(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸線に沿って貫通形成された第１開口を有する、略トロイダルの強磁性の第１コアと、
第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有する、略トロイダルの強磁性第２コアであって、前記第２軸線が前記第１軸線と同軸とならないように、前記第１コアに近接して配置される、前記第２コアと、
第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有する、略トロイダルの強磁性第３コアであって、前記第３軸線が前記第１軸線と同軸にならないように、前記第１コアに近接して配置される、前記第３コアと、
前記第１及び前記第２コアの回りに前記第１及び前記第２開口を通して巻かれる第１コイルと、前記第１及び前記第３コアの回りに前記第１及び前記第３開口を通して巻かれる第２コイルと、を形成する導電性ワイヤであって、前記第２及び前記第３コアの回りに前記第２及び前記第３開口を通して巻かれるコイルを形成しない、前記ワイヤと、
を備える、インダクタ。
【請求項２】
第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアであって、前記第４軸線が前記第３軸線と同軸とならないように、前記第３コアに近接して配置され前記第４コア、を更に備え、
前記ワイヤは、前記第３コア及び前記第４コアの回りに前記第３開口及び前記第４開口を貫通して巻かれる第３コイルを形成する、
請求項１に記載のインダクタ。
【請求項３】
前記第４コアは、前記第４軸線が前記第２軸線と同軸にならないように、前記第２コアに近接して配置され、
前記ワイヤは、前記第４及び前記第２コアの回りで前記第４及び前記第２開口を貫通して巻かれる第４コイルを形成する、
請求項２に記載のインダクタ。
【請求項４】
前記第１軸線は、前記第４軸線に平行であり、
前記第２軸線は、前記第３軸線に平行である、
請求項２に記載のインダクタ。
【請求項５】
前記第１軸線は、前記第２軸線に垂直である、または、前記第１軸線は、前記第２軸線と平行である、請求項４に記載のインダクタ。
【請求項６】
第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアであって、前記第４軸線が前記第１軸線と同軸とならないように、前記第１コアに近接して配置される、前記第４コアと
第５軸線に沿って貫通形成される第５開口を有する略トロイダルの強磁性第５コアであって、前記第５軸線が前記第１軸線と同軸とならないように、前記第１コアに近接して配置される、前記第５コアと、を更に備え、
前記ワイヤは、前記第１コア及び前記第４コアの回りで前記第１開口及び前記第４開口を通して巻かれる第３コイルと、前記第１コア及び前記第５コアの回りで前記第１開口及び前記第５開口を通して巻かれる第４コイルを形成する、
請求項１に記載のインダクタ。
【請求項７】
少なくとも４つの略トロイダルの強磁性コアの非同軸配列と、
前記配列内で近接するコアの対を通して巻かれるコイルを形成して配置を作成する導電ワイヤと、を備え、
前記配列内の所定のコアの回りに巻かれた全てのコイルが、前記ワイヤを通して電流を負荷されたときに、前記所定のコア内に、同じ方向に流れる磁束を生成するように作用する、インダクタ。
【請求項８】
前記配列は、多角形形状で特徴付けられる、または、前記配列は、略平坦である、請求項７に記載のインダクタ。
【請求項９】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、少なくとも４つの略トロイダルの強磁性コアの非同軸配列と、
前記ハウジング内に配置され、前記配列内で近接するコアの対を通して巻かれるコイルを形成して配置を作成する導電ワイヤと、を備え、
前記配列内の所定のコアの回りに巻かれた全てのコイルが、前記ワイヤを通して電流を負荷されたときに、前記所定のコア内に、同じ方向に流れる磁束を生成するように作用する、ダウンホール工具。
【請求項１０】
前記配列の第１コアは、第１軸線に沿って貫通形成される第１開口を有し、
前記配列の第２コアは、第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有し、前記第２コアは、前記第２軸線が前記第１軸線と同軸とならないように、前記第１コアに近接して配置され、
前記配列の第３コアは、第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有し、前記第３コアは、前記第３軸線が前記第１軸線と同軸にならないように、前記第１コアに近接して配置され、
