複合磁気部品
【課題】磁心の外足にコイルが巻かれる場合、コイルによって生じる磁束が外部の電子部品に影響を及ぼすおそれがあること。
【解決手段】リアクトル用コイルＷＲは、一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２の一方の端子に接続され、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の他方の端子は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２およびダイオードＤｐ１，Ｄｐ２のそれぞれの接続点に接続されている。リアクトル用コイルＷＲは、足２１に貫かれ、トランス用コイルＷ１は、足２２に貫かれ、トランス用コイルＷ２は、足２１，２２に貫かれている。磁心２０は、足２１，２２を挟む足２３，２４と、足２１〜２４に接続される接続部２５，２６を備えて構成される。
【解決手段】リアクトル用コイルＷＲは、一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２の一方の端子に接続され、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の他方の端子は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２およびダイオードＤｐ１，Ｄｐ２のそれぞれの接続点に接続されている。リアクトル用コイルＷＲは、足２１に貫かれ、トランス用コイルＷ１は、足２２に貫かれ、トランス用コイルＷ２は、足２１，２２に貫かれている。磁心２０は、足２１，２２を挟む足２３，２４と、足２１〜２４に接続される接続部２５，２６を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用される複合磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換機に用いるチョッパ回路は、原理上、ドロッパ回路に比べて電力損失が少なく効率の良い電源を作ることができる。しかし、スイッチングに伴う電流リプルが入出力に流れるため、入出力に高調波ノイズが重畳しやすく、電源品質が低下しやすい問題がある。たとえば、昇圧チョッパ回路では、入力側にリアクトルが直接接続されているため入力側では比較的電源品質の低下は問題になりにくいものの、出力側では電流の交流成分が非常に大きくなるため、出力側での電流リプルの低減がしばしば求められる。
【０００３】
そこで従来は、たとえば下記特許文献１に見られるように、図１２に示すように、リアクトル用コイルＷＲに一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２が接続され、これらがそれぞれスイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２およびダイオードＤｐ１，Ｄｐ２に接続されたものも提案されている。これによれば、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２が交互にオン状態とされることで、ダイオードＤｐ１，Ｄｐ２から出力される電流に位相差が生じるため、リップルを低減させることができる。
【０００４】
ただし、通常の昇圧チョッパ回路では磁気部品がリアクトル１つで足りるのに対して、この回路では、トランスとリアクトルという二つの磁気部品が必要となるため、磁気部品の体格・コストの増加が無視できない。
【０００５】
そこで、上記特許文献１においては、リアクトルおよびトランスの磁心を一体的に構成することで磁心の全体の体格・コストの低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ただし、上記特許文献１記載の複合磁気部品では、外足にトランス用コイルを設けている。一方、一般にコイルからは、磁心内部に発生する磁束だけではなく、磁心外部を通る漏洩磁束が生じ、この漏洩磁束は、他の電気部品を鎖交することで電磁干渉を発生させることがある。このため、上記文献記載の複合磁気部品にあっては、他の回路部品を外足から十分に離して配置したり、外足を覆う磁気シールドを設けたりする必要があり、回路全体の大型化や磁気シールド設置に伴うコスト増加の問題がある。
【０００８】
また、先の図１２に示す回路は、直流磁束を生成するリアクトルと交流磁束を生成するトランスとを備えるものであるが故、上記文献で提案されている複合部品といえども、各磁気部品間で磁束を共有することによっては各磁路の最大磁束量自体を低減することはできない。このため、一体化によるデッドスペースの低減以上には、リアクトル部品とトランス部品との双方を設けたことによって互いにとってメリットとなるような相乗効果が期待できない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用される新たな複合磁気部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【００１１】
請求項１記載の発明は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、前記磁心は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルの少なくとも１つを貫く複数の鎖交磁心部を備え、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つ以外の残りは、それぞれ前記鎖交磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記特定の１つは、前記残りのそれぞれを貫く鎖交磁心部の全てに貫かれ、前記鎖交磁心部は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路との１部を構成し、前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となることを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、複数個の補助コイルのそれぞれについて、複数個の補助コイルおよびエネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよびエネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路を備えるため、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルのターン数の協働で、リアクトルのインダクタンスが定まることとなる。このため、エネルギ蓄積用コイルの磁心と、補助コイルの磁心とを一体的に構成するに際し、これらの有機的な結合によって、単に寄せ集めた以上の効果を得ることができる。
【００１３】
また、上記発明では鎖交磁心部の全てによって貫かれるコイルを設けることで、鎖交磁心部の数を低減することができ、ひいては複合磁気部品を小型化することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記エネルギ蓄積用コイルから該補助コイルに電流を流すことで前記エネルギ蓄積用コイルによって誘起される磁束の方向と前記補助コイルによって誘起される磁束の方向とが、前記補助コイルと前記エネルギ蓄積用コイルとを貫く前記リアクトル用経路において互いに等しいことを特徴とする。
【００１５】
上記設定によれば、複合磁気部品のリアクトルの実際のインダクタンスが、補助コイルのターン数によって増大する。このため、エネルギ蓄積用コイルのみによってリアクトルを構成した場合と比較して、インダクタンスを増大させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を複数備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルを貫く中間磁心部が四方を磁心の一部によって囲われるため、この一部によって電磁シールド効果を奏することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルから複数個の補助コイルのそれぞれへと流入する電流同士の差を低減することができるため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記補助コイルのターン数を互いに等しい値に設定したことを特徴とする。
【００２１】
上記発明が請求項４記載の発明特定事項を有する場合、エネルギ蓄積用コイルから複数個の補助コイルのそれぞれへと流入する電流同士の差を十分に低減することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、磁性体が分断された箇所を、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って備えることを特徴とする。
【００２３】
上記発明では、リアクトル用経路の磁気飽和を好適に回避することができる。また、一対の補助コイルを、密結合変成器の１次側コイルおよび２次側コイルとすることができるため、補助コイルを流れる電流同士の差を低減することができる。このため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って透磁率の低い磁性体を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記発明では、リアクトル用経路の磁気飽和を好適に回避することができる。また、一対の補助コイルを、密結合変成器の１次側コイルおよび２次側コイルとすることができるため、補助コイルを流れる電流同士の差を低減することができる。このため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。また、こうした効果を奏するべく磁心にギャップを設ける場合と比較して、漏れ磁束を低減することができ、ひいては漏れ磁束がコイルに誘導することで発生する渦電流損を好適に低減することができる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、前記エネルギ蓄積用コイルと、前記複数個の補助コイルのうちの特定の１つ以外の残りとは、それぞれ前記複数の中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記特定の１つの補助コイルは、前記特定の１つ以外の残りと前記エネルギ蓄積用コイルとのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記磁心は、前記中間磁心部を前記複数個よりも多数備え、前記中間磁心部のうち前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれも貫かないものが、前記エネルギ蓄積用コイルおよび前記補助コイル以外のコイルを貫くことを特徴とする。
【００２８】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルの誘起する磁束との干渉を回避しつつ、これ以外のコイルの磁心を一体的に構成することができる。このため、磁気部品の小型化を促進することができる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、前記複数個の補助コイルは、それぞれ前記中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記エネルギ蓄積用コイルは、前記補助コイルのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする。
【００３０】
上記発明では、複数個の補助コイルの対称性を保ちやすい。このため、たとえば補助コイルのターン数を同一とした場合等にあっては、補助コイルによって誘起される磁束に偏りが生じることを抑制することができる。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記中間磁心部は、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部を備え、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部のそれぞれが、互いに同一の電圧が印加されて且つターン数が互いに等しい一対のコイルのそれぞれを貫き、前記一対のコイルは、前記一対の中間磁心を備えるループ経路に誘起される磁束の方向が互いに等しいことを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルの誘起する磁束との干渉を回避しつつ、これ以外のコイルの磁心を一体的に構成することができる。このため、磁気部品の小型化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる複合磁気部品の等価回路を示す回路図。
