特開 2023-31153 線状電磁デバイス及び巻線状電磁デバイス

(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】P2023031153

(43)【公開日】2023-03-08

(54)【発明の名称】線状電磁デバイス及び巻線状電磁デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20230301BHJP

   H01F 17/06 20060101ALI20230301BHJP

   H01F 27/00 20060101ALI20230301BHJP

   H01F 27/34 20060101ALI20230301BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230301BHJP

   H01F 27/24 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 A

H01F30/10 C

H01F17/06 A

H01F17/06 D

H01F17/06 F

H01F27/00 160

H01F27/34 160

H01F27/28 K

H01F27/24 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021136678

(22)【出願日】2021-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】592032636

【氏名又は名称】学校法人トヨタ学園

(71)【出願人】

【識別番号】597110836

【氏名又は名称】丸嘉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104776

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100119194

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 明夫

(72)【発明者】

【氏名】藤▲崎▼ 敬介

【テーマコード（参考）】

5E043

5E058

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E043AA01

5E043AB05

5E043BA01

5E058BB09

5E058BB19

5E070AA11

5E070AB07

5E070BA14

5E070BA20

5E070BB10

5E070CA13

(57)【要約】

【課題】漏れ磁場が小さく磁気結合がよい電磁デバイスを提供する。
【解決手段】この線状電磁デバイス１は、複数本の一次銅線２と、複数本の二次銅線３と、珪素鋼で形成された線状磁性部材としての鋼線４とを有し、一次銅線２、二次銅線３及び鋼線４は、エナメルで被膜されて絶縁されており、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３とが束ねられ、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３との束の周囲には、鋼線４が巻き付けられている。この複数本の一次銅線２に交流電流が流れると一次銅線２の周辺に交流的に変化する磁場が生じ、この磁場により鋼線４に磁束が発生し、この磁束の変化に起因する電磁誘導によって複数本の二次銅線３には、交流電圧が発生する。また、この線状電磁デバイス１を巻回して巻線状電磁デバイス２０とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次電線に流れる交流電流に基づいて、二次電線に交流電圧が発生する線状電磁デバイスであって、
導電性材料で形成された一本以上の前記一次電線と、
導電性材料で形成された一本以上の前記二次電線と、
強磁性材料で形成された線状磁性部材とを有し、
前記一次電線、前記二次電線及び前記線状磁性部材は、絶縁材料で被膜されており、
一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線とが束ねられ、一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線との束の周囲には、前記線状磁性部材が巻き付けられており、
一本以上の前記一次電線に交流電流が流れると前記一次電線の周辺に交流的に変化する磁場が生じ、該磁場により前記線状磁性部材に磁束が発生し、該磁束の変化に起因する電磁誘導によって一本以上の前記二次電線に交流電圧が発生することを特徴とする線状電磁デバイス。

【請求項2】

前記一次電線と前記二次電線は、銅で形成されており、
前記線状磁性部材は、断面形状が略円形又は略四角形の鉄の合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状電磁デバイス。

