(57)【要約】【課題】大型化することなく、磁気飽和し難くて漏れ磁束を低減できるコイル部品を提供する。【解決手段】多相のトランス結合に利用されるコイル部品であって、複数の独立したコイルと１つ以上の磁性コアとを備え、前記磁性コアは、前記コイルの少なくとも一部が配置され、直列に配置される一対の外側脚片と前記一対の外側脚片の間に介在されるギャップとを有する複数の外側脚部と、任意の２つの前記外側脚部の間に配置される部分を有し、ギャップが介在されない中央脚部と、前記複数の外側脚部と前記中央脚部とを並列状態で連結する一対の連結部とを備え、前記中央脚部の比透磁率が、前記各外側脚部の比透磁率よりも小さいコイル部品。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相のトランス結合に利用されるコイル部品であって、
複数の独立したコイルと１つ以上の磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、
前記コイルの少なくとも一部が配置され、直列に配置される一対の外側脚片と前記一対の外側脚片の間に介在されるギャップとを有する複数の外側脚部と、
任意の２つの前記外側脚部の間に配置される部分を有し、ギャップが介在されない中央脚部と、
前記複数の外側脚部と前記中央脚部とを並列状態で連結する一対の連結部とを備え、
前記中央脚部の比透磁率が、前記各外側脚部の比透磁率よりも小さいコイル部品。
【請求項２】
前記中央脚部の断面積が、前記各外側脚部の断面積よりも小さい請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記複数のコイルのうち任意のコイルと残りのコイルとの結合係数の合計が、０．７以上である請求項１又は請求項２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記各連結部は、ギャップを介さず一連に形成されており、
前記各外側脚部における前記一対の外側脚片の一方と前記一対の連結部の一方とが一体成形され、
前記各外側脚部における前記一対の外側脚片の他方と前記一対の連結部の他方とが一体成形され、
前記中央脚部は、前記外側脚部及び前記連結部とは独立した成形体である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコイル部品。
【請求項５】
１つの前記磁性コアを有し、
前記各外側脚部には、前記各コイルが配置される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコイル部品。
【請求項６】
環状に配置される複数の前記磁性コアを有し、
前記各磁性コアは、２つの前記外側脚部を有し、
前記コイルは、隣接する前記磁性コアのうち、一方の前記磁性コアの一方の前記外側脚部と、他方の前記磁性コアの一方の前記外側脚部とを一括して内部に収納する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコイル部品。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコイル部品を備える回路基板。
【請求項８】
請求項７に記載の回路基板を備える電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル部品、回路基板、及び電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイルと磁性コアとを備えるコイル部品として、特許文献１のインターリーブ用ＰＦＣチョークコイル、特許文献２のマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル、特許文献３のＤＣ−ＤＣコンバータに備わる結合トランスなどが知られている。特許文献１〜特許文献３のコイル部品は、２つの独立したコイルと、１つの磁性コアとを備える。
【０００３】
特許文献１のチョークコイルは、第１巻線が巻回されたＣ字状の第１コア部（外側脚部）と、第２巻線が巻回されたＣ字状の第２コア部（外側脚部）と、第１コア部と第２コア部の間に配置されるＩ字状の第３コア部（中央脚部）とを備える。このチョークコイルは、各コア部間にギャップが介在されていない。第３コア部は、第１コア部及び第２コア部の比初透磁率よりも高い比初透磁率の磁性材で構成されている。
【０００４】
特許文献２の複合リアクトルは、第１コイルが巻設されたＣ字状の第１磁心（外側脚部）と、第２コイルが巻設されたＣ字状の第２磁心（外側脚部）と、第１磁心と第２磁心との間に配置されるＩ字状の共用磁心（中央脚部）とを備える。この複合リアクトルは、第１磁心及び第２磁心と、共用磁心との間に磁気ギャップが介在されている。共用磁心は、第１磁心、及び第２磁心よりも実効透磁率の大きいフェライト磁心で構成されている。
【０００５】
特許文献３の結合トランスは、２つのコイルと、２つのＥ字状のコアを組み合わせたような磁性コアを備える。磁性コアは、第一コイルが配置される第一磁脚（外側脚部）と、第二コイルが配置される第二磁脚（外側脚部）と、両磁脚に挟まれる中央脚部と、これらを並列状態で挟む一対の連結部とを備える。中央脚部は、ギャップを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１２３６３９号公報
【特許文献２】特開２０１４−７８５７７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１９８２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
