(57)【要約】【課題】磁気部品を設置したときのデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させる。【解決手段】本発明の磁気部品１は、中心から四方に突き出たアーム部を有する第１の磁性体３と、第１の磁性体３の４つのアーム部にそれぞれ巻回された４つの巻線５ａ〜５ｄと、第１の磁性体３と磁気的に接続された第２の磁性体７とを備え、４つの巻線のうちアーム部上において直線状に配置された２つの巻線を一組として第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを形成し、第１の巻線組９Ａは、生じる磁束の向きが第１の磁性体３の中心方向または外側方向になるように巻回され、第２の巻線組９Ｂは、生じる磁束の向きが第１の巻線組９Ａと反対方向になるように巻回され、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂから生じる磁束が第２の磁性体７を周回する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から四方に突き出たアーム部を有する第１の磁性体と、
前記第１の磁性体の４つのアーム部にそれぞれ巻回された４つの巻線と、
前記第１の磁性体と磁気的に接続された第２の磁性体とを備え、
前記４つの巻線のうち前記アーム部上において直線状に配置された２つの巻線を一組として第１の巻線組と第２の巻線組を形成し、
前記第１の巻線組は、生じる磁束の向きが前記第１の磁性体の中心方向または外側方向になるように巻回され、前記第２の巻線組は、生じる磁束の向きが前記第１の巻線組と反対方向になるように巻回され、
前記第１の巻線組と前記第２の巻線組から生じる磁束が前記第２の磁性体を周回することを特徴とする磁気部品。
【請求項２】
前記第２の磁性体は枠型の形状を有し、
前記第２の磁性体の内側に前記第１の磁性体のアーム部の先端を磁気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の磁気部品。
【請求項３】
前記第１の磁性体は、前記第２の磁性体の枠型に対して十字形状となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の磁気部品。
【請求項４】
前記第１の磁性体を前記第２の磁性体の内側に複数配置し、
前記第１の磁性体のアーム部の先端は、隣接する第１の磁性体のアーム部の先端と磁気的に接続され、
前記第１の磁性体の第１の巻線組は、隣接する第１の磁性体の第２の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置され、前記第１の磁性体の第２の巻線組は、隣接する第１の磁性体の第１の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置されることを特徴とする請求項３に記載の磁気部品。
【請求項５】
前記第１の磁性体は、前記第２の磁性体の枠型に対してＸ字形状となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の磁気部品。
【請求項６】
前記第１の磁性体を前記第２の磁性体の内側に複数配置し、
前記第１の磁性体のアーム部の先端は、隣接する第１の磁性体のアーム部の先端と磁気的に接続され、
前記第１の磁性体の第１の巻線組は、隣接する第１の磁性体の第１の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置され、前記第１の磁性体の第２の巻線組は、隣接する第１の磁性体の第２の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置されることを特徴とする請求項５に記載の磁気部品。
【請求項７】
前記第１の磁性体及び前記第２の磁性体を配置する配線基板をさらに備え、前記配線基板は、前記第１の磁性体の巻線の位置に開口部が設けられていることを特徴とする請求項４または６に記載の磁気部品。
【請求項８】
前記第１の巻線組の上に前記第２の巻線組が配置され、前記第２の巻線組の上に前記第１の巻線組が配置されるように前記第１の磁性体を上下に複数配置し、
前記第２の磁性体は、上下に配置された前記第１の磁性体の中心部同士と各アーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の磁気部品。
【請求項９】
前記第１の磁性体は、中心部の磁性体の厚さが前記アーム部よりも厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気部品。
【請求項１０】
前記第１の磁性体は、中心部の磁性体の幅が前記アーム部よりも広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気部品。
【請求項１１】
前記第１の巻線組と前記第２の巻線組を電気的に接続することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気部品。
【請求項１２】
前記第１の巻線組と前記第２の巻線組を絶縁することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルまたはトランスとして利用することが可能な磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、環状の磁性体に巻線を設けてリアクトルやトランス等の磁気部品を形成していた。しかし、従来の磁気部品では、磁性体が環状であるために、デッドスペースが生じたり、放熱性能が低下するという問題点があった。
【０００３】
特に、大きな電流や磁束が要求される電力変換器では、その影響は顕著であった。例えば、半導体素子を用いた電力変換器として、リアクトルを用いたチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータが知られている。このようなＤＣ−ＤＣコンバータは、主に、半導体スイッチング素子を含むパワーモジュール、コンデンサ、リアクトル及びこれらを搭載する回路基板等からなる。これらの部品は個々に独立して構成され、放熱器又はケース等に固定される。
【０００４】