前記ワイヤは、前記第１及び第２コアの回りに前記第１及び第２開口を通して巻かれる第１コイルと、前記第１及び第３コアの回りに前記第１及び第３開口を通して巻かれる第２コイルとを形成する、
請求項９に記載のダウンホール工具。
【請求項１１】
（ｉ）前記配列の第４コアは、第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有し、前記第４コアは、前記第４軸線が前記第３軸線と同軸とならないように、前記第３コアに近接して配置され、
前記ワイヤは、前記第３コア及び前記第４コアの回りに前記第３開口及び前記第４開口を通して巻かれる第３コイルを形成する、
または、
（ｉｉ）前記第４コアは、前記第４軸線が前記第２軸線と同軸にならないように、前記第２コアに近接して配置され、
前記ワイヤは、前記第４コア及び前記第２コアの回りで前記第４開口及び前記第２開口を通して巻かれる第４コイルを形成する、
請求項１０に記載のダウンホール工具。
【請求項１２】
前記第１軸線は、前記第４軸線に平行であり、
前記第２軸線は、前記第３軸線に平行である、
請求項１１に記載のダウンホール工具。
【請求項１３】
前記第１軸線は、前記第２軸線に垂直である、または、前記第１軸線は、前記第２軸線と平行である、請求項１２に記載のダウンホール工具。
【請求項１４】
第１軸線に沿って貫通形成された第１開口を有する、略トロイダルの強磁性第１コアを準備すること、
第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有する、略トロイダルの強磁性第２コアを、前記第２軸線が前記第１軸線と同軸とならないように、前記第１コアに近接して配置すること、
第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有する、略トロイダルの強磁性第３コアを、前記第３軸線が前記第１軸線と同軸にならないように、前記第１コアに近接して配置すること、
第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する、略トロイダルの強磁性第４コアを、前記第４軸線が前記第３軸線と同軸とならないように、前記前記第３コアに近接して配置すること、
導電ワイヤを巻回して、前記第１コア及び前記第２コアの回りに前記第１開口及び前記第２開口を貫通する第１コイルと、前記第１コア及び前記第３コアの回りに前記第１開口及び前記第３開口を貫通する第２コイルと、前記第３コア及び前記第４コアの回りに前記第３開口及び前記第４開口を貫通する第３コイルと、を形成すること、
を備える、インダクタを形成する方法。
【請求項１５】
前記ワイヤを巻いて、前記第２コア及び前記第４コアの回りに、前記第２開口及び前記第４開口を通して第４コイルを形成する、
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、油田設備、特に、ダウンホール工具、掘削及び関連システム、ならびに、掘削、仕上げ、管理及び地中の坑井を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削、仕上げ、管理、または、オイルもしくはガス坑井もしくは同種のものの評価の際、測定データを提供しまたは他の作業を実行することが望ましい状況が発生することがある。検層工具は、１つまたは複数の装置を有してもよく、計器、検出器、回路及びその他の同種類のものを含んでよく、例えば、ドリルストリング、ボトムホールアセンブリまたは有線ケーブルに沿って搬送することができ、坑井内に降下され、種々の坑井深さで計測を行いかつ伝送し及び／または他の機能を実行する。
【０００３】
例えば、測定は、掘削作業中にリアルタイムで行ってもよい。このような技術は、掘削時測定（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｗｈｉｌｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ（「ＭＷＤ」））または掘削時検層（ｌｏｇｇｉｎｇ  ｗｈｉｌｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ（「ＬＷＤ」））と称されることがある。計測データ及び他の情報は、種々のテレメトリ技術を使用してドリルストリングまたはアニュラス内の流体を通して通信し、坑外で電気信号に変換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダウンホール工具は、更に、一般に種々の作業をサポートするための流体流通路を設けることがある。本来的なサイズ規制のため、ダウンホール工具は、インダクタを含むより大きな部材または装置を必要としつつ、所要の機能を提供するために制限された断面積を有することがある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】実施形態による坑井検層システムの一部を断面としたブロック−レベルの立面図であり、坑井内にワイヤラインで懸垂され、ダウンホール工具を有する検層工具を示す。
