磁気部品、その導線、その製造方法
【課題】コアの内径を大きくすることなく巻線の導線の断面積を増加させ、以って導線の抵抗値を下げ、銅損を低減させる。
【解決手段】コアに巻く導線２は、幅（断面積）が大きい部分２c、幅（断面積）が小さい部分２aと、幅（断面積）が徐々に変化する部分２bと２ｄとから構成されている。小さい部分２aはコアの穴（内周）に対応し、大きい部分２ｃはコアの外周に対応するように、当該導線２をコアに巻回すことで、インダクタ等を形成する。
【解決手段】コアに巻く導線２は、幅（断面積）が大きい部分２c、幅（断面積）が小さい部分２aと、幅（断面積）が徐々に変化する部分２bと２ｄとから構成されている。小さい部分２aはコアの穴（内周）に対応し、大きい部分２ｃはコアの外周に対応するように、当該導線２をコアに巻回すことで、インダクタ等を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にインダクタ、トランス等の磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ(磁気コイル)の一種として知られているトロイダルコイルは、トロイダルコア（リング形状／ドーナツ形状のコア）に導線を巻きまわすことで形成される磁気部品である。
【０００３】
図７にトロイダルコア、図８に従来のインダクタの一例を示す。
図８に示すインダクタ１００は、図７のトロイダルコア６０に対して、導線５０を図示のように巻きまわすことで形成される。導線５０に電流が流れると、コア６０内には磁束が発生し、インダクタ（コイル）として動作する。
【０００４】
例えば特許文献１には、図８に示すようなインダクタの構成、形成方法等に係る開示がある。図８に示す例のインダクタ１００では、図示の通り、ドーナツ形状（リング形状）のトロイダルコア６０に対して導線５０による巻線を一周させる形となっている。一周させているので、巻き始めと巻き終わりの位置がほぼ同じである。
【０００５】
ここで、導線５０による巻線は、“ドーナツの穴”の部分を通すことで形成されることになり、これはターン数に相当する回数だけ通すことになる。つまり、導線５０を所定のターン数分だけリング形状／ドーナツ形状のトロイダルコア６０の穴に通すものであり、逆に言えば導線５０をトロイダルコア６０の穴に通した回数がターン数を意味するものとなるような巻き方とする。
【０００６】
当然のことながら、導線５０の太さは、トロイダルコア６０の内径（穴の直径）よりも小さくなければならない。換言すれば、例えば、トロイダルコア６０の穴の面積（π×ｒ２；ｒは穴の半径＝内径÷２）をαとし、導線５０の断面積をβとし、ターン数をＮ回とした場合、α＞β×Ｎが最低限の条件となる。図８に示す構成では当然、この条件を満たすことになるが、図示のようにトロイダルコア６０の穴は導線５０によってほぼ埋め尽くされており、これ以上ターン数を増やすことは難しく、増やせたとしても１回分増える程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで一般的な話として、導線の断面積が小さいと、導線の電気抵抗（巻線抵抗）の抵抗値が大きくなり、銅損が増加する。銅損は、巻線（コイル）の導線にある電気抵抗（巻線抵抗）によって失われる電気エネルギー（損失）である。失われた電気エネルギーはジュール熱となる。銅損は、鉄損と合わせて、電動機や発電機、変圧器およびリアクトルなどの電気機械の効率を低下させる。
【０００９】
よって、銅損は出来るだけ小さいことが望ましい。銅損を低減させるためには巻線（コイル）の導線の電気抵抗（巻線抵抗）の抵抗値を小さくすることが考えられる。その為には導線５０の断面積を増加させる必要があるが、上記の通り導線５０の断面積βは、トロイダルコア６０の穴の面積αとターン数Ｎとによる制約を受ける（α＞β×Ｎ）ことになり（換言すればトロイダルコア６０の内径の大きさによる制約を受ける）、それ以上は断面積を大きくすることが出来ず、銅損を低減させることができない。尚、ターン数を減らせば、必要なインダクタンスを得られなくなる。
【００１０】
ここで例えば図８等に示すように、従来のインダクタ１００の構成では、トロイダルコア６０の外周面６２付近では導線５０が疎であり、風が当たる面積も大きいので空冷効果が高い。その一方で、トロイダルコア６０の内周面６１付近（穴の中等）では導線５０が密であり、導線５０で発生する銅損により温度が上昇してしまう。
【００１１】
導線５０やトロイダルコア６０の温度が上昇すると、導線５０の絶縁被膜が溶けたり、トロイダルコア６０の特性が変化したりして、当該インダクタ１００が破損する可能性があり、それだけでなく当該インダクタ１００を組み込んだ何らかの装置が破損する恐れがある。
【００１２】
上記の問題に対する対策として、内径（穴の直径；内径の大小は穴の面積の大小につながる）が大きな形状のトロイダルコアを使う方法が考えられるが、トロイダルコアの外径を変えずに内径を大きくすると、磁束が貫通するためのトロイダルコアの実効断面積が減少し、磁気飽和や鉄損の増加、コアの温度上昇などを招いてしまう。よって、コアの内径を大きくすると同時に外径も大きくする必要があるが、この場合には当然コアが大型化し以ってインダクタが大形化してしまい、コストも増加してしまう。
【００１３】
尚、上記コアの外径は、コアの直径であり、よって例えば“外径÷２”がコアの中心から外周面６２までの長さに相当することになる。これは、後述する長さＢと上記穴の半径ｒとを用いるならば、外径＝（Ｂ＋ｒ）×２となる。尚、図示の通り、Ｂ＝Ｄであるので、外径＝（Ｄ＋ｒ）×２と考えてもよい。
【００１４】
尚、図７において、トロイダルコア６０の表面は、内周面６１、外周面６２、上面６３、下面６４から成り、図示の長さＢは上面６３側における内周面６１から外周面６２までの距離（コアの幅）であり、図示の長さＤは下面６４側における内周面６１から外周面６２までの距離（同じくコアの幅）を意味する。また、図示の長さＡ，Ｃは、Ａは内周面６１側におけるコア６０の高さであり、Ｃは外周面６２側におけるコア６０の高さであり、図示の例ではコア６０の高さ（厚み）は一定であるのでＡ＝Ｃである。
【００１５】
この様なトロイダルコア６０に導線５０を巻く場合、１ターン分の長さはほぼ「Ｂ＋Ａ＋Ｄ＋Ｃ」となる。
本発明の課題は、例えばトロイダルコイル等のようにドーナツ形状のコアを用いる磁気部品に係わり、コアの内径を大きくしなくてもコアに巻きまわす導線の断面積を増加させることができ、以って導線の抵抗値を下げ、銅損を低減できる磁気部品、その導線、その製造方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁気部品は、穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品において、前記導線が、前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成り、前記穴空きコアの穴を形成する内周面には前記断面積が小さい部分が対応し、前記穴空きコアの外周面には前記断面積が大きい部分が対応するように、前記導線が前記穴空きコアに巻回されることで構成される。
【００１７】
上記磁気部品において、例えば、前記穴空きコアは、トロイダルコアであり、前記磁気部品はインダクタまたはトランスである。
また、本発明による上記磁気部品の製作方法は、相互に張り合わせることで前記穴空きコアを形成し得る複数の分割コアと、複数の前記導線とを用いて、該各導線をそれぞれ前記各分割コアに巻回した後、該各分割コア同士を張り合わせる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気部品、その導線、その製造方法等によれば、例えばトロイダルコイル等のようにドーナツ形状のコアを用いる磁気部品に係わり、コアの内径を大きくしなくてもコアに巻きまわす導線の断面積を増加させることができ、以って導線の抵抗値を下げ、銅損を低減できる。更に、コア内周（穴）付近の導線の温度を外周方向に効率的に伝達・放熱させることができ、コア内周（穴）付近の温度を低減させることができる。このように、銅損と温度を低減させることができるので、インダクタを小形化させることができ、低コスト化にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図２の磁気部品（インダクタ）に用いられる導線の一例を示す図である。
【図２】本例の磁気部品（インダクタ）の外観図である。
【図３】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その１）である。