特許文献１は、平面状の変圧器及び／又は平面状のインダクタと電力スイッチとを一体化した電力変換器（コンバータ）を開示している。この電力変換器では、トランス又はリアクトル等の磁気部品が複数に分割され、各々が小型且つ薄型化されている。これらの部品は、互いに間隔を空けて、ケースに接合又は固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５０２２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の電力変換器で利用されている変圧器は、高さ方向に巻線を重ねて形成されているので、変圧器の高さが高くなり、変圧器の周囲にはデッドスペースが生じ、放熱性能も低下していた。
【０００７】
そこで、本発明は上記実情に鑑みて提案されたものであり、デッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることのできる磁気部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る磁気部品は、中心から四方に突き出たアーム部を有する第１の磁性体と、第１の磁性体の４つのアーム部にそれぞれ巻回された４つの巻線と、第１の磁性体と磁気的に接続された第２の磁性体とを備えている。そして、４つの巻線のうちアーム部上において直線状に配置された２つの巻線を一組として第１の巻線組と第２の巻線組を形成し、第１の巻線組と第２の巻線組から生じる磁束は第２の磁性体を周回する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気部品を設置した場合に生じるデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の構造を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の構造を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の第１の磁性体の構造を示す上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の第１の磁性体の構造を示す上面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品による磁束の流れを説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品の第２の磁性体の構造を示す上面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品を周回する磁束の流れを説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品に巻回された巻線の電気接続を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品に巻回された巻線の電気接続を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品に巻回された巻線の電気接続を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る磁気部品に巻回された巻線の電気接続を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る磁気部品を周回する磁束の流れを説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品が配置される配線基板の構造を示す上面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品を配線基板上に配置した構造を示す上面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品の効果を説明するための図である。
【図１８】図１８は、本発明の第３実施形態に係る磁気部品の効果を説明するための図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第４実施形態に係る磁気部品の構造を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第４実施形態に係る磁気部品の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
以下、本発明を適用した第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
［磁気部品の構成］
図１は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。図１に示すように、本実施形態に係る磁気部品１は、第１の磁性体３と、第１の磁性体３に巻回された４つの巻線５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、第１の磁性体３と磁気的に接続された第２の磁性体７とを備えている。また、図１のＸ−Ｘ線の断面図を、図２Ａに示す。
【００１３】
第１の磁性体３は、図３Ａに示すように十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。これらのアーム部３ａ〜３ｄの先端は第２の磁性体７の内側に磁気的に接続されている。また、第１の磁性体３は、図１に示すように、第２の磁性体７の枠型に対して十字形状となるように配置されている。そのため、本実施形態では、アーム部３ａ〜３ｄの先端は、枠型をした第２の磁性体７の４つの側面の中点にそれぞれ接続されている。
【００１４】
尚、第１の磁性体３は、図２Ｂに示すように、中心部の磁性体の厚さをアーム部３ａ〜３ｄよりも厚くなるように形成してもよい。また、図３Ｂに示すように、第１の磁性体３の中心部の磁性体の幅をアーム部３ａ〜３ｄの幅よりも広くなるように形成してもよい。これにより、磁束が流入する第１の磁性体３の中心部において、磁性体の断面積や体積を大きくできるので、磁束密度が高くなることを防止できる。また、第１の磁性体３の中心部の厚さ、または幅を大きくすることにより、巻線５ａ〜５ｄを配置する際に第１の磁性体３の中心部をストッパーとして機能させることができる。したがって、巻線５ａ〜５ｄを容易に配置できるので、磁気部品１を容易に製造することが可能となる。ただし、図２Ｂに示すように、第１の磁性体３の中心部の厚さは、巻線５ａ〜５ｄによる厚さを超えないようにする。これにより、磁気部品１の全体の高さが増加してしまうことを防止できる。