【請求項3】

前記線状磁性部材の略円形の断面形状の直径又は略四角形の断面形状の短辺の長さが、浸透深さ以下であることを特徴とする請求項２に記載の線状電磁デバイス。

【請求項4】

一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線との前記束は、ツイストされていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の線状電磁デバイス。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一項に記載されている線状電磁デバイスを巻回して円筒形状に形成されていることを特徴とする巻線状電磁デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、高周波変圧に使用できる電磁デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電力用半導体素子を用いてスイッチング動作を行うことにより、電力変換や制御を行うパワーエレクトロニクスでは、小型軽量化や制御特性向上および大電力化などのため、スイッチング動作周波数を高周波化することが求められている。最近のＧａＮ（窒化ガリウム）やＳｉＣ（炭化珪素）などの半導体デバイスの研究により、１ＭＨｚ程度の高周波動作が実現されつつある。パワーエレクトロニクス回路の変圧器やモータに使用される磁心には、損失を低減するため、積層鉄心が使用される。積層鉄心は、鉄などの強磁性体の薄板が、電気絶縁層を間に挟んで多数積層された構造をなしている。強磁性体の薄板の使用により、積層鉄心に交流磁界が印加されたときに発生する渦電流損が小さくなり、高いスイッチング周波数で回路を動作させることができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、板厚０．０５ｍｍのけい素鋼板の短冊積層コアを有する高周波トランスが記載されており、周波数が１ｋＨｚ以上で動作する。鉄心に使われているけい素鋼板は、板厚方向表層のＳｉ（珪素）濃度が中心層のＳｉ濃度より０．３％以上高くなっており、これにより高周波鉄損が改善されている。トランス（変圧器）は、一次コイルに印加される交流電圧に基づいてこの一次コイルに交流電流が流れ、この交流電流により鉄心に磁束が生じ、この磁束が二次コイルに鎖交することで誘導起電圧が発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－３０７３５１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に記載されているトランスのように、鉄心に巻線が巻きつけられた構造では、漏れ磁場が生じ、一次コイルに流れる交流電流によって発生する磁場の一部が漏れてしまい、二次コイルに磁束が鎖交しないという現象がおこる。この漏れ磁場による磁気結合の悪化により、損失が生ずるという問題がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、漏れ磁場が小さく磁気結合がよい電磁デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一次電線に流れる交流電流に基づいて、二次電線に交流電圧が発生する線状電磁デバイスであって、導電性材料で形成された一本以上の前記一次電線と、導電性材料で形成された一本以上の前記二次電線と、強磁性材料で形成された線状磁性部材とを有し、前記一次電線、前記二次電線及び前記線状磁性部材は、絶縁材料で被膜されており、一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線とが束ねられ、一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線との束の周囲には、前記線状磁性部材が巻き付けられており、一本以上の前記一次電線に交流電流が流れると前記一次電線の周辺に交流的に変化する磁場が生じ、該磁場により前記線状磁性部材に磁束が発生し、該磁束の変化に起因する電磁誘導によって一本以上の前記二次電線に交流電圧が発生することを特徴とする。

【0008】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記一次電線と前記二次電線は、銅で形成されており、前記線状磁性部材は、断面形状が略円形又は略四角形の鉄の合金で形成されていることを特徴とする。

【0009】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構成に加えて、前記線状磁性部材の略円形の断面形状の直径又は略四角形の断面形状の短辺の長さが、浸透深さ以下であることを特徴とする。

【0010】

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の構成に加えて、一本以上の前記一次電線と一本以上の前記二次電線との前記束は、ツイストされていることを特徴とする。

【0011】

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載されている線状電磁デバイスを巻回して円筒形状に形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明によれば、一本以上の一次電線と一本以上の二次電線とが束になっているため、漏れ磁場が極めて少なく高い磁気結合が得られる。また、形状が線状になっているため、曲げたり、撓めたりできる。すなわち、可撓性を有する。また、一次電線に流れる交流電流に基づいて、二次電線に交流電圧が発生するため、電圧変換用に使用することができる。線状磁性部材として断面形状が極薄い細線を使用することにより、高周波でも渦電流損失が抑えられ、高周波用に使用できる。

【0013】

請求項２の発明によれば、線状磁性部材の断面形状が略円形又は略四角形に形成されているため、製造が容易であり、生産性が向上する。

【0014】

請求項３の発明によれば、線状磁性部材の略円形の断面形状の直径又は略四角形の断面形状の短辺の長さが、浸透深さ以下になっているため、渦電流による損失が低減される。

【0015】

請求項４の発明によれば、一本以上の一次電線と一本以上の二次電線との束が、ツイストされているため、一本一本がばらけず、まとまっており、取り扱いが容易になる。

【0016】

請求項５の発明によれば、線状電磁デバイスが巻回されて形成されているため、長い線状電磁デバイスを巻くことによりコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】この発明の実施の形態１に係る線状電磁デバイスの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）は線状電磁デバイスを太さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｃ）は線状電磁デバイスを長さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｄ）は一次銅線と二次銅線の周囲に巻き付けられている鋼線を示す図である。

