(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルと、
前記複数のコイルを磁気結合するための磁気結合部材とを備え、
前記複数のコイルは、１以上の整数であって互いに異なる数をｍ、ｎとする場合に、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の（ｍ＋ｎ）個の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、前記磁気結合部材によって内包されており、
前記ｍ個の導体部材は、前記ｍが２以上の場合には直列に接続され、
前記ｎ個の導体部材は、前記ｎが２以上の場合には直列に接続され、
前記ｍ個の導体部材の厚さ：前記ｎ個の導体部材の厚さ＝ｎ：ｍであること
を特徴とする複合型巻線素子。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型巻線素子から成る変圧器。
【請求項３】
前記導体部材の厚さは、当該変圧器に給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下であること
を特徴とする請求項２に記載の変圧器。
【請求項４】
前記複数のコイルと前記磁気結合部材との間に生じる間隙に充填される高分子部材をさらに備えること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
前記複数のコイルは、該コイルの軸方向に積層されていること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項６】
前記複数のコイルは、該コイルの径方向に積層されていること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記磁気結合部材は、軟磁性体粉末を形成したものであること
を特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項８】
前記導体部材は、前記軸方向と直交する一方側面に配置された軟磁性体部材をさらに備え、
前記複数のコイルは、それぞれ、前記導体部材、前記軟磁性体部材および前記絶縁部材が順次に積層されるように共に巻回されていること
を特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項９】
直列に接続された複数の変圧器を備える変圧システムであって、
前記複数の変圧器のうちの少なくとも１つは、請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の変圧器であること
を特徴とする変圧システム。
【請求項１０】
直流電源と交流電力系統または交流負荷との間に介在するノイズカットフィルタ部に用いられる、請求項１に記載の複合型巻線素子から成るノイズカットフィルタ用複合型巻線素子であって、
前記磁気結合部材は、磁気的に等方性を有し、軟磁性粉末を形成したものであり、
前記コイルにおける前記導体部材の厚さは、前記ノイズカットフィルタ部に給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下であること
を特徴とするノイズカットフィルタ用複合型巻線素子。
【請求項１１】
前記複数のコイルは、該コイルの軸方向に積層されていること
を特徴とする請求項１０に記載のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子。
【請求項１２】
前記複数のコイルは、該コイルの径方向に積層されていること
を特徴とする請求項１０に記載のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子。
【請求項１３】
前記導体部材は、前記軸方向と直交する一方側面に配置された軟磁性体部材をさらに備え、
前記複数のコイルは、それぞれ、前記導体部材、前記軟磁性体部材および前記絶縁部材が順次に積層されるように共に巻回されていること
を特徴とする請求項１に記載の複合型巻線素子。
【請求項１４】
前記軸方向と直交する方向における前記軟磁性体部材の厚さは、当該複合型巻線素子に給電される交流電力の周波数における表皮厚み以下であること
を特徴とする請求項１３に記載の複合型巻線素子。
【請求項１５】
前記導体部材は、前記軟磁性体部材が被覆形成されていること
を特徴とする請求項１３また請求項１４に記載の複合型巻線素子。
【請求項１６】
前記導体部材は、前記軟磁性体部材が圧着形成されていること
を特徴とする請求項１３また請求項１４に記載の複合型巻線素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の巻線素子（コイル）を備えた複合型巻線素子に関し、特に、帯状の導体部材を巻回した巻線素子（コイル）を磁気結合部材で内包した構造の複合型巻線素子に関する。そして、本発明は、この複合型巻線素子を用いた変圧器、変圧システムおよびノイズカットフィルタ用複合型巻線素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺な導体を巻き回して、回路でインダクタンスの利用を図る巻線素子（コイル）には、回路にリアクタンスを導入することを目的としたリアクトルや、電磁誘導を利用することによって複数の巻線間でエネルギーの伝達を行うトランス（変圧器、変成器）等が知られている。このトランスは、電圧変換やインピーダンス整合や電流検出等を行うために、様々な電気回路や電子回路等に用いられている。
【０００３】
前記トランスのうちの前記電圧変換を行う変圧器は、１次コイルに流れる電気エネルギーを電磁誘導によって２次コイルへ伝達する部品であり、電気製品や電子製品だけでなく、電力系統等にも幅広く利用されている。この変圧器は、一般に、１次コイルと、２次コイルと、コアとを備え、前記１次コイルおよび２次コイルのそれぞれは、前記コアに例えば絶縁被覆を有する断面丸形や角形の軟銅線を巻回することによって構成され、前記コアは、例えば複数の薄いケイ素鋼板を積層することによって構成され、１次コイルと２次コイルとを相互インダクタンスで結合する磁気回路として機能する。
【０００４】
このような変圧器は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の変圧器は、帯状の電磁鋼板を巻回し、この電磁鋼板を幅方向に対して切断し、この切断箇所から２個の巻き線を挿入し、そして、この切断箇所における切断端同士を突き合わせて接合して閉じて前記巻き線を固定するというものである。この特許文献１に開示の変圧器では、前記巻回した電磁鋼板がコアに相当し、前記巻き線がコイルに相当している。
【０００５】
一方、直流電源と交流電力系統または交流負荷との間には、直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、前記ＤＣ−ＡＣコンバータから出力される交流電力に含まれるノイズ成分、例えば正弦波形を歪ませる電力成分を低減あるいは除去するノイズカットフィルタ部とが介在され、前記ノイズカットフィルタ部には、通常、２つの巻線素子（コイル）が用いられている。これら２つの巻線素子のうちの一方の巻線素子は、前記ＤＣ−ＡＣコンバータから前記交流電力系統または交流負荷へ流れる電流路に介在され、他方の巻線素子は、前記交流電力系統または交流負荷から前記ＤＣ−ＡＣコンバータへ流れる電流路に介在される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５０５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の変圧器は、外部への磁束漏洩を無くして１次コイルから２次コイルへの効率的な磁気結合を行う磁気回路を形成すべく、コアが例えば○形状や□形状等の環状構造を有している。このため、この環状構造のままのコアに巻き線を巻き付けて１次コイルおよび２次コイルを作る場合では、環状構造であるが故に巻き線の巻き付け作業が繁雑となり、生産性の向上に限界が生じてしまう。一方、巻き付け作業を容易とするために、コアを複数の部材に分けて巻き付け作業を行った後に複数の部材を繋ぎ合わせて環状構造のコアにする場合や前記特許文献１のように巻回した電磁鋼板（コア）を幅方向に切断して巻き線を挿入後に切断端同士を接合して閉じる場合では、磁気損失が少なくなるように繋ぎ合わせる必要が生じる。特に、前記特許文献１では、切断端が巻回方向に５０゜〜７０゜の角度を持って傾斜するように端部を処理しなければならず、手間がかかってしまう。
【０００８】
一方、前記ノイズカットフィルタ部に用いられるノイズカットフィルタ用の巻線素子は、上述のように２つ用いられるため、実装部品点数の低減やそれに伴って低コスト化を図ることができるために、一体に製造されることが好ましい。このため、ノイズカットフィルタ部に用いられる前記２つの巻線素子は、変圧器と同様の構成とされることが考えられる。この場合には、前記特許文献１と同様の事情が生じ、特に、前記磁束損失（漏れ磁束）が生じると、前記２つの巻線素子が前記交流電力系統または交流負荷を介して間接的に直列に接続された場合に、２つの巻線素子間の結合係数が低減し、１つの巻線素子のインダクタンスが低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、従来より製造が容易となる構造の複合型巻線素子ならびにこれを用いた変圧器、変圧システムおよびノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる複合型巻線素子は、複数のコイルと、前記複数のコイルを磁気結合するための磁気結合部材とを備え、前記複数のコイルは、１以上の整数であって互いに異なる数をｍ、ｎとする場合に、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の（ｍ＋ｎ）個の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、前記磁気結合部材によって内包されており、前記ｍ個の導体部材は、前記ｍが２以上の場合には直列に接続され、前記ｎ個の導体部材は、前記ｎが２以上の場合には直列に接続され、前記ｍ個の導体部材の厚さ：前記ｎ個の導体部材の厚さ＝ｎ：ｍであることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、磁気結合部材が複数のコイルに外囲してその内に包み込むように配置されるから、従来のコアに相当する磁気結合部材に従来のようにコイルを巻き回す必要がないので、このような構成の複合型巻線素子は、従来より容易に製造することができる。また、この構成によれば、磁気結合部材が複数のコイルに外囲してその内に包み込むように配置され、磁束が内部空洞へ漏れることを前提にしているので、コイルによって生じ磁気結合部材内を通る磁束が低減される。このため、このような構成の複合型巻線素子は、その鉄損（ヒステリシス損失）を低減することができる。したがって、例えば、磁気結合部材がケイ素鋼板に較べて鉄損の大きい軟磁性体粉末で形成される場合でも、その鉄損を低減することができる。そして、この構成によれば、コイルが導体部材の幅方向をコイルの軸方向に沿わせて帯状の長尺な導体部材を巻回することによって構成されるので、磁気結合部材が複数のコイルの軸方向を法線方向とする２平面で複数のコイルを挟み込む形状である場合には、コイルの導体部材を磁気結合部材内に形成される磁束の方向に略沿わせるように配置することが可能となり、このような構成の複合型巻線素子は、渦電流損を低減することができる。また、この構成によれば、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の複数の導体部材を巻回するので、１回の巻回工程で複数のコイルを構成することができるから、その製造が容易となる。また、この構成によれば、（ｍ枚）×（前記ｍ個の導体部材の厚さ）＝（ｎ枚）×（前記ｎ個の導体部材の厚さ）であるので、各コイルの厚さを等しくすることができる。
【００１２】
そして、本発明の他の一態様にかかる変圧器は、上述の複合型巻線素子から成る。
【００１３】
この構成によれば、従来より製造が容易となる構造の変圧器が提供される。また、この構成によれば、複数のコイルは、ｍ：ｎの２個のコイルから成るので、このような構成の変圧器は、２個のコイル間の電圧比をｍ：ｎとすることができ、このようなｍ：ｎの電圧比の変圧器が提供される。
【００１４】
また、他の一態様では、上述の変圧器において、前記導体部材の厚さは、当該変圧器に給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、導体部材の厚さが交流電力の周波数に対する表皮厚みの３分の１以下であるので、このような構成の変圧器は、渦電流損を低減することができる。なお、表皮厚みδは、交流電力の角周波数をωとし、導体部材の透磁率をμとし、導体部材の電気伝導率をρとする場合に、一般に、δ＝（２／ωμρ）１／２である。
