(57)【要約】【課題】本発明は、インダクタおよびそれを含むスイッチング回路を開示する。【解決手段】該インダクタは、少なくとも１つの巻線と、少なくとも１つのカラムを含む１つのコアとを含み、さらに閉磁路を形成するための少なくとも１つのヨークを含み、前記巻線は、前記カラムに巻かれており、前記少なくとも１つのカラムの少なくとも１つの端部と少なくとも１つのヨークとの間にギャップが設けられており、前記ギャップには平面コアユニットが設けられており、前記平面コアユニットは、高透磁率低飽和磁束密度の材料から形成され、前記カラムとヨークは、高透磁率高飽和磁束密度の材料から形成され、かつ前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度より低い。本発明によるインダクタは、非線形インダクタンスを提供でき、しかも高透磁率低飽和材料の厚さと断面面積を調整することによって非線形インダクタンス曲線特性を改善でき、同時にコストを軽減し、コイルにおける渦電流損を低減させる。【選択図】図５
2015053464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの巻線と、少なくとも１つのカラムを含む１つのコアとを含み、さらに閉磁路を形成するための少なくとも１つのヨークを含み、前記巻線は、前記カラムに巻かれているインダクタにおいて、
前記少なくとも１つのカラムの少なくとも１つの端部と少なくとも１つのヨークとの間にギャップが設けられており、
前記ギャップには平面コアユニットが設けられており、
前記平面コアユニットは、高透磁率低飽和磁束密度の材料から形成され、前記カラムとヨークは、高透磁率高飽和磁束密度の材料から形成され、かつ前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度より低いことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記カラムの両端とヨークとの間にギャップが設けられており、前記ギャップには、高透磁率低飽和磁束密度の材料からなる平面コアユニットが設けられていることを特徴とするインダクタ。
【請求項３】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記平面コアユニットの横断面投影は、前記カラムの端部の横断面投影を含むことを特徴とするインダクタ。
【請求項４】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記平面コアユニットの横断面投影は、前記カラムと巻線の端部の横断面投影を含むことを特徴とするインダクタ。
【請求項５】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記平面コアユニットは、前記ギャップにおける前記カラムに近い側に設けられていることを特徴とするインダクタ。
【請求項６】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記平面コアユニットは、Ｍｎ-ＺｎフェライトまたはＮｉ-Ｚｎフェライトであることを特徴とするインダクタ。
【請求項７】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記ギャップにおける平面コアユニット以外の部分は、絶縁材料で充填されることを特徴とするインダクタ。
【請求項８】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記カラム、ヨークおよび平面コアユニットの比透磁率は、５００以上であることを特徴とするインダクタ。
【請求項９】
請求項１記載のインダクタにおいて、
前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度は、前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度の２倍以上であることを特徴とするインダクタ。
【請求項１０】
請求項９記載のインダクタにおいて、
前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度は、１．２Ｔ以上であり、前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、０．６Ｔ以下であることを特徴とするインダクタ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項記載のインダクタにおいて、
前記コアの構造は、ＥI型またはＵI型であることを特徴とするインダクタ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項記載のインダクタにおいて、
