(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルに鎖交する漏れ磁束を低減した誘導機器を提供する。【解決手段】第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とが、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が互いに平行に配置されて隣り合うことで、第１コイル要素３１と第２コイル要素３２との間に空隙３３が形成されている。ギャップ２３と空隙３３とは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１に沿った領域Ｚ１において重なり合っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁路を形成する磁性コアと、前記磁性コアに捲回されるコイルとを備え、
前記コイルは、第１コイル要素、前記第１コイル要素の捲回方向とは逆方向に捲回された第２コイル要素、及び前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とを連結する連結部を備え、
前記磁性コアは、前記第１コイル要素が捲回される第１コアと、前記第２コイル要素が捲回される第２コアとを含み、
前記第１コアと前記第２コアとの間にギャップを有し、
前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、
前記ギャップと前記空隙とが、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において重なり合っていることを特徴とする誘導機器。
【請求項２】
前記第１コア及び前記第２コアは、放熱部材に接する接触部を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
【請求項３】
前記接触部は、前記捲回中心軸線が延びる方向に対して直交する方向に延びて前記放熱部材に面接触可能になっていることを特徴とする請求項２に記載の誘導機器。
【請求項４】
前記第１コア及び前記第２コアは、前記第１コイル要素又は前記第２コイル要素が周囲に捲回される捲回軸部と、前記捲回軸部の両端部から立設される一対の立設部とを有するＵ型コアであるとともに、前記一対の立設部の一方を有する第１コア部材と、前記一対の立設部の他方を有する第２コア部材とを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の誘導機器。
【請求項５】
前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の一端部と、前記第１コア及び前記第２コアとの間の距離は、前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の他端部と、前記第１コア及び前記第２コアとの間の距離よりも大きくなっており、
前記連結部は、前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の一端側に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有する誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルやトランス等の誘導機器は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有する。一般的に、磁性コアに捲回されたコイルに流れる電流が大きくなり、コイルに流れる電流により発生する磁束が、磁性コアをなす磁性体の種類及び磁性コアの形状、大きさ等によって決まるある一定の量を越えると、磁性コアは磁気飽和し、リアクトルやトランスとしての性能が低下してしまう。そのため、磁性コアの磁束経路（磁路）中にギャップを設けることで、磁性コアが磁気飽和してしまうことを抑制している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２０６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ギャップが存在すると、磁性コアからギャップの周囲に漏れ磁束が発生する。そして、漏れ磁束がギャップの近傍のコイルに鎖交すると、コイルを鎖交する漏れ磁束によりコイル中に渦電流が発生するためジュール損が生じ、リアクトルやトランスとしての性能が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コイルに鎖交する漏れ磁束を低減することができる誘導機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する誘導機器は、磁路を形成する磁性コアと、前記磁性コアに捲回されるコイルとを備え、前記コイルは、第１コイル要素、前記第１コイル要素の捲回方向とは逆方向に捲回された第２コイル要素、及び前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とを連結する連結部を備え、前記磁性コアは、前記第１コイル要素が捲回される第１コアと、前記第２コイル要素が捲回される第２コアとを含み、前記第１コアと前記第２コアとの間にギャップを有し、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素とが、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が互いに平行に配置されて隣り合うことで、前記第１コイル要素と前記第２コイル要素との間に空隙が形成されており、前記ギャップと前記空隙とが、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線に沿った領域において重なり合っている。
【０００７】
これによれば、磁性コアからギャップの周囲においてコイル寄りに発生する漏れ磁束の大半は、コイルに鎖交することなく、第１コア及び第２コアの一方から空隙に向けて流れた後に、第１コア及び第２コアの他方に流れる。よって、コイルに鎖交する漏れ磁束を低減することができる。
