラスおよびマイナスの極性を合わせてコンバータ部ＣＶの入力端に接続されている。なお、２個のコンデンサＣ１、Ｃ２から成る直列回路とコンデンサＣ３とは、並列に接続されている。

【0034】

コンバータ部ＣＶは、コモンモードチョークコイルＣＬ１およびコンデンサＣ１〜Ｃ３を介して電源ＰＶから供給された電力の電圧を昇圧または降圧する装置である。コンバータ部ＣＶは、例えば、昇圧用リアクトル（巻線素子、コイル）Ｌと、スイッチング素子Ｔｒ１と、還流ダイオード（フリーホイールダイオード）Ｄ１と、ダイオードＤ６と、コンデンサＣ４、Ｃ５を備える、いわゆるチョッパ式のＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。スイッチング素子Ｔｒ１は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ，Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子やパワーＭＯＳＦＥＴ素子等の電力用のトランジスタ素子である。ここでは、大電力用のＩＧＢＴ素子がスイッチング素子Ｔｒ１として用いられている。

【0035】

コンバータ部ＣＶの入力端におけるプラス端には、昇圧用リアクトルＲＬの一方端が接続され、昇圧用リアクトルの他方端は、ダイオードＤ６のアノード端子およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタ端子に接続される。そして、コンバータ部ＣＶの入力端におけるマイナス端には、前記ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタ端子が接続される。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のゲート端子は、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１にオンオフのタイミングを制御する図略のコンバータ制御回路に接続される。また、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、還流ダイオードＤ１が並列に接続される。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタ端子には、還流ダイオードＤ１のカソード端子が接続され、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のエミッタ端子には、還流ダイオードＤ１のアノード端子が接続されている。このように還流ダイオードＤ１は、その向きがＩＧＢＴ素子Ｔｒ１の入出力方向とは逆に接続されている。そして、このダイオードＤ６とスイッチング素子Ｔｒ１との直列接続回路が、互いに並列に接続されたコンデンサＣ４と電解コンデンサＣ５との並列接続回路の両端に、並列で接続されている。

【0036】

このようなコンバータ部ＣＶでは、スイッチング素子Ｔｒ１がオンすると、電源ＰＶからのエネルギーが昇圧用リアクトルＲＬに蓄積され、スイッチング素子Ｔｒ１がオフすると、昇圧用リアクトルＲＬに蓄積されたエネルギーが放出される。これにより電源ＰＶの電圧に昇圧用リアクトルＲＬの電圧が加算されて電圧レベルが変換され、ダイオードＤ６を介して並列接続されたコンデンサＣ４および電解コンデンサＣ５で平滑されつつ出力される。コンデンサＣ４および電解コンデンサＣ５の並列接続回路における両端がコンバータ部ＣＶの出力端となっている。

【0037】

インバータ部ＩＶは、直流電力を交流電力へ変換する装置である。インバータ部ＩＶの入力端は、コンバータ部ＣＶの出力端、すなわち、コンデンサＣ４および電解コンデンサＣ５の並列接続回路における両端に接続される。インバータ部ＩＶは、例えば、複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のそれぞれに接続される複数の還流ダイオードとを備える。

【0038】

本実施形態では、例えば負荷装置ＬＤに１相の交流電力を給電するために、４個のスイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５と、スイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５と同数の４個の還流ダイオードＤ２〜Ｄ５とを備えている。より具体的には、スイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５は、スイッチング素子Ｔｒ１と同様に、例えばＩＧＢＴ素子やパワーＭＯＳＦＥＴ素子等の電力用のトランジスタ素子であり、ここでは、大電力用のＩＧＢＴ素子がスイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５として用いられている。

【0039】

ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２とＩＧＢＴ素子Ｔｒ３とは、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のエミッタ端子がＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、１対のスイッチング部を構成している。同様に、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５とは、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のエミッタ端子がＩＧＢＴ素子Ｔｒ５のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、１対のスイッチング部を構成しる。これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５の各ゲート端子は、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５にオンオフのタイミングを制御する図略のインバータ制御回路に接続される。また、還流ダイオードＤ２〜Ｄ５は、それぞれ、そのアノード端子がエミッタ端子に接続されるともにそのカソード端子がコレクタ端子に接続されることによって、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２〜Ｔｒ６のそれぞれに並列に接続される。すなわち、これら還流ダイオードＤ２〜Ｄ５は、それぞれ、その向きがＩＧＢＴ素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５の入出力方向とは逆に接続されている。