【図３】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【図４】第３の実施形態にかかるシステム構成図。
【図５】第４の実施形態にかかるシステム構成図。
【図６】第５の実施形態にかかるシステム構成図。
【図７】同実施形態にかかる複合磁気部品の等価回路を示す回路図。
【図８】第６の実施形態にかかるシステム構成図。
【図９】第７の実施形態にかかるシステム構成図。
【図１０】第８の実施形態にかかるシステム構成図。
【図１１】上記実施形態の変形例にかかる複合磁気部品を示す図。
【図１２】従来の電力変換回路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる複合磁気部品を昇圧コンバータに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３６】
図示されるコンデンサ１０は、複合磁気部品ＣＭＰを構成するリアクトル用コイルＷＲの一方の端子に接続されている。リアクトル用コイルＷＲの他方の端子は、一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれの一方の端子に接続されており、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれの他方の端子には、スイッチング素子Ｓｎ１およびダイオードＤｐ１の接続点とスイッチング素子Ｓｎ２およびダイオードＤｐ２の接続点とのそれぞれが接続されている。ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２を、ＭＯＳ電界効果トランジスタとしており、これらには、それぞれダイオードＤｎ１，Ｄｎ２が逆並列に接続されている。なお、ダイオードＤｎ１，Ｄｎ２は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のボディーダイオードであってもよい。
【００３７】
上記ダイオードＤｐ１，Ｄｐ２のカソード側は、コンデンサ１２に接続されている。
【００３８】
上記リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２とは、共通の磁心２０によって貫かれており、それらリアクトル用コイルＷＲ、トランス用コイルＷ１，Ｗ２および磁心２０によって複合磁気部品ＣＭＰを構成している。
【００３９】
ここで、磁心２０は、たとえばフェライト等の磁性体からなり、中足（足２１，２２）と、これらを挟む外足（足２３，２４）と、足２１〜２４の両端に接続される接続部２５，２６とを備えて構成されている。そして、上記リアクトル用コイルＷＲは、足２１に貫かれ、トランス用コイルＷ１は、足２２に貫かれている。また、トランス用コイルＷ２は、足２１，２２の双方に貫かれている。
【００４０】
トランス用コイルＷ１の巻き方は、次のように設定されている。すなわち、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ１に電流を流した場合、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１の双方を貫くループ経路（足２１，２２を含む経路）において、トランス用コイルＷ１およびリアクトル用コイルＷＲのそれぞれに流れる電流によって誘起される磁束の方向が同一となるように設定されている。また、トランス用コイルＷ２の巻き方は、次のように設定されている。すなわち、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ２に電流を流した場合、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ２の双方を貫くループ経路（足２１，２３を含む経路、足２１，２４を含む経路）において、トランス用コイルＷ２およびリアクトル用コイルＷＲのそれぞれに流れる電流によって誘起される磁束の方向が同一となるように設定されている。
【００４１】
上記足２１は、磁性体同士が分断されて間に低透磁率部材Ｌμを挟みこんでいる部分を有する。これに対し、足２２，２３，２４は、低透磁率部材Ｌμを挟むことなく、連続した磁性体からなる。図１には、足２２，２３，２４の中央部に破線を記載しているが、これは、実際の製造工程に起因して生じうる間隙等を表現したものである。すなわち、製造工程の初期においては、この部分で足２１〜２４が２分され、２分されたそれぞれが接続部２５，２６のそれぞれに接合された部材が製造される。そして、それらにリアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１，Ｗ２を巻いた後、２分されている磁心同士を接続することで複合磁気部品ＣＭＰが製造される。このため、図１に示す破線部は、厳密には、クリアランスを有する等、それ以外の部分と比較して磁性体の密度が小さくなり得る。
【００４２】
上記トランス用コイルＷ１，Ｗ２は、ターン数が互いに等しいターン数Ｎとされる。ちなみに、ターン数とは、コイルの鎖交磁束をコイル内の磁束で割った値である。
【００４３】
ここで、上記複合磁気部品ＣＭＰの動作原理を説明する。
【００４４】
まず、足２１を通る磁束φ１と、足２２を通る磁束φ２とのそれぞれを、接続部２６から接続部２５に進む方向を正とする磁束であると定義する。また、リアクトル用コイルＷＲのターン数をターン数ＮＲとし、リアクトル用コイルＷＲに流れる電流を電流ＩＲとする。また、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２との接続点の電圧を電圧ＶＪとする。また、トランス用コイルＷ１を流れる電流を電流ＩＴ１とし、トランス用コイルＷ１とスイッチング素子Ｓｎ１およびダイオードＤｐ１の接続点の電圧を電圧ＶＴ１とする。さらに、トランス用コイルＷ２を流れる電流を電流ＩＴ２とし、トランス用コイルＷ２とスイッチング素子Ｓｎ２およびダイオードＤｐ２の接続点の電圧を電圧ＶＴ２とする。加えて、足２１のうち低透磁率部材Ｌμの部分の磁気抵抗を磁気抵抗Ｒとする。
【００４５】
今、足２１，２３を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁気抵抗は、低透磁率部材Ｌμ部分が他の部分と比較して十分に大きいため、以下の式（ｃ１）が成立する。
【００４６】
Ｎ・ＩＴ２＋ＮＲ・ＩＲ＝Ｒ・φ１ …（ｃ１）
また、足２１，２２を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁気抵抗は、低透磁率部材Ｌμ部分が他の部分と比較して十分に大きいため、以下の式（ｃ２）が成立する。
【００４７】
Ｎ・ＩＴ１＋ＮＲ・ＩＲ＝Ｒ・φ１ （ｃ２）
また、足２２，２４を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁性体が連続性を有するように構成されていることから、磁気抵抗を無視しうるとして、以下の式（ｃ３）が成立する。
【００４８】
Ｎ・ＩＴ１−Ｎ・ＩＴ２＝０ …（ｃ３）
一方、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２との接続点にキルヒホッフの法則を適用することで、以下の式（ｃ４）が得られる。
【００４９】
ＩＴ１＋ＩＴ２＝ＩＲ …（ｃ４）
上記の式（ｃ３），（ｃ４）より、以下の式（ｃ５）が成立する。
【００５０】
ＩＴ１＝ＩＴ２＝ＩＲ／２ …（ｃ５）
一方、磁束φ１，φ２の変化は、磁束密度の時間による偏微分に関するマックスウェル方程式によって以下のように定まる。
【００５１】
ＮＲ・（ｄφ１／ｄｔ）＝ＶＲ−ＶＪ …（ｃ６）
Ｎ・（ｄφ２／ｄｔ）＝ＶＴ１−ＶＪ …（ｃ７）
Ｎ・｛ｄ（φ１＋φ２）／ｄｔ｝＝ＶＪ−ＶＴ２ …（ｃ８）
上記の式（ｃ７），（ｃ８）より、以下の式（ｃ９）が成立する。
【００５２】
Ｎ・（ｄφ１／ｄｔ）＝２ＶＪ−ＶＴ１−ＶＴ２ …（ｃ９）
上記の式（ｃ６），（ｃ９）より、以下の式（ｃ１０）が成立する。
【００５３】
（ＮＲ＋Ｎ／２）・（ｄφ１／ｄｔ）＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１０）
上記の式（ｃ１），（ｃ５）より、以下の式（ｃ１１）が成立する。
【００５４】
（ＮＲ＋Ｎ／２）・ＩＲ＝Ｒ・φ１ …（ｃ１１）
上記の式（ｃ１０），（ｃ１１）より、以下の式（ｃ１２）が成立する。
【００５５】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／２）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１２）
以上より、複合磁気部品ＣＭＰは、図２に示す回路おいて、トランスＴを、１次側と２次側とのターン数が互いに等しい密結合変成器とした場合と等価である。
【００５６】
すなわち、図２において、トランスＴが密結合変成器であるとすると、以下の式（ｃ１３）が成立する。
【００５７】
ＩＴ１＝ＩＴ２ …（ｃ１３）
また、トランスＴの１次側および２次側のターン数が互いに等しく、密結合変成器であることから漏れ磁束がないとみなすと、それらに誘起される電圧が互いに等しくなることから、以下の式（ｃ１４）が成立する。
【００５８】
ＶＪ＝（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１４）
したがって、以下の式（ｃ１５）が成立する。
【００５９】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／２）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−ＶＪ
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１５）
また、上記の式（ｃ５）については、上記の式（ｃ１３）に鑑みれば、図２の回路においても成立することは明らかである。
【００６０】
図２に示す回路は、電流のリップルを低減する上で有効な回路である。すなわち、たとえば、先の図１に示したコンデンサ１２を、一対の昇圧チョッパ回路で共有し、これら昇圧チョッパ回路をマルチフェーズ駆動する場合には、コンデンサ１２のリップルを低減することができるとはいえ、各昇圧チョッパ回路のリアクトルの電流の増減周波数は、単一の昇圧チョッパ回路のスイッチング周波数と等しい。これに対し、図２に示す回路では、リアクトルの電流の増減周波数は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のスイッチング周波数の２倍となる。このため、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替えるタイミングをスイッチング周期が均等分割されたタイミングとすることで（その位相差をπとすることで）、リップルを低減できることに加えて、リアクトルの小型化が可能である。さらに、リアクトル用コイルＷＲのうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の接続される側に印加される電圧は、上記の式（ｃ１５）からわかるように、「（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２」となる。これに対しマルチフェーズ駆動の場合には、各リアクトルのそれぞれに電圧ＶＴ１，ＶＴ２のそれぞれが印加される。このため、リアクトル用コイルＷＲの両端の電位差が小さくなるため、電流リップルが小さくなり、ひいてはリアクトルのさらなる小型化が可能である。
【００６１】
ここで、本実施形態にかかるリアクトルは、これを単品にて製造した場合と比較して、インダクタンスが大きくなっていることに特徴がある。すなわち、リアクトル用コイルＷＲを、ターン数ＮＲとし、単品にて製造する場合、磁気抵抗Ｒを同一とすると、インダクタンスは、「（１／Ｒ）・（ＮＲ）＾２」となる。これに対し、本実施形態にかかるリアクトルは、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２の複合磁気部品によって構成されるが故、インダクタンスに、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のターン数Ｎが関係する。これは、リアクトルがエネルギを蓄積する磁気経路（足２１，２３を備えるループ経路、足２１，２２を備えるループ経路、足２１，２４を備えるループ経路）がトランス用コイルＷ１，Ｗ２を貫くことに起因している。