【図2】同実施の形態１に係る線状電磁デバイスの製造装置を示す概略図である。

【図3】この発明の実施の形態２に係る線状電磁デバイスの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）は線状電磁デバイスを太さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｃ）は線状電磁デバイスを長さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｄ）は一次銅線と二次銅線の周囲に巻き付けられている鋼線を示す図である。

【図4】この発明の実施の形態３に係る線状電磁デバイスの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）は線状電磁デバイスを太さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｃ）は線状電磁デバイスを長さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｄ）は一次銅線と二次銅線の周囲に巻き付けられている鋼線を示す図である。

【図5】この発明の実施の形態４に係る巻線状電磁デバイスの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）は巻線状電磁デバイスを円筒形状の長さ方向に沿う面で切断した概略断面図である。

【図6】同実施の形態４に係る巻線状電磁デバイスの巻回の方法について説明する図である。

【図7】同実施の形態４に係る巻線状電磁デバイスの使用法の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［発明の実施の形態１］
この発明の実施の形態１について、図１～図２を用いて説明する。
＜線状電磁デバイス＞
図１（ａ）に、本実施の形態１に係る線状電磁デバイス１の概略外観図を示す。

【0019】

この線状電磁デバイス１は、「導電性材料」である銅で形成された一本以上の「一次電線」としての一次銅線２と、「導電性材料」である銅で形成された一本以上の「二次電線」としての二次銅線３と、「強磁性材料」の「鉄の合金」である珪素鋼で形成された「線状磁性部材」としての鋼線４で構成されている。また、一次銅線２の表面５、二次銅線３の表面６及び鋼線４の表面７は、エナメルなどの「絶縁材料」で被膜されており、一次銅線２、二次銅線３及び鋼線４は、それぞれ絶縁されている。

【0020】

そして、一本以上の一次銅線２と一本以上の二次銅線３とが束ねられ、一本以上の一次銅線２と一本以上の二次銅線３との束の周囲に、鋼線４が巻き付けられた構造をなしている。鋼線４は、一次銅線２と二次銅線３の長さ方向に沿って、一次銅線２と二次銅線３の束の全長を覆うように巻き付けられている。また、一次銅線２と二次銅線３の束の両端部では、一次銅線２と二次銅線３がむき出しになっている。

【0021】

図１（ｂ）は線状電磁デバイス１を太さ方向に沿う面で切断した概略断面図である。この図の中央部の複数の白色の円は、一次銅線２の断面を示し、複数の灰色の円は、二次銅線３の断面を示している。実際には、一次銅線２と二次銅線３とは、同一の部材を使用することができ、見かけ上の相違はないが、説明のため、一次銅線２を白色、二次銅線３を灰色として表現している。複数の一次銅線２と複数の二次銅線３の束の周囲を、鋼線４が何重にも積層するように取り巻いている。

【0022】

動作周波数が１ＭＨｚ程度の高周波を想定すると、一次銅線２と二次銅線３の直径を５０μｍ程度とし、鋼線４の直径を３μｍ程度としてもよく、また、線状電磁デバイス１の直径Ｄを、３００μｍ程度としてもよい。

【0023】

同図に示すように、複数の一次銅線２と複数の二次銅線３は、満遍なく分散して配置するほうが好ましい。これは、一次銅線２と二次銅線３とを密に近接させて配置することにより、漏れ磁場が極めて小さくなり磁気結合がより高くなるためである。

【0024】

また、一次銅線２の本数と二次銅線３の本数の比率は、任意に定めることができる。一次銅線２と二次銅線３は、あらかじめ定まっているものでなく、使用時に線状電磁デバイス１の銅線について、どの銅線を一次銅線２として使用し、その他の銅線を二次銅線３として使用するかを決めるようにしてもよい。

【0025】

図１（ｃ）は、この線状電磁デバイス１を長さ方向に沿う面で切断した概略断面図である。複数の一次銅線２と複数の二次銅線３の束の周囲を、一次銅線２と二次銅線３の長さ方向と直交する面内に鋼線４が何重にも積層するように、一次銅線２と二次銅線３の長さ方向に沿って隙間なく密に巻き付けられている。この図では、複数の一次銅線２と複数の二次銅線３が平行に配置されているが、複数の一次銅線２と複数の二次銅線３との束を捩じり、ツイストさせるようにしてもよい。ツイストすることにより、一次銅線２と二次銅線３とがばらけなくなり取り扱いが容易になる。

