複合磁気部品及びそれを用いたスイッチング電源装置
【課題】リアクトルとトランスが必要な回路において部品数を削減する。
【解決手段】リアクトル用コア１６と、リアクトル用コア１６に巻回されたリアクトル巻線１８とを含むリアクトル部と、リアクトル用コア１６の両端部と磁気的ギャップ２０を介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コア１０と、リアクトル用コア１６に対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されてトランス用コア１０に巻回されたトランスの一次側巻線１２と、リアクトル用コア１６に対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されてトランス用コア１０に巻回されたトランスの二次側巻線１４とを含むトランス部と、を備える複合磁気部品１００とする。
【解決手段】リアクトル用コア１６と、リアクトル用コア１６に巻回されたリアクトル巻線１８とを含むリアクトル部と、リアクトル用コア１６の両端部と磁気的ギャップ２０を介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コア１０と、リアクトル用コア１６に対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されてトランス用コア１０に巻回されたトランスの一次側巻線１２と、リアクトル用コア１６に対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されてトランス用コア１０に巻回されたトランスの二次側巻線１４とを含むトランス部と、を備える複合磁気部品１００とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合磁気部品及びそれを用いたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置等に用いられるトランス及びリアクトルを構成する磁気部品を集積化された複合磁気部品に関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、トランスを構成する一次側巻線及び二次側巻線をＥ型のコアの中央脚部に巻回し、Ｅ型のコアと磁気的ギャップを介して配置されたＩ型のコアにトランスの一次側巻線を延長してなるリアクトル巻線を巻回して構成される複合磁気部品が開示されている。特許文献２には、リアクトルとトランスとを複合的に集積化させた複合型変圧器が開示されている。リアクトルを構成する２つの巻線は磁束方向が互いに打ち消し合うように巻回され、トランス用コアにおいて互いに交互に重なるように巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５９９９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、リアクトルを構成する巻線の磁気的結合について考慮されておらず、リアクトルとトランスとを独立したものして扱うことが困難である。すなわち、特許文献１に記載の技術では、リアクトルを構成する巻線からみてＥ型のコアは磁気的な分岐路が多く、リアクトルとトランスとを独立したものして扱うことができない。また、特許文献２に記載の技術では、密結合リアクトルと２つのリアクトルとを集積化することができるが、トランス構造を得るための構成が開示されていない。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術では、Ｅ型のコアとＩ型のコアを組み合わせて磁気回路を形成しているので、トランスの一次側巻線と二次側巻線とを貫く磁束が２つのコアの間の磁気的なギャップを通ることになり、一次側巻線と二次側巻線との磁気的な結合が弱くなる。
【０００７】
また、特許文献１及び２のいずれにおいても、トランスにセンタタップを設けて利用する構成については記載がない。仮に、トランスを構成するコイルにセンタタップを設け、そこから電流を流した場合にはリアクトルとトランスとの独立動作を維持することができない。すなわち、センタタップから見て巻線の長さが異なるため、それぞれの抵抗値が異なるものとなり、電流のバランスが崩れる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、リアクトル用コアと、前記リアクトル用コアに巻回されたリアクトル巻線と、を含むリアクトル部と、前記リアクトル用コアの両端部と磁気的ギャップを介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コアと、前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの一次側巻線と、前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの二次側巻線と、を含むトランス部と、を備えることを特徴とする複合磁気部品である。
【０００９】
ここで、前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と逆方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことが好適である。
【００１０】
また、前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と同方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことが好適である。
【００１１】
また、前記リアクトル用コアは、前記第１リアクトル巻線と前記第２リアクトル巻線との間に磁気的ギャップを有することが好適である。
【００１２】
また、前記リアクトル部を複数備えることが好適である。
【００１３】
また、前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも一方には、巻線の中点で分割したセンタタップが設けられていることが好適である。
【００１４】
また、上記複合磁気部品を用いてスイッチング電源装置を実現することも好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リアクトルとトランスが必要な回路において部品数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図６】磁気回路モデルを説明するための図である。
【図７】磁気回路モデルを説明するための図である。
【図８】磁気回路モデルを説明するための模式図である。
【図９】磁気回路モデルを説明するための等価回路図である。
【図１０】磁気回路モデルを説明するための模式図である。
