(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの別個の誘導鉄心構成要素を備える誘導鉄心であって、前記２つの別個の誘導鉄心構成要素は、相互に組み付けられた場合に前記誘導鉄心を共に形成し、共通軸を規定し、前記誘導鉄心構成要素は、少なくとも１つの磁束バリアを形成し、前記磁束バリアは、前記共通軸に対して周方向に幅を有し、前記幅は、前記共通軸を中心として相互に対して前記誘導鉄心構成要素を回転させることにより調節可能であり、
前記誘導鉄心は、内方鉄心部材及び外方鉄心部材を備え、前記内方鉄心部材及び前記外方鉄心部材は、第１のベース部材と第２のベース部材との間に軸方向にそれぞれ延在し、前記第１のベース部材と前記第２のベース部材との間に各磁束経路を形成しており、前記外方鉄心部材は、前記内方鉄心部材を少なくとも部分的に囲み、それにより前記内方鉄心部材と前記外方鉄心部材との間に巻線を収容するための前記内方鉄心部材の周囲の空間の外方外周部を画定し、前記内方鉄心部材及び前記外方鉄心部材の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの磁束バリアを備える、誘導鉄心。
【請求項２】
前記外方鉄心部材は、第２のセットの各突出部と第１のセットの各隣接する突出部との間に各間隙を画定する前記第１のセットの突出部と前記第２のセットの突出部とを備える、請求項１に記載の誘導子。
【請求項３】
各突出部が、前記周方向に沿って変動する径方向幅を有する、請求項２に記載の誘導鉄心。
【請求項４】
前記外方鉄心部材の磁束伝導断面積は、前記内方鉄心部材の磁束伝導断面積を超過する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の誘導鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトル又はチョークコイルとも時として呼ばれる誘導子は、信号処理、雑音除去、発電、電送システム等の多様な用途で使用される。よりコンパクト且つより効率的な誘導子を実現するために、誘導子の導電性巻線が、細長い導磁性鉄心すなわち誘導鉄心の周囲に配置され得る。誘導鉄心は、好ましくは、空気よりも高い透磁率を示す材料から作製され、この誘導鉄心は、高インダクタンスの誘導子を可能にする。
【０００３】
誘導鉄心は、固有の利点及び欠点をそれぞれ有する多様な設計及び材料のものが入手可能である。しかし、種々の用途における誘導子に対する止むことのない需要の高まりを鑑みると、可撓性及び効率的な設計を有し、多様な用途における使用が可能な誘導鉄心の必要性が依然としてある。
【０００４】
低磁気抵抗の磁束経路を実現するために、誘導鉄心は、高い透磁率を有する材料から通常は作製される。しかし、かかる材料は、特により高い起磁力（ＭＭＦ：magnetomotive force）にて容易に飽和状態になり得る。飽和時には、誘導子のインダクタンスは低下し得ると共に、誘導鉄心が使用可能となる電流範囲は縮小する。この使用可能範囲を改善するための１つの既知の措置は、例えば空隙の形態の磁束バリアを、巻線が配置された周囲の鉄心の一部に配置することである。空隙が適切に配置されることにより、結果として最大インダクタンスが低下する。また、これは、電流変動に対するインダクタンス感度を低下させる。誘導子の特性は、種々の幅の空隙を使用することにより調整され得る。
【０００５】
ＷＯ２０１２／０９３０４０は、軟磁性粉末材料に適した誘導鉄心設計を開示している。この先行技術の誘導鉄心は、誘導鉄心の製造、特に空隙における小さな公差を助長する。しかし、変動するが十分に規定された空隙幅を有して効率的に製造され得る誘導鉄心を実現することが依然として望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０９３０４０
【特許文献２】米国特許第６３４８２６５号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Introduction to Magnetism and Magnetic materials」David Jiles、First Edition 1991 ISBN 0 412 38630 5(HB)、74頁
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様によれば、本明細書では、２つの別個の誘導鉄心構成要素を備える誘導鉄心であって、２つの別個の誘導鉄心構成要素は、相互に組み付けられた場合に誘導鉄心を共に形成し、共通軸を規定する、誘導鉄心の実施例が開示される。誘導鉄心構成要素は、例えば２つの誘導鉄心構成要素の各表面間などに少なくとも１つの磁束バリアを形成し、磁束バリアは、共通軸に対して周方向に幅を有し、前記幅は、共通軸を中心として相互に対して誘導鉄心構成要素を回転させることにより調節可能である。
【０００９】
本明細書で説明される誘導鉄心の実施例により、複数のより特定的な誘導鉄心設計が許容される。各設計は、その固有の利点を有するが、いずれも共通性能及び製造関連利点を有する。特に、本明細書で説明される誘導鉄心の実施例は、例えば粉末冶金製造技術などにより効率的に製造されるのに適する一方で、空隙の幅の正確な調節を容易にする。誘導鉄心構成要素の周方向寸法は、型又はダイス型のジオメトリにより通常は規定され、したがって高精度を可能にする一方で、軸方向における寸法は、結果的に得られる寸法のより低い精度による制御を可能にする圧縮成形プロセスのプロセスパラメータによって規定される。さらに、周方向における寸法は、誘導子の製造時に、共通軸方向の周囲にて相互に対して種々の構成要素を回転させることにより容易に調節され得る。したがって、磁束経路の周方向部分における磁束バリアの形成により、調節可能な磁束バリアが助長されると共に、高精度のバリア寸法及びしたがって誘導子特性が助長される。誘導鉄心構成要素はそれぞれ、単体片として形成されてもよい点が理解されよう。
【００１０】
いくつかの実施例では、２つの誘導鉄心構成要素の中の第１の誘導鉄心構成要素が、第１のセットの突出部を備え、２つの誘導鉄心構成要素の中の第２の誘導鉄心構成要素が、第２のセットの突出部を備え、第２のセットの突出部は、第１のセットの突出部と交互に配置されて、第２のセットの各突出部と第１のセットの各隣接する突出部との間に各磁束バリアを画定する。各セットの突出部は、各ベース部材から径方向及び／又は軸方向に延在し、したがってセットの突出部が延在する対応のベース部材を回転させることによって、各セットの全ての突出部の位置を同時に周方向に変位させることが可能となる。突出部は、細長い歯として形成されてもよく、例えば櫛状に間隔を置いて分散される。特に、歯は、円に沿って分散され得る。