各コイルはそれぞれ、配線パターンなどを介してスイッチなどの回路部品が接続される。これらの配線パターンや回路部品の製造誤差や接続状態のばらつきなどに起因して、各コイルに流れる電流に大きな差が生じることがある。特許文献１〜３では、各コイルがつくる磁束が同一方向に向いて互いに打ち消されるように各コイルを各外側脚部に配置すれば、上記電流差によって、磁性コアが磁気飽和する虞がある。両コイルに加わる変化する電圧に起因する磁束の鎖交成分は、主に一方の外側脚部から中央脚部を通らずに他方の外側脚部を経る磁路（トランス結合の磁路）を通るため、各コイルの電流差が大きいほど上記トランス結合の磁路を通過しようとする磁束量が多くなるからである。磁性コアが磁気飽和すれば、所定の昇降圧動作を行えなくなる。磁性コアの磁路面積を大きくすれば、磁気飽和を抑制できるが、磁性コアが大型化、延いてはコイル部品が大型化する。更に、特許文献３では、中央脚部の大きなギャップにより、各コイルに流れる直流電流がつくる磁束が各外側脚部から中央脚部を経る磁路を通るため、中央脚部からの漏れ磁束が多くなる虞がある。漏れ磁束が多くなれば、周辺部品のノイズの発生や発熱の原因になる。
【０００８】
そこで、大型化することなく、磁気飽和し難くて漏れ磁束を低減できるコイル部品を提供することを目的の一つとする。
【０００９】
また、回路基板、及び電源装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係るコイル部品は、
多相のトランス結合に利用されるコイル部品であって、
複数の独立したコイルと１つ以上の磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、
前記コイルの少なくとも一部が配置され、直列に配置される一対の外側脚片と前記一対の外側脚片の間に介在されるギャップとを有する複数の外側脚部と、
任意の２つの前記外側脚部の間に配置される部分を有し、ギャップが介在されない中央脚部と、
前記複数の外側脚部と前記中央脚部とを並列状態で連結する一対の連結部とを備え、
前記中央脚部の比透磁率が、前記各外側脚部の比透磁率よりも小さい。
【００１１】
本開示に係る回路基板は、本開示に係るコイル部品を備える。
【００１２】
本開示に係る電源装置は、本開示に係る回路基板を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本開示に係るコイル部品は、大型化することなく、磁気飽和し難くて漏れ磁束を低減できる。
【００１４】
本開示に係る回路基板、及び本開示に係る電源装置は、所定の変圧動作を良好に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るコイル部品の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示すコイル部品の（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した状態を示す縦断面図である。
【図３】図１に示すコイル部品の（ＩＩＩ）−（ＩＩＩ）切断線で切断した状態を示す横断面図である。
【図４】実施形態２に係るコイル部品の概略を示す斜視図である。
【図５】実施形態３に係るコイル部品の概略を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係る回路基板、及び実施形態に係る電源装置の概略を示す平面図である。
【図７】試料Ｎｏ．１の磁束密度の分布状態を示す分布図である。
【図８】試料Ｎｏ．１０１のシミュレーション用の試料の概略を示す縦断面図である。
【図９】試料Ｎｏ．１０１の磁束密度の分布状態を示す分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
【００１７】
（１）本発明の一態様に係るコイル部品は、
多相のトランス結合に利用されるコイル部品であって、
複数の独立したコイルと１つ以上の磁性コアとを備え、
前記磁性コアは、
前記コイルの少なくとも一部が配置され、直列に配置される一対の外側脚片と前記一対の外側脚片の間に介在されるギャップとを有する複数の外側脚部と、
任意の２つの前記外側脚部の間に配置される部分を有し、ギャップが介在されない中央脚部と、
前記複数の外側脚部と前記中央脚部とを並列状態で連結する一対の連結部とを備え、
前記中央脚部の比透磁率が、前記各外側脚部の比透磁率よりも小さい。
【００１８】
上記の構成によれば、各外側脚部がギャップを有すると共に、中央脚部の比透磁率が外側脚部の比透磁率よりも小さいことで、中央脚部にギャップを介在させなくても磁気飽和を抑制し易い。そのため、磁気飽和を抑制するために磁路面積を大きくしなくてもよいので、磁性コアの大型化、延いてはコア部品の大型化を抑制できる。各外側脚部のギャップは各コイル内に配置されることで、このギャップからの漏れ磁束はコイル部品の外部に漏れ難い。そして、中央脚部にギャップが介在されていないため、中央脚部からの漏れ磁束を低減できる。それにより、周辺部品のノイズの発生や発熱を抑制できる。
【００１９】
（２）上記コイル部品の一形態として、
前記中央脚部の断面積が、前記各外側脚部の断面積よりも小さいことが挙げられる。
【００２０】
上記の構成によれば、中央脚部の断面積が各外側脚部の断面積よりも大きい場合に比較して、磁性コアを小型化し易く、延いてはコイル部品を小型化し易い。
【００２１】
（３）上記コイル部品の一形態として、
前記複数のコイルのうち任意のコイルと残りのコイルとの結合係数の合計が、０．７以上であることが挙げられる。
【００２２】
上記の構成によれば、結合係数の低下に起因するリップル電流の増加量が小さく、リップル電流による影響の小さい回路基板を構築できる。
【００２３】
（４）上記コイル部品の一形態として、
前記各連結部は、ギャップを介さず一連に形成されており、
前記各外側脚部における前記一対の外側脚片の一方と前記一対の連結部の一方とが一体成形され、