【図１１】磁気回路モデルを説明するための等価回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１７】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態における複合磁気部品の使用例であるマルチポート電源回路を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図２０】積層鋼板により複合磁気部品を構成する場合の作用について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜複合磁気部品の構成＞
本発明の実施の形態における複合磁気部品１００は、図１に示すように、トランス用コア１０、トランスの一次側巻線１２（１２ａ，１２ｂ）、トランスの二次側巻線１４（１４ａ，１４ｂ）、リアクトル用コア１６及びリアクトル巻線１８（１８ａ，１８ｂ）を含んで構成される。なお、図２は、図１に斜視図として示した複合磁気部品１００の構成を模式的に示すものである。
【００１８】
トランス用コア１０は、磁性材料であって、一次側巻線１２及び二次側巻線１４を貫く磁束が通る磁気回路を形成する。トランス用コア１０は、周回磁気回路を構成するように、途中に磁気的なギャップを持たないループ状の磁性部材とすることが好適である。例えば、トランス用コア１０は、図１に示すように、４辺を有するループ状の矩形形状とすることが好適である。途中に磁気的なギャップを持たないトランス用コア１０を用いることによって、後述するトランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４相互間の磁気結合率を１００％に近づけることができ、電圧変換の効率を高めることができる。
【００１９】
トランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４は、複合磁気部品１００においてトランス用コア１０と組み合わされてトランスを構成するために設けられる。すなわち、一次側巻線１２と二次側巻線１４とはその巻回数の比に応じて電圧を変換するために設けられる。一次側巻線１２及び二次側巻線１４は、導体をトランス用コア１０に巻回して構成される。一次側巻線１２及び二次側巻線１４としては、例えば銅線を用いることが好適である。
【００２０】
一次側巻線１２は、トランス用コア１０の２箇所に一次側巻線１２ａ，１２ｂとして分割して巻回される。本実施の形態では、一次側巻線１２ａ，１２ｂは、トランス用コア１０の左右の辺にそれぞれがトランス用コア１０内に同一方向の磁束を形成するように巻回される。ここで、磁束を対称的に発生させるために、一次側巻線１２ａ，１２ｂの巻回数は等しくすることが好適である。また、二次側巻線１４は、トランス用コア１０の２箇所に二次側巻線１４ａ，１４ｂとして分割して巻回される。本実施の形態では、二次側巻線１４ａ，１４ｂは、トランス用コア１０の左右の辺にそれぞれがトランス用コア１０内に同一方向の磁束を形成するように巻回される。ここで、磁束を対称的に発生させるために、二次側巻線１４ａ，１４ｂの巻回数は等しくすることが好適である。
【００２１】
リアクトル用コア１６は、リアクトル巻線１８を貫く磁束が通る磁気回路を形成する磁性部材である。リアクトル用コア１６は、トランス用コア１０に対して磁気的に結合し、少なくとも両端とトランス用コア１０との間に磁気的ギャップ（空隙）２０が形成されるように配置される。また、リアクトル用コア１６は、二箇所に分割して巻回されている一次側巻線１２ａ，１２ｂの間と二箇所に分割して巻回されている二次側巻線１４ａ，１４ｂの間とに跨るように、一次側巻線１２ａ，１２ｂ及び二次側巻線１４ａ，１４ｂに対して対称的な位置に配置することが好適である。
【００２２】
例えば、リアクトル用コア１６は、図１に示すように、矩形状のトランス用コア１０の側面１０ａにおける一次側巻線１２ａ，１２ｂの間と二次側巻線１４ａ，１４ｂの間とに跨るように配置される。トランス用コア１０とリアクトル用コア１６との磁気的結合については後述する。
【００２３】
リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、複合磁気部品１００においてリアクトル用コア１６と組み合わされてリアクトルを構成するために設けられる。リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、導体をリアクトル用コア１６に巻回して構成される。リアクトル巻線１８ａ，１８ｂとしては、例えば銅線を用いることが好適である。
【００２４】
リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、リアクトル用コア１６に自由な巻数比で巻回することで磁気結合率を任意の値に調整することができる。これにより、電流方向に応じたインダクタンスの変化を利用して電流平滑を行うことができる。
【００２５】
なお、図３の模式図に示すように、必要によりリアクトル用コア１６の途中にも磁気的ギャップ２０を設けてもよい。また、リアクトル用コア１６は、トランス用コア１０に対して対称的な位置であればどこに配置してもよい。例えば、図４に示すように、トランス用コア１０の両側及び中央部にリアクトル用コア１６を３つ設ける構成としてもよい。また、図５に示すように、図１及び図４のリアクトル用コア１６に対して９０°ずらした方向にリアクトル用コア１６を設けてもよい。また、これらの配置を複数組み合わせてもよい。
【００２６】
また、図１及び図２に示したリアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、互いに磁束を打ち消し合う方向に巻回されているので同相方向に結合する。ただし、これに限定されるものではなく、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂを互いに磁束を強める方向に巻回すれば逆相方向に結合するものとなる。また、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂのいずれか一方のみを巻回してもよい。この場合もトランスと磁気結合がないリアクトルが得られる。
【００２７】
＜磁気回路モデル＞
図６は、逆相電流の磁束モデルを示す。図６において、磁気抵抗をRとすると、巻線によりコア内に発生する磁束密度B=φ/Sは数式（１）及び（２）で示される。ここで、Nはターン数、Iは電流、Sはコア断面積、Lはコア長、μ0は真空陶透磁率及びμrは比透磁率である。
B×S = 1/R ×N×I (1)
R = L/(μr×μo×S) (2)
【００２８】
磁束φは磁気抵抗が小さい経路を通りやすく、高い経路を通りにくい性質がある。図７のようにコアにギャップを設けた場合、磁気抵抗をRaとすると、巻線によりコア内に発生する磁束密度Ba=φa/Sは数式（３）及び（４）で示される。ここで、Lgはギャップ長である。
Ba×S = 1/Ra ×N×I (3)
Ra = 1/[[(μo×S)/Lg] + [(μr×μo×S)/L]] (4)
【００２９】