【0040】

そして、これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ２およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ３の直列接続回路と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５の直列接続回路とは、互いに並列に接続され、さらに、コンバータ部ＣＶの出力端、すなわち、コンデンサＣ４および電解コンデンサＣ５の並列接続回路における両端に接続される。言い換えれば、コンデンサＣ４、Ｃ５の一方端には、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ４の各コレクタ端子が接続され、コンデンサＣ４、Ｃ５の他方端には、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５の各エミッタ端子が接続されている。

【0041】

このような構成のインバータ部ＩＶは、図略の前記インバータ制御回路の制御によって、これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ２〜Ｔｒ５を適宜なタイミングでオンオフすることによって、直流電力から交流電力へ変換する。そして、各直列接続回路の各接続点から、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２とＩＧＢＴ素子Ｔｒ３との接続点、および、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５との接続点の各接続点から、インバータ部ＩＶの交流電力が出力される。

【0042】

インバータ部ＩＶの出力端は、ノーマルモードチョークコイルＣＬ３、コンデンサＣ６、コモンモードチョークコイルＣＬ２およびコンデンサＣ７、Ｃ８を介して負荷装置ＬＤに接続される。より具体的には、インバータ部ＩＶの出力端は、ノーマルモードチョークコイルＣＬ３の入力端に接続され、ノーマルモードチョークコイルＣＬ３の出力端は、コモンモードチョークコイルＣＬ２の入力端に接続される。ノーマルモードチョークコイルＣＬ３の出力端とコモンモードチョークコイルＣＬ２の入力端の間には、並列に、コンデンサＣ６が接続されている。すなわち。コンデンサＣ６は、ノーマルモードチョークコイルＣＬ３の入力端における両端間に接続されるとともに、コモンモードチョークコイルＣＬ２の入力端における両端間に接続される。コモンモードチョークコイルＣＬ２の出力端は、その両端間に、互いに直列に接続された２個のコンデンサＣ７、Ｃ８から成る直列回路が接続され、負荷装置ＬＤに接続される。

【0043】

そして、太陽電池ＰＶの接地線、パワーコンディショナ装置ＰＣの接地線および負荷装置ＬＤの接地線は、接地される。パワーコンディショナ装置ＰＣの接地線は、互いに直列に接続されたコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の接続点（入力側接地点）と、互いに直列に接続されたコンデンサＣ７およびコンデンサＣ８の接続点（出力側接地点）とのそれぞれから引き出されている。

【0044】

次に、前記ノイズ低減用巻線素子について、以下に、より具体的に説明する。上述のパワーコンディショナ装置ＰＣのコモンモードチョークコイルＣＬ１、ＣＬ２として、次のような第１ないし第５態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａ〜１０Ｅが用いられる。以下、順に説明する。

【0045】

図２は、前記パワーコンディショナ装置に用いられる第１態様のノイズ低減用巻線素子の構成を示す断面図である。図３は、前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの模式図である。図４は、各種金属材料のスキンデプス（表皮厚み）を周波数の関数として表したグラフである。図４の横軸は、ｋＨｚ単位で表す周波数であり、その縦軸は、ｍｍ単位で表すスキンデプス（表皮厚み）である。図５は、前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる第１導体と第２導体とを巻枠に巻回する前の説明図である。図６は、前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの製造方法における第１導体と第２導体とを巻枠に巻回し始めた状態の説明図である。図７は、前記第１導体と前記第２導体とを巻枠に巻回している途中の状態の説明図である。図８は、前記第１導体と前記第２導体とを巻枠に巻回成形し終えた状態の斜視図である。図９は、前記第１および第２導体をダブルパンケーキ巻で形成したコイルをコア部に収納した状態の斜視図である。

【0046】

この第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、図２に示すように、コア部１と、コア部１に内包されたコイル２と、磁性部材３とを備える。