【０００８】
上記誘導機器において、前記第１コア及び前記第２コアは、放熱部材に接する接触部を有することが好ましい。これによれば、第１コア及び第２コアから生じる熱が放熱部材によって放熱されるため、磁性コア全体の放熱性能を向上させることができる。
【０００９】
上記誘導機器において、前記接触部は、前記捲回中心軸線が延びる方向に対して直交する方向に延びて前記放熱部材に面接触可能になっていることが好ましい。
これによれば、接触部が、放熱部材に点接触や線接触する場合に比べると、接触部と放熱部材との接触面積を増やすことができるため、磁性コア全体の放熱性能をさらに向上させることができる。
【００１０】
上記誘導機器において、前記第１コア及び前記第２コアは、前記第１コイル要素又は前記第２コイル要素が周囲に捲回される捲回軸部と、前記捲回軸部の両端部から立設される一対の立設部とを有するＵ型コアであるとともに、前記一対の立設部の一方を有する第１コア部材と、前記一対の立設部の他方を有する第２コア部材とを組み合わせて構成されていることが好ましい。
【００１１】
これによれば、例えば、予め捲回された第１コイル要素及び第２コイル要素を、捲回軸部の周囲に配置した後に、第１コア部材と第２コア部材とを組み合わせることにより誘導機器を組み立てることができる。よって、誘導機器の組み立ての際に、第１コア及び第２コアの捲回軸部に第１コイル要素及び第２コイル要素を捲回していく必要が無く、誘導機器の組み立て作業を簡素化させることができる。
【００１２】
上記誘導機器において、前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の一端部と、前記第１コア及び前記第２コアとの間の距離は、前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の他端部と、前記第１コア及び前記第２コアとの間の距離よりも大きくなっており、前記連結部は、前記コイルにおける前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の一端側に配置されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、連結部が、コイルにおける第１コイル要素及び第２コイル要素の捲回中心軸線が延びる方向の他端側に配置されている場合に比べると、連結部に漏れ磁束が鎖交し難くなる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、コイルに鎖交する漏れ磁束を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は実施形態における電子機器を示す断面図、（ｂ）は誘導機器の平面図。
【図２】誘導機器の分解断面図。
【図３】ギャップ周辺を拡大して示す誘導機器の断面図。
【図４】別の実施形態における誘導機器の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、誘導機器を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。本実施形態の誘導機器は、車載用の電子機器であるリアクトル装置を構成している。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、リアクトル装置１０は、磁路を形成する磁性コア２０と、磁性コア２０に捲回されるコイル３０とを有する誘導機器１１を備えている。また、リアクトル装置１０は、誘導機器１１を収容する放熱部材としてのケース１２を備えている。ケース１２は金属製（本実施形態ではアルミニウム製）である。
【００１７】
磁性コア２０は、コイル３０を構成する第１コイル要素３１が捲回される第１コア２１と、コイル３０を構成する第２コイル要素３２が捲回される第２コア２２とを有する。第１コア２１は、第１コイル要素３１が周囲に捲回される円柱状の捲回軸部２１ａと、捲回軸部２１ａの両端部から捲回軸部２１ａの軸方向に対して直交する方向に立設される平板状の一対の立設部２１ｂ，２１ｃとを有するＵ型コアである。第２コア２２は、第２コイル要素３２が周囲に捲回される円柱状の捲回軸部２２ａと、捲回軸部２２ａの両端部から捲回軸部２２ａの軸方向に対して直交する方向に立設される平板状の一対の立設部２２ｂ，２２ｃとを有するＵ型コアである。第１コア２１及び第２コア２２は磁性体であるとともに、圧粉磁芯により形成されている。また、第１コア２１及び第２コア２２は同一形状である。
【００１８】
第１コア２１は、一対の立設部２１ｂ，２１ｃの一方の立設部２１ｂを有する第１コア部材２１１と、一対の立設部２１ｂ，２１ｃの他方の立設部２１ｃを有する第２コア部材２１２とを組み合わせて構成されている。すなわち、第１コア２１は、第１コア部材２１１及び第２コア部材２１２に分割されている。
【００１９】
第１コア部材２１１は、一方の立設部２１ｂに連続するとともに一方の立設部２１ｂに対して直交する方向に延びる円柱状の延設部２１１ａを有するＬ型コアである。第２コア部材２１２は、他方の立設部２１ｃに連続するとともに他方の立設部２１ｃに対して直交する方向に延びる円柱状の延設部２１２ａを有するＬ型コアである。第１コア部材２１１及び第２コア部材２１２は同一形状である。
【００２０】
第１コア部材２１１及び第２コア部材２１２は、各延設部２１１ａ，２１２ａの端面同士が接触した状態で配置されている。そして、第１コイル要素３１は、各延設部２１１ａ，２１２ａの周囲に捲回されている。よって、各延設部２１１ａ，２１２ａは、第１コア２１の捲回軸部２１ａを構成する。
【００２１】
第２コア２２は、一対の立設部２２ｂ，２２ｃの一方の立設部２２ｂを有する第１コア部材２２１と、一対の立設部２２ｂ，２２ｃの他方の立設部２２ｃを有する第２コア部材２２２とを組み合わせて構成されている。すなわち、第２コア２２は、第１コア部材２２１及び第２コア部材２２２に分割されている。
【００２２】
