線輪部品
【課題】 軟磁性コアを積層しても、インダクタンス、銅損等の特性に影響を与えず、放熱性の優れた巻線部品を提供すること。
【解決手段】 線輪部品１００は、少なくとも２つのトロイダルコア１０１及び１０２と、巻線部１０３及び１０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア１０１及び１０２は、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ１０５、１０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部１０７、１０８を具備している。溝部１０７、１０８の深さは、巻線部１０３及び１０４を構成する導体の太さより大きい。
【解決手段】 線輪部品１００は、少なくとも２つのトロイダルコア１０１及び１０２と、巻線部１０３及び１０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア１０１及び１０２は、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ１０５、１０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部１０７、１０８を具備している。溝部１０７、１０８の深さは、巻線部１０３及び１０４を構成する導体の太さより大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性コアに巻き線を施した巻線部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同一形状の複数のコアの各々に巻線が巻回された複数個の電磁素子を構成し、隣り合う電磁素子の巻線端同士が互いに結線されている電磁装置の技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、複数のトロイダルコアと、端子が設けられた樹脂製ベースを備え、複数のトロイダルコアは、各々複数の巻線が巻回されてトランスが形成され、樹脂製ベースに積み重ねて取付けられ、ベースの端子を介して複数のトランスが接続されることで、形状を小さくして電子機器における占有面積を小さくでき、かつ、トランスのリードを配線する作業が容易になる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１１７２３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２記載の通り、複数の軟磁性コアを積み重ねることで、省スペース化の効果は得られるが、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉によるインダクタンス特性の低下を起こしてしまう。
【０００６】
また、特に昇圧回路や降圧回路等に用いられるリアクトル用途ではコイルや軟磁性コアからの発熱が無視できず、巻線部品からの放熱性向上が求められている。
【０００７】
従って本発明の目的は、軟磁性コアを積層しても、インダクタンス、銅損等の特性に影響を与えず、放熱性の優れた巻線部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルに通電することで軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成する線輪部品により上記課題を解決する。
【０００９】
すなわち、コイルの内側と外側で、磁束の向きはコイルの巻き軸に沿ってはいるが、互いに逆方向となる。一方、コイルが巻かれた軟磁性コアをインダクタンス素子として、本発明ではそのインダクタンス素子を積み重ねている。すなわち、その中のインダクタンス素子のコイルに通電したとき、コイル内側の軟磁性コア内部の磁束の向きとコイル外側にあたる上層または下層に隣接するインダクタンス素子における軟磁性コア内部の磁束の向きが互いに反対方向であれば、コイル外側に誘起された磁束の向きと隣接する軟磁性コア内部の磁束の向きが一致する。
【００１０】
なお、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における導線と接していてもよい。
【００１１】
また、少なくとも一つのインダクタンス素子における導線を取り囲むよう軟磁性体が配されていてもよい。
【００１２】
また、互いに隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、対面部の溝の位置は互いに一致していて、溝によって形成された空間には互いに隣接する導線の双方が収容され、対面部の少なくとも一部は面接触していてもよい。
【００１３】
また、軟磁性コアは対面部に接する側面まで溝が延長され、対面部における溝の底部と側面における溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成してもよい。
【００１４】
また、軟磁性コアは閉磁路を構成していてもよい。
【００１５】
また、軟磁性コアは磁気ギャップを有し、軟磁性コアに発生する磁束は、コイルの巻き軸及び磁気ギャップにおける巻き軸の延長線に沿い、磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面していてもよい。
【００１６】
また、軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、磁気ギャップは、トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられていてもよい。また、軟磁性コアは内部コアと外部コアを有し、内部コアと外部コアには溝部が設けられ、コイルの少なくとも一部は内部コアに設けられた溝部に収容されるよう巻かれ、外部コアは内部コアにおける溝部が設けられた面の少なくとも一部と接し、コイルの少なくとも一部は内部コアの溝部より外部コアの溝部へ収容されるよう連続して巻かれインダクタンス素子を構成している線輪部品としてもよい。このように構成することで、内部コアに設ける溝部の本数の上限によりコイル巻き数が制限されている場合でも外部コアをさらに設けることで溝部の本数を増やし、コイルの巻き数を多くすることでインダクタンスを高めることができる。なお内部コアや外部コアといった軟磁性コアの溝部にコイルが収容されているため、コイル表面と軟磁性コア表面との距離が近接し、コイルより軟磁性コアへの放熱性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図３】本発明の線輪部品の直流重畳特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図５】本発明の線輪部品の発生応力の変化を示す図である。
【図６】本発明の線輪部品の比透磁率によるインダクタンスの変化を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図８】本発明の線輪部品の通電による温度上昇を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルに通電することで軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成する線輪部品により実施することが出来る。
【００１９】
すなわち、コイルの内側と外側で、磁束の向きはコイルの巻き軸に沿ってはいるが、互いに逆方向となる。一方、コイルが巻かれた軟磁性コアをインダクタンス素子として、本発明ではそのインダクタンス素子を積み重ねている。
【００２０】
また、その中のインダクタンス素子のコイルに通電したとき、コイル内側の軟磁性コア内部の磁束の向きと、コイル外側にあたる上層または下層に隣接するインダクタンス素子における軟磁性コア内部の磁束の向きが、互いに反対方向であれば、コイル外側に誘起された磁束の向きと隣接する軟磁性コア内部の磁束の向きは一致するため、インダクタンス素子を積み重ねることにより起こる、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉によるインダクタンス特性の低下を防ぐことができる。
【００２１】
また本発明は、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における導線と接している線輪部品としてもよい。
【００２２】
導線同士が接するようインダクタンス素子を積み重ねると、隣接するインダクタンス素子間の位置ずれを防ぐことができるため、見栄えがよく、隣接するインダクタンス素子間の磁気的な相互作用もばらつかないことから、インダクタンス特性ばらつきも少なくすることができる。
【００２３】
また本発明は、少なくとも一つのインダクタンス素子における導線を取り囲むよう軟磁性体が配されている線輪部品としてもよい。
【００２４】
例えば、インダクタンス素子間の隙間に磁性粉と結合剤を主成分として含有する複合磁性体を充填させれば、導線の近傍に軟磁性体を配置させることができ、インダクタンス等の磁気的な特性が向上する。また、軟磁性体により導線を取り囲むことで、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。もちろん、軟磁性コアの形状を変えて、導線の近傍に軟磁性体を配置させる構成としても良い。
【００２５】
また本発明は、互いに隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、対面部の溝の位置は互いに一致していて、溝によって形成された空間には互いに隣接する導線の双方が収容され、対面部の少なくとも一部は面接触している線輪部品としてもよい。
【００２６】
軟磁性コア表面の一部である対面部に溝を設け、溝の中に導線を収容することで導線と軟磁性コアが近接している部分が増えるため、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。また、一方の軟磁性コア表面の溝に他方の軟磁性コアの導線を収容すれば、互いに隣接する軟磁性コア間の位置ずれを防ぐことが出来る。
【００２７】
さらに、隣接する軟磁性コア表面のいずれにも溝が設けられていて、双方の溝の位置を合わせれば、導線の高さの半分の溝でも導線を収容できるため、軟磁性コアが線輪部品全体に占める体積比率を高くし、高い特性を得ることができる。
【００２８】
更に、本発明による線輪部品は、溝部の深さを導体の太さより大きくしても良い。こうする事により、トロイダルコアの内周円または外周円の中心軸方向に同軸に複数個配置する際に、トロイダルコアの各々の隣り合う平面を接するように置いて面接触させて配置させる事が容易になる。
【００２９】
また本発明は、軟磁性コアは対面部に接する側面まで溝が延長され、対面部における溝の底部と側面における溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成した線輪部品としてもよい。
【００３０】
溝の底を滑らかな面のみで構成したり、溝の底の突き出た箇所を面取りすることで、導線と軟磁性コアが近接している部分が増えるため、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。
【００３１】
また本発明は、軟磁性コアが閉磁路を構成している線輪部品としてもよい。閉磁路を構成した軟磁性コアであれば、上下層で互いに隣接するインダクタンス素子の導線同士を接するように積み重ねたり、一方の溝に他方の導線を収容させると、積層面内の全方向の位置決めが可能となる。
【００３２】
また本発明は、軟磁性コアは磁気ギャップを有し、軟磁性コアに発生する磁束は、コイルの巻き軸及び磁気ギャップにおける巻き軸の延長線に沿い、磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面している線輪部品としてもよい。
【００３３】
例えば、トロイダルコアの１箇所のみに磁気ギャップを設けたＣ字状コアにする場合などが該当する。また、磁気ギャップより漏洩する磁束は、隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアに入り込むため、線輪部品からの漏洩磁束が抑制される。
【００３４】
また本発明は、軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、磁気ギャップは、トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられている線輪部品としてもよい。
【００３５】
磁気ギャップが均等に分散されることで、磁気ギャップから生じる漏洩磁束が分散するほか、磁気ギャップによって分断された軟磁性コア間に働く磁力によって生じる騒音を分散させることもできる。
【００３６】
軟磁性コアの材料としては、積層珪素鋼板または、ＭｎＺｎ系フェライトやＮｉＺｎ系フェライト、金属系の軟磁性材料から成る磁性粉末に絶縁処理を施して圧縮成形した軟磁性圧粉体等が考えられる。
【００３７】
金属系の軟磁性圧粉体を用いる場合は、圧縮成形する為の金型に予め凸部を形成しておけば、溝部を容易に形成する事が出来、好適に該トロイダルコアを作成出来る。
【００３８】
また、軟磁性圧粉体を構成する磁性体粉末は軟磁性粉末、詳しくは、Ｆｅ系の軟磁性体粉末であることが好ましく、透磁率の高い軟磁性体粉末、具体的にはＦｅ−Ｓｉ系粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末、及びＦｅ系アモルファス粉末からなる群から選択された粉末が用いられる事がより好ましい。
【００３９】
また、軟磁性コアの比透磁率が７０以上であれば、磁束が軟磁性コア内に集中し、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉が抑制されるため、本発明の効果がより好適に享受される。