前記各外側脚部における前記一対の外側脚片の他方と前記一対の連結部の他方とが一体成形され、
前記中央脚部は、前記外側脚部及び前記連結部とは独立した成形体であることが挙げられる。
【００２４】
上記の構成によれば、各外側脚部における外側脚片の一方と連結部の一方とが一体成形された一対の成形体と、中央脚部との３つの部材を組み合わせることで磁性コアを構築できるため、磁性コアの部品点数が少ない。そのため、磁性コアの組立作業性を向上でき、延いてはコイル部品の組立作業性を向上できる。特に、磁性コアの構成部材同士の接続箇所を、中央脚部と一対の連結部との２箇所とすることができるため、磁性コアの組合作業性に優れる。上記一対の成形体と中央脚部とが独立した成形体であることにより、両成形体の仕様（構成材料やその配合など）を変えることで、容易に外側脚部に対して中央脚部の比透磁率を小さくすることができる。
【００２５】
（５）上記コイル部品の一形態として、
１つの前記磁性コアを有し、
前記各外側脚部には、前記各コイルが配置されることが挙げられる。
【００２６】
上記の構成によれば、大型化することなく、磁気飽和し難くて漏れ磁束を低減できる。
【００２７】
（６）上記コイル部品の一形態として、
環状に配置される複数の前記磁性コアを有し、
前記各磁性コアは、２つの前記外側脚部を有し、
前記コイルは、隣接する前記磁性コアのうち、一方の前記磁性コアの一方の前記外側脚部と、他方の前記磁性コアの一方の前記外側脚部とを一括して内部に収納することが挙げられる。
【００２８】
上記の構成によれば、大型化することなく、磁気飽和し難くて漏れ磁束を低減できる。
【００２９】
（７）本発明の一態様に係る回路基板は、
上記（１）から上記（６）のいずれか１つのコイル部品を備える。
【００３０】
上記の構成によれば、各コイルに流れる電流差によって磁気飽和し難い上に、リップル電流の増加量も小さい上記コイル部品を備えるため、多相のトランス結合型昇降圧回路といった変圧回路に用いれば、所定の変圧動作を良好に行える。また、漏れ磁束の少ない上記コイル部品を備えるため、ノイズが少なく発熱し難い。
【００３１】
（８）本発明の一態様に係る電源装置は、
上記（７）の回路基板を備える。
【００３２】
上記の構成によれば、上記回路基板を備えるため、多相のトランス結合型昇降圧コンバータといったコンバータに用いれば、所定の変圧動作を良好に行える。
【００３３】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。以下の説明は、コイル部品、コイル部品を備える回路基板、回路基板を備える電源装置、の順に行う。コイル部品は、全体概要を説明した後、各実施形態の構成の詳細を説明する。
【００３４】
〔コイル部品〕
［概要］
実施形態に係るコイル部品１は、多相のトランス結合に利用されるもので、複数の独立したコイル２と１つ以上の磁性コア３とを備える（図１など）。コイル部品１におけるコイル２と磁性コア３の数の組み合わせは、実施形態１，２のように、複数のコイル２と１つの磁性コア３としたり（図１、図４）、実施形態３のように、複数のコイル２と複数の磁性コア３としたりできる（図５）。磁性コア３は、複数の外側脚部３１と、１つの中央脚部３２と、複数の外側脚部３１と中央脚部３２とを並列状態で連結する一対の連結部３３とを備える。外側脚部３１の数は、コイル２と磁性コア３の数の組み合わせに応じて適宜選択でき、実施形態１や実施形態２のように、コイル２と同数としたり（図１、図４）、実施形態３のように、コイル２よりも多く（例えばコイル数の２倍）したりできる（図５）。中央脚部３２は、任意の２つの外側脚部３１の間に配置される部分を有する。実施形態に係るコイル部品１の特徴の１つは、外側脚部３１が特定の構成を有する点と、中央脚部３２が特定の構成を有する点と、外側脚部３１と中央脚部３２の比透磁率（磁気特性）が特定の関係を満たす点とにある。
【００３５】
［実施形態１］
主として図１から図３（適宜、図６）を参照して、実施形態１に係るコイル部品１を説明する。実施形態１のコイル部品１は、二相のトランス結合に利用されるもので、２つの独立したコイル２と１つの磁性コア３とを備える。図１から図３では、説明の便宜上、コイル２を簡略して示している。
【００３６】
（コイル）
各コイル２は、巻線を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部２１と、巻回部２１から延びる巻線の一対の引出部２２（図６）とを有する。各巻回部２１は、後述の磁性コア３の各外側脚部３１に配置される。各引出部２２は、回路基板５の配線パターン５１などに接続される（図６）。各コイル２には、配線パターン５１（図６）を介して、電力供給を行う電源などの外部装置（図示せず）が接続される。各コイル２は、通電した際、各コイル２に流れる電流が作る磁束が同一方向に向いて互いに打ち消されるように配置する。即ち、各コイル２には、このような磁束の流れとなるように電流が流される。
【００３７】
各巻線は、導体線の外周に絶縁被覆を有する被覆線を好適に利用できる。その他、各巻線は、リッツ線を用いてもよい。導体線の種類は、平角線や丸線が挙げられる。導体線が平角線であれば、占積率を高め易く、小型なコイル２とし易い。導体線が平角線からなるコイルは、リッツ線よりも保形性に優れ、磁性コア３と独立して作製しても筒形状を保持できる。導体線の構成材料は、例えば銅やアルミニウム、その合金が挙げられる。絶縁被覆の構成材料は、例えばエナメルと呼ばれるポリアミドイミドなどの樹脂が挙げられる。各巻線は、本例では被覆平角線を用いている。各巻線の仕様（構成材料、サイズ（幅や厚さ）、断面積など）は、適宜選択でき、本例では互いに同じとしている。
【００３８】