【００６２】
特に、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の巻き方を上記のように設定することで、トランス用コイルＷ１，Ｗ２がリアクトルのインダクタンスを増加させる側に寄与している。このため、リアクトル用コイルＷＲのターン数を低減することができるため、２つの理由により複合磁気部品ＣＭＰを小型化することができる。すなわち、まず第１に、ターン数が減少することで、足２１の長さを短くすることができる。第２に、ターン数が減少するために、リアクトル用コイルＷＲの配線抵抗が小さくなるため、その断面積を低減することができ、ひいては、足２１，２３間の間隔や、足２１，２２間の間隔を狭めることができる。
【００６３】
上述したように、複合磁気部品ＣＭＰにおいては、上記の式（ｃ５）が成立するため、トランス用コイルＷ１，Ｗ２を流れる電流ＩＴ１，ＩＴ２の一方の増加に伴って他方が増加し、一方の減少に伴って他方が減少する。しかも、これら電流値自体、互いに略等しくなる。このため、リアクトル用コイルＷＲを流れる電流ＩＲは、トランス用コイルＷ１，Ｗ２に均等に分担される。したがって、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２やダイオードＤｐ１，Ｄｐ２に流れる電流量を低減することができる。このため、それらの導通損失を低減することができる。また、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のターンオフ損失を低減したり、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のターンオフ時のサージ電圧を低減したりすることができる。
【００６４】
さらに、先の図１に示す制御装置３０によって、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替え位相をπずらす場合、オン・オフの１周期に対するオン時間の時比率が「１／２」付近となることで、リップルを著しく低減することができる。すなわち、この場合、「ＶＴ１＋ＶＴ２」は、コンデンサ１２側の電圧となって且つ、コンデンサ１２側の電圧は、コンデンサ１０側の電圧の２倍となる。このため、上記の式（ｃ１２）より、「ｄＩＲ・ｄｔ＝０」となる。また、「ＩＴ１＝ＩＴ２」であるため、出力電流のリップルは略ゼロとみなせる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２とを貫く足２１，２２が、四方を足２３，２４および接続部２５，２６によって囲われている。このため、これら足２３，２４および接続部２５，２６による電磁シールド効果のため、これら足２３，２４および接続部２５，２６に近接して電子部品を配置しつつも、磁気干渉を好適に回避することができる。このように、外側の足２３，２４や接続部２５，２６にコイルを設けない場合、足２３，２４や接続部２５，２６に囲われた足の数が増加しやすい。しかし、本実施形態では、トランス用コイルＷ２を、足２１，２２の双方によって貫くようにすることで、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１の双方を貫くループ経路とリアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ２の双方を貫くループ経路との一対のリアクトル経路について、それらを互いに相違させつつも足の数を極力低減することができる。このため、複合磁気部品ＣＭＰの小型化に寄与する。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６６】
図３に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図３において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００６７】
本実施形態では、足２１に限って透磁率の低い磁性体材料（ダストコアＤＣ）を採用することで、磁心２０において、足２１の磁気抵抗と比較して他の磁気抵抗を無視しうるものとした。このように、フェライトと比較して磁気飽和密度の高いダストコアを採用することで、足２１を小型化して複合磁気部品ＣＭＰをよりいっそう小型化できることに加えて、ギャップを設けた場合と比較して漏れ磁束を低減することができることから、漏れ磁束がコイルに誘導する渦電流による損失増加を低減することもできる。
【００６８】
また、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて昇降圧コンバータを構成した。すなわち、トランス用コイルＷ１は、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｎ１の接続点に接続され、トランス用コイルＷ２は、スイッチング素子Ｓｐ２，Ｓｎ２の接続点に接続されている。そして、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｎ１は、互いに相補的に駆動され、スイッチング素子Ｓｐ２，Ｓｎ２も互いに相補的に駆動される。これにより、スイッチング素子Ｓｎ１、Ｓｎ２のオン・オフの１周期に対するオン時間の時比率と、コンデンサ１０，１２の電圧に応じて、コンデンサ１０の電圧が昇圧されることで、その電気エネルギがコンデンサ１２に移動するか、コンデンサ１２の電圧が降圧されることで、その電気エネルギがコンデンサ１０に移動するかが定まる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
図４に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７０】
図示されるように、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲを足２１，２２の双方が貫くとともに、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを足２２，２１のそれぞれが貫くようにした。そして、外側の足２３，２４に低透磁率部材Ｌμを設けた。これにより、トランス用コイルＷ１，Ｗ２を対称的なものとすることができる。すなわち、これらを互いに同一の長さ等とすることが容易となる。このため、これらの抵抗値のばらつきによってトランス用経路（足２１，２２を備えるループ経路）の交流磁束の変動量の平均値がゼロからずれる偏磁現象を好適に回避することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、磁気エネルギ密度の大きい部分が一対の足２３，２４に分散することから、リアクトルのインダクタンスを第１の実施形態と同一とするうえでは、足２３，２４の断面積を、第１の実施形態の足２１の断面積の「１／２」とすればよい。
【００７２】
また、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて、降圧コンバータを構成した。すなわち、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｐ２がオンとなることで、コンデンサ１２からコンデンサ１０にエネルギが流出するとともに、コンデンサ１２のエネルギがリアクトルに蓄積され、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｐ２がオフとなることで、リアクトルに蓄積されたエネルギがコンデンサ１０に供給される。この際、コンデンサ１０には、コンデンサ１２の充電電圧が降圧された電圧が印加される。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
図５に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７４】
本実施形態でも、上記第３の実施形態と同様、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを貫く磁心の双方によってリアクトル用コイルＷＲを貫く設定としている。ただし、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲを貫く磁心を、低透磁率部材Ｌμを介して接続部２５，２６に接続した。これにより、低透磁率部材Ｌμについても四方を磁心２０の一部（足２３，２４および接続部２５，２６）に囲われるため、他の箇所と比較して漏れ磁束が多くなる低透磁率部材Ｌμからの漏れ磁束が、磁心２０の外部へと流出する事態を好適に抑制することができる。このため、足２３，２４および接続部２５，２６の近くに電子部品を配置したとしても、磁気干渉を好適に回避することができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて昇降圧コンバータを構成した。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７６】
図６に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図６において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７７】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に足２７を追加するとともに、トランス用コイルＷ３を追加した。そして、トランス用コイルＷ３が足２７によって貫かれるようにして且つ、トランス用コイルＷ２が足２１，２２，２７によって貫かれるようにした。ここで、トランス用コイルＷ２が足２１，２２，２７によって貫かれるようにしたのは、先の第１の実施形態において説明したように、足の数を低減するためである。
【００７８】
この回路の動作は、上記第１の実施形態と同様に考えることで、以下の式（ｃ１６），（ｃ１７）によって記述される。
【００７９】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／３）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２＋ＶＴ３）／３ …（ｃ１６）
ＩＴ１＝ＩＴ２＝ＩＴ３＝ＩＲ／３ …（ｃ１７）
この回路は、図７に示す回路において、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３を密結合変成器として且つ３つのトランス用コイルのターン数を互いに等しくしたものと等価となる。
【００８０】
本実施形態にかかる回路によれば、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２，Ｓｎ３のオン状態への切替位相を、オン・オフ操作の一周期をトランス用コイルＷ１〜Ｗ３の数で均等分割した期間ずつずらすことで（互いに「２π／３」ずつずらすことで）、電流のリップルを十分に低減することができる。さらにこの際、コンデンサ１２の電圧がコンデンサ１０の電圧の「３」倍程度となる場合、コンデンサ１２のリップルが著しく小さくなる。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
図８に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図８において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００８２】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に、足２７，２８を追加した。ここで、足２７は、磁性体の連続性を保った構成であり、足２８は、磁性体が低透磁率部材Ｌμによって分断された構成である。
【００８３】
そして、足２７は、トランス４０の１次側コイルＴＷ１および２次側コイルＴＷ２を貫く。１次側コイルＴＷ１は、フルブリッジ回路４２に接続され、２次側コイルＴＷ２は、全波整流回路４４に接続されている。全波整流回路４４には、リアクトルＲＷの一方の端子が接続され、リアクトルＲＷの他方の端子は、出力コンデンサ４６に接続されている。そして、リアクトルＲＷは、足２８によって貫かれている。
【００８４】
こうした構成によれば、トランス４０、フルブリッジ回路４２、全波整流回路４４、リアクトルＲＷおよび出力コンデンサ４６を備える絶縁コンバータの磁気部品と、第１の実施形態にかかる磁気部品とで磁心２０を共有することができる。ここで、トランス４０の磁束の経路は、足２７および足２３を備えるループ経路や、足２７および足２４を備えるループ経路である。また、リアクトルＲＷの磁束の経路は、足２８および足２３を備えるループ経路や、足２８および足２４を備えるループ経路である。