【図２】実施形態による掘削中の検層システムの一部を断面としたブロック−レベルの立面図であり、地中に穴を掘削するドリルストリング及びドリルビットならびにドリルストリングに沿って搬送されるダウンホール工具を示す。
【図３】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な２ｘ２配列の方形配置の４コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図４】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な２ｘ３配列の矩形配置の６コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図５】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な３ｘ３配列の方形配置の９コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図６】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な格子状方形配列の１３コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図７】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な格子状の一般に円形配置の１７コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図８】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な六角形配置の６コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図９】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、平坦な八角形配置の８コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図１０】図１または図２に記載のシステムにし得る１つまたは複数の実施形態による、三次元立方体配置の４コアインダクタの簡略化した左側面図である。
【図１１】図１０の４コア三次元立方体インダクタの簡略化した前部側部立面図であり、右側側部を破断した長手方向断面を示す。
【図１２】図１または図２のシステムに使用し得る１つまたは複数の実施形態による、三次元八角形配置の１６コアインダクタの簡略化した平面図である。
【図１３】図１２の１６コアによる三次元八角形インダクタの簡略化した立面図である。
【図１４】１つまたは複数の実施形態による平坦な２ｘ２配列に配置された４コアインダクタの平面図であり、追加インダクタンスを設けるために、各コアの内方及び外方に向く部分の双方の回りに形成された追加巻線を示す。
【図１５】１つまたは複数の実施形態による平坦な３ｘ３配列に配置された９コアインダクタの平面図であり、追加インダクタンスを設けるために、各コアの外方に向く部分の回りに形成された追加巻線を示す。
【図１６】実施形態によるマルチコアインダクタを製造する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
本開示は、種々の実施例で参照番号及び／または文字を繰返すことがある。この繰返しは、簡略化しかつ明瞭にすることを目的とするものであり、説明した種々の実施形態及び／または構成間の関係をそれ自体が規定するものではない。更に、「ｂｅｎｅａｔｈ（真下に）」、「ｂｅｌｏｗ（下に）」、「ｌｏｗｅｒ（下方の）」、「ａｂｏｖｅ（上に）」、「ｕｐｐｅｒ（上方の）」、「ｕｐｈｏｌｅ（アップホール）」、「ｄｏｗｎｈｏｌｅ（ダウンホール）」、「ｕｐｓｔｒｅａｍ（上流）」、「ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ（下流）」及び同類のものは、図に示すように、１つの実施形態または特徴について他の実施形態（複数可）または特徴（複数可）との関係を説明する表現を容易にするために用いることがある。空間的関係の用語は、使用する装置の異なる配向、または、図に示す配向に追加する配向を含むことを意図する。
【０００８】