各巻回部２１の形状は、本例では円筒状としているが、角筒状としてもよい。各巻回部２１の仕様（巻径、巻き数、自然長など）は、適宜選択でき、本例では互いに同じとしている。各コイル２は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルとしている。このように円筒状のエッジワイズコイルであれば、巻径が比較的小さい場合でも製造し易い。
【００３９】
（磁性コア）
磁性コア３は、軟磁性材料を含み、閉磁路を形成する。この磁性コア３は、複数の外側脚部３１と、１つの中央脚部３２と、一対の連結部３３とを備える。
【００４０】
〈外側脚部〉
各外側脚部３１は、コイル２（巻回部２１）の少なくとも一部が配置される。本例では、各外側脚部３１は、各コイル２（巻回部２１）の全てが配置されている。外側脚部３１の数は、本例ではコイル２の数と同数の２つである。各外側脚部３１の形状は、各巻回部２１の内周形状に沿った形状であり、本例では円柱状である。各外側脚部３１のサイズは、互いに同一である。各外側脚部３１は、直列に配置される一対の外側脚片３１１と、一対の外側脚片の間に介在されるギャップ３１２とを有する（図２）。各ギャップ３１２を有することにより、大電流用途のコイル部品に利用されても磁気飽和を抑制し易い。
【００４１】
各外側脚部３１における一対の外側脚片３１１は、互いに同じ形状かつ同じサイズである。本例では、各外側脚部３１の一対の外側脚片３１１の一方は、後述する一対の連結部３３の一方と一体成形されており、一対の外側脚片３１１の他方は、一対の連結部３３の他方と一体成形されている。そうすれば、一体成形された一対の成形体と、中央脚部３２との３つの部材を組み合わせることで磁性コア３を構築できる。そのため、部品点数を低減できるので、磁性コア３の組立作業性を向上し易く、延いてはコイル部品１の組立作業性を向上し易い。
【００４２】
各ギャップ３１２は、コイル２内に位置する。それにより、各ギャップ３１２からの漏れ磁束はコイル部品１の外部に漏れ難いので、周辺部品のノイズの発生や発熱を抑制できる。各ギャップ３１２は、エアギャップの他、外側脚片３１１よりも比透磁率が低い材料から構成されるギャップ材が挙げられる。ギャップ材の構成材料は、例えば、アルミナなどのセラミックスや、樹脂（例えば、ＰＰＳ樹脂）などの非磁性材料、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料などが挙げられる。
【００４３】
各ギャップ３１２のギャップ長は、各外側脚部３１の比透磁率と中央脚部３２の比透磁率との比などにもよるが、後述する所望の結合係数に応じて適宜選択できる。ギャップ長は、比較的短くでき、例えば、１ｍｍ以下とすることができ、更には０．５ｍｍ以下、特に０．２５ｍｍ以下とすることができる。そうすれば、各外側脚部３１からの漏れ磁束を低減し易い。ギャップ長は、例えば、０．０７ｍｍ以上が好ましく、更には０．０８ｍｍ以上が好ましく、特に０．１ｍｍ以上が好ましい。そうすれば、磁気飽和を抑制し易い。
【００４４】
〈中央脚部〉
中央脚部３２は、２つの外側脚部３１の間に配置される部分を有する（図１，図３）。中央脚部３２は、外側脚部３１とは違い、コイル２が配置されず、ギャップが介在されない。そのため、ギャップに起因する漏れ磁束が実質的に生じないので、周辺部品（回路基板５（図６）上の他の部品）のノイズの発生や発熱を抑制できる。
【００４５】
中央脚部３２は、一対の連結部３３のそれぞれに対して、実質的にギャップを介在させることなく接続されている（図２）。ここでいう「実質的にギャップを介在させない」とは、中央脚部３２と連結部３３との間にギャップが存在してないことは勿論、不可避的に存在する隙間がある場合や、中央脚部３２と連結部３３とを連結するために接着剤４を使用している場合も含む。隙間や接着剤４が磁性コア３全体の比透磁率に実質的に影響を及ぼさないからである。実質的に影響を及ぼさないとは、隙間や接着剤４が存在しても、磁性コア３全体の比透磁率の変化が、隙間や接着剤４が存在しない場合に対して１０％以内の場合をいう。本例では、中央脚部３２は、外側脚部３１及び連結部３３とは独立した成形体であり、一対の連結部３３のそれぞれに対して接着剤４で接着されている。このように、磁性コア３の構成部材同士の接続箇所が中央脚部３２と一対の連結部３３との２箇所であるため、磁性コア３の組合作業性に優れる。各接着剤４の厚みは、例えば、０ｍｍ超０．０７ｍｍ未満であり、更には０．０１ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下、更には０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下が挙げられる。
【００４６】
中央脚部３２の形状は、２つのコイル２同士の間の空間であって、２つのコイル２の外形で挟まれる空間に沿った部分を有する柱状であることが好ましい（図３）。この中央脚部３２の各コイル２との対向面（両側面）は、各コイル２の外形に略沿った面を有することが好ましい。そうすれば、中央脚部３２とコイル２との間の間隔を小さくかつ均一にし易く、コイル部品１を小型化し易い。中央脚部３２の形状（断面形状）は、本例では略三角フラスコ型（Ｔ状）の柱状であり、中央脚部３２の両側面は、コイル２の外形に沿った湾曲状の面と、その湾曲状の面に連続して形成され、両外側脚部３１同士の間を分断する方向に沿った直線状の面とを有する。中央脚部３２の形状（断面形状）は、リボン形状としてもよい。
【００４７】