【００１１】
特に、誘導鉄心は、第１のベース部材及び第２のベース部材と、第１のベース部材と第２のベース部材との間に磁束経路を形成するように形状設定及びサイズ設定された少なくとも第１の軸方向に延在する鉄心部材とを備える。したがって、第１のベース部材及び第２のベース部材は、第１の軸方向に延在する鉄心部材の正反対の方向に設けられ得る。第１の鉄心部材は、第１のベース部材から第２のベース部材に向かって軸方向に延在する第１のセットの突出部と、第２のベース部材から第１のベース部材に向かって軸方向に延在する第２のセットの突出部とを備えてもよく、第２のセットの突出部は、第１のセットの突出部と交互に配置されて、第２のセットの各突出部と第１のセットの各隣接する突出部との間に各磁束バリアを画定する。その結果、第１のベース部材と第２のベース部材との間で鉄心部材を貫通する磁束は、第１のセットの突出部と第２のセットの隣接する突出部との間で周方向に磁束バリアを横断する。好都合には、磁束バリアの幅は、第２のセットの突出部が延在する第２のベース部材に対して第１のセットの突出部が延在する第１のベース部材を回転させることにより調節可能である。したがって、２つの別個の誘導鉄心構成要素の第１の誘導鉄心構成要素は、第１のベース部材と第１のセットの突出部とを備えてもよく、２つの誘導鉄心構成要素の第２の誘導鉄心構成要素は、第２のベース部材と第２のセットの突出部とを備えてもよい。
【００１２】
本明細書で開示される誘導鉄心の実施例により、誘導鉄心を組み立てるための構成要素のいずれかのサイズ又は形状を変更する必要を伴うことなく、磁束バリアの寸法の調節が可能となる。その結果、種々の磁束バリア寸法及びしたがって種々の特性を有する誘導子が、少数の構成要素から製造され得る。これは、より効率的な製造プロセスを助長するだけでなく、さらに種々の仕様を有する様々な誘導子用の構成要素を製造するための圧縮成形型などの種々の工具の個数を削減する。第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素が、同一の形状及びサイズを有する場合に、誘導鉄心は、単一タイプの構成要素から組み立てられ得るため、したがって製造プロセスの効率をさらに上昇させ、所要の製造工具の個数をさらに削減させる。
【００１３】
誘導鉄心は、第１のベース部材と第２のベース部材との間に磁束経路を形成するように形状設定及びサイズ設定された第２の軸方向に延在する鉄心部材をさらに備え得る。したがって、第１の鉄心部材及び第２の鉄心部材は、第１のベース部材及び第２のベース部材と共に、サイズが正確に調節可能な磁束バリアを備える閉ループ磁束経路を形成する。磁束バリアは、２つの鉄心部材のいずれか又はさらには両鉄心部材の中に形成され得る。
第２の鉄心部材は、第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素の一方の中に完全に備えられてもよく、又は第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素の両方の中に部分的に備えられてもよい。
【００１４】
磁束バリアは、空隙か、又は第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素の材料よりも低い透磁率を有する別の材料で充填された間隙であってもよい。空隙を充填するのに適した材料の実例には、カートン紙、繊維強化プラスチック、プラスチック成形材料、ポリ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリットイミド）（カプトンとしても知られる）、ＤｕＰｏｎｔからＮｏｍｅｘの商標名で入手可能なものなどのメタアラミド材料、又はそれらの組合せが含まれる。
【００１５】
磁束バリアの幅という用語は、磁束が磁束バリアを通過する方向における空隙の線形サイズを指すように意図される。本明細書で開示される誘導鉄心の実施例では、空隙の幅は、周方向に測定される。本明細書で使用される際の軸方向の、径方向の、及び周方向のという用語は、誘導鉄心構成要素により規定される軸に対する方向を指す。いくつかの実施例では、誘導鉄心構成要素は、相互に接触し、したがって磁束バリアの幅を実質的にゼロにするように回転され得ることが理解されよう。しかし、２つの構成要素間の界面は、依然として磁束バリアを形成する。一般的には、バリアの幅は、ゼロ又はそれ以上であってもよい。所望の幅は、中でも特に誘導鉄心構成要素の材料と、特に誘導鉄心構成要素の材料の透磁率とによって決まり得る。誘導鉄心構成要素が低透磁率材料から作製される場合には、その誘導鉄心構成要素は、小さな空隙を、すなわち小さな磁気抵抗を有する磁束バリアを有することが望ましい場合がある。いくつかの実施例では、空隙の幅を最小限に抑えるために、構成要素同士を相互に接触させることが望ましい場合もさらにある。
【００１６】
本明細書で説明されるような誘導鉄心は、様々なサイズで製造され得る。例えば誘導鉄心構成要素が圧縮成形粉末から作製される実施例などのいくつかの実施例では、誘導鉄心の径方向寸法は、４０ｍｍ〜２５０ｍｍの間など、３０ｍｍ〜３００ｍｍの間であってもよい。誘導鉄心の軸方向寸法は、例えば１００ｍｍ未満など、２００ｍｍ未満であってもよい。誘導鉄心構成要素は、種々の個数の突出部を有してもよく、例えば各誘導鉄心構成要素が、例えば３、４、５、６、７、８、９、又は１０個の突出部など、３〜１０個の間の突出部を有してもよい。
【００１７】
いくつかの実施例では、誘導鉄心は、第１のベース部材と第２のベース部材との間に軸方向にそれぞれ延在し、第１のベース部材と第２のベース部材との間に各磁束経路を形成する内方鉄心部材及び外方鉄心部材を備える。外方鉄心部材は、内方鉄心部材を少なくとも部分的に囲み、それにより内方鉄心部材と外方鉄心部材との間に巻線を収容するための内方鉄心部材の周囲の空間の外方外周部を画定する。内方鉄心部材及び外方鉄心部材の少なくとも１つが、前記少なくとも１つの磁束バリアを備える。したがって、磁束バリアを備える鉄心部材は、内方鉄心部材又は外方鉄心部材又は両方であってもよく、すなわち第１の鉄心部材は、内方鉄心部材又は外方鉄心部材であってもよく、第２の鉄心部材は、内方鉄心部材及び外方鉄心部材の対応する他方のものであってもよい。