【００４０】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態の線輪部品について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る線輪部品１００は、少なくとも２つのトロイダルコア１０１、１０２と、巻線部１０３、１０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア１０１、１０２は、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ１０５、１０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部１０７、１０８を具備している。溝部１０７、１０８の深さは、巻線部１０３、１０４を構成する導体の太さより大きい。加えて、溝部１０７、１０８の底部の両端には各々面取り形状の面取り部１０７ａ、１０８ａが設けられている。
【００４１】
また、磁気ギャップ１０５、１０６は、トロイダルコア１０１、１０２の中心軸を含む平面全体に渡って設けられるのが好適であるが、１部分のみであってもよい。更に、磁気ギャップ１０５、１０６は、中心軸方向より見た平面視で、中心軸に対して回転対称となるように配置されていても良い。
【００４２】
インダクタンス値を調整したり、巻線部１０３、１０４への直流重畳電流などによりトロイダルコア１０１、１０２が磁気飽和しにくくするために磁気ギャップを設けることがある。この場合、巻線部１０３、１０４に通電した際に磁気ギャップから生じる漏洩磁束が他方のトロイダルコア中を通ることで、相互インダクタンスが生じる。すなわち、磁気ギャップから生じる漏洩磁束はトロイダルコア１０１とトロイダルコア１０２の間を循環するため、線輪部品外部への磁束の漏洩を抑制することができる。
【００４３】
巻線部１０３、１０４は、上記トロイダルコア１０１、１０２の溝部１０７、１０８に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア１０１、１０２は、各々の隣り合う平面が接し、中心軸が一致するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材１０９内に設置されている。放熱部材１０９には通し溝状の線材引出口１１０、１１１が設けてあり、ここから巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて１１２乃至１１５が結線され、巻線部１０３及び１０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品１００が構成される。巻線部１０３、１０４は、流れる電流の方向が互いに逆向きになるように接続すると、トロイダルコア１０１及び１０２に生じる磁束１２０及び１２１を互いに逆向きになるように構成出来るために好ましい。巻線部１０３、１０４に流れる電流の方向は、１１２乃至１１５の結線の組み合わせと、巻線部１０３、１０４の巻回方向により任意に定められる。
【００４４】
更に、中空円筒状の放熱部材１０９とトロイダルコア１０１及び１０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第１の実施の形態の線輪部品１００を構成する。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態の線輪部品について、図４に基づいて説明する。
【００４６】
図４は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００４７】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る線輪部品３００は、少なくとも２つのトロイダルコア３０１及び３０２と、巻線部３０３及び３０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア３０１及び３０２は、各々に少なくとも２つの磁気ギャップ３０５、３０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部３０７、３０８を具備している。溝部３０７、３０８の深さは、巻線部３０３及び３０４を構成する導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下である。また、溝部３０７、３０８の幅は導体の太さの２倍以上である事が好ましい。加えて、磁気ギャップ３０５、３０６は、トロイダルコア３０１及び３０２の中心軸を含む平面の全体に渡って設けられるのが好適であるが、１部分に対して設けられるものであってもよい。
【００４８】
更に、磁気ギャップ３０５、３０６は、中心軸方向より見た平面視で、中心軸に対して回転対称となるように配置されていても良い。このような磁気ギャップの配置により、巻線部３０３及び３０４に通電した際に磁気ギャップから生じる漏洩磁束も分散し、巻線部に通電した際に磁気ギャップの磁力による生じるうなり、すなわちトロイダルコアの振動や騒音も低減できる。
【００４９】
巻線部３０３、３０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア３０１及び３０２は、中心軸が一致し、各々の隣り合う平面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材３０９に内包されている。放熱部材３０９には通し溝状の線材引出口３１０及び３１１が設けてあり、ここから巻線部３０３の巻き始め部３１２及び巻き終わり部３１３と、巻線部３０４の巻き始め部３１４及び巻き終わり部３１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて３１２乃至３１５が結線され巻線部３０３及び３０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品３００が構成される。巻線部３０３、３０４は、流れる電流の方向が互いに逆向きになるように接続するとトロイダルコア３０１及び３０２に生じる磁束３２０及び３２１を互いに逆向きになるように構成出来るために好ましい。巻線部３０３、３０４に流れる電流の方向は、３１２乃至３１５の結線の組み合わせと、巻線部３０３、３０４の巻回方向により任意に定められる。
【００５０】
更に、中空円筒状の放熱部材３０９とトロイダルコア３０１及び３０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第３の実施の形態の線輪部品３００を構成する。
【００５１】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態の線輪部品について、図７に基づいて説明する。
【００５２】
図７は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００５３】
本発明の第３の実施の形態に係る線輪部品５００は、少なくとも２つのトロイダルコア５０１及び５０２と、巻線部５０３及び５０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア５０１及び５０２は、平面部には少なくとも１つの放射状の溝部５０７、５０８を具備しており、溝部５０７、５０８はトロイダルコアの外周面まで切欠き部５０７ｂ及び５０８ｂとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。溝部５０７、５０８の両端部以外での溝の深さは、巻線部５０３及び５０４を構成する導体の太さより大きくとも良いし、導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下であって、且つ溝部の幅は導体の太さの２倍以上であっても良い。
【００５４】
巻線部５０３、５０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア５０１及び５０２は、中心軸が一致し、各々の隣り合う平面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材５０９に内包されている。放熱部材５０９には通し溝状の線材引出口５１０及び５１１が設けてあり、ここから巻線部５０３の巻き始め部５１２及び巻き終わり部５１３と、巻線部５０４の巻き始め部５１４及び巻き終わり部５１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて５１２乃至５１５が結線され、巻線部５０３及び５０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品５００が構成される。巻線部５０３、５０４に流れる電流の方向は、５１２乃至５１５の結線の組み合わせと、巻線部５０３、５０４の巻回方向により任意に定められる。
【００５５】
更に、放熱部材５０９とトロイダルコア５０１及び５０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第３の実施の形態の線輪部品５００を構成する。
【００５６】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態の線輪部品について、図９に基づいて説明する。
【００５７】
図９は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００５８】
本発明の第４の実施の形態に係る線輪部品６００は、少なくとも２つのトロイダルコア６０１及び６０２と、巻線部６０３及び６０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア６０１及び６０２は、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａと、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃとを備えている。内部コア６０１ａ及び６０２ａと、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃには、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａ、６０５ｃ及び６０６ｃとが設けられている。内部コア６０１ａ及び６０２ａの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部６０７ａ、６０８ａを具備しており、溝部６０７ａ、６０８ａはトロイダルコアの外周面まで切欠き部６０７ｂ及び６０８ｂとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。溝部６０７ａ、６０８ａの両端部以外での溝の深さは、巻線部６０３及び６０４を構成する導体の太さより大きい。
【００５９】
外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃは、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａ表面と接するよう配置されている。外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃ表面であって、内部コア６０１ａ及び６０２ａと接する面に対向する面には少なくとも１つの放射状の溝部６０７ｃ、６０８ｃを具備しており、溝部６０７ｃ、６０８ｃはトロイダルコアの外周面まで切欠き部６０７ｄ及び６０８ｄとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。
【００６０】
溝部６０７ｃ、６０８ｃの両端部以外での溝の深さは、巻線部６０３及び６０４を構成する導体の太さより大きくとも良いし、外部コア６０１ｂ、６０１ｃの溝部と外部コア６０２ｂ、６０２ｃの溝部が対向する場合には、導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下であって、且つ溝部の幅は導体の太さの２倍以上であっても良い。
【００６１】
巻線部６０３、６０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａの溝部６０７ａ、６０８ａに絶縁被覆導体を巻き回し、溝部が設けられた内部コア６０１ａ及び６０２ａ表面に各々接するよう外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃを配置し、外部コアの溝部６０７ｃ、６０８ｃに同様に絶縁被覆導体を巻き回してなる。トロイダルコア６０１及び６０２は、中心軸が一致し、対向する互いの表面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材６０９内に設置されている。
【００６２】
放熱部材６０９には通し溝状の線材引出口６１０及び６１１が設けてあり、ここから巻線部６０３の巻き始め部６１２及び巻き終わり部６１３と、巻線部６０４の 巻き始め部６１４及び巻き終わり部６１５が引出され、図示しない端子台などを用いて６１２乃至６１５が結線され、巻線部６０３及び６０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品６００が構成される。巻線部６０３、６０４に流れる電流の方向は、６１２乃至６１５の結線の組み合わせと、巻線部６０３、６０４の巻回方向により任意に定められる。
【００６３】
更に、放熱部材６０９とトロイダルコア６０１及び６０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第４の実施の形態の線輪部品６００を構成する。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の線輪部品の実施例について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品１００を構成するトロイダルコア１０１及び１０２は、軟磁性材料の圧粉体からなるものであり、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部１０７及び１０８を各面に対し１２本ずつ有しており、且つ溝部１０７及び１０８の底部の両端には各々５ｍｍ深さの面取り形状の面取り部１０７ａ及び１０８ｂが設けられている。
【００６５】
