(57)【要約】【課題】  インダクターを製作するには、磁性体を芯にして電線を巻きつけて作っている。特に理想的特性を持つトロイダルコアーと言われる環状鉄心に電線を巻くのは、中心の穴を何度も通さなければならず、非常に困難で自動化が妨げられている。【解決手段】  先に電線をコイルに巻き、その外側に線条又は帯状の磁性体巻きつけてつくる。磁性体の方は巻きやすい長さに切断又は折り返して巻いても、磁束は隣接する磁性体に乗り移るので容易に製作できる。  もう一つは、電線をコイルに巻き、これを下地にしてその外周に磁性体の層を生成する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線をコイル状に巻いたものの外側に線又は帯状の磁性体を巻きつけた構造のインダクター。インダクターには自己インダクタンス及び相互インダクタンスを利用するものの何れをも含む。
【請求項２】
電線をコイル状に巻いたものの外周に磁性体を生成したインダクター。インダクターには自己インダクタンス及び相互インダクタンスを利用するものの何れをも含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
インダクターの構造及び製造方法
【背景技術】
【０００２】
インダクターを作るには、磁性体を心にして、その外側に電線を巻きつける方法が取られている。
特にトロイダルコアーと呼ばれる環状鉄心にコイルを巻く場合は、長い電線を真ん中の穴に何度も通さなければならず、非常に手間がかかる。そのため、自動化が困難で、多くは人の手によって製作されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】本発明の様な前例を調べてみたが、先行技術と言えるようなものは見つかっていない。なお、特許の分類についても調べてみたが、本発明の様な分類は見つからなかった。
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】今のところ見つかっていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁気分野の慣行として、磁性体を「鉄」電流の通り道となる導電体を「銅」と呼ぶので、これから磁性体を鉄、導電体を銅と略記する。
特にトロイダルコアーと呼ばれる環状鉄心に銅線を巻きこむ作業は非常に困難で、自動化を大きく妨げている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電磁誘導の理論によれば、磁束と電流は隣り合う鎖の輪のように、鎖交と呼ばれる関係にあればよいことになっている。したがって、鉄を心にして銅線をコイルとして巻いても、先に銅線をコイルに巻き、これを心にして鉄をまいても、互いに電流と磁束は鎖交の関係にあり、電磁誘導の法則には合致している。
本発明は、後者の様に銅をコイルに巻き、それを束ねる様に鉄を巻きつける方法を取ることで、作りやすくなり、自動化に道を開くことができる。
この他にも多くの利点があることが分かった。
【０００７】
電線をコイル状に巻いた外周に、メッキ・イオンプレーティング・蒸着等の方式で金属の薄膜層を生成し、この薄膜層に液体又は気体等と化学反応させ、例えばフェライト磁性体の様な電気絶縁性の磁性体に改質する。
この操作を繰り返し、必要な厚さにまで磁性体の生成を繰り返す。
巻き込み方式が比較的大型のインダクターを作るのに適しているのに対し、磁性体生成方式は微小なインダクターを作るのに適している。
電気絶縁性の磁性体に改質するのは、磁性体が金属のままではうず電流が起こり、インダクターの性能を著しく悪化させるのを防止するためである。
【発明の効果】
【０００８】
生産性の向上
電流の通り道である銅線のコイルは、全く途中で途切れる事は許されないが、磁束の通り道である鉄の方は、巻きやすい長さに切って巻きたしていっても隣り合う鉄が充分な程度の隣接した状態に置かれていれば、磁束の方は容易に乗り移って行く。
このことからして、銅を芯にして鉄を巻く方法をとることで、極めて容易に製造できるようになった。
【０００９】
エネルギー効率の改善が見込める
これは電気絶縁物と導電体の電気抵抗の比は、「10の２０乗対1」以上であるのに対し、空気中と強磁性体の磁気抵抗率の比は最大でも「10の５乗対１」程度である。この対比から分かるように、漏れ電流より漏れ磁束の方がエネルギーの損失を生みやすい。
インダクターのエネルギー効率を高めるには、電気抵抗・磁気抵抗共に少ないことが望ましい。しかし何らかの理由により、何れかを少なくすると、もう一方が構造上大きくなることがやもうえない状況が起きた場合、漏れ電流・漏れ磁束の関係からして、極力磁路を短くする方が有利である。銅心外鉄構造は磁路が短いので、エネルギー効率が優れていると言える。
【００１０】
形状が自由につくれる
トロイダルコアーの材質にダストコアー等を用いるときは、材質として非常に脆いので、断面積と直径の比が充分な強度を保てる割合でしか製作出来ない。
その点、磁性体巻き込みの銅心外鉄構造はしなやかで、屈曲にも耐え円形以外の構造に作る事もできる。完成後に、変形可能なものも製作可能。
【００１１】
インダクターの電気的特性の自由度が向上する
インダクターの電気的特性は、使用する磁性材料の特性によるところが大きい。成型された磁性体にコイルを巻きつける方式では、成型後に磁性体の特性を変える事は出来ない。
しかし、銅心鉄巻型では、何種類かの線条又は帯状の磁性体を組み合わせて巻き込むことによって、求める特性のインダクターを作る事が出来る。
例えば、初透磁率の高いもの・飽和磁束密度の高いもの・鉄損の少ないもの等を組み合わせることで、希望に沿った特性のインダクターが作れる。