【図４】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その２）である。
【図５】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その３）である。
【図６】本例の磁気部品に用いられる導線の作成方法を説明する為の図である。
【図７】従来のトロイダルコアの一例である。
【図８】従来の磁気部品（インダクタ）の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、何らかのトロイダルコア（リング形状／ドーナツ形状のコア；磁性体やボビンまたは空芯コア）に導線を巻回してインダクタンス値を得る所謂インダクタや、１つのトロイダルコアにおいて２つ以上の巻線が磁気結合して成るトランスなどの磁気部品（トロイダルコアを用いる磁気部品というものとする）において、銅損を低減し、小形化、低コスト化を実現する技術を提供するものである。尚、後述するように、トロイダルコアに限らず、穴の開いたコア（穴空きコア）であれば本発明に含まれる。
【００２１】
図２には、本例による上記トロイダルコアを有する磁気部品の構成例であるインダクタ１０を示す。また、図１には図２の磁気部品（インダクタ１０）に用いられる導線２の構成例を示す。図２に示すように、本例のインダクタ１０は、例えば図１に示す形状の導線２を、トロイダルコア１に巻回すことで形成される。
【００２２】
また、本例の導線２は、例えば図１に示すような形状であり、断面積が大きい部分２c、断面積が小さい部分２aと、断面積が徐々に変化する部分（変化部分）２bと２ｄとから構成されている。２ｂは増加変化部分、２ｄは減少変化部分というものとする。
【００２３】
尚、上記のように“断面積が大きい部分２ｃ”等と説明したが、図１自体は導線２の断面を示すものではなく外観図である。よって、図１では図示の２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各部分の幅が示されていることになり、２ａが最も幅が狭く、２ｃが最も幅が広いことになる。尚、“幅”とは、電流が流れる方向に対して垂直方向の長さを意味する。電流が流れる方向とは、例えば導線２の左端から右端へ向かう方向である。また、尚、後述する各長さＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’は、電流が流れる方向における長さとなる。
【００２４】
ここで仮に導線２の厚さは一定とするならば、幅が広い部分（２ｃ）では断面積も大きくなり、幅が狭い部分（２ａ）では断面積が小さくなることになる。よって、上記の通り“断面積が大きい部分２ｃ”等と記すことになる。
【００２５】
また、図１に示すように、本例の導線２における上記断面積が小さい部分２aの長さをＡ’、断面積が大きい部分２cの長さをＣ’、増加変化部分２ｂの長さをＢ’、減少変化部分２ｄの長さをＤ’というものとする。
【００２６】
そして、図１に示すような導線２を、トロイダルコア１（リング形状／ドーナツ形状のコア）に巻回すことで、例えば図２のようなインダクタ１０が構成される。
トロイダルコア１は、上記従来のトロイダルコア６０と同じであってよいが、例えば後に図３〜図５等で説明するように、製造工程において、トロイダルコア６０を複数に分割したもの（分割コア）を用いるようにしてもよい。
【００２７】
すなわち、製造構成においては分割コアを用いるが、分割コア同士を合体させる（張り合わせる）ことで、最終的にはコアの形状は例えば上記従来のトロイダルコア６０と同じとなる。
【００２８】
これより、本説明においては、本例のトロイダルコア１の形状、サイズは、上記従来のトロイダルコア６０と同じであるものとする。よって、トロイダルコア１の各部やサイズの説明の為の符号は、トロイダルコア６０の説明で用いた符号と同じものを使用するものとする。
【００２９】
これより、図２においては符号等は付けないが、トロイダルコア１も上記トロイダルコア６０と同様に内周面６１、外周面６２、上面６３、下面６４から成り、そのサイズは、上面６３側における内周面６１から外周面６２までの距離Ｂ、下面６４側における内周面６１から外周面６２までの距離Ｄ（Ｂ＝Ｄとする）、内周面６１側におけるコア１の高さＡ、外周面６２側におけるコア１の高さＣ（Ａ＝Ｃとする）となっている。また、穴の半径はｒである。これより、トロイダルコア１の内径（穴の直径）＝２ｒ、トロイダルコア１の外径＝ｒ＋Ｂ（またはｒ＋Ｄ）×２となる。これら距離／高さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄや半径ｒについては、図７で示した通りである。
【００３０】
尚、以下、上記断面積が小さい部分２aを幅狭部分２ａと呼び、上記断面積が大きい部分２cを幅広部分２ｃと呼ぶものとする。
ここで、本例の導線２をトロイダルコア１に巻くときの１ターン分は、上面→内周面→下面→外周面であるものとする。図２に示す本例の磁気部品（インダクタ１０）では、上記のようにトロイダルコア１に巻回した状態の導線２に関しては、当該導線２における上記減少変化部分２ｄが上面６３に沿って配置され、上記幅狭部分２ａが内周面６１に沿って配置され、上記増加変化部分２ｂが下面６４に沿って配置され、上記幅広部分２ｃが外周面６２に沿って配置されることになる。
【００３１】
上記のことから、図２に示すインダクタ１０では、トロイダルコア１の内周面６１に対応する位置及び内周面６１付近では導線２の断面積（幅）が小さくなり、トロイダルコア１の外周面６２に近づくにつれて導線２の断面積（幅）が大きくなるように、更にトロイダルコア１の外周面６２に対応する位置では導線２の断面積（幅）が最大となるように、トロイダルコア１に導線２を巻回している。
【００３２】
つまり、本例の導線２は、トロイダルコア１の内径に応じた断面積が小さい部分２ａと、トロイダルコア１の外径に応じた断面積が大きい部分２ｃと、該断面積が小さい部分２ａと大きい部分２ｃとの間で断面積が変化していく部分２ｂ、２ｄとから成り、これら各部分２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれトロイダルコア１における該当箇所に沿って配置されるようにして、導線２がトロイダルコア１に巻回されることで、インダクタ１０が構成される。
【００３３】
このようにインダクタ１０を構成することで、トロイダルコア１の内径に制約されることなく（換言すれば穴の面積に制約されることなく）、トロイダルコア１に対する巻線となる導線２の断面積を大きくすることが可能となる（トロイダルコア１の外周面６２に近づくにつれて導線２の断面積（幅）を増加させる）。よって、従来技術よりも導線２の抵抗値（平均値）を下げることができ、銅損を低減させることができる。
【００３４】
尚、トロイダルコアの代わりに他の形状のコア（但し、穴が開いているコアに限る）を用いても同様に導線の抵抗値が下がり、本発明はコアの材質に依存せず銅損を低減できることは言うまでもない。この様な、トロイダルコアを一例とする穴が開いているコア全般をまとめて「穴空きコア」というものとする。
【００３５】
尚、図２では、図上で見る限り、トロイダルコア１の内径よりも、導線２の上記幅広部分２ｃの幅の方が大きく見えるかもしれないが、実際にはその様なことはない。実際には、トロイダルコア１の内径は、導線２の上記幅広部分２ｃの幅よりも大きい。勿論、これは最低限の条件であり、実際には、例えば図２に示すような構成を実現できるように、すなわち例えばトロイダルコア１を一周させるように導線２を巻くことができるように、導線２の各部（特に幅広部分２ｃ）の幅（断面積）を決めることになる。
【００３６】
これは、実際には上述したようにターン数による制約も入るので、例えばトロイダルコア１の穴の面積（πｒ２）を面積Ｐ、導線２の幅狭部分２ａの断面積を断面積Ｑ、導線２の幅広部分２ｃの断面積を断面積Ｓとし、ターン数をＮとしたならば、例えば“Ｐ＞Ｑ×（Ｎ−１）＋Ｓ”という条件を満たすことが必要となる。
【００３７】
尚、この条件は、ターン数“Ｎ−１”回分巻いた時点で、トロイダルコア１の穴に最低あと１回は導線２を巻くことが可能となるだけの空間（導線２の幅広部分２ｃを通すことが可能となる空間）が残っていることを意味している。
【００３８】
あるいは、トロイダルコア１として、従来のトロイダルコア６０と同じものではなく、例えば後述する図３〜図５のようにトロイダルコアが２以上に分割されたもの（分割コア）を用いて、例えば２本の導線２をそれぞれ各分割コアに半周巻きする等の方法を用いても良い。