【0047】

コア部１は、コイル２に通電した場合にコイル２に生じる磁場の磁束を通し、コイル２を収納する部材である。このコア部１は、本実施形態では、図２に示すように、コイル２を内包するいわゆるポット型であり、コア部１は、軸方向に対向する２個の第１および第２コア部材１ａ、１ｂとを備える。

【0048】

第１および第２コア部材１ａ、１ｂは、この実施形態では、生産性を向上させる観点から、同形とされており、第１および第２コア部材１ａ、１ｂは、それぞれ、コイル２の軸方向の端部を覆う円板形状の円板部１１と、円板部１１の外周縁から略垂直に延びる円筒部１２とを備える。

【0049】

これら第１および第２コア部材１ａ、１ｂは、所定の磁気特性を有する材料で構成される。この実施形態では、第１および第２コア部材１ａ、１ｂは、絶縁膜被覆金属粉末を加圧して固めた圧粉体（圧粉コア）から成る。前記圧粉体に用いられる金属粉末は、軟磁性粉末であって、強磁性の金属粉末である。前記金属粉末は、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（例えばＦｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）、或いは、アモルファス粉末が挙げられる。さらに、上記軟磁性粉末の表面を覆う絶縁膜被覆として、酸化物等の無機材料による皮膜、シリコーン樹脂等の有機材料による皮膜、および、無機材料と有機材料との２層等の複合された皮膜等のうちのいずれかの皮膜が形成されている。

【0050】

なお、第１および第２コア部材１ａ、１ｂは、その粉末の粒度や粒度分布、および、成形体密度等により磁気特性を制御でき、例えば、成形体の密度を高くすることで透磁率を高く、粉末の粒度を小さくすることで渦電流損を抑制することが可能である。このため、ノイズ低減用巻線素子１０Ａに求められる電磁気特性を実現するために、圧粉体に用いる粉末の粒度や成形体の密度等が調節される。成形体の密度は、純鉄粉の場合、約３．０ｇ／ｃｃ〜約５．０ｇ／ｃｃの範囲では非磁性粉末材料の添加量で調節でき、約５．０ｇ／ｃｃ〜約７．７ｇ／ｃｃの範囲では成形時の加圧力で調節できる。

【0051】

そして、第１コア部材１ａの円筒部１２と第２コア部材１ｂの円筒部１２とがそれら端面で互いに当接するように合わされ、これにより、内部にコイル収納部１３を有するコア部１が形成される。

【0052】

第１コア部材１ａの円筒部１２と第２コア部材１ｂの円筒部１２とに、それぞれ、円筒部１２の端面から所定深さで、コイル収納部１３から外部に貫通するように開けられた口出し孔１４が設けられる。

【0053】

コイル２は、第１コイル部２ａと、第１コイル部２ａの軸方向の一方側（図１の上側）に積層された第２コイル部２ｂとを備える。

【0054】

これら第１コイル部２ａと第２コイル部２ｂとは、２つの、所定の幅で一方向に長尺な帯状（テープ状、リボン状）の第１導体２１および第２導体２２によって形成されている。

【0055】

第１導体２１と第２導体２２とは、この実施形態では、互いに同一構成を採っており、絶縁材で絶縁被覆された所定の厚さを有するアルミニウムからなる。第１導体２１および第２導体２２それぞれの厚さ（この例ではアルミニウムの厚さ）は、ノイズ低減用巻線素子１０Ａに給電される使用周波数（駆動周波数）に対するスキンデプス（表皮厚み）以下の厚さであり、これによってその渦電流損がより低減できる。一般に、コイルに流れる電流は、スキンデプスまでの範囲でしか流れず、導体断面全体に一様に電流が流れない。したがって、第１および第２導体２１、２２の厚みをスキンデプス以下に設定することで渦電流損が減少できる。スキンデプスδは、一般に、δ＝（ρ／πｆμ）^１／２である（ただし、ｆ；周波数、μ；導体部材の透磁率、ρ；導体部材の電気伝導率）。なお、図４には、各種金属材料のスキンデプスδが周波数の関数としてグラフで示されている。

【0056】

第１導体２１と第２導体２２とは、図３に示すように、それぞれ、前記帯状の長手方向の一方部分を第１コイル形成部２１ａ、２２ａとし、その長手方向の他方部分を第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂとし、それらの第１コイル形成部２１ａ、２２ａと第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂとの間の部分を連結部２１ｃ、２２ｃとしている。