【００１５】
４つの巻線５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、第１の磁性体３の４つのアーム部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにそれぞれ巻回されている。４つの巻線５ａ〜５ｄのうちアーム部３ａ、３ｂ上において直線状に配置された２つの巻線５ａ、５ｂを電気的に接続して一組とし、第１の巻線組９Ａを形成する。また、アーム部３ｃ、３ｄ上において直線状に配置された２つの巻線５ｃ、５ｄを電気的に接続して一組とし、第２の巻線組９Ｂを形成する。
【００１６】
第１の巻線組９Ａは、図４に示すように、電流によって巻線５ａ、５ｂに生じる磁束の向きが共に第１の磁性体３の中心方向になるように巻回されている。ただし、巻線５ａ、５ｂに生じる磁束の向きが共に第１の磁性体３の外側方向になるように巻回されてもよい。本実施形態では、第１の巻線組９Ａによる磁束の向きが第１の磁性体３の中心方向となる場合について説明する。
【００１７】
一方、第２の巻線組９Ｂは、電流によって巻線５ｃ、５ｄに生じる磁束の向きが共に第１の巻線組９Ａと反対方向になるように巻回されている。あるいは、第２の巻線組９Ｂは、第１の巻線組９Ａに生じる磁束と反対方向の磁束が生じたときに正電圧を出力するように巻回されている。したがって、本実施形態では、図４に示すように、第２の巻線組９Ｂは、電流によって巻線５ｃ、５ｄに生じる磁束の向きが共に第１の磁性体３の外側方向になるように巻回されている。ただし、逆方向であってもよく、第１の巻線組９Ａに生じる磁束の向きが第１の磁性体３の外側方向になる場合には、第２の巻線組９Ｂに生じる磁束の向きは第１の磁性体３の中心方向になる。
【００１８】
尚、図４では、巻線５ａ〜５ｄは、それぞれ第１の磁性体３の中心から外側まで均等に巻回されている。しかし、第１の磁性体３の中心から外側へいくにしたがって、隣接する巻線間の距離は離れていくので、巻線５ａ〜５ｄの巻線数を、第１の磁性体３の中心から外側へいくにしたがって増やすように巻回してもよい。これにより、巻線５ａ〜５ｄ間の絶縁距離を容易に確保することができる。
【００１９】
第２の磁性体７は、図５に示すように枠型の形状を有している。そして、図６に示すように、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂから生じる磁束は、第２の磁性体７を周回する。
【００２０】
ここで、図６を参照して、磁気部品１を周回する磁束の流れを説明する。図６に示すように、第１の巻線組９Ａの巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、それぞれ第１の磁性体３の中心へ流れて向きを９０度変え、一方は巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。アーム部３ｃ、３ｄでは、巻線５ａ、５ｂから生じた磁束が巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第２の磁性体７へ流れる。第２の磁性体７に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第２の磁性体７を周回し、第１の磁性体３に接続された中点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、巻線５ａ、５ｂが配置されたアーム部３ａ、３ｂにそれぞれ入ることで一周する。こうして、巻線５ａ〜５ｄによる磁束は、それぞれ４つのループを描いて、第１の磁性体３と第２の磁性体７を周回する。
【００２１】
このように巻線５ａ〜５ｄによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品１は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
【００２２】
次に、図７〜１０を参照して、各巻線の電気接続について説明する。まず、図７、８は、本実施形態に係る磁気部品１をリアクトルとして動作させる場合の電気接続を示している。
【００２３】
図７、８に示すように、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを電気的に接続すれば、磁気部品１をリアクトルとして動作させることができる。図７では、第１の巻線組９Ａを構成する巻線５ａ、５ｂを並列に接続するとともに、第２の巻線組９Ｂを構成する巻線５ｃ、５ｄも並列に接続し、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを直列に接続している。
【００２４】
また、図８では、第１の巻線組９Ａを構成する巻線５ａ、５ｂを直列に接続するとともに、第２の巻線組９Ｂを構成する巻線５ｃ、５ｄも直列に接続し、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを並列に接続している。
【００２５】
次に、図９、１０は、本実施形態に係る磁気部品１をトランスとして動作させる場合の電気接続を示している。
【００２６】
図９、１０に示すように、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを絶縁すれば、磁気部品１をトランスとして動作させることができる。図９では、第１の巻線組９Ａを構成する巻線５ａ、５ｂを並列に接続するとともに、第２の巻線組９Ｂを構成する巻線５ｃ、５ｄも並列に接続し、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを絶縁している。また、図１０では、第１の巻線組９Ａを構成する巻線５ａ、５ｂを直列に接続するとともに、第２の巻線組９Ｂを構成する巻線５ｃ、５ｄも直列に接続し、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを絶縁している。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品１では、中心から四方に突き出たアーム部３ａ〜３ｄにそれぞれ４つの巻線５ａ〜５ｄを巻回したので、磁気部品１を薄型扁平形状に形成することができる。これによりデッドスペースを減少させることができる。