また、中心軸の１断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ１０５、１０６を各々１つ有しており、磁気ギャップ１０５、１０６はトロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となる位置に配置されている。トロイダルコア１０１及び１０２は、中心軸が一致するよう配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部１０３、１０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部１０７及び１０７に巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００６６】
これらは厚さ３ｍｍの円筒状のアルミケースからなる放熱部材１０９に格納されている。中空円筒状の放熱部材１０９には通し溝状の線材引出口１１０及び１１１が設けてあり、ここから巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５が引出され、巻き始め部１１３と巻き終わり部１１４との間が導電接続されており、巻線部１０３、１０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア１０１及び１０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材１０９とトロイダルコア１０１及び１０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品１００を構成した。
【００６７】
なお、トロイダルコア１０１及び１０２は、水アトマイズ法にて作製された、重量比率でＢａｌＦｅ−６．５％Ｓｉ−６．０％Ｃｒで表される、平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ基合金粉末を、ビーズミルにて２時間粉砕し扁平化した扁平粉を、大気中で６００℃１時間熱処理して粉末表面に絶縁層を形成し、熱硬化性樹脂５．０重量％と混練し、乾燥、ライカイし平均粒径１５０μｍの造粒粉とした。次に、金型中へ造粒粉を充填し、７００ＭＰａで加圧成形した後、１５０℃で熱硬化させて作製した。その後、溝部１０７及び１０８及び磁気ギャップ１０５、１０６は切削加工により作製し、バリ取りを行って本実施例のトロイダルコア１０１及び１０２とした。
【００６８】
（実施例２）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の線輪部品のもう１つの実施例について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。この実施例２に示した線輪部品２００は、磁気ギャップ１０５、１０６の位置及び巻線部１０３、１０４の巻回方向及び巻き始め部１１２、１１４と巻き終わり部１１３、１１５との接続の仕方が異なる点で実施例１と相違し、他の構成は実施例１と同様である。
【００６９】
磁気ギャップ１０５、１０６はトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されており、巻線部１０３、１０４の巻回方向は互いに同じ方向である。巻線部１０３、１０４の巻回方向は互いに同じ方向であり、巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５は、巻き終わり部１１３と巻き終わり部１１５とが短絡されており、巻線部１０３、１０４が直列に接続されて線輪部品２００が構成されている。このように接続される事により、トロイダルコア１０１及び１０２には互いに逆向きの磁束１２０及び１２１を生じさせることが出来る。
【００７０】
以上に述べたような構成とすることにより、例えばハイブリッド自動車等の昇圧回路に用いられる線輪部品において、従来技術によるリアクトルコアに比べてボビンや平角線を用いなくともよい、小型の線輪部品を実現できる。
【００７１】
（実施例３）
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の線輪部品の実施例について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００７２】
線輪部品３００を構成するトロイダルコア３０１及び３０２は、軟磁性材料の圧粉体からなるものであり、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が５．２ｍｍ、深さが１．３ｍｍの溝部３０７及び３０８を各面に対し１２本ずつ有している。また、中心軸と直交する断面において幅が２．５ｍｍの磁気ギャップ３０５、３０６を各々２つ有しており、且つ磁気ギャップ３０５、３０６は各々トロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となる位置に配置されている。トロイダルコア３０１及び３０２は、磁気ギャップ３０５と磁気ギャップ３０６とが各々トロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となるように同軸に配置され、且つ各々の隣り合う平面が接している。巻線部３０３、３０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部３０７及び３０８に巻き回してなり、その巻回方向は互いに同じ方向である。
【００７３】
これらは厚さ３ｍｍの円筒状のアルミケースからなる放熱部材３０９に格納されている。中空円筒状の放熱部材３０９には通し溝状の線材引出口３１０及び３１１が設けてあり、ここから巻線部３０３の巻き始め部３１２及び巻き終わり部３１３と、巻線部３０４の巻き始め部３１４及び巻き終わり部３１５が引出され、巻き終わり部３１３と巻き始め部３１４とが短絡されており、巻線部３０３、３０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア３０１及び３０２には互いに同じ向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材３０９とトロイダルコア３０１及び３０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品３００を構成した。
【００７４】
なお、トロイダルコア３０１及び３０２を構成する材料は、実施例１及び実施例２で用いたものと同様であるが、平均粒径１５０μｍの造粒粉としたものを、金型内面部が半円状であり且つプレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し加圧成形する事で溝部３０７、３０８及び磁気ギャップ３０５、３０６を形成した。その後、１５０℃で熱硬化し、バリ取りを行った後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた磁気ギャップ材を磁気ギャップ３０５、３０６に配置し、接着固定する事により本実施例のトロイダルコア３０１及び３０２を作成した。
【００７５】
（実施例４）
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の線輪部品のもう１つの実施例について図４を参照しながら説明する。この実施例４は、トロイダルコア３０１、３０２を構成する磁性材料の比透磁率が異なる点で実施例３と相違し、他の構成は実施例３と同様である。
【００７６】
水アトマイズ法にて作製された、重量比率でＢａｌＦｅ−６．５％Ｓｉ−６．０％Ｃｒで表される、平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ基合金粉末を、ビーズミルにて２時間粉砕し扁平化した扁平粉を、大気中で６００℃１時間熱処理して粉末表面に絶縁層を形成し、熱硬化性樹脂５．０重量％と混練し、乾燥、ライカイし平均粒径１５０μｍの造粒粉とした。造粒粉に対して、平均粒径５０μｍの窒化ホウ素粉末を、ビーズミルにて１．５時間粉砕し扁平化した扁平粉を、重量比率で０〜１０％混合し、結合剤としてこれら粉末にシリコーン樹脂を重量比率で３％混合した混練物を用い、実施例３に示したものと同様の方法でトロイダルコア３０１、３０２を作成し、線輪部品を構成した。
【００７７】
（実施例５）
以下、上述した本発明の第３の実施の形態の線輪部品の実施例について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品５００を構成するトロイダルコア５０１及び５０２は、実施例１乃至３に用いたものと同じ軟磁性材料の圧粉体からなり、プレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し７００ＭＰａで加圧成形する事で溝部５０７、５０８を形成した後、１５０℃で熱硬化して作成している。
【００７８】
トロイダルコア５０１及び５０２は、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部５０７及び５０８を各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部５０７、５０８の底部の両端には各々フィレット状の切欠き部５０７ｂ及び５０８ｂが設けられている。また、トロイダルコア５０１及び５０２は、同軸に配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部５０３、５０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部５０７及び５０８に巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００７９】
これらは厚さ３ｍｍの中空円筒状のアルミケースからなる放熱部材５０９に格納されている。放熱部材５０９には通し溝状の線材引出口５１０及び５１１が設けてあり、ここから巻線部５０３の巻き始め部５１２及び巻き終わり部５１３と、巻線部５０４の巻き始め部５１４及び巻き終わり部５１５が引出され、巻き終わり部５１３と巻き始め部５１４とが短絡されており、巻線部５０３、５０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア５０１及び５０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材５０９とトロイダルコア５０１及び５０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品５００を構成した。
【００８０】
（実施例６）
以下、上述した本発明の第４の実施の形態の線輪部品の実施例について図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品６００を構成するトロイダルコア６０１及び６０２は、実施例１乃至３に用いたものと同じ軟磁性材料の圧粉体からなる、内部コア６０１ａ及び６０２ａと、対向する表面が接するよう配置された外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃとを具備する。
【００８１】
内部コア及び外部コアは、プレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し７００ＭＰａで加圧成形する事で各々溝部６０７ａ、６０８ａと、６０７ｃ、６０８ｃとを形成した後、１５０℃で熱硬化し、バリ取りを行った後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた非磁性の磁気ギャップ材を磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａと、６０５ｃ及び６０６ｃとに各々配置し、接着固定する事により本実施例の内部コア６０１ａ、６０２ａ及び外部コア６０１ｂ、６０１ｃ、６０２ｂ、６０２ｃとを作成した。
【００８２】
内部コア６０１ａ及び６０２ａは、各々外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部６０７ａ及び６０８ａを各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部６０７ａ及び６０８ａの底部の両端には各々フィレット状の切欠き部６０７ｂ及び６０８ｂが設けられている。
【００８３】
また、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃは、各々外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが１０ｍｍであって、内部コア６０１ａ及び６０２ａと接する平面の反対側の平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部６０７ｃ、６０８ｃを各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部６０７ｃ、６０８ｃの底部の両端には各々フィレット状の切欠き部６０７ｄ及び６０８ｄが設けられている。トロイダルコア６０１及び６０２は、同軸に配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部６０３、６０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を各々溝部６０７ａ、６０７ｃ及び６０８ａ、６０８ｃとに巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００８４】
また、中心軸の１断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａと、６０５ｃ及び６０６ｃとを各々１つ有しており、これらはトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されている。トロイダルコア６０１及び６０２は、中心軸が一致するよう配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部６０３、６０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を各々溝部６０７ａ、６０８ａと、６０７ｃ、６０８ｃとに巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００８５】