【0057】

第１コイル形成部２１ａ、２２ａは、パンケーキ状に巻回されて第１コイル部２ａを形成する。第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂは、パンケーキ状に巻回されて第２コイル部２ｂを形成する。この第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂの幅および長さは、第１コイル形成部２１ａ、２２ａと略同じである。

【0058】

連結部２１ｃ、２２ｃは、第１コイル形成部２１ａ、２２ａと第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂとを連結している。この実施形態では、連結部２１ｃ、２２ｃは、第１コイル形成部２１ａ、２２ａおよび第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂの長手方向（Ｘ−Ｘ方向）に対して所定の角度αをなすように幅方向（Ｙ−Ｙ方向）に屈曲されて第１コイル形成部２１ａ、２２ａから第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂに延設されている。連結部２１ｃ、２２ｃの幅は、第１コイル形成部２１ａ、２２ａと同じ幅である。

【0059】

したがって、第１コイル形成部２１ａ、２２ａと第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂとは、互いに幅方向（Ｙ−Ｙ方向）に所定の距離Ｌ２を隔てている。前記距離Ｌ２は、第１コイル形成部２１ａ、２２ａおよび第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂの幅Ｌ１よりも大きい。

【0060】

そして、これら第１導体２１と第２導体２２とは、次のようにパンケーキ状に巻回成形されて第１コイル部２ａと第２コイル部２ｂとを形成している。

【0061】

より具体的には、図５に示すように、まず、予め、第１導体２１および第２導体２２それぞれの第１コイル形成部２１ａ、２２ａおよび第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂは、仮巻き取りボビン５１に巻き取られている。なお、第１コイル形成部２１ａ、２２ａと第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂとの仮巻き取りボビン５１への巻き方向は、互いに反対である。

【0062】

そして、第１導体２１の連結部２１ｃが、円筒状の巻枠５２に背後からあてがわれるようにして固定され、一方、第２導体２２の連結部２２ｃが、巻枠５２に前方側からあてがわれるようにして固定される。すなわち、第１導体２１の連結部２１ｃと第２導体２２の連結部２２ｃとは、巻枠５２を介してクロス状で互いに対向して巻枠５２に固定される。

【0063】

そして、図６および図７に示すように、絶縁被覆された第１導体２１の第１コイル形成部２１ａにおける厚さ方向の一方面２５ａに、絶縁被覆された第２導体２２の第１コイル形成部２２ａを径方向外側に重ね合わせるように配置した状態で、第１導体２１の第１コイル形成部２１ａおよび第２導体２２の第１コイル形成部２２ａそれぞれが、仮巻き取りボビン５１から巻解かれながら巻枠５２に、図の時計方向にパンケーキ状に巻き付けられて行く。これにより、２つの帯状の第１および第２導体２１、２２における長手方向の一方部分２１ａ、２２ａを、絶縁層を挟んで第１導体２１（２１ａ）の厚さ方向の一方面側に第２導体２２（２２ａ）が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成された、パンケーキ状の第１コイル部２ａが形成される。

【0064】

同様に、第２導体２２の第２コイル形成部２２ｂを第１導体２１の第２コイル形成部２１ｂの厚さ方向の他方面２５ｂ側に配置した状態で、第２導体２２の第２コイル形成部２２ｂおよび第１導体２１の第２コイル形成部２１ａそれぞれが、仮巻き取りボビン５１から巻解かれながら巻枠５２に、図の反時計方向にパンケーキ状に巻き付けられて行く。これにより、第１および第２導体２１、２２における長手方向の残余部分２１ｂ、２２ｂを、絶縁層を挟んで第１導体２１（２１ｂ）の厚さ方向の他方面側に第２導体２２（２２ｂ）が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成された、パンケーキ状の第２コイル部２ｂが形成される。

【0065】

この結果、図８に示すように第１コイル部２ａの軸方向の一方側（図８の上側）に、パンケーキ状の第２コイル部２ｂが形成され、ダブルパンケーキ巻のコイル２が得られる。

【0066】

そして、第１コイル部２ａを形成した第１コイル形成部２１ａ、２２ａのエンド端は、径方向外側に折り曲げ成形されて第１コイル部用口出し部２１ｄ、２２ｄを形成し、同様に、第２コイル部２ｂを形成した第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂのエンド端は、径方向外側に折り曲げ成形されて第２コイル部用口出し部２１ｅ、２２ｅを形成する。