【００１８】
内方鉄心部材は、円筒状構造若しくは管状構造として形成されてもよく、又は例えば多角形などの異なる断面形状を有してもよい。内方鉄心部材は、各第１のベース部材及び第２のベース部材から相互に向かってそれぞれ延在する各第１の内方鉄心部材及び第２の内方鉄心部材により形成されてもよい。組み立てられた誘導鉄心では、第１の突出部及び第２の突出部は、第１のベース部材から第２のベース部材まで延在する細長内方鉄心部材を形成するように相互に当接してもよい。代替的には、第１の突出部及び第２の突出部は、それらの各端部面間に空隙を画定してもよい。したがって、誘導子は、本明細書で説明される調節可能な接線方向空隙に加えて空隙を備えてもよい。これは、大きな総磁束バリアが望ましいが、空隙の正確な幅が調節可能である又は微調整可能であるべき誘導子の場合に有用であり得る。
【００１９】
外方鉄心部材は、内方鉄心部材及び誘導子の巻線の周囲に少なくとも部分的に周方向に延在する壁部構造を形成し、したがってベース部材間に磁束経路を与えると共に、誘導子を電磁的に遮蔽し得る。各セットの突出部は、外方鉄心部材により画定される外周部の周囲に例えば均一に分散されるなど分散されて、同セットの隣接し合う突出部間に各間隙を残してもよい。間隙の周方向幅は、他方のセットの突出部の中の突出部の周方向幅よりも大きい。したがって、第１のセットの２つの隣接し合う突出部間に形成された間隙内に延在する第２のセットの突出部は、その側方面の１つと第１のセットの隣接し合う突出部の１つとの間に少なくとも１つの間隙を画定する。第２のセットの突出部に対する第１のセットの突出部の相対角度位置に応じて、第１のセットの突出部と第２のセットの隣接し合う突出部との間に画定される間隙が変動する。突出部が、他方のセットの隣接する突出部の１つに接触すると、磁束がより低い透磁率の材料を通過する必要を伴わずに一方の突出部から隣接する突出部まで直接的に横断し得るため、最小磁束バリアが形成される。突出部が、他方のセットの２つの隣接し合う突出部間の間隙の中心にて周方向に位置決めされるように配置されると、各セットの突出部間の最大距離が実現され、したがって磁束は、より低い透磁率の材料を通る最大距離を横断させられる。
【００２０】
第１のセット及び第２のセットの交互に配置された突出部は、それらが一方のベース部材から他方のベース部材まで部分的にのみ延在するような長さをそれぞれ有してもよい。その結果、各突出部は、ベース部材の一方に連結された第１の端部と、他方のベース部材に接触しないが自由端部と他方のベース部材との間に磁束バリアを残しつつ他方のベース端部に対面する対向側の自由端部とを有し、それにより隣接し合う交互に配置された突出部間に画定された周方向磁束バリア間隙を磁束に横断させる。したがって、突出部の自由端部とそれらが対面する端部面との間の磁束バリアは、隣接し合う突出部間の周方向磁束バリアよりも大きくてもよい。したがって、いくつかの実施例では、各突出部の自由端部と対向側のベース部材との間の距離は、同セットの２つの隣接し合う突出部間の距離と各突出部の周方向幅との間の差よりも大きい。
【００２１】
第１のベース部材及び第２のベース部材は、例えば円形プレートなどの各プレートとして形成されてもよく、内方鉄心部材は、これらのプレートの中心から軸方向に延在し、外方鉄心部材は、これらの端部プレートの外周部分から延在し、ベース部材は、内方鉄心部材及び外方鉄心部材を連結する径方向磁束経路を形成する。
【００２２】
別の態様によれば、本明細書で開示される誘導鉄心の実施例は、第１のベース部材及び第２のベース部材と、２つの鉄心部材とを備えてもよく、鉄心部材の一方は、内方鉄心部材であり、他方の鉄心部材は、外方鉄心部材である。内方鉄心部材は、第１のベース部材と第２のベース部材との間に延在して、誘導鉄心の軸方向を規定する。外方鉄心部材は、内方鉄心部材を少なくとも部分的に囲むことにより、内方鉄心部材と外方鉄心部材との間に巻線を収容するための内方鉄心部材の周囲の空間の外方外周部を画定する。鉄心部材の少なくとも一方が、ある鉄心透磁率を有する材料を貫通して第１のベース部材と第２のベース部材との間に磁束経路を形成するように形状設定及びサイズ設定され、磁束経路は、少なくとも周方向経路部分を有する。少なくとも１つの鉄心部分は、周方向経路部分中に、鉄心透磁率よりも小さなバリア透磁率を有する１つ又は複数の磁束バリアをさらに備える。
【００２３】
誘導鉄心は、単体片としてそれぞれ形成された第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素を備えてもよく、第１の誘導鉄心構成要素は、第１のベース部材及び第１のセットの突出部を備え、第２の誘導鉄心構成要素は、第２のベース部材及び第２のセットの突出部を備える。したがって、従来の製造プロセスが、容易化され、２つの誘導鉄心構成要素は、導体鉄心を形成するように容易に組み付けられ、空隙のサイズを調節するように共通軸を中心として容易に回転され得る。
【００２４】
これらの部材の構成により、低磁気抵抗の磁束経路を実現することができる。したがって、鉄心部材を少なくとも部分的に囲む外方鉄心部材は、巻線中を流れる電流により発生する磁束を拘束する二重効果を誘導鉄心に与えることにより、磁束導体として機能しつつ、周囲環境との干渉を最小限に抑え得るか又は少なくとも低減させ得る。
【００２５】
磁場は、磁束が空隙間を越えさせられる場合に、磁束経路の方向に垂直な方向に広がる傾向を有する。この磁束の広がりは、一般的には「フリンジングフラックス（fringing flux）」と呼ばれる。小さいすなわち幅狭の空隙は、大きいすなわち幅広の空隙よりも磁場を縁取らない傾向を有する。空隙フリンジングは、磁束の磁気抵抗を低下させ、それにより誘導子のインダクタンスを上昇させる。しかし、この磁気フリンジングフラックスが、時間の経過と共に変化し、磁場が、ワイヤのジオメトリに重なり合う場合には、渦電流が、周囲の巻線中に発生して、巻線損失を増大させる。
【００２６】
したがって、空隙の次善の構成は、巻線と相互作用する空隙のフリンジングフラックスにより効率低下を引き起こし得る。いくつかの実施例では、突出部の径方向幅は、周方向に沿って変動し、したがって漏れ磁束を低減させることが可能であってもよい。
【００２７】
いくつかの実施例では、突出部の及び／又は誘導鉄心構成要素間に画定される磁束バリアの形状及び／又はサイズは、各磁気抵抗の個々の磁束経路を形成するように多様であってもよい。
【００２８】