【0026】

図１（ａ）～（ｃ）に示す複数の一次銅線２に交流電流が流れると、一次銅線２の周辺に交流的に変化する磁場が生ずる。この磁場により鋼線４に磁束が発生し、この磁束の交流的な変化に起因して、複数の二次銅線３には、電磁誘導により交流の誘導起電圧が発生する。このため、この線状電磁デバイス１は、高周波変圧用デバイスとして使用できる。また、この線状電磁デバイス１は、一次銅線２と二次銅線３とが絶縁されているため、変圧器に使用した場合に、絶縁やノイズ遮断の効果を示す。

【0027】

図１（ｄ）は鋼線４を示す図である。この鋼線４は、断面形状が略円形の一本の細線となっている。一次銅線２に電流が流れると、鋼線４に磁束が生ずるが、それに伴い、この鋼線４には渦電流が流れる。この渦電流により損失が発生するため、渦電流の発生を抑制する目的で、鋼線４の太さを細くする。例えば、鋼線４の直径を、浸透深さδ以下になるようにしてもよい。

【0028】

浸透深さδとは、渦電流が流れる際、表面に流れる電流の大きさに対して、自然対数ｅの逆数（１／ｅ）である約０．３６８倍となる大きさの電流が流れる深さのことである。浸透深さδは、周波数ｆ（Ｈｚ）、強磁性体の導電率σ（Ｓ／ｍ）、強磁性体の周波数ｆでの等価な磁気透磁率μ（Ｈ／ｍ）から算出され、円周率πとすると、（πｆμσ）^-1/2となる。

【0029】

ここで、強磁性体の周波数ｆでの等価な磁気透磁率μは、強磁性体の周波数ｆでの比透磁率μ_ｓと、真空の透磁率μ_０との積として求められる。

【0030】

鉄の周波数ｆに対する浸透深さδを表１に示す。

【0031】

【表1】

鉄の浸透深さδは、周波数ｆが、１００ｋＨｚのとき７μｍ程度、２００ｋＨｚのとき５μｍ程度、１ＭＨｚ（１０００ｋＨｚ）のとき４μｍ程度、１０ＭＨｚ（１００００ｋＨｚ）のとき１μｍ程度となる。

【0032】

上述したように、１ＭＨｚ程度の高周波動作を想定する場合、鋼線４の直径を、浸透深さδ以下の３μｍ程度にすると、渦電流の発生が抑制され、低損失となる。このため、高周波化が可能となる。

【0033】

この鋼線４は、例えば、珪素鋼で形成することができる。珪素鋼は、強磁性体である鉄に珪素を含有させた合金である。珪素を含ませることにより、電気抵抗率が増加するため、渦電流が小さくなり、渦電流損が低減される。珪素鋼に含有する珪素の量は、重量割合で２％以上であることが好ましい。特に、珪素を６．５％含有する珪素鋼は、磁歪定数がほぼ０になり、応力感受性が低く、さらに好ましい。

【0034】

なお、線状電磁デバイス１を構成する材料は、銅線や珪素鋼で形成された鋼線に限定されず、銅線に代えて、その他の導電性材料で形成されている線材を使用してもよいし、珪素鋼で形成された鋼線に代えて、その他の強磁性材料で形成されている線材を使用してもよい。

【0035】

また、線状電磁デバイス１を構成する一次銅線２と二次銅線３は、上述のようにそれぞれ複数本で構成してもよいし、一本として構成してもよい。

【0036】

また、一次銅線２、二次銅線３及び鋼線４は、エナメルの絶縁被膜により、それぞれが絶縁されているが、一次銅線２、二次銅線３及び鋼線４の絶縁膜は、エナメルに限らず、その他の絶縁材料で構成してもよい。