従って、コアにμrが大きい磁性材を用いた場合、磁気抵抗Raはほとんどギャップ部分に集中することになり、ギャップ長を調整することで磁気抵抗Raを設計可能となる。このとき、磁束密度Baがコアの最大磁束密度Bmaxを超えないように注意する必要がある。
【００３０】
巻線が形成するインダクタンスは、その巻線に鎖交する磁束密度によって決定され、ギャップ無の場合のインダクタンスLは数式（５）で示される。
L = N×N / R (5)
【００３１】
ギャップ有の場合のインダクタンスLaは数式（６）で示される。
La= N×N / Ra (6)
【００３２】
また、一般的に、トランスを設計する場合には磁気抵抗を小さくしてインダクタンスLが大きくなるように設計することで、できるだけ小さい励磁電流で大きな磁束を発生させるように設計する必要がある。すなわち、励磁電流が大きくなると、銅損や鉄損などの損失が増え、トランスの変換効率や結合率の悪化につながるからである。また、最大電圧Vmax印加時に発生する磁束密度Bpeak(T)がトランス用コア１０の最大飽和磁束密度Bmaxを超えないように数式（７）に基づいてトランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４の巻回数およびトランス用コア１０の断面積Sを設計する必要がある。ここで、fはトランスの動作周波数である。
Bpeak(T) = Vmax / (4×N×f×S) (7)
【００３３】
図８及び図９は、結合インダクタの原理を示す。上記数式（１）〜数式（６）に基づいて、コアの長さ、断面積、ギャップ長等に基づいて、巻線３０，３２（４ターン）の鎖交磁束に応じて巻線３０，３２により形成されるインダクタ３８ａ，３８ｂが決定する。ここで、巻線３２によって発生する磁束３６が巻線３０と鎖交することによって生ずるインダクタの値をL(30)とする。実際には、巻線３０と巻線３２には同値の電流が流れるので、磁束３４と磁束３６とは相殺し、巻線３０，３２と鎖交する磁束が減少してインダクタ３８ａ，３８ｂは低下する。巻線３２が発生する磁束３６のうち巻線３０と鎖交する磁束の割合をa(0<a<1)とすると、図９に示す各インダクタ３８ａ，３８ｂの値Lb1(逆相電流通流時)は数式（８）で示される。
Lb1 = (1-a)×L(30) (8)
【００３４】
また，図１０及び図１１のように、巻線３０，３２に同相の電流を通流したときにも類似の現象が発生する。すなわち、同相電流通流時には磁束３４と磁束３６とは強め合い、図１１の各インダクタ３９ａ，３９ｂの値Lb2(同相電流通流時)は数式（９）で示される。
Lb2 = (1+a)×L(30) (9)
【００３５】
このように、電流方向に応じてインダクタンスが変化するインダクタとして用いることができる。また，この時にコア内に発生する磁束密度Bpeak(Lb)がコアの最大飽和磁束密度Bmaxを超えないように、数式（１０）を満たすように巻線の巻回数およびコアの形状、ギャップ長などを設計する必要がある。
Bpeak(Lb) = (a×N×Imax)/(Ra×S) (10)
【００３６】
＜複合磁気部品の作用＞
図１２及び図１３は、本実施の形態における複合磁気部品１００のトランスの一次側巻線１２に励磁電流を流して励磁した場合の動作例を示す。励磁用の電源４０から負荷４１に電流を流すと、一次側巻線１２には図１３に示すように励磁電流が流れる。これにより、励磁磁束が発生し、二次側巻線１４と鎖交する。一次側巻線１２により発生される磁束の経路として、リアクトル用コア１６を介した経路４４，４６も考えられるが、トランス用コア１０にはギャップ２０がなく経路４２の磁気抵抗が非常に小さく設計されており、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６との間のギャップ２０により経路４４，４６の磁気抵抗は極端に大きく設計されているので、発生したほぼ全ての磁束が経路４２を流れる。
【００３７】
また、リアクトル用コア１６に磁束が微量に漏れたとしても、一次側巻線１２ａ（左側）と一次側巻線１２ａ（左側）との巻数比が等しいので、一次側巻線１２ａ（左側）が発生する磁束４８ａと一次側巻線１２ｂ（右側）が発生する磁束４８ｂがリアクトル用コア１６内で打ち消し合い、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂには影響が及ばない。
【００３８】
図１４及び図１５に示すように、二次側巻線１４から励磁した場合にも同様に作用する。すなわち、トランス側の作用は、リアクトル側に干渉しない。
【００３９】
図１６及び図１７は、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂを結合インダクタとして作用させた場合の例を示す。励磁用の電源４０から負荷４１へ電流を流すと、リアクトル巻線１８ａには図１７に示すように励磁電流が流れる。これにより、経路５０及び５２に磁束が発生する。経路５０は、ギャップ２０を介してトランス用コア１０の左右側に分かれ、そこに均等に磁束が生成される。経路５０を通った磁束は、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂと鎖交する。すなわち、経路５０の磁束とリアクトル巻線１８ａ，１８ｂは磁気的に結合する。また、経路５２は、ギャップ２０などの磁気的抵抗部を通ってリアクトル巻線１８ａの周りを周回する。したがって、リアクトル巻線１８ａの巻回数と、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６とのギャップ２０の長さ、及び経路５２を通る漏れ磁束を調整することで、インダクタ５４，５６の値および相互間の結合率を定めることができる。なお、図１６の回路の場合、リアクトル巻線１８ｂにも電流が流れ磁束が発生するが、経路中の磁気抵抗が等しいため図１７と同様の作用となる。
【００４０】
ここで、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂにおいて一方が発生させる磁束と他方のリアクトルとが鎖交する磁束（例えば、経路５０を通る磁束）は、トランス用コア１０を通るのでトランス用の一次側巻線１２，二次側巻線１４とも鎖交する。しかしながら、経路５０を通る磁束の成分のうち、一次側巻線１２ａと鎖交する成分と一次側巻線１２ｂと鎖交する磁束の成分は等しくなり、一次側巻線１２ａ，１２ｂのそれぞれが発生する電圧は相殺され、経路５０を通る磁束はトランスの動作には影響を及ぼさない。同様に、経路５０を通る磁束の成分のうち、例えば二次側巻線１４ａと鎖交する成分と二次側巻線１４ｂと鎖交する磁束の成分は等しくなり、二次側巻線１４ａ，１４ｂのそれぞれが発生する電圧は相殺され、経路５０を通る磁束はトランスの動作には影響を及ぼさない。
【００４１】