これらは厚さ３ｍｍの中空円筒状のアルミケースからなる放熱部材６０９に格納されている。放熱部材６０９には通し溝状の線材引出口６１０及び６１１が設けてあり、ここから巻線部６０３の巻き始め部６１２及び巻き終わり部６１３と、巻線部６０４の巻き始め部６１４及び巻き終わり部６１５が引出され、巻き終わり部６１３と巻き始め部６１４とが短絡されており、巻線部６０３、６０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア６０１及び６０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材６０９とトロイダルコア６０１及び６０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図示しない高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品６００を構成した。
【００８６】
以上に述べたような構成とすることにより、例えばハイブリッド自動車等の昇圧回路に用いられる線輪部品において、トロイダルコアの溝部に配した巻線の巻数を増加させることが出来るため、インダクタンスを向上させることが可能な線輪部品を実現できる。
【００８７】
（実験による比較）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２に示した線輪部品の実験例について、図１、図２、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の線輪部品の直流重畳特性を示す図である。図３には、本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２に示した線輪部品の直流重畳特性を示している。
【００８８】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１７．５ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３５ｍｍのトロイダルコアであり、実施例１及び２に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。
【００８９】
比較例のトロイダルコアは、中心軸に垂直な断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ各々１つ有し、磁気ギャップはトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されているが、平面部に溝部は設けていない。これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成し、直流電源とＬＣＲメータとを用いて実施例１及び実施例２、比較例に示した線輪部品の各々の直流重畳特性を計測して比較した。
【００９０】
図３において、実線で示したものは、本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２で示した線輪部品１００、２００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものは、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【００９１】
図３に示すように、本発明の線輪部品１００、２００は、比較例の線輪部品に比べ、インダクタンスの値が大きくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状の磁気ギャップ付きトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸方向に同軸に複数個配置し、且つトロイダルコアの中心軸方向より見た平面視で磁気ギャップの位置が回転対称となるように分散して配置し、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べインダクタンスの大きな線輪部品を得ることができた。
【００９２】
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の実施例３に示した線輪部品の実験例について、図４、図５を参照しながら説明する。
【００９３】
図５は、本発明の線輪部品の発生応力の変化を示す図である。図５では、本発明の第２の実施の形態の実施例３に示した線輪部品の通電による発生応力の変化を示している。
【００９４】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を例として用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１９ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３８ｍｍのトロイダルコアであり、実施例３に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。比較例のトロイダルコアは、中心軸に直交する断面において、切削加工により形成された、幅が２．５ｍｍの磁気ギャップを各々２つ有しており、磁気ギャップは各々トロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されており、平面部に溝部は設けていない。
【００９５】
磁気ギャップ加工後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた磁気ギャップ材を介して、接着固定する事により本比較例のトロイダルコアと為し、これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成した。更に、各々の放熱部材の外周部で、線材引出口の反対側となるところに歪みゲージを貼付し、巻線部に１０ｋＨｚの交流電流を通電して実施例３及び比較例に示した線輪部品の各々の発生応力の変化を計測して比較した。
【００９６】
図５において、実線で示したものが、本発明の線輪部品３００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものが、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【００９７】
図５に示すように、本発明の線輪部品３００は、発生応力の値が小さくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状の磁気ギャップ付きトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸が一致するよう複数個配置し、且つトロイダルコアの中心軸方向より見た平面視で磁気ギャップの位置が回転対称となるように分散して配置し、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べ応力に起因するうなりの発生を低減することができる。
【００９８】
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の実施例４に示した線輪部品の実験例について、図６を参照しながら説明する。
【００９９】
図６は、本発明の線輪部品の比透磁率によるインダクタンスの変化を示す図である。図６では、本発明の第１の実施の形態の実施例４に示した線輪部品のインダクタンスと磁性材料の比透磁率との関係を示している。
【０１００】
実施例４に示した磁性材料の比透磁率を調べる為に、同じ材料で外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ８ｍｍのトロイダルコアを同様の方法で作成した。また、比較のための線輪部品として、実施例３で用いた比較例を用い、ＬＣＲメータを用いて実施例４及び比較例に示した線輪部品の各々のインダクタンスを計測して比較した。
【０１０１】
図６において、実線で示したものは、実施例４に示した本発明の線輪部品を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものは、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【０１０２】
図６に示すように、本発明の線輪部品は、比較例の線輪部品に比べ、磁性材料の非透磁率が７０以上の場合にインダクタンスの値が大きくなることが実験により明らかとなった。すなわち、非透磁率が７０以上の磁性材料を本発明の線輪部品に用いる事によって、従来に比べインダクタンスの大きな線輪部品を得ることができた。
【０１０３】
以下、上述した本発明の第３の実施の形態の実施例５に示した線輪部品の実験例について、図７、図８を参照しながら説明する。
【０１０４】
図８は、本発明の線輪部品の通電による温度上昇を示す図である。図８では、本発明の第２の実施の形態の実施例５に示した線輪部品の通電による温度上昇を示している。
【０１０５】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を例として用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１７．５ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３５ｍｍの円筒状のトロイダルコアであり、実施例５に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。
【０１０６】
これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成した。ＬＣＲメータにて実施例及び比較例の各々の線輪部品のインダクタンスを測定したところ、両者は同等であった。更に、各々の放熱部材の外周部で、線材引出口の反対側となるところに測温抵抗体を貼付し、２５℃の恒温水が循環するヒートシンク上に設置した後、巻線部に１０ｋＨｚの交流電流を通電して実施例５及び比較例に示した線輪部品の各々の温度上昇を計測して比較した。
【０１０７】
図８において、実線で示したものが、本発明の線輪部品５００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものが、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【０１０８】
図８に示すように、本発明の線輪部品５００は、温度上昇の値が小さくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状のトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸が一致するよう複数個積み重ね、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べ巻線部及びトロイダルコアと放熱部材との伝熱距離が短くなり、温度上昇を低減することができた。
【０１０９】
以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明による線輪部品は、ハイブリッド車あるいは電気自動車の駆動用モータ、もしくは電源回路等のチョークコイルに用いるリアクトルに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００、２００、３００、５００、６００ 線輪部品
１０１、１０２、３０１、３０２、５０１、５０２、６０１、６０２ トロイダルコア
１０３、１０４、３０３、３０４、５０３、５０４、６０３、６０４ 巻線部
１０５、１０６、３０５、３０６、６０５ａ、６０５ｃ、６０６ａ、６０６ｃ 磁気ギャップ
１０７、１０８、３０７、３０８、５０７、５０８、６０７ａ、６０７ｃ、６０８ａ、６０８ｃ 溝部
１０７ａ、１０８ａ 面取り部
１０９、３０９、５０９、６０９ 放熱部材
１１０、１１１、３１０、３１１、５１０、５１１、６１０、６１１ 線材引出口
１１２、１１４、３１２、３１４、５１２、５１４、６１２、６１４ 巻き始め部
１１３、１１５、３１３、３１５、５１３、５１５、６１３、６１５ 巻き終わり部
１２０、１２１、３２０、３２１ 磁束
５０７ｂ、５０８ｂ、６０７ｂ、６０７ｄ、６０８ｂ、６０８ｄ 切欠き部
６０１ａ、６０２ａ 内部コア
６０１ｂ、６０１ｃ、６０２ｂ、６０２ｃ 外部コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性コアに巻き線を施した巻線部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同一形状の複数のコアの各々に巻線が巻回された複数個の電磁素子を構成し、隣り合う電磁素子の巻線端同士が互いに結線されている電磁装置の技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、複数のトロイダルコアと、端子が設けられた樹脂製ベースを備え、複数のトロイダルコアは、各々複数の巻線が巻回されてトランスが形成され、樹脂製ベースに積み重ねて取付けられ、ベースの端子を介して複数のトランスが接続されることで、形状を小さくして電子機器における占有面積を小さくでき、かつ、トランスのリードを配線する作業が容易になる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１１７２３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２記載の通り、複数の軟磁性コアを積み重ねることで、省スペース化の効果は得られるが、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉によるインダクタンス特性の低下を起こしてしまう。
【０００６】
また、特に昇圧回路や降圧回路等に用いられるリアクトル用途ではコイルや軟磁性コアからの発熱が無視できず、巻線部品からの放熱性向上が求められている。
【０００７】
従って本発明の目的は、軟磁性コアを積層しても、インダクタンス、銅損等の特性に影響を与えず、放熱性の優れた巻線部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルに通電することで軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成する線輪部品により上記課題を解決する。
【０００９】