【0037】

また、一本の鋼線４を一次銅線２と二次銅線３の束の全長に巻き付けるようにしてもよいし、複数本の鋼線４で全長を巻き付けるようにしてもよい。
＜線状電磁デバイスの製造方法＞
次に、この線状電磁デバイス１の製造方法について説明する。図２は、線状電磁デバイス１の製造装置１６を示す概略図である。

【0038】

この製造装置１６は、一次銅線２が巻き付けられている一次銅線ドラム１０と、二次銅線３が巻き付けられている二次銅線ドラム１１と、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３を束ねるロール１３と、製造された線状電磁デバイス１を巻き取る巻取ドラム１２と、鋼線４が巻き付けられている鋼線ドラム１４と、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３の束の周囲に鋼線４を巻き付ける巻付装置１５とを含むように構成されている。

【0039】

一次銅線ドラム１０には、一本の一次銅線２が巻き付けられている。同様に、二次銅線ドラム１１には、一本の二次銅線３が巻き付けられている。そして、一次銅線ドラム１０の数と二次銅線ドラム１１の数は、線状電磁デバイス１を構成する複数本の一次銅線２の数と複数本の二次銅線３の数にそれぞれ対応している。

【0040】

対向する２個のロール１３は、一次銅線２と二次銅線３を束にするように作用する。巻付装置１５は、鋼線ドラム１４から鋼線４を取り出し、鋼線４を一次銅線２と二次銅線３の束の周囲に巻き付ける機構を備えており、この装置１５によって線状電磁デバイス１の形態に構成される。最後に、このように製造された線状電磁デバイス１が、巻取ドラム１２に巻き取られる。
＜本発明の実施の形態１の効果＞
本発明の実施の形態１によれば、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３とが束になっているため、漏れ磁場が極めて少なく高い磁気結合が得られる。また、線状電磁デバイス１の形状が線状になっているため、曲げたり、撓めたりできる。すなわち、可撓性を有する。また、一次銅線２に流れる交流電流に基づいて、二次銅線３に交流電圧が発生するため、電圧変換用に使用することができる。鋼線４には断面形状が極薄い細線が用いられており、高周波でも渦電流損失が小さく抑えられ、高周波用に使用できる。

【0041】

また、本実施形態１によれば、鋼線４の断面形状が略円形に形成されているため、製造が容易であり、生産性が向上する。

【0042】

また、本実施形態１によれば、鋼線４の略円形の断面形状の直径が、浸透深さ以下になっているため、渦電流による損失が低減される。

【0043】

また、本実施形態１によれば、複数本の一次銅線２と複数本の二次銅線３との束が、ツイストされているため、一本一本がばらけず、まとまっており、取り扱いが容易になる。

【0044】

［発明の実施の形態２］
次に、この発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。なお、上述した本発明の実施の形態１と同一又は対応する構成には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0045】

図３は、本発明の実施の形態２に係る線状電磁デバイス１Ａの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）はこの線状電磁デバイス１Ａを太さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｃ）は線状電磁デバイス１Ａを長さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｄ）は一次銅線２と二次銅線３の周囲に巻き付けられている鋼線４Ａを示す図である。

【0046】

鋼線４Ａが、一次銅線２と二次銅線３の束の長さ方向に沿って隙間なく密に巻き付けられており、一次銅線２と二次銅線３の束の全長を覆っている。

【0047】

この実施形態２の線状電磁デバイス１Ａと、上述の実施形態１の線状電磁デバイス１とを比較すると、鋼線４Ａの断面形状が相違している。図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、鋼線４Ａの断面形状は略四角形をしており、鋼線４Ａは、薄板状の一本の細線となっている。１ＭＨｚ程度の動作周波数を想定する場合、この鋼線４Ａの略四角形の断面形状の短辺の長さ、すなわち、厚さは、３μｍ程度にするとよい。この鋼線４Ａの板厚は、浸透深さに基づいて定めるようにしてもよい。また、鋼線４Ａの略四角形の断面形状の長辺の長さは、板厚に比べて長くしてもよく、例えば、５０μｍ、１００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍなどとしてもよい。