中央脚部３２の断面積は、各外側脚部３１の断面積よりも小さいことが好ましい（図３）。そうすれば、磁性コア３を小型化し易く、延いてはコイル部品１を小型化し易い。具体的には、各外側脚部３１及び各連結部３３が同一形状で同一サイズのとき、中央脚部３２の断面積が各外側脚部３１の断面積よりも小さければ、各外側脚部３１の断面積よりも大きい場合に比較して、磁性コア３を小型化できる。中央脚部３２の断面積が各外側脚部３１の断面積よりも小さいとは、複数の外側脚部３１の断面積が異なる場合には、複数の外側脚部３１の断面積のうち最も大きな断面積よりも小さいことを言う。中央脚部３２の断面積は、例えば、（外側脚部３１の断面積）×０．９５倍以下が好ましく、更には（外側脚部３１の断面積）×０．９０倍以下が好ましく、特に（外側脚部３１の断面積）×０．８５倍以下が好ましい。中央脚部３２の断面積は、例えば、（外側脚部３１の断面積）×０．５倍以上であることが好ましい。そうすれば、中央脚部３２の断面積が過度に小さ過ぎない。各断面積は、磁路に直交する切断線で切断した断面をいう。
【００４８】
〈連結部〉
各連結部３３は、複数の外側脚部３１と中央脚部３２とを並列状態で連結する。各連結部３３の形状とサイズは、所定の磁路断面積を有する範囲で適宜選択でき、本例では、互いに同一形状で同一サイズである。各連結部３３の形状は、横長の略八角形の平板状であり、その横方向の両側が外側に凸となるように湾曲している。
【００４９】
〈透磁率の関係〉
各外側脚部３１の比透磁率と中央脚部３２の比透磁率との関係は、「中央脚部３２の比透磁率＜各外側脚部３１の比透磁率」を満たす。そのため、中央脚部３２にギャップを設けなくても、磁気飽和を抑制し易い。磁気飽和を抑制するために磁路面積を大きくしなくてもよいため、磁性コア３の大型化、延いてはコイル部品１の大型化を抑制できる。その上、中央脚部にギャップが介在されていないことで、ギャップに起因する漏れ磁束が生じないため、周辺部品のノイズの発生や発熱を抑制できる。連結部３３の比透磁率は、外側脚部３１の比透磁率と同じとすることが挙げられる。
【００５０】
各外側脚部３１の比透磁率は、所望のインダクタンスに応じて適宜選択できる。中央脚部３２の比透磁率は、各外側脚部３１の比透磁率に応じて、磁気飽和を抑制できる程度に各外側脚部３１の比透磁率よりも低くする。各外側脚部３１の比透磁率と中央脚部３２の比透磁率との比（中央脚部３２の比透磁率／各外側脚部３１の比透磁率）は、例えば、０．００１以上０．２以下が挙げられる。この比透磁率の比が、０．２以下であれば、磁気飽和を抑制し易い。この比透磁率の比が、０．００１以上であれば、各外側脚部３１の比透磁率と中央脚部３２の比透磁率との差が過度に大き過ぎないため、各コイル２に流れる直流電流がつくる磁束が各外側脚部３１から中央脚部３２を通過させ易い。この比透磁率の比は、更には０．００２以上０．１２以下が挙げられ、特に０．００３以上０．０７以下が挙げられる。外側脚部３１の比透磁率は、例えば、５００以上５０００以下が挙げられ、更には８００以上４５００以下が挙げられ、特に１０００以上４０００以下が挙げられる。中央脚部３２の比透磁率は、例えば、５以上１００以下が挙げられ、更には１０以上９０以下が挙げられ、特に１２以上７０以下が挙げられる。
【００５１】
〈構成材料〉
外側脚部３１、中央脚部３２、及び連結部３３の構成材料は、軟磁性材料を主体とする成形体である。軟磁性材料は、鉄や鉄合金（例、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）といった金属、フェライトなどの非金属、などが挙げられる。成形体は、フェライトコアなどの焼結体、軟磁性粉末や更に絶縁被覆を備える被覆粉末などが圧縮成形されてなる圧粉成形体、軟磁性粉末と樹脂とを含む流動性の混合体が固化されてなる複合材料の成形体などが挙げられる。外側脚部３１、中央脚部３２、及び連結部３３の構成材料（軟磁性材料の種類や含有量など）は、上述した比透磁率の大小関係や所望の比透磁率の比を満たすように適宜選択できる。
【００５２】
本例では、外側脚部３１、及び連結部３３の構成材料は、フェライトコアの焼結体であり、中央脚部３２の構成材料は、上記複合材料の成形体である。この複合材料における軟磁性粉末の含有量を調整することで、中央脚部３２の比透磁率を外側脚部３１の比透磁率よりも低くでき、特に、上述した所望の比透磁率の比を満たすことができる。
【００５３】
中央脚部３２における軟磁性粉末の含有量は、その全体を１００体積％とするとき、例えば、９０体積％以下が好ましく、更には８０体積％以下が好ましく、特に７０体積％以下が好ましい。そうすれば、中央脚部３２の比透磁率を外側脚部３１よりも小さくし易く、上述した所望の比透磁率の比を満たし易い。中央脚部３２における軟磁性粉末の含有量は、例えば６０体積％以上が好ましい。そうすれば、中央脚部３２の比透磁率が過度に低くなり過ぎない。
【００５４】
（結合係数）
複数のコイル２のうち、いずれかのコイル２を特定コイルとし、特定コイルと残部のコイル２の各々とで形成されるコイル対の結合係数を求め、各コイル対の結合係数を合計する。順次全てのコイルについて特定コイルを変えて同様の結合係数の導出を行って、求められた各特定コイルにおける各コイル対の結合係数の合計がいずれも０．７以上であることが好ましい。そうすれば、リップル電流の増加量が小さく、昇圧や降圧などの変圧動作を長期に亘り安定して行える多相のトランス結合型変圧回路などを構築できる。この結合係数の合計はいずれも、大きいほど、リップル電流の増加量を小さくし易い。そのため、この結合係数の合計はいずれも、０．７５以上、０．７８以上、０．８以上が好ましい。結合係数は、各外側脚部３１の比透磁率と中央脚部３２の比透磁率との比などにもよるが、各外側脚部３１のギャップ長で調整できる。
【００５５】
各コイル対の結合係数ｋは、ｋ２＝Ｍ２／（Ｌ１×Ｌ２）で求められる。Ｌ１は、一方のコイル２の自己インダクタンス、Ｌ２は、他方のコイル２の自己インダクタンス、Ｍは、両コイル２の相互インダクタンスである。市販のシミュレーションソフトなどを用いて、結合係数とリップル電流との相関データや、結合係数ごとのギャップ長と通電電流値との相関データなどを予め求めておくことができる。上記相関データを利用すれば、所望の要求に応じて、より好ましい結合係数やギャップ長、使用電流値などを容易に選択できる。
【００５６】