すなわち、コイルの内側と外側で、磁束の向きはコイルの巻き軸に沿ってはいるが、互いに逆方向となる。一方、コイルが巻かれた軟磁性コアをインダクタンス素子として、本発明ではそのインダクタンス素子を積み重ねている。すなわち、その中のインダクタンス素子のコイルに通電したとき、コイル内側の軟磁性コア内部の磁束の向きとコイル外側にあたる上層または下層に隣接するインダクタンス素子における軟磁性コア内部の磁束の向きが互いに反対方向であれば、コイル外側に誘起された磁束の向きと隣接する軟磁性コア内部の磁束の向きが一致する。
【００１０】
なお、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における導線と接していてもよい。
【００１１】
また、少なくとも一つのインダクタンス素子における導線を取り囲むよう軟磁性体が配されていてもよい。
【００１２】
また、互いに隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、対面部の溝の位置は互いに一致していて、溝によって形成された空間には互いに隣接する導線の双方が収容され、対面部の少なくとも一部は面接触していてもよい。
【００１３】
また、軟磁性コアは対面部に接する側面まで溝が延長され、対面部における溝の底部と側面における溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成してもよい。
【００１４】
また、軟磁性コアは閉磁路を構成していてもよい。
【００１５】
また、軟磁性コアは磁気ギャップを有し、軟磁性コアに発生する磁束は、コイルの巻き軸及び磁気ギャップにおける巻き軸の延長線に沿い、磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面していてもよい。
【００１６】
また、軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、磁気ギャップは、トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられていてもよい。また、軟磁性コアは内部コアと外部コアを有し、内部コアと外部コアには溝部が設けられ、コイルの少なくとも一部は内部コアに設けられた溝部に収容されるよう巻かれ、外部コアは内部コアにおける溝部が設けられた面の少なくとも一部と接し、コイルの少なくとも一部は内部コアの溝部より外部コアの溝部へ収容されるよう連続して巻かれインダクタンス素子を構成している線輪部品としてもよい。このように構成することで、内部コアに設ける溝部の本数の上限によりコイル巻き数が制限されている場合でも外部コアをさらに設けることで溝部の本数を増やし、コイルの巻き数を多くすることでインダクタンスを高めることができる。なお内部コアや外部コアといった軟磁性コアの溝部にコイルが収容されているため、コイル表面と軟磁性コア表面との距離が近接し、コイルより軟磁性コアへの放熱性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図３】本発明の線輪部品の直流重畳特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図５】本発明の線輪部品の発生応力の変化を示す図である。
【図６】本発明の線輪部品の比透磁率によるインダクタンスの変化を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【図８】本発明の線輪部品の通電による温度上昇を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルに通電することで軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成する線輪部品により実施することが出来る。
【００１９】
すなわち、コイルの内側と外側で、磁束の向きはコイルの巻き軸に沿ってはいるが、互いに逆方向となる。一方、コイルが巻かれた軟磁性コアをインダクタンス素子として、本発明ではそのインダクタンス素子を積み重ねている。
【００２０】
また、その中のインダクタンス素子のコイルに通電したとき、コイル内側の軟磁性コア内部の磁束の向きと、コイル外側にあたる上層または下層に隣接するインダクタンス素子における軟磁性コア内部の磁束の向きが、互いに反対方向であれば、コイル外側に誘起された磁束の向きと隣接する軟磁性コア内部の磁束の向きは一致するため、インダクタンス素子を積み重ねることにより起こる、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉によるインダクタンス特性の低下を防ぐことができる。
【００２１】
また本発明は、少なくとも一つのインダクタンス素子におけるコイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における導線と接している線輪部品としてもよい。
【００２２】
導線同士が接するようインダクタンス素子を積み重ねると、隣接するインダクタンス素子間の位置ずれを防ぐことができるため、見栄えがよく、隣接するインダクタンス素子間の磁気的な相互作用もばらつかないことから、インダクタンス特性ばらつきも少なくすることができる。
【００２３】
また本発明は、少なくとも一つのインダクタンス素子における導線を取り囲むよう軟磁性体が配されている線輪部品としてもよい。
【００２４】
例えば、インダクタンス素子間の隙間に磁性粉と結合剤を主成分として含有する複合磁性体を充填させれば、導線の近傍に軟磁性体を配置させることができ、インダクタンス等の磁気的な特性が向上する。また、軟磁性体により導線を取り囲むことで、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。もちろん、軟磁性コアの形状を変えて、導線の近傍に軟磁性体を配置させる構成としても良い。
【００２５】
また本発明は、互いに隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、対面部の溝の位置は互いに一致していて、溝によって形成された空間には互いに隣接する導線の双方が収容され、対面部の少なくとも一部は面接触している線輪部品としてもよい。
【００２６】
軟磁性コア表面の一部である対面部に溝を設け、溝の中に導線を収容することで導線と軟磁性コアが近接している部分が増えるため、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。また、一方の軟磁性コア表面の溝に他方の軟磁性コアの導線を収容すれば、互いに隣接する軟磁性コア間の位置ずれを防ぐことが出来る。
【００２７】
さらに、隣接する軟磁性コア表面のいずれにも溝が設けられていて、双方の溝の位置を合わせれば、導線の高さの半分の溝でも導線を収容できるため、軟磁性コアが線輪部品全体に占める体積比率を高くし、高い特性を得ることができる。
【００２８】
更に、本発明による線輪部品は、溝部の深さを導体の太さより大きくしても良い。こうする事により、トロイダルコアの内周円または外周円の中心軸方向に同軸に複数個配置する際に、トロイダルコアの各々の隣り合う平面を接するように置いて面接触させて配置させる事が容易になる。
【００２９】
また本発明は、軟磁性コアは対面部に接する側面まで溝が延長され、対面部における溝の底部と側面における溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成した線輪部品としてもよい。
【００３０】
溝の底を滑らかな面のみで構成したり、溝の底の突き出た箇所を面取りすることで、導線と軟磁性コアが近接している部分が増えるため、導線で発生した熱が軟磁性コアに逃げ易くなる。
【００３１】
また本発明は、軟磁性コアが閉磁路を構成している線輪部品としてもよい。閉磁路を構成した軟磁性コアであれば、上下層で互いに隣接するインダクタンス素子の導線同士を接するように積み重ねたり、一方の溝に他方の導線を収容させると、積層面内の全方向の位置決めが可能となる。
【００３２】
また本発明は、軟磁性コアは磁気ギャップを有し、軟磁性コアに発生する磁束は、コイルの巻き軸及び磁気ギャップにおける巻き軸の延長線に沿い、磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面している線輪部品としてもよい。
【００３３】
例えば、トロイダルコアの１箇所のみに磁気ギャップを設けたＣ字状コアにする場合などが該当する。また、磁気ギャップより漏洩する磁束は、隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアに入り込むため、線輪部品からの漏洩磁束が抑制される。
【００３４】
また本発明は、軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、磁気ギャップは、トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられている線輪部品としてもよい。
【００３５】
磁気ギャップが均等に分散されることで、磁気ギャップから生じる漏洩磁束が分散するほか、磁気ギャップによって分断された軟磁性コア間に働く磁力によって生じる騒音を分散させることもできる。
【００３６】
軟磁性コアの材料としては、積層珪素鋼板または、ＭｎＺｎ系フェライトやＮｉＺｎ系フェライト、金属系の軟磁性材料から成る磁性粉末に絶縁処理を施して圧縮成形した軟磁性圧粉体等が考えられる。
【００３７】
金属系の軟磁性圧粉体を用いる場合は、圧縮成形する為の金型に予め凸部を形成しておけば、溝部を容易に形成する事が出来、好適に該トロイダルコアを作成出来る。
【００３８】
また、軟磁性圧粉体を構成する磁性体粉末は軟磁性粉末、詳しくは、Ｆｅ系の軟磁性体粉末であることが好ましく、透磁率の高い軟磁性体粉末、具体的にはＦｅ−Ｓｉ系粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末、及びＦｅ系アモルファス粉末からなる群から選択された粉末が用いられる事がより好ましい。
【００３９】
また、軟磁性コアの比透磁率が７０以上であれば、磁束が軟磁性コア内に集中し、隣接するインダクタンス素子間の磁束の干渉が抑制されるため、本発明の効果がより好適に享受される。
【００４０】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態の線輪部品について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る線輪部品１００は、少なくとも２つのトロイダルコア１０１、１０２と、巻線部１０３、１０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア１０１、１０２は、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ１０５、１０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部１０７、１０８を具備している。溝部１０７、１０８の深さは、巻線部１０３、１０４を構成する導体の太さより大きい。加えて、溝部１０７、１０８の底部の両端には各々面取り形状の面取り部１０７ａ、１０８ａが設けられている。
【００４１】
また、磁気ギャップ１０５、１０６は、トロイダルコア１０１、１０２の中心軸を含む平面全体に渡って設けられるのが好適であるが、１部分のみであってもよい。更に、磁気ギャップ１０５、１０６は、中心軸方向より見た平面視で、中心軸に対して回転対称となるように配置されていても良い。
【００４２】
インダクタンス値を調整したり、巻線部１０３、１０４への直流重畳電流などによりトロイダルコア１０１、１０２が磁気飽和しにくくするために磁気ギャップを設けることがある。この場合、巻線部１０３、１０４に通電した際に磁気ギャップから生じる漏洩磁束が他方のトロイダルコア中を通ることで、相互インダクタンスが生じる。すなわち、磁気ギャップから生じる漏洩磁束はトロイダルコア１０１とトロイダルコア１０２の間を循環するため、線輪部品外部への磁束の漏洩を抑制することができる。
【００４３】
巻線部１０３、１０４は、上記トロイダルコア１０１、１０２の溝部１０７、１０８に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア１０１、１０２は、各々の隣り合う平面が接し、中心軸が一致するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材１０９内に設置されている。放熱部材１０９には通し溝状の線材引出口１１０、１１１が設けてあり、ここから巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて１１２乃至１１５が結線され、巻線部１０３及び１０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品１００が構成される。巻線部１０３、１０４は、流れる電流の方向が互いに逆向きになるように接続すると、トロイダルコア１０１及び１０２に生じる磁束１２０及び１２１を互いに逆向きになるように構成出来るために好ましい。巻線部１０３、１０４に流れる電流の方向は、１１２乃至１１５の結線の組み合わせと、巻線部１０３、１０４の巻回方向により任意に定められる。
【００４４】
更に、中空円筒状の放熱部材１０９とトロイダルコア１０１及び１０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第１の実施の形態の線輪部品１００を構成する。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態の線輪部品について、図４に基づいて説明する。
【００４６】
