(57)【要約】【課題】環状コアの断面形状において、外周側部分よりも内周側部分の面積が大きい非対称形の六角形とすることで、同一断面積の長方形断面のものに比較して特性向上を図る。【解決手段】環状コア１０の断面形状が、内周辺と等長の外周辺とを有する長方形から、外周側の角部を含む領域の両方を２つの斜辺で切除した六角形、又は２つの湾曲線で切除した湾曲部付き角形状となっている。前記六角形は内周側の長方形部分と外周側の台形部分とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が、内周辺と等長の外周辺とを有する長方形から、外周側の角部を含む領域の両方を２つの斜辺で切除した六角形、又は２つの湾曲線で切除した湾曲部付き角形状であることを特徴とする環状コア。
【請求項２】
前記六角形が内周側の長方形部分と外周側の台形部分とからなる請求項１記載の環状コア。
【請求項３】
前記湾曲部付き角形状が、内周側に長方形部分を有している請求項１記載の環状コア。
【請求項４】
前記２つの斜辺又は湾曲線で前記長方形からそれぞれ切除される両方の前記角部を含む領域が、互いに等しい面積である請求項１，２又は３記載の環状コア。
【請求項５】
前記六角形又は前記湾曲部付き角形状は内周側に長方形部分を有し、前記六角形又は前記湾曲部付き角形状の内周辺の長さを（ａ）、これと平行な外周辺の長さを（ｂ）、全厚さを（ｄ）、前記内周側の長方形部分の厚みを（ｃ）とした場合、ａ：ｂ：ｃ：ｄの関係は、ａ＝１としたとき、  ０＜ｂ＜０.８、  ｃ＞０、  ｄ≧ｃ＋０.２  である請求項１，２，３又は４記載の環状コア。
【請求項６】
前記六角形又は前記湾曲部付き角形状は内周側に長方形部分を有し、前記六角形又は前記湾曲部付き角形状の内周辺の長さを（ａ）、これと平行な外周辺の長さを（ｂ）、全厚さを（ｄ）、前記内周側の長方形部分の厚みを（ｃ）とした場合、ａ：ｂ：ｃ：ｄの関係は、ａ＝１としたとき、  ０＜ｂ＜１、  ０.７≧ｃ≧−０.４ｂ＋０.４５、
ｄ＝（ｂｃ−ｃ＋１.５４）／（ｂ＋１）  である請求項１，２，３又は４記載の環状コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョークコイルやラインフィルタに用いられるフェライト等の磁性材料からなる環状コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チョークコイルやラインフィルタに用いられる円環状コア（トロイダル形状のコア）は、下記特許文献１のように、コア断面が長方形である場合が一般的であった。
【０００３】
また、下記特許文献２には、円環状コア表面に絶縁樹脂をコーティングして絶縁膜を形成する場合に、樹脂コーティングの厚みを均一化するために、長方形のコア断面の内周及び外周側の全てのエッジ部に面取りを施す構成が記述されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平６−５５２１６号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２７４５号公報
【０００５】
円環状コアにおいて、磁束はより短い経路、つまり円環状コアの内周側部分を通りやすく、磁束密度は外周側部分よりも内周側部分の方が高くなっている。コア断面形状が長方形の場合、外周側部分（とくに外側角部）に磁束は殆ど通らず、無駄な部分となっていた。
【０００６】
なお、特許文献１にはコア断面形状に工夫は見られず、特許文献２におけるエッジ部の面取りも、樹脂コーティングに対する配慮であって、コア自体の特性向上を図る目的ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では、上記の点に鑑み、環状コアの断面形状において、外周側部分よりも内周側部分の面積が大きい非対称形の六角形とすることで、同一断面積の長方形断面のものに比較して特性向上（巻線を設けたときのインダクタンス値の増大、巻線の直流抵抗の低減等）を図ることのできる環状コアを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある態様の環状コアは、断面形状が、内周辺と等長の外周辺とを有する長方形から、外周側の角部を含む領域の両方を２つの斜辺で切除した六角形、又は２つの湾曲線で切除した湾曲部付き角形状であることを特徴としている。
【００１０】
前記環状コアにおいて、前記六角形が内周側の長方形部分と外周側の台形部分とからなっていてもよい。
【００１１】
前記環状コアにおいて、前記湾曲部付き角形状が、内周側に長方形部分を有していてもよい。
【００１２】