前記コアの構造は、三相三カラム構造または三相五カラム構造であることを特徴とするインダクタ。
【請求項１３】
請求項１記載のインダクタを含むスイッチング回路において、
前記インダクタは、該スイッチング回路の入力側または出力側に接続されていることを特徴とするスイッチング回路。
【請求項１４】
請求項１３記載のスイッチング回路において、
前記スイッチング回路は、整流回路、インバータ回路または直流変換回路を含むことを特徴とするスイッチング回路。
【請求項１５】
請求項１３記載のスイッチング回路において、
前記スイッチング回路は、単相回路または三相回路を含むことを特徴とするスイッチング回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタおよびそれを含むスイッチング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々なインダクタが様々な回路において広く応用されており、例えば整流入力回路と直流インバータ回路の直流側と交流側に用いられるインダクタや、直流変換回路Ｂｕｃｋ回路、Ｂｏｏｓｔ回路などのスイッチング変換回路に使用されるインダクタなどがある。通常、インダクタの使用において、定格範囲内になるべくインダクタンスの安定を維持し、少なくとも最低インダクタンス要求より低くないことが求められる。インダクタンスが増大すると電流ピークをよりよく抑制でき、電流リップルを減少させ、回路の損失を減少させることが使用中に発見された。しかし、軽負荷電流から定格電流にわたって常に大きいインダクタンスを保持する場合、インダクタの製作コストが増加し、体積が大きくなる。したがって、体積が変わらない状況において、軽負荷電流時のインダクタンスを大きくし、しかも定格電流時のインダクタンスの一定を保持することは、現在のインダクタ製作の傾向になっている。
【０００３】
従来技術において、インダクタは、多種類の製作方法によって製作される。図１は、従来技術における通常インダクタの一構造模式図を示している。該インダクタは、ヨーク１とカラム３とを含む。前記ヨーク１とカラム３は、閉回路を形成し、インダクタのコアを構成する。該コアは、ＥＩ型構造である。該インダクタは、さらに前記カラム３に巻かれるコイル巻線２を含み、ヨーク１とカラム３との間にエアギャップ４が存在する。該種類のインダクタのコア、すなわちカラムとヨークは、高透磁率の材料であり、コアはエアギャップを有し、定格電流使用範囲内はインダクタンスが線形であるが、磁界飽和後はインダクタンスが極めて速く低下する。
【０００４】
当該問題を解決するために、従来技術において、図２に示すような別インダクタが提案されている。該インダクタのカラム３の中部には段差部５が形成されている。段差部の存在により、ヨーク１とカラム３との間のエアギャップに２つの幅を持たせる。このようなインダクタのインダクタンスは、非線形である。しかし、欠点として、段差部部分のコアが一旦飽和状態になるとインダクタンスが極めて速く低下し、通常インダクタのある電流におけるインダクタンスより低くなることもあり、かえって電流波形を悪くし、しかも該インダクタの製作が複雑である。
【０００５】
図３は、従来技術において提案されたさらに別のインダクタの構造模式図を示している。該インダクタは、高透磁率と低透磁率のコアで混合的に製作されている。図３に示すように、低透磁率の材料を用いて製作した第２コア６は、ヨーク１とカラム３との間のエアギャップを充填する。カラム３とヨーク１で構成されるコアの透磁率は、第２コア６の透磁率の１０倍以上であり、しかも第２コア６の磁気飽和度が高く、４５０ｍＴより高い。このようなインダクタの欠点は、製作際に使用される低透磁率コアの材料の量が比較的多く、余分のコストが増加することである。図３に示すコアは、ＥＩ構造であり、第２コア６は、コアの中間部分でカラム３とヨーク１との間のエアギャップを充填する。このような設計は、コアがＵＩ構造の場合にも応用できる。図４に示すように、第２コア６は、カラム３の両端部においてカラム３とヨーク１との間のエアギャップを充填する。
【０００６】
したがって、現在、コイルの損失を低下させ、非線形インダクタンスを提供でき、しかもプロセスが簡単でコストが低い新型のインダクタ製品の設計が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、非線形インダクタンスを提供でき、しかも高透磁率低飽和磁束密度材料の厚さと横断面面積を調整することによって非線形インダクタンス曲線特性が改善できるとともに、コストを低下させ、コイルにおける渦電流損を減少させるインダクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、以下の技術案を採用する。