図４は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００４７】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る線輪部品３００は、少なくとも２つのトロイダルコア３０１及び３０２と、巻線部３０３及び３０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア３０１及び３０２は、各々に少なくとも２つの磁気ギャップ３０５、３０６が設けられており、且つ、トロイダルコアの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部３０７、３０８を具備している。溝部３０７、３０８の深さは、巻線部３０３及び３０４を構成する導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下である。また、溝部３０７、３０８の幅は導体の太さの２倍以上である事が好ましい。加えて、磁気ギャップ３０５、３０６は、トロイダルコア３０１及び３０２の中心軸を含む平面の全体に渡って設けられるのが好適であるが、１部分に対して設けられるものであってもよい。
【００４８】
更に、磁気ギャップ３０５、３０６は、中心軸方向より見た平面視で、中心軸に対して回転対称となるように配置されていても良い。このような磁気ギャップの配置により、巻線部３０３及び３０４に通電した際に磁気ギャップから生じる漏洩磁束も分散し、巻線部に通電した際に磁気ギャップの磁力による生じるうなり、すなわちトロイダルコアの振動や騒音も低減できる。
【００４９】
巻線部３０３、３０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア３０１及び３０２は、中心軸が一致し、各々の隣り合う平面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材３０９に内包されている。放熱部材３０９には通し溝状の線材引出口３１０及び３１１が設けてあり、ここから巻線部３０３の巻き始め部３１２及び巻き終わり部３１３と、巻線部３０４の巻き始め部３１４及び巻き終わり部３１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて３１２乃至３１５が結線され巻線部３０３及び３０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品３００が構成される。巻線部３０３、３０４は、流れる電流の方向が互いに逆向きになるように接続するとトロイダルコア３０１及び３０２に生じる磁束３２０及び３２１を互いに逆向きになるように構成出来るために好ましい。巻線部３０３、３０４に流れる電流の方向は、３１２乃至３１５の結線の組み合わせと、巻線部３０３、３０４の巻回方向により任意に定められる。
【００５０】
更に、中空円筒状の放熱部材３０９とトロイダルコア３０１及び３０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第３の実施の形態の線輪部品３００を構成する。
【００５１】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態の線輪部品について、図７に基づいて説明する。
【００５２】
図７は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００５３】
本発明の第３の実施の形態に係る線輪部品５００は、少なくとも２つのトロイダルコア５０１及び５０２と、巻線部５０３及び５０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア５０１及び５０２は、平面部には少なくとも１つの放射状の溝部５０７、５０８を具備しており、溝部５０７、５０８はトロイダルコアの外周面まで切欠き部５０７ｂ及び５０８ｂとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。溝部５０７、５０８の両端部以外での溝の深さは、巻線部５０３及び５０４を構成する導体の太さより大きくとも良いし、導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下であって、且つ溝部の幅は導体の太さの２倍以上であっても良い。
【００５４】
巻線部５０３、５０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、トロイダルコア５０１及び５０２は、中心軸が一致し、各々の隣り合う平面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材５０９に内包されている。放熱部材５０９には通し溝状の線材引出口５１０及び５１１が設けてあり、ここから巻線部５０３の巻き始め部５１２及び巻き終わり部５１３と、巻線部５０４の巻き始め部５１４及び巻き終わり部５１５が引出され、図中不記載の端子台などを用いて５１２乃至５１５が結線され、巻線部５０３及び５０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品５００が構成される。巻線部５０３、５０４に流れる電流の方向は、５１２乃至５１５の結線の組み合わせと、巻線部５０３、５０４の巻回方向により任意に定められる。
【００５５】
更に、放熱部材５０９とトロイダルコア５０１及び５０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第３の実施の形態の線輪部品５００を構成する。
【００５６】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態の線輪部品について、図９に基づいて説明する。
【００５７】
図９は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００５８】
本発明の第４の実施の形態に係る線輪部品６００は、少なくとも２つのトロイダルコア６０１及び６０２と、巻線部６０３及び６０４とを構成要素としたものである。トロイダルコア６０１及び６０２は、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａと、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃとを備えている。内部コア６０１ａ及び６０２ａと、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃには、各々に少なくとも１つの磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａ、６０５ｃ及び６０６ｃとが設けられている。内部コア６０１ａ及び６０２ａの平面部には少なくとも１つの放射状の溝部６０７ａ、６０８ａを具備しており、溝部６０７ａ、６０８ａはトロイダルコアの外周面まで切欠き部６０７ｂ及び６０８ｂとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。溝部６０７ａ、６０８ａの両端部以外での溝の深さは、巻線部６０３及び６０４を構成する導体の太さより大きい。
【００５９】
外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃは、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａ表面と接するよう配置されている。外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃ表面であって、内部コア６０１ａ及び６０２ａと接する面に対向する面には少なくとも１つの放射状の溝部６０７ｃ、６０８ｃを具備しており、溝部６０７ｃ、６０８ｃはトロイダルコアの外周面まで切欠き部６０７ｄ及び６０８ｄとして延長され、溝部の底部と切り欠き部とはスムーズな曲面で接続されている。
【００６０】
溝部６０７ｃ、６０８ｃの両端部以外での溝の深さは、巻線部６０３及び６０４を構成する導体の太さより大きくとも良いし、外部コア６０１ｂ、６０１ｃの溝部と外部コア６０２ｂ、６０２ｃの溝部が対向する場合には、導体の太さの半分以上且つ導体の太さ以下であって、且つ溝部の幅は導体の太さの２倍以上であっても良い。
【００６１】
巻線部６０３、６０４は、上記トロイダルコアの溝部に絶縁被覆導体を少なくとも１回巻回してなる巻線部で、各々内部コア６０１ａ及び６０２ａの溝部６０７ａ、６０８ａに絶縁被覆導体を巻き回し、溝部が設けられた内部コア６０１ａ及び６０２ａ表面に各々接するよう外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃを配置し、外部コアの溝部６０７ｃ、６０８ｃに同様に絶縁被覆導体を巻き回してなる。トロイダルコア６０１及び６０２は、中心軸が一致し、対向する互いの表面が接するよう積み重ねられ、中空円筒状の放熱部材６０９内に設置されている。
【００６２】
放熱部材６０９には通し溝状の線材引出口６１０及び６１１が設けてあり、ここから巻線部６０３の巻き始め部６１２及び巻き終わり部６１３と、巻線部６０４の 巻き始め部６１４及び巻き終わり部６１５が引出され、図示しない端子台などを用いて６１２乃至６１５が結線され、巻線部６０３及び６０４が直列もしくは並列に接続されて線輪部品６００が構成される。巻線部６０３、６０４に流れる電流の方向は、６１２乃至６１５の結線の組み合わせと、巻線部６０３、６０４の巻回方向により任意に定められる。
【００６３】
更に、放熱部材６０９とトロイダルコア６０１及び６０２との間に、例えば窒化アルミ等から成る高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、本発明の第４の実施の形態の線輪部品６００を構成する。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の線輪部品の実施例について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品１００を構成するトロイダルコア１０１及び１０２は、軟磁性材料の圧粉体からなるものであり、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部１０７及び１０８を各面に対し１２本ずつ有しており、且つ溝部１０７及び１０８の底部の両端には各々５ｍｍ深さの面取り形状の面取り部１０７ａ及び１０８ｂが設けられている。
【００６５】
また、中心軸の１断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ１０５、１０６を各々１つ有しており、磁気ギャップ１０５、１０６はトロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となる位置に配置されている。トロイダルコア１０１及び１０２は、中心軸が一致するよう配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部１０３、１０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部１０７及び１０７に巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００６６】
これらは厚さ３ｍｍの円筒状のアルミケースからなる放熱部材１０９に格納されている。中空円筒状の放熱部材１０９には通し溝状の線材引出口１１０及び１１１が設けてあり、ここから巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５が引出され、巻き始め部１１３と巻き終わり部１１４との間が導電接続されており、巻線部１０３、１０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア１０１及び１０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材１０９とトロイダルコア１０１及び１０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品１００を構成した。
【００６７】
なお、トロイダルコア１０１及び１０２は、水アトマイズ法にて作製された、重量比率でＢａｌＦｅ−６．５％Ｓｉ−６．０％Ｃｒで表される、平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ基合金粉末を、ビーズミルにて２時間粉砕し扁平化した扁平粉を、大気中で６００℃１時間熱処理して粉末表面に絶縁層を形成し、熱硬化性樹脂５．０重量％と混練し、乾燥、ライカイし平均粒径１５０μｍの造粒粉とした。次に、金型中へ造粒粉を充填し、７００ＭＰａで加圧成形した後、１５０℃で熱硬化させて作製した。その後、溝部１０７及び１０８及び磁気ギャップ１０５、１０６は切削加工により作製し、バリ取りを行って本実施例のトロイダルコア１０１及び１０２とした。
【００６８】
（実施例２）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の線輪部品のもう１つの実施例について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。この実施例２に示した線輪部品２００は、磁気ギャップ１０５、１０６の位置及び巻線部１０３、１０４の巻回方向及び巻き始め部１１２、１１４と巻き終わり部１１３、１１５との接続の仕方が異なる点で実施例１と相違し、他の構成は実施例１と同様である。
【００６９】
磁気ギャップ１０５、１０６はトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されており、巻線部１０３、１０４の巻回方向は互いに同じ方向である。巻線部１０３、１０４の巻回方向は互いに同じ方向であり、巻線部１０３の巻き始め部１１２及び巻き終わり部１１３と、巻線部１０４の巻き始め部１１４及び巻き終わり部１１５は、巻き終わり部１１３と巻き終わり部１１５とが短絡されており、巻線部１０３、１０４が直列に接続されて線輪部品２００が構成されている。このように接続される事により、トロイダルコア１０１及び１０２には互いに逆向きの磁束１２０及び１２１を生じさせることが出来る。
【００７０】
以上に述べたような構成とすることにより、例えばハイブリッド自動車等の昇圧回路に用いられる線輪部品において、従来技術によるリアクトルコアに比べてボビンや平角線を用いなくともよい、小型の線輪部品を実現できる。
【００７１】
（実施例３）
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の線輪部品の実施例について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。
【００７２】