【００１６】
また、他の一態様では、これら上述の変圧器において、前記複数のコイルと前記磁気結合部材との間に生じる間隙に充填される高分子部材をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前記間隙に高分子部材が充填されているので、このような構成の変圧器は、コイルで生じる熱を、高分子部材を介してこれを外囲する磁気結合部材に伝導することができ、放熱性を改善することができる。そして、このような構成の変圧器は、高分子部材によって絶縁性も改善することができる。さらに、このような構成の変圧器は、高分子部材によってコイルが磁気結合部材内に略固定され、磁歪による振動を防止することも可能となる。
【００２４】
また、他の一態様では、これら上述の変圧器において、前記複数のコイルは、該コイルの軸方向に積層されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、複数のコイルを軸方向に積層した変圧器を提供することができる。
【００２６】
また、他の一態様では、これら上述の変圧器において、前記複数のコイルは、該コイルの径方向に積層されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、複数のコイルを径方向に積層した変圧器を提供することができる。
【００２８】
また、他の一態様では、これら上述の変圧器において、前記磁気結合部材は、軟磁性体粉末を形成したものであることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、磁気結合部材が軟磁性体粉末で形成されるので、このような構成の変圧器は、容易に磁気結合部材を形成することができ、その鉄損も低減することができる。
【００３０】
また、他の一態様では、これら上述の変圧器において、前記導体部材は、前記軸方向と直交する一方側面に配置された軟磁性体部材をさらに備え、前記複数のコイルは、それぞれ、前記導体部材、前記軟磁性体部材および前記絶縁部材が順次に積層されるように共に巻回されていることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、軸方向と直交する導体部材の一方側面に軟磁性体部材が配置されているので、複数のコイル部分の透磁率がより高くなり、インダクタンスをより大きくすることができ、損失を抑制することができる。
【００３２】
そして、本発明の他の一態様にかかる変圧システムは、直列に接続された複数の変圧器を備える変圧システムであって、前記複数の変圧器のうちの少なくとも１つは、これら上述のいずれか１つの変圧器であることを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、上述の変圧器を備えた変圧システムが提供される。そして、この構成によれば、多段の変圧器によって構成されるので、各変圧器によって順次に変圧することができ、１個の変圧器にかかる電圧が低減され、変圧器１個当たりの負荷が軽減される。
【００３４】
そして、本発明の他の一態様にかかるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子は、直流電源と交流電力系統または交流負荷との間に介在するノイズカットフィルタ部に用いられる、上述の複合型巻線素子から成るノイズカットフィルタ用複合型巻線素子であって、前記磁気結合部材は、磁気的に等方性を有し、軟磁性粉末を形成したものであり、前記コイルにおける前記導体部材の厚さは、前記ノイズカットフィルタ部に給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下であることを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、従来より製造が容易となり、渦電流損が低減され、インダクタンス特性が周波数の変化に対し安定的である構造のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子が提供される。そして、このような構成のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子は、前記複数のコイルを内包する磁気結合部材を備え、いわゆるポット型であり、ギャップレス構造であるので、漏れ磁束を低減することができ、前記複数の巻線素子が前記交流電力系統または交流負荷を介して間接的に直列に接続された場合に、これら巻線素子間における結合係数の低減を抑制することができ、個々の巻線素子におけるインダクタンスの低下を抑制することができる。この結果、このような構成のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子における個々の巻線素子のインダクタンスは、従来の巻線素子におけるインダクタンスよりも、大きいものとなる。
【００３６】
また、他の一態様では、上述のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子において、前記複数のコイルは、該コイルの軸方向に積層されていることを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、複数のコイルを軸方向に積層したノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を提供することができる。
【００３８】
また、他の一態様では、上述のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子において、前記複数のコイルは、該コイルの径方向に積層されていることを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、複数のコイルを径方向に積層したノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を提供することができる。
【００４０】
また、他の一態様では、上述の複合型巻線素子において、前記導体部材は、前記軸方向と直交する一方側面に配置された軟磁性体部材をさらに備え、前記複数のコイルは、それぞれ、前記導体部材、前記軟磁性体部材および前記絶縁部材が順次に積層されるように共に巻回されていることを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、軸方向と直交する導体部材の一方側面に軟磁性体部材が配置されているので、複数のコイル部分の透磁率がより高くなり、インダクタンスをより大きくすることができ、損失を抑制することができる。このため、このような構成の複合型巻線素子を用いることによって、低損失の、例えばリアクトルや前記変圧器が提供される。
【００４２】
また、他の一態様では、上述の複合型巻線素子において、前記軸方向と直交する方向における前記軟磁性体部材の厚さは、当該複合型巻線素子に給電される交流電力の周波数における表皮厚み以下であることを特徴とする。
【００４３】
この構成によれば、渦電流損の発生を低減することができる。
【００４４】
また、他の一態様では、これら上述の複合型巻線素子において、前記導体部材は、前記軟磁性体部材が被覆形成されていることを特徴とする。
【００４５】
この構成によれば、軟磁性体部材が被覆している導体部材を巻き回すことによって、軸方向と直交する導体部材の一方側面に軟磁性体部材が配置されている複合型巻線素子をより簡易に製造することができる。
【００４６】
また、他の一態様では、これら上述の複合型巻線素子において、前記導体部材は、前記軟磁性体部材が圧着形成されていることを特徴とする。
【００４７】
この構成によれば、軟磁性体部材が圧着している導体部材を巻き回すことによって、軸方向と直交する導体部材の一方側面に軟磁性体部材が配置されている複合型巻線素子をより簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明にかかる複合型巻線素子は、従来より容易に製造することができる。また、本発明によれば、このような複合型巻線素子から成る変圧器およびノイズカットフィルタ用複合型巻線素子が提供される。また、本発明によれば、このような変圧器を含む変圧システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態における変圧器の構成を示す横断面図である。
【図２】第１実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。
【図３】第２実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。
【図４】第３実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。
【図５】実施例１における変圧器の磁場の様子を示す図である。
【図６】実施例２における変圧器の磁場の様子を示す図である。
【図７】実施例３における変圧器の磁場の様子を示す図である。
【図８】実施例１ないし実施例３における各変圧器Ｔｒａ１〜Ｔｒｃ１の各結合係数を纏めて示した図である。
【図９】第４実施形態における変圧器の製造方法を説明するための図である。
【図１０】第５または第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を用いた連係系統を示す図である。
【図１１】第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の構成を示す断面図である。
【図１２】第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の磁場の様子を示す図である。
【図１３】第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の構成を示す断面図である。
【図１４】第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の磁場の様子を示す図である。
【図１５】第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子におけるインダクタンス特性を説明するための図である。
【図１６】変形形態におけるコイル部分の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００５１】
本実施形態にかかる複合型巻線素子は、複数のコイルと、前記複数のコイルを磁気結合するための磁気結合部材とを備え、前記複数のコイルは、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、前記磁気結合部材によって内包されている。このような構成の複合型巻線素子は、磁気結合部材が複数のコイルに外囲してその内に包み込むように配置されるから、従来のコアに相当する磁気結合部材に従来のようにコイルを巻き回す必要がないので、従来より容易に製造することができる。また、このような構成の複合型巻線素子は、磁気結合部材が複数のコイルに外囲してその内に包み込むように配置され、磁束が内部空洞へ漏れることを前提にしているから、コイルによって生じ磁気結合部材内を通る磁束が低減されるので、その鉄損（ヒステリシス損失）を低減することができる。したがって、例えば、磁気結合部材がケイ素鋼板に較べて鉄損の大きい軟磁性体粉末で形成される場合でも、このような構成の複合型巻線素子は、その鉄損を低減することができる。そして、このような構成の複合型巻線素子は、コイルが導体部材の幅方向をコイルの軸方向に沿わせて帯状の長尺な導体部材を巻回することによって構成されるから、磁気結合部材が複数のコイルの軸方向を法線方向とする２平面で複数のコイルを挟み込む形状である場合には、コイルの導体部材を磁気結合部材内に形成される磁束の方向に略沿わせるように配置することが可能となるので、渦電流損を低減することができる。
【００５２】
そして、第１ないし第４実施形態は、このような構成の複合型巻線素子の一例としての変圧器の実施形態であり、第５および第６実施形態は、このような構成の複合型巻線素子の一例としてのノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の実施形態である。以下、各実施形態についてより詳細に説明する。
【００５３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における変圧器の構成を示す横断面図である。図２は、第１実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。
【００５４】