本例では、コイル２の数が２つであるので、２つのコイル２の結合係数は、０．７以上であることが好ましい。そうすれば、リップル電流の増加量が小さく、昇圧や降圧などの変圧動作を長期に亘り安定して行える二相のトランス結合型変圧回路などを構築できる。
【００５７】
［実施形態２］
図４を参照して、実施形態２に係るコイル部品１を説明する。実施形態２に係るコイル部品１は、複数の独立したコイル２と、１つの磁性コア３とを備える点は、実施形態１に係るコイル部品１と同じである。実施形態２に係るコイル部品１は、三相以上のトランス結合に利用されるもので、主にコイル２の数と磁性コア３に備える外側脚部３１の数と中央脚部３２の形状とが実施形態１に係るコイル部品１と相違する。実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の構成、及び同様の効果については説明を省略する。この点は、後述する実施形態３でも同様である。
【００５８】
（コイル・磁性コア）
本例のコイル部品１は、三相のトランス結合に利用されるもので、３つの独立したコイル２と１つの磁性コア３とを備える。各コイル２は、上述の実施形態１に係るコイル部品１のコイル２と同じである。磁性コア３は、３つの外側脚部３１と、１つの中央脚部３２と、３つの外側脚部３１と１つの中央脚部３２とを並列状態で連結する一対の連結部３３とを有する。各連結部３３の形状は、互いに同一形状の三角状の平板であり、各連結部３３のサイズは、同一サイズである。
【００５９】
３つの外側脚部３１は、三角形の各頂点の位置に配置されている。３つの外側脚部３１の形状とサイズとは、互いに同一形状の円柱状であり、互いに同一サイズである。各外側脚部３１は、一対の外側脚片３１１と、その間に介在されるギャップ３１２（図２参照）とを有する。
【００６０】
中央脚部３２は、３つの外側脚部３１が作る三角形の中心に配置されていて、任意の２つの外側脚部３１の間に介在される部分を有する。中央脚部３２の形状は、３つの外側脚部３１の配置に応じて適宜選択でき、本例では三角状で、各辺が中心側に窪んだ円弧（Ｙ状）の柱状である。この円弧は、コイル２の外形に沿っていることが好ましい。中央脚部３２の各コイル２に対向する対向面は、各コイル２の外形に沿って湾曲している。中央脚部３２の構成は、実施形態１に係るコイル部品１の磁性コア３の中央脚部３２と同様、ギャップが介在されておらず、一対の連結部３３に対して接着剤４（図２参照）で接着されている。この中央脚部３２の比透磁率は、各外側脚部３１の比透磁率よりも小さい。
【００６１】
（結合係数）
任意のコイル２と他のコイル２との結合係数の合計が０．７以上であることが好ましい。即ち、本例では、３つのコイル２（以下、図４の紙面手前側から時計回りに順に第一、第二、第三のコイルとする）において、以下の（ａ）〜（ｃ）が全て０．７以上であることが好ましい。そうすれば、実施形態１と同様、リップル電流の増加量が小さく、昇降圧などの変圧動作を長期に亘り安定して行える三相のトランス結合型変圧回路などを構築できる。結合係数の合計の好適な範囲、結合係数の調整の仕方、及び結合係数の求め方は、上述の実施形態１の通りである。
（ａ）第一のコイル２と第二のコイル２の結合係数と第一のコイル２と第三のコイル２の結合係数との合計
（ｂ）第二のコイル２と第三のコイル２の結合係数と第二のコイル２と第一のコイル２の結合係数との合計
（ｃ）第三のコイル２と第一のコイル２の結合係数と第三のコイル２と第二のコイル２の結合係数との合計
【００６２】
［実施形態３］
図５を参照して、実施形態３に係るコイル部品１を説明する。実施形態３に係るコイル部品１は、複数の独立したコイル２を備える点は、実施形態１に係るコイル部品１と同じである。実施形態３に係るコイル部品１は、三相以上のトランス結合に利用されるもので、主にコイル２の数と磁性コア３の数とが実施形態１に係るコイル部品１と相違する。
【００６３】
（コイル・磁性コア）
本例のコイル部品１は、三相のトランス結合に利用されるもので、３つの独立したコイル２と３つ（コイル２と同数）の磁性コア３とを備える。各磁性コア３の構成は、実施形態１に係るコイル部品１の磁性コア３と同じであり、２つの外側脚部３１と１つの中央脚部３２と一対の連結部３３とを備える。
【００６４】
３つの磁性コア３の形状とサイズとは互いに同一形状であり同一サイズである。各磁性コア３における中央脚部３２の構成は、実施形態１に係るコイル部品１の磁性コアの中央脚部３２と同様、ギャップが介在されておらず、一対の連結部３３に対して接着剤４（図２参照）で接着されている。この中央脚部３２の比透磁率は、各外側脚部３１の比透磁率よりも小さく、断面積は、各外側脚部３１の断面積よりも小さい。
【００６５】
３つの磁性コア３は、コイル２によって繋がれて環状に配置されている。各コイル２は、隣接する磁性コア３のうち、一方の磁性コア３の一方の外側脚部３１と、他方の磁性コア３の一方の外側脚部３１とを一括して内部に収納する。即ち、各磁性コア３の各外側脚部３１は、コイル２の一部が配置される。各コイル２の形状は、レーストラック形状である。
【００６６】
（結合係数）
任意の磁性コア３に対して隣接するコイル２間の結合係数が０．７以上であることが好ましい。即ち、本例では、３つのコイル２（以下、図５の紙面手前側から時計回りに順に第一、第二、第三のコイルとする）において、以下の（ａ）〜（ｃ）が全て０．７以上であることが好ましい。そうすれば、実施形態１と同様、リップル電流の増加量が小さく、昇降圧などの変圧動作を長期に亘り安定して行える多相のトランス結合型変圧回路などを構築できる。結合係数の合計の好適な範囲、結合係数の調整の仕方、及び結合係数の求め方は、上述の実施形態１の通りである。
（ａ）第一のコイル２と第二のコイル２との間の結合係数
（ｂ）第二のコイル２と第三のコイル２との間の結合係数
（ｃ）第三のコイル２と第一のコイル２との間の結合係数