【0048】

鋼線４Ａの断面形状を略四角形にすることにより、例えば、略四角形の長辺の長さを３ｍｍにすると、一次銅線２と二次銅線３の束の周囲に一巻きすれば、３ｍｍ厚の鋼線４Ａの層を形成することができる。一方、上述の実施形態１の鋼線４のように、例えば、略円形の断面形状の直径を３μｍとすると、３ｍｍ厚の鋼線４の層を形成するには、一次銅線２と二次銅線３の束の周囲に１０００回積層するように巻き付ける必要が生ずる。このように、実施形態１の鋼線４に比較して、実施形態２の鋼線４Ａを使用する方が、生産性がより向上する。

【0049】

本発明の実施の形態２の効果としては、実施の形態１とほぼ同様の効果を生ずる。

【0050】

［発明の実施の形態３］
次に、この発明の実施の形態３について、図４を用いて説明する。なお、上述した実施形態１と実施形態２と同一又は対応する構成には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0051】

図４は、本発明の実施の形態３に係る線状電磁デバイス１Ｂの構造を説明する図であり、（ａ）は概略外観図、（ｂ）はこの線状電磁デバイス１Ｂを太さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｃ）は線状電磁デバイス１Ｂを長さ方向に沿う面で切断した概略断面図、（ｄ）は一次銅線２と二次銅線３の周囲に巻き付けられている鋼線４Ｂを示す図である。

【0052】

鋼線４Ｂが、一次銅線２と二次銅線３の束の長さ方向に沿って隙間なく密に巻き付けられている。

【0053】

この実施形態３の線状電磁デバイス１Ｂと、実施形態１の線状電磁デバイス１及び実施形態２の線状電磁デバイス１Ａとの相違は、鋼線４Ｂである。実施形態１の鋼線４と実施形態２の鋼線４Ａは、一本の長い細線になっていたが、この実施形態３の鋼線４Ｂは、薄板状の線状部材を円環状に形成した形態となっている。

【0054】

図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、鋼線４Ｂの断面形状は略四角形をしており、鋼線４Ｂは、薄板状の線状部材を円環状につないだ円環形状となっている。１ＭＨｚ程度の動作周波数を想定する場合、この鋼線４Ｂの略四角形の断面形状の短辺の長さ、すなわち、厚さは、３μｍ程度にするとよい。この鋼線４Ｂの板厚は、浸透深さに基づいて定めるようにしてもよい。また、鋼線４Ｂの略四角形の断面形状の長辺の長さは、板厚に比べて長くしてもよく、例えば、５０μｍ、１００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍなどとしてもよい。

【0055】

多数の鋼線４Ｂを用意して、鋼線４Ｂの円環の中央の穴部に、一次銅線２と二次銅線３の束の全長にわたり貫通させることにより、線状電磁デバイス１Ｂが製造される。

【0056】

本発明の実施の形態３の効果としては、実施の形態１及び実施の形態２とほぼ同様の効果を生ずる。

【0057】

［発明の実施の形態４］
次に、この発明の実施の形態４について、図５～図７を用いて説明する。なお、上述した本発明の実施の形態１と同一又は対応する構成には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
＜巻線状電磁デバイス＞
図５は、この発明の実施の形態４に係る巻線状電磁デバイス２０の概略外観図である。

【0058】

この巻線状電磁デバイス２０は、上述の実施形態１の線状電磁デバイス１をボビン２１に巻回して円筒形状に形成したものである。もちろん、実施形態２の線状電磁デバイス１Ａや、実施形態３の線状電磁デバイス１Ｂをボビン２１に巻き付けて巻線状電磁デバイスを形成してもよい。

【0059】

図５（ｂ）は、この巻線状電磁デバイス２０を円筒形状の長さ方向に沿う面で切断した概略断面図である。ボビン２１には、線状電磁デバイス１が何重にも隙間なく積層されるように巻き付けられている。このように、長い線状電磁デバイス１を隙間なく巻き付けた状態にすることで、コンパクトにできる。