【００３９】
尚、従来技術とその課題等で述べた通り、トロイダルコア１の穴（内径）だけを大きくする方法には問題があり、勿論、内径、外径の両方を大きくするとトロイダルコア１が大型化し以ってインダクタ１０も大型化してしまう。本手法では、トロイダルコア１の内径も外径も大きくすることなく、当該コア１に巻回す導線２の断面積は大きくすることができる。
【００４０】
ここで、図２や図５等に示す例では、導線２は、トロイダルコア１の内径の大きさに応じた幅の上記幅狭部分２ａから、トロイダルコア１の外径の大きさに応じた幅の上記幅広部分２ｃまで、上記増加変化部分２ｂ，減少変化部分２ｄまで含めて結局、トロイダルコア１における導線２の各部の配置場所の径の大きさに応じた幅となっている。この導線２をトロイダルコア１に巻き回すことで、図２に示すようにトロイダルコア１の表面に対してほぼ隙間なく導線２が巻かれることになる。
【００４１】
従来では図８に示すように、トロイダルコア６０の外周面６２に近いほど導線５０間の隙間が大きくなり、特にトロイダルコア６０の外周面６２付近では導線５０が疎であり、導線２を配置可能なスペースが大きく空いていた。しかしながら、従来では、この様な空きスペースを有効利用できなかった。本例では、この様な空きスペースを有効利用し、空きスペースを埋めるようにして導線２を配置することができ、上記のように銅損を低減させることができ、更に導線２は外周面６２に近いほど断面積・表面積も大きくなり、熱の伝達・放熱（冷却）の点でも効果が得られる。
【００４２】
すなわち、まず、導電性材料は一般的に熱伝導率が高い。例えば、導線２に銅など電気導電率だけでなく、熱伝導率も高い材料を用いることで、トロイダルコア１の内周面６１付近で導線２に発熱した熱を効率的に外周面６２方向に伝達できる。すなわち、本構成のインダクタ１０等では、コア１に巻かれた導線２は、外周面６２に近いほど断面積が大きくなるので熱が伝わり易くなる。更にコア１に巻かれた導線２は、外周面６２に近いほど表面積も大きくなるので空気中へ放熱し易くなる。以上のことから、インダクタ１０(２０)の空冷効果が高まる。よって、インダクタの温度を低減させることができ、導線２の抵抗値がさらに下がる（銅など導電性材料の温度依存性として、温度が下がると抵抗値も下がる）。
【００４３】
また、インダクタの空冷効果が高まることによって、コア１や導線２の厚さなどを低減させ、損失が増加したとしても、インダクタを所定の温度以下に低減できる。よって、本発明の導線２のような導線を用いることで、インダクタをより小形化（コアや導線の厚さを低減）させることも可能となり、低コスト化にも繋がる。
【００４４】
既に述べたように、導線２の各部（特に幅広部分２ｃ）の幅（断面積）をトロイダルコア１の内径に応じてある程度小さくする必要があるが、それでも、ターン数が増えるにつれて穴の空きスペースが少なくなり、導線２を巻回すのが難しくなる場合も有り得る。つまり、導線２のような導線では多くのターン数を巻回して所望のインダクタを構成させることが難しくなる場合が有り得る。そこで、この様な問題への対応策として、一例として図３〜図５に示すインダクタの製作方法を提案する。
【００４５】
まず導線２を導線2-1と導線2-2に２分割し、トロイダルコア１（本例では後述する分割コア１-1と分割コア1-2それぞれ）の形状に合わせてそれぞれ事前に図３に示すように巻回している（この段階では、未だコアは無く、本来コアが占めるべき空間には何も無い状態となっている）。つまり、図示の導線2-1と導線2-2は、コア無しの巻線となっている。
【００４６】
尚、本例ではコア１周分に相当する長さの導線２を想定していることから、上記のようにこれを２分割するものとして説明したが、最初からコア半周分に相当する長さの導線２を２つ用意しても、同じことである。
【００４７】
また、尚、本例のように最初に図３のように所謂“コア無しの巻線”を形成する方法は、一例でありこの例に限るものではなく、例えば図３の手順を飛ばして直接各コア１−１、１−２にそれぞれ各導線２−１，２−２を巻くようにしてもよい。
【００４８】
次に、図４に示す様に、上記のようにコア無し巻線状態となっている導線2-1と導線2-2に対して、分割コア１-1と分割コア1-2をそれぞれ挿入する。分割コア１-1と分割コア1-2は、相互に張り合わせることで（合体させることで）上記トロイダルコア１(60)のようなドーナツ形状（リング形状）のコアを形成し得るものである。換言すれば、分割コア１-1と分割コア1-2は、上記トロイダルコア１(60)のようなドーナツ形状（リング形状）のコアを、２分割したものということもできる。尚、ここでは巻線２とコア１をそれぞれ２分割した例を示したが、巻線２とコア１をそれぞれ３つ以上に分割しても同様であることは明白である。
【００４９】
尚、上記図３、図４に示す例は一例であり、この様な例に限らない。例えば、導線2-1と導線2-2を上記のようにコア無し巻線状態とすることなく（図３に関する作業を行うことなく）、コア１-1とコア1-2に対してそれぞれ導線2-1と導線2-2を直接、図４に示すように巻きまわすようにしてもよい。
【００５０】
何れにしても、本方法によれば、導線をコアに巻く際にコアの穴の面積による制約を受けることはない。よって、導線２のような一部の断面積が大きい導線を用いても、多くのターン数を巻回して所望のインダクタンスのインダクタを構成させることができる。
【００５１】
最後に、導線2-1に挿入した分割コア１-1と導線2-2に挿入した分割コア１-2とを相互に張り合わせることで（合体させることで）上記トロイダルコア１と略同様のドーナツ形状／リング形状のコアを有するインダクタ２０（図５に示す）を形成し得る。但し、図５に示すインダクタ２０は、これだけでは完成しない。更に、導線2-1と導線2-2の両端をそれぞれ接続させる必要がある。
【００５２】
つまり、図５に示すインダクタ２０では、導線2-1の一端（図上、左側）と導線2-2の一端（図上、左側）とを図示の導電性材料１１によって接続し、同様に、導線2-1の他端（図上、右側）と導線2-2の他端（図上、右側）とを図示の導電性材料１２によって接続する。尚、導電性材料１１、１２は、例えば板状の金属（銅等）であるが、この例に限らない。
【００５３】
ここで、図４に示すような巻き方で２本の導線2-1、2-2をそれぞれトロイダルコアに半周巻きする構成、及び図５に示すように導電性材料１１、１２によって２本の導線の両端を接続する構成は、本出願人（本発明者）が既に出願している先出願（特願２０１０−０２９２０４号）に記載の方法と略同様である。
【００５４】
先出願では、コアに巻く導線自体は従来（本願の図８）と同じであり、またコアを分割するようなものでもないが、導線の巻き方と、２つの巻線同士を両端で接続する構成は、本願の図５に示すものと略同様である。
【００５５】
図４、図５に示す導線２の巻き方は、先出願と同様、導線2-1、2-2の両方とも、図上左側から見て、トロイダルコイル１の上面６３→内周面６１→下面６４→外周面６２→上面６３→内周面６１→・・・という順番で巻かれている。
【００５６】
この様な巻き方としたことにより、仮に図上左側から右側へ（導電性材料１１側から導電性材料１２側へ）へと電流が流れる場合、この電流は各導線2-1、2-2の巻線を図上矢印で示す向き（上面においてドーナツ形状の外周側から内周側へ向かう向き）に流れることになり、これによって各導線2-1、2-2によって生じる磁束の方向は、図上点線矢印で示す通り、「時計回り」の方向となる。
【００５７】
このように、２つの導線2-1、2-2による２つの巻線に電流が流れた場合に、一方の導線2-1の巻線によって生じる磁束の方向と他方の導線2-2の巻線によって生じる磁束の方向とが一致するように、各導線2-1、2-2の巻線を形成している。
【００５８】
この様な構成とすることで、上記先出願と略同様の効果も得ることができる。すなわち、ノーマル（ノルマル）モードのインダクタを構成する場合に、それぞれの巻線に流れる電流（ノーマルモード電流）によって生じる磁束の方向が逆になり打ち消し合うように動作するようなことはなく、磁束の方向は同じであり打ち消しあうようなことはない。
【００５９】
更に、先出願と同様に、寄生キャパシタンス（寄生容量）を低減させる効果も得ることができる。すなわち、ここでは特に図示しないが、図５の構成のインダクタ２０の等価回路は、巻線によるインダクタンスに対して、導線2-1に関わる寄生容量群と、導線2-2に関わる寄生容量群とが、並列に接続された構成となる。尚、寄生容量は、導線2-1、2-2による各巻線毎に、巻線の各ターンにおいて隣接する導体間に生じる寄生容量であり、導線2-1の巻線に係る各寄生容量が直列に接続されたものが上記導線2-1に関わる寄生容量群であり、同様に導線2-2の巻線に係る各寄生容量が直列に接続されたものが上記導線2-2に関わる寄生容量群である。