図１は、１つまたは複数の実施形態による坑井検層システムの例示的な立面図である。図１に示すシステムは、数字１０で特定してあり、これは、全体的に坑井検層システムを指す。
【０００９】
検層ケーブル１１は、坑井１３内でハウジング１２を懸垂してもよい。坑井１３は、図２に示すように、ドリルストリングのドリルビットで掘削してもよく、坑井１３は、ケーシング１９及びセメントシース２０で覆ってもよい。ハウジング１２は保護ハウジングを有してよく、これは、流体密封で、耐圧があり、配置中に内部部材を支持し、保護し得る。ハウジング１２は、１つまたは複数の検層システムを囲み、坑井１３の分析、または、坑井１３が配置される地層２１の性質の測定に使用するデータを生成してもよい。他のダウンホール工具も設けてもよい。
【００１０】
１つまたは複数の実施形態では、検層工具１００は、任意数の坑井検査、分析または作業を提供するために設けてもよい。他のタイプの工具１８も、ハウジング１２内に包含してもよい。ハウジング１２は、動力源１５を同様に囲んでもよい。検層工具１００及び他の工具１８からの出力データの流れは、ハウジング１２内に配置されるマルチプレクサ１６に提供されてもよい。ハウジング１２は、更に、アップリンク通信装置、ダウンリンク通信装置、データ送信機及びデータ受信機を有する通信モジュール１７を備えてもよい。１つまたは複数の実施形態によると、ハウジング１２は、以下に更に詳述するように、１つまたは複数のインダクタ２００を有してもよい。
【００１１】
検層システム１０は、滑車２５を有してもよく、これは、坑井１３内への検層ケーブル１１の案内に使用してもよい。ケーブル１１は、保管用のケーブルリール２６またはドラム上に巻き取ってもよい。ケーブル１１は、ハウジング１２に接続し、ハウジング１２を坑井１３内で上昇及び降下するために繰出され、または取込まれてもよい。ケーブル１１内の導体は、坑外−配置設備に接続してもよく、これは、工具動力源１５に動力を付与するＤＣ動力源２７、アップリンク通信装置を有する坑外通信モジュール２８、ダウンリンク通信装置、データ送信機及び受信機、坑外コンピュータ２９、検層ディスプレイ３１、ならびに１つまたは複数の記録装置３２を有してもよい。滑車２５は、適切な検出装置で、坑外コンピュータ２９に対する入力に接続し、ハウジング深さ測定情報を提供してもよい。坑外コンピュータ２９は、検層ディスプレイ３１及び記録装置３２に対する出力を提供してもよい。坑外検層システム１０は、深さに応じてデータを収集してもよい。記録装置３２を、坑井深さに応じて収集したデータの記録を作成するために組込んでもよい。
【００１２】
図２は、１つまたは複数の実施形態による、掘削時測定（ＭＷＤ）または掘削時検層（ＬＷＤ）システムの例示的な立面図を示す。図２に示すシステムは、数字２２で特定されており、これは、全体的に掘削システムを指す。ＬＷＤシステム２２は、地上掘削リグ２３を有してもよい。しかし、本開示の教示は、海上プラットフォーム、半潜水船、掘削船、または、１つまたは複数のダウンホール層２１を通して延びる坑井１３を形成するために十分な他の掘削システムと共同して、十分に使用し得る。
【００１３】
掘削リグ２３及び関連する制御システム５０は、坑口２４に近接配置してもよい。掘削リグ２３は、更に、回転テーブル３８、回転駆動モータ４０、及び、ドリルストリング３２の作動に関連する他の設備を有してもよい。アニュラス６６は、ドリルストリング３２の外装と、坑井１３の内径との間に画定されてもよい。
【００１４】
ボトムホールアセンブリ９０は、ダウンホールマッドモータを有してもよい。ボトムホールアセンブリ９０及び／またはドリルストリング３２は、更に、底部坑井６０から検層または測定データ等の坑井１３に関する情報を提供する種々の他の工具を有してもよい。測定データ及び他の情報は、電気信号、または、特にドリルストリング３２、ボトムホールアセンブリ９０及び関連する回転ドリルビット９２の動作をモニタするために坑井表面で電気信号に変換可能な他のテレメトリ、を使用する掘削時測定技術を使用して通信してもよい。
【００１５】
ボトムホールアセンブリ９０またはドリルストリング３２は、更に、坑井１３についての検層または測定データ及び他の情報を提供する種々のダウンホール工具を有してもよい。このデータ及び情報は、制御システム５０でモニタしてもよい。１つまたは複数の実施形態では、ハウジング１００は、工具を収容して、任意数の坑井調査、分析または操作を実行するために設けてもよい。更に、他の種々のタイプのＭＷＤまたはＬＷＤ工具１８が、ボトムホールアセンブリ９０に含まれてもよい。
【００１６】