このように、本実施の形態における複合磁気部品１００によれば、構成の一部を共通コアとして用いることでトランスとリアクトルとを１つの磁気部品として構成することができ、リアクトルとトランスが必要な回路において部品数を削減することができる。これにより、磁気デバイスをより安価に製造することができるようになる。また、複合磁気部品１００によれば、トランス部分とリアクトル部分との相互の磁気的な影響を小さくすることができ、トランスとリアクトルとを独立したものして扱うことができる。また、複合磁気部品１００のトランス用コア１０には磁気的なギャップ等はなく、トランスの一次側巻線１２と二次側巻線１４との磁気的な結合を強めることができ、トランス作用による電圧変換の効率を高めることができる。
【００４２】
＜具体的な利用例＞
図１８は、本発明の実施の形態における複合磁気部品１００をマルチポート電源回路２００に適用した例を示す。マルチポート電源回路２００は、スイッチング電源回路の一種であり、ポートＡ〜ポートＤの電圧及び電力を制御可能である。複合磁気部品１００は、センタタップ６０，６２が設けられたトランス１０２、同相結合されたリアクトル１０４及び１０６を備える。
【００４３】
図１９は、マルチポート電源回路２００に適用される複合磁気部品１００の構成を示す図である。図１９に示すように、複合磁気部品１００のトランス用の一次側巻線１２ａ，１２ｂの間、及び、二次側巻線１４ａ，１４ｂの間にはセンタタップ６０，６２が設けられる。また、トランス用コア１０の２分割点にギャップ２０を介して配置されたリアクトル用コア１６ａ，１６ｂには、それぞれリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが巻回される。上記のようにマルチポート電源回路２００において、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂがリアクトル１０４を構成し、リアクトル巻線１８ｃ，１８ｄがリアクトル１０６を構成する。なお、図１９において、矢印は巻線の巻回方向を示している。
【００４４】
ギャップ２０を介して配置することによって、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６ａ，１６ｂとの間の磁気抵抗が大きくなり、トランス用の一次側巻線１２ａ，１２ｂ又は二次側巻線１４ａ，１４ｂが発生した磁束がリアクトル用コア１６ａ，１６ｂへ流入することを抑制することができ、これにより上記の相殺効果をより確実に得ることができる。
【００４５】
また、リアクトル用コア１６ａ，１６ｂは、上記数式（１０）で示したようにリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより発生される磁束で磁気飽和しないように形状、大きさ、材料等を決定する。トランス用コア１０は、一次側巻線１２ａ，１２ｂ及び二次側巻線１４ａ，１４ｂにより発生される磁束とリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより発生される磁束との経路となるため、上記数式（７）及び数式（１０）に基づいて形状、大きさ、材料等を決定する。
【００４６】
このように、トランスとリアクトルとが独立した（磁気的に結合しない）構成とすることができるので、トランス１０２及びリアクトル１０４，１０６を１つの複合磁気部品１００として構成することができる。
【００４７】
なお、トランス用コア１０及びリアクトル用コア１６を鋼板７４を積層して構成する場合、図２０に示すように、鋼板７４の積層方向（矢印７０）の磁束に対しては磁気抵抗が高く、この方向に磁束が通った場合には鋼板７４の面内の渦電流の発生要因となる。したがって、トランス用コア１０の鋼板７４の積層方向（矢印７０）に対して垂直な方向（矢印７２）に沿って端部が延設されるようにリアクトル用コア１６ａ，１６ｂを配置することが好適である。これにより、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄから発生する磁束が鋼板７４の積層方向（矢印７０）に対して垂直な方向（矢印７２）に沿ってトランス用コア１０へ流入するので、磁束に対する磁気抵抗を小さくすることができ、鋼板７４の面内の渦電流の発生も抑制することができる。これにより、複合磁気部品１００の損失を低減することができる。
【００４８】
圧粉磁性材のように、磁束方向によって磁気的な特性が変化しないコアを用いる場合にはトランス用コア１０とリアクトル用コア１６との相対的な配置の自由度を上げることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ トランス用コア、１０ａ 側面、１２（１２ａ，１２ｂ） 一次側巻線、１４（１４ａ，１４ｂ） 二次側巻線、１６（１６ａ，１６ｂ） リアクトル用コア、１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ） リアクトル巻線、３０，３２ 巻線、３４，３６ 磁束、３８ａ，３８ｂ インダクタ、３９ａ，３９ｂ インダクタ、４０ 電源、４１ 負荷、４２，４４，４６ 経路、４８ａ，４８ｂ 磁束、５０，５２ 経路、５４，５６ インダクタ、６０，６２ センタタップ、７０，７２ 矢印、７４ 鋼板、１００ 複合磁気部品、１０２ トランス、１０４，１０６ リアクトル、２００ マルチポート電源回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合磁気部品及びそれを用いたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置等に用いられるトランス及びリアクトルを構成する磁気部品を集積化された複合磁気部品に関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、トランスを構成する一次側巻線及び二次側巻線をＥ型のコアの中央脚部に巻回し、Ｅ型のコアと磁気的ギャップを介して配置されたＩ型のコアにトランスの一次側巻線を延長してなるリアクトル巻線を巻回して構成される複合磁気部品が開示されている。特許文献２には、リアクトルとトランスとを複合的に集積化させた複合型変圧器が開示されている。リアクトルを構成する２つの巻線は磁束方向が互いに打ち消し合うように巻回され、トランス用コアにおいて互いに交互に重なるように巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５９９９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、リアクトルを構成する巻線の磁気的結合について考慮されておらず、リアクトルとトランスとを独立したものして扱うことが困難である。すなわち、特許文献１に記載の技術では、リアクトルを構成する巻線からみてＥ型のコアは磁気的な分岐路が多く、リアクトルとトランスとを独立したものして扱うことができない。また、特許文献２に記載の技術では、密結合リアクトルと２つのリアクトルとを集積化することができるが、トランス構造を得るための構成が開示されていない。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術では、Ｅ型のコアとＩ型のコアを組み合わせて磁気回路を形成しているので、トランスの一次側巻線と二次側巻線とを貫く磁束が２つのコアの間の磁気的なギャップを通ることになり、一次側巻線と二次側巻線との磁気的な結合が弱くなる。