【００６０】
ここで、図８や図２の構成では、トロイダルコアを一周させる巻き方（360°）である為、導線５０や導線２の巻き始めの位置と巻き終わりの位置とが非常に近くなり、つまり導線において巻き始める直前の部分と巻き終わった後の部分（何れも引き出し線と呼ぶ）とが非常に近くなり、これら引き出し線間にも寄生容量が生じていた。そして、引き出し線間の寄生容量がある為に、インダクタのトータルの寄生容量が非常に大きくなっていた。
【００６１】
これに対して、図５の構成では、２つの導線2-1、2-2をそれぞれトロイダルコアを半周させる巻き方（180°）である為、引き出し線間の距離が長くなり、引き出し線間の寄生容量は生じない（あるいは、無いものと見做して構わないほど小さい）。よって、本例のインダクタ２０のトータルの寄生容量も、従来技術に比べて小さなものとなる。
【００６２】
この様に、トータルの寄生容量が従来に比べて非常に小さいインダクタ２０を実現することで、このインダクタ２０を変換回路等に適用した場合のスイッチング素子における損失等を低減できる。
【００６３】
以上説明したように、例えば図５に示すような構成のインダクタ２０の場合には、更に、上述した先出願の効果と略同様の効果も得られるようになる。
また、本実施例ではインダクタを例に挙げて説明したが、図５の導線2-1と2-1の両端同士を接続することなく、４端子の構成にすれば導線2-1と2-2が互いに磁気結合したトランスの構成となる。よって、本発明はインダクタだけでなく、トランスとしても適用できる。
【００６４】
図６に、本例の導線２を製作する方法を示す。
この導線製作方法は、材料を出来るだけ無駄にせずに本例の例えば図１に示すような形状の導線２を製作でき、以って材料コストを削減できるようにするものである。
【００６５】
既に説明したように、例えば図２に示す例のような形状の本例の導線２は、幅（断面積）が変化するものであり、これはあるパターンを繰り返すものである。すなわち、図１に示すように、幅狭部分２ａ→増加変化部分２ｂ→幅広部分２ｃ→減少変化部分２ｄを１つのパターンとして、このパターンが繰り返されることになる。
【００６６】
また、既に説明したように、幅狭部分２ａは内周面６１に配置され、増加変化部分２ｂは下面６４に配置され、幅広部分２ｃは外周面６２に配置され、減少変化部分２ｄは上面６３に配置される。これら各部の長さは、配置場所の長さに応じたものとなる。すなわち、幅狭部分２ａの長さＡ’はトロイダルコア１の内周面６１の高さＡに相当し、幅広部分２ｃの長さＣ’はトロイダルコア１の外周面６２の高さＣに相当する。同様に、増加変化部分２ｂの長さＢ’、減少変化部分２ｄの長さＤ’は、それぞれ、トロイダルコア１の下部、上部における幅Ｂ、Ｄに相当する。
【００６７】
従って、図１の説明で用いた各導線２の各部の長さＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’と、図７の説明で用いたトロイダルコアの各部の長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いると、Ａ’≒Ａ，Ｂ’≒Ｄ，Ｃ’≒Ｃ，Ｄ’≒Ｂとなる。これより、上記Ａ’＝Ｃ’、Ｂ’＝Ｄ’が成り立つと考えることができる。すなわち、幅狭部分２ａの長さＡ’と幅広部分２ｃの長さＣ’とが同じであり、増加変化部分２ｂの長さＢ’と減少変化部分２ｄの長さＤ’とが同じであると考えることができる。
【００６８】
これを利用することによって、例えば図６に示すようにして板状の導電性材料から各導線２を無駄なく切り出すことができる。
図６に示す例では、板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断しており、これによって板状の導電性材料（銅等）から、図示の導線2-3、導線2-4、導線2-5、導線2-6の４つの導線２を切り出している。この４つの導線２は、隣接する導線２同士で、幅狭部分２ａと幅広部分２ｃとが対応するように、また増加変化部分２ｂと減少変化部分２ｄとが対応するように、切り出される。
【００６９】
例えば、図示のように導線2-3と導線2-4とは隣接しているので、これを例にすると、例えば図上左側から板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断していくことで、導線2-3の各部分の下側（幅狭部分２ａ、増加変化部分２ｂ、幅広部分２ｃ、減少変化部分２ｄの何れも下側）が形成されることになるが、同時に、導線2-4の各部分の上側（幅広部分２ｃ、減少変化部分２ｄ、幅狭部分２ａ、増加変化部分２ｂの何れも上側）も形成されることになる。
【００７０】
これは、例えば、導線2-3の幅狭部分２ａの下側が形成されるときに同時に導線2-4の幅広部分２ｃの上側が形成されることになる。同様に、導線2-3の幅広部分２ｃの下側が形成されるときに同時に導線2-4の幅狭部分２ａの上側が形成されることになる。例えばこの様なことを上記のように“隣接する導線２同士で、幅狭部分２ａと幅広部分２ｃとが対応するように切り出される”と言っている。
【００７１】
また、例えば、導線2-3の増加変化部分２ｂの下側が形成されるときに同時に導線2-4の減少変化部分２ｄの上側が形成されることになる。同様に、導線2-3の減少変化部分２ｄの下側が形成されるときに同時に導線2-4の増加変化部分２ｂの上側が形成されることになる。例えばこの様なことを上記のように“隣接する導線２同士で、増加変化部分２ｂと減少変化部分２ｄとが対応するように切り出される”と言っている。
【００７２】
上述したように板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断することで、当該導電性材料において導線２となることなく無駄になるような部分が殆ど無いようにすることができる。つまり、導電性材料を無駄にすることなく有効に活用することができ、材料コストを削減できる。更に、１回の切断作業で隣接する２つの導線２の下側と上側が同時に形成されるので、導線２を製作する際の切断回数を削減できる。
【００７３】
このように、導線２の材料を有効活用でき、導線２の製作工数を削減できる方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ トロイダルコア
１−１ 分割コア
１−２ 分割コア
６１ 内周面
６２ 上面
６３ 外周面
６４ 下面
２ 導線
２−１、２−２ 導線
２−３、２−４，２−５，２−６ 導線
２ａ 幅狭部分
２ｂ 増加変化部分
２ｃ 幅広部分
２ｄ 減少変化部分
１０ インダクタ
１１，１２ 導電性材料１１
２０ インダクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にインダクタ、トランス等の磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ(磁気コイル)の一種として知られているトロイダルコイルは、トロイダルコア（リング形状／ドーナツ形状のコア）に導線を巻きまわすことで形成される磁気部品である。
【０００３】
図７にトロイダルコア、図８に従来のインダクタの一例を示す。
図８に示すインダクタ１００は、図７のトロイダルコア６０に対して、導線５０を図示のように巻きまわすことで形成される。導線５０に電流が流れると、コア６０内には磁束が発生し、インダクタ（コイル）として動作する。
【０００４】
例えば特許文献１には、図８に示すようなインダクタの構成、形成方法等に係る開示がある。図８に示す例のインダクタ１００では、図示の通り、ドーナツ形状（リング形状）のトロイダルコア６０に対して導線５０による巻線を一周させる形となっている。一周させているので、巻き始めと巻き終わりの位置がほぼ同じである。
【０００５】
ここで、導線５０による巻線は、“ドーナツの穴”の部分を通すことで形成されることになり、これはターン数に相当する回数だけ通すことになる。つまり、導線５０を所定のターン数分だけリング形状／ドーナツ形状のトロイダルコア６０の穴に通すものであり、逆に言えば導線５０をトロイダルコア６０の穴に通した回数がターン数を意味するものとなるような巻き方とする。
【０００６】