本明細書で説明される誘導鉄心の実施例は、粉末冶金（Ｐ／Ｍ：powder metallurgy）生産法による生産に非常に適する。したがって、いくつかの実施例では、誘導鉄心は、圧縮成形された軟磁性粉末などの軟磁性材料から作製されることにより、誘導鉄心構成要素の製造を容易化し、軟磁性材料中に例えば誘導鉄心内において径方向磁束経路成分、軸方向磁束経路成分、及び周方向磁束経路成分を与える有効３次元磁束経路を形成する。本章及び以降では、軟磁性のという用語は、磁化され得るが、磁場が除去された場合には磁化状態に留まる傾向のない材料の材料特性を指すように意図される。一般的には、材料は、その飽和保持力が１ｋＡ／ｍ以下である場合に軟磁性と説明され得る（例えば「Introduction to Magnetism and Magnetic materials」David Jiles、First Edition 1991 ISBN 0 412 38630 5(HB)、74頁を参照されたい）。
【００２９】
本明細書で使用されるような「軟磁性複合材料（ＳＭＣ：soft magnetic composite）」という用語は、３次元（３Ｄ）磁気特性を有するプレス加工／圧縮成形及び熱処理された金属粉末構成要素を指すように意図される。ＳＭＣ構成要素は、典型的には、単一ステップで複雑な形状を有し得る均一な等方性の構成要素を形成するように圧縮成形された表面絶縁された鉄粉末粒子から構成される。
【００３０】
軟磁性粉末は、例えば軟磁性鉄粉末か、又はＣｏ又はＮｉ又はそれらの一部を含む合金を含む粉末であってもよい。軟磁性粉末は、実質的に純粋な水で微粒子化された鉄粉末か、又は電気絶縁部で被覆されている不規則形状粒子を有する海綿鉄粉末であってもよい。このコンテクストでは、「実質的に純粋な」という用語は、粉末が含有物を実質的に含まないはずであることと、Ｏ、Ｃ、及びＮなどの不純物の量が最小限に維持されるはずであることとを意味する。重量ベースの平均粒径は、一般的には３００μｍ未満且つ１０μｍ超であり得る。
【００３１】
しかし、軟磁性特性が十分であり、粉末がダイス型圧縮成形に適する限りにおいては、任意の軟磁性金属粉末又は金属合金粉末が使用されてもよい。
【００３２】
粉末粒子の電気絶縁は、無機材料から形成されてもよい。絶縁性酸素含有及びリン含有バリアを有する実質的に純粋な鉄から構成された原料粉末の粒子に関する米国特許第６３４８２６５号（ここに参照により組み込まれる）に開示されるタイプの絶縁が、特に適する。絶縁された粒子を有する粉末は、Ｈｏｇａｎａｓ  ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎから入手可能なＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）５００、Ｓｏｍａｌｏｙ（登録商標）５５０、又はＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）７００として入手可能である。
【００３３】
本明細書で説明される誘導鉄心の実施例は、製造時に公差関連利点をもたらす。第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素は、軟磁性粉末材料の単軸方向圧縮成形により製造され得る。特に、誘導鉄心構成要素は、軟磁性粉末材料を成形することにより製造され、この成形は、各誘導鉄心構成要素の軸方向に対応する方向にプレス加工することにより粉末材料を圧縮成形することを含み得る。径方向及び周方向において、構成要素の寸法は、型／ダイス型の空洞壁部によって画定される。したがって、構成要素は、軸方向よりも周方向においてはるかに厳密な公差を有する単軸方向圧縮成形を利用して製造され得る。その結果、製造される部材は、高精度で周方向の寸法を有し得る。これは、周方向における誘導鉄心構成要素同士の間の相互に対する正確な整合性を達成させることが可能であり、したがって構成要素間の間隙又は他の磁束バリアの周方向寸法の正確な決定を可能にし、さらにこれにより最終誘導子製品におけるインダクタンスの良好な精度を可能にするため、有利である。この精度は、軸方向に延在する空隙を有する圧縮成形された誘導鉄心を製造する場合には、達成が非常に困難となる。
【００３４】
一実施例によれば、第１の誘導鉄心構成要素及び第２の誘導鉄心構成要素は、組み付けられるように構成され、内方鉄心部材及び外方鉄心部材とベース部材とを貫通して延在する磁束経路を共に形成する別個の構成要素である。その結果、各構成要素は、従来の方法で個別に製造され得る。上述のように、各構成要素は、表面絶縁された軟磁性粉末などの軟磁性粉末材料から作製され、したがって単一レベル工具設定を利用した効率的な生産が可能となり得る。
【００３５】
さらに、誘導子のモジュール設計により、誘導鉄心のハイブリッド設計がさらに可能となり、各鉄心構成要素は、最も適切な材料から作製され得る。特に、誘導子の種々の構成要素が、同一の又は異なる材料から作製され得る。適切な材料の実例には、圧縮成形粉末、ラミネート等が含まれる。さらに、本説明は、磁性機能を果たし、したがって適切な磁気特性を有する材料から作製された、誘導子の、特に誘導鉄心の構成要素に主に関する。しかし、誘導子は、磁性機能を有さない追加の構造的構成要素を備えてもよい点が理解されよう。かかる構造的構成要素は、一般的には、非磁性材料から作製され得る。
【００３６】
一実施例によれば、ベース部材は、外方径方向に縮小する軸方向寸法を有する。ベース部材の外周部は、外方径方向に沿って拡大するため、ベース部材の軸方向寸法は、ベース部材と鉄心部材との間の界面と同一の磁束伝導断面積を維持しつつ漸減し得る。したがって、ベース部材に必要とされる材料の量は、効率に悪影響を及ぼすことなく削減され得る。
【００３７】
さらに、誘導鉄心構成要素は、閉誘導鉄心設計が、巻線電流により発生する磁束を周囲環境から効率的に遮蔽するのを可能にする。
【００３８】
本開示は、上述の及び以下で説明される誘導鉄心、対応する方法、デバイス、及び／又は製品手段を含む種々の態様に関し、これらはいずれも、第１の既述の態様との関連で説明された利益及び利点の中の１つ又は複数をもたらし、第１の既述の態様との関連で説明された及び／又は添付の特許請求の範囲で開示される実施例に対応する１つ又は複数の実施例を有する。
【００３９】