前記環状コアにおいて、前記２つの斜辺又は湾曲線で前記長方形からそれぞれ切除される両方の前記角部を含む領域が、互いに等しい面積であってもよい。
【００１３】
前記環状コアにおいて、前記六角形又は前記湾曲部付き角形状は内周側に長方形部分を有し、前記六角形又は前記湾曲部付き角形状の内周辺の長さを（ａ）、これと平行な外周辺の長さを（ｂ）、全厚さを（ｄ）、前記内周側の長方形部分の厚みを（ｃ）とした場合、ａ：ｂ：ｃ：ｄの関係は、ａ＝１としたとき、  ０＜ｂ＜０.８、  ｃ＞０、  ｄ≧ｃ＋０.２  であってもよい。
【００１４】
あるいは、ａ：ｂ：ｃ：ｄの関係は、ａ＝１としたとき、  ０＜ｂ＜１、  
０.７≧ｃ≧−０.４ｂ＋０.４５、  ｄ＝（ｂｃ−ｃ＋１.５４）／（ｂ＋１）  であってもよい。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せも、また本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る環状コアによれば、その断面形状において、外周側部分よりも内周側部分の面積が大きい非対称形の六角形又は湾曲部付き角形状とすることで、磁束が通りやすい内周側部分の面積を増やすことができ、巻線を設けたときのインダクタンス値を増大させることが可能であるとともに、前記断面形状の外周長（断面形状に沿った長さ、以下断面外周長という。）を短くして巻線の直流抵抗の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、環状コアの実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１乃至図３を用いて本発明に係る実施の形態１を説明する。実施の形態１は、図１（Ａ）のように平面形状が円環の円環状コア１０であって、内側にコア中心孔１５を有している。この円環状コア１０はフェライト等の磁性材料からなるものである。また、円環状コア１０の断面形状は、図２（Ａ）のように、内周辺と等長の外周辺とを有する長方形から、外周側の角部を含む領域の両方を２つの斜辺（直線）１１で切除した六角形であり、前記六角形が内周側の長方形部分と外周側の台形部分とからなる。また、２つの斜辺１１で前記長方形からそれぞれ切除される両方の前記角部を含む領域は、互いに等しい面積である。
【００１９】
ここで、前記六角形の内周辺の長さをａ、これと平行な外周辺の長さをｂ、全厚さをｄ、前記内周側の長方形部分の厚みをｃとする。また、コア内径φ１５ｍｍ、前記六角形の断面積６５ｍｍ２にそれぞれ固定し、ｄ＝２ｃ、ａ＝２ｂの条件のもとでｃ（すなわちｄ）の長さを変化させ、シミュレーションにより所定の巻線を施したときのインダクタンスＬを計算し、前記六角形の断面外周長／Ｌとの関係を求めると図３の曲線（イ）に示すようになった。なお、前記六角形の断面外周長はa+ｂ+2c+2[{(a-b)/2}2+(d-c)2]1/2で表される。また、断面外周長／Ｌが小さいほど、直流抵抗が小さくかつインダクタンスが大きくなり、特性が良いことを示している。すなわち、断面積が同一のコアで比較した場合、断面外周長/Lが小さいコアは、コア重量（コアの大きさ）が同じにもかかわらず、特性が優れているといえる。
【００２０】
対比のために、図２（Ｂ）のようにコア断面形状が長方形で、内径φ１５ｍｍ、断面積６５ｍｍ２に固定して、ｄ＝２ｃの条件下でｃ（すなわちｄ）の長さを変化させ、本実施の形態と同一の巻線を施したときの断面外周長／Ｌとの関係も図３の曲線（ロ）に示す。なお、前記六角形と長方形とで、ｄの長さを一定にするとａは長方形に比べ前記六角形のほうが少し長い形状となる。長方形の断面外周長は2a+2bで表される。
【００２１】
図３の曲線（イ）と曲線（ロ）の対比から、ｃの全範囲で六角形の方が長方形よりも優れていると言える。すなわち、磁束の殆ど通らない外側角部の断面積を減らし、その分、内周側部分の断面積を増やすことで、同一断面積の長方形の場合よりも円環状コアとしての特性向上（巻線を設けたときのインダクタンス値の増大、巻線の直流抵抗の低減）を図ることが可能である。
【００２２】
なお、図３ではｄ＝２ｃ、ａ＝２ｂの条件を満たす場合であるが、それ以外の条件であってもよく、ａ：ｂ：ｃ：ｄの関係が、ａ＝１としたとき、  ０＜ｂ＜０.８、  
ｃ＞０、  ｄ≧ｃ＋０.２  を満足する六角形であれば、長方形と比較して十分特性をよくすることができるため、より好ましい。
【００２３】
実施の形態２．
図１、図２及び図４を用いて本発明に係る実施の形態１を説明する。円環状コア１の断面形状は六角形であって、実施の形態１と同様であるが、図４により、好ましいａ：ｂ：ｃ：ｄの関係を求めている。
【００２４】