当然のことながら、導線５０の太さは、トロイダルコア６０の内径（穴の直径）よりも小さくなければならない。換言すれば、例えば、トロイダルコア６０の穴の面積（π×ｒ２；ｒは穴の半径＝内径÷２）をαとし、導線５０の断面積をβとし、ターン数をＮ回とした場合、α＞β×Ｎが最低限の条件となる。図８に示す構成では当然、この条件を満たすことになるが、図示のようにトロイダルコア６０の穴は導線５０によってほぼ埋め尽くされており、これ以上ターン数を増やすことは難しく、増やせたとしても１回分増える程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで一般的な話として、導線の断面積が小さいと、導線の電気抵抗（巻線抵抗）の抵抗値が大きくなり、銅損が増加する。銅損は、巻線（コイル）の導線にある電気抵抗（巻線抵抗）によって失われる電気エネルギー（損失）である。失われた電気エネルギーはジュール熱となる。銅損は、鉄損と合わせて、電動機や発電機、変圧器およびリアクトルなどの電気機械の効率を低下させる。
【０００９】
よって、銅損は出来るだけ小さいことが望ましい。銅損を低減させるためには巻線（コイル）の導線の電気抵抗（巻線抵抗）の抵抗値を小さくすることが考えられる。その為には導線５０の断面積を増加させる必要があるが、上記の通り導線５０の断面積βは、トロイダルコア６０の穴の面積αとターン数Ｎとによる制約を受ける（α＞β×Ｎ）ことになり（換言すればトロイダルコア６０の内径の大きさによる制約を受ける）、それ以上は断面積を大きくすることが出来ず、銅損を低減させることができない。尚、ターン数を減らせば、必要なインダクタンスを得られなくなる。
【００１０】
ここで例えば図８等に示すように、従来のインダクタ１００の構成では、トロイダルコア６０の外周面６２付近では導線５０が疎であり、風が当たる面積も大きいので空冷効果が高い。その一方で、トロイダルコア６０の内周面６１付近（穴の中等）では導線５０が密であり、導線５０で発生する銅損により温度が上昇してしまう。
【００１１】
導線５０やトロイダルコア６０の温度が上昇すると、導線５０の絶縁被膜が溶けたり、トロイダルコア６０の特性が変化したりして、当該インダクタ１００が破損する可能性があり、それだけでなく当該インダクタ１００を組み込んだ何らかの装置が破損する恐れがある。
【００１２】
上記の問題に対する対策として、内径（穴の直径；内径の大小は穴の面積の大小につながる）が大きな形状のトロイダルコアを使う方法が考えられるが、トロイダルコアの外径を変えずに内径を大きくすると、磁束が貫通するためのトロイダルコアの実効断面積が減少し、磁気飽和や鉄損の増加、コアの温度上昇などを招いてしまう。よって、コアの内径を大きくすると同時に外径も大きくする必要があるが、この場合には当然コアが大型化し以ってインダクタが大形化してしまい、コストも増加してしまう。
【００１３】
尚、上記コアの外径は、コアの直径であり、よって例えば“外径÷２”がコアの中心から外周面６２までの長さに相当することになる。これは、後述する長さＢと上記穴の半径ｒとを用いるならば、外径＝（Ｂ＋ｒ）×２となる。尚、図示の通り、Ｂ＝Ｄであるので、外径＝（Ｄ＋ｒ）×２と考えてもよい。
【００１４】
尚、図７において、トロイダルコア６０の表面は、内周面６１、外周面６２、上面６３、下面６４から成り、図示の長さＢは上面６３側における内周面６１から外周面６２までの距離（コアの幅）であり、図示の長さＤは下面６４側における内周面６１から外周面６２までの距離（同じくコアの幅）を意味する。また、図示の長さＡ，Ｃは、Ａは内周面６１側におけるコア６０の高さであり、Ｃは外周面６２側におけるコア６０の高さであり、図示の例ではコア６０の高さ（厚み）は一定であるのでＡ＝Ｃである。
【００１５】
この様なトロイダルコア６０に導線５０を巻く場合、１ターン分の長さはほぼ「Ｂ＋Ａ＋Ｄ＋Ｃ」となる。
本発明の課題は、例えばトロイダルコイル等のようにドーナツ形状のコアを用いる磁気部品に係わり、コアの内径を大きくしなくてもコアに巻きまわす導線の断面積を増加させることができ、以って導線の抵抗値を下げ、銅損を低減できる磁気部品、その導線、その製造方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁気部品は、穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品において、前記導線が、前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成り、前記穴空きコアの穴を形成する内周面には前記断面積が小さい部分が対応し、前記穴空きコアの外周面には前記断面積が大きい部分が対応するように、前記導線が前記穴空きコアに巻回されることで構成される。
【００１７】
上記磁気部品において、例えば、前記穴空きコアは、トロイダルコアであり、前記磁気部品はインダクタまたはトランスである。
また、本発明による上記磁気部品の製作方法は、相互に張り合わせることで前記穴空きコアを形成し得る複数の分割コアと、複数の前記導線とを用いて、該各導線をそれぞれ前記各分割コアに巻回した後、該各分割コア同士を張り合わせる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気部品、その導線、その製造方法等によれば、例えばトロイダルコイル等のようにドーナツ形状のコアを用いる磁気部品に係わり、コアの内径を大きくしなくてもコアに巻きまわす導線の断面積を増加させることができ、以って導線の抵抗値を下げ、銅損を低減できる。更に、コア内周（穴）付近の導線の温度を外周方向に効率的に伝達・放熱させることができ、コア内周（穴）付近の温度を低減させることができる。このように、銅損と温度を低減させることができるので、インダクタを小形化させることができ、低コスト化にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図２の磁気部品（インダクタ）に用いられる導線の一例を示す図である。
【図２】本例の磁気部品（インダクタ）の外観図である。
【図３】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その１）である。
【図４】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その２）である。
【図５】本例の磁気部品（インダクタ）の作成方法を説明する為の図（その３）である。
【図６】本例の磁気部品に用いられる導線の作成方法を説明する為の図である。
【図７】従来のトロイダルコアの一例である。
【図８】従来の磁気部品（インダクタ）の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、何らかのトロイダルコア（リング形状／ドーナツ形状のコア；磁性体やボビンまたは空芯コア）に導線を巻回してインダクタンス値を得る所謂インダクタや、１つのトロイダルコアにおいて２つ以上の巻線が磁気結合して成るトランスなどの磁気部品（トロイダルコアを用いる磁気部品というものとする）において、銅損を低減し、小形化、低コスト化を実現する技術を提供するものである。尚、後述するように、トロイダルコアに限らず、穴の開いたコア（穴空きコア）であれば本発明に含まれる。
【００２１】
図２には、本例による上記トロイダルコアを有する磁気部品の構成例であるインダクタ１０を示す。また、図１には図２の磁気部品（インダクタ１０）に用いられる導線２の構成例を示す。図２に示すように、本例のインダクタ１０は、例えば図１に示す形状の導線２を、トロイダルコア１に巻回すことで形成される。
【００２２】
また、本例の導線２は、例えば図１に示すような形状であり、断面積が大きい部分２c、断面積が小さい部分２aと、断面積が徐々に変化する部分（変化部分）２bと２ｄとから構成されている。２ｂは増加変化部分、２ｄは減少変化部分というものとする。
【００２３】
尚、上記のように“断面積が大きい部分２ｃ”等と説明したが、図１自体は導線２の断面を示すものではなく外観図である。よって、図１では図示の２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各部分の幅が示されていることになり、２ａが最も幅が狭く、２ｃが最も幅が広いことになる。尚、“幅”とは、電流が流れる方向に対して垂直方向の長さを意味する。電流が流れる方向とは、例えば導線２の左端から右端へ向かう方向である。また、尚、後述する各長さＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’は、電流が流れる方向における長さとなる。
【００２４】