【００２８】
例えば、従来のリアクトルやトランスは、環状の磁性体に巻線を設けていたので、高さ方向に立体的な形状となり、高さが高くなっていた。そのため、リアクトルやトランスを設置すると、その周囲にはデッドスペースが生じていた。これに対して、本実施形態に係る磁気部品１では、図１、２Ａに示すように薄型扁平形状となるので、高さが低くなり、デッドスペースを減少させることができる。
【００２９】
また、従来のリアクトルやトランスは高さ方向に立体的な形状をしていたので、放熱器上に設置しても巻線は放熱器から離れてしまい、放熱性能を向上させることはできなかった。これに対して、本実施形態に係る磁気部品１は、図１、２Ａに示すように薄型扁平形状となるので、放熱器上に設置すると、巻線と磁性体が共に放熱器に近接し、尚且つ広い面積で熱結合することができる。これにより、本実施形態に係る磁気部品１では、巻線と磁性体共に放熱性能を大きく向上させることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態に係る磁気部品１では、４つのアーム部３ａ〜３ｄにそれぞれ巻線５ａ〜５ｄを設けて巻線を分割したので、巻線の直列化や並列化を容易に行うことができる。これにより、発熱密度を低減し、放熱面積を増加させることができる。さらに、各巻線の径を小さくできるので、巻線を形成する際に配線を巻く労力を低減することができる。
【００３１】
また、大きな電力を変換する電力変換器用のリアクトルやトランスは、一般に巻線の面積が大きくなってしまうので、従来では磁性体に配線を巻き付ける工程の負荷が過大になっていた。さらに、磁性体の角部に配線を密着させることができずに隙間が空いてしまうという問題点もあった。
【００３２】
これに対して、本実施形態に係る磁気部品１では、磁性体のアーム部、すなわち棒状に突き出た部分に配線を巻くので、容易で尚且つ密着させて配線を巻くことができる。さらに、アーム部が棒状なので、予め巻線を形成しておいてアーム部に差し込むだけで巻線を設置することも可能となる。
【００３３】
また、電力変換器では、電気的な動作により巻線に大きな電位差が生じる場合があるので、巻線間には絶縁処理や絶縁距離の確保等を行う必要がある。しかし、従来のリアクトルやトランスでは大きな立体形状をしているために、このような対策を行うことが困難で高コストでもあった。
【００３４】
これに対して、本実施形態に係る磁気部品１では、巻線が複数に分割され、第１の磁性体３の中心から四方に突き出た構造をしているので、巻線間の絶縁処理を行うスペースを容易に確保できるとともに絶縁距離についても容易に確保することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態に係る磁気部品１では、磁束を還流させるために設けている第２の磁性体７を細くすることができる。例えば、第１の巻線組９Ａの巻線５ａ、５ｂのそれぞれを流れる磁束を１００とすると、第２の巻線組９Ｂの巻線５ｃ、５ｄのそれぞれを流れる磁束も１００となる。この１００という磁束は、周回する磁束が巻線５ａ〜５ｄの位置を通過するときの合成磁束である。
【００３６】
ここで、巻線５ｃ、５ｄから出てきた磁束は左右に分かれて半分になるので、第２の磁性体７を流れる磁束は５０となる。したがって、第２の磁性体７を流れる磁束が少なくなるので、第２の磁性体７を細く形成することができ、これによって磁気部品１を全体として小型化することができるとともに、低コスト化することも可能である。
【００３７】
また、本実施形態に係る磁気部品１では、第２の磁性体７が枠型の形状を有し、第２の磁性体７の内側に第１の磁性体３のアーム部３ａ〜３ｄの先端を磁気的に接続する。これにより、巻線５ａ〜５ｄから生じた磁束が第２の磁性体７を周回してループを形成するので、上述したようにデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る磁気部品１では、第１の磁性体３が第２の磁性体７の枠型に対して十字形状となるように配置されている。これにより、第１の磁性体３のアーム部３ａ〜３ｄがそれぞれ第２の磁性体７の側面の中点に接続され、巻線５ａ〜５ｄから生じた磁束が第２の磁性体７を周回してループを形成することができる。したがって、上述したようにデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る磁気部品１では、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを電気的に接続することにより、磁気部品１をリアクトルとして動作させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態に係る磁気部品１では、第１の巻線組９Ａと第２の巻線組９Ｂを絶縁することにより、磁気部品１を絶縁トランスとして動作させることができる。一般に絶縁トランスは１次側巻線と２次側巻線の電圧が異なるので、その間の絶縁の確保が課題となる。しかし、本実施形態に係る磁気部品１は、上述したように絶縁処理を行うスペースや絶縁距離の確保が容易なので、絶縁トランスとして利用すれば、課題を容易に解決することができ、有効に効果を発揮することができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る磁気部品１では、第１の磁性体３の中心部の磁性体の厚さをアーム部３ａ〜３ｄよりも厚くなるように形成する。さらに、本実施形態に係る磁気部品１では、第１の磁性体３の中心部の磁性体の幅をアーム部３ａ〜３ｄよりも広くなるように形成する。これにより、第１の磁性体３の中心部において磁性体の断面積や体積を大きくできるので、巻線５ａ、５ｂから生じる磁束が第１の磁性体３の中心部に流入しても、磁束密度が高くなることを防止できる。また、巻線５ａ〜５ｄを配置する際に、第１の磁性体３の中心部をストッパーとして機能させることができるので、磁気部品１を容易に製造することが可能となる。