＜第７の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８５】
図９に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図９において、先の図４に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００８６】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に、足２７，２８を追加した。ここで、足２７，２８は、いずれも磁性体が低透磁率部材Ｌμによって分断された構成である。
【００８７】
一方、コンデンサ１２には、互いにターン数の等しいリアクトル５０，５２のそれぞれの一方の端子が接続されており、リアクトル５０，５２の他方の端子には、コンデンサ５４が接続されている。そして、リアクトル５０，５２のそれぞれは、足２７，２８のそれぞれによって貫かれている。ここで、リアクトル５０，５２は、コンデンサ１２およびコンデンサ５４間の差圧が印加されることで、足２７，２８を備えるループ経路において、大きさおよび向きが互いに等しい磁束を誘起するように設定されている。この場合、リアクトル５０，５２の誘起する磁束が足２１〜２４に流出する事態を好適に回避することができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とする例を示した。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８９】
図１０に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図１０において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００９０】
本実施形態では、磁心２０のうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の双方を貫くトランス用経路にも低透磁率部材Ｌμを備える。詳しくは、足２２を磁性体が分断された構成として且つ、その間に低透磁率部材Ｌμを挟み込む。ここで、足２２を選択したのは、磁心２０のうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の双方を貫く経路上に必ず低透磁率部材Ｌμを備えるためである。
【００９１】
こうした構成の場合、上記の式（ｃ４），（ｃ５）が成立しないため、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを流れる電流ＩＴ１，ＩＴ２は、増加期間や減少期間が互いに同期したものとはならない。しかし、この場合、たとえばスイッチング素子Ｓｎ１をオン且つスイッチング素子Ｓｎ２をオフすることで、トランス用コイルＷ１を流れる電流ＩＴ１を徐々に増加させて且つ、トランス用コイルＷ２を流れる電流ＩＴ２を徐々に減少させることができる。したがって、トランス用コイルＷ２を流れる電流がゼロである場合にスイッチング素子Ｓｎ２をオンとするなら、スイッチング素子Ｓｎ２のターンオン操作を、ゼロ電流スイッチングとすることができる。このため、たとえばスイッチング素子Ｓｐ２をスーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタとするなど、ボディーダイオード（ダイオードＤｐ２）のリカバリ電流が大きくなるものにあっては、ターンオン時のサージ電圧を低減するうえで特に有効である。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９２】
「エネルギ蓄積用コイルと補助コイルとの磁束の方向について」
たとえば先の図１において、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の巻き方を逆とすることで、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ１，Ｗ２に電流を流すことで、トランス用コイルＷ１，２に誘起される磁束の方向が図１の場合と逆となるようにしてもよい。この場合、インダクタンスは、「（ＮＲ−Ｎ／２）＾２／Ｒ」となるため、同一のインダクタンスを得るためのターン数を増大させる必要が生じるとはいえ、所望のインダクタンスに調節するための一手法とはなり得る。
【００９３】
「磁心について」
図１に例示されるように、いくつかの足２１〜２４と、その軸に直交する接続部２５，２６からなるものに限らない。たとえば、図１において、足２３，２４と接続部２５，２６をトロイダルコアに代え、その内周に足２１，２２を接続してもよい。この場合であっても、中間磁心部（足２１，２２）が磁心の一部に四方を覆われるため、磁気シールドの効果を有する。
【００９４】
エネルギ蓄積用コイルや補助コイルを貫く部分が四方を磁心の一部で覆われた構成に限らない。たとえば上記第１の実施形態（図１）において、足２３を削除してもよい（図１１（ａ））。また、上記第３の実施形態（図４）において、足２３を削除してもよい（図１２（ｂ））。こうした場合であっても、三方（２４と接続部２５，２６側）は、シールドされているため、三方に他の回路を配置するなら、磁気シールドの効果を奏することができる。
【００９５】
「補助コイルの数について」
２個または３個に限らず、４個以上であってもよい。この場合であっても、リアクトル用コイルＷＲと、補助コイルとのうちのいずれか１つを、中間磁心部の全てによって鎖交する構成とすることで、磁心を小型化することが可能となる。
【００９６】
「補助コイル同士の電流の関係について」
補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始する設定を設けない構成としては、上記第８の実施形態（図１０）に例示したものに限らない。たとえば、足２２をダストコアにて構成してもよい。
【００９７】
リアクトル用コイルＷＲを流れる電流のリップルの増加を許容できるなら、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のターン数を相違させてもよい。これにより、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを流れる電流の絶対値が相違するようになる。また、この場合、リアクトル用コイルＷＲは、単一のリアクトルとしては振舞わず、トランス用コイルＷ１，Ｗ２と疎結合した磁気部品となる。
【００９８】
「第２流通規制要素の開閉操作について」
たとえば、上記第１の実施形態（図１）において、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替えタイミングの位相差がπよりも小さい場合であっても、位相差がゼロでないなら、リップルを低減する効果はある。
【００９９】
「鎖交磁心部について」
複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つが、鎖交磁心部の全てによって貫かれる構成に限らない。たとえば、上記第１の実施形態（図１）において、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを、接続部２６のうち足２１を挟む両側のそれぞれによって貫かれるようにしてもよい。こうした構成は、以下の技術的思想の一実施形態である。
【０１００】
エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、前記磁心は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路とを構成し、前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となり、前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする。
【符号の説明】
【０１０１】
２０…磁心、ＷＲ…リアクトル用コイル（エネルギ蓄積用コイルの一実施形態）、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…トランス用コイル（補助コイルの一実施形態）、ＣＭＰ…複合磁気部品、Ｓｎ１，Ｓｎ２…スイッチング素子（図１の場合、第２流通規制要素の一実施形態）、Ｄｐ１，Ｄｐ２…ダイオード（図１の場合、第１流通規制要素の一実施形態）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用される複合磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換機に用いるチョッパ回路は、原理上、ドロッパ回路に比べて電力損失が少なく効率の良い電源を作ることができる。しかし、スイッチングに伴う電流リプルが入出力に流れるため、入出力に高調波ノイズが重畳しやすく、電源品質が低下しやすい問題がある。たとえば、昇圧チョッパ回路では、入力側にリアクトルが直接接続されているため入力側では比較的電源品質の低下は問題になりにくいものの、出力側では電流の交流成分が非常に大きくなるため、出力側での電流リプルの低減がしばしば求められる。
【０００３】
そこで従来は、たとえば下記特許文献１に見られるように、図１２に示すように、リアクトル用コイルＷＲに一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２が接続され、これらがそれぞれスイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２およびダイオードＤｐ１，Ｄｐ２に接続されたものも提案されている。これによれば、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２が交互にオン状態とされることで、ダイオードＤｐ１，Ｄｐ２から出力される電流に位相差が生じるため、リップルを低減させることができる。
【０００４】
ただし、通常の昇圧チョッパ回路では磁気部品がリアクトル１つで足りるのに対して、この回路では、トランスとリアクトルという二つの磁気部品が必要となるため、磁気部品の体格・コストの増加が無視できない。
【０００５】
そこで、上記特許文献１においては、リアクトルおよびトランスの磁心を一体的に構成することで磁心の全体の体格・コストの低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ただし、上記特許文献１記載の複合磁気部品では、外足にトランス用コイルを設けている。一方、一般にコイルからは、磁心内部に発生する磁束だけではなく、磁心外部を通る漏洩磁束が生じ、この漏洩磁束は、他の電気部品を鎖交することで電磁干渉を発生させることがある。このため、上記文献記載の複合磁気部品にあっては、他の回路部品を外足から十分に離して配置したり、外足を覆う磁気シールドを設けたりする必要があり、回路全体の大型化や磁気シールド設置に伴うコスト増加の問題がある。
【０００８】
また、先の図１２に示す回路は、直流磁束を生成するリアクトルと交流磁束を生成するトランスとを備えるものであるが故、上記文献で提案されている複合部品といえども、各磁気部品間で磁束を共有することによっては各磁路の最大磁束量自体を低減することはできない。このため、一体化によるデッドスペースの低減以上には、リアクトル部品とトランス部品との双方を設けたことによって互いにとってメリットとなるような相乗効果が期待できない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用される新たな複合磁気部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【００１１】