ここで仮に導線２の厚さは一定とするならば、幅が広い部分（２ｃ）では断面積も大きくなり、幅が狭い部分（２ａ）では断面積が小さくなることになる。よって、上記の通り“断面積が大きい部分２ｃ”等と記すことになる。
【００２５】
また、図１に示すように、本例の導線２における上記断面積が小さい部分２aの長さをＡ’、断面積が大きい部分２cの長さをＣ’、増加変化部分２ｂの長さをＢ’、減少変化部分２ｄの長さをＤ’というものとする。
【００２６】
そして、図１に示すような導線２を、トロイダルコア１（リング形状／ドーナツ形状のコア）に巻回すことで、例えば図２のようなインダクタ１０が構成される。
トロイダルコア１は、上記従来のトロイダルコア６０と同じであってよいが、例えば後に図３〜図５等で説明するように、製造工程において、トロイダルコア６０を複数に分割したもの（分割コア）を用いるようにしてもよい。
【００２７】
すなわち、製造構成においては分割コアを用いるが、分割コア同士を合体させる（張り合わせる）ことで、最終的にはコアの形状は例えば上記従来のトロイダルコア６０と同じとなる。
【００２８】
これより、本説明においては、本例のトロイダルコア１の形状、サイズは、上記従来のトロイダルコア６０と同じであるものとする。よって、トロイダルコア１の各部やサイズの説明の為の符号は、トロイダルコア６０の説明で用いた符号と同じものを使用するものとする。
【００２９】
これより、図２においては符号等は付けないが、トロイダルコア１も上記トロイダルコア６０と同様に内周面６１、外周面６２、上面６３、下面６４から成り、そのサイズは、上面６３側における内周面６１から外周面６２までの距離Ｂ、下面６４側における内周面６１から外周面６２までの距離Ｄ（Ｂ＝Ｄとする）、内周面６１側におけるコア１の高さＡ、外周面６２側におけるコア１の高さＣ（Ａ＝Ｃとする）となっている。また、穴の半径はｒである。これより、トロイダルコア１の内径（穴の直径）＝２ｒ、トロイダルコア１の外径＝ｒ＋Ｂ（またはｒ＋Ｄ）×２となる。これら距離／高さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄや半径ｒについては、図７で示した通りである。
【００３０】
尚、以下、上記断面積が小さい部分２aを幅狭部分２ａと呼び、上記断面積が大きい部分２cを幅広部分２ｃと呼ぶものとする。
ここで、本例の導線２をトロイダルコア１に巻くときの１ターン分は、上面→内周面→下面→外周面であるものとする。図２に示す本例の磁気部品（インダクタ１０）では、上記のようにトロイダルコア１に巻回した状態の導線２に関しては、当該導線２における上記減少変化部分２ｄが上面６３に沿って配置され、上記幅狭部分２ａが内周面６１に沿って配置され、上記増加変化部分２ｂが下面６４に沿って配置され、上記幅広部分２ｃが外周面６２に沿って配置されることになる。
【００３１】
上記のことから、図２に示すインダクタ１０では、トロイダルコア１の内周面６１に対応する位置及び内周面６１付近では導線２の断面積（幅）が小さくなり、トロイダルコア１の外周面６２に近づくにつれて導線２の断面積（幅）が大きくなるように、更にトロイダルコア１の外周面６２に対応する位置では導線２の断面積（幅）が最大となるように、トロイダルコア１に導線２を巻回している。
【００３２】
つまり、本例の導線２は、トロイダルコア１の内径に応じた断面積が小さい部分２ａと、トロイダルコア１の外径に応じた断面積が大きい部分２ｃと、該断面積が小さい部分２ａと大きい部分２ｃとの間で断面積が変化していく部分２ｂ、２ｄとから成り、これら各部分２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれトロイダルコア１における該当箇所に沿って配置されるようにして、導線２がトロイダルコア１に巻回されることで、インダクタ１０が構成される。
【００３３】
このようにインダクタ１０を構成することで、トロイダルコア１の内径に制約されることなく（換言すれば穴の面積に制約されることなく）、トロイダルコア１に対する巻線となる導線２の断面積を大きくすることが可能となる（トロイダルコア１の外周面６２に近づくにつれて導線２の断面積（幅）を増加させる）。よって、従来技術よりも導線２の抵抗値（平均値）を下げることができ、銅損を低減させることができる。
【００３４】
尚、トロイダルコアの代わりに他の形状のコア（但し、穴が開いているコアに限る）を用いても同様に導線の抵抗値が下がり、本発明はコアの材質に依存せず銅損を低減できることは言うまでもない。この様な、トロイダルコアを一例とする穴が開いているコア全般をまとめて「穴空きコア」というものとする。
【００３５】
尚、図２では、図上で見る限り、トロイダルコア１の内径よりも、導線２の上記幅広部分２ｃの幅の方が大きく見えるかもしれないが、実際にはその様なことはない。実際には、トロイダルコア１の内径は、導線２の上記幅広部分２ｃの幅よりも大きい。勿論、これは最低限の条件であり、実際には、例えば図２に示すような構成を実現できるように、すなわち例えばトロイダルコア１を一周させるように導線２を巻くことができるように、導線２の各部（特に幅広部分２ｃ）の幅（断面積）を決めることになる。
【００３６】
これは、実際には上述したようにターン数による制約も入るので、例えばトロイダルコア１の穴の面積（πｒ２）を面積Ｐ、導線２の幅狭部分２ａの断面積を断面積Ｑ、導線２の幅広部分２ｃの断面積を断面積Ｓとし、ターン数をＮとしたならば、例えば“Ｐ＞Ｑ×（Ｎ−１）＋Ｓ”という条件を満たすことが必要となる。
【００３７】
尚、この条件は、ターン数“Ｎ−１”回分巻いた時点で、トロイダルコア１の穴に最低あと１回は導線２を巻くことが可能となるだけの空間（導線２の幅広部分２ｃを通すことが可能となる空間）が残っていることを意味している。
【００３８】
あるいは、トロイダルコア１として、従来のトロイダルコア６０と同じものではなく、例えば後述する図３〜図５のようにトロイダルコアが２以上に分割されたもの（分割コア）を用いて、例えば２本の導線２をそれぞれ各分割コアに半周巻きする等の方法を用いても良い。
【００３９】
尚、従来技術とその課題等で述べた通り、トロイダルコア１の穴（内径）だけを大きくする方法には問題があり、勿論、内径、外径の両方を大きくするとトロイダルコア１が大型化し以ってインダクタ１０も大型化してしまう。本手法では、トロイダルコア１の内径も外径も大きくすることなく、当該コア１に巻回す導線２の断面積は大きくすることができる。
【００４０】
ここで、図２や図５等に示す例では、導線２は、トロイダルコア１の内径の大きさに応じた幅の上記幅狭部分２ａから、トロイダルコア１の外径の大きさに応じた幅の上記幅広部分２ｃまで、上記増加変化部分２ｂ，減少変化部分２ｄまで含めて結局、トロイダルコア１における導線２の各部の配置場所の径の大きさに応じた幅となっている。この導線２をトロイダルコア１に巻き回すことで、図２に示すようにトロイダルコア１の表面に対してほぼ隙間なく導線２が巻かれることになる。
【００４１】
従来では図８に示すように、トロイダルコア６０の外周面６２に近いほど導線５０間の隙間が大きくなり、特にトロイダルコア６０の外周面６２付近では導線５０が疎であり、導線２を配置可能なスペースが大きく空いていた。しかしながら、従来では、この様な空きスペースを有効利用できなかった。本例では、この様な空きスペースを有効利用し、空きスペースを埋めるようにして導線２を配置することができ、上記のように銅損を低減させることができ、更に導線２は外周面６２に近いほど断面積・表面積も大きくなり、熱の伝達・放熱（冷却）の点でも効果が得られる。
【００４２】
すなわち、まず、導電性材料は一般的に熱伝導率が高い。例えば、導線２に銅など電気導電率だけでなく、熱伝導率も高い材料を用いることで、トロイダルコア１の内周面６１付近で導線２に発熱した熱を効率的に外周面６２方向に伝達できる。すなわち、本構成のインダクタ１０等では、コア１に巻かれた導線２は、外周面６２に近いほど断面積が大きくなるので熱が伝わり易くなる。更にコア１に巻かれた導線２は、外周面６２に近いほど表面積も大きくなるので空気中へ放熱し易くなる。以上のことから、インダクタ１０(２０)の空冷効果が高まる。よって、インダクタの温度を低減させることができ、導線２の抵抗値がさらに下がる（銅など導電性材料の温度依存性として、温度が下がると抵抗値も下がる）。
【００４３】
また、インダクタの空冷効果が高まることによって、コア１や導線２の厚さなどを低減させ、損失が増加したとしても、インダクタを所定の温度以下に低減できる。よって、本発明の導線２のような導線を用いることで、インダクタをより小形化（コアや導線の厚さを低減）させることも可能となり、低コスト化にも繋がる。