図１および図２において、この第１実施形態の変圧器Ｔｒａは、複数のコイル１と、前記複数のコイル１を磁気結合するための磁気結合部材２ａとを備え、前記複数のコイル１は、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル１の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、前記磁気結合部材２ａによって内包されている。
【００５５】
より具体的には、複数のコイル１は、絶縁材（図略）を挟んで重ね合わせた帯状の複数の長尺な導体部材を所定回数だけ巻回することによって構成されて成る。このような帯状の長尺な導体部材は、シート形状、リボン形状あるいはテープ形状であり、幅（幅方向の長さ）Ｗに対する厚さ（厚み方向の長さ）ｔが１未満である（０＜ｔ／Ｗ＜１）。
【００５６】
複数のコイル１は、任意の個数、例えば、変圧器Ｔｒａの使用によって適宜に設計される個数でよいが、図１および図２に示す例では、複数のコイル１は、３個の第１ないし第３コイル１１、１２、１３から構成されて成る。第１ないし第３コイル１１、１２、１３の各両端部Ｔｍ１１、Ｔｍ１２；Ｔｍ２１、Ｔｍ２２；Ｔｍ３１、Ｔｍ３２は、接続端子として磁気結合部材２ａの外部へ引き出されている。そして、第２コイル１２と第３コイル１３とで１個のコイルを形成すべく、第２コイル１２の他方端部Ｔｍ２２と第３コイルの一方端部Ｔｍ３１とが電気的に接続されている。このため、図１および図２に示す例の変圧器Ｔｒａでは、第１コイル１１は、その両端部Ｔｍ１１、Ｔｍ１２を接続端子とする１次コイル（または２次コイル）となり、第２および第３コイル１２、１３は、第２コイル１２の一方端部Ｔｍ２１および第３コイル１３の他方端部Ｔｍ３２を接続端子とする２次コイル（または１次コイル）となっている。なお、複数のコイル１が３個以上である場合に、２次コイルが複数とされてもよく、また帰還コイル等の１次および２次コイルの他の第３のコイルとされてもよい。
【００５７】
このように複数のコイル１は、１以上の整数であって互いに異なる数をｍ、ｎとする場合に、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の（ｍ＋ｎ）個の導体部材を巻回することによって構成され、前記ｍ個の導体部材は、前記ｍが２以上の場合には直列に接続され、前記ｎ個の導体部材は、前記ｎが２以上である場合には直列に接続されているものである。このように構成することによって、複数のコイル１がｍ：ｎの２個のコイルから成るので、変圧器Ｔｒａは、２個のコイル間の電圧比をｍ：ｎとすることができる。図１および図２に示す例の変圧器Ｔｒａは、ｍ＝２、ｎ＝１のケースである。
【００５８】
なお、このような構成のコイル１において、前記ｍ個の導体部材の厚さ：前記ｎ個の導体部材の厚さ＝ｎ：ｍであることが好ましい。このように構成することによって、（ｍ枚）×（前記ｍ個の導体部材の厚さ）＝（ｎ枚）×（前記ｎ個の導体部材の厚さ）であるので、各コイル（前記１次コイルおよび前記２次コイル）の厚さを等しくすることができ、このような各コイルの厚さの等しい変圧器Ｔｒａが提供される。
【００５９】
磁気結合部材２ａは、複数のコイル１を磁気結合するための部材であって、これら複数のコイル１を内包する構造である。磁気結合部材２ａは、例えば、図１および図２に示す例では、複数のコイル１の外周を覆うように配される第１磁気結合部材２１と、複数のコイル１の各両端部を覆うように、第１磁気結合部材２１に連結する第２および第３磁気結合部材２２、２３とを備えている。すなわち、変圧器Ｔｒａは、複数のコイル１が第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３で囲まれており、いわゆるポット型となっている。
【００６０】
より具体的には、第１磁気結合部材２１は、複数のコイル１を内包し得る内径を有する中空の円柱形状（円筒形状）であり、第２および第３磁気結合部材２２、２３は、その外径が第１磁気結合部材２１の内径よりも大きい円板であり、そして、第２磁気結合部材２２は、略隙間が生じないように、第１磁気結合部材２１の一方端部に連結され、第３磁気結合部材２３は、略隙間が生じないように、第１磁気結合部材２１の他方端部に連結されている。このように第２磁気結合部材２２は、第１磁気結合部材２１の上部（上面、天面）を閉塞（密閉）する上部連結部材を成しており、第３磁気結合部材２３は、第１磁気結合部材２１の下部（下面、底面）を閉塞（密閉）する下部連結部材を成している。
【００６１】
なお、図１および図２に示す例では、磁気結合部材２ａは、第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３で構成されたが、これに限定されるものではなく、例えば、第２および第３磁気結合部材２２、２３のうちのいずれか一方は、第１磁気結合部材２１と一体に成形されてもよく、また例えば、第１磁気結合部材２１が上下に分割されて第１上部磁気結合部材と第１下部磁気結合部材とから成り、第２磁気結合部材２２が前記第１上部磁気結合部材と一体に成形されるとともに、第３磁気結合部材２３が前記第１下部磁気結合部材と一体に成形されてもよい。このような構成では、複数のコイル１を内包した後に前記第１上部磁気結合部材と前記第１下部磁気結合部材とが連結されることで、磁気結合部材２ａが形成される。
【００６２】
このような磁気結合部材２ａは、例えば仕様等に応じた所定の磁気特性（透磁率）を有しており、上述のような所望の形状の成形容易性の観点から、軟磁性体粉末を形成したものであることが好ましい。このような構成の変圧器Ｔｒａは、容易に磁気結合部材２ａを形成することができ、その鉄損も低減することができる。さらに、磁気結合部材２ａは、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を成形したものであることがより好ましい。軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合率比を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、磁気結合部材２ａにおける前記所定の磁気特性をそれぞれ所望の磁気特性に容易に実現することが可能となる。また、第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３は、低コスト化の観点から、同一材料であることが好ましい。
【００６３】
この軟磁性体粉末は、強磁性の金属粉末であり、より具体的には、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）およびアモルファス粉末、さらには、表面にリン酸系化成皮膜などの電気絶縁皮膜が形成された鉄粉等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば上記純鉄粉、鉄基合金粉末およびアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。
【００６４】
このような軟磁性体粉末に基づく磁気結合部材２ａは、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成することができる。
【００６５】
このような変圧器Ｔｒａは、例えば、次の各工程によって製造することができる。まず、所定の厚さｔを有するとともに絶縁被覆された帯状の導体部材がコイルの個数だけ用意される。以下では、図１および図２に示す例の変圧器Ｔｒａを製造すべく、導体部材が３個として説明する。もちろん、各工程は、任意の個数の導体部材であっても同様に実施することができる。続いて、これら絶縁被覆された３個の導体部材が順次に重ね合わせられ（順次に積層され）、この重ね合わせた３個の導体部材が中心（軸芯）から所定の距離だけ離間した位置から所定の回数だけ巻き回される。これによって、中心に所定の径（前記所定の距離の２倍）を有する円柱状の空芯部を備える構造の空芯コイル１（第１ないし第３コイル１１〜１３）が形成される。
【００６６】
そして、この構造のコイル１がその軸（第１ないし第３コイル１１〜１３の各軸）と第１磁気結合部材２１の軸と略平行となるように（または互いに一致するように）、第１磁気結合部材２１内に収納され、続いて、第２磁気結合部材２２が第１磁気結合部材２１の上端部に連結され、第３磁気結合部材２３が第１磁気結合部材２１の下端部に連結される。この際に、第１ないし第３コイル１１〜１３の各両端部が第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３の外部へ引き出される。
【００６７】
そして、第２コイル１２の他方端部Ｔｍ２２と第３コイルの一方端部Ｔｍ３１とが電気的に接続され、第２コイル１２と第３コイル１３とで１個のコイルが形成される。こうして１次コイルおよび２次コイルを備える変圧器Ｔｒａが製造される。前記１次コイルは、上述したように、第１コイル１１または第２および第３コイル１２、１３から成るコイルであり、前記２次コイルは、第２および第３コイル１２、１３から成るコイルまたは第１コイル１１である。
【００６８】
このような構成の変圧器Ｔｒａでは、１次コイルに交流電力が供給されると、１次コイルによって、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて第１ないし第３コイル１１〜１３を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成される。このため、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合し、電磁誘導によって１次コイルの交流電力が伝達され、所定の電圧が誘起される。この１次コイルによる磁場における磁束は、磁気結合部材２ａから漏れてもよく、磁束が磁気結合部材２ａから漏れていても２次コイルが磁気結合部材２ａ内に内包されているので、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合することができる。なお、前記磁場の方向は、１次コイルに流れる電流の方向に応じて決まる。また、第１ないし第３コイル１１〜１３の軸を含む磁気結合部材２ａの断面形状が略矩形であって、すなわち、磁気結合部材２ａが第１ないし第３コイル１１〜１３の軸方向を法線方向とする２平面（磁気結合部材２ａの内上面（天井面、第２磁気結合部材２２の下面）および内下面（底面、床面、第３磁気結合部材２３の上面））で複数のコイル３０を挟み込む形状であって、第１ないし第３コイル１１〜１３が、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル１の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、第１磁気結合部材２１の軸と第１ないし第３コイル１１〜１３の各軸と略平行となるように、第１磁気結合部材２１内に収容されているので、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、第１ないし第３コイル１１〜１３の各導体部材は、その磁束に略沿っている。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の変圧器Ｔｒａは、磁気結合部材２ａが複数のコイル１に外囲してその内に包み込むように配置されるから、従来のコアに相当する磁気結合部材２ａに従来のようにコイル１を巻き回す必要がないので、このような構成の変圧器Ｔｒａでは、従来より容易に製造することができる。また、このような構成の変圧器Ｔｒａは、磁気結合部材２ａが複数のコイル１に外囲してその内に包み込むように配置され、磁束が内部空洞へ漏れることを前提にしているので、コイル１によって生じ磁気結合部材内を通る磁束が低減される。このため、このような構成の変圧器Ｔｒａは、その鉄損（ヒステリシス損失）を低減することができる。したがって、本実施形態にように、例えば、磁気結合部材２ａがケイ素鋼板に較べて鉄損の大きい軟磁性体粉末で形成される場合でも、その鉄損を低減することができる。そして、このような構成の変圧器Ｔｒａでは、コイル１の軸を含む磁気結合部材２ａの断面形状が略矩形であって、コイル１が導体部材の幅方向をコイル１の軸方向に沿わせて帯状の長尺な導体部材を巻回することによって構成されているので、コイル１の導体部材を磁気結合部材２ａ内に形成される磁束の方向に略沿わせるように配置することが可能となり、このような構成の変圧器Ｔｒａは、渦電流損を低減することができる。
【００７０】
また、本実施形態の変圧器Ｔｒａでは、複数のコイル１（第１ないし第３コイル１１〜１３）は、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の複数の導体部材を巻回することによって構成されるので、１回の巻回工程で複数のコイル１を構成することができるから、このような構成の変圧器Ｔｒａは、その製造が容易となる。