第１コア部材２２１は、一方の立設部２２ｂに連続するとともに一方の立設部２２ｂに対して直交する方向に延びる円柱状の延設部２２１ａを有するＬ型コアである。第２コア部材２２２は、他方の立設部２２ｃに連続するとともに他方の立設部２２ｃに対して直交する方向に延びる円柱状の延設部２２２ａを有するＬ型コアである。第１コア部材２２１及び第２コア部材２２２は同一形状である。
【００２３】
第１コア部材２２１及び第２コア部材２２２は、各延設部２２１ａ，２２２ａの端面同士が接触した状態で配置されている。そして、第２コイル要素３２は、各延設部２２１ａ，２２２ａの周囲に捲回されている。よって、各延設部２２１ａ，２２２ａは、第２コア２２の捲回軸部２２ａを構成する。
【００２４】
第１コア２１及び第２コア２２は、一方の立設部２１ｂ，２２ｂにおける捲回軸部２１ａ，２２ａからの立設方向の先端面がギャップ２３を介して互いに対向するとともに、他方の立設部２１ｃ，２２ｃにおける捲回軸部２１ａ，２２ａからの立設方向の先端面がギャップ２３を介して互いに対向した状態で配置されている。よって、本実施形態の誘導機器１１は、第１コア２１と第２コア２２との間にギャップ２３を有する。なお、ギャップ２３は、空気層であるエアギャップや、非磁性体（例えばセラミック）のギャップ板等である。
【００２５】
第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が互いに平行に配置されて隣り合っている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、一本の導電板をエッジワイズ曲げして形成されている。そして、第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とが隣り合って形成される空隙３３に設けられる連結部３４によって、第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とが連結されている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回方向はそれぞれ異なっている。
【００２６】
コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の一端部と、立設部２１ｃ，２２ｃとの間の距離Ｈ１は、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の他端部と、立設部２１ｂ，２２ｂとの間の距離Ｈ２よりも大きくなっている。そして、連結部３４は、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の一端側に配置されている。
【００２７】
ケース１２には、凹部１２ａが形成されている。誘導機器１１は、他方の立設部２１ｃ，２２ｃの外面２１ｅ，２２ｅ（他方の立設部２１ｃ，２２ｃにおける捲回軸部２１ａ，２２ａとは反対側に位置する面）が、図示しない放熱グリースを介してケース１２の凹部１２ａの底面に面接触して密着した状態で、ケース１２に対して配置されている。よって、他方の立設部２１ｃ，２２ｃの外面２１ｅ，２２ｅは、ケース１２に接する接触部として機能する。すなわち、第１コア２１及び第２コア２２は、捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向に対して直交する方向に延びてケース１２に面接触可能な接触部を有する。
【００２８】
各ギャップ２３と空隙３３とは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１に沿った領域Ｚ１（図１（ａ）においてドットハッチングで示す領域）において重なり合っている。
【００２９】
図２に示すように、誘導機器１１は、例えば、予め捲回された第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２を、第１コア部材２１１，２２１の延設部２１１ａ，２２１ａの周囲に配置した後、第１コア部材２１１，２２１と第２コア部材２１２，２２２とを組み合わせることで組み立てられる。
【００３０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図３に示すように、磁性コア２０の磁路中にギャップ２３が設けられていると、磁性コア２０からギャップ２３の周囲に漏れ磁束Ｍ１が発生する。各ギャップ２３と空隙３３とは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１に沿った領域Ｚ１において重なり合っている。このため、磁性コア２０からギャップ２３の周囲においてコイル３０寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１の大半は、コイル３０に鎖交することなく、第１コア２１及び第２コア２２の一方から空隙３３に向けて流れた後に、第１コア２１及び第２コア２２の他方に流れる。
【００３１】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ギャップ２３と空隙３３とが、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１に沿った領域Ｚ１において重なり合っている。これによれば、磁性コア２０からギャップ２３の周囲においてコイル３０寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１の大半は、コイル３０に鎖交することなく、第１コア２１及び第２コア２２の一方から空隙３３に向けて流れた後に、第１コア２１及び第２コア２２の他方に流れる。よって、コイル３０に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。
【００３２】
（２）第１コア２１及び第２コア２２において、他方の立設部２１ｃ，２２ｃの外面２１ｅ，２２ｅは、ケース１２に接する。これによれば、第１コア２１及び第２コア２２から生じる熱がケース１２によって放熱されるため、磁性コア２０全体の放熱性能を向上させることができる。
【００３３】