【００４４】
既に述べたように、導線２の各部（特に幅広部分２ｃ）の幅（断面積）をトロイダルコア１の内径に応じてある程度小さくする必要があるが、それでも、ターン数が増えるにつれて穴の空きスペースが少なくなり、導線２を巻回すのが難しくなる場合も有り得る。つまり、導線２のような導線では多くのターン数を巻回して所望のインダクタを構成させることが難しくなる場合が有り得る。そこで、この様な問題への対応策として、一例として図３〜図５に示すインダクタの製作方法を提案する。
【００４５】
まず導線２を導線2-1と導線2-2に２分割し、トロイダルコア１（本例では後述する分割コア１-1と分割コア1-2それぞれ）の形状に合わせてそれぞれ事前に図３に示すように巻回している（この段階では、未だコアは無く、本来コアが占めるべき空間には何も無い状態となっている）。つまり、図示の導線2-1と導線2-2は、コア無しの巻線となっている。
【００４６】
尚、本例ではコア１周分に相当する長さの導線２を想定していることから、上記のようにこれを２分割するものとして説明したが、最初からコア半周分に相当する長さの導線２を２つ用意しても、同じことである。
【００４７】
また、尚、本例のように最初に図３のように所謂“コア無しの巻線”を形成する方法は、一例でありこの例に限るものではなく、例えば図３の手順を飛ばして直接各コア１−１、１−２にそれぞれ各導線２−１，２−２を巻くようにしてもよい。
【００４８】
次に、図４に示す様に、上記のようにコア無し巻線状態となっている導線2-1と導線2-2に対して、分割コア１-1と分割コア1-2をそれぞれ挿入する。分割コア１-1と分割コア1-2は、相互に張り合わせることで（合体させることで）上記トロイダルコア１(60)のようなドーナツ形状（リング形状）のコアを形成し得るものである。換言すれば、分割コア１-1と分割コア1-2は、上記トロイダルコア１(60)のようなドーナツ形状（リング形状）のコアを、２分割したものということもできる。尚、ここでは巻線２とコア１をそれぞれ２分割した例を示したが、巻線２とコア１をそれぞれ３つ以上に分割しても同様であることは明白である。
【００４９】
尚、上記図３、図４に示す例は一例であり、この様な例に限らない。例えば、導線2-1と導線2-2を上記のようにコア無し巻線状態とすることなく（図３に関する作業を行うことなく）、コア１-1とコア1-2に対してそれぞれ導線2-1と導線2-2を直接、図４に示すように巻きまわすようにしてもよい。
【００５０】
何れにしても、本方法によれば、導線をコアに巻く際にコアの穴の面積による制約を受けることはない。よって、導線２のような一部の断面積が大きい導線を用いても、多くのターン数を巻回して所望のインダクタンスのインダクタを構成させることができる。
【００５１】
最後に、導線2-1に挿入した分割コア１-1と導線2-2に挿入した分割コア１-2とを相互に張り合わせることで（合体させることで）上記トロイダルコア１と略同様のドーナツ形状／リング形状のコアを有するインダクタ２０（図５に示す）を形成し得る。但し、図５に示すインダクタ２０は、これだけでは完成しない。更に、導線2-1と導線2-2の両端をそれぞれ接続させる必要がある。
【００５２】
つまり、図５に示すインダクタ２０では、導線2-1の一端（図上、左側）と導線2-2の一端（図上、左側）とを図示の導電性材料１１によって接続し、同様に、導線2-1の他端（図上、右側）と導線2-2の他端（図上、右側）とを図示の導電性材料１２によって接続する。尚、導電性材料１１、１２は、例えば板状の金属（銅等）であるが、この例に限らない。
【００５３】
ここで、図４に示すような巻き方で２本の導線2-1、2-2をそれぞれトロイダルコアに半周巻きする構成、及び図５に示すように導電性材料１１、１２によって２本の導線の両端を接続する構成は、本出願人（本発明者）が既に出願している先出願（特願２０１０−０２９２０４号）に記載の方法と略同様である。
【００５４】
先出願では、コアに巻く導線自体は従来（本願の図８）と同じであり、またコアを分割するようなものでもないが、導線の巻き方と、２つの巻線同士を両端で接続する構成は、本願の図５に示すものと略同様である。
【００５５】
図４、図５に示す導線２の巻き方は、先出願と同様、導線2-1、2-2の両方とも、図上左側から見て、トロイダルコイル１の上面６３→内周面６１→下面６４→外周面６２→上面６３→内周面６１→・・・という順番で巻かれている。
【００５６】
この様な巻き方としたことにより、仮に図上左側から右側へ（導電性材料１１側から導電性材料１２側へ）へと電流が流れる場合、この電流は各導線2-1、2-2の巻線を図上矢印で示す向き（上面においてドーナツ形状の外周側から内周側へ向かう向き）に流れることになり、これによって各導線2-1、2-2によって生じる磁束の方向は、図上点線矢印で示す通り、「時計回り」の方向となる。
【００５７】
このように、２つの導線2-1、2-2による２つの巻線に電流が流れた場合に、一方の導線2-1の巻線によって生じる磁束の方向と他方の導線2-2の巻線によって生じる磁束の方向とが一致するように、各導線2-1、2-2の巻線を形成している。
【００５８】
この様な構成とすることで、上記先出願と略同様の効果も得ることができる。すなわち、ノーマル（ノルマル）モードのインダクタを構成する場合に、それぞれの巻線に流れる電流（ノーマルモード電流）によって生じる磁束の方向が逆になり打ち消し合うように動作するようなことはなく、磁束の方向は同じであり打ち消しあうようなことはない。
【００５９】
更に、先出願と同様に、寄生キャパシタンス（寄生容量）を低減させる効果も得ることができる。すなわち、ここでは特に図示しないが、図５の構成のインダクタ２０の等価回路は、巻線によるインダクタンスに対して、導線2-1に関わる寄生容量群と、導線2-2に関わる寄生容量群とが、並列に接続された構成となる。尚、寄生容量は、導線2-1、2-2による各巻線毎に、巻線の各ターンにおいて隣接する導体間に生じる寄生容量であり、導線2-1の巻線に係る各寄生容量が直列に接続されたものが上記導線2-1に関わる寄生容量群であり、同様に導線2-2の巻線に係る各寄生容量が直列に接続されたものが上記導線2-2に関わる寄生容量群である。
【００６０】
ここで、図８や図２の構成では、トロイダルコアを一周させる巻き方（360°）である為、導線５０や導線２の巻き始めの位置と巻き終わりの位置とが非常に近くなり、つまり導線において巻き始める直前の部分と巻き終わった後の部分（何れも引き出し線と呼ぶ）とが非常に近くなり、これら引き出し線間にも寄生容量が生じていた。そして、引き出し線間の寄生容量がある為に、インダクタのトータルの寄生容量が非常に大きくなっていた。
【００６１】
これに対して、図５の構成では、２つの導線2-1、2-2をそれぞれトロイダルコアを半周させる巻き方（180°）である為、引き出し線間の距離が長くなり、引き出し線間の寄生容量は生じない（あるいは、無いものと見做して構わないほど小さい）。よって、本例のインダクタ２０のトータルの寄生容量も、従来技術に比べて小さなものとなる。
【００６２】
この様に、トータルの寄生容量が従来に比べて非常に小さいインダクタ２０を実現することで、このインダクタ２０を変換回路等に適用した場合のスイッチング素子における損失等を低減できる。
【００６３】
以上説明したように、例えば図５に示すような構成のインダクタ２０の場合には、更に、上述した先出願の効果と略同様の効果も得られるようになる。
また、本実施例ではインダクタを例に挙げて説明したが、図５の導線2-1と2-1の両端同士を接続することなく、４端子の構成にすれば導線2-1と2-2が互いに磁気結合したトランスの構成となる。よって、本発明はインダクタだけでなく、トランスとしても適用できる。
【００６４】
図６に、本例の導線２を製作する方法を示す。
この導線製作方法は、材料を出来るだけ無駄にせずに本例の例えば図１に示すような形状の導線２を製作でき、以って材料コストを削減できるようにするものである。
【００６５】
既に説明したように、例えば図２に示す例のような形状の本例の導線２は、幅（断面積）が変化するものであり、これはあるパターンを繰り返すものである。すなわち、図１に示すように、幅狭部分２ａ→増加変化部分２ｂ→幅広部分２ｃ→減少変化部分２ｄを１つのパターンとして、このパターンが繰り返されることになる。
【００６６】