【００７１】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７２】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａは、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の複数の導体部材を巻回した複数のコイル１を磁気結合部材２ａに内包することによって構成されたが、第２実施形態にかかる変圧器Ｔｒｂは、図３に示すように、コイル１０の軸方向に積層された複数のコイル１０を磁気結合部材２ａに内包することによって構成される。なお、図３には、変圧器Ｔｒｂにおけるその中心から最外周までの範囲が示されている。
【００７３】
より具体的には、複数のコイル１０のそれぞれは、帯状の長尺な導体部材を絶縁材（図略）を挟んで所定回数だけ巻回することによって構成されて成る。複数のコイル１０は、任意の個数、例えば、変圧器Ｔｒｂの使用によって適宜に設計される個数でよいが、図３に示す例では、複数のコイル１０は、２個の上段コイル１０１および下段コイル１０２から構成されて成る。これら上段コイル１０１および下段コイル１０２の各両端部は、接続端子として磁気結合部材２ａの外部へ引き出されている。また、第２実施形態における変圧器Ｔｒｂの磁気結合部材２ａは、第１実施形態における変圧器Ｔｒａの磁気結合部材２ａと同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
このような変圧器Ｔｒｂは、例えば、次の各工程によって製造することができる。まず、所定の厚さｔを有するとともに絶縁被覆された帯状の導体部材がコイルの個数だけ用意される。以下では、図３に示す例の変圧器Ｔｒｂを製造すべく、導体部材が２個として説明する。もちろん、各工程は、任意の個数の導体部材であっても同様に実施することができる。続いて、これら絶縁被覆された２個の導体部材は、それぞれ、その中心（軸芯）から所定の距離だけ離間した位置から所定の回数だけ巻き回される。これによって、中心に所定の径（前記所定の距離の２倍）を有する円柱状の空芯部を備える構造の空芯コイル（上段コイル１０１および下段コイル１０２）が形成される。
【００７５】
そして、これら上段コイル１０１および下段コイル１０２は、各軸が互いに一致するように、軸方向に重ねられる（積層される）。続いて、これら上段コイル１０１および下段コイル１０２から成るコイル１０がその軸（上段コイル１０１および下段コイル１０２の各軸）と第１磁気結合部材２１の軸と略平行となるように（または互いに一致するように）、第１磁気結合部材２１内に収納され、続いて、第２磁気結合部材２２が第１磁気結合部材２１の上端部に連結され、第３磁気結合部材２３が第１磁気結合部材２１の下端部に連結される。この際に、上段コイル１０１および下段コイル１０２の各両端部が第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３の外部へ引き出される。
【００７６】
こうして１次コイルおよび２次コイルを備える変圧器Ｔｒｂが製造される。前記１次コイルは、上段コイル１０１または下段コイル１０２であり、前記２次コイルは、下段コイル１０２または上段コイル１０１である。
【００７７】
このような構成の変圧器Ｔｒｂでは、１次コイルに交流電力が供給されると、１次コイルによって、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて上段コイル１０１および下段コイル１０２を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成される。このため、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合し、電磁誘導によって１次コイルの交流電力が伝達され、所定の電圧が誘起される。この１次コイルによる磁場における磁束は、磁気結合部材２ａから漏れてもよく、磁束が磁気結合部材２ａから漏れていても２次コイルが磁気結合部材２ａ内に内包されているので、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合することができる。なお、前記磁場の方向は、１次コイルに流れる電流の方向に応じて決まる。また、コイル１０の軸を含む磁気結合部材２ａの断面形状が略矩形であって、すなわち、磁気結合部材２ａがコイル１０の軸方向を法線方向とする２平面（磁気結合部材２ａの内上面（天井面）および内下面（底面、床面））でコイル１０を挟み込む形状であって、コイル１０における上段コイル１０１および下段コイル１０２が、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル１０の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、第１磁気結合部材２１の軸とコイル１０の軸（上段コイル１０１および下段コイル１０２の各軸）と略平行となるように、第１磁気結合部材２１内に収容されているので、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、上段コイル１０１および下段コイル１０２の各導体部材は、その磁束に略沿っている。
【００７８】
したがって、第２実施形態にかかる変圧器Ｔｒｂも第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａと同様の作用効果を奏し、第２実施形態にかかる変圧器Ｔｒｂは、従来より容易に製造することができ、その鉄損を低減することができ、そして、渦電流損を低減することができる。そして、第２実施形態によれば、複数のコイル１０を軸方向に積層した変圧器Ｔｒｂが提供される。
【００７９】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８０】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態における変圧器の構成を示す縦断面図である。第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａは、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の複数の導体部材を巻回した複数のコイル１を磁気結合部材２ａに内包することによって構成されたが、第３実施形態にかかる変圧器Ｔｒｂは、図４に示すように、コイル２０の径方向に積層された複数のコイル２０を磁気結合部材２ａに内包することによって構成される。なお、図４には、変圧器Ｔｒｂにおけるその中心から最外周までの範囲が示されている。
【００８１】
より具体的には、複数のコイル２０のそれぞれは、帯状の長尺な導体部材を絶縁材（図略）を挟んで所定回数だけ巻回することによって構成されて成る。複数のコイル２０は、任意の個数、例えば、変圧器Ｔｒｃの使用によって適宜に設計される個数でよいが、図４に示す例では、複数のコイル２０は、２個の内コイル２０１および外コイル２０２から構成されて成る。これら内コイル２０１および外コイル２０２の各両端部は、接続端子として磁気結合部材２ａの外部へ引き出されている。また、第３実施形態における変圧器Ｔｒｃの磁気結合部材２ａは、第１実施形態における変圧器Ｔｒａの磁気結合部材２ａと同様であるので、その説明を省略する。
【００８２】
このような変圧器Ｔｒｃは、例えば、次の各工程によって製造することができる。まず、所定の厚さｔを有するとともに絶縁被覆された帯状の導体部材がコイルの個数だけ用意される。以下では、図４に示す例の変圧器Ｔｒｃを製造すべく、導体部材が２個として説明する。もちろん、各工程は、任意の個数の導体部材であっても同様に実施することができる。続いて、絶縁被覆された一方の導体部材は、その中心（軸芯）から所定の第１距離だけ離間した位置から所定の回数だけ巻き回される。これによって、中心に所定の径（前記第１距離の２倍）を有する円柱状の空芯部を備える構造の空芯コイル（内コイル２０１）が形成される。続いて、絶縁被覆された他方の導体部材は、その中心（軸芯）から所定の第２距離だけ離間した位置から所定の回数だけ巻き回される。これによって、中心に所定の径（前記第２距離の２倍）を有する円柱状の空芯部を備える構造の空芯コイル（外コイル２０２）が形成される。ここで、外コイル２０２における前記所定の第２距離は、外コイル２０２における前記円柱状の空芯部に内コイル２０１を収容することができる長さである。
【００８３】
そして、内コイル２０１は、この内コイル２０１の軸と外コイル２０２の軸とが互いに一致するように、外コイル２０２における前記円柱状の空芯部に収容される。これによって内コイル２０１と外コイル２０２とは、コイル２０の径方向に重ねられる（積層される）。続いて、これら内コイル２０１および外コイル２０２から成るコイル２０がその軸（内コイル２０１および外コイル２０２の各軸）と第１磁気結合部材２１の軸と略平行となるように（または互いに一致するように）、第１磁気結合部材２１内に収納され、続いて、第２磁気結合部材２２が第１磁気結合部材２１の上端部に連結され、第３磁気結合部材２３が第１磁気結合部材２１の下端部に連結される。この際に、内コイル２０１および外コイル２０２の各両端部が第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３の外部へ引き出される。
【００８４】
こうして１次コイルおよび２次コイルを備える変圧器Ｔｒｃが製造される。前記１次コイルは、内コイル２０１または外コイル２０２であり、前記２次コイルは、外コイル２０２または内コイル２０１である。
【００８５】
このような構成の変圧器Ｔｒｃでは、１次コイルに交流電力が供給されると、１次コイルによって、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて内コイル２０１および外コイル２０２を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成される。このため、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合し、電磁誘導によって１次コイルの交流電力が伝達され、所定の電圧が誘起される。この１次コイルによる磁場における磁束は、磁気結合部材２ａから漏れてもよく、磁束が磁気結合部材２ａから漏れていても２次コイルが磁気結合部材２ａ内に内包されているので、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合することができる。なお、前記磁場の方向は、１次コイルに流れる電流の方向に応じて決まる。また、コイル２０の軸を含む磁気結合部材２ａの断面形状が略矩形であって、すなわち、磁気結合部材２ａがコイル２０の軸方向を法線方向とする２平面（磁気結合部材２ａの内上面（天井面）および内下面（底面、床面））でコイル２０を挟み込む形状であって、コイル２０における内コイル２０１および外コイル２０２が、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル２０の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、第１磁気結合部材２１の軸とコイル２０の軸（内コイル２０１および外コイル２０２の各軸）と略平行となるように、第１磁気結合部材２１内に収容されているので、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、内コイル２０１および外コイル２０２の各導体部材は、その磁束に略沿っている。
【００８６】
したがって、第３実施形態にかかる変圧器Ｔｒｃも第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａと同様の作用効果を奏し、第３実施形態にかかる変圧器Ｔｒｃは、従来より容易に製造することができ、その鉄損を低減することができ、そして、渦電流損を低減することができる。そして、第３実施形態によれば、複数のコイル２０を径方向に積層した変圧器Ｔｒｃが提供される。
【００８７】
次に、このような第１ないし第３実施形態における各構成の変圧器Ｔｒａ〜Ｔｒｃについて、その実施例について説明する。
【００８８】
図５は、実施例１における変圧器の磁場の様子を示す図である。図６は、実施例２における変圧器の磁場の様子を示す図である。図７は、実施例３における変圧器の磁場の様子を示す図である。図５ないし図７における実線は、シミュレーション（数値計算模擬実験）によって得られた磁力線を表している。図８は、実施例１ないし実施例３における各変圧器Ｔｒａ１〜Ｔｒｃ１の各結合係数を纏めて示した図である。図８には、計算値の結合係数と実測値の結合係数とが示されている。なお、実施例３では、計算値のみが示されている。