特に、ＭＷＤ、ＬＷＤ機器、検知器、回路または他の工具を含む装置を、以下に詳述する１つまたは複数の実施形態によるハウジング１００内に設けてもよい。ハウジング１００は、ボトムホールアセンブリ９０の一部として、または、ドリルストリング３２に沿う他の場所に配置してもよい。更に、多数のハウジング１００を設けてもよい。掘削システム２０と共に説明するが、ハウジング１００は、任意の適切なシステムに使用し、任意のタイプのストリングに沿って搬送してもよい。ハウジング１００は、機器、工具、検出器、回路または他の適切な装置を収容するために使用してもよい。１つまたは複数の実施形態によると、ハウジング１００は、以下に更に詳述するように、１つまたは複数のインダクタ２００を有してもよい。
【００１７】
図３は、１つまたは複数の実施形態による４コアのマルチインダクタ２００の簡略化した平面図である。図３のインダクタ２００は、略平坦な配置を有し、２ｘ２形状に特徴付けられる強磁性コア２０５の配列２０１に配置されている。本明細書で使用するように、配列及び格子の用語は、広く、共有巻線を可能とするためのコアの全体的な位置的配置を指す。それぞれの強磁性コア２０５は、軸線２０９に沿って貫通形成される開口２０７を画定する略トロイダル形状を有してもよい。しかし、他の適切な形状の強磁性コアも、必要に応じて使用してもよい。トロイダルコア２０５は、主として、フェライト、粉末状の鉄及び積層コアを含む種々の材料及び工程で製造し得る。更に、トロイダルコア２０５は、円形断面、矩形断面または他の断面形状を有してもよい。
【００１８】
示すように、第２及び第３強磁性コア２０５ｂ、２０５ｃは、それぞれ第１強磁性コア２０５ａに近接して配置され、したがって、それぞれの軸線２０９ａ〜ｃは同軸ではなく、すなわち、コアは単一の積層コアを形成しない。導電ワイヤ２２０がコアの回りに巻かれ、第１及び第２開口２０７ａ、２０７ｂを貫通して第１及び第２コア２０５ａ、２０５ｂの回りに巻かれる第１コイル２３０ａと、第１及び第３開口２０７ａ、２０７ｃを貫通して第１及び第３コア２０５ａ、２０５ｃの回りに巻かれる第２コイル２３０ｂとを形成し得る。矢印２７０で示すように、ワイヤ２２０に沿って電流を負荷されたときに、二重矢印２７４で示すように、コア２０５内に磁束が生成される。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態では、強磁性コア２０５が配列２０１内に配置され、配列２０１内の所定のコア２０５の回りに巻かれた全てのコイル２３０が、ワイヤ２２０を通して電流が負荷されたときに、所定のコア２０５内に同じ方向に流れる磁束を形成するように作用する配置を作成するため、配列２０１内の近接するコア２０５の対を通してコイル２３０を形成するようにワイヤ２２０が巻かれる。このため、図３の配列では、ワイヤ２２０は、第２及び第３開口２０７ｂ、２０７ｃを通るコイルを形成するようには巻かれていない。このような配置は、巻かれるコイルの方向にしたがって、コア２０５ｂまたは２０５ｃの内部の磁束を、必ず相殺させることになる。
【００２０】
１つまたは複数の実施形態によれば、第４軸線２０９ｄに沿って貫通形成される第４開口２０７ｄを有する略トロイダルの強磁性第４コア２０５ｄを、第４軸線２０９ｄが第３軸線２０９ｃと同軸とならないように、第３コア２０５ｃに近接して配置してもよい。ワイヤ２２９は、第３及び第４コア２０５ｃ、２０５ｄの回りに巻かれ、第３及び第４開口２０７ｃ、２０７ｄを貫通する第３コイル２３０ｃを形成してもよい。
【００２１】
図４に示すように、第４コア２０５ｄは、更に、第２コア２０５ｂに近接して配置し、方形の２ｘ２配列２０１を形成してもよい。この配置では、ワイヤ２２０は、第４及び第２コア２０５ｄ、２０５ｂの回りに巻かれ、第４及び第２開口２０７ｄ、２０７ｂを貫通する第４コイル２３０ｄを形成し得る。
【００２２】
以下に説明するように、配列２０１に対する多数の配置が可能であり、これにより、インダクタ２００の形状を、所定の高さを越えないよう平坦状にし、固定幅及び／または長さを有し、または、例えば、スリーブ状形状を有し、これにより、他の部材をインダクタ２００の中央に配置することを可能とすることができる。
【００２３】
例えば、図４は、強磁性コア２０５の２ｘ３配列構造の平坦な配列２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、６つの強磁性コア２０５の回りに巻かれ、７つの共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束のラインを二重矢印２７４で示す。
【００２４】
同様に、図５は、強磁性コア２０５の３ｘ３配列構造の平坦な配列２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、９つの強磁性コア２０５の回りに巻かれ、１２の共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束ラインを二重矢印２７４で示す。