【０００９】
少なくとも１つの巻線と、少なくとも１つのカラムを含む１つのコアとを含み、さらに閉磁路を形成するための少なくとも１つのヨークを含み、前記巻線は、前記カラムに巻かれているインダクタにおいて、前記少なくとも１つのカラムの少なくとも１つの端部と少なくとも１つのヨークとの間にギャップが設けられており、前記ギャップに平面コアユニットが設けられており、前記平面コアユニットは、高透磁率低飽和磁束密度の材料から形成され、前記カラムとヨークは、高透磁率高飽和磁束密度の材料から形成され、かつ前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度より低い。
【００１０】
また、前記カラムの両端とヨークとの間にギャップが設けられており、前記ギャップには、高透磁率低飽和磁束密度の材料からなる平面コアユニットが設けられている。
【００１１】
また、前記平面コアユニットの横断面投影は、前記カラムの端部の横断面投影を含む。
【００１２】
また、前記平面コアユニットの横断面投影は、前記カラムと巻線の端部の横断面投影を含む。
【００１３】
また、前記平面コアユニットは、前記ギャップにおける前記カラムに近い側に設けられている。
【００１４】
また、前記平面コアユニットは、Ｍｎ-ＺｎフェライトまたはＮｉ-Ｚｎフェライトである。
【００１５】
また、前記ギャップにおける平面コアユニット以外の部分は、絶縁材料で充填される。
【００１６】
また、前記カラム、ヨークおよび平面コアユニットの比透磁率は、５００以上である。
【００１７】
また、前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度は、前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度の２倍以上である。
【００１８】
また、前記カラムとヨークの材料の飽和磁束密度は、１．２Ｔ以上であり、前記平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、０．６Ｔいかである。
【００１９】
前記コアの構造は、ＥI型かＵI型である。
【００２０】
また、前記コアの構造は、三相三カラム構造または三相五カラム構造である。
【００２１】
本発明は、上記いずれか１つのインダクタを含むスイッチング回路をさらに提供する。また、前記インダクタは、該スイッチング回路の入力側または出力側に接続されている。
【００２２】
また、前記スイッチング回路は、整流回路、インバータ回路または直流変換回路を含む。
【００２３】
また、前記スイッチング回路は、単相回路または三相回路を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明で提案するインダクタおよびスイッチング回路は、従来技術に比較して、非線形インダクタンスを提供するとともに、コストを低減させ、巻線における渦電流損を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術における一インダクタの側面図である。
【図２】従来技術における別のインダクタの側面図である。
【図３】従来技術における別のインダクタの側面図である。
【図４】従来技術における別のインダクタの側面図である。
【図５】実施例１におけるインダクタの側面図である。
【図６】実施例１におけるインダクタと通常インダクタの電流に伴うインダクタンス変化を示すグラフである。
【図７】実施例１における平面コアユニットの厚さが異なるインダクタの電流に伴うインダクタンス変化を示すグラフである。
【図８】図４におけるインダクタの磁力線図である。
【図９】図５におけるインダクタの磁力線図である。
【図１０】実施例２におけるインダクタの側面図である。
【図１１】図１０におけるインダクタの磁力線図である。
【図１２】実施例２における別のインダクタの側面図である。
【図１３】実施例３における別のインダクタの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面と実施例を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。なお、ここで記載する具体的な実施例は、本発明の解釈に用いられるだけ、本発明を限定するものではないと考えられるべきである。また、記載をしやすくするために、図面には、全ての構造ではなく、本発明に関する部分のみを示している。
実施例１
【００２７】