【００８９】
（実施例１）
実施例１は、第１実施形態の変圧器Ｔｒａにおける一実施例の変圧器Ｔｒａ１である。この実施例１では、まず、カプトンテープで絶縁した厚さｔ０．３５ｍｍであって幅２０ｍｍである銅テープ３枚を重ねてターン巻きすることによって、内径１０ｍｍであって外径７５ｍｍであるコイル１が製作され、このコイル１が内径７８ｍｍであって外径９０ｍｍである有底有蓋円筒形状の磁気結合部材２ａ内に収納され、３枚の銅テープの各両端部には、電極が付けられて磁気結合部材２ａの外部へ引き出され、そして、３枚の銅テープのうち２枚の銅テープが前記電極を用いることで直列に接続された。こうして１枚の銅テープから成るコイルを１次コイルとし、２枚の銅テープから成るコイルを２次コイルとする実施例１の変圧器Ｔｒａ１が作製された。
【００９０】
このような構成の実施例１の変圧器Ｔｒａ１では、シミュレーションによると、１次コイルのインダクタンスＬ１は、１１８μＨであり、２次コイルのインダクタンスＬ２は、１１８μＨであり、１次コイルと２次コイルとの間における相互インダクタンスＬ＋は、４７６μＨであり、そして、結合係数は、１．０であった。結合係数は、実測でも１．０であった。
【００９１】
そして、このような構成の実施例１の変圧器Ｔｒａ１では、１次コイルに交流電力が供給されると、図５に示すように、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて複数のコイル１を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成されており、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、この磁束が、複数のコイル１の各導体部材に略沿っていることが理解される。また、第１磁気結合部材２１の外周で外部へ磁束が漏れている。
【００９２】
（実施例２）
実施例２は、第２実施形態の変圧器Ｔｒｂにおける一実施例の変圧器Ｔｒｂ１である。この実施例２では、まず、カプトンテープで絶縁した厚さｔ０．３５ｍｍであって幅１０ｍｍである２枚の銅テープのそれぞれをターン巻きすることによって、内径１０ｍｍであって外径７５ｍｍである上段コイル１０１および下段コイル１０２が製作され、これら上段コイル１０１と下段コイル１０２がその軸を一致させて軸方向に重ねられてコイル１０が形成され、このコイル１０が内径７８ｍｍであって外径９０ｍｍである有底有蓋円筒形状の磁気結合部材２ａ内に収納され、２枚の銅テープの各両端部には、電極が付けられて磁気結合部材２ａの外部へ引き出された。こうして１枚の銅テープから成る下段コイル１０２を１次コイルとし、１枚の銅テープから成る上段コイル１０１を２次コイルとする実施例２の変圧器Ｔｒｂ１が作製された。
【００９３】
このような構成の実施例２の変圧器Ｔｒｂ１では、シミュレーションによると、１次コイルのインダクタンスＬ１は、１３２μＨであり、２次コイルのインダクタンスＬ２は、１３２μＨであり、１次コイルと２次コイルとの間における相互インダクタンスＬ＋は、４７６μＨであり、そして、結合係数は、０．８であった。結合係数は、実測では、５０Ｈｚに対し、０．６６であった。結合係数が実測ではシミュレーションより低下した要因は、上段コイル１０１と下段コイル１０２との間に間隙（エアギャップ）が形成されていたことと推察される。
【００９４】
そして、このような構成の実施例２の変圧器Ｔｒｂ１では、１次コイルに交流電力が供給されると、図６（Ａ）に示すように、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて複数のコイル１０を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成されており、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、磁束が、複数のコイル１０の各導体部材に略沿っていることが理解される。
【００９５】
なお、図６（Ｂ）は、１次コイルのインダクタンスＬ１および２次コイルのインダクタンスＬ２を算出するために、シミュレートされた下段コイル１０２に対する結果である。
【００９６】
（実施例３）
実施例３は、第３実施形態の変圧器Ｔｒｃにおける一実施例の変圧器Ｔｒｃ１である。この実施例３では、まず、カプトンテープで絶縁した厚さｔ０．３５ｍｍであって幅２０ｍｍである２枚の銅テープのそれぞれをターン巻きすることによって、内径１０ｍｍであって外径４２ｍｍである内コイル２０１と、内径４３ｍｍであって外径７５ｍｍである外コイル２０２が製作され、これら内コイル２０１と外コイル２０２がその軸を一致させて径方向に重ねられてコイル２０が形成され、このコイル２０が内径７８ｍｍであって外径９０ｍｍである有底有蓋円筒形状の磁気結合部材２ａ内に収納され、２枚の銅テープの各両端部には、電極が付けられて磁気結合部材２ａの外部へ引き出された。こうして１枚の銅テープから成る内コイル２０１を１次コイルとし、１枚の銅テープから成る外コイル２０２を２次コイルとする実施例３の変圧器Ｔｒｃ１が作製された。
【００９７】
このような構成の実施例３の変圧器Ｔｒｃ１では、シミュレーションによると、１次コイルのインダクタンスＬ１は、４７．２μＨであり、２次コイルのインダクタンスＬ２は、２８１μＨであり、１次コイルと２次コイルとの間における相互インダクタンスＬ＋は、４７６μＨであり、そして、結合係数は、０．６４であった。
【００９８】
そして、このような構成の実施例２の変圧器Ｔｒｂ１では、１次コイルに交流電力が供給されると、図７（Ａ）に示すように、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて複数のコイル２０を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成されており、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、磁束が、複数のコイル２０の各導体部材に略沿っていることが理解される。
【００９９】
なお、図７（Ｂ）は、１次コイルのインダクタンスＬ１を算出するために、シミュレートされた内コイル２０１に対する結果であり、図７（Ｃ）は、２次コイルのインダクタンスＬ２を算出するために、シミュレートされた外コイル２０２に対する結果である。
【０１００】
以上、実施例１ないし実施例３における各変圧器Ｔｒａ１〜Ｔｒｃ１の各結合係数を纏めて図８に示す。相互インダクタンスＬ＋は、それぞれ４７６μＨで同一であるが、この図８を見ると分かるように、結合係数の点では、実施例３の変圧器Ｔｒｃ１、実施例２の変圧器Ｔｒｂ１、実施例１の変圧器Ｔｒａ１の順で、大きくなっており、実施例１の変圧器Ｔｒａ１が最も優れている。
【０１０１】
（実施例４）
実施例４は、第１実施形態の変圧器Ｔｒａにおける一実施例の変圧器Ｔｒａ２（図略）であり、４枚の銅テープで複数のコイル１を形成した。この実施例４では、まず、カプトンテープで絶縁した厚さｔ０．２ｍｍであって幅１９ｍｍである４枚の銅テープを重ねてターン巻きすることによって、内径４９ｍｍであって外径６１ｍｍであるコイル１が製作され、このコイル１が内径７８ｍｍであって外径９０ｍｍである有底有蓋円筒形状の磁気結合部材２ａ内に収納され、４枚の銅テープの各両端部には、電極が付けられて磁気結合部材２ａの外部へ引き出され、そして、４枚の銅テープのうち３枚の銅テープが前記電極を用いることで順次に直列に接続された。こうして１枚の銅テープから成るコイルを１次コイルとし、３枚の銅テープから成るコイルを２次コイルとする実施例１の変圧器Ｔｒａ２が作製された。
【０１０２】
この実施例４の変圧器Ｔｒａ２における１次コイルに１ｋＨｚで４．６Ｖｐ−ｐの交流電圧を印加したところ、２次コイルには、１３．６Ｖｐ−ｐの交流電圧が誘起された。この２次コイルの誘導起電圧は、１次コイルの約３倍であった。
【０１０３】
次に、別の実施形態について説明する。
【０１０４】
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態における変圧器の製造方法を説明するための図である。図９（Ａ）ないし図９（Ｅ）は、各工程を示す。第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａは、絶縁材を挟んで重ね合わせた帯状の複数の導体部材を巻回した複数のコイル１を磁気結合部材２ａに内包することによって構成されたが、第４実施形態にかかる変圧器Ｔｒｄは、図９（Ｄ）および（Ｅ）に示すように、ダブルパンケーキ構造のコイル３０を磁気結合部材２ａに内包することによって構成される。
【０１０５】
より具体的には、複数のコイル３０は、重ね合わせた帯状の複数の導体部材を上部コイルおよび下部コイルの２層に巻き上げたいわゆるダブルパンケーキ構造（フラットワイズ巻線構造）である点を除き、第１実施形態の変圧器ｔｒａ１における複数のコイル１と同様である。
【０１０６】
また、第４実施形態における変圧器Ｔｒｄの磁気結合部材２ａは、第１実施形態における変圧器Ｔｒａの磁気結合部材２ａと類似し、第１磁気結合部材２１が上下に分割されて第１上部磁気結合部材と第１下部磁気結合部材とから成り、第２磁気結合部材２２が前記第１上部磁気結合部材と一体に成形されるとともに、第３磁気結合部材２３が前記第１下部磁気結合部材と一体に成形され、複数のコイル３０を内包した後に前記第１上部磁気結合部材と前記第１下部磁気結合部材とが連結されることで、磁気結合部材２ａが形成される。
【０１０７】
このような変圧器Ｔｒｄは、例えば、次の各工程によって製造することができる。まず、所定の厚さｔを有するとともに絶縁被覆された帯状の導体部材がコイルの個数だけ用意される。以下では、図９に示す例の変圧器Ｔｒｄを製造すべく、導体部材が３個として説明する。もちろん、各工程は、任意の個数の導体部材であっても同様に実施することができる。続いて、これら絶縁被覆された３個の導体部材が順次に重ね合わせられ（順次に積層され）、図９（Ａ）に示すように、この重ね合わされた３個の導体部材（重ね合わせ導体部材ＳＢ）がその両端からそれぞれ巻回され、その中間部分が例えば塑性成形によって帯状の重ね合わせ導体部材ＳＢを含む平面内において長尺方向と直交する方向（幅方向）に所定角度だけ曲げられる。続いて、図９（Ｂ）に示すように、この曲げた部分が中心巻枠ＣＦの外周面に当接され、この重ね合わせ導体部材ＳＢが、この当接点を起点に、所定の巻き数となるように、中心巻枠ＣＦの外周面に巻き付けられ、図９（Ｃ）に示すように、中心巻枠ＣＦを巻枠としてＤＰ巻きされる。続いて、重ね合わせ導体部材ＳＢが中心巻枠ＣＦに巻き付け終わると、図９（Ｄ）に示すように、中心巻枠ＣＦが抜き取られて、第１ないし第３コイル３０１〜３０３から構成されて成るコイル３０が形成される。続いて、図９（Ｅ）に示すように、重ね合わせ導体部材ＳＢの巻き残しが第１ないし第３コイル３０１〜３０３の各接続端子Ｔｍ１〜Ｔｍ３として外部に取り出されるように、かつ、コイル３０の軸（第１ないし第３コイル３０１〜３０３の各軸）と第１磁気結合部材２１の軸と略平行となるように（または互いに一致するように）、磁気結合部材２ａ内にコイル３０が収納される。そして、第２コイル３０２と第３コイル３０３とで１個のコイルを形成すべく、第２コイル３０２の他方端部Ｔｍ２２と第３コイル３０３の一方端部Ｔｍ３１とが電気的に接続されている。このため、図９に示す例の変圧器Ｔｒｄでは、第１コイル３０１は、その両端部Ｔｍ１１、Ｔｍ１２を接続端子とする１次コイル（または２次コイル）となり、第２および第３コイル３０２、３０３は、第２コイル３０２の一方端部Ｔｍ２１および第３コイル３０３の他方端部Ｔｍ３２を接続端子とする２次コイル（または１次コイル）となっている。このような手順によって、ダブルパンケーキ構造の複数のコイル３０を有底有蓋円筒形状の磁気結合部材２ａ内に内包する第４実施形態の変圧器Ｔｒｄが作製される。
【０１０８】