また、既に説明したように、幅狭部分２ａは内周面６１に配置され、増加変化部分２ｂは下面６４に配置され、幅広部分２ｃは外周面６２に配置され、減少変化部分２ｄは上面６３に配置される。これら各部の長さは、配置場所の長さに応じたものとなる。すなわち、幅狭部分２ａの長さＡ’はトロイダルコア１の内周面６１の高さＡに相当し、幅広部分２ｃの長さＣ’はトロイダルコア１の外周面６２の高さＣに相当する。同様に、増加変化部分２ｂの長さＢ’、減少変化部分２ｄの長さＤ’は、それぞれ、トロイダルコア１の下部、上部における幅Ｂ、Ｄに相当する。
【００６７】
従って、図１の説明で用いた各導線２の各部の長さＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’と、図７の説明で用いたトロイダルコアの各部の長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いると、Ａ’≒Ａ，Ｂ’≒Ｄ，Ｃ’≒Ｃ，Ｄ’≒Ｂとなる。これより、上記Ａ’＝Ｃ’、Ｂ’＝Ｄ’が成り立つと考えることができる。すなわち、幅狭部分２ａの長さＡ’と幅広部分２ｃの長さＣ’とが同じであり、増加変化部分２ｂの長さＢ’と減少変化部分２ｄの長さＤ’とが同じであると考えることができる。
【００６８】
これを利用することによって、例えば図６に示すようにして板状の導電性材料から各導線２を無駄なく切り出すことができる。
図６に示す例では、板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断しており、これによって板状の導電性材料（銅等）から、図示の導線2-3、導線2-4、導線2-5、導線2-6の４つの導線２を切り出している。この４つの導線２は、隣接する導線２同士で、幅狭部分２ａと幅広部分２ｃとが対応するように、また増加変化部分２ｂと減少変化部分２ｄとが対応するように、切り出される。
【００６９】
例えば、図示のように導線2-3と導線2-4とは隣接しているので、これを例にすると、例えば図上左側から板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断していくことで、導線2-3の各部分の下側（幅狭部分２ａ、増加変化部分２ｂ、幅広部分２ｃ、減少変化部分２ｄの何れも下側）が形成されることになるが、同時に、導線2-4の各部分の上側（幅広部分２ｃ、減少変化部分２ｄ、幅狭部分２ａ、増加変化部分２ｂの何れも上側）も形成されることになる。
【００７０】
これは、例えば、導線2-3の幅狭部分２ａの下側が形成されるときに同時に導線2-4の幅広部分２ｃの上側が形成されることになる。同様に、導線2-3の幅広部分２ｃの下側が形成されるときに同時に導線2-4の幅狭部分２ａの上側が形成されることになる。例えばこの様なことを上記のように“隣接する導線２同士で、幅狭部分２ａと幅広部分２ｃとが対応するように切り出される”と言っている。
【００７１】
また、例えば、導線2-3の増加変化部分２ｂの下側が形成されるときに同時に導線2-4の減少変化部分２ｄの上側が形成されることになる。同様に、導線2-3の減少変化部分２ｄの下側が形成されるときに同時に導線2-4の増加変化部分２ｂの上側が形成されることになる。例えばこの様なことを上記のように“隣接する導線２同士で、増加変化部分２ｂと減少変化部分２ｄとが対応するように切り出される”と言っている。
【００７２】
上述したように板状の導電性材料（例えば銅等）を台形状に繰返し切断することで、当該導電性材料において導線２となることなく無駄になるような部分が殆ど無いようにすることができる。つまり、導電性材料を無駄にすることなく有効に活用することができ、材料コストを削減できる。更に、１回の切断作業で隣接する２つの導線２の下側と上側が同時に形成されるので、導線２を製作する際の切断回数を削減できる。
【００７３】
このように、導線２の材料を有効活用でき、導線２の製作工数を削減できる方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ トロイダルコア
１−１ 分割コア
１−２ 分割コア
６１ 内周面
６２ 上面
６３ 外周面
６４ 下面
２ 導線
２−１、２−２ 導線
２−３、２−４，２−５，２−６ 導線
２ａ 幅狭部分
２ｂ 増加変化部分
２ｃ 幅広部分
２ｄ 減少変化部分
１０ インダクタ
１１，１２ 導電性材料１１
２０ インダクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品において、
前記導線が、前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成り、
前記穴空きコアの穴を形成する内周面には前記断面積が小さい部分が対応し、前記穴空きコアの外周面には前記断面積が大きい部分が対応するように、前記導線が前記穴空きコアに巻回されることで構成されることを特徴とする磁気部品。
【請求項２】
前記穴空きコアは、トロイダルコアであり、
前記磁気部品はインダクタまたはトランスであることを特徴とする請求項１記載の磁気部品。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気部品の製作方法であって、
相互に張り合わせることで前記穴空きコアを形成し得る複数の分割コアと、複数の前記導線とを用いて、該各導線をそれぞれ前記各分割コアに巻回した後、該各分割コア同士を張り合わせることを特徴とする磁気部品の製造方法。
【請求項４】
穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品に用いる該導線であって、
前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成ることを特徴とする磁気部品の導線。
【請求項５】
請求項４記載の導線の製作方法であって、
任意の板状の導電性材料を台形状に繰返し切断していくことで複数の前記導線を製作するものであって、該切断によって任意の導線の前記断面積が小さい部分が形成されるときに同時に他の導線の前記断面積が大きい部分が形成され、該他の導線の前記断面積が小さい部分が形成されるときに同時に前記任意の導線の前記断面積が大きい部分が形成されることを特徴とする導線の製作方法。
【請求項１】
穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品において、
前記導線が、前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成り、
前記穴空きコアの穴を形成する内周面には前記断面積が小さい部分が対応し、前記穴空きコアの外周面には前記断面積が大きい部分が対応するように、前記導線が前記穴空きコアに巻回されることで構成されることを特徴とする磁気部品。
【請求項２】
前記穴空きコアは、トロイダルコアであり、
前記磁気部品はインダクタまたはトランスであることを特徴とする請求項１記載の磁気部品。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気部品の製作方法であって、
相互に張り合わせることで前記穴空きコアを形成し得る複数の分割コアと、複数の前記導線とを用いて、該各導線をそれぞれ前記各分割コアに巻回した後、該各分割コア同士を張り合わせることを特徴とする磁気部品の製造方法。
【請求項４】
穴空きコアに導線を巻回して構成される磁気部品に用いる該導線であって、
前記穴空きコアの内径に応じた断面積が小さい部分と、前記穴空きコアの外径に応じた断面積が大きい部分と、該断面積が小さい部分と大きい部分との間で断面積が変化していく部分とから成ることを特徴とする磁気部品の導線。
【請求項５】
請求項４記載の導線の製作方法であって、
任意の板状の導電性材料を台形状に繰返し切断していくことで複数の前記導線を製作するものであって、該切断によって任意の導線の前記断面積が小さい部分が形成されるときに同時に他の導線の前記断面積が大きい部分が形成され、該他の導線の前記断面積が小さい部分が形成されるときに同時に前記任意の導線の前記断面積が大きい部分が形成されることを特徴とする導線の製作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５４２１（Ｐ２０１２−１５４２１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２４２４（Ｐ２０１０−１５２４２４）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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