【０００７】
また、特許文献１及び２のいずれにおいても、トランスにセンタタップを設けて利用する構成については記載がない。仮に、トランスを構成するコイルにセンタタップを設け、そこから電流を流した場合にはリアクトルとトランスとの独立動作を維持することができない。すなわち、センタタップから見て巻線の長さが異なるため、それぞれの抵抗値が異なるものとなり、電流のバランスが崩れる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、リアクトル用コアと、前記リアクトル用コアに巻回されたリアクトル巻線と、を含むリアクトル部と、前記リアクトル用コアの両端部と磁気的ギャップを介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コアと、前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの一次側巻線と、前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの二次側巻線と、を含むトランス部と、を備えることを特徴とする複合磁気部品である。
【０００９】
ここで、前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と逆方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことが好適である。
【００１０】
また、前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と同方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことが好適である。
【００１１】
また、前記リアクトル用コアは、前記第１リアクトル巻線と前記第２リアクトル巻線との間に磁気的ギャップを有することが好適である。
【００１２】
また、前記リアクトル部を複数備えることが好適である。
【００１３】
また、前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも一方には、巻線の中点で分割したセンタタップが設けられていることが好適である。
【００１４】
また、上記複合磁気部品を用いてスイッチング電源装置を実現することも好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リアクトルとトランスが必要な回路において部品数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図６】磁気回路モデルを説明するための図である。
【図７】磁気回路モデルを説明するための図である。
【図８】磁気回路モデルを説明するための模式図である。
【図９】磁気回路モデルを説明するための等価回路図である。
【図１０】磁気回路モデルを説明するための模式図である。
【図１１】磁気回路モデルを説明するための等価回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための等価回路図である。
【図１７】本発明の実施の形態における複合磁気部品の作用を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態における複合磁気部品の使用例であるマルチポート電源回路を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態における複合磁気部品の構成の別例を示す斜視図である。
【図２０】積層鋼板により複合磁気部品を構成する場合の作用について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜複合磁気部品の構成＞
本発明の実施の形態における複合磁気部品１００は、図１に示すように、トランス用コア１０、トランスの一次側巻線１２（１２ａ，１２ｂ）、トランスの二次側巻線１４（１４ａ，１４ｂ）、リアクトル用コア１６及びリアクトル巻線１８（１８ａ，１８ｂ）を含んで構成される。なお、図２は、図１に斜視図として示した複合磁気部品１００の構成を模式的に示すものである。
【００１８】
トランス用コア１０は、磁性材料であって、一次側巻線１２及び二次側巻線１４を貫く磁束が通る磁気回路を形成する。トランス用コア１０は、周回磁気回路を構成するように、途中に磁気的なギャップを持たないループ状の磁性部材とすることが好適である。例えば、トランス用コア１０は、図１に示すように、４辺を有するループ状の矩形形状とすることが好適である。途中に磁気的なギャップを持たないトランス用コア１０を用いることによって、後述するトランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４相互間の磁気結合率を１００％に近づけることができ、電圧変換の効率を高めることができる。
【００１９】
トランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４は、複合磁気部品１００においてトランス用コア１０と組み合わされてトランスを構成するために設けられる。すなわち、一次側巻線１２と二次側巻線１４とはその巻回数の比に応じて電圧を変換するために設けられる。一次側巻線１２及び二次側巻線１４は、導体をトランス用コア１０に巻回して構成される。一次側巻線１２及び二次側巻線１４としては、例えば銅線を用いることが好適である。
【００２０】
一次側巻線１２は、トランス用コア１０の２箇所に一次側巻線１２ａ，１２ｂとして分割して巻回される。本実施の形態では、一次側巻線１２ａ，１２ｂは、トランス用コア１０の左右の辺にそれぞれがトランス用コア１０内に同一方向の磁束を形成するように巻回される。ここで、磁束を対称的に発生させるために、一次側巻線１２ａ，１２ｂの巻回数は等しくすることが好適である。また、二次側巻線１４は、トランス用コア１０の２箇所に二次側巻線１４ａ，１４ｂとして分割して巻回される。本実施の形態では、二次側巻線１４ａ，１４ｂは、トランス用コア１０の左右の辺にそれぞれがトランス用コア１０内に同一方向の磁束を形成するように巻回される。ここで、磁束を対称的に発生させるために、二次側巻線１４ａ，１４ｂの巻回数は等しくすることが好適である。
【００２１】
リアクトル用コア１６は、リアクトル巻線１８を貫く磁束が通る磁気回路を形成する磁性部材である。リアクトル用コア１６は、トランス用コア１０に対して磁気的に結合し、少なくとも両端とトランス用コア１０との間に磁気的ギャップ（空隙）２０が形成されるように配置される。また、リアクトル用コア１６は、二箇所に分割して巻回されている一次側巻線１２ａ，１２ｂの間と二箇所に分割して巻回されている二次側巻線１４ａ，１４ｂの間とに跨るように、一次側巻線１２ａ，１２ｂ及び二次側巻線１４ａ，１４ｂに対して対称的な位置に配置することが好適である。