このような構成の変圧器Ｔｒｄでは、１次コイルに交流電力が供給されると、１次コイルによって、磁束が第１磁気結合部材２１を通り、第３磁気結合部材２３を通り、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間、すなわち、内部空間へ漏れて複数のコイル３０を通り、そして、第２磁気結合部材２２を通って第１磁気結合部材２１に戻る磁場が形成される。このため、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１コイルと磁気結合し、電磁誘導によって１次コイルの交流電力が伝達され、所定の電圧が誘起される。この１次コイルによる磁場における磁束は、磁気結合部材２ａから漏れてもよく、磁束が磁気結合部材２ａから漏れていても２次コイルが磁気結合部材２ａ内に内包されているので、２次コイルは、磁気結合部材２ａによって１次コイルと磁気結合することができる。なお、前記磁場の方向は、１次コイルに流れる電流の方向に応じて決まる。また、複数のコイル３０の軸を含む磁気結合部材２ａの断面形状が略矩形であって、すなわち、磁気結合部材２ａが複数のコイル３０の軸方向を法線方向とする２平面（磁気結合部材２ａの内上面（天井面）および内下面（底面、床面））で複数のコイル３０を挟み込む形状であって、複数のコイル３０が、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル３０の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、第１磁気結合部材２１の軸とコイル３０の軸と略平行となるように、第１磁気結合部材２１内に収容されているので、第３磁気結合部材２３と第２磁気結合部材２２との間の空間では、複数のコイル３０の各導体部材は、その磁束に略沿っている。
【０１０９】
したがって、第４実施形態にかかる変圧器Ｔｒｄも第１実施形態にかかる変圧器Ｔｒａと同様の作用効果を奏し、第４実施形態にかかる変圧器Ｔｒｄは、従来より容易に製造することができ、その鉄損を低減することができ、そして、渦電流損を低減することができる。そして、第４実施形態によれば、複数のコイル３０がダブルパンケーキ構造であるので、図９（Ｅ）に示すように、複数のコイル３０における各コイルの接続端子Ｔｍ１〜Ｔｍ３の取り出し位置を１箇所に揃えることができる。
【０１１０】
なお、これら上述の変圧器Ｔｒ（Ｔｒａ、Ｔｒｂ、Ｔｒｃ、Ｔｒｄ）において、前記導体部材の厚さｔは、当該変圧器Ｔｒに給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下であることが好ましい。このような構成の変圧器Ｔｒでは、導体部材の厚さｔが交流電力の周波数における表皮厚みの３分の１以下であるので、このような構成の変圧器Ｔｒは、渦電流損を低減することができる。なお、表皮厚みδは、交流電力の角周波数をωとし、導体部材の透磁率をμとし、導体部材の電気伝導率をρとする場合に、一般に、δ＝（２／ωμρ）１／２である。
【０１１１】
また、これら上述の変圧器Ｔｒにおいて、複数のコイル１と磁気結合部材２ａとの間に生じる間隙に充填される高分子部材をさらに備えることが好ましい。このような構成の変圧器Ｔｒでは、前記間隙に高分子部材が充填されているので、このような構成の変圧器Ｔｒは、コイル１で生じる熱を、高分子部材を介してこれを外囲する磁気結合部材２ａに伝導することができ、放熱性を改善することができる。この観点から、前記高分子部材は、比較的熱伝導性のよい樹脂（比較的高伝導率の樹脂）であることが好ましい。そして、このような構成の変圧器Ｔｒは、高分子部材によって絶縁性も改善することができる。さらに、このような構成の変圧器Ｔｒは、高分子部材によってコイル１が磁気結合部材２ａ内に略固定され、磁歪による振動を防止することも可能となる。このような高分子部材は、例えば、接着性に優れたエポキシ系の樹脂等を挙げることができる。
【０１１２】
そして、これら上述の変圧器Ｔｒのうちの少なくとも１を含む、直列に接続された複数の変圧器を備える変圧システムが構成されてもよい。このような構成の変圧システムでは、多段の変圧器によって構成されるので、各変圧器によって順次に変圧することができるから、１個の変圧器にかかる電圧が低減され、絶縁破壊に効果的であり、また、変圧器１個当たりの負荷が軽減される。
【０１１３】
次に、別の実施形態について説明する。
【０１１４】
（第５および第６実施形態）
図１０は、第５または第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を用いた連係系統を示す図である。図１１は、第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の構成を示す断面図である。図１１（Ａ）は、コイル４０の中心軸を含み、前記中心軸方向に沿って切断した縦断面図であり、図１１（Ｂ）は、前記中心軸を法線とする水平面に沿って切断した横断面部である。図１２は、第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の磁場の様子を示す図である。図１３は、第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の構成を示す断面図である。図１３（Ａ）は、コイル５０の中心軸を含み、前記中心軸方向に沿って切断した縦断面図であり、図１３（Ｂ）は、前記中心軸を法線とする水平面に沿って切断した横断面部である。図１４は、第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子の磁場の様子を示す図である。図１４（Ａ）は、第１外および第２内コイル５０１、５０２に同じ方向の電流が流れる場合を示し、図１４（Ｂ）は、第１外および第２内コイル５０１、５０２に逆方向の電流が流れる場合を示す。図１５は、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子におけるインダクタンス特性を説明するための図である。図１５（Ａ）は、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子におけるインダクタンス特性を示し、図１５（Ｂ）は、従来のノイズカットフィルタ用巻線素子におけるインダクタンス特性を示す。
【０１１５】
第５および第６実施形態における複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂは、直流電源と交流電力系統または交流負荷との間に介在するノイズカットフィルタ部に好適に用いられるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂであって、複数のコイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）と、前記複数のコイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）を磁気結合するための磁気結合部材２ｂとを備え、前記複数のコイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）は、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）の軸方向に沿うように巻回することによってそれぞれ構成され、前記磁気結合部材２ｂによって内包されており、前記磁気結合部材２ｂは、磁気的に等方性を有し、軟磁性粉末を形成したものであり、前記コイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）における前記導体部材の厚さは、当該ノイズカットフィルタ部に給電される交流電力の周波数における表皮厚みの１／３以下である。このため、以下の説明では、まず、第５または第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂが用いられる連係系統について説明し、次に、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａを説明し、その次に、第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂを説明する。
【０１１６】
図１０において、第５および第６実施形態における連係系統ＰＳは、直流電源ＳＤＣと、昇圧回路ＢＣと、インバータ回路ＩＶと、ノイズカットフィルタ回路ＮＣＦと、交流電力系統ＳＡＣとを備えて構成される。
【０１１７】
直流電源ＳＤＣは、予め設定された所定の第１電圧値の直流電力を供給する電源回路であり、例えば、太陽電池や燃料電池や二次電池等である。
【０１１８】
昇圧回路ＢＣは、直流電源ＳＤＣに接続され、直流電源ＳＤＣから供給された直流電力を予め設定された所定の第２電圧値に昇圧する回路である。昇圧回路ＢＣは、例えば、コンデンサＣ１と、コイルＬ０と、ダイオードＤｉと、スイッチング素子ＳＷ０と、コンデンサＣ２とを備えている。コンデンサＣ１は、直流電源ＳＤＣが接続された場合にこの直流電源ＳＤＣと並列に接続されるように当該昇圧回路ＢＣに配置される。コイルＬ０とスイッチング素子ＳＷ０とは、直列に接続され、これら直列に接続されたコイルＬ０およびスイッチング素子ＳＷ０は、コンデンサＣ１に並列に接続される。スイッチング素子ＳＷ０は、スイッチング素子ＳＷ０は、例えば、トランジスタである。コイルＬ０とスイッチング素子ＳＷ０との接続点には、ダイオードＤｉのカソードが接続される。ダイオードＤｉのアノードには、コンデンサＣ２の一方端が接続され、コンデンサＣ２の他方端には、スイッチング素子ＳＷ０におけるコイルＬ０と接続しない他方端が接続される。すなわち、ダイオードＤｉとスイッチング素子ＳＷ０との直列回路の両端にコンデンサＣ２の両端が接続される。そして、コンデンサＣ２の両端は、昇圧回路ＢＣの出力端とされる。
【０１１９】
このような昇圧回路ＢＣでは、スイッチング素子ＳＷ０を所定のタイミングでオンオフを繰り返すことによって、直流電源ＳＤＣから供給された第１電圧値の直流電力が第２電圧値に昇圧される。
【０１２０】
インバータ回路ＩＶは、昇圧回路ＢＣに接続され、直流電源ＳＤＣから昇圧回路ＢＣを介して供給される直流電力を、予め設定された所定の周波数の交流電力へ変換する直流−交流変換回路である。所定の周波数は、交流電力系統が商用電力系統である場合には、いわゆる商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）である。インバータ回路ＩＶは、例えば、ブリッジ型（Ｈ型）に構成された４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を備えて構成される回路である。すなわち、インバータ回路ＩＶでは、スイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ３が互いに直列に接続されるとともに、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ４が互いに直列に接続され、これら直列接続のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３および直列接続のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３が昇圧回路ＢＣの両極（プラス極およびマイナス極、直流電源ＳＤＣの両極）の間に、互いに並列で接続される。このようなインバータ回路ＩＶでは、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ３との接続点、および、スイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３４の接続点がインバータ回路のＩＶの一対の出力となる。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、トランジスタである。
【０１２１】
このような構成のインバータ回路ＩＶでは、所定のタイミングで互いに対角方向にあるスイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ４がオンするとともに互いに対角方向にあるスイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３がオフし、次の所定のタイミングでスイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ４がオフするとともにスイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３がオンし、これが順次に繰り返えされる。これによって直流電源ＳＤＣから供給された直流電力が交流電力へ変換され、出力される。
【０１２２】
ノイズカットフィルタ回路（電源ラインフィルタ回路）ＮＣＦは、インバータ回路ＩＶに接続され、インバータ回路ＩＶで直流から交流に変換された交流電力に重畳されている高周波のノイズ（いわゆるスイッチングノイズ）を所定の遮断周波数で濾波するローパスフィルタ回路である。ノイズカットフィルタ回路ＮＣＦは、例えば、前記一対の出力にそれぞれ直列に接続される一対のチョークコイル（インダクタ）Ｌ１、Ｌ２と、出力側であって前記一対のチョークコイルＬ１、Ｌ２間に接続される、互いに直列のコンデンサＣ３、Ｃ４とを備えて構成される。これらコンデンサＣ３とコンデンサＣ４との接続線が中性線の端子ＴＮとなり、通常、接地される。そして、コンデンサＣ３におけるコンデンサＣ４と接続されていない端子ＴＥ１が電圧線となり、コンデンサＣ４におけるコンデンサＣ３と接続されていない端子ＴＥ２が電圧線となる。これらコンデンサＣ３の前記端子ＴＥ１およびコンデンサＣ４の前記端子ＴＥ２から、例えば、線間２００Ｖの交流電力が出力され、ノイズカットフィルタ回路の出力となる。本実施形態では、この一対のチョークコイルＬ１、Ｌ２として、後述する、第５または第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂにおけるコイル４０、５０のサブコイル４０１、４０２；５０１、５０２が用いられる。なお、ノイズカットフィルタ回路ＮＣＦは、交流電力系統ＳＡＣからインバータ回路ＩＶへ流れる高周波ノイズもカットすることができる。