【００６７】
［用途］
実施形態に係るコイル部品１は、多相のトランス結合を行う回路基板の構成部品の１つに利用できる。中でも、実施形態１のコイル部品１は、二相のトランス結合を行う回路基板の構成部品の１つに利用され、実施形態２や実施形態３のコイル部品１は、三相のトランス結合を行う回路基板の構成部品の１つに利用できる。
【００６８】
［作用効果］
実施形態１から実施形態３に係るコイル部品１はいずれも、各外側脚部３１が比較的小さなギャップ３１２を有すると共に、中央脚部３２の比透磁率が各外側脚部３１の比透磁率よりも小さいことで、中央脚部３２にギャップを介在させなくても磁気飽和を抑制し易い。そのため、磁気飽和を抑制するために磁路面積を大きくしなくてもよいので、磁性コア３の大型化、延いてはコイル部品１の大型化を抑制できる。そして、中央脚部３２にギャップが介在されていないことで、ギャップに起因する漏れ磁束が生じないため、周辺部品のノイズの発生や発熱を抑制できる。
【００６９】
〔回路基板〕
図６を参照して、実施形態に係る回路基板５を説明する。この回路基板５は、上述の実施形態に係るコイル部品１を備える。図６では、実施形態１に係るコイル部品１を備える場合を例示しているが、実施形態２や実施形態３のコイル部品１を備えていてもよい。図６では、回路基板５の一部が電源装置６のケースに収納された状態を部分的に示す。
【００７０】
回路基板５は、コイル部品１と、コイル部品１などが載置される一面を有する基板本体５０と、基板本体５０上に形成されて各コイル２の一対の引出部２２がそれぞれ接続される複数の配線パターン５１とを備える。
【００７１】
配線パターン５１は、各コイル２に所定の電力供給を行う。配線パターン５１の形状、配置状態などは、各コイル２の引出部２２を接続可能であれば、適宜選択できる。図６では、各配線パターン５１が直線状に形成されて、実質的に平行に配置されている。複数の配線パターン５１が並列配置される場合、配線パターンを形成し易く、回路基板５の製造性に優れる。
【００７２】
基板本体５０の構成材料は、各種の絶縁材料が挙げられる。配線パターン５１は、例えば、銅箔や、銅板といった金属板などで形成することが挙げられる。回路基板５におけるその他の構成については公知の構成を利用でき、詳細な説明を省略する。各引出部２２と各配線パターン５１との接続には、半田付けやねじ結合など公知の方法が利用できる。
【００７３】
（用途）
実施形態に係る回路基板５は、多相のトランス結合を行う電源装置６の構成部品の１つに利用できる。実施形態に係る回路基板５は、ＤＣ−ＤＣコンバータであって、マルチフェーズ方式トランスリンク型昇圧チョッパ回路などに利用できる。
【００７４】
（作用効果）
実施形態に係る回路基板５は、各コイル２に流れる電流差によって磁気飽和し難い上に、リップル電流の増加量も小さいコイル部品１を備えるため、多相のトランス結合型昇降圧回路といった変圧回路に用いれば、所定の変圧動作を良好に行える。また、漏れ磁束の少ないコイル部品１を備えるため、ノイズが少なく発熱し難い。
【００７５】
〔電源装置〕
図６を参照して、実施形態に係る電源装置６を説明する。電源装置６は、実施形態に係る回路基板５を備える。図６では、回路基板５に備わるコイル部品１が実施形態１に係るコイル部品１の場合を例示しているが、回路基板５に備わるコイル部品１が実施形態２や実施形態３のコイル部品１であってもよい。電源装置６におけるその他の構成については公知の構成を利用でき、詳細な説明を省略する。
【００７６】
（用途）
実施形態の電源装置６は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった車両に搭載されるコンバータなどに利用できる。
【００７７】
（作用効果）
実施形態に係る電源装置６は、各コイル２に流れる電流によって磁気飽和し難い上に、リップル電流の増加量も小さいコイル部品１が設けられた回路基板５を備えるため、多相のトランス結合型昇降圧コンバータといったコンバータに用いれば、所定の変圧動作を良好に行える。
【００７８】
《試験例》
コイル部品の磁性コアに備わる中央脚部のギャップの有無による漏れ磁束の多寡をシミュレーションにより調べた。
【００７９】
〔試料Ｎｏ．１〕
試料Ｎｏ．１のコイル部品１は、図１から図３を参照して実施形態１で説明したコイル部品１と同様であり、２つの独立したコイル２と１つの磁性コア３とを備える。コイル２は、上述した実施形態１に係るコイル部品１のコイル２と同じである。磁性コア３は、２つ（一対）の外側脚部３１と、１つの中央脚部３２と、一対の連結部３３とを有する。
【００８０】
各外側脚部３１は、一対の外側脚片３１１とその間のギャップ３１２とを有する。一対の外側脚部３１の断面積は、互いに同一サイズである。ギャップ３１２のギャップ長は、０．１ｍｍである。各外側脚部３１の一対の外側脚片３１１の一方は、連結部３３の一方と一体成形されており、一対の外側脚片３１１の他方は、連結部３３の他方と一体成形されている。一対の外側脚部３１及び一対の連結部３３の構成材料は、フェライトコアの焼結体である。一対の外側脚部３１及び一対の連結部３３の比透磁率は、３０００である。
【００８１】
中央脚部３２は、ギャップを有さず、一対の連結部３３に対して接着剤４で接着されている。この接着剤４の厚さは、０．０５ｍｍである。中央脚部３２の構成材料は、軟磁性材料の粉末と樹脂とを含む流動性の混合体が固化されてなる複合材料である。中央脚部３２の比透磁率は、一対の外側脚部３１及び一対の連結部３３の比透磁率（＝３０００）よりも小さく、２０である。
【００８２】
中央脚部３２の断面積は、各外側脚片３１１（外側脚部３１）の断面積よりも小さい。中央脚部３２の断面積は、各外側脚片３１１の断面積×０．９倍である。
【００８３】
〔試料Ｎｏ．１０１〕