【００４２】
［第２実施形態］
以下、本発明を適用した第２実施形態について図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る磁気部品１０１は、第１の磁性体３と、第１の磁性体３に巻回された４つの巻線５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、第１の磁性体３と磁気的に接続された第２の磁性体７とを備えている。本実施形態では、第１の磁性体３を、第２の磁性体７の枠型に対してＸ字形状となるように配置したことが、第１実施形態と相違している。
【００４３】
第１の磁性体３は、第１実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。これらのアーム部３ａ〜３ｄの先端は第２の磁性体７の内側に磁気的に接続されている。ただし、第１実施形態では、第２の磁性体７の側面の中点にアーム部３ａ〜３ｄの先端を接続していたが、本実施形態では、枠型をした第２の磁性体７の頂点の内側にアーム部３ａ〜３ｄの先端を接続している。尚、巻線５ａ、〜５ｄと第２の磁性体７の構造は、第１実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第１実施形態と同様に、アーム部３ａ、３ｂ上において直線状に配置された２つの巻線５ａ、５ｂを第１の巻線組９Ａとし、アーム部３ｃ、３ｄ上において直線状に配置された２つの巻線５ｃ、５ｄを第２の巻線組９Ｂとしている。
【００４４】
ここで、図１２を参照して、本実施形態に係る磁気部品１０１を周回する磁束の流れを説明する。図１２に示すように、第１の巻線組９Ａの巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、第１の磁性体３の中心へ流れて向きを９０度変え、一方は巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。アーム部３ｃ、３ｄでは、巻線５ａ、５ｂから生じた磁束が巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第２の磁性体７へ流れる。第２の磁性体７に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第２の磁性体７を周回し、第１の磁性体３に接続された頂点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、巻線５ａ、５ｂが配置されたアーム部３ａ、３ｂにそれぞれ入ることで一周する。こうして、巻線５ａ〜５ｄによる磁束は、それぞれ４つのループを描いて、第１の磁性体３と第２の磁性体７を周回する。
【００４５】
このように巻線５ａ〜５ｄによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品１０１は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
【００４６】
尚、巻線５ａ〜５ｄについては、第１実施形態で説明した図７〜１０に示すように電気接続することによって、磁気部品１０１をリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図２Ｂ、３Ｂに示すように、第１の磁性体３の中心部は、第１実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。
【００４７】
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品１０１では、第１の磁性体３が第２の磁性体７の枠型に対してＸ字形状となるように配置されている。これにより、第１実施形態の磁気部品１と同様の効果を発揮できるとともに、第２の磁性体７の１辺の長さをさらに短くして磁気部品全体として小型化と低コスト化を実現することができる。以下、この効果を具体的に説明する。
【００４８】
図１１に示すように、本実施形態では、第１の磁性体３の中心からアーム部の先端までの長さをＬとすると、第２の磁性体７の一辺の長さは√2×Ｌとなる。これに対して、第１実施形態では、第１の磁性体３の中心からアーム部の先端までの長さをＬとすると、第２の磁性体７の一辺の長さは２Ｌとなる。
【００４９】
したがって、本実施形態では、第２の磁性体７の一辺の長さを２Ｌから√2×Ｌに短縮することができる。これにより、磁束が周回するときの磁路長を短くできるとともに磁気部品１０１を小型化することも可能となり、コストを低下させることができる。
【００５０】
［第３実施形態］
以下、本発明を適用した第３実施形態について図面を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す図である。図１３に示すように、本実施形態に係る磁気部品２０１は、第１実施形態で説明した第１の磁性体３１〜３４を第２の磁性体７１の内側に複数配置したことが第１実施形態と相違している。図１３では、第２の磁性体７１の枠型に対して、第１の磁性体３１〜３４を十字形状となるように配置している。
【００５１】
複数の第１の磁性体３１〜３４は、それぞれ第１実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをそれぞれ有している。これらのアーム部のうち第２の磁性体７１に面しているアーム部の先端は、第２の磁性体７１の内側に磁気的に接続されている。一方、アーム部のうち隣接する第１の磁性体３１〜３４に面しているアーム部の先端は、隣接する第１の磁性体３１〜３４のアーム部の先端と磁気的に接続されている。尚、各第１の磁性体３１〜３４に設けられた巻線５ａ〜５ｄの構造は、第１実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第１実施形態と同様に、各第１の磁性体３１〜３４のアーム部３ａ、３ｂ上において直線状に配置された２つの巻線５ａ、５ｂを第１の巻線組９Ａとし、アーム部３ｃ、３ｄ上において直線状に配置された２つの巻線５ｃ、５ｄを第２の巻線組９Ｂとしている。
【００５２】