請求項１記載の発明は、エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、前記磁心は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルの少なくとも１つを貫く複数の鎖交磁心部を備え、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つ以外の残りは、それぞれ前記鎖交磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記特定の１つは、前記残りのそれぞれを貫く鎖交磁心部の全てに貫かれ、前記鎖交磁心部は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路との１部を構成し、前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となることを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、複数個の補助コイルのそれぞれについて、複数個の補助コイルおよびエネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよびエネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路を備えるため、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルのターン数の協働で、リアクトルのインダクタンスが定まることとなる。このため、エネルギ蓄積用コイルの磁心と、補助コイルの磁心とを一体的に構成するに際し、これらの有機的な結合によって、単に寄せ集めた以上の効果を得ることができる。
【００１３】
また、上記発明では鎖交磁心部の全てによって貫かれるコイルを設けることで、鎖交磁心部の数を低減することができ、ひいては複合磁気部品を小型化することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記エネルギ蓄積用コイルから該補助コイルに電流を流すことで前記エネルギ蓄積用コイルによって誘起される磁束の方向と前記補助コイルによって誘起される磁束の方向とが、前記補助コイルと前記エネルギ蓄積用コイルとを貫く前記リアクトル用経路において互いに等しいことを特徴とする。
【００１５】
上記設定によれば、複合磁気部品のリアクトルの実際のインダクタンスが、補助コイルのターン数によって増大する。このため、エネルギ蓄積用コイルのみによってリアクトルを構成した場合と比較して、インダクタンスを増大させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を複数備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルを貫く中間磁心部が四方を磁心の一部によって囲われるため、この一部によって電磁シールド効果を奏することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルから複数個の補助コイルのそれぞれへと流入する電流同士の差を低減することができるため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記補助コイルのターン数を互いに等しい値に設定したことを特徴とする。
【００２１】
上記発明が請求項４記載の発明特定事項を有する場合、エネルギ蓄積用コイルから複数個の補助コイルのそれぞれへと流入する電流同士の差を十分に低減することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、磁性体が分断された箇所を、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って備えることを特徴とする。
【００２３】
上記発明では、リアクトル用経路の磁気飽和を好適に回避することができる。また、一対の補助コイルを、密結合変成器の１次側コイルおよび２次側コイルとすることができるため、補助コイルを流れる電流同士の差を低減することができる。このため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って透磁率の低い磁性体を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記発明では、リアクトル用経路の磁気飽和を好適に回避することができる。また、一対の補助コイルを、密結合変成器の１次側コイルおよび２次側コイルとすることができるため、補助コイルを流れる電流同士の差を低減することができる。このため、補助コイルのそれぞれに対応する第１流通規制要素および第２流通規制要素の発熱量の差を低減することができる。また、エネルギ蓄積用コイルを流れる電流と比較して、補助コイルのそれぞれに対応する第２流通規制要素を流れる電流を小さくすることができるため、その開操作に伴うスイッチング損失やサージ電圧を低減することもできる。また、こうした効果を奏するべく磁心にギャップを設ける場合と比較して、漏れ磁束を低減することができ、ひいては漏れ磁束がコイルに誘導することで発生する渦電流損を好適に低減することができる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、前記エネルギ蓄積用コイルと、前記複数個の補助コイルのうちの特定の１つ以外の残りとは、それぞれ前記複数の中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記特定の１つの補助コイルは、前記特定の１つ以外の残りと前記エネルギ蓄積用コイルとのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記磁心は、前記中間磁心部を前記複数個よりも多数備え、前記中間磁心部のうち前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれも貫かないものが、前記エネルギ蓄積用コイルおよび前記補助コイル以外のコイルを貫くことを特徴とする。
【００２８】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルの誘起する磁束との干渉を回避しつつ、これ以外のコイルの磁心を一体的に構成することができる。このため、磁気部品の小型化を促進することができる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、前記複数個の補助コイルは、それぞれ前記中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、前記エネルギ蓄積用コイルは、前記補助コイルのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする。
【００３０】
上記発明では、複数個の補助コイルの対称性を保ちやすい。このため、たとえば補助コイルのターン数を同一とした場合等にあっては、補助コイルによって誘起される磁束に偏りが生じることを抑制することができる。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記中間磁心部は、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部を備え、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部のそれぞれが、互いに同一の電圧が印加されて且つターン数が互いに等しい一対のコイルのそれぞれを貫き、前記一対のコイルは、前記一対の中間磁心を備えるループ経路に誘起される磁束の方向が互いに等しいことを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、エネルギ蓄積用コイルおよび補助コイルの誘起する磁束との干渉を回避しつつ、これ以外のコイルの磁心を一体的に構成することができる。このため、磁気部品の小型化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる複合磁気部品の等価回路を示す回路図。
【図３】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【図４】第３の実施形態にかかるシステム構成図。
【図５】第４の実施形態にかかるシステム構成図。
【図６】第５の実施形態にかかるシステム構成図。
【図７】同実施形態にかかる複合磁気部品の等価回路を示す回路図。
【図８】第６の実施形態にかかるシステム構成図。
【図９】第７の実施形態にかかるシステム構成図。
【図１０】第８の実施形態にかかるシステム構成図。
【図１１】上記実施形態の変形例にかかる複合磁気部品を示す図。
【図１２】従来の電力変換回路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる複合磁気部品を昇圧コンバータに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３６】
図示されるコンデンサ１０は、複合磁気部品ＣＭＰを構成するリアクトル用コイルＷＲの一方の端子に接続されている。リアクトル用コイルＷＲの他方の端子は、一対のトランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれの一方の端子に接続されており、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれの他方の端子には、スイッチング素子Ｓｎ１およびダイオードＤｐ１の接続点とスイッチング素子Ｓｎ２およびダイオードＤｐ２の接続点とのそれぞれが接続されている。ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２を、ＭＯＳ電界効果トランジスタとしており、これらには、それぞれダイオードＤｎ１，Ｄｎ２が逆並列に接続されている。なお、ダイオードＤｎ１，Ｄｎ２は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のボディーダイオードであってもよい。
【００３７】
上記ダイオードＤｐ１，Ｄｐ２のカソード側は、コンデンサ１２に接続されている。
【００３８】
上記リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２とは、共通の磁心２０によって貫かれており、それらリアクトル用コイルＷＲ、トランス用コイルＷ１，Ｗ２および磁心２０によって複合磁気部品ＣＭＰを構成している。
【００３９】
ここで、磁心２０は、たとえばフェライト等の磁性体からなり、中足（足２１，２２）と、これらを挟む外足（足２３，２４）と、足２１〜２４の両端に接続される接続部２５，２６とを備えて構成されている。そして、上記リアクトル用コイルＷＲは、足２１に貫かれ、トランス用コイルＷ１は、足２２に貫かれている。また、トランス用コイルＷ２は、足２１，２２の双方に貫かれている。
【００４０】
トランス用コイルＷ１の巻き方は、次のように設定されている。すなわち、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ１に電流を流した場合、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１の双方を貫くループ経路（足２１，２２を含む経路）において、トランス用コイルＷ１およびリアクトル用コイルＷＲのそれぞれに流れる電流によって誘起される磁束の方向が同一となるように設定されている。また、トランス用コイルＷ２の巻き方は、次のように設定されている。すなわち、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ２に電流を流した場合、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ２の双方を貫くループ経路（足２１，２３を含む経路、足２１，２４を含む経路）において、トランス用コイルＷ２およびリアクトル用コイルＷＲのそれぞれに流れる電流によって誘起される磁束の方向が同一となるように設定されている。
【００４１】
上記足２１は、磁性体同士が分断されて間に低透磁率部材Ｌμを挟みこんでいる部分を有する。これに対し、足２２，２３，２４は、低透磁率部材Ｌμを挟むことなく、連続した磁性体からなる。図１には、足２２，２３，２４の中央部に破線を記載しているが、これは、実際の製造工程に起因して生じうる間隙等を表現したものである。すなわち、製造工程の初期においては、この部分で足２１〜２４が２分され、２分されたそれぞれが接続部２５，２６のそれぞれに接合された部材が製造される。そして、それらにリアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１，Ｗ２を巻いた後、２分されている磁心同士を接続することで複合磁気部品ＣＭＰが製造される。このため、図１に示す破線部は、厳密には、クリアランスを有する等、それ以外の部分と比較して磁性体の密度が小さくなり得る。
【００４２】
上記トランス用コイルＷ１，Ｗ２は、ターン数が互いに等しいターン数Ｎとされる。ちなみに、ターン数とは、コイルの鎖交磁束をコイル内の磁束で割った値である。
【００４３】
ここで、上記複合磁気部品ＣＭＰの動作原理を説明する。
【００４４】