試料Ｎｏ．１０１のコイル部品１００は、図８に示すように、２つの独立したコイル２００と１つの磁性コア３００とを備える点は、試料Ｎｏ．１と同様である。図８は、図２に示す断面図と同様の位置で、コイル部品１００を切断した状態を示す断面図である。コイル２００は、試料Ｎｏ．１のコイル２と同じである。試料Ｎｏ．１０１のコイル部品１００は、磁性コア３００の構成が、試料Ｎｏ．１のコイル部品１と相違する。具体的な相違点は、以下の（ａ）〜（ｃ）の３つである。
【００８４】
（ａ）中央脚部３２０が中央ギャップ３２２０を有し、その中央ギャップ３２２０のギャップ長が、外側脚部３１０の外側ギャップ３１２０（試料Ｎｏ．１の外側脚部３１のギャップ３１２）よりも長い
（ｂ）外側脚部３１０と中央脚部３２０の比透磁率の大小関係
（ｃ）外側脚部３１０と中央脚部３２０の断面積の大小関係
【００８５】
磁性コア３００は、同一形状で同一サイズの一対のＥコアと、一対のＥコアの３つの脚片（後述）同士の間に介在される３つのギャップとを備える。各Ｅコアは、２つの外側脚片３１１０と、その間に配置される１つの中央脚片３２１０と、２つの外側脚片３１１０と１つの中央脚片３２１０とを並列状態で連結する連結部３３０とが一体成形されている。この磁性コア３００は、直列に配置される一対の外側脚片３１１０とその間のギャップ（外側ギャップ３１２０）と有する２つの外側脚部３１０と、直列に配置される一対の中央脚片３２１０とその間のギャップ（中央ギャップ３２２０）とを有する中央脚部３２０とを備える。各外側脚部３１０の外周に、コイル２００の巻回部２１０が配置される。
【００８６】
各Ｅコアにおける各外側脚片３１１０の断面積は、互いに同一であり、試料Ｎｏ．１の外側脚片３１１の断面積とも同一である。外側ギャップ３１２０のギャップ長は０．１ｍｍであり、中央ギャップ３２２０のギャップ長は２．０ｍである。
【００８７】
各Ｅコアの構成材料は、試料Ｎｏ．１の外側脚部３１及び連結部３３と同じであり、フェライトコアの焼結体で構成されている。即ち、各外側脚片３１１０と各中央脚片３２１０と各連結部３３０の構成材料は同一である。各外側脚片３１１０と各中央脚片３２１０と各連結部３３０の比透磁率は、同一であり、３０００である。
【００８８】
各中央脚片３２１０の断面積は、各外側脚片３１１０の断面積よりも大きい。各中央脚片３２１０の断面積は、各外側脚片３１１０の断面積×１．６倍である。
【００８９】
〔漏れ磁束の評価〕
試料Ｎｏ．１のコイル部品１とＮｏ．１０１のコイル部品１００の磁束密度の分布状態（磁束密度の大きさ）を色別（磁束密度が大きい順に赤、橙、黄、緑、青、藍、紫）で表すことが可能な公知のシミュレーションソフトを用いて求めた。そのシミュレーションによる磁束密度の分布状態をそれぞれ図７，図９に示す。この図７，図９はグレースケールで示すが、実際には上記色別がある。図７は、図１のコイル部品１の（ＶＩＩ）−（ＶＩＩ）切断線で切断した断面における磁束密度の分布状態を示す。図９は、図８のコイル部品１００の（ＩＸ）−（ＩＸ）切断線で切断した断面における磁束密度の分布状態を示す。
【００９０】
試料Ｎｏ．１のコイル部品１は、磁性コア３の周辺のうち、図７に示すように、中央脚部３２と一対の連結部３３とを接着する接着剤４の近傍のみ赤色である。そして、この赤色の範囲は非常に小さく、連結部３３の角部にまで亘っていないことが分かる。この結果から、中央脚部３２にギャップが介在されていないことで、中央脚部３２からの漏れ磁束を低減できることが分かる。
【００９１】
一方、試料Ｎｏ．１０１のコイル部品１００は、図９に示すように、磁性コア３の中央ギャップ３２２０と、磁性コア３の周辺のうち中央ギャップ３２２０から連結部３３０の角部にまで亘る領域とが赤色である。そして、この赤色の範囲は、非常に広範囲に亘っていることが分かる。この結果から、中央脚部３２０に比較的大きなギャップが介在されていることで、中央脚部３２０からの漏れ磁束が多いことが分かる。
【００９２】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。多相のトランス結合に利用されるコイル部品として、上述の実施形態１では二相のトランス結合に利用されるコイル部品を例に説明し、実施形態２や実施形態３では三相のトランス結合に利用されるコイル部品を例に説明したが、勿論、四相以上のトランス結合に用いられるコイル部品とすることもできる。四相以上のトランス結合に利用されるコイル部品は、４つ以上のコイルと１つの磁性コアとを備えていてもよい。この場合、磁性コアは、コイルと同数の外側脚部を有する。或いは、コイル部品は、４つ以上のコイルとコイルと同数の磁性コアとを備えていてもよい。この場合、各磁性コアは、２つの外側脚部を有する。
【符号の説明】
【００９３】
１  コイル部品
２  コイル
２１  巻回部
２２  引出部
３  磁性コア
３１  外側脚部
３１１  外側脚片
３１２  ギャップ
３２  中央脚部
３３  連結部
４  接着剤
５  回路基板
５０  基板本体
５１  配線パターン
６  電源装置
１００  コイル部品
２００  コイル
２１０  巻回部
３００  磁性コア
３１０  外側脚部
３１１０  外側脚片
３１２０  外側ギャップ
３２０  中央脚部
３２１０  中央脚片
３２２０  中央ギャップ
３３０  連結部
【図１】
2019201084.tif 000003
【図２】
2019201084.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019201084.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019201084.tif 000008
【図７】
2019201084.tif 000009
【図８】
2019201084.tif 000010
【図９】
2019201084.tif 000011