線輪部品３００を構成するトロイダルコア３０１及び３０２は、軟磁性材料の圧粉体からなるものであり、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が５．２ｍｍ、深さが１．３ｍｍの溝部３０７及び３０８を各面に対し１２本ずつ有している。また、中心軸と直交する断面において幅が２．５ｍｍの磁気ギャップ３０５、３０６を各々２つ有しており、且つ磁気ギャップ３０５、３０６は各々トロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となる位置に配置されている。トロイダルコア３０１及び３０２は、磁気ギャップ３０５と磁気ギャップ３０６とが各々トロイダルコアの中心軸方向から見て回転対称となるように同軸に配置され、且つ各々の隣り合う平面が接している。巻線部３０３、３０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部３０７及び３０８に巻き回してなり、その巻回方向は互いに同じ方向である。
【００７３】
これらは厚さ３ｍｍの円筒状のアルミケースからなる放熱部材３０９に格納されている。中空円筒状の放熱部材３０９には通し溝状の線材引出口３１０及び３１１が設けてあり、ここから巻線部３０３の巻き始め部３１２及び巻き終わり部３１３と、巻線部３０４の巻き始め部３１４及び巻き終わり部３１５が引出され、巻き終わり部３１３と巻き始め部３１４とが短絡されており、巻線部３０３、３０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア３０１及び３０２には互いに同じ向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材３０９とトロイダルコア３０１及び３０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品３００を構成した。
【００７４】
なお、トロイダルコア３０１及び３０２を構成する材料は、実施例１及び実施例２で用いたものと同様であるが、平均粒径１５０μｍの造粒粉としたものを、金型内面部が半円状であり且つプレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し加圧成形する事で溝部３０７、３０８及び磁気ギャップ３０５、３０６を形成した。その後、１５０℃で熱硬化し、バリ取りを行った後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた磁気ギャップ材を磁気ギャップ３０５、３０６に配置し、接着固定する事により本実施例のトロイダルコア３０１及び３０２を作成した。
【００７５】
（実施例４）
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の線輪部品のもう１つの実施例について図４を参照しながら説明する。この実施例４は、トロイダルコア３０１、３０２を構成する磁性材料の比透磁率が異なる点で実施例３と相違し、他の構成は実施例３と同様である。
【００７６】
水アトマイズ法にて作製された、重量比率でＢａｌＦｅ−６．５％Ｓｉ−６．０％Ｃｒで表される、平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ基合金粉末を、ビーズミルにて２時間粉砕し扁平化した扁平粉を、大気中で６００℃１時間熱処理して粉末表面に絶縁層を形成し、熱硬化性樹脂５．０重量％と混練し、乾燥、ライカイし平均粒径１５０μｍの造粒粉とした。造粒粉に対して、平均粒径５０μｍの窒化ホウ素粉末を、ビーズミルにて１．５時間粉砕し扁平化した扁平粉を、重量比率で０〜１０％混合し、結合剤としてこれら粉末にシリコーン樹脂を重量比率で３％混合した混練物を用い、実施例３に示したものと同様の方法でトロイダルコア３０１、３０２を作成し、線輪部品を構成した。
【００７７】
（実施例５）
以下、上述した本発明の第３の実施の形態の線輪部品の実施例について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品５００を構成するトロイダルコア５０１及び５０２は、実施例１乃至３に用いたものと同じ軟磁性材料の圧粉体からなり、プレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し７００ＭＰａで加圧成形する事で溝部５０７、５０８を形成した後、１５０℃で熱硬化して作成している。
【００７８】
トロイダルコア５０１及び５０２は、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部５０７及び５０８を各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部５０７、５０８の底部の両端には各々フィレット状の切欠き部５０７ｂ及び５０８ｂが設けられている。また、トロイダルコア５０１及び５０２は、同軸に配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部５０３、５０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を溝部５０７及び５０８に巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００７９】
これらは厚さ３ｍｍの中空円筒状のアルミケースからなる放熱部材５０９に格納されている。放熱部材５０９には通し溝状の線材引出口５１０及び５１１が設けてあり、ここから巻線部５０３の巻き始め部５１２及び巻き終わり部５１３と、巻線部５０４の巻き始め部５１４及び巻き終わり部５１５が引出され、巻き終わり部５１３と巻き始め部５１４とが短絡されており、巻線部５０３、５０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア５０１及び５０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材５０９とトロイダルコア５０１及び５０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図中不記載の高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品５００を構成した。
【００８０】
（実施例６）
以下、上述した本発明の第４の実施の形態の線輪部品の実施例について図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の一実施の形態を示す、線輪部品の部分破砕斜視図である。線輪部品６００を構成するトロイダルコア６０１及び６０２は、実施例１乃至３に用いたものと同じ軟磁性材料の圧粉体からなる、内部コア６０１ａ及び６０２ａと、対向する表面が接するよう配置された外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃとを具備する。
【００８１】
内部コア及び外部コアは、プレス面に放射状の凸部を有する金型中に充填し７００ＭＰａで加圧成形する事で各々溝部６０７ａ、６０８ａと、６０７ｃ、６０８ｃとを形成した後、１５０℃で熱硬化し、バリ取りを行った後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた非磁性の磁気ギャップ材を磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａと、６０５ｃ及び６０６ｃとに各々配置し、接着固定する事により本実施例の内部コア６０１ａ、６０２ａ及び外部コア６０１ｂ、６０１ｃ、６０２ｂ、６０２ｃとを作成した。
【００８２】
内部コア６０１ａ及び６０２ａは、各々外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが２０ｍｍであって、平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部６０７ａ及び６０８ａを各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部６０７ａ及び６０８ａの底部の両端には各々フィレット状の切欠き部６０７ｂ及び６０８ｂが設けられている。
【００８３】
また、外部コア６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂ、６０２ｃは、各々外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが１０ｍｍであって、内部コア６０１ａ及び６０２ａと接する平面の反対側の平面部に、幅が２．６ｍｍ、深さが２．６ｍｍの溝部６０７ｃ、６０８ｃを各面に対し１２本ずつ有しており、加えて、溝部６０７ｃ、６０８ｃの底部の両端には各々フィレット状の切欠き部６０７ｄ及び６０８ｄが設けられている。トロイダルコア６０１及び６０２は、同軸に配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部６０３、６０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を各々溝部６０７ａ、６０７ｃ及び６０８ａ、６０８ｃとに巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００８４】
また、中心軸の１断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ６０５ａ及び６０６ａと、６０５ｃ及び６０６ｃとを各々１つ有しており、これらはトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されている。トロイダルコア６０１及び６０２は、中心軸が一致するよう配置され、各々の隣り合う平面が接している。巻線部６０３、６０４は直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を各々溝部６０７ａ、６０８ａと、６０７ｃ、６０８ｃとに巻き回してなり、その巻回方向は互いに逆方向である。
【００８５】
これらは厚さ３ｍｍの中空円筒状のアルミケースからなる放熱部材６０９に格納されている。放熱部材６０９には通し溝状の線材引出口６１０及び６１１が設けてあり、ここから巻線部６０３の巻き始め部６１２及び巻き終わり部６１３と、巻線部６０４の巻き始め部６１４及び巻き終わり部６１５が引出され、巻き終わり部６１３と巻き始め部６１４とが短絡されており、巻線部６０３、６０４が直列に接続されている。このように接続される事により、トロイダルコア６０１及び６０２には互いに逆向きの磁束を生じさせることが出来る。更に、放熱部材６０９とトロイダルコア６０１及び６０２との間に、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物から成る、図示しない高伝熱性樹脂を充填して、線輪部品６００を構成した。
【００８６】
以上に述べたような構成とすることにより、例えばハイブリッド自動車等の昇圧回路に用いられる線輪部品において、トロイダルコアの溝部に配した巻線の巻数を増加させることが出来るため、インダクタンスを向上させることが可能な線輪部品を実現できる。
【００８７】
（実験による比較）
以下、上述した本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２に示した線輪部品の実験例について、図１、図２、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の線輪部品の直流重畳特性を示す図である。図３には、本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２に示した線輪部品の直流重畳特性を示している。
【００８８】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１７．５ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３５ｍｍのトロイダルコアであり、実施例１及び２に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。
【００８９】
比較例のトロイダルコアは、中心軸に垂直な断面において幅が５．０ｍｍの磁気ギャップ各々１つ有し、磁気ギャップはトロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されているが、平面部に溝部は設けていない。これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成し、直流電源とＬＣＲメータとを用いて実施例１及び実施例２、比較例に示した線輪部品の各々の直流重畳特性を計測して比較した。
【００９０】
図３において、実線で示したものは、本発明の第１の実施の形態の実施例１及び実施例２で示した線輪部品１００、２００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものは、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【００９１】
図３に示すように、本発明の線輪部品１００、２００は、比較例の線輪部品に比べ、インダクタンスの値が大きくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状の磁気ギャップ付きトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸方向に同軸に複数個配置し、且つトロイダルコアの中心軸方向より見た平面視で磁気ギャップの位置が回転対称となるように分散して配置し、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べインダクタンスの大きな線輪部品を得ることができた。
【００９２】
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の実施例３に示した線輪部品の実験例について、図４、図５を参照しながら説明する。
【００９３】
図５は、本発明の線輪部品の発生応力の変化を示す図である。図５では、本発明の第２の実施の形態の実施例３に示した線輪部品の通電による発生応力の変化を示している。