そして、図１３では、第１の磁性体３１〜３４の第１の巻線組９Ａは、隣接する第１の磁性体３１〜３４の第２の巻線組９Ｂとアーム部上において直線状に配置されている。また、第１の磁性体３１〜３４の第２の巻線組９Ｂは、隣接する第１の磁性体３１〜３４の第１の巻線組９Ａとアーム部上において直線状に配置されている。
【００５３】
例えば、第１の磁性体３１の第１の巻線組９Ａを形成する巻線５ａ、５ｂは、隣接する第１の磁性体３４の第２の巻線組９Ｂを形成する巻線５ｃ、５ｄとアーム部上において直線状に配置されている。同様に、第１の磁性体３２の第２の巻線組９Ｂを形成する巻線５ｃ、５ｄは、隣接する第１の磁性体３３の第１の巻線組９Ａを形成する巻線５ａ、５ｂとアーム部上において直線状に配置されている。
【００５４】
第２の磁性体７１は、図１３に示すように枠型の形状を有し、複数の第１の磁性体３１〜３４を内部に配置できる大きさを有している。そして、複数の第１の磁性体３１〜３４から生じる磁束は、第２の磁性体７１を周回する。
【００５５】
ここで、図１３を参照して、磁気部品２０１を周回する磁束の流れを説明する。まず、第１の磁性体３１から生じる磁束の流れを説明する。図１３に示すように、第１の磁性体３１の巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、第１の磁性体３１の中心へ流れて向きを９０度変え、一方は巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。アーム部３ｃ、３ｄでは、巻線５ａ、５ｂから生じた磁束が、巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成され、アーム部３ｃで合成された合成磁束は第２の磁性体７１へ流れ、アーム部３ｄで合成された合成磁束は第１の磁性体３２へ流れる。第２の磁性体７１に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第２の磁性体７１を周回し、第１の磁性体３１、３４に接続された位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、第１の磁性体３１、３４の巻線５ａが配置されたアーム部３ａに入る。また、第１の磁性体３２へ入った合成磁束は、第１の磁性体３２の巻線５ａで生じた磁束と合成される。
【００５６】
そして、第１の磁性体３２〜３４から生じる磁束も同様に流れて周回することによって、第１の磁性体３１〜３４の巻線５ａ〜５ｄによる磁束は、すべてループを描いて周回する。これにより、磁気部品２０１は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
【００５７】
また、図１４に示すように、第１の磁性体３５〜３８を第２実施形態で説明したＸ字形状となるように配置して、磁気部品３０１としてもよい。図１４では、複数の第１の磁性体３５〜３８のアーム部のうち、第２の磁性体７１の頂点に面しているアーム部の先端は、第２の磁性体７１の頂点の内側に磁気的に接続されている。また、アーム部のうち第２の磁性体７１の側面に面しているアーム部の先端は、第２の磁性体７１の側面の内側に磁気的に接続されると共に、隣接する第１の磁性体３５〜３８のアーム部の先端にも磁気的に接続されている。さらに、アーム部のうち第２の磁性体７１に面していないアーム部の先端は、隣接する複数の第１の磁性体３５〜３８のアーム部の先端と磁気的に接続されている。
【００５８】
そして、図１４では、第１の磁性体３５〜３８の第１の巻線組９Ａは、隣接する第１の磁性体３５〜３８の第１の巻線組９Ａとアーム部上において直線状に配置されている。また、第１の磁性体３５〜３８の第２の巻線組９Ｂは、隣接する第１の磁性体３５〜３８の第２の巻線組９Ｂとアーム部上において直線状に配置されている。
【００５９】
例えば、第１の磁性体３５の第１の巻線組９Ａを形成する巻線５ａ、５ｂは、隣接する第１の磁性体３７の第１の巻線組９Ａを形成する巻線５ａ、５ｂとアーム部上において直線状に配置されている。同様に、第１の磁性体３６の第２の巻線組９Ｂを形成する巻線５ｃ、５ｄは、隣接する第１の磁性体３８の第２の巻線組９Ｂを形成する巻線５ｃ、５ｄとアーム部上において直線状に配置されている。
【００６０】
次に、図１４を参照して、磁気部品３０１を周回する磁束の流れを説明する。まず、第１の磁性体３５から生じる磁束の流れを説明する。図１４に示すように、第１の磁性体３５の巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、第１の磁性体３５の中心へ流れて向きを９０度変え、一方は巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。アーム部３ｃ、３ｄでは、巻線５ａ、５ｂから生じた磁束が、巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成され、合成磁束が第２の磁性体７１に接続された位置へ流れる。第２の磁性体７１に接続された位置では、隣接する第１の磁性体３６、３８も接続されているので、合成磁束は第２の磁性体７１へ流れると共に、第１の磁性体３６、３８の巻線５ａが配置されたアーム部３ａにも分かれて流れる。
【００６１】
第２の磁性体７１に流れた磁束は、第２の磁性体７１を周回し、第１の磁性体３５に接続された頂点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、第１の磁性体３５の巻線５ａが配置されたアーム部３ａに入って一周する。第１の磁性体３７から生じる磁束も同様に流れて周回する。
【００６２】