【０１２３】
交流電力系統ＳＡＣは、ノイズカットフィルタ回路ＮＣＦに接続され、電力を所定の受電設備へ供給するための送配線システムである。交流電力系統ＳＡＣは、発電設備および変電設備等をさらに備えてもよい。また、連係系統ＰＳは、交流電力系統ＳＡＣに代え、例えば交流電動機等の交流負荷ＬＤであってもよい。
【０１２４】
このような連係系統ＰＳのノイズカットフィルタ回路ＮＣＦにおけるチョークコイルＬ１、Ｌ２として用いられるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子は、例えば、図１１に示す第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａや、図１３に示す第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂである。
【０１２５】
この第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａは、例えば、図１１に示すように、複数のコイル４０と、磁気結合部材２ｂとを備えて構成される。
【０１２６】
磁気結合部材２ｂは、複数のコイル４０を磁気結合するための部材であって、これら複数のコイル４０を内包する構造である。磁気結合部材２ｂは、例えば、図１１に示す例では、複数のコイル４０の外周を覆うように配される第１磁気結合部材２１と、複数のコイル４０の各両端部を覆うように、第１磁気結合部材２１に連結する第２および第３磁気結合部材２２、２３と、複数のコイル４０の芯部に配設される第４磁気結合部材２４とを備えている。すなわち、磁気結合部材２ｂは、第１実施形態における磁気結合部材２ａの第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３と略同様の第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３に、さらに第４磁気結合部材２４を備えた構成である。このため、第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３の説明は、ここでは省略する。そして、複数のコイル４０は、第４磁気結合部材２４をその芯部に備えることで有芯のコイルであって、これら第１ないし第３磁気結合部材２１〜２３によって囲まれており、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａは、いわゆるポット型となっている。第４磁気結合部材２４は、複数のコイル４０の内径よりも小径の円柱体であって、その両端のそれぞれは、第２および第３磁気結合部材２２、２３に連結されている。これら第１ないし第４磁気結合部材２１〜２４は、本実施形態では、磁気的に等方性を有し、軟磁性粉末を形成したものである。
【０１２７】
複数のコイル４０は、図１１に示す例では、２個の第１上段および第２下段コイル４０１、４０２を備えて構成されている。これら第１上段および第２下段コイル４０１、４０２がチョークコイルＬ１、Ｌ２として用いられる。第１上段および第２下段コイル４０１、４０２のそれぞれは、長尺状の導体部材を所定の回数だけ巻き回したものであり、通電することによって、磁場を発生するものであり、第１実施形態の変圧器Ｔｒａにおけるコイル１と同様に、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル４０（４０１、４０２）の軸方向に沿うように巻回することによって構成される。すなわち、コイル４０１、４０２は、フラットワイズ巻線構造である。そして、本実施形態では、これら第１上段コイル４０１と第２下段コイル４０２とは、コイル４０（４０１、４０２）の軸方向に絶縁部材６を介して重ねられ、積層されている。絶縁部材６は、第１上段コイル４０１と第２下段コイル４０２とを電気的に絶縁するためのフィルム状（シート状）の部材である。
【０１２８】
そして、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａは、第１実施形態の変圧器Ｔｒａと同様に、軸方向におけるコイル４０（４０１、４０２）の一方端部に対向する第２磁気結合部材２２の内面と前記軸方向におけるコイル４０（４０１、４０２）の他方端部に対向する第３磁気結合部材２３の内面とは、コイル４０（４０１、４０２）の一方端部および他方端部の各端部を少なくとも覆う領域では平行となるように、構成されてある。すなわち、軸方向における、積層面とは反対側の第１上段コイル４０１の一方端部に対向する第２磁気結合部材２２の内面と、前記軸方向における前記積層面とは反対側の第２下段コイル４０２の他方端部に対向する第３磁気結合部材２３の内面とは、これら一方端部および他方端部の各端部を少なくとも覆う領域では平行となるように、構成されてある。そして、第１上段コイル４０１の一方端部とこれに対向する第２磁気結合部材２２の内面との間および第２下段コイル４０２の他方端部とこれに対向する第３磁気結合部材２３の内面との間にも絶縁部材６が介在されている。
【０１２９】
そして、コイル４０における第１上段コイル４０１の両端には、それぞれ、外部から第１上段コイル４０１へ給電するための端子４０３ａ、４０３ｂが接続されており、これら端子４０３ａ、４０３ｂは、第２磁気結合部材２２に設けられた貫通孔を介して第２磁気結合部材２２の外部に臨むように設けられているとともに、コイル４０における第２下段コイル４０２の両端には、それぞれ、外部から第２下段コイル４０２へ給電するための端子４０３ｃ、４０３ｄが接続されており、これら端子４０３ｃ、４０３ｄは、第３磁気結合部材２３に設けられた貫通孔を介して第３磁気結合部材２３の外部に臨むように設けられている。
【０１３０】
ここで、ノイズには、信号線（電源線）を経由するいわゆるノーマルモードノイズと、接地線を経由するコモンモードノイズとが知られている。この第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａでは、第１上段コイル４０１を反時計回りに巻き回すとともに第２下段コイル４０２を時計回りに巻き回すと、コモンモード電流は、第１上段コイル４０１では端子４０３ａから端子４０３ｂへの方向に流れ、第２下段コイル４０２では端子４０３ｃから端子４０３ｄへの方向に流れ、電流の向きは、互いに反対方向となる。したがって、コモンモード電流に対し、ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａは、上下に積層された第１上段および第２下段コイル４０１、４０２を通る磁束が打ち消し合い、インダクタンスが原則発生しない。一方、ノーマルモード電流は、第１上段コイル４０１では端子４０３ａから端子４０３ｂへの方向に流れ、第２下段コイル４０２では端子４０３ｄから端子４０３ｃへの方向に流れ、電流の向きは、互いに同じ方向となる。したがって、ノーマルモード電流に対し、ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａは、上下に積層された第１上段および第２下段コイル４０１、４０２を通る磁束が強め合うことにより、その磁束変化を打ち消そうとするインダクタンスが発生し、フィルタとして機能する。このノーマルモードフィルタとして機能する場合における第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａの磁束線の様子を図１２に示す。図１２から分かるように、上下に積層された第１上段および第２下段コイル４０１、４０２は、磁気結合部材２ｂによって磁気回路としては一体に機能し、上下に積層された第１上段および第２下段コイル４０１、４０２に同じ方向の電流が流れると、第１上段および第２下段コイル４０１、４０２を通る磁束が強め合い、一部の磁束線が第１上段および第２下段コイル４０１、４０２内を貫通している。なお、図１２では、第１上段および第２下段コイル４０１、４０２の巻き数は、互いに同じとしている。
【０１３１】
また例えば、第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂは、図１３に示すように、複数のコイル５０と、複数のコイル５０を内包する磁気結合部材２ｂとを備えて構成される。複数のコイル５０における芯部に配置されるとともに複数のコイル５０を外囲する磁気結合部材２ｂは、複数のコイル５０の各端子を引き出す貫通孔の点を除き、第５実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３２】
複数のコイル５０は、図１３に示す例では、２個の第１外および第２内コイル５０１、５０２を備えて構成されている。これら第１外および第２内コイル５０１、５０２がチョークコイルＬ１、Ｌ２として用いられる。第１外および第２内コイル５０１、５０２のそれぞれは、長尺状の導体部材を所定の回数だけ巻き回したものであり、通電することによって、磁場を発生するものであり、第１実施形態の変圧器Ｔｒａにおけるコイル１と同様に、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル５０（５０１、５０２）の軸方向に沿うように巻回することによって構成される。すなわち、コイル５０１、５０２は、フラットワイズ巻線構造である。そして、本実施形態では、これら第１外コイル５０１と第２内コイル５０２とは、コイル５０（５０１、５０２）の径方向に絶縁部材６を介して重ねられ、積層されている。図１３に示す例では、第１外コイル５０１は、相対的に外側に配置され、第２内コイル５０２は、相対的に内側に配置される。絶縁部材６は、第１外コイル５０１と第２内コイル５０２とを電気的に絶縁するためのフィルム状（シート状）の部材である。
【０１３３】
そして、第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂは、第１実施形態の変圧器Ｔｒａと同様に、軸方向におけるコイル５０（５０１、５０２）の一方端部に対向する第２磁気結合部材２２の内面と前記軸方向におけるコイル５０（５０１、５０２）の他方端部に対向する第３磁気結合部材２３の内面とは、コイル５０（５０１、５０２）の一方端部および他方端部の各端部を少なくとも覆う領域では平行となるように、構成されてある。すなわち、軸方向における、外側の第１外コイル５０１および内側の第２内コイル５０２における一方端部に対向する第２磁気結合部材２２の内面と、前記軸方向における、外側の第１外コイル５０１および内側の第２内コイル５０２における他方端部に対向する第３磁気結合部材２３の内面とは、これら一方端部および他方端部の各端部を少なくとも覆う領域では平行となるように、構成されてある。そして、前記一方端部とこれに対向する第２磁気結合部材２２の内面との間および前記他方端部とこれに対向する第３磁気結合部材２３の内面との間にも絶縁部材６が介在されている。
【０１３４】
そして、コイル５０（５０１、５０２）における第１外コイル５０１の両端には、それぞれ、外部から第１外コイル５０１へ給電するための端子５０３ａ、５０３ｂが接続されており、これら端子５０３ａ、５０３ｂは、第２磁気結合部材２２に設けられた貫通孔を介して第２磁気結合部材２２の外部に臨むように設けられているとともに、コイル５０における第２内コイル５０２の両端には、それぞれ、外部から第２内コイル５０２へ給電するための端子５０３ｃ、５０３ｄが接続されており、これら端子５０３ｃ、５０３ｄは、第２磁気結合部材２２に設けられた貫通孔を介して第２磁気結合部材２２の外部に臨むように設けられている。
【０１３５】
ここで、この第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂでは、内外に積層された第１外および第２内コイル５０１、５０２は、磁気結合部材２ｂによって磁気回路としては一体に機能し、内外に積層された第１外および第２内コイル５０１、５０２に流れる電流の方向を同じとすると、磁束線は、図１４（Ａ）に示すようになり、ノーマルモードフィルタとして機能し、一方、内外に積層された第１外および第２内コイル５０１、５０２に流れる電流の方向を反対とすると、磁束線は、図１４（Ｂ）に示すようになり、コモンモードフィルタとして機能する。なお、図１４では、第１外および第２内コイル５０１、５０２の巻き数は、互いに同じとしている。