【００２５】
より多くの数の強磁性コア２０５を設けた配列２０１を有するインダクタも可能である。図６は、１３の強磁性コア２０５の平坦状の格子２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、１３の強磁性コア２０５の回りに巻かれ、１６の共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束ラインを二重矢印２７４で示す。
【００２６】
図７は、１７の強磁性コア２０５の平坦な格子２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、１７の強磁性コア２０５の回りに巻かれ、２０の共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束ラインを二重矢印２７４で示す。
【００２７】
１つまたは複数の実施形態により、中空内部を有してもよくまたは有さなくてもよい多角形形状を有するインダクタ２００が可能となることがある。例えば、図８は、強磁性コア２０５の六角形構造の平坦な配列２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、６つの強磁性コア２０５の回りに巻かれ、６つの共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束ラインを二重矢印２７４で示す。
【００２８】
図９は、強磁性コア２０５の八角形構造の平坦な配列２０１を有する１つまたは複数の実施形態による簡略化したインダクタ２００を示す。それぞれのコア２０５は、軸線２０９に沿う開口２０７を画定してもよい。導電ワイヤ２２０は、８つの強磁性コア２０５の回りに巻かれ、８つの共有コイル２３０を形成する。電流のラインを矢印２７０で示し、磁束ラインを二重矢印２７４で示す。
【００２９】
この点を説明する実施形態は、略平坦な配列２０１で特徴付けられる。しかし、強磁性コア２０５の１つまたは複数の実施形態の配列２０１は、三次元としてもよい。例えば、図１０はインダクタ２００の左側面図、図１１は前部立面図であり、このインダクタは、４つの強磁性コア２０５と４つの共有巻線２３０を有する三次元立方体形状で特徴付けられる。図１０及び図１１の実施形態では、コア２０５ａ及び２０５ｄは軸線２０９ａに沿う同軸でよく、コア２０５ｂ及び２０５ｃは軸線２０９ｂに沿う同軸でよい。
【００３０】
図１２及び図１３は、他の三次元実施形態を示す。図１２は、八角形インダクタ２００の簡略化した平面図、図１３は、簡略化した立面図であり、このインダクタは、２段積の垂直に配置したコア２０５で特徴付けられる。この配置では、１６のコア２０５及び２４の共有巻線２３０が設けられているが、他の段を追加してもよい。図１２及び図１３の実施形態は、掘削流体等のための大きな流路をインダクタ２００の中間部内に設けることを可能とする点で有益なことがある。
【００３１】
この箇所までの図示の実施形態は、簡略化されており、強磁性コア２０５の回りのワイヤ２２０の単独巻線は図示してない。１つまたは複数の実施形態により、対の強磁性コア２０５の回りに巻かれた共有巻線２３０に加え、それぞれのコア２０５は、追加のインピーダンスを生成するワイヤ２２０の個別巻線を有してもよい。例えば、図１４を参照すると、２ｘ２の４つの強磁性コア２０５の平坦な配列２０１を示している。それぞれのコア２０５は、２つの共有巻線２３０と、コア２０５の外向き部分の回りの個別巻線２３２と、コア２０５の内向き部分の回りの個別巻線２３４とを有し、全てが導電ワイヤ２２０で形成される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、配列形状、ワイヤ太さ、巻回／コイルの数、及び／または、開口サイズにより、コア２０５の内向き部分の回りに巻く個々の巻線を組み込むことが実現困難なことがある。例えば、図１５を参照すると、３ｘ３の９つの強磁性コア２０５の平坦な配列２０１を示してある。それぞれのコア２０５は、２つまたは３つの共有巻線２３０と、コア２０５の外向き部分の回りの個別の巻線２３２とを有し、全てが導電ワイヤ２２０で形成される。例示的な配置では、内向きの個別の巻線のための十分な空間が設けられない。
【００３３】
図１６は、実施形態によるマルチコアインダクタを製造する方法３００の概要を示す流れ図である。ステップ３０２で、ハウジング１００（図２）、他の部材、印刷回路基板及び同類のもの等、ダウンホール工具の種々の形状及びサイズ制限が決定され得る。
【００３４】