次に、第１の磁性体３６から生じる磁束の流れを説明する。図１４に示すように、第１の磁性体３６の巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、第１の磁性体３５の中心へ流れて向きを９０度変え、一方は巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。アーム部３ｃ、３ｄでは、巻線５ａ、５ｂから生じた磁束が、巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成される。このうち、巻線５ｃで合成された合成磁束は磁気部品３０１の中心へ流れ、巻線５ｄで合成された合成磁束は第２の磁性体７１に接続された頂点の位置へ流れる。第２の磁性体７１の頂点から第２の磁性体７１に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第２の磁性体７１を周回し、第１の磁性体３６に接続された位置まで流れる。この位置で、磁束は第２の磁性体７１をそのまま流れるか、第１の磁性体３６のアーム部３ａ、３ｂに入る。また、磁気部品３０１の中心へ流れた磁束は向きを９０度変え、一方は第１の磁性体３５の巻線５ｂが配置されたアーム部３ｂに入り、他方は第１の磁性体３７の巻線５ａが配置されたアーム部３ａに入る。第１の磁性体３８から生じる磁束も同様に流れて周回する。
【００６３】
そして、第１の磁性体３５〜３８から生じる磁束がこのように流れることによって、第１の磁性体３５〜３８の巻線５ａ〜５ｄによる磁束は、すべてループを描いて周回する。これにより、磁気部品３０１は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
【００６４】
尚、巻線５ａ〜５ｄについては、第１実施形態で説明した図７〜１０のように電気接続することによって、第１の磁性体３１〜３８をそれぞれリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図２Ｂ、３Ｂに示すように、第１の磁性体３１〜３８の中心部は、第１実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。さらに、本実施形態では、第２の磁性体７１の内側に第１の磁性体を４個配置する場合について説明したが、４個より多く配置することも可能である。
【００６５】
次に、本実施形態に係る磁気部品２０１、３０１が、第１の磁性体及び第２の磁性体を配置するための配線基板をさらに備えている場合について説明する。
【００６６】
図１５に示すように、配線基板４０は、磁気部品３０１と同一の外形寸法を有し、第１の磁性体３５〜３８の巻線の位置に開口部４２が設けられている。したがって、図１６に示すように、第１の磁性体３５〜３８の巻線の位置を開口部４２の位置に合わせて、第１の磁性体３５〜３８と第２の磁性体７１を配線基板４０上に配置すれば、磁気部品３０１を配線基板４０上に精度よく配置することができる。そして、配線基板４０の表面上に適宜配線パターン（図示せず）を形成しておけば、各巻線の電気的な接続を行うことができる。また、配線基板４０の厚さは、第１の磁性体から巻線が上下に突出している厚さよりも薄くなるように形成されている。したがって、配線基板４０の厚さによって厚さが増大してしまうことを防止することができる。
【００６７】
尚、図１５に示す配線基板４０は、磁気部品３０１に対応したものであるが、磁気部品２０１に対応した配線基板も、開口部の位置を変更すれば同様に形成することができる。
【００６８】
［第３実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品２０１では、第１の磁性体３１〜３４を第２の磁性体７１の内側に複数配置し、第１の磁性体３１〜３４のアーム部の先端を隣接する第１の磁性体３１〜３４のアーム部の先端と磁気的に接続する。そして、第１の磁性体の第１の巻線組９Ａを、隣接する第１の磁性体の第２の巻線組９Ｂとアーム部上において直線状に配置し、第１の磁性体の第２の巻線組９Ｂを、隣接する第１の磁性体の第１の巻線組９Ａとアーム部上において直線状に配置する。
【００６９】
また、本実施形態に係る磁気部品３０１では、第１の磁性体３５〜３８を第２の磁性体７１の内側に複数配置し、第１の磁性体３５〜３８のアーム部の先端を隣接する第１の磁性体３５〜３８のアーム部の先端と磁気的に接続する。そして、第１の磁性体の第１の巻線組９Ａを、隣接する第１の磁性体の第１の巻線組９Ａとアーム部上において直線状に配置し、第１の磁性体の第２の巻線組９Ｂを、隣接する第１の磁性体の第２の巻線組９Ｂとアーム部上において直線状に配置する。
【００７０】
これにより、本実施形態に係る磁気部品２０１、３０１では、リアクトルまたはトランスとして機能する第１の磁性体を直列または並列に複数配置しても、デッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。また、小型化と損失の低減を容易に実現することもできる。
【００７１】
さらに、本実施形態に係る磁気部品２０１、３０１では、磁束を還流させるための第２の磁性体をさらに削減することができる。例えば、図１７に示すように、磁気部品１０１を４個並べた場合では、隣接する磁気部品１０１の間に位置する第２の磁性体同士は磁束の向きが逆方向になるので、磁束をキャンセルすることができる。したがって、隣接する磁気部品１０１の間に位置する第２の磁性体を削除することができる。また、外周を形成する第２の磁性体についても、巻線が多数に分散されているので、磁束が減少し、磁性体を細く形成することができる。磁気部品２０１の場合についても、図１８に示すように同様である。したがって、本実施形態に係る磁気部品２０１、３０１では、さらに小型化とコストの低減を実現することができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る磁気部品２０１、３０１では、第１の磁性体及び第２の磁性体を配置する配線基板４０をさらに備え、配線基板４０には第１の磁性体の巻線の位置に開口部４２が設けられている。これにより、巻線の数が増加しても、巻線間を接続するための配線の引き回しを容易に行うことができる。
【００７３】
［第４実施形態］
以下、本発明を適用した第４実施形態について図面を参照して説明する。図１９は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図であり、図２０は図１９のＹ−Ｙ線における断面図、図２１は図１９のＺ−Ｚ線における断面図である。図１９〜２１に示すように、本実施形態に係る磁気部品４０１は、第１の磁性体を上下に複数配置し、上下に配置された第１の磁性体の中心部同士と各アーム部の先端同士を第２の磁性体でそれぞれ磁気的に接続している。図１９〜２１では、第１の磁性体３Ａ、３Ｂを上下に配置し、それらの間を第２の磁性体７５、７７で磁気的に接続している。本実施形態では、第１の磁性体を上下に２個配置した場合を例示しているが、２個より多く配置することも可能である。