図４は、図２（Ａ）のような六角形において、ａとｂの長さ、断面積及びコア内径を一定とし、ｃの長さを変化させたときの前記六角形の断面外周長／Ｌとの関係を示す（この場合、ｄ＝２ｃという条件は無い）。但し、図４において、ａ，ｂ，ｃの長さはａ＝１としたときの比率で表している。
【００２５】
図４の曲線（ハ）は、ａ＝９.２ｍｍ、ｂ＝２.３ｍｍ（つまり、ａ：ｂ＝１：０.２５）、断面積６５ｍｍ２、内径φ１５ｍｍとし、ｃの長さを変化させたときの断面外周長／Ｌとの関係を示す。同様に、曲線（ニ）は、ａ＝９.２ｍｍ、ｂ＝４.６ｍｍ（つまり、ａ：ｂ＝１：０.５）、断面積６５ｍｍ２、内径φ１５ｍｍとし、ｃの長さを変化させたときの断面外周長／Ｌとの関係を示し、曲線（ホ）は、ａ＝９.２ｍｍ、ｂ＝６.９ｍｍ（つまり、ａ：ｂ＝１：０.７５）、断面積６５ｍｍ２、内径φ１５ｍｍとし、ｃの長さを変化させたときの断面外周長／Ｌとの関係を示す。
【００２６】
ここで、直線（ヘ）は、図２（Ｂ）の長方形の断面積を６５ｍｍ２と固定し、縦と横の長さの比率を変化させたときに、断面外周長／Ｌの値が最も小さくなった（つまり最も特性が良くなった）ときの値で断面外周長／Ｌ＝２.２である。すなわち、図４において、直線（ヘ）より下の領域は長方形形状では達成し得ない特性を得ることができる領域である。
【００２７】
直線（ヘ）と各曲線（ハ）、（ニ）、（ホ）との交点におけるｂとｃの関係はそれぞれ（ｂ：ｃ）＝（０.２５：０.３６）、（０.５：０.２５）、（０.７５：０.１６）となる。横軸にｂ、縦軸にｃをとると、前記３点は直線関係となり、その式はｃ＝−０.４ｂ＋０.４５となる。また、ｄの値は、断面積を一定にしたときのａ，ｂ，ｃの比率との関係からａ＝１としたとき、ｄ＝（ｂｃ−ｃ＋１.５４）／（ｂ＋１）であらわされる。
【００２８】
したがって、長方形最適形状よりも特性がよくなる領域は、ａ＝１のとき、０＜ｂ＜１とすると、ｃ≧−０.４ｂ＋０.４５、ｄ＝（ｂｃ−ｃ＋１.５４）／（ｂ＋１）となる。さらに、図４において各曲線（ハ）、（ニ）、（ホ）を右方向に延長して考えると、ｃが０.７より大きいと直線（ヘ）よりも断面外周長／Ｌの値が大きくなる（悪化する）。このことから、０.７≧ｃの条件が得られる。
【００２９】
結局、図４から導かれる好ましいａ：ｂ：ｃ：ｄの関係は、ａ＝１としたとき、  
０＜ｂ＜１、  ０.７≧ｃ≧−０.４ｂ＋０.４５、  ｄ＝（ｂｃ−ｃ＋１.５４）／（ｂ＋１）  である。
【００３０】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３であり、円環状コア１０の断面形状が、内周辺と等長の外周辺とを有する長方形から、外周側の角部を含む領域の両方を２つの湾曲線１２で切除した湾曲部付き角形状となっている。そして、前記湾曲部付き角形状は、内周側に長方形部分を有し、前記２つの湾曲線１２で前記長方形からそれぞれ切除される両方の前記角部を含む領域は、互いに等しい面積である。
【００３１】
この実施の形態３の場合も、円環状コア１０の断面形状である前記湾曲部付き角形状が、実施の形態１又は実施の形態２の六角形に近似しているので、実施の形態１又は実施の形態２に記載されたａ：ｂ：ｃ：ｄの関係を満足することが、好ましいといえる。
【００３２】
なお、本発明は、平面形状が円環の円環状コアのみならず、部分的に直線部分を有するコアでもよく、例えば平面形状が長円環の長円環状コア、さらには平面形状が方形環状の方形環状コアにも適用可能である。
【００３３】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る環状コアの実施の形態１及び実施の形態２であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図、（Ｃ）は斜視図である。
【図２】環状コアの断面形状であって、（Ａ）は実施の形態１及び実施の形態２の場合の断面図、（Ｂ）は対比のために示す従来の長方形断面の場合の断面図である。
【図３】実施の形態１の六角形断面の場合と従来の長方形断面の場合における、内周側の長方形部分の厚みｃと断面外周長／Ｌとの関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態２の六角形断面の場合と従来の長方形断面の場合における、内周側の長方形部分の厚みｃと断面外周長／Ｌとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  円環状コア
１１  斜辺
１２  湾曲線
１５  コア中心孔
【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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