まず、足２１を通る磁束φ１と、足２２を通る磁束φ２とのそれぞれを、接続部２６から接続部２５に進む方向を正とする磁束であると定義する。また、リアクトル用コイルＷＲのターン数をターン数ＮＲとし、リアクトル用コイルＷＲに流れる電流を電流ＩＲとする。また、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２との接続点の電圧を電圧ＶＪとする。また、トランス用コイルＷ１を流れる電流を電流ＩＴ１とし、トランス用コイルＷ１とスイッチング素子Ｓｎ１およびダイオードＤｐ１の接続点の電圧を電圧ＶＴ１とする。さらに、トランス用コイルＷ２を流れる電流を電流ＩＴ２とし、トランス用コイルＷ２とスイッチング素子Ｓｎ２およびダイオードＤｐ２の接続点の電圧を電圧ＶＴ２とする。加えて、足２１のうち低透磁率部材Ｌμの部分の磁気抵抗を磁気抵抗Ｒとする。
【００４５】
今、足２１，２３を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁気抵抗は、低透磁率部材Ｌμ部分が他の部分と比較して十分に大きいため、以下の式（ｃ１）が成立する。
【００４６】
Ｎ・ＩＴ２＋ＮＲ・ＩＲ＝Ｒ・φ１ …（ｃ１）
また、足２１，２２を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁気抵抗は、低透磁率部材Ｌμ部分が他の部分と比較して十分に大きいため、以下の式（ｃ２）が成立する。
【００４７】
Ｎ・ＩＴ１＋ＮＲ・ＩＲ＝Ｒ・φ１ （ｃ２）
また、足２２，２４を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁性体が連続性を有するように構成されていることから、磁気抵抗を無視しうるとして、以下の式（ｃ３）が成立する。
【００４８】
Ｎ・ＩＴ１−Ｎ・ＩＴ２＝０ …（ｃ３）
一方、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２との接続点にキルヒホッフの法則を適用することで、以下の式（ｃ４）が得られる。
【００４９】
ＩＴ１＋ＩＴ２＝ＩＲ …（ｃ４）
上記の式（ｃ３），（ｃ４）より、以下の式（ｃ５）が成立する。
【００５０】
ＩＴ１＝ＩＴ２＝ＩＲ／２ …（ｃ５）
一方、磁束φ１，φ２の変化は、磁束密度の時間による偏微分に関するマックスウェル方程式によって以下のように定まる。
【００５１】
ＮＲ・（ｄφ１／ｄｔ）＝ＶＲ−ＶＪ …（ｃ６）
Ｎ・（ｄφ２／ｄｔ）＝ＶＴ１−ＶＪ …（ｃ７）
Ｎ・｛ｄ（φ１＋φ２）／ｄｔ｝＝ＶＪ−ＶＴ２ …（ｃ８）
上記の式（ｃ７），（ｃ８）より、以下の式（ｃ９）が成立する。
【００５２】
Ｎ・（ｄφ１／ｄｔ）＝２ＶＪ−ＶＴ１−ＶＴ２ …（ｃ９）
上記の式（ｃ６），（ｃ９）より、以下の式（ｃ１０）が成立する。
【００５３】
（ＮＲ＋Ｎ／２）・（ｄφ１／ｄｔ）＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１０）
上記の式（ｃ１），（ｃ５）より、以下の式（ｃ１１）が成立する。
【００５４】
（ＮＲ＋Ｎ／２）・ＩＲ＝Ｒ・φ１ …（ｃ１１）
上記の式（ｃ１０），（ｃ１１）より、以下の式（ｃ１２）が成立する。
【００５５】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／２）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１２）
以上より、複合磁気部品ＣＭＰは、図２に示す回路おいて、トランスＴを、１次側と２次側とのターン数が互いに等しい密結合変成器とした場合と等価である。
【００５６】
すなわち、図２において、トランスＴが密結合変成器であるとすると、以下の式（ｃ１３）が成立する。
【００５７】
ＩＴ１＝ＩＴ２ …（ｃ１３）
また、トランスＴの１次側および２次側のターン数が互いに等しく、密結合変成器であることから漏れ磁束がないとみなすと、それらに誘起される電圧が互いに等しくなることから、以下の式（ｃ１４）が成立する。
【００５８】
ＶＪ＝（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１４）
したがって、以下の式（ｃ１５）が成立する。
【００５９】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／２）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−ＶＪ
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２ …（ｃ１５）
また、上記の式（ｃ５）については、上記の式（ｃ１３）に鑑みれば、図２の回路においても成立することは明らかである。
【００６０】
図２に示す回路は、電流のリップルを低減する上で有効な回路である。すなわち、たとえば、先の図１に示したコンデンサ１２を、一対の昇圧チョッパ回路で共有し、これら昇圧チョッパ回路をマルチフェーズ駆動する場合には、コンデンサ１２のリップルを低減することができるとはいえ、各昇圧チョッパ回路のリアクトルの電流の増減周波数は、単一の昇圧チョッパ回路のスイッチング周波数と等しい。これに対し、図２に示す回路では、リアクトルの電流の増減周波数は、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のスイッチング周波数の２倍となる。このため、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替えるタイミングをスイッチング周期が均等分割されたタイミングとすることで（その位相差をπとすることで）、リップルを低減できることに加えて、リアクトルの小型化が可能である。さらに、リアクトル用コイルＷＲのうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の接続される側に印加される電圧は、上記の式（ｃ１５）からわかるように、「（ＶＴ１＋ＶＴ２）／２」となる。これに対しマルチフェーズ駆動の場合には、各リアクトルのそれぞれに電圧ＶＴ１，ＶＴ２のそれぞれが印加される。このため、リアクトル用コイルＷＲの両端の電位差が小さくなるため、電流リップルが小さくなり、ひいてはリアクトルのさらなる小型化が可能である。
【００６１】
ここで、本実施形態にかかるリアクトルは、これを単品にて製造した場合と比較して、インダクタンスが大きくなっていることに特徴がある。すなわち、リアクトル用コイルＷＲを、ターン数ＮＲとし、単品にて製造する場合、磁気抵抗Ｒを同一とすると、インダクタンスは、「（１／Ｒ）・（ＮＲ）＾２」となる。これに対し、本実施形態にかかるリアクトルは、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２の複合磁気部品によって構成されるが故、インダクタンスに、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のターン数Ｎが関係する。これは、リアクトルがエネルギを蓄積する磁気経路（足２１，２３を備えるループ経路、足２１，２２を備えるループ経路、足２１，２４を備えるループ経路）がトランス用コイルＷ１，Ｗ２を貫くことに起因している。
【００６２】
特に、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の巻き方を上記のように設定することで、トランス用コイルＷ１，Ｗ２がリアクトルのインダクタンスを増加させる側に寄与している。このため、リアクトル用コイルＷＲのターン数を低減することができるため、２つの理由により複合磁気部品ＣＭＰを小型化することができる。すなわち、まず第１に、ターン数が減少することで、足２１の長さを短くすることができる。第２に、ターン数が減少するために、リアクトル用コイルＷＲの配線抵抗が小さくなるため、その断面積を低減することができ、ひいては、足２１，２３間の間隔や、足２１，２２間の間隔を狭めることができる。
【００６３】
上述したように、複合磁気部品ＣＭＰにおいては、上記の式（ｃ５）が成立するため、トランス用コイルＷ１，Ｗ２を流れる電流ＩＴ１，ＩＴ２の一方の増加に伴って他方が増加し、一方の減少に伴って他方が減少する。しかも、これら電流値自体、互いに略等しくなる。このため、リアクトル用コイルＷＲを流れる電流ＩＲは、トランス用コイルＷ１，Ｗ２に均等に分担される。したがって、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２やダイオードＤｐ１，Ｄｐ２に流れる電流量を低減することができる。このため、それらの導通損失を低減することができる。また、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のターンオフ損失を低減したり、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のターンオフ時のサージ電圧を低減したりすることができる。
【００６４】
さらに、先の図１に示す制御装置３０によって、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替え位相をπずらす場合、オン・オフの１周期に対するオン時間の時比率が「１／２」付近となることで、リップルを著しく低減することができる。すなわち、この場合、「ＶＴ１＋ＶＴ２」は、コンデンサ１２側の電圧となって且つ、コンデンサ１２側の電圧は、コンデンサ１０側の電圧の２倍となる。このため、上記の式（ｃ１２）より、「ｄＩＲ・ｄｔ＝０」となる。また、「ＩＴ１＝ＩＴ２」であるため、出力電流のリップルは略ゼロとみなせる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲとトランス用コイルＷ１，Ｗ２とを貫く足２１，２２が、四方を足２３，２４および接続部２５，２６によって囲われている。このため、これら足２３，２４および接続部２５，２６による電磁シールド効果のため、これら足２３，２４および接続部２５，２６に近接して電子部品を配置しつつも、磁気干渉を好適に回避することができる。このように、外側の足２３，２４や接続部２５，２６にコイルを設けない場合、足２３，２４や接続部２５，２６に囲われた足の数が増加しやすい。しかし、本実施形態では、トランス用コイルＷ２を、足２１，２２の双方によって貫くようにすることで、リアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ１の双方を貫くループ経路とリアクトル用コイルＷＲおよびトランス用コイルＷ２の双方を貫くループ経路との一対のリアクトル経路について、それらを互いに相違させつつも足の数を極力低減することができる。このため、複合磁気部品ＣＭＰの小型化に寄与する。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６６】
図３に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図３において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００６７】
本実施形態では、足２１に限って透磁率の低い磁性体材料（ダストコアＤＣ）を採用することで、磁心２０において、足２１の磁気抵抗と比較して他の磁気抵抗を無視しうるものとした。このように、フェライトと比較して磁気飽和密度の高いダストコアを採用することで、足２１を小型化して複合磁気部品ＣＭＰをよりいっそう小型化できることに加えて、ギャップを設けた場合と比較して漏れ磁束を低減することができることから、漏れ磁束がコイルに誘導する渦電流による損失増加を低減することもできる。
【００６８】
また、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて昇降圧コンバータを構成した。すなわち、トランス用コイルＷ１は、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｎ１の接続点に接続され、トランス用コイルＷ２は、スイッチング素子Ｓｐ２，Ｓｎ２の接続点に接続されている。そして、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｎ１は、互いに相補的に駆動され、スイッチング素子Ｓｐ２，Ｓｎ２も互いに相補的に駆動される。これにより、スイッチング素子Ｓｎ１、Ｓｎ２のオン・オフの１周期に対するオン時間の時比率と、コンデンサ１０，１２の電圧に応じて、コンデンサ１０の電圧が昇圧されることで、その電気エネルギがコンデンサ１２に移動するか、コンデンサ１２の電圧が降圧されることで、その電気エネルギがコンデンサ１０に移動するかが定まる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