【００１２】
巨大インダクターが作れる
超大型のインダクター（例：変電所で使うような大型変圧器）の製作・運搬・据え付け等は、非常に困難である。本発明の方式では、材料を据え付け現場に運び、現場で組み立てが出来るので、容易に製作できる。
【００１３】
微小なインダクターも作る事が出来る
磁性膜を生成する方式を用いると、磁性体細線を巻きこむ事が困難なほどの微小なインダクターでも、容易に作る事ができる。
【００１４】
シールド効果
銅心外鉄型は、コイルの外側を磁性体が包みこむような構造をしているので、これが磁気シールドの役目を果たし、外界に漏れ磁束を出しにくいとともに、外界からの電磁気的影響も受けにくい。
【００１５】
磁性体の追加
製作後に磁気飽和を起こしていることが分かったような場合、磁性体を追加化して巻き込むことで解消できる。
従来の方式では、大きな鉄心に変えて、初めから作り直さなければならない。
磁性層生成方式も、追加して磁性層を生成できる。この特性は、開発試作段階で、最適値を求めるには、非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】１次巻線及び２次巻線の外側に磁性体を巻いたトランス。（巻き線の表面は、電気絶縁体で覆われているものとする。）
【図２】磁性体の巻き方の例１：短く切った磁性体を巻き加えてゆく方式。
【図３】磁性体の巻き方の例２：磁性体を途中で切らず、折り返してとなりどうし互いに逆方向に巻く方式。
【図４】コイルの上に磁性体を２０回巻き、磁性体の途中を切断して、２分割・４分割・８分割した時のインダクタンスの変化を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
インダクターに使用できる磁性材料の大半は、硬く・脆く後加工に適さないものばかりと言ってもよい状況にある。このことからすると、軟らかい銅線でコイルを巻き、これを芯にしてその外側に硬くて脆い磁性体を巻くのは、「実現の見込みはない」とみられるかも知れない。
しかし、次の点からして実現性は十分に高いものと考えられる。
【００１８】
硬く脆いものであっても、細く又は薄くすることで、折れたり割れたりしなくなる。「常温では、ガラスは曲げる事ができないが、ガラス繊維のように細くすると、曲げる事が出来る」このことからしても、硬く脆い材料でも巻くことは可能である。
【００１９】
細く又は薄くすることで、磁性体内部のうず電流による損失が減少し、磁気的特性が良くなる。
【００２０】
巻き込み用の磁性体と言う用途（需要）が発生することで、磁気特性に優れつつかつ屈曲性のある材用の開発が進み、巻き込みに適した磁性体の出現に期待が持てる。
【００２１】
現に、硬くて脆いという二次加工に適さない物性ではあるものの、アモルファス磁性体のように極く薄く作られていることで、巻き込み可能な磁性材料はすでに存在している。
【実施例】
【００２２】
調光器の雑音防止用フィルターコイル
トライアック調光器に４００Wの白熱電球を負荷として接続。表面をアルマイト処理したアルミニューム線をコイルとして巻き、この外側に鉄線（針金として市販されているもの）を容易に巻ける程度の長さに切断したものを、複数個巻き込みインダクターとした。
このインダクターとコンデンサーと抵抗器を組み合わせ、雑音端子電圧（伝導エミッション）を測定したところ、電気用品安全法で定める限度値以下に抑える事ができた。
ノイズフィルターを全く用いないときは、電気用品安全法の定める限度値を約４０dB超える雑音端子電圧を示していた。
【００２３】
磁性体１区画の巻き数
銅心外鉄インダクターを作り、磁性体としての鉄線の巻き数を２０回として、インダクタンスを測定した。図４は、鉄線の途中を切断し、２分割４分割８分割とした場合のインダクタンスの変化をグラフにしたものである。
切断数が少ない方が高いインダクタンスを現すが、１区画の鉄線が巻き数として１０回程度あれば、分割しないものと大差がないことを表している。
このことからして、手間をかけて長い鉄線を巻かなくても、巻きやすい長さに切って巻くことで充分であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
応用分野は非常に広く、インダクター（トランス・リアクトルなども含む）を使用する分野であれば、そのほとんどが対象になる。
【００２５】
特に環状鉄心にコイルを巻いてインダクターを作っている分野（例えば、雑音対策）では、巻き線作業には殆ど人手に頼っている状況である。
銅心外鉄にすることで、自動化は急速に進み、人手による生産でも大幅に労力が軽減される。
【００２６】
具体的に応用例をあげるのは余りにも広く困難なほどであるが、形状に自由度がある事から、取り付け空間に制約のあるものには適していると考える。乗り物・宇宙機器・軍事・医学・通信等には有効と考える。
【００２７】
フェライトコアー等を特注しなければならないものについては、初期投資が大きい事が問題であるが、銅心外鉄では初期投資が非常に少なくてすむ。
【符号の説明】
【００２８】
１    １次巻き線端子
２    ２次巻き線端子
３    線状磁性体
４    （空き番号）
５    １次巻き線
６    ２次巻き線
７    巻き線束
８    巻き線の断面
９    巻き線束の断面
１０    線状磁性体の隣接部（矢印は磁束の状態）
１１    線状磁性体の折り返し部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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