（３）他方の立設部２１ｃ，２２ｃは、捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向に対して直交する方向に延びてケース１２に面接触可能になっている。これによれば、他方の立設部２１ｃ，２２ｃが、ケース１２に点接触や線接触する場合に比べると、他方の立設部２１ｃ，２２ｃとケース１２との接触面積を増やすことができるため、磁性コア２０全体の放熱性能をさらに向上させることができる。
【００３４】
（４）第１コア２１及び第２コア２２は、第１コア部材２１１，２２１と、第２コア部材２１２，２２２とを組み合わせて構成されている。これによれば、例えば、予め捲回された第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２を、第１コア部材２１１，２２１の延設部２１１ａ，２２１ａの周囲に配置した後に、第１コア部材２１１，２２１と第２コア部材２１２，２２２とを組み合わせることにより誘導機器１１を組み立てることができる。よって、誘導機器１１の組み立ての際に、第１コア２１及び第２コア２２の捲回軸部２１ａ，２２ａに第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２を捲回していく必要が無く、誘導機器１１の組み立て作業を簡素化させることができる。
【００３５】
（５）コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の一端部と、立設部２１ｃ，２２ｃとの間の距離Ｈ１は、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の他端部と、立設部２１ｂ，２２ｂとの間の距離Ｈ２よりも大きくなっている。そして、連結部３４は、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の一端側に配置されている。これによれば、連結部３４が、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の他端側に配置されている場合に比べると、連結部３４に漏れ磁束Ｍ１が鎖交し難い。
【００３６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２は、第１コア部材２１１，２２１及び第２コア部材２１２，２２２に分割されていなくてもよい。
【００３７】
○  実施形態において、他方の立設部２１ｃ，２２ｃが、ケース１２に点接触や線接触していてもよい。
○  実施形態において、第１コア２１における他方の立設部２１ｃのみがケース１２に接していてもよいし、第２コア２２における他方の立設部２２ｃのみがケース１２に接していてもよい。
【００３８】
○  実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２は同一形状でなくてもよい。例えば、第１コア２１の一対の立設部２１ｂ，２１ｃの長さと、第２コア２２の一対の立設部２２ｂ，２２ｃの長さとが異なっていてもよい。
【００３９】
○  実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２が、例えば、Ｅ型コアであってもよい。
○  実施形態において、誘導機器１１は、三つ以上のコアを有していてもよい。
【００４０】
○  実施形態において、誘導機器１１は、三つ以上のコイル要素を有していてもよい。
○  実施形態において、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、丸線を捲回したものであってもよい。
【００４１】
○  実施形態において、第１コイル要素３１、第２コイル要素３２及び連結部３４のうち少なくとも１つはケース１２に対して絶縁された状態で熱的に結合されていてもよい。この場合、コイル３０の熱をケース１２に放熱することができる。
【００４２】
○  図４に示すように、連結部３４に、漏れ磁束Ｍ１の鎖交を抑制するように逃げ部３４ａを設けてもよい。例えば、連結部３４とギャップ２３とが領域Ｚ１で重なる部分において、ギャップ２３から離れるように連結部３４を曲げて形成してもよい。この場合、連結部３４における漏れ磁束Ｍ１の影響を低減することができる。
【００４３】
○  実施形態において、連結部３４が、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の他端側に配置されていてもよい。
○  実施形態において、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の一端部と、立設部２１ｃ，２２ｃとの間の距離Ｈ１が、コイル３０における第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌ１が延びる方向の他端部と、立設部２１ｂ，２２ｂとの間の距離Ｈ２と同じであってもよい。
【００４４】
○  実施形態において、誘導機器１１を、リアクトル以外（例えばトランス）に適用してもよい。
○  実施形態において、リアクトル装置１０は、車載用以外のものであってもよい。
【００４５】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記誘導機器は、電子機器であるリアクトル装置を構成している。
【符号の説明】
【００４６】
１１…誘導機器、１２…放熱部材としてのケース、２０…磁性コア、２１…第１コア、２１ａ，２２ａ…捲回軸部、２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ…一対の立設部、２１ｅ，２２ｅ…接触部として機能する外面、２２…第２コア、２３…ギャップ、３０…コイル、３１…第１コイル要素、３２…第２コイル要素、３３…空隙、３４…連結部、２１１，２２１…第１コア部材、２１２，２２２…第２コア部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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