【0067】

これらの口出し部２１ｄ、２２ｄ；２１ｅ、２２ｅは、エンド端を径方向外側に１回だけ、折り曲げるだけでよく、容易に製作できる。なお、折り曲げは、全量巻き終えた後に折り曲げてもよいが、例えば、上述の仮巻取り置きボビン５１に、予め口出し部成形用スリットが設けられ、その口出し部成形用スリットに、第１コイル形成部２１ａ、２２ａや第２コイル形成部２１ｂ、２２ｂのエンド端が、挿入されて先に折り曲げ成形されてもよい。このようにすれば、口出し部の長さや折り曲げ量の精度が安定するので、より好ましい。

【0068】

このようにダブルパンケーキ巻に形成されたコイル２は、図９に示すように、第１コア部材１ａと第２コア部材１ｂとが合わされる際に、第１コア部材１ａの口出し孔１４に第２コイル部用口出し部２１ｅ、２２ｅが、第２コア部材１ｂの口出し孔１４に第１コイル部用口出し部２１ｄ、２２ｄが、それぞれ、入れられるようにして、コイル収納部１３に収納される。

【0069】

次に、図２に戻って、磁性部材３について説明する。磁性部材３は、磁束線の軸方向に対して非平行となる歪を抑制するための部材であり、この実施形態の磁性部材３は、コア部１と同じ素材からなる円板状の磁性部材から構成されている。より具体的には、磁性部材３は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなる。

【0070】

この磁性部材３は、第１コイル部２ａと第２コイル部２ｂとの間に配設されている。磁性部材３は、好ましくは、その厚さｔが、磁性部材３の外周面（外周端）とコア部の内周面との間隙ｓと同じか、または、小さくなるように形成されている（ｓ≧ｔ）。

【0071】

このような構成の第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、第１導体２１と第２導体２２とを２枚重ねにすることで、例えば１つの導体を同じ径の１つのシングルパンケーキ巻に成形したコイルに比べて巻数が半減するが、第１コイル部２ａと第２コイル部２ｂとを形成した、いわゆるダブルパンケーキ巻に形成することで２段の直列となって倍化して、コイル２全体の巻数は、不変となる。一方、導体断面積も、上記の１つのシングルパンケーキ巻のコイルに比べてダブルパンケーキ巻に形成することによって半減するが、並列２枚重ねによって倍化して不変となる。したがって、同じ寸法形状という制約条件では、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、第１および第２導体２１、２２の２枚重ねのダブルパンケーキ巻とすることで、コイル２全体の巻数および導体断面積を不変にしつつ、第１および第２導体２１、２２における両端部分２１ｄ、２１ｅ；２２ｄ、２２ｅをダブルパンケーキ巻の最外周に位置させることができ、シングルパンケーキ巻に較べて口出しが簡単となる。このため、シングルパンケーキ巻では、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い前記工程が不要となり、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、生産性を改善できる。しかも、第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、第１および第２導体２１、２２の両端部がコア部１の外周に集められることによって、第１および第２導体２１、２２とコア部１の内壁面の接合面とを単純化でき、より薄く密着性の良い熱接触が可能となり、放熱性が著しく改善される。

【0072】

図１０は、前記ノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの等価回路を示す図である。図１１は、比較例のコイルの等価回路を示す図である。そして、例えば第１導体２１の厚さ方向の一方面側に第２導体２２が配置されて第１コイル部および第２コイル部が巻回成形されると、図１１に示すように第１導体２１と第２導体２２とによって形成される有限面積のエリア（図１１に斜線で示す部分）を貫通する交流漏れ磁束線ｑ２が誘導起電力ｐ３を発生してしまうおそれがある。