特に、本明細書では、本明細書で開示されるような誘導鉄心の磁束バリアの幅を調節する方法の実施例が開示される。この方法の実施例は、磁束バリアの幅を調節するために共通軸を中心として相互に対して誘導鉄心構成要素を回転させるステップを含む。例えば、このプロセスは、誘導子を形成するために誘導鉄心構成要素及び巻線の組立て後になど、誘導鉄心の製造時に実施され得る。その後、誘導鉄心構成要素は、例えば非磁性材料などの適切な材料で誘導子をオーバーモールド成形することによって、止めねじ又は任意の他の適切な結合手段若しくは固定手段により構成要素同士を固定することによってなど、選択された構成で、すなわち相互に対して選択された周方向位置で固定され得る。
【００４０】
本明細書で開示される様々な態様の実施例並びに本発明のコンセプトのさらなる目的、特徴、及び利点が、添付の図面を参照として本明細書にて開示される態様の実施例の以下の例示的且つ非限定的な説明においてさらに詳細に説明される。類似の参照数字は、特に別段の指定がない限り類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】誘導子の一実施例の概略分解図である。
【図２ａ】組立状態にある誘導鉄心を示す図である。
【図２ｂ】組立状態にある誘導鉄心を示す図である。
【図３】誘導鉄心構成要素の別の実施例の概略図である。
【図４】組立状態にある誘導鉄心を示す図である。
【図５】誘導鉄心のさらなる実施例を示す図である。
【図６】誘導鉄心のさらなる実施例を示す図である。
【図７】電流負荷により変化するインダクタンスを有するように構成された誘導鉄心の実例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、誘導鉄心及び巻線１０９を備える誘導子の一実施例の概略分解図である。誘導鉄心は、２つの別個の誘導鉄心構成要素１０１ａ及び１０１ｂのそれぞれにより形成される。
【００４３】
２つの誘導鉄心構成要素の中の第１のもの（１０１ａ）は、ベース部材１０３ａ、内方鉄心部材１０５ａ、及び突出部１０２ａのセットを備える。ベース部材１０３ａは、外周部１０４ａを画定する円盤の形態を有する。内方鉄心部材セクション１０５ａは、ベース部材１０３ａの中心から軸方向に延在する。本実例では、内方鉄心部材セクションは、円筒形状を有する。しかし、内方鉄心部材セクションは、例えば多角形断面などの異なる形状を有してもよいことが理解されよう。ベース内方鉄心部材セクション１０５ａは、ベース部材１０３ａと同軸に配置される。突出部１０２ａは、ベース部材１０３ａから軸方向に延在し、ベース部材１０３ａの外周部１０４ａに沿って分散されて、内方鉄心部材セクション１０５ａと突出部１０２ａとの間に径方向間隙を残す。突出部１０２ａは、内方鉄心部材セクション１０５ａと同一方向に延在する。突出部１０２ａは、周方向に相互から離間され、したがって隣接し合う突出部間に間隙を画定し、これらの間隙は、突出部の側方面１０７ａにより画定される。図１の実例では、突出部１０２ａはいずれも、同一の形状及びサイズを有し、外周部１０４ａに沿って均等に分散され、すなわち隣接し合う突出部間の全ての間隙が、同一のサイズを有する。したがって、突出部１０２ａのセットは、内方鉄心部材セクション１０５ａを囲む外方鉄心部材の一部を共に形成する。内方鉄心部材セクション１０５ａ及び突出部１０２ａのセットは、巻線１０９を収容するために、内方鉄心部材セクション１０５ａと突出部１０２ａのセットとの間に空間を共に画定する。各突出部１０２ａは、管状壁部のセグメントとして形成され、それによりセットの突出部は、軸方向に延在するスロットを有する管状壁部を共に形成する。内方鉄心部材セクション１０５ａの軸方向の長さは、突出部１０２ａの軸方向の長さよりも短い。
【００４４】
代替的な実施例では、誘導鉄心構成要素１０１ａの様々なパーツの形状及び／又は構成が異なり得ることが理解されよう。例えば、突出部が、異なる形状を有してもよく、相互に異なる形状及び／又はサイズを有してもよく、隣接し合う突出部間の間隙の全てが、同一のサイズを有さなくてもよく、等であってもよい。
【００４５】
図１の実例では、第２の誘導鉄心構成要素１０１ｂは、第１の誘導鉄心構成要素１０１ａと同一の形状及びサイズを有し、すなわち第２の誘導鉄心構成要素１０１ｂは、いずれも第１の誘導鉄心構成要素１０１ａとの関連で説明したようなベース部材１０３ｂと、内方鉄心部材セクション１０５ｂと、ベース部材１０３ｂの外周部１０４ｂから延在する突出部１０２ｂのセットとを備える。しかし、誘導鉄心の他の実施例が、異なる形状の２つの誘導鉄心構成要素を備えてもよいことが理解されよう。例えば、構成要素の一方のみが、内方鉄心部材セクションを備えてもよく、さらにこれが、組み立てられた誘導鉄心において他の誘導鉄心構成要素のベース部材に至る全距離にわたって軸方向に延在するのに十分な長さのものであってもよい。代替的には又は追加的には、２つの構成要素の突出部が、異なる形状及びサイズを有してもよい。
【００４６】
２つの誘導鉄心構成要素１０１ａ及び１０１ｂは、軸方向に整列されて、各内方鉄心部材セクション１０５ａ、ｂが相互に対面した状態で、及び突出部が他方の構成要素の突出部により形成される間隙内に延在するように、すなわち一方の構成要素の突出部が他方の構成要素の突出部と交互に配置されるように組み立てられるように構成される。
【００４７】
内方鉄心部材セクション１０５ａ及び１０５ｂは、組み立てられた誘導鉄心ではそれらの各前方面１０６ａ及び１０６ｂにより相互に接触することにより、ベース部材１０３ａと１０３ｂとのそれぞれの間の全距離にわたって延在する内方鉄心部材を形成し得る。いくつかの実施例では、内方鉄心部材セクション１０５ａ、ｂは、例えばそれらの間で軸方向に延在する間隙の形態の、及び／又はより低い透磁率の材料を含む一方若しくは両方の内方鉄心部材セクションの一部の形態の軸方向磁束バリアを画定し得る。
【００４８】
２つの誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂの交互に配置される突出部１０２ａ、ｂは、内方鉄心部材を囲むことにより内方鉄心部材と外方鉄心部材との間に径方向及び軸方向に延在する空間を形成する外方管状壁部の形態を有する外方鉄心部材を形成する。この空間は、巻線１０９を収容するためのものである。
【００４９】
巻線１０９は、管状形状を有し、内方鉄心部材を囲み、内方鉄心部材と外方鉄心部材との間の空間に嵌入するようにサイズ設定される。誘導鉄心は、巻線導出部及び／又は他の特徴（図を単純化するために図示せず）をさらに備えてもよい。この導出部は、例えば外方鉄心部材内又はベース部材の中の１つの中に配置され得る。
【００５０】