【００２２】
例えば、リアクトル用コア１６は、図１に示すように、矩形状のトランス用コア１０の側面１０ａにおける一次側巻線１２ａ，１２ｂの間と二次側巻線１４ａ，１４ｂの間とに跨るように配置される。トランス用コア１０とリアクトル用コア１６との磁気的結合については後述する。
【００２３】
リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、複合磁気部品１００においてリアクトル用コア１６と組み合わされてリアクトルを構成するために設けられる。リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、導体をリアクトル用コア１６に巻回して構成される。リアクトル巻線１８ａ，１８ｂとしては、例えば銅線を用いることが好適である。
【００２４】
リアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、リアクトル用コア１６に自由な巻数比で巻回することで磁気結合率を任意の値に調整することができる。これにより、電流方向に応じたインダクタンスの変化を利用して電流平滑を行うことができる。
【００２５】
なお、図３の模式図に示すように、必要によりリアクトル用コア１６の途中にも磁気的ギャップ２０を設けてもよい。また、リアクトル用コア１６は、トランス用コア１０に対して対称的な位置であればどこに配置してもよい。例えば、図４に示すように、トランス用コア１０の両側及び中央部にリアクトル用コア１６を３つ設ける構成としてもよい。また、図５に示すように、図１及び図４のリアクトル用コア１６に対して９０°ずらした方向にリアクトル用コア１６を設けてもよい。また、これらの配置を複数組み合わせてもよい。
【００２６】
また、図１及び図２に示したリアクトル巻線１８ａ，１８ｂは、互いに磁束を打ち消し合う方向に巻回されているので同相方向に結合する。ただし、これに限定されるものではなく、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂを互いに磁束を強める方向に巻回すれば逆相方向に結合するものとなる。また、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂのいずれか一方のみを巻回してもよい。この場合もトランスと磁気結合がないリアクトルが得られる。
【００２７】
＜磁気回路モデル＞
図６は、逆相電流の磁束モデルを示す。図６において、磁気抵抗をRとすると、巻線によりコア内に発生する磁束密度B=φ/Sは数式（１）及び（２）で示される。ここで、Nはターン数、Iは電流、Sはコア断面積、Lはコア長、μ0は真空陶透磁率及びμrは比透磁率である。
B×S = 1/R ×N×I (1)
R = L/(μr×μo×S) (2)
【００２８】
磁束φは磁気抵抗が小さい経路を通りやすく、高い経路を通りにくい性質がある。図７のようにコアにギャップを設けた場合、磁気抵抗をRaとすると、巻線によりコア内に発生する磁束密度Ba=φa/Sは数式（３）及び（４）で示される。ここで、Lgはギャップ長である。
Ba×S = 1/Ra ×N×I (3)
Ra = 1/[[(μo×S)/Lg] + [(μr×μo×S)/L]] (4)
【００２９】
従って、コアにμrが大きい磁性材を用いた場合、磁気抵抗Raはほとんどギャップ部分に集中することになり、ギャップ長を調整することで磁気抵抗Raを設計可能となる。このとき、磁束密度Baがコアの最大磁束密度Bmaxを超えないように注意する必要がある。
【００３０】
巻線が形成するインダクタンスは、その巻線に鎖交する磁束密度によって決定され、ギャップ無の場合のインダクタンスLは数式（５）で示される。
L = N×N / R (5)
【００３１】
ギャップ有の場合のインダクタンスLaは数式（６）で示される。
La= N×N / Ra (6)
【００３２】
また、一般的に、トランスを設計する場合には磁気抵抗を小さくしてインダクタンスLが大きくなるように設計することで、できるだけ小さい励磁電流で大きな磁束を発生させるように設計する必要がある。すなわち、励磁電流が大きくなると、銅損や鉄損などの損失が増え、トランスの変換効率や結合率の悪化につながるからである。また、最大電圧Vmax印加時に発生する磁束密度Bpeak(T)がトランス用コア１０の最大飽和磁束密度Bmaxを超えないように数式（７）に基づいてトランスの一次側巻線１２及び二次側巻線１４の巻回数およびトランス用コア１０の断面積Sを設計する必要がある。ここで、fはトランスの動作周波数である。
Bpeak(T) = Vmax / (4×N×f×S) (7)
【００３３】
図８及び図９は、結合インダクタの原理を示す。上記数式（１）〜数式（６）に基づいて、コアの長さ、断面積、ギャップ長等に基づいて、巻線３０，３２（４ターン）の鎖交磁束に応じて巻線３０，３２により形成されるインダクタ３８ａ，３８ｂが決定する。ここで、巻線３２によって発生する磁束３６が巻線３０と鎖交することによって生ずるインダクタの値をL(30)とする。実際には、巻線３０と巻線３２には同値の電流が流れるので、磁束３４と磁束３６とは相殺し、巻線３０，３２と鎖交する磁束が減少してインダクタ３８ａ，３８ｂは低下する。巻線３２が発生する磁束３６のうち巻線３０と鎖交する磁束の割合をa(0<a<1)とすると、図９に示す各インダクタ３８ａ，３８ｂの値Lb1(逆相電流通流時)は数式（８）で示される。
Lb1 = (1-a)×L(30) (8)
【００３４】
また，図１０及び図１１のように、巻線３０，３２に同相の電流を通流したときにも類似の現象が発生する。すなわち、同相電流通流時には磁束３４と磁束３６とは強め合い、図１１の各インダクタ３９ａ，３９ｂの値Lb2(同相電流通流時)は数式（９）で示される。
Lb2 = (1+a)×L(30) (9)
【００３５】
このように、電流方向に応じてインダクタンスが変化するインダクタとして用いることができる。また，この時にコア内に発生する磁束密度Bpeak(Lb)がコアの最大飽和磁束密度Bmaxを超えないように、数式（１０）を満たすように巻線の巻回数およびコアの形状、ギャップ長などを設計する必要がある。
Bpeak(Lb) = (a×N×Imax)/(Ra×S) (10)
【００３６】
＜複合磁気部品の作用＞
図１２及び図１３は、本実施の形態における複合磁気部品１００のトランスの一次側巻線１２に励磁電流を流して励磁した場合の動作例を示す。励磁用の電源４０から負荷４１に電流を流すと、一次側巻線１２には図１３に示すように励磁電流が流れる。これにより、励磁磁束が発生し、二次側巻線１４と鎖交する。一次側巻線１２により発生される磁束の経路として、リアクトル用コア１６を介した経路４４，４６も考えられるが、トランス用コア１０にはギャップ２０がなく経路４２の磁気抵抗が非常に小さく設計されており、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６との間のギャップ２０により経路４４，４６の磁気抵抗は極端に大きく設計されているので、発生したほぼ全ての磁束が経路４２を流れる。