【0073】

一方、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、ダブルパンケーキ巻としつつ、軸方向に積層された上下で第１および第２導体２１、２２の厚み方向の配置を逆転させている。このため、図１０に示すように第１コイル部２ａの第１導体２１と第２導体２２とに生じる誘導起電力ｐ１と、第２コイル部２ｂの第１導体２１と第２導体２２とに生じる誘導起電力ｐ２が相殺されて渦電流が効果的に抑制され、渦損を抑えることができ、第１導体２１によるコイルおよび第２導体２２によるコイルの各インダクタンス値をバランスさせることができる。

【0074】

さらに、上述したように、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、第１および第２導体２１、２２それぞれがスキンデプス以下の厚さであるので、第１および第２導体２１、２２それぞれで生じる渦電流をさらに効果的に抑制できる。

【0075】

また、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、一方の口出し部２１ｄ、２２ｄから他方の口出し部２１ｅ、２２ｅまでの間に、電気的な接続部分を有しないので、いわゆる常温超伝導材料で第１および第２導体２１、２２を形成する場合に、好適な構造である。

【0076】

以上より、上述のように構成された第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、帯状の導体２１、２２を２枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。そして、本実施形態は、このような第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａを用いたインバータ部ＩＶおよびパワーコンディショナ装置ＰＣを提供できる。したがって、本実施形態におけるインバータ部ＩＶおよびパワーコンディショナ装置ＰＣは、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａを用いるので、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。

【0077】

図１２は、前記第１態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる磁性部材の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。例えば、導体の幅が拡大するとコイル内部で磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。このため、第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、第１コイル部２ａと第２コイル部２ｂとの間に配置された円板状の磁性部材３を備えることで、外径側の磁束線が軸方向への直進性を回復し、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪の発生を抑制できる。これにより、例えばコイル径を拡大すると、全体径が大きくなって重量の大半を占めるコア部の径が大きくなる結果、軽量化を妨げることになるので、重量の増加し難い幅方向に導体を拡大することによって、上記ノイズ低減用巻線素子は、コイル断面積を増大でき、軽量化を図ることができる。

【0078】

また、例えば、磁性部材の外周端とコア部の内周面が近づきすぎると、その近傍において、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。このため、第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、上述のように、磁性部材３の厚さｔが上記間隙ｓと同じかまたは小さくなるように形成されることによって、図１２に示すように磁性部材３によって、コイル２の外径側の磁束線ｑの軸方向への直進性を保つ効果が大きくなり、磁束線ｑの軸方向に対して非平行となる歪の発生をより効果的に抑制できる。

【0079】

また、上述の第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、コア部１および磁性部材３は、前記圧粉体から成っている。このため、第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、圧粉体が等方磁性かつ大きい比抵抗を持つため、コア部および磁性部材内に生じる渦電流損を抑制できる。

【0080】

図１３は、他の実施形態の磁性部材の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。図１４は、磁性部材を設けない場合の磁束線図を表した前記第１態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。なお、上述では、磁性部材３は、その厚さｔが、磁性部材３の外周面とコア部の内周面との間隙ｓと同じかまたは小さくなるように形成された（ｓ≧ｔ）が、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図１３に示すように磁性部材２０３は、その厚さｔが、磁性部材２０３の外周面とコア部１の内周面との間隙ｓよりも大きく（ｓ＜ｔ）なるように形成されてもよい。この場合は、上記実施形態のようにｓ≧ｔの条件の場合に比べて磁束線ｑが歪むが、磁性部材３を有しない図１４に示す場合よりも、コイル２の外径側の磁束線ｑの歪を抑えることができる。

【0081】

図１５は、実施形態における第２態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。また、上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、磁性部材３が備えられたが、例えば、図１５に示すように、磁性部材３が備えられていなくてもよい（第２態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｂ）。この場合、例えば、コイル２を構成する第１導体１２１および第２導体１２２が銅製で形成されると、銅の比抵抗（１．６８μΩｃｍ）は、アルミニウムの比抵抗（２．６５μΩｃｍ）よりも小さいので、同一の直流抵抗の場合、第１導体１２１および第２導体１２２の幅Ｌ２は、上記アルミニウムで形成されるものの幅Ｌ１（図１に図示）よりも狭くできる。したがって、磁性部材３を有しない場合でも、外径側の磁束線の歪を抑えることができる点で好ましい。