誘導鉄心構成要素１０１ａ及び１０１ｂはそれぞれ、圧縮成形された磁性粉末材料から作製され得る。この材料は、軟磁性粉末であってもよい。この材料は、フェライト粉末であってもよい。この材料は、例えば電気絶縁コーティングを備える鉄粒子を含むなどの表面絶縁された軟磁性粉末であってもよい。この材料の抵抗は、渦電流同士が実質的に重畳されるようなものであってもよい。より具体的な一実例としては、この材料は、例えばＨｏｅｇａｎａｅｓ  ＡＢ、Ｓ−２６３  ８３  Ｈｏｅｇａｎａｅｓ、Ｓｗｅｄｅｎの製品群Ｓｏｍａｌｏｙ（例えばＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）１１０ｉ、Ｓｏｍａｌｏｙ（登録商標）１３０ｉ、又はＳｏｍａｌｙ（登録商標）７００ＨＲ）などからの軟磁性粉末であってもよい。
【００５１】
軟磁性粉末は、ダイス型内に充填され、圧縮成形されてもよい。次いで、この材料は、例えば焼結（フェライト粉末などの粉末材料の場合）により又は粉末粒子間の絶縁層を破壊しないように比較的低温で（軟磁性複合材料の場合）熱処理されてもよい。圧縮成形プロセス時に、圧力が、各部材の軸方向に対応する方向に印加されてもよい。径方向及び周方向においては、構成要素の寸法は、型の空洞壁部によって画定される。したがって、各構成要素は、軸方向よりも径方向及び周方向においてより厳格な公差を有する単軸圧縮成形を利用して製造され得る。
【００５２】
代替的には、誘導鉄心構成要素は、空気の透磁率よりも高い、十分な高さの透磁率の異なる材料から作製されてもよく、及び／又は単一片で形成されるのではなく複数の別個の片から組み立てられてもよい。
【００５３】
図２ａ〜ｂは、組立状態における誘導鉄心の図である。誘導鉄心が組み立てられると、２つの誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂの交互に配置された突出部１０２ａ、ｂは、２つの誘導鉄心構成要素の一方の各突出部と他方の誘導鉄心構成要素の突出部の中の隣接するものとの間に軸方向に延在するスロット２１０及び２１１を有する管状壁部を形成する。これらのスロットは、各構成要素の突出部が、各他方の構成要素の隣接する突出部間の間隙の幅Ｄ（周方向にも測定される）よりも小さい幅ｄ（やはり周方向に測定される）を有するため、形成される。
【００５４】
２つの誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂの相互に対する角度位置に応じて、スロットは、一方のベース部材から他方のベース部材まで外方鉄心部材を貫通する磁束に、空隙の形態の磁束バリアを横断させる。この空隙のサイズ（周方向の）は、誘導鉄心構成要素の相互に対する相対角度位置によって決定される。
【００５５】
図２ａの実例では、誘導鉄心構成要素は、一方の誘導鉄心構成要素の各突出部１０２ａが他方の誘導鉄心構成要素の隣接する突出部１０２ｂに接触するように、すなわち突出部の各側方表面１０７ａ、ｂが相互に接触するように配向される。その結果、磁束経路は、磁束経路全体が図２ａで矢印２１２により示されるように誘導鉄心部材の材料を貫通して延在するように、外方鉄心部材を貫通してベース部材間に存在する。示すように、磁束経路は、突出部の中の２つの間の接触表面を横断する。
【００５６】
図２ｂは、各突出部が各間隙２１０、２１１により他方の誘導鉄心構成要素の隣接する両突出部から離間されるように、誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂが相互に対して異なる相対角度位置へと回転された、誘導鉄心を示す。その結果、外方鉄心部材を貫通するベース部材間の磁束は、矢印２１３により示すように、隣接し合う突出部間の間隙を横断しなければならない。
【００５７】
磁束が横断しなければならない最小間隙のサイズは、誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂをそれらの共通軸を中心として相互に対して回転させることにより、継続的に変動され得る。最小間隙サイズは、０ｍｍ（図２ａの実例におけるような）と、各突出部が各他方の誘導鉄心構成要素の２つの隣接する突出部間において正確に中心に位置決めされる場合に得られる（Ｄ−ｄ）／２に相当する最大間隙サイズとの間で変動され得ることが理解されよう。典型的な最大間隙サイズは、１ｍｍ〜８ｍｍの間の範囲となり得る。しかし、誘導子の所望の特性によっては、他の間隙サイズが可能であり得る。突出部の両側に形成される間隙が異なる幅を有する場合には、磁束は間隙の中のより幅狭のものを主に越えて流れることになることが理解されよう。したがって、有効間隙幅は、通常は間隙の中の最小のものによって規定される。
【００５８】
図２ａで最も明確に示すように、この実例では、内方鉄心部材セクション１０５ａ、及び１０５ｂは、組み立てられた誘導鉄心において相互に接触する（図を単純化するために、図２ａ〜ｂでは誘導鉄心は巻線を伴わずに図示される）。さらに、突出部１０２ａ、ｂは、誘導鉄心構成要素がそれらの内方鉄心部材セクション同士が接触した状態で組み立てられた場合に、各他方の誘導鉄心構成要素のベース部材に向かって部分的にのみ延在させるような十分な短さの軸方向の長さを有する。したがって、間隙２１４は、各突出部の自由端部１０８ａ、ｂと各他方の誘導鉄心構成要素との間に形成される。この間隙は、幅Ｌ（軸方向に測定される）を有し得る。したがって、誘導鉄心構成要素間の最大獲得可能幅は、Ｌ及び（Ｄ−ｄ）／２のより小さな方となり得ることが理解されよう。
【００５９】
したがって、組立状態では、図１及び図２ａ〜ｂの誘導鉄心は、軸方向に一方のベース部材から他方へと内方鉄心部材を貫通し、ベース部材の一方の中で径方向に内方に、他方のベース部材内で径方向に外方に、並びに外方鉄心部材内で軸方向に及び部分的に周方向に延在する閉ループ磁束経路を形成する。この閉ループ磁束経路は、隣接し合う突出部間の間隙２０１及び／又は２１１により形成される磁束バリアを横断し、間隙の間隙幅は、それらの共通軸を中心として相互に対して誘導鉄心構成要素を回転させることによって調節可能である。
【００６０】