【0060】

線状電磁デバイス１のボビン２１への巻回の方法は、図６（ａ）に示すように、ボビン２１の軸方向にボビン２１の軸に沿って上から下に向けて巻き付け、ボビン２１の下端に達したところで、すでに巻き付けた線状電磁デバイス１の上に重ねるように上方向に巻き付けていき、上端に達したところで下方向に巻き付けていくようにしてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、ボビン２１の半径方向に積層させるように線状電磁デバイス１を巻き付けていってもよい。線状電磁デバイス１の巻回の方法は、巻回されていれば、どのように巻き付けてもよい。また、巻き付けた巻線状電磁デバイス２０の外観の形状は、円筒形状に限らず、例えば、円筒側面の中央部が膨らんだ形状や、中央部がへこんだ形状であってもよい。
＜巻線状電磁デバイスの使用方法＞
図７は、本実施の形態４に係る巻線状電磁デバイス２０の使用法の例を示す図である。この例では、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５の変圧器として、巻線状電磁デバイス２０を使用している。ＤＣ－ＤＣコンバータ３５とは、ある直流電源から、異なる電圧の直流電源を構成するために使用される電源回路のことである。

【0061】

図７に示すように、このＤＣ－ＤＣコンバータ３５は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ３１と、巻線状電磁デバイス２０と、交流電圧を整流して直流電圧を出力するコンバータ３２とから構成されている。そして、巻線状電磁デバイス２０の複数本の一次銅線２は、インバータ３１の出力端子に接続され、巻線状電磁デバイス２０の複数本の二次銅線３は、コンバータ３２の入力端子に接続されている。

【0062】

また、この図では、このＤＣ－ＤＣコンバータ３５の入力側に直流電源３０が接続され、出力側に負荷３３が接続されている。直流電源３０からの直流電圧Ｖ１が、インバータ３１に入力されると、インバータ３１では、スイッチング回路により交流電圧に変換される。この変換された交流電圧が、巻線状電磁デバイス２０の一次銅線２に印加されると、一次銅線２には交流電流が流れる。この一次銅線２に流れる交流電流により、一次銅線２の周辺に交流的に変化する磁場が生ずる。この磁場により鋼線４に磁束が発生し、この磁束の交流的な変化に起因して、二次銅線３には、電磁誘導により交流の誘導起電圧が発生する。二次銅線３は、コンバータ３２の入力端子に接続されているため、コンバータ３２には、交流電圧が入力される。このコンバータ３２では、整流回路や平滑回路により入力された交流電圧を直流電圧Ｖ２に変換する。コンバータ３２の出力端子には、負荷３３が接続されており、この負荷３３は、コンバータ３２からの直流電圧Ｖ２を電源電圧として動作する。

【0063】

このように、巻線状電磁デバイス２０を変圧器として使用する場合、一次銅線２と二次銅線３が絶縁されているため、絶縁やノイズ遮断の効果を示す。

【0064】

また、この巻線状電磁デバイス２０は、高周波特性に優れているため、インバータ３１から入力される交流電圧の周波数が例えば、１ＭＨｚ程度の高周波であっても動作する。このように高周波化することにより、小型化も実現できる。
＜本発明の実施の形態４の効果＞
本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１の線状電磁デバイス１を使用しているため、実施の形態１と同様の効果を生ずる。

【0065】

また、本実施形態４によれば、線状電磁デバイス１が巻回されて形成されているため、長い線状電磁デバイス１を巻くことによりコンパクトにできる。

【符号の説明】

【0066】

１，１Ａ，１Ｂ 線状電磁デバイス
２ 一次銅線（一次電線）
３ 二次銅線（二次電線）
４，４Ａ，４Ｂ 鋼線（線状磁性部材）
５，６，７ 絶縁膜
１０ 一次銅線ドラム
１１ 二次銅線ドラム
１２ 巻取ドラム
ロール１３
１４ 鋼線ドラム
１５ 巻付装置
１６ 線状電磁デバイス製造装置
２０ 巻線状電磁デバイス
２１ ボビン
３０ 直流電源
３１ インバータ
３２ コンバータ
３３ 負荷
３５ ＤＣ－ＤＣコンバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】