図４に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７０】
図示されるように、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲを足２１，２２の双方が貫くとともに、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを足２２，２１のそれぞれが貫くようにした。そして、外側の足２３，２４に低透磁率部材Ｌμを設けた。これにより、トランス用コイルＷ１，Ｗ２を対称的なものとすることができる。すなわち、これらを互いに同一の長さ等とすることが容易となる。このため、これらの抵抗値のばらつきによってトランス用経路（足２１，２２を備えるループ経路）の交流磁束の変動量の平均値がゼロからずれる偏磁現象を好適に回避することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、磁気エネルギ密度の大きい部分が一対の足２３，２４に分散することから、リアクトルのインダクタンスを第１の実施形態と同一とするうえでは、足２３，２４の断面積を、第１の実施形態の足２１の断面積の「１／２」とすればよい。
【００７２】
また、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて、降圧コンバータを構成した。すなわち、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｐ２がオンとなることで、コンデンサ１２からコンデンサ１０にエネルギが流出するとともに、コンデンサ１２のエネルギがリアクトルに蓄積され、スイッチング素子Ｓｐ１，Ｓｐ２がオフとなることで、リアクトルに蓄積されたエネルギがコンデンサ１０に供給される。この際、コンデンサ１０には、コンデンサ１２の充電電圧が降圧された電圧が印加される。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
図５に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７４】
本実施形態でも、上記第３の実施形態と同様、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを貫く磁心の双方によってリアクトル用コイルＷＲを貫く設定としている。ただし、本実施形態では、リアクトル用コイルＷＲを貫く磁心を、低透磁率部材Ｌμを介して接続部２５，２６に接続した。これにより、低透磁率部材Ｌμについても四方を磁心２０の一部（足２３，２４および接続部２５，２６）に囲われるため、他の箇所と比較して漏れ磁束が多くなる低透磁率部材Ｌμからの漏れ磁束が、磁心２０の外部へと流出する事態を好適に抑制することができる。このため、足２３，２４および接続部２５，２６の近くに電子部品を配置したとしても、磁気干渉を好適に回避することができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、複合磁気部品ＣＭＰを用いて昇降圧コンバータを構成した。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７６】
図６に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図６において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００７７】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に足２７を追加するとともに、トランス用コイルＷ３を追加した。そして、トランス用コイルＷ３が足２７によって貫かれるようにして且つ、トランス用コイルＷ２が足２１，２２，２７によって貫かれるようにした。ここで、トランス用コイルＷ２が足２１，２２，２７によって貫かれるようにしたのは、先の第１の実施形態において説明したように、足の数を低減するためである。
【００７８】
この回路の動作は、上記第１の実施形態と同様に考えることで、以下の式（ｃ１６），（ｃ１７）によって記述される。
【００７９】
（１／Ｒ）・（ＮＲ＋Ｎ／３）＾２・（ｄＩＲ／ｄｔ）
＝ＶＲ−（ＶＴ１＋ＶＴ２＋ＶＴ３）／３ …（ｃ１６）
ＩＴ１＝ＩＴ２＝ＩＴ３＝ＩＲ／３ …（ｃ１７）
この回路は、図７に示す回路において、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３を密結合変成器として且つ３つのトランス用コイルのターン数を互いに等しくしたものと等価となる。
【００８０】
本実施形態にかかる回路によれば、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２，Ｓｎ３のオン状態への切替位相を、オン・オフ操作の一周期をトランス用コイルＷ１〜Ｗ３の数で均等分割した期間ずつずらすことで（互いに「２π／３」ずつずらすことで）、電流のリップルを十分に低減することができる。さらにこの際、コンデンサ１２の電圧がコンデンサ１０の電圧の「３」倍程度となる場合、コンデンサ１２のリップルが著しく小さくなる。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
図８に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図８において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００８２】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に、足２７，２８を追加した。ここで、足２７は、磁性体の連続性を保った構成であり、足２８は、磁性体が低透磁率部材Ｌμによって分断された構成である。
【００８３】
そして、足２７は、トランス４０の１次側コイルＴＷ１および２次側コイルＴＷ２を貫く。１次側コイルＴＷ１は、フルブリッジ回路４２に接続され、２次側コイルＴＷ２は、全波整流回路４４に接続されている。全波整流回路４４には、リアクトルＲＷの一方の端子が接続され、リアクトルＲＷの他方の端子は、出力コンデンサ４６に接続されている。そして、リアクトルＲＷは、足２８によって貫かれている。
【００８４】
こうした構成によれば、トランス４０、フルブリッジ回路４２、全波整流回路４４、リアクトルＲＷおよび出力コンデンサ４６を備える絶縁コンバータの磁気部品と、第１の実施形態にかかる磁気部品とで磁心２０を共有することができる。ここで、トランス４０の磁束の経路は、足２７および足２３を備えるループ経路や、足２７および足２４を備えるループ経路である。また、リアクトルＲＷの磁束の経路は、足２８および足２３を備えるループ経路や、足２８および足２４を備えるループ経路である。
＜第７の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８５】
図９に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図９において、先の図４に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００８６】
図示されるように、本実施形態では、磁心２０に、足２７，２８を追加した。ここで、足２７，２８は、いずれも磁性体が低透磁率部材Ｌμによって分断された構成である。
【００８７】
一方、コンデンサ１２には、互いにターン数の等しいリアクトル５０，５２のそれぞれの一方の端子が接続されており、リアクトル５０，５２の他方の端子には、コンデンサ５４が接続されている。そして、リアクトル５０，５２のそれぞれは、足２７，２８のそれぞれによって貫かれている。ここで、リアクトル５０，５２は、コンデンサ１２およびコンデンサ５４間の差圧が印加されることで、足２７，２８を備えるループ経路において、大きさおよび向きが互いに等しい磁束を誘起するように設定されている。この場合、リアクトル５０，５２の誘起する磁束が足２１〜２４に流出する事態を好適に回避することができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とする例を示した。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８９】
図１０に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図１０において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００９０】
本実施形態では、磁心２０のうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の双方を貫くトランス用経路にも低透磁率部材Ｌμを備える。詳しくは、足２２を磁性体が分断された構成として且つ、その間に低透磁率部材Ｌμを挟み込む。ここで、足２２を選択したのは、磁心２０のうちトランス用コイルＷ１，Ｗ２の双方を貫く経路上に必ず低透磁率部材Ｌμを備えるためである。
【００９１】
こうした構成の場合、上記の式（ｃ４），（ｃ５）が成立しないため、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを流れる電流ＩＴ１，ＩＴ２は、増加期間や減少期間が互いに同期したものとはならない。しかし、この場合、たとえばスイッチング素子Ｓｎ１をオン且つスイッチング素子Ｓｎ２をオフすることで、トランス用コイルＷ１を流れる電流ＩＴ１を徐々に増加させて且つ、トランス用コイルＷ２を流れる電流ＩＴ２を徐々に減少させることができる。したがって、トランス用コイルＷ２を流れる電流がゼロである場合にスイッチング素子Ｓｎ２をオンとするなら、スイッチング素子Ｓｎ２のターンオン操作を、ゼロ電流スイッチングとすることができる。このため、たとえばスイッチング素子Ｓｐ２をスーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタとするなど、ボディーダイオード（ダイオードＤｐ２）のリカバリ電流が大きくなるものにあっては、ターンオン時のサージ電圧を低減するうえで特に有効である。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９２】
「エネルギ蓄積用コイルと補助コイルとの磁束の方向について」
たとえば先の図１において、トランス用コイルＷ１，Ｗ２の巻き方を逆とすることで、リアクトル用コイルＷＲからトランス用コイルＷ１，Ｗ２に電流を流すことで、トランス用コイルＷ１，２に誘起される磁束の方向が図１の場合と逆となるようにしてもよい。この場合、インダクタンスは、「（ＮＲ−Ｎ／２）＾２／Ｒ」となるため、同一のインダクタンスを得るためのターン数を増大させる必要が生じるとはいえ、所望のインダクタンスに調節するための一手法とはなり得る。
【００９３】
「磁心について」
図１に例示されるように、いくつかの足２１〜２４と、その軸に直交する接続部２５，２６からなるものに限らない。たとえば、図１において、足２３，２４と接続部２５，２６をトロイダルコアに代え、その内周に足２１，２２を接続してもよい。この場合であっても、中間磁心部（足２１，２２）が磁心の一部に四方を覆われるため、磁気シールドの効果を有する。
【００９４】
エネルギ蓄積用コイルや補助コイルを貫く部分が四方を磁心の一部で覆われた構成に限らない。たとえば上記第１の実施形態（図１）において、足２３を削除してもよい（図１１（ａ））。また、上記第３の実施形態（図４）において、足２３を削除してもよい（図１２（ｂ））。こうした場合であっても、三方（２４と接続部２５，２６側）は、シールドされているため、三方に他の回路を配置するなら、磁気シールドの効果を奏することができる。
【００９５】
「補助コイルの数について」
２個または３個に限らず、４個以上であってもよい。この場合であっても、リアクトル用コイルＷＲと、補助コイルとのうちのいずれか１つを、中間磁心部の全てによって鎖交する構成とすることで、磁心を小型化することが可能となる。
【００９６】
「補助コイル同士の電流の関係について」
補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始する設定を設けない構成としては、上記第８の実施形態（図１０）に例示したものに限らない。たとえば、足２２をダストコアにて構成してもよい。
【００９７】