したがって、種々のインダクタンス特性を有する誘導子が、同一の誘導鉄心構成要素を使用して製造され得る。これを目的として、製造時には、誘導鉄心構成要素及び巻線が組み立てられ得る、誘導鉄心構成要素が所望の値へと間隙サイズを調節するために相互に対して回転され得る、並びに誘導鉄心構成要素を相互に対して所望の位置に固定することにより、例えば構成要素同士を共に接着することにより、十分に低い透磁率の所望の硬化性材料で間隙を充填することにより、及び／又は同様のことにより。一般的には、間隙２１０、２１１、及び／又は２１４は、空気で充填されてもよく、磁束バリアは、空隙として形成される。代替的には、間隙の中のいくつか又は全てが、誘導鉄心構成要素の材料に比較して著しく低い透磁率を示す材料で充填され得る。例えば、材料は、プラスチック材料、ゴム材料、又はセラミック材料であってもよい。
【００６１】
当業者には理解されるように、軸方向における構成要素の許容し得る製造公差幅を縮小することよりも、誘導鉄心構成要素同士を相互に対して回転させることにより間隙２１０及び２１１のサイズを正確に調節することの方が、はるかに実現可能である。
【００６２】
さらに、上述のように、周方向における公差幅は、比較的厳密になされ得る。したがって、突出部の周方向幅及びそれらの間の間隙の周方向幅もまた、正確に規定され得る。最終的な誘導子のインダクタンスは、磁束経路の全長と磁束バリアのサイズとにより決定されるため、この誘導鉄心による設計によって、正確なインダクタンスを示す誘導子の製造が可能となる。
【００６３】
図３は、誘導鉄心構成要素の別の実施例の概略図を示す。図３の誘導鉄心構成要素３０１ａは、ベース部材３０３ａ及び突出部３０２ａが異なる形状を有する点を除いては、いずれも図１の誘導鉄心構成要素１０１ａとの関連で説明したようなベース部材３０３ａ、内方鉄心部材セクション３０５ａ、及び突出部３０２ａのセットを備える点では、図１に示す誘導鉄心構成要素１０１ａと同様である。特に、ベース部材３０３ａは、交互に凸部分及び凹部分を有する外周部を画定するプレートである。さらに、突出部３０２ａは、周方向に変動する径方向幅を有し、すなわち突出部は、他方のより幅広の側方面３１６よりも小さな径方向幅を有する幅狭側方面３１５を有する。
【００６４】
図４は、組み立てられた状態の誘導鉄心の図であり、誘導鉄心は、いずれも図３との関連で説明したような２つの誘導鉄心構成要素３０１ａ及び３０１ｂを備える。特に、図４ａは、組み立てられた誘導鉄心の３次元図を示し、図４ｂは、誘導鉄心の断面図を示す。誘導鉄心構成要素３０１ａ及び３０１ｂは、同一のサイズ及び形状を有し、それぞれが、各ベース部材３０３ａ、ｂと、各突出部３０２ａ、ｂと、内方鉄心部材３０５を共に形成する内方鉄心部材セクションとを備える。その結果、組み立てられた誘導鉄心では、誘導鉄心構成要素は、最小磁気抵抗を有する空隙３１０が、各幅広側方表面３１６で相互に対面する２つの隣接し合う突出部により形成されるように配置され得る。したがって、各突出部の対向側の幅狭側方面３１５は、別の突出部の幅狭側方面に対面する。しかし、幅狭側方面同士の間の間隙３１１は、２つの幅広側方面間の間隙よりも大きくなるように選択され得る。その結果、幅狭側方面間で画定される間隙の磁気抵抗は、幅広側方面間の間隙の磁気抵抗よりも大幅に大きくなる。その結果、誘導子の磁気抵抗はより正確に制御され得るようになり、漏れ磁束が低減される。
【００６５】
図５は、誘導鉄心の別の実施例を示す。図５の誘導鉄心は、誘導鉄心が２つの別個の誘導鉄心構成要素５０１ａ及び５０１ｂをそれぞれ備える点で、図１の誘導鉄心と同様である。両誘導鉄心構成要素は、いずれも図１との関連で説明したような各ベース部材５０３ａ、ｂと、内方鉄心部材セクション（明示せず）と、各突出部５０２ａ、ｂのセットとを備える。しかし、図５の実施例は、誘導鉄心構成要素５０１ａ、ｂが異なる形状を有する点で図１の実施例とは異なる。特に、一方の誘導鉄心構成要素５０１ａの突出部５０２ａは、他方の誘導鉄心構成要素５０１ｂの突出部５０２ｂよりも長い。
【００６６】
図６は、誘導子のさらに別の実施例を示す。図６の誘導子は、誘導子が、管状巻線６０９と、２つの別個の誘導鉄心構成要素６０１ａ及び６０１ｂのそれぞれにより形成された誘導鉄心とを備える点で、図１の誘導子と同様である。図６の実例では、誘導鉄心構成要素６０１ａは、ベース部材６０３ａ、内方鉄心部材セクション６０５ａ、及び突出部６０２ａのセットを備える点で、図１の誘導鉄心構成要素と同様である。ベース部材６０３ａは、円盤の形態を有する。内方鉄心部材６０５は、ベース部材６０３ａの中心から軸方向に延在する。管状外周壁部６４５が、ベース部材６０３ａの外周部から軸方向に延在して、内方鉄心部材６０５と壁部６４５との間に径方向間隙を残す。この壁部は、ベース部材から離れる方向に向いた外周部６０４を画定する。軸方向突出部６０２ａは、外周部６０４に沿って分散される。突出部６０２ａは、内方鉄心部材６０５と同一の方向に延在する。突出部６０２ａは、周方向に相互から離れるように離間され、したがって隣接し合う突出部間に間隙を画定する。したがって、壁部６４５及び突出部６０２ａのセットは、内方鉄心部材６０５を囲む外方鉄心部材を共に形成する。内方鉄心部材セクション６０５の軸方向の長さは、突出部６０２ａを備える壁部６４５の軸方向の長さよりも短い。第２の誘導鉄心構成要素６０１ｂは、円盤の外周部から径方向の外方に延在する径方向突出部６０２ｂを有する円盤６０３ｂとして形成される。したがって、誘導鉄心構成要素６０１ｂは、誘導鉄心構成要素６０１ａの蓋を形成し、軸方向突出部６０２ａは、径方向突出部６０２ｂと交互に配置され、誘導鉄心構成要素６０１ｂの径方向突出部同士の間に形成された間隙内に軸方向に延在する。組み立てられると、内方鉄心部材６０５ａは、円盤６０３ｂに接触する。
【００６７】
径方向突出部６０２ｂの周方向幅は、隣接し合う軸方向突出部６０２ａ同士の間に形成される間隙のサイズよりも小さい。さらに、突出部６０２ｂの径方向長さは、軸方向突出部６０２ｂの径方向壁部厚さよりも大きい。その結果、誘導鉄心構成要素６０１ｂが、誘導鉄心構成要素６０１ａと組み付けられると、空隙が、径方向突出部６０２ｂと軸方向突出部６０２ａとの間に形成される。特に、接線方向空隙が、各径方向突出部６０２ｂと隣接する軸方向突出部６０２ａの側壁部との間に形成される。誘導鉄心構成要素６０１ａを誘導鉄心構成要素６０１ｂに対してそれらの共通軸を中心として回転させることにより、接線方向間隙の幅は、前出の実施例に関連して説明されたものと同様の様式で調節され得る。
【００６８】