図１４及び図１６を参照すると、ステップ３０６で、強磁性コア２０５の材料及び寸法、共有コイル２３０の数及び共通コイル２３０当たりの巻回数、ワイヤ２２０の太さ、ならびに、コア２０５当たりの個別の巻回数２３２、２３４を含むインダクタ２００の特性が、所要のインダクタンスを備え、及び、更に工具の形状的制約を充足するように、例えば、計算、シミュレーションまたは経験で決定し得る。本明細書に記載のように、トロイダル強磁性コアの数は、強磁性マルチコア格子または配列を形成するように配置してもよく、これを通して、計算された一連のワイヤ巻き数を巻回し得る。この配列は、特別に設計された形状に対して特定の許容された形状内に構成することができる。したがって、インダクタを、例えば、部材が特定の高さを越えてはならない平坦または「擬似平面」に形成し、または、固定幅したがってより長くもしくはより高く設定することができる。配列内のコアの最大数に対する制限はない。更に、配列は、所定のコアの回りに巻かれた２つ以上のコイルの磁束がコア内で同じ方向の磁束を生じさせるように作用する限り、方形、矩形、六角形等を含む任意の実用的な形状を取り得る。１つまたは複数の実施形態では、コア当たりに同じ巻回数が与えられ、配列を通して均等に磁束密度の分布を維持する。
【００３５】
ステップ３１０で、第１軸線２０９に沿って貫通形成された第１開口２０７を有する、略トロイダルの強磁性第１コア２０５が設けられる。第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有する略トロイダルの強磁性第２コアを、第２軸線が第１軸線と同軸とならないように、第１コアに近接して配置してよい。同様に、第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有する略トロイダルの強磁性第３コアを、第３軸線が第１軸線と同軸にならないように、第１コアに近接して配置してもよい。更に、第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアを、第４軸線が第３軸線と同軸にならないように、第３コアに近接して配置してもよい。残りのコア２０５が同様に配置され、配列２０１を形成する。
【００３６】
ステップ３１４で、導電ワイヤ２２０は、第１及び第２コア２０５の回りに第１及び第２開口２０７を貫通する第１共有コイル２３０を、第１及び第３コア２０５の回りに第１及び第３開口２０７を貫通する第２共有コイルを、第３及び第４コア２０５の回りに第３及び第４開口２０７を貫通する第３共有コイル２３０を形成するように、巻回し得る。第４共有コイル２３０は、更に、ワイヤ２２０で、第２及び第４コア２０５の回りに第２及び第４開口２０７を貫通して巻回してもよい。ワイヤ２２０は、更に、必要に応じて、コア２０５の回りに個別の巻回２３２、２３４を形成し得る。
【００３７】
従来のトロイダルインダクタはその構成に対して単一の強磁性コアを使用し、したがって、その部分の全体的な形状をその形状に追従させるのに対し、本明細書に開示するインダクタは、同等の電気特性のインダクタを作成するために複数の比較的小さなトロイダルコアを使用し、その形状に三次元構造化の可能性を追加し得る。これは、制限されたサイズの制約を有するダウンホール工具に内包させるための高さおよび幅の制約に適合するために最初に特定されることが多いシャーシの印刷回路基板に対する設計の時に、特に有益なことがある。
【００３８】
更に、単一長さのワイヤを使用することにより、本開示によるインダクタを所定の回路内に挿入することは、２つのポイントに制限される点で好都合である。この特徴は、同じ目的を達成するために、印刷回路基板にそれぞれ半田付けすることを必要とするインダクタに対して、代りに、多数の個別の単一コアインダクタを電気的に直列に実装する利点を提供する。
【００３９】
本明細書に記載のように、インダクタ２００は、回路スペースの合理化を改善し、単位体積当たりの出力密度をより高めることになり、これは、特に、収容スペースの可用性が最低限度に制約されることが多いダウンホール工具内における出力変換及び他の回路に特に有益である。インダクタ２００は、在庫部品から容易に入手可能であり、したがって、特注のコアを設計及びオーダする必要のある状況を少なくして、構築を迅速化し、更に、コストを低減し得る。
【００４０】