本実施例は、インダクタを提供し、該インダクタ構造の側面図を図５に示す。該インダクタは、ＵＩ構造であり、ヨーク１０１とカラム１０３からなるコア構造を含み、該ヨーク１０１とカラム１０３とで閉磁路を形成する。前記カラムは、巻線によって覆われたコア部分であり、前記ヨークは、巻線に覆われていないコア部分である。これは、以下の実施例においても同様である。
【００２８】
コイル巻線１０２は、カラム１０３に巻き付けられて設けられ、カラム１０３とヨーク１０１との間にヨーク部分寄りの絶縁板１０４とカラム１０３部分寄りの平面コアユニット１０５とを含む。
【００２９】
カラム１０３とヨーク１０１の材料は、ケイ素鋼板、アモルファス、ナノ結晶などの高透磁率高飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率が５００以上である。平面コアユニット１０５の材料は、Ｍｎ-ＺｎフェライトまたはＮｉ-Ｚｎフェライトなどの高透磁率低飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率は、同じく５００以上であるが、その飽和磁束密度がカラム１０３とヨーク１０１の材料の飽和磁束密度より低い。好ましくは、高透磁率高飽和磁束密度の材料のカラム１０３とヨーク１０１の飽和磁束密度は、高透磁率低飽和磁束密度の材料の平面コアユニット１０５の飽和磁束密度の２倍以上である。より好ましくは、カラムとヨークの材料の飽和磁束密度は、１．２Ｔ以上であり、平面コアユニットの材料の飽和磁束密度は、０．６Ｔ以下である。
【００３０】
図５に示すように、平面コアユニット１０５は、カラム１０３の両端部とヨークとの間に設けられるが、図５は一例に過ぎず、平面コアユニット１０５は、カラム１０３の一端部とヨークとの間に設けられてもよい。
【００３１】
平面コアユニット１０５と絶縁板１０４は、カラム１０３の端部とヨークとの間のエアギャップを完全に充填する。平面コアユニット１０５の幅とカラム１０３の端部の幅は側面視において同一であり、しかも平面コアユニット１０５の横断面は、カラム１０３の端部の横断面と等しい。ここの絶縁板１０４は、例えばガラス、セラミックス、発泡材料などの非導電非透磁の絶縁材料からなり、該絶縁材料の比透磁率が１である。絶縁板１０４は、支持部として機能する。図５に示すカラム１０３とヨーク１０１からなるコアの構造は、ＵＩ型であり、実際コア構造はＥＩ型であってもよい。該コアの構造は、三相三カラム構造か三相五カラム構造であり、高透磁率低飽和磁束密度の材料と絶縁材料を用いて本実施例による方式でカラムとヨークとの間のエアギャップを完全に充填すればよい。
【００３２】
まず、本実施例によるインダクタ構造は、非線形インダクタンスを提供できる。その原理は、以下のとおりである。
【００３３】
インダクタ回路は、主に高透磁率高飽和コア材料（カラム１０３とヨーク１０４）、高透磁率低飽和コア（平面コアユニット１０５）、および絶縁板１０４からなる。インダクタンスの式は、以下の式に近似する。
【数１】
2015053464.tif 000003
式（１）における各パラメータの意味は、以下のとおりである。
Ｎ：巻線の巻き数
（外１）
2015053464.tif 000004
：真空透磁率
（外２）
2015053464.tif 000005
：高透磁率高飽和コアの比透磁率
（外３）
2015053464.tif 000006
：高透磁率低飽和コアの比透磁率
（外４）
2015053464.tif 000007
：高透磁率高飽和コアのカラムの断面面積
（外５）
2015053464.tif 000008
：高透磁率高飽和コアのカラムの断面面積に対する高透磁率低飽和コアの断面面積の倍数
（外６）
2015053464.tif 000009
：絶縁板ギャップの磁路長
（外７）
2015053464.tif 000010
：高透磁率低飽和コアの磁路長
（外８）
2015053464.tif 000011
：インダクタの総磁路長
【００３４】
軽負荷低電流の場合、全てのコア部分が飽和状態になっていない。高透磁率コアの磁気抵抗が非常に小さいため、磁気圧力は主に絶縁板に集中することになる。このとき、インダクタンスは、下記式によって示される。
【数２】
2015053464.tif 000012
【００３５】
電流が増大すると、高透磁率低飽和コアは飽和傾向を示し始める。高透磁率高飽和コアが飽和になっていないとき、磁気圧力は、主に絶縁板と高透磁率低飽和コアに集中することになる。このとき、インダクタンスは、非線形に低下し、その低下程度は主に高透磁率低飽和コアの透磁率
（外９）
2015053464.tif 000013
の低下具合によって決められる。このとき、インダクタンスの式は、下記式により示される。
【数３】
2015053464.tif 000014
【００３６】