【００７４】
第１の磁性体３Ａ、３Ｂは、第１実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。アーム部３ａ〜３ｄに配置された巻線５ａ、〜５ｄの構造は、第１実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第１実施形態と同様に、アーム部３ａ、３ｂ上において直線状に配置された２つの巻線５ａ、５ｂを第１の巻線組９Ａとし、アーム部３ｃ、３ｄ上において直線状に配置された２つの巻線５ｃ、５ｄを第２の巻線組９Ｂとしている。
【００７５】
本実施形態では、第１の巻線組９Ａの上に第２の巻線組９Ｂが配置され、第２の巻線組９Ｂの上に第１の巻線組９Ａが配置されるように、第１の磁性体３Ａ、３Ｂを上下に配置している。例えば、図２０に示すように、第１の磁性体３Ｂの第１の巻線組９Ａの上に、第１の磁性体３Ａの第２の巻線組９Ｂが配置されるように、第１の磁性体３Ａ、３Ｂを上下に配置している。また、図２１に示すように、第１の磁性体３Ｂの第２の巻線組９Ｂの上に、第１の磁性体３Ａの第１の巻線組９Ａが配置されるように、第１の磁性体３Ａ、３Ｂを上下に配置している。
【００７６】
第２の磁性体７５、７７は、ブロック状の形状をしており、上下に配置された第１の磁性体３Ａ、３Ｂの間を磁気的に接続している。第２の磁性体７５は、上下に配置された第１の磁性体３Ａ、３Ｂの中心部同士を磁気的に接続しており、第２の磁性体７７は、上下に配置された第１の磁性体３Ａ、３Ｂの４つのアーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続している。したがって、本実施形態では、第２の磁性体７５が１つと第２の磁性体７７が４つ配置されている。
【００７７】
ここで、図１９〜２１を参照して、磁気部品４０１を周回する磁束の流れを説明する。図１９、２１に示すように、第１の磁性体３Ａの巻線５ａ、５ｂから生じた磁束は、それぞれ第１の磁性体３Ａの中心へ流れて、第１の磁性体３Ａの巻線５ｃ、５ｄが配置されたアーム部３ｃ、３ｄに分かれて入るとともに、下降して第２の磁性体７５にも入る。
【００７８】
このうち、第１の磁性体３Ａのアーム部３ｃ、３ｄに入った磁束は、図２０に示すように巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第２の磁性体７７に入る。第２の磁性体７７に入った合成磁束は下方向へ周回し、第１の磁性体３Ｂの巻線５ａ、５ｂが配置されたアーム部３ａ、３ｂに入る。第１の磁性体３Ｂのアーム部３ａ、３ｂに入った磁束は、巻線５ａ、５ｂで生じた磁束と合成されて、中心部の第２の磁性体７５に入り、上方向へ周回して再び第１の磁性体３Ａの中心に流入する。
【００７９】
一方、図２１に示すように、第１の磁性体３Ａの巻線５ａ、５ｂから生じた磁束のうち、第１の磁性体３Ａの中心から下方向へ第２の磁性体７５に入った磁束は、第１の磁性体３Ｂの中心に流入する。ここで、磁束は左右に分かれ、一方は第１の磁性体３Ｂの巻線５ｃが配置されたアーム部３ｃに入り、他方は第１の磁性体３Ｂの巻線５ｄが配置されたアーム部３ｄに入る。第１の磁性体３Ｂのアーム部３ｃ、３ｄに入った磁束は、それぞれ巻線５ｃ、５ｄで生じた磁束と合成され、合成磁束が第２の磁性体７７に入って上方向へ周回し、再び第１の磁性体３Ａのアーム部３ａ、３ｂに流入する。こうして、第１の磁性体３Ａ、３Ｂの巻線５ａ〜５ｄによる磁束は、上下に回る４つのループをそれぞれ描いて周回する。
【００８０】
このように巻線５ａ〜５ｄによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品４０１は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
【００８１】
尚、巻線５ａ〜５ｄについては、第１実施形態で説明した図７〜１０のように電気接続することによって、第１の磁性体３Ａ、３Ｂをそれぞれリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図２Ｂ、３Ｂに示すように、第１の磁性体３Ａ、３Ｂの中心部は、第１実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。
【００８２】
［第４実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品４０１では、第１の巻線組９Ａの上に第２の巻線組９Ｂが配置され、第２の巻線組９Ｂの上に第１の巻線組９Ａが配置されるように、第１の磁性体３Ａ、３Ｂを上下に複数配置する。そして、第２の磁性体７５、７７によって、上下に配置された第１の磁性体３Ａ、３Ｂの中心部同士と各アーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続する。これにより、第２の磁性体の形状を、磁気部品の外側を囲む枠形状からブロック状にすることができるので、磁気部品の外形寸法を小さくすることができ、小型化することができる。また、同一形状をしたブロック状の第２の磁性体を必要な個数だけ用意すればよいので、コストを低減することもできる。
【００８３】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８４】
１、１０１、２０１、３０１、４０１  磁気部品
３、３Ａ、３Ｂ、３１〜３８  第１の磁性体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  アーム部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  巻線
７、７１、７５、７７  第２の磁性体
９Ａ  第１の巻線組
９Ｂ  第２の巻線組
４０  配線基板
４２  開口部
【図１】
2019079943.tif 000003
【図２Ａ】
2019079943.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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