要約すると、インダクタ、ダウンホール工具及びインダクタを作成する方法を記載してきた。インダクタの実施形態は、全体的に、第１軸線に沿って貫通形成される第１開口を有する略トロイダルの強磁性第１コアと、第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有する略トロイダルの強磁性第２コアとを備え、第２コアは、第２軸線が第１軸線と同軸とならないように第１コアに近接して配置され、更に、第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有する略トロイダルの強磁性第３コアを備え、第３コアは、第３軸線が第１軸線と同軸にならないように、第１コアに近接して配置され、更に、第１及び第２コアの回りに第１及び第２開口を通して巻かれる第１コイルと、第１及び第３コアの回りに第１及び第３開口を通して巻かれる第２コイルとを形成する導電ワイヤを備えてもよく、このワイヤは、第２及び第３コアの回りを第２及び第３開口を通して巻かれるコイルを形成しない。インダクタの実施形態は、更に、全体的に、少なくとも４つの略トロイダルの強磁性コアの非同軸配列と、この配列内の近接するコアの対を通して巻かれるコイルを形成し配置を作成する導電ワイヤと、を備え、これにより、配列内の所定のコアの回りに巻かれた全てのコイルは、ワイヤに電流を負荷されたときに、所定のコア内に同じ方向に流れる磁束を生成するように作用する。ダウンホール工具の実施形態は、全体的に、ハウジングと、ハウジング内に配置される少なくとも４つの略トロイダルの強磁性コアの非同軸配列と、ハウジング内に配置されてこの配列内の近接するコアの対を通して巻かれるコイルを形成し配置を作成する導電ワイヤと、を備え、これにより、配列内の所定のコアの回りに巻かれた全てのコイルは、ワイヤに電流が負荷されたときに、所定のコア内に同じ方向に流れる磁束を生成するように作用する。方法の実施形態は、全体的に、第１軸線に沿って貫通形成される第１開口を有する略トロイダルの強磁性第１コアを準備することと、第２軸線に沿って貫通形成される第２開口を有する略トロイダルの強磁性第２コアを、第２軸線が第１軸線と同軸とならないように第１コアに近接して配置することと、第３軸線に沿って貫通形成される第３開口を有する略トロイダルの強磁性第３コアを、第３軸線が第１軸線と同軸にならないように、第１コアに近接して配置することと、第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアを、第４軸線が第３軸線と同軸にならないように第３コアに近接して配置することと、導電ワイヤを、第１及び第２コアの回りに第１及び第２開口を通る第１コイルと、第１及び第３コアの回りに第１及び第３開口を通る第２コイルと、第３及び第４コアの回りに第３及び第４開口を通る第３コイルを形成するように巻き付けることと、を備える。
【００４１】
上記の実施形態のいずれかは、以下の要素または特徴を単独でまたは互いに組合わせて有してもよく、つまり、第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアであって、第４コアは、第４軸線が第３軸線と同軸とならないように、第３コアに近接して配置されること、ワイヤは、第３及び第４コアの回りに第３及び第４開口を通して巻かれる第３コイルを形成すること、第４コアは、第４軸線が第２軸線と同軸にならないように、第２コアに近接して配置されること、ワイヤは、第４及び第２コアの回りで第４及び第２開口を通して巻かれる第４コイルを形成すること、第１軸線は、第４軸線に平行であること、第２軸線は、第３軸線に平行であること、第１軸線は第２軸線に垂直であること、第１軸線は第２軸線に平行であること、第４軸線に沿って貫通形成される第４開口を有する略トロイダルの強磁性第４コアであって、第４コアは、第４軸線が第１軸線と同軸とならないように、第１コアに近接して配置されること、第５軸線に沿って貫通形成される第５開口を有する略トロイダルの強磁性第５コアであって、第５コアは、第５軸線が第１軸線と同軸とならないように、第１コアに近接して配置されること、ワイヤが、第１及び第４コアの回りで第１及び第４開口を通して巻かれる第３コイルと、第１及び第５コアの回りで第１及び第５開口を通して巻かれる第４コイルを形成すること、配列は、多角形形状で特徴付けられること、配列は、略平坦であること、更に、ワイヤを、第２及び第４コアの回りで第２及び第４開口を通る第４コイルを形成するように巻くこと、である。
【００４２】
この開示の要約は、一読することで開示した技術の性質及び要点を迅速に判断する方法を読者に単独で提供し、これは１つだけまたは複数の実施形態を表す。
【００４３】
種々の実施形態を詳細に説明してきたが、この開示は、示した実施形態に制限されるものではない。上記実施形態の変形および適用は、当業者によって見出され得る。このような変形及び適用は、この開示の精神及び範囲内にある。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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