電流が引き続き定格ひいては重負荷まで増大すると、高透磁率低飽和コアは既に飽和状態になっている。高透磁率高飽和コアが飽和状態になりはじめる場合、全ての部材に低くない磁気圧力が作用することになる。このときインダクタンスは、非線形的に低下し、その低下程度は主に高透磁率高飽和コアの透磁率の低下具合によって決められる。このとき、インダクタンスは、以下式により示される。
【数４】
2015053464.tif 000015
【００３７】
以上の軽負荷低電流のときのインダクタンスの式（２）、電流が増大するときのインダクタンスの式（３）および電流が定格ひいては重負荷までに増大した時の式（４）の比較から、軽負荷低電流のときのインダクタンスが比較的高く、電流の増大につれて、インダクタンスが次第に低下することがわかった。
【００３８】
図６は、同一体積の条件の下、本実施例におけるインダクタと通常インダクタの電流に伴うインダクタンス変化のグラフを示している。図６において、Ｌ１は、本実施例におけるインダクタのインダクタンスの電流に伴う変化を示すグラフであり、Ｌ２は、通常インダクタのインダクタンスの電流に伴う変化を示すグラフであり、Ａ領域は軽負荷低電流領域であり、Ｂ領域は電流増大領域であり、Ｃ領域は電流が引き続き定格ひいては重負荷まで増大する領域である。
【００３９】
図６からわかるように、Ａ領域（軽負荷低電流領域であり、全てのコア部分が飽和状態になっていない。）では、本実施例におけるインダクタのインダクタンスが通常インダクタのインダクタンスよりはるかに高い。電流が増大するにつれて、Ｂ領域（電流が軽負荷と重負荷の間にあり、高透磁率低飽和コアが飽和状態になり始める。）では、本実施例におけるインダクタのインダクタンスが低下し始めるが、依然として、通常インダクタのインダクタンスよりは高い。電流が引き続き増大することにつれて、Ｃ領域（電流が定格領域または重負荷領域にあり、高透磁率低飽和コアが既に飽和状態になり、高透磁率高飽和コアが飽和状態になり始める。）では、インダクタンスグラフＬ１とＬ２は重なる。
【００４０】
したがって、これから分かるように、本実施例のインダクタは、体積の不変を保持するときに、軽負荷電流条件下で高インダクタンスを呈し、軽負荷電源システムの性能を一層向上させ、定格ひいては重負荷条件になっても通常インダクタに劣っていない。
【００４１】
また、本実施例において、インダクタの平面コアユニット１０５の厚さが調整可能である。好ましくは、平面コアユニット１０５の厚さは、カラム１０３とヨーク１０１との間のギャップの距離の１／４〜１／２にある。
【００４２】
図７は、本実施例における平面コアユニットの厚さが異なるインダクタの電流に伴うインダクタンス変化のグラフを示す。Ｌ３は、平面コアユニット１０５の厚さが０．６ｍｍの場合のインダクタの電流に伴うインダクタンス変化のグラフであり、Ｌ４は、平面コアユニット１０５の厚さが０．４ｍｍの場合のインダクタの電流に伴うインダクタンス変化のグラフである。図７から分かるように、平面コアユニット１０５の厚さが厚いほど、インダクタの軽負荷低電流でのインダクタンスが高くなる。これに基づき、平面コアユニット１０５の厚さを調整することで、異なるインダクタの要求を満足することができる。
【００４３】
また、本実施例によるインダクタは、コイルにおける渦電流損を低下させることもできる。図８は、図４に示す通常インダクタの磁力線分布を示す模式図であり、図９は、図５に示す本実施例のインダクタの磁力線分布を示す模式図である。
【００４４】
図８と図９とを比較すると、図８では、第２コア６の箇所（すなわちヨーク１とカラム３との間のギャップの箇所）の磁力線が外部へ拡散してコイル巻線２に流れ込み（図８の符号７で示す）、コイル巻線２における渦電流損が大きくなるが、一方、図９では、絶縁板１０４と平面コアユニット１０５の箇所（すなわちヨーク１とカラム３との間のギャップの箇所）の磁力線が図８に比べて大部分が平面コアユニット１０５に集合し、カラム１０３に流れ込み、小部分の磁力線のみがコイル巻線１０２に流れ込み、軽負荷時のコイルにおける渦電流損を効果的に低減することができる。
【００４５】
本実施例によるインダクタは、カラムとヨークとの間に平面コアユニットを設けることによって、非線形のインダクタンスを提供でき、インダクタの体積の不変を保持しながら軽負荷時のインダクタンスを向上させ、しかも平面コアユニットの厚さを調整することによって必要とするインダクタンスを調整することができ、同時にコイル巻線における渦電流損を低減することができる。
実施例２
【００４６】
本実施例は、別のインダクタを提供する。該インダクタ構造の側面図を図１０に示す。
【００４７】