【００３７】
また、リアクトル用コア１６に磁束が微量に漏れたとしても、一次側巻線１２ａ（左側）と一次側巻線１２ａ（左側）との巻数比が等しいので、一次側巻線１２ａ（左側）が発生する磁束４８ａと一次側巻線１２ｂ（右側）が発生する磁束４８ｂがリアクトル用コア１６内で打ち消し合い、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂには影響が及ばない。
【００３８】
図１４及び図１５に示すように、二次側巻線１４から励磁した場合にも同様に作用する。すなわち、トランス側の作用は、リアクトル側に干渉しない。
【００３９】
図１６及び図１７は、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂを結合インダクタとして作用させた場合の例を示す。励磁用の電源４０から負荷４１へ電流を流すと、リアクトル巻線１８ａには図１７に示すように励磁電流が流れる。これにより、経路５０及び５２に磁束が発生する。経路５０は、ギャップ２０を介してトランス用コア１０の左右側に分かれ、そこに均等に磁束が生成される。経路５０を通った磁束は、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂと鎖交する。すなわち、経路５０の磁束とリアクトル巻線１８ａ，１８ｂは磁気的に結合する。また、経路５２は、ギャップ２０などの磁気的抵抗部を通ってリアクトル巻線１８ａの周りを周回する。したがって、リアクトル巻線１８ａの巻回数と、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６とのギャップ２０の長さ、及び経路５２を通る漏れ磁束を調整することで、インダクタ５４，５６の値および相互間の結合率を定めることができる。なお、図１６の回路の場合、リアクトル巻線１８ｂにも電流が流れ磁束が発生するが、経路中の磁気抵抗が等しいため図１７と同様の作用となる。
【００４０】
ここで、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂにおいて一方が発生させる磁束と他方のリアクトルとが鎖交する磁束（例えば、経路５０を通る磁束）は、トランス用コア１０を通るのでトランス用の一次側巻線１２，二次側巻線１４とも鎖交する。しかしながら、経路５０を通る磁束の成分のうち、一次側巻線１２ａと鎖交する成分と一次側巻線１２ｂと鎖交する磁束の成分は等しくなり、一次側巻線１２ａ，１２ｂのそれぞれが発生する電圧は相殺され、経路５０を通る磁束はトランスの動作には影響を及ぼさない。同様に、経路５０を通る磁束の成分のうち、例えば二次側巻線１４ａと鎖交する成分と二次側巻線１４ｂと鎖交する磁束の成分は等しくなり、二次側巻線１４ａ，１４ｂのそれぞれが発生する電圧は相殺され、経路５０を通る磁束はトランスの動作には影響を及ぼさない。
【００４１】
このように、本実施の形態における複合磁気部品１００によれば、構成の一部を共通コアとして用いることでトランスとリアクトルとを１つの磁気部品として構成することができ、リアクトルとトランスが必要な回路において部品数を削減することができる。これにより、磁気デバイスをより安価に製造することができるようになる。また、複合磁気部品１００によれば、トランス部分とリアクトル部分との相互の磁気的な影響を小さくすることができ、トランスとリアクトルとを独立したものして扱うことができる。また、複合磁気部品１００のトランス用コア１０には磁気的なギャップ等はなく、トランスの一次側巻線１２と二次側巻線１４との磁気的な結合を強めることができ、トランス作用による電圧変換の効率を高めることができる。
【００４２】
＜具体的な利用例＞
図１８は、本発明の実施の形態における複合磁気部品１００をマルチポート電源回路２００に適用した例を示す。マルチポート電源回路２００は、スイッチング電源回路の一種であり、ポートＡ〜ポートＤの電圧及び電力を制御可能である。複合磁気部品１００は、センタタップ６０，６２が設けられたトランス１０２、同相結合されたリアクトル１０４及び１０６を備える。
【００４３】
図１９は、マルチポート電源回路２００に適用される複合磁気部品１００の構成を示す図である。図１９に示すように、複合磁気部品１００のトランス用の一次側巻線１２ａ，１２ｂの間、及び、二次側巻線１４ａ，１４ｂの間にはセンタタップ６０，６２が設けられる。また、トランス用コア１０の２分割点にギャップ２０を介して配置されたリアクトル用コア１６ａ，１６ｂには、それぞれリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが巻回される。上記のようにマルチポート電源回路２００において、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂがリアクトル１０４を構成し、リアクトル巻線１８ｃ，１８ｄがリアクトル１０６を構成する。なお、図１９において、矢印は巻線の巻回方向を示している。
【００４４】
ギャップ２０を介して配置することによって、トランス用コア１０とリアクトル用コア１６ａ，１６ｂとの間の磁気抵抗が大きくなり、トランス用の一次側巻線１２ａ，１２ｂ又は二次側巻線１４ａ，１４ｂが発生した磁束がリアクトル用コア１６ａ，１６ｂへ流入することを抑制することができ、これにより上記の相殺効果をより確実に得ることができる。
【００４５】
また、リアクトル用コア１６ａ，１６ｂは、上記数式（１０）で示したようにリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより発生される磁束で磁気飽和しないように形状、大きさ、材料等を決定する。トランス用コア１０は、一次側巻線１２ａ，１２ｂ及び二次側巻線１４ａ，１４ｂにより発生される磁束とリアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより発生される磁束との経路となるため、上記数式（７）及び数式（１０）に基づいて形状、大きさ、材料等を決定する。
【００４６】
このように、トランスとリアクトルとが独立した（磁気的に結合しない）構成とすることができるので、トランス１０２及びリアクトル１０４，１０６を１つの複合磁気部品１００として構成することができる。
【００４７】
なお、トランス用コア１０及びリアクトル用コア１６を鋼板７４を積層して構成する場合、図２０に示すように、鋼板７４の積層方向（矢印７０）の磁束に対しては磁気抵抗が高く、この方向に磁束が通った場合には鋼板７４の面内の渦電流の発生要因となる。したがって、トランス用コア１０の鋼板７４の積層方向（矢印７０）に対して垂直な方向（矢印７２）に沿って端部が延設されるようにリアクトル用コア１６ａ，１６ｂを配置することが好適である。これにより、リアクトル巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄから発生する磁束が鋼板７４の積層方向（矢印７０）に対して垂直な方向（矢印７２）に沿ってトランス用コア１０へ流入するので、磁束に対する磁気抵抗を小さくすることができ、鋼板７４の面内の渦電流の発生も抑制することができる。これにより、複合磁気部品１００の損失を低減することができる。