【０１３６】
このような第５および第６実施形態における各ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂでは、第１実施形態の変圧器Ｔｒａと同様に、従来より製造が容易となる。
【０１３７】
また、このような第５および第６実施形態における各ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂでは、複数のコイル４０、５０に比較的薄いテープ状線材をフラットワイズ巻線構造で用いているので、渦電流損が低減され、インダクタンス特性が周波数の変化に対し安定的である。例えば、従来構造、すなわち、略□形状の環状コアにおける両側にコイルをそれぞれ巻き回した構造では、そのインダクタンス特性は、図１５（Ｂ）に示すように、周波数が大きくなるに従って徐々にインダクタンスが低下するプロファイルとなり、１０ｋＨｚでのインダクタンスが１００Ｈｚでのインダクタンスに較べて約１７％低減しているが、第５実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａでは、その一実施例として、図１５（Ａ）に示すように、そのインダクタンス特性は、周波数が変化しても略一定であるプロファイルとなり、１０ｋＨｚでのインダクタンスの低減が１００Ｈｚでのインダクタンスに較べて約１％未満である。
【０１３８】
そして、第５および第６実施形態における各ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂは、前記複数のコイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）を内包する磁気結合部材２ｂを備え、いわゆるポット型であり、ギャップレス構造であるので、外部への漏れ磁束を低減することができ、前記複数のコイル４０（４０１、４０２）、５０（５０１、５０２）が前記交流電力系統または交流負荷ＳＡＣを介して間接的に直列に接続され、これら複数のコイル４０、５０におけるコイル４０１、４０２；５０１、５０２間における結合係数の低減を抑制することができ、個々のコイル４０１、４０２；５０１、５０２におけるインダクタンスの低下を抑制することができる。この結果、第５および第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂにおける個々のコイル４０１、４０２；５０１、５０２のインダクタンスは、従来の巻線素子におけるインダクタンスよりも、大きいものとなる。例えば、２つのコイルにおける結合係数０．６６であって各コイルのインダクタンスが１００μＨである場合では、これら２つのコイルを互いに直列に結合すると、各コイルのインダクタンスは、約３３０μＨであるが、第５および第６実施形態のノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂでは、結合係数が約０．９７となり、その結果、各コイル４０１、４０２；５０１、５０２のインダクタンスは、約３９５μＨとなって、前者に較べてより大きなインダクタンスを得ることができる。
【０１３９】
なお、直流電源ＳＤＣに太陽電池が用いられる太陽電池発電システムでは、ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂ、本実施形態では、チョークコイルＬ１、Ｌ２に流れる電流値の平均は、２０Ａ程度であり、最大でも３０Ａ程度であり、幅広い電流範囲に対応する必要がない。したがって、直流電源ＳＤＣが太陽電池である場合には、この電流値２０Ａ付近でインダクタンス特性が安定するように、ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂは、設計されてもよく、このようなイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａ、Ｄｂは、太陽電池発電システム向けに好適に用いられる。
【０１４０】
そして、第５実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄａでは、第１上段および第２下段コイル４０１、４０２が軸方向に重ねられるので、径の大きさを低減したノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を提供することができる。
【０１４１】
また、第６実施形態におけるノイズカットフィルタ用複合型巻線素子Ｄｂでは、第１外および第２内コイル５０１、５０２が径方向に重ねられるので、軸方向の高さを低減したノイズカットフィルタ用複合型巻線素子を提供することができる。
【０１４２】
また、これら第１ないし第６実施形態の複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０において、導体部材は、コイル１、１０、２０、３０、４０、５０の軸方向と直交する一方側面に配置された軟磁性体部材をさらに備えてもよい。このように構成することによって、軸方向と直交する導体部材の一方側面に軟磁性体部材が配置されるので、複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０部分における透磁率がより高くなり、インダクタンスをより大きくすることができ、損失を抑制することができる。このため、このような構成の複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０を用いることによって、インダクタンスがより大きく、低損失の、例えばリアクトルや変圧器が提供される。
【０１４３】
図１６は、変形形態におけるコイル部分の構成を説明するための図である。図１６には、このような構成の複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０における一部分のコイル６０が示されている。
【０１４４】
より具体的には、これら上述の複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０において、その変形形態では、コイル６０は、図１６に示すように、帯状の長尺な所定材料の導体部材６０１と、軸方向と直交する導体部材６０１の一方側面に配置される、所定材料の軟磁性体部材６０２と、軸方向と直交する導体部材６０１の一方側面に軟磁性体部材６０２を介して配置される、所定材料の絶縁材６０３とを備え、これら導体部材６０１、軟磁性体部材６０２および絶縁材６０３は、順次に積層されるように、共に巻き回されている。すなわち、これら導体部材６０１、軟磁性体部材６０２および絶縁材６０３は、順次に重ね合わせて束ねられて渦巻き状に共巻きされている。
【０１４５】
第１実施形態では、このような導体部材６０１、軟磁性体部材６０２および絶縁材６０３を順次に積層した３組の部材を、さらに順次に積層して巻き回すことによって、第１実施形態の複数のコイル１における変形形態のコイルが構成される。第２実施形態では、このような導体部材６０１、軟磁性体部材６０２および絶縁材６０３を順次に積層されるように共に巻き回した２個のコイルを、軸方向に積層することによって、第２実施形態の複数のコイル１０における変形形態のコイルが構成される。第３実施形態では、このような導体部材６０１、軟磁性体部材６０２および絶縁材６０３を順次に積層されるように共に巻き回した２個のコイルを、径方向に積層することによって、第３実施形態の複数のコイル２０における変形形態のコイルが構成される。他の実施形態における複数のコイル３０、４０、５０も同様である。
【０１４６】
例えば、帯状の長尺な銅のテープに、同様な帯状の長尺な鉄のテープおよび同様な帯状の長尺な絶縁材のテープを重ねることによって、軟磁性体部材６０２は、導体部材６０１の一方側面に配置されてよい。また例えば、軟磁性体部材６０２は、導体部材６０１に例えばメッキ（電解メッキ等）や蒸着等によって被覆形成されることによって、導体部材６０１の一方側面に配置されてもよい。例えば、銅のテープに鉄がメッキされる。また例えば、軟磁性体部材６０２は、熱圧着等によって圧着形成されることによって、導体部材６０１の一方側面に配置されてもよい。例えば、銅のテープと鉄のテーブとを重ね合わせ、加熱しながら荷重を加えることによって、銅と鉄とを圧着したテープが形成される。これら例において、前記銅は、導体部材６０１の一例であり、前記鉄は、軟磁性体部材６０２の一例である。これら一方側面に鉄の層（薄膜）を形成した銅テープでは、銅の導電率が鉄の導電率よりも約一桁程度大きいので、電流は、主に銅部分に流れる。なお、上述では、軟磁性体部材６０２は、導体部材６０１の一方側面に直接的に配置されたが、絶縁材を介して導体部材６０１の一方側面に間接的に配置されてもよい。
【０１４７】
軟磁性体部材６０２の厚さ（前記軸方向と直交する方向における軟磁性体部材６０２の厚さ）は、コイル６０に給電される交流電力の周波数における表皮厚みδ以下であることが好ましい。このように構成することによって、渦電流損の発生を低減することができる。
【０１４８】
また、導体部材６０１の幅（軸方向の長さ）と軟磁性体部材６０２の幅（軸方向の長さ）とは、同一であってもよく（一致してもよく）、また異なってもよい。好ましくは、軟磁性体部材６０２の両端部を磁気結合部材２（２ａ、２ｂ）に当接させるべく、軟磁性体部材６０２の幅は、導体部材６０１の幅よりも長い。
【０１４９】
第１ないし第６実施形態において、そのインダクタンスをより大きくしようとすると、複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０の巻き数（ターン数）を大きくする必要があり、より多くの導体部材が必要となるとともに装置が大型化してしまう。しかしながら、変形形態の前記構成を採用することによって、導体部材の増大および装置の大型化を抑制することができる。例えば、銅テープでコイルを形成する場合には、比較的安価な純鉄系材を用いるだけで、そのインダクタンスを大きくすることができる。そして、複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０の部分に、変形形態では、軟磁性体部材６０２を設けるので、磁束線は、複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０の部分にも分散する。このため、磁束密度が低下するので、純鉄系材に固有なヒステリシス損の増大が効果的に抑制され、低損失化を図ることができる。このため、インダクタンスが大きく、低損失の、例えばリアクトルや変圧器が提供される。
【０１５０】
なお、この変形形態において、磁気結合部材をその芯部に備える有芯コイルとする場合には、前記磁気結合部材は、軟磁性体部材を備えるコイル部分の平均透磁率と等価な透磁率であることが好ましい。このような透磁率を持つ磁気結合部材は、例えば、上述の軟磁性体粉末で圧粉形成される。このような前記磁気結合部材をその芯部に備えることによって、有芯コイルとする場合でも、磁束線の複数のコイル１、１０、２０、３０、４０、５０の部分への分散を維持することができ、純鉄系材に固有なヒステリシス損の増大に対する抑制効果も維持することができる。
【０１５１】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１５２】
Ｔｒａ〜Ｔｒｄ  変圧器
Ｄａ、Ｄｂ  ノイズカットフィルタ用複合型巻線素子
１、１０、２０、３０、４０、５０  コイル
１１  第１コイル
１２  第２コイル
１３  第３コイル
２ａ、２ｂ  磁気結合部材
２１  第１磁気結合部材
２２  第２磁気結合部材
２３  第３磁気結合部材
２４  第４磁気結合部材
１０１  上段コイル
１０２  下段コイル
２０１  内コイル
２０２  外コイル
４０１  第１上段コイル
４０２  第２下段コイル
５０１  第１外コイル
５０２  第２内コイル
【図８】
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【図９】
0005307105.tif 000003
【図１０】
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【図１５】
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【図１６】
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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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