該インダクタは、ＵＩ構造であり、ヨーク２０１とカラム２０３からなるコアを含み、該ヨーク２０１とカラム２０３とで閉磁路を形成する。コイル巻線２０２は、カラム２０３に巻き付けられて設けられ、カラム２０３とヨーク２０１との間にヨーク部分寄りの絶縁板２０４とカラム２０３部分寄りの平面コアユニット２０５とを含む。
【００４８】
カラム２０３とヨーク２０１からなるコアの材料は、ケイ素鋼板、アモルファス、ナノ結晶などの高透磁率高飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率は５００以上である。平面コアユニット２０５の材料は、Ｍｎ-ＺｎフェライトまたはＮｉ-Ｚｎフェライトなどの高透磁率低飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率は、同じく５００以上であるが、その飽和磁束密度がカラム２０３とヨーク２０１からなるコアの材料の飽和磁束密度より低い。好ましくは、カラム２０３とヨーク２０１からなるコアの材料の飽和磁束密度は、平面コアユニット２０５の材料の飽和磁束密度の２倍以上である。より好ましくは、カラム２０３とヨーク２０１からなるコアの材料の飽和磁束密度は、１．２Ｔ以上であり、平面コアユニット２０５の材料の飽和磁束密度は、０．６Ｔ以下である。
【００４９】
図１０に示すように、平面コアユニット２０５は、カラム２０３の両端部とヨークとの間に設けられる。図１０は一例に過ぎず、平面コアユニット２０５は、カラム２０３の一端部とヨークとの間だけに設けられてもよい。
【００５０】
平面コアユニット２０５と絶縁板２０４は、カラム２０３の端部とヨークとの間のエアギャップを完全に充填する。ここの絶縁板２０４は、非導電非透磁の絶縁材料、例えばガラス、セラミックス、発泡材料などからなる。該絶縁材料の比透磁率は、１である。絶縁板２０４は、支持機能を果たす。
【００５１】
図１０に示すカラム２０３とヨーク２０１からなるコアの構造は、ＵＩ型であり、実際にコア構造はＥＩ型であってもよい。該コアの構造は、三相三カラム構造か三相五カラム構造が可能であり、高透磁率低飽和磁束密度の材料と絶縁材料を用いて本実施例による方式でカラムとヨークとの間のエアギャップを完全に充填すればよい。
【００５２】
実施例１との相違点として、本実施例によるインダクタは、側面視において平面コアユニット２０５の幅がカラム２０３の端部の幅より大きく、しかも平面コアユニット２０５の横断面面積がカラム２０３の端部の横断面面積より大きい。すなわち、平面コアユニット２０５の横断面投影は、前記カラム２０３の端部の横断面の投影を含む。このようなインダクタは、実施例１におけるインダクタのように非線形インダクタンスを提供できる（具体的な原理は、実施例１における記載と同じである。）ほか、コイル巻線における渦電流損をさらに減少させることができる。
【００５３】
図１１は、本実施例のインダクタの磁力線分布を示す模式図である。図１１から分かるように、平面コアユニット２０５の横断面面積がカラム２０３の端部の横断面面積より大きいため、絶縁板２０４と平面コアユニット２０５の箇所（すなわちヨーク２０１とカラム２０３との間のギャップの箇所）の磁力線はほぼ平面コアユニット２０５に集合し、カラム２０３に流れ込み、ごく少ない部分の磁力線のみがコイル巻線２０２に流れ込む。そのため、軽負荷時のコイルにおける渦電流損をより効果的に減少させることができる。
【００５４】
別の好ましい方式において、図１２に示すように、平面コアユニットの横断面投影がカラムとカラムに巻かれて設けられたコイル巻線の横断面投影より大きくなるように、すなわち、平面コアユニット２０５の横断面投影が前記カラム２０３の端部とカラムに巻かれて設けられたコイル巻線２０２の横断面の投影を含むように平面コアユニットを設けてもよい。このように平面コアユニットを設けると、コイル巻線２０２に磁力線が流れ込むことをより効果的に回避でき、軽負荷時のコイルにおける渦電流損をより効果的に減少させることができる。
【００５５】
本実施例によるインダクタは、カラムとヨークとの間に平面コアユニットを設けることによって、非線形のインダクタンスを提供でき、インダクタの体積の不変を保持しながら軽負荷時のインダクタンスを向上させ、平面コアユニットの厚さを調整することによって必要とするインダクタンスを調整することができ、しかも平面コアユニットの横断面投影がカラム端部の横断面投影を含むようにすることによって、コイル巻線における渦電流損をより効果的に低減することができる。
実施例３
【００５６】
本実施例は、別のインダクタを提供する。該インダクタの側面図を図１３に示す。
【００５７】
該インダクタは、三相五カラム構造であり、少なくとも１つのヨークとカラムからなるコアを含む。該少なくとも１つのヨークとカラムで閉磁路を形成し、前記少なくとも１つのヨークは、上ヨーク３０１、下ヨーク３０１‐１および側ヨーク３０１‐２を含む。