【0082】

ただし、第１導体１２１および第２導体１２２がアルミニウム製に代えて銅製であって同一の直流抵抗の場合、この第２態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｂは、アルミニウム製のものに比べて重量が大きくなってしまい、車載用途など軽量化の要求に応え難くなる。そのため、上述のように、第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａは、コイル２をアルミニウム製の幅広い第１導体２１および第２導体２２で形成し、磁性部材３を有する構成とすることで、磁束線の歪を抑え得る軽量化したものとなり、好ましい。

【0083】

図１６は、実施形態における第３態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、磁性部材３は、圧粉体で構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図１６に示すように磁性部材３０３は、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体３０３ａを、第２絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形した巻鉄心から構成されてもよい（第３態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｃ）。巻鉄心に用いられる軟磁性体３０３ａは、強磁性の金属であり、例えば、純鉄、鉄基合金、およびアモルファスが挙げられる。このような第３態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｃは、等方磁性の圧粉体に比べ、コイルの幅方向に異方性かつ透磁率が数十〜百倍大きいため、外径側の磁束線の歪を抑える効果が大きく、薄く（軽量に）できる。また、第３態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｃは、第２絶縁層を挟んで比抵抗が大きいため、円盤内の渦電流損を最小にできる。

【0084】

図１７は、実施形態における第４態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、コア部１は、中心部に孔を有しない円柱状の部材で構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更し得る。例えば、図１７に示すように、コア部４０１は、その中心部に孔４０１ａを有する円筒状の部材で構成され、その孔４０１ａには、円柱状のポールピース４０６が配設されてもよい（第４態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｄ）。

【0085】

より具体的には、ポールピース４０６は、例えば、絶縁膜被覆金属粉末を加圧して固めた圧粉体（圧粉コア）から成る円筒体である。前記圧粉体に用いられる金属粉末は、軟磁性粉末であって、強磁性の金属粉末である。前記金属粉末は、例えば、上述したように、純鉄粉、鉄基合金粉末（例えばＦｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）、或いは、アモルファス粉末が挙げられる。

【0086】

ポールピース４０６は、その外径がコア部４０１の孔４０１ａの内径よりも小さく、ポールピース４０６の外周面とコア部４０１の孔４０１ａの内周面との間に、空隙４０７ができるように形成されている。

【0087】

このようにコア部４０１の中心部にポールピース４０６が配設された同軸構造にすると、磁気回路の空隙４０７は、ポールピース４０６を囲んだ円形になる。この場合、ポールピース４０６の組立誤差によって、空隙４０７が狭まる部分と広がる部分が出来るが、上記第４態様のノイズ低減用巻線素子では、それらのインダクタンスへの寄与が相殺するため、インダクタンスのばらつきは、組立精度に対して甚だ寛容になる（組立誤差のバラツキに対し、インダクタンスの値が安定化する）。インダクタンスの変化は、そのまま磁気吸引力を引き起こすため、交流励磁による空隙変化に伴う振動も、本質的に生じない。

【0088】

また、その場合において、コア部４０１に比べて磁束線が集中し磁束密度が高くなるポールピース４０６は、コア部４０１によりも透磁率が大きい材質、すなわち密度が高い材質で形成されることが好ましい。これにより、コイル２への漏洩磁束線を少なくでき、コイル２の第１および第２導体２１、２２内の渦電流損を抑制できる。

【0089】

図１８は、実施形態における第５態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第１態様のノイズ低減用巻線素子１０Ａでは、コア部１は、円板部を有する第１および第２コア部材１ａ、１ｂで構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図１８に示すように、コア部５０１は、周方向に分割された複数（図１８に示す例では２つに分割）の分割コア５０１ａから構成されたものでもよい（第５態様のノイズ低減用巻線素子１０Ｅ）。このように構成することによって、コア部５０１へのコイル２の組み立てがやり易く、しかも、コイル２の発熱を外部へ直接放熱できる。また、組立後や稼動時のコイル２の異常を目視で確認することも可能になる。

【0090】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0091】

ＰＣ パワーコンディショナ装置
ＣＬ１、ＣＬ２ コモンモードチョークコイル
ＩＶ インバータ装置
１ コア部
２ コイル
２ａ 第１コイル部
２ｂ 第２コイル部
３ 磁性部材
２１ 第１導体
２２ 第２導体

【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】