【００４８】
圧粉磁性材のように、磁束方向によって磁気的な特性が変化しないコアを用いる場合にはトランス用コア１０とリアクトル用コア１６との相対的な配置の自由度を上げることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ トランス用コア、１０ａ 側面、１２（１２ａ，１２ｂ） 一次側巻線、１４（１４ａ，１４ｂ） 二次側巻線、１６（１６ａ，１６ｂ） リアクトル用コア、１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ） リアクトル巻線、３０，３２ 巻線、３４，３６ 磁束、３８ａ，３８ｂ インダクタ、３９ａ，３９ｂ インダクタ、４０ 電源、４１ 負荷、４２，４４，４６ 経路、４８ａ，４８ｂ 磁束、５０，５２ 経路、５４，５６ インダクタ、６０，６２ センタタップ、７０，７２ 矢印、７４ 鋼板、１００ 複合磁気部品、１０２ トランス、１０４，１０６ リアクトル、２００ マルチポート電源回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトル用コアと、
前記リアクトル用コアに巻回されたリアクトル巻線と、
を含むリアクトル部と、
前記リアクトル用コアの両端部と磁気的ギャップを介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コアと、
前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの一次側巻線と、
前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの二次側巻線と、
を含むトランス部と、
を備えることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項２】
請求項１に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と逆方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことを特徴とする複合磁気部材。
【請求項３】
請求項１に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と同方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことを特徴とする複合磁気部材。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル用コアは、前記第１リアクトル巻線と前記第２リアクトル巻線との間に磁気的ギャップを有することを特徴とする複合磁気部品。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル部を複数備えることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の複合磁気部品であって、
前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも一方には、巻線の中点で分割したセンタタップが設けられていることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複合磁気部品を用いたスイッチング電源装置。
【請求項１】
リアクトル用コアと、
前記リアクトル用コアに巻回されたリアクトル巻線と、
を含むリアクトル部と、
前記リアクトル用コアの両端部と磁気的ギャップを介して配置され、周回磁気回路を構成するトランス用コアと、
前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの一次側巻線と、
前記リアクトル用コアに対して空間的に対称的な複数の箇所に分割されて前記トランス用コアに巻回されたトランスの二次側巻線と、
を含むトランス部と、
を備えることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項２】
請求項１に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と逆方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことを特徴とする複合磁気部材。
【請求項３】
請求項１に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル巻線は、第１リアクトル巻線と、前記第１リアクトル巻線によって前記リアクトル用コアに形成される磁束と同方向の磁束を前記リアクトル用コアに形成するように巻回された第２リアクトル巻線と、を含むことを特徴とする複合磁気部材。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル用コアは、前記第１リアクトル巻線と前記第２リアクトル巻線との間に磁気的ギャップを有することを特徴とする複合磁気部品。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の複合磁気部品であって、
前記リアクトル部を複数備えることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の複合磁気部品であって、
前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも一方には、巻線の中点で分割したセンタタップが設けられていることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複合磁気部品を用いたスイッチング電源装置。
【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】
【図１９】
【図２０】
【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】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１３４２６６（Ｐ２０１２−１３４２６６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３９６６（Ｐ２０１０−２８３９６６）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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