【００５８】
コイル巻線３０２は、カラム３０３に巻き付けられて設けられ、カラム３０３と上ヨーク３０１、下ヨーク３０１−１との間にそれぞれヨーク部分寄りの絶縁板３０４とカラム３０３部分寄りの平面コアユニット３０５とを含む。本実施例のコアは、三つのカラムを含み、カラム３０３はそのうちの１つのカラムである。各カラムの上端部と上ヨークとの間に平面コアユニット３０５を有し、しかも各カラムの下端部と下ヨークとの間に平面コアユニット３０５を有する。
【００５９】
カラムとヨークからなるコアの材料は、ケイ素鋼板、アモルファス、ナノ結晶などの高透磁率高飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率が５００以上である。平面コアユニット３０５の材料は、Ｍｎ-ＺｎフェライトまたはＮｉ-Ｚｎフェライトなどの高透磁率低飽和磁束密度の材料であり、その比透磁率は同じく５００以上であるが、その飽和磁束密度がカラムとヨークからなるコアの材料の飽和磁束密度より低い。好ましくは、カラムとヨークからなるコアの材料の飽和磁束密度は、平面コアユニット３０５の材料の飽和磁束密度の２倍以上である。より好ましくは、カラム３０３とヨークからなるコアの材料の飽和磁束密度は、１．２Ｔ以上であり、平面コアユニット３０５の材料の飽和磁束密度は、０．６Ｔ以下である。
【００６０】
図１３に示すように、平面コアユニット３０５は、三つのカラムの上下端部と上下ヨークとの間に設けられている。図１３は一例に過ぎず、平面コアユニット３０５は、１つまたは２つのカラムの両端部と上下ヨークとの間、または、カラムの一端部と上下ヨークのうちのいずれかのヨークとの間のみに設けられてもよい。例えば、平面コアユニット３０５は、カラムの上端部と上ヨークとの間、または、カラムの下端部と下ヨークとの間のみに設けられる。
【００６１】
平面コアユニット３０５と絶縁板３０４は、カラム３０３の端部と上下ヨークとの間のエアギャップを完全に充填する。ここの絶縁板３０４は、非導電非透磁の絶縁材料、例えばガラス、セラミックス、発泡材料などからなる。該絶縁材料の比透磁率は１である。絶縁板３０４は、支持機能を果たす。
【００６２】
図１３に示すカラムとヨークからなるコアの構造は、三相五カラム構造であるが、該コアの構造は、三相三カラムであってもよく、高透磁率低飽和磁束密度の材料と絶縁材料を用いて本実施例による方式でカラムとヨークとの間のエアギャップを完全に充填すればよい。
実施例４
【００６３】
本実施例は、スイッチング回路を提供する。上記実施例におけるいずれかのインダクタは、該スイッチング回路の入力側または出力側に接続される。該スイッチング回路は、整流回路、インバータ回路または直流変換回路を含む。しかも、スイッチング回路は、単相回路または三相回路である。
【００６４】
以上の記載は、本発明のより好ましい実施例および運用される技術の原理に過ぎない。本発明はここで記載した特定な実施例に限定されるものではなく、様々な明らかな変形、新たな調整および差し替えも本発明に含まれると考えられるべきである。したがって、以上の実施例によって本発明について比較的詳細な説明をしたが、今回開示された実施例は制限的なものではなく、本発明の範囲は請求の範囲によって示され、本発明の思想を逸脱しない範囲で、より多くのその他の均等の実施例が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１      ヨーク
２      コイル巻線
３      カラム
４      エアギャップ
５      段差
６      第２コア
７      磁力線
１０１  ヨーク
１０２  コイル巻線
１０３  カラム
１０４  絶縁板
１０５  平面コアユニット
１０７  磁力線
２０１  ヨーク
２０２  コイル巻線
２０３  カラム
２０４  絶縁板
２０５  平面コアユニット
３０１  上ヨーク
３０１‐１  下ヨーク
３０１‐２  側ヨーク
３０２  コイル巻線
３０３  カラム
３０４  絶縁板
３０５  平面コアユニット
Ｌ１    実施例１におけるインダクタンスの電流に伴う変化のグラフ
Ｌ２    通常のインダクタンスの電流に伴う変化のグラフ
Ｌ３    実施例１における平面コアユニットの厚さが０．６ｍｍのインダクタのインダクタンスの電流に伴う変化のグラフ
Ｌ４    実施例１における平面コアユニットの厚さが０．４ｍｍのインダクタのインダクタンスの電流に伴う変化のグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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