リアクトル用コイルＷＲを流れる電流のリップルの増加を許容できるなら、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のターン数を相違させてもよい。これにより、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを流れる電流の絶対値が相違するようになる。また、この場合、リアクトル用コイルＷＲは、単一のリアクトルとしては振舞わず、トランス用コイルＷ１，Ｗ２と疎結合した磁気部品となる。
【００９８】
「第２流通規制要素の開閉操作について」
たとえば、上記第１の実施形態（図１）において、スイッチング素子Ｓｎ１，Ｓｎ２のオン状態への切り替えタイミングの位相差がπよりも小さい場合であっても、位相差がゼロでないなら、リップルを低減する効果はある。
【００９９】
「鎖交磁心部について」
複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つが、鎖交磁心部の全てによって貫かれる構成に限らない。たとえば、上記第１の実施形態（図１）において、トランス用コイルＷ１，Ｗ２のそれぞれを、接続部２６のうち足２１を挟む両側のそれぞれによって貫かれるようにしてもよい。こうした構成は、以下の技術的思想の一実施形態である。
【０１００】
エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、前記磁心は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路とを構成し、前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となり、前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする。
【符号の説明】
【０１０１】
２０…磁心、ＷＲ…リアクトル用コイル（エネルギ蓄積用コイルの一実施形態）、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…トランス用コイル（補助コイルの一実施形態）、ＣＭＰ…複合磁気部品、Ｓｎ１，Ｓｎ２…スイッチング素子（図１の場合、第２流通規制要素の一実施形態）、Ｄｐ１，Ｄｐ２…ダイオード（図１の場合、第１流通規制要素の一実施形態）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、
前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、
前記磁心は、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルの少なくとも１つを貫く複数の鎖交磁心部を備え、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つ以外の残りは、それぞれ前記鎖交磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記特定の１つは、前記残りのそれぞれを貫く鎖交磁心部の全てに貫かれ、
前記鎖交磁心部は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路との１部を構成し、
前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項２】
前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記エネルギ蓄積用コイルから該補助コイルに電流を流すことで前記エネルギ蓄積用コイルによって誘起される磁束の方向と前記補助コイルによって誘起される磁束の方向とが、前記補助コイルと前記エネルギ蓄積用コイルとを貫く前記リアクトル用経路において互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の複合磁気部品。
【請求項３】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を複数備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含むことを特徴とする請求項１または２記載の複合磁気部品。
【請求項４】
前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項５】
前記補助コイルのターン数を互いに等しい値に設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項６】
前記磁心は、磁性体が分断された箇所を、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項７】
前記磁心は、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って透磁率の低い磁性体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項８】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記エネルギ蓄積用コイルと、前記複数個の補助コイルのうちの特定の１つ以外の残りとは、それぞれ前記複数の中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記特定の１つの補助コイルは、前記特定の１つ以外の残りと前記エネルギ蓄積用コイルとのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項９】
前記磁心は、前記中間磁心部を前記複数個よりも多数備え、
前記中間磁心部のうち前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれも貫かないものが、前記エネルギ蓄積用コイルおよび前記補助コイル以外のコイルを貫くことを特徴とする請求項８記載の複合磁気部品。
【請求項１０】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記複数個の補助コイルは、それぞれ前記中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記エネルギ蓄積用コイルは、前記補助コイルのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項１１】
前記中間磁心部は、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部を備え、
前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部のそれぞれが、互いに同一の電圧が印加されて且つターン数が互いに等しい一対のコイルのそれぞれを貫き、
前記一対のコイルは、前記一対の中間磁心を備えるループ経路に誘起される磁束の方向が互いに等しいことを特徴とする請求項１０記載の複合磁気部品。
【請求項１】
エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第１流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第２流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第２流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、
前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、
前記磁心は、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルの少なくとも１つを貫く複数の鎖交磁心部を備え、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の１つ以外の残りは、それぞれ前記鎖交磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記特定の１つは、前記残りのそれぞれを貫く鎖交磁心部の全てに貫かれ、
前記鎖交磁心部は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち１つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路との１部を構成し、
前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となることを特徴とする複合磁気部品。
【請求項２】
前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記エネルギ蓄積用コイルから該補助コイルに電流を流すことで前記エネルギ蓄積用コイルによって誘起される磁束の方向と前記補助コイルによって誘起される磁束の方向とが、前記補助コイルと前記エネルギ蓄積用コイルとを貫く前記リアクトル用経路において互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の複合磁気部品。
【請求項３】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を複数備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含むことを特徴とする請求項１または２記載の複合磁気部品。
【請求項４】
前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの１つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項５】
前記補助コイルのターン数を互いに等しい値に設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項６】
前記磁心は、磁性体が分断された箇所を、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項７】
前記磁心は、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って透磁率の低い磁性体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項８】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記エネルギ蓄積用コイルと、前記複数個の補助コイルのうちの特定の１つ以外の残りとは、それぞれ前記複数の中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記特定の１つの補助コイルは、前記特定の１つ以外の残りと前記エネルギ蓄積用コイルとのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項９】
前記磁心は、前記中間磁心部を前記複数個よりも多数備え、
前記中間磁心部のうち前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれも貫かないものが、前記エネルギ蓄積用コイルおよび前記補助コイル以外のコイルを貫くことを特徴とする請求項８記載の複合磁気部品。
【請求項１０】
前記磁心は、四方を該磁心の一部によって囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記複数個の補助コイルは、それぞれ前記中間磁心部のうちの互いに相違するもの１つのみに貫かれ、
前記エネルギ蓄積用コイルは、前記補助コイルのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合磁気部品。
【請求項１１】
前記中間磁心部は、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部を備え、
前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部のそれぞれが、互いに同一の電圧が印加されて且つターン数が互いに等しい一対のコイルのそれぞれを貫き、
前記一対のコイルは、前記一対の中間磁心を備えるループ経路に誘起される磁束の方向が互いに等しいことを特徴とする請求項１０記載の複合磁気部品。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１５２９８（Ｐ２０１３−１１５２９８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１５０５（Ｐ２０１１−２６１５０５）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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