【００９４】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を例として用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１９ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３８ｍｍのトロイダルコアであり、実施例３に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。比較例のトロイダルコアは、中心軸に直交する断面において、切削加工により形成された、幅が２．５ｍｍの磁気ギャップを各々２つ有しており、磁気ギャップは各々トロイダルコアの中心軸方向から見て重なる位置に配置されており、平面部に溝部は設けていない。
【００９５】
磁気ギャップ加工後、窒化アルミから成るフィラーとエポキシ樹脂等との混練物を硬化させた磁気ギャップ材を介して、接着固定する事により本比較例のトロイダルコアと為し、これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成した。更に、各々の放熱部材の外周部で、線材引出口の反対側となるところに歪みゲージを貼付し、巻線部に１０ｋＨｚの交流電流を通電して実施例３及び比較例に示した線輪部品の各々の発生応力の変化を計測して比較した。
【００９６】
図５において、実線で示したものが、本発明の線輪部品３００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものが、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【００９７】
図５に示すように、本発明の線輪部品３００は、発生応力の値が小さくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状の磁気ギャップ付きトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸が一致するよう複数個配置し、且つトロイダルコアの中心軸方向より見た平面視で磁気ギャップの位置が回転対称となるように分散して配置し、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べ応力に起因するうなりの発生を低減することができる。
【００９８】
以下、上述した本発明の第２の実施の形態の実施例４に示した線輪部品の実験例について、図６を参照しながら説明する。
【００９９】
図６は、本発明の線輪部品の比透磁率によるインダクタンスの変化を示す図である。図６では、本発明の第１の実施の形態の実施例４に示した線輪部品のインダクタンスと磁性材料の比透磁率との関係を示している。
【０１００】
実施例４に示した磁性材料の比透磁率を調べる為に、同じ材料で外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ８ｍｍのトロイダルコアを同様の方法で作成した。また、比較のための線輪部品として、実施例３で用いた比較例を用い、ＬＣＲメータを用いて実施例４及び比較例に示した線輪部品の各々のインダクタンスを計測して比較した。
【０１０１】
図６において、実線で示したものは、実施例４に示した本発明の線輪部品を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものは、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【０１０２】
図６に示すように、本発明の線輪部品は、比較例の線輪部品に比べ、磁性材料の非透磁率が７０以上の場合にインダクタンスの値が大きくなることが実験により明らかとなった。すなわち、非透磁率が７０以上の磁性材料を本発明の線輪部品に用いる事によって、従来に比べインダクタンスの大きな線輪部品を得ることができた。
【０１０３】
以下、上述した本発明の第３の実施の形態の実施例５に示した線輪部品の実験例について、図７、図８を参照しながら説明する。
【０１０４】
図８は、本発明の線輪部品の通電による温度上昇を示す図である。図８では、本発明の第２の実施の形態の実施例５に示した線輪部品の通電による温度上昇を示している。
【０１０５】
また、比較のための線輪部品として、円筒状のトロイダルコアに巻線部を巻回して構成したトロイダルコイルと放熱部材とからなる従来の線輪部品を例として用いた。なお、トロイダルコアは、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、厚さが１７．５ｍｍのコアを２個同軸に配置し、各々の隣り合う平面が接するようにした、外径が５０ｍｍ、内径が２４ｍｍ、高さが３５ｍｍの円筒状のトロイダルコアであり、実施例５に示した線輪部品と巻線部を含む高さが同じになるようにしたものである。
【０１０６】
これに直径２．５ｍｍの絶縁被覆銅線を１２ターン巻き回し、実施例と同様の放熱部材に格納し、放熱部材とトロイダルコアとの間に、これも同様に高伝熱性樹脂を充填して、比較例の線輪部品を構成した。ＬＣＲメータにて実施例及び比較例の各々の線輪部品のインダクタンスを測定したところ、両者は同等であった。更に、各々の放熱部材の外周部で、線材引出口の反対側となるところに測温抵抗体を貼付し、２５℃の恒温水が循環するヒートシンク上に設置した後、巻線部に１０ｋＨｚの交流電流を通電して実施例５及び比較例に示した線輪部品の各々の温度上昇を計測して比較した。
【０１０７】
図８において、実線で示したものが、本発明の線輪部品５００を用いた場合の実験結果である。また破線で示したものが、比較例の線輪部品を用いた場合の実験結果である。
【０１０８】
図８に示すように、本発明の線輪部品５００は、温度上昇の値が小さくなることが実験により明らかとなった。すなわち、中心軸方向に直交する平行な２平面を有する円環状のトロイダルコアを備え、トロイダルコアは２平面に径方向に少なくとも１つの溝部を有し、該トロイダルコアの外周に溝部を介して導体を巻回してなる巻線部を有する線輪部品を、トロイダルコアの中心軸が一致するよう複数個積み重ね、且つトロイダルコアの各々の隣り合う平面が接するよう構成することで、従来に比べ巻線部及びトロイダルコアと放熱部材との伝熱距離が短くなり、温度上昇を低減することができた。
【０１０９】
以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明による線輪部品は、ハイブリッド車あるいは電気自動車の駆動用モータ、もしくは電源回路等のチョークコイルに用いるリアクトルに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００、２００、３００、５００、６００ 線輪部品
１０１、１０２、３０１、３０２、５０１、５０２、６０１、６０２ トロイダルコア
１０３、１０４、３０３、３０４、５０３、５０４、６０３、６０４ 巻線部
１０５、１０６、３０５、３０６、６０５ａ、６０５ｃ、６０６ａ、６０６ｃ 磁気ギャップ
１０７、１０８、３０７、３０８、５０７、５０８、６０７ａ、６０７ｃ、６０８ａ、６０８ｃ 溝部
１０７ａ、１０８ａ 面取り部
１０９、３０９、５０９、６０９ 放熱部材
１１０、１１１、３１０、３１１、５１０、５１１、６１０、６１１ 線材引出口
１１２、１１４、３１２、３１４、５１２、５１４、６１２、６１４ 巻き始め部
１１３、１１５、３１３、３１５、５１３、５１５、６１３、６１５ 巻き終わり部
１２０、１２１、３２０、３２１ 磁束
５０７ｂ、５０８ｂ、６０７ｂ、６０７ｄ、６０８ｂ、６０８ｄ 切欠き部
６０１ａ、６０２ａ 内部コア
６０１ｂ、６０１ｃ、６０２ｂ、６０２ｃ 外部コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記コイルに通電することで前記軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成することを特徴とする線輪部品。
【請求項２】
少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記コイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における前記導線と接していることを特徴とする請求項１記載の線輪部品。
【請求項３】
少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記導線を取り囲むよう軟磁性体が配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線輪部品。
【請求項４】
互いに隣接する前記インダクタンス素子における前記軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、前記対面部の前記溝の位置は互いに一致していて、前記溝によって形成された空間には互いに隣接する前記導線の双方が収容され、前記対面部の少なくとも一部は面接触していることを特徴とする請求項２に記載の線輪部品。
【請求項５】
前記軟磁性コアは前記対面部に接する側面まで前記溝が延長され、前記対面部における前記溝の底部と前記側面における前記溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成することを特徴とする請求項４に記載の線輪部品。
【請求項６】
前記軟磁性コアは閉磁路を構成していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項７】
前記軟磁性コアは磁気ギャップを有し、前記軟磁性コアに発生する前記磁束は、前記コイルの巻き軸及び前記磁気ギャップにおける前記巻き軸の延長線に沿い、前記磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項８】
前記軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、前記軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、前記磁気ギャップは、前記トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項９】
前記軟磁性コアは内部コアと外部コアを有し、
前記内部コアと前記外部コアには溝部が設けられ、
前記コイルの少なくとも一部は前記内部コアに設けられた前記溝部に収容されるよう巻かれ、
前記外部コアは前記内部コアにおける前記溝部が設けられた面の少なくとも一部と接し、
前記コイルの少なくとも一部は前記内部コアの前記溝部より前記外部コアの前記溝部へ収容されるよう連続して巻かれ前記インダクタンス素子を構成していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項１】
コイルが巻かれた軟磁性コアを備えるインダクタンス素子を複数積み重ね、少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記コイルに通電することで前記軟磁性コア内に発生する磁束の向きを、隣接するインダクタンス素子で互いに逆向きとなるよう構成することを特徴とする線輪部品。
【請求項２】
少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記コイルの導線は、隣接するインダクタンス素子における前記導線と接していることを特徴とする請求項１記載の線輪部品。
【請求項３】
少なくとも一つの前記インダクタンス素子における前記導線を取り囲むよう軟磁性体が配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線輪部品。
【請求項４】
互いに隣接する前記インダクタンス素子における前記軟磁性コアが対向する対面部には各々溝が設けられ、前記対面部の前記溝の位置は互いに一致していて、前記溝によって形成された空間には互いに隣接する前記導線の双方が収容され、前記対面部の少なくとも一部は面接触していることを特徴とする請求項２に記載の線輪部品。
【請求項５】
前記軟磁性コアは前記対面部に接する側面まで前記溝が延長され、前記対面部における前記溝の底部と前記側面における前記溝の底部の接続部位は、平面か、連続した曲面で構成することを特徴とする請求項４に記載の線輪部品。
【請求項６】
前記軟磁性コアは閉磁路を構成していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項７】
前記軟磁性コアは磁気ギャップを有し、前記軟磁性コアに発生する前記磁束は、前記コイルの巻き軸及び前記磁気ギャップにおける前記巻き軸の延長線に沿い、前記磁気ギャップ端部は隣接するインダクタンス素子における軟磁性コアと対面していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項８】
前記軟磁性コアは円環状の形状を有するトロイダルコアであり、前記軟磁性コアは複数の磁気ギャップを有し、前記磁気ギャップは、前記トロイダルコアの円周の中心軸に関して回転対称となるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項９】
前記軟磁性コアは内部コアと外部コアを有し、
前記内部コアと前記外部コアには溝部が設けられ、
前記コイルの少なくとも一部は前記内部コアに設けられた前記溝部に収容されるよう巻かれ、
前記外部コアは前記内部コアにおける前記溝部が設けられた面の少なくとも一部と接し、
前記コイルの少なくとも一部は前記内部コアの前記溝部より前記外部コアの前記溝部へ収容されるよう連続して巻かれ前記インダクタンス素子を構成していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の線輪部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４６９４９（Ｐ２０１２−１４６９４９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４３３３（Ｐ２０１１−２０４３３３）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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