図６の誘導鉄心の両構成要素は、圧縮成形された軟磁性粉末から作製され得るが、異なる材料からも作製されてもよい。例えば、円盤形状構成要素６０１ｂは、ラミネートから作製されてもよい。かかる一実施例では、円盤形状構成要素６０１ｂは、内方鉄心部材セクション６０５を受けるための中央穴を有する冠状円盤として形成されてもよく、この内方鉄心部材セクション６０５は、順にこの中央穴を貫通して延在するように形状設定及びサイズ設定される。したがって、かかる一実施例では、冠状円盤形状構成要素は、径方向及び周方向に二次元磁束経路を主に形成する。
【００６９】
図７は、電流負荷により変化するインダクタンスを有するように構成された誘導鉄心の実例を示す。また、かかる構成は、「スイングチョーク」とも呼ばれる。インダクタンスの変化は、鉄心のジオメトリに起因する磁気鉄心の部分的飽和によって引き起こされる。鉄心の寸法、特に突出部のサイズ並びに誘導鉄心構成要素同士の間の接線方向間隙及び軸方向間隙は、高い初期低負荷インダクタンスを確立する部分的低磁気抵抗経路を形成するように選択され得る。典型的には、この低磁気抵抗経路は、電流負荷が上昇すると飽和し始める。磁束経路が飽和することにより、インダクタンスを低減させるより高い磁気抵抗へと向かう磁束の代替経路が存在することとなる。空隙セクションの適切な設計により、これらの２つの誘導レベルを安定化させることが可能となる。
【００７０】
図７ａ〜ｂは、各歯状突出部１０２ａ、ｂが延在する誘導鉄心構成要素１０１ａ、ｂを備える、例えば図１の誘導鉄心などの誘導鉄心の一部を概略的に示す。突出部１０２ａ、ｂは、それらの間に接線方向空隙２１０を、及び歯の端部部分と各他方の誘導鉄心構成要素のベース部材１０３ａ、ｂとの間に各間隙２１４を画定する。接線方向間隙２１０は、軸方向間隙２１４よりも狭い。
【００７１】
図７ａは、隣接し合う突出部１０２ａ、ｂ間の接線方向空隙２１０を横断する低磁気抵抗経路７２５を示す。図７ｂに示すように、電流負荷が上昇すると、低コンダクタンス経路が貫通する鉄心材料は、少なくとも部分的に飽和することにより、間隙２１４が磁気抵抗を支配することによって、間隙２１４を横断しより高い磁気抵抗を有する異なる経路７２６へと磁束を付勢する。その結果、高い電流負荷では、誘導子のインダクタンスは、例えば図７ｃで概略的に図示するように低下する。インダクタンスは、インダクタンスが磁束経路７２５によって支配される高インダクタンス低出力モード「Ａ」と、インダクタンスが磁束経路７２６によって支配される低インダクタンス高出力モード「Ｂ」との間で低下する。
【００７２】
スイングチョークを使用する１つの理由は、例えばスイッチモードパワー電子回路などの用途で誘導子が低出力にて動作される場合にさらなる高調波低減をもたらすためである。
【００７３】
代替的な実施例では、代替的な磁束経路が、例えば図７ｄに示すように種々のサイズの突出部及び空隙の適切な配置によって実現され得ることが理解されよう。図７ｄは、図７ａに示すような誘導鉄心の一部を概略的に示す。しかし、この実例では、セットの突出部は、残りの突出部７１２ａ、ｂよりも小さな接線方向幅を有し、残りの突出部７２１ａ、ｂ間の対応する接線方向空隙７３１よりも小さな空隙７１０を間に形成する１つ又は複数の幅狭突出部７０２ａ、ｂを備える。図７ａ〜ｂの実例におけるように、この誘導子は、幅狭突出部７０２ａ、ｂを貫通し、幅狭空隙７１０を横断する低出力磁束経路７２５を形成する。より高い電流では、幅狭突出部の飽和が発生し、磁束はより幅広の突出部７１２ａ、ｂ及びより幅広の空隙７３１を貫通する経路７２６をより一層流れることになる。
【００７４】
いくつかの実施例を詳細に説明し示したが、本発明は、それらに限定されず、添付の特許請求の範囲で定義される主題の範囲内において他の方法で具現化してもよい。特に、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施例が利用されてもよく、構造的変更及び機能的変更がなされてもよい点を理解されたい。例えば、上記では、円筒状ジオメトリを呈する誘導鉄心が開示された。しかし、本発明のコンセプトは、このジオメトリに限定されない。例えば、誘導鉄心は、楕円形、三角形、正方形、又は多角形の断面を呈してもよい。同様に、上述の実施例では、空隙を画定する隣接し合う突出部の側方面が、相互に対して平行となるように示され、すなわち、側方面が、軸方向−径方向に配向されるように示された。しかし、側方面は、相互に対して平行とはならないように、したがって変動幅を有する空隙を実現するように選択されてもよい点が理解されよう。例えば側方面が段を有し、それにより２つの異なる幅を有する空隙が形成されるなど、他の変更も可能である。また、変動幅を有するかかる空隙は、スイングチョークとも呼ばれ、種々の電流にて所望のインダクタンス特性を有する誘導子の設計を可能にする。
【００７５】
本明細書で説明される誘導鉄心の実施例は、光起電用途、電力変換ユニット、電圧制御ユニット、ＬＣ又はＬＣＬフィルタなどのフィルタユニット等を含む様々な用途で使用され得る。本明細書で説明される誘導鉄心の実施例は、例えば１ｋＷ超などのように５００Ｗ超などの様々な出力レベルで動作するシステムで使用され得る。特に、本明細書で説明される誘導鉄心の実施例が、例えば３相システムなどの多相システムで使用される場合には、種々の相で使用される誘導子は、所望と同様の特性を有するように正確且つ好都合に構成され得る。
【００７６】
複数の手段を列挙するデバイスクレームでは、これらの手段の中のいくつかが、まったく同一の構造的構成要素により具現化され得る。ある特定の手段が、相互に異なる従属クレーム内で引用されるか、又は種々の実施例で説明されるというだけの理由によって、これらの手段の組合せが、利益をもたらすために使用され得ないことが示唆されることにはならない。
【００７７】
本願で使用される場合に、「備える／備えている」という用語は、記載される特徴、完全体、ステップ、又は構成要素の存在を指定するものと理解されるが、１つ又は複数の他の特徴、完全体、ステップ、構成要素、又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではない点を強調しておく。
【図１】
0006525324.tif 000002
【図２ａ）】
0006525324.tif 000003
【図２ｂ）】
0006525324.tif 000004
【図３】
0006525324.tif 000005
【図４ａ）】
0006525324.tif 000006
【図４ｂ）】
0006525324.tif 000007
【図５】
0006525324.tif 000008
【図６】
0006525324.tif 000009
【図７】
0006525324.tif 000010