(57)【要約】      （修正有）【課題】漏れ磁束に起因する巻線における発熱を抑制するコイルを提供する。【解決手段】空隙を設けた中央磁脚１１１、１２１と２つの側磁脚１１２、１１３並びに１２２、１２３とを有するコア１１０、１２０と、内部に中央磁脚を嵌入し、かつ、外部に巻線１４０を巻き付けるボビン１３０と、中央磁脚と巻線との間に配置された熱伝導性高い放熱板１５０と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙を設けた中央磁脚と２つの側磁脚とを有するコアと、
内部に前記中央磁脚を嵌入し、かつ、外部に巻線を巻き付けるボビンと、
前記中央磁脚と前記巻線との間に配置された熱伝導性高い放熱板と、
を備えることを特徴とするコイル。
【請求項２】
前記放熱板は、前記中央磁脚と前記ボビンとの間に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記放熱板は、漏れ磁束打消部と排熱構造部とを有し、
前記漏れ磁束打消部は、少なくとも前記中央磁脚に設けられた空隙を覆うように配置され、
前記排熱構造部は、前記漏れ磁束打消部から前記コイルの外部まで延設されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル。
【請求項４】
前記排熱構造部は、前記コイルを基板へ取り付ける取付け部と兼用されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のコイル。
【請求項５】
前記漏れ磁束打消部は、前記中央磁脚全体を覆うような筒形状で構成されている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のコイル。
【請求項６】
前記漏れ磁束打消部は、当該漏れ磁束打消部の長手方向にスリットが設けられている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のコイル。
【請求項７】
前記放熱板は、アルミ、銅、銀、および、金のうち一つ以上の材料を主成分として含む、
ことを特徴とする請求項１〜４に記載のコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波領域にて使用される大電力用のコイルでは、磁界の強さを増してもコア内の磁束密度が上昇しなくなるという、磁気飽和と呼ばれる現象が発生する。そこで、この磁気飽和を回避するために、コアの一部に空隙を設けることが一般に行われている。
【０００３】
Ｅ字型の強磁性体を２つ組み合わせたコア（ＥＥ型コア）を有するコイルでは、コアの一部に空隙を設ける方式として、スペーサギャップ方式とセンタギャップ方式とが一般に知られている。コアの一部に空隙を設けた場合、当該空隙から磁束が漏れることになるが、スペーサギャップ方式では、この漏れ磁束を防ぐために、コアの空隙の周囲を金属板で囲むことが一般的である。一方、センタギャップ方式では、コアの空隙の周囲に巻線が巻かれているので、巻線が漏れ磁束を遮蔽する役割を兼ねることができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０２７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、センタギャップ方式でコアに空隙を設けた場合、当該空隙から発生した漏れ磁束が巻線に渦電流を発生させてしまい。巻線が発熱してしまうという問題が発生してしまう（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、漏れ磁束に起因する巻線における発熱を抑制するコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るコイルは、空隙を設けた中央磁脚と２つの側磁脚とを有するコアと、内部に前記中央磁脚を嵌入し、かつ、外部に巻線を巻き付けるボビンと、前記中央磁脚と前記巻線との間に配置された熱伝導性高い放熱板と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記放熱板は、前記中央磁脚と前記ボビンとの間に配置される、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記放熱板は、漏れ磁束打消部と排熱構造部とを有し、前記漏れ磁束打消部は、少なくとも前記中央磁脚に設けられた空隙を覆うように配置され、前記排熱構造部は、前記漏れ磁束打消部から前記コイルの外部まで延設されている、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記排熱構造部は、前記コイルを基板へ取り付ける取付け部と兼用されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記漏れ磁束打消部は、前記中央磁脚全体を覆うような筒形状で構成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記漏れ磁束打消部は、当該漏れ磁束打消部の長手方向にスリットが設けられている、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記放熱板は、アルミ、銅、銀、および、金のうち一つ以上の材料を主成分として含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るコイルは、漏れ磁束に起因する巻線における発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係るコイルの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るコイルの外観を示す上面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るコイルの外観を示す正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るコイルの外観を示す側面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るコイルの部品分解図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るコイルの断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るコイルの部品分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態に係るコイルについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１〜図４は、第１実施形態に係るコイル１００の外観を示す図であり、図５は、第１実施形態に係るコイル１００の部品分解図である。図１、図２、図３、および、図４は、コイル１００のそれぞれ斜視図、上面図、正面図、および、側面図となっている。
【００１８】
図１〜図４に示されるように、第１実施形態に係るコイル１００は、第１のコア１１０と、第２のコア１２０と、ボビン１３０と、巻線１４０とを備えている。また、後に詳述するように、コイル１００は、内部に放熱板１５０を備え、当該放熱板１５０を介して基板１６０に取り付けられている。
【００１９】
次に、図５を参照しながら、コイル１００の各部品の構成について説明する。
【００２０】
図５に示されるように、第１のコア１１０は、中央磁脚１１１と２つの側磁脚１１２，１１３とを備えるＥ字型の強磁性体で構成されている。同様に、第２のコア１２０は、中央磁脚１２１と２つの側磁脚１２２，１２３とを備えるＥ字型の強磁性体で構成されている。第１のコア１１０および第２のコア１２０を構成する強磁性体は、例えばフェライトやケイ素鋼などの一般的な磁性体を用いればよい。
【００２１】
第１のコア１１０と第２のコア１２０とは、組み合わせた際に、センタギャップ方式のＥＥ型コアを形成する。すなわち、第１のコア１１０と第２のコア１２０とを組み合わせた際に、側磁脚１１２，１１３と側磁脚１２２，１２３とがそれぞれ当接する一方、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１とが当接しない構成である。言い換えると、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間に空隙が設けられる構成となっている。
【００２２】
ボビン１３０は、巻線１４０を巻き付けるためのものであり、筒部１３１と２つのフランジ部１３２，１３３とを備えている。筒部１３１は、内部に第１のコア１１０における中央磁脚１１１および第２のコア１２０における中央磁脚１２１が嵌入され、外部に巻線１４０が巻き付けられる。したがって、巻線１４０は、ボビン１３０を介して、中央磁脚１１１および中央磁脚１２１に巻き付けられる。なお、巻線１４０は、エナメル等で被覆された一般的な銅線を用いればよい。
【００２３】
ボビン１３０のフランジ部１３２，１３３は、ボビン１３０を第１のコア１１０と第２のコア１２０とに固定するためのものである。第１のコア１１０と第２のコア１２０とが組み合わされて一体化した際に、ボビン１３０のフランジ部１３２，１３３は、それぞれ第１のコア１１０と第２のコア１２０とに当接される。
【００２４】
放熱板１５０は、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙から発生する漏れ磁束を打消し、その際に発生した熱をコイル１００の外へ排熱するためのものであり、当該空隙と巻線１４０との間に備えられている。この漏れ磁束の打消し作用は、放熱板１５０で発生した渦電流により反作用磁束が生じることで発生する。とくに、本実施形態に係る放熱板１５０は、中央磁脚１１１および中央磁脚１２１とボビン１３０との間に配置されている。
【００２５】
また、放熱板１５０は、漏れ磁束打消部１５１と、排熱構造部１５２，１５３とを備えている。漏れ磁束打消部１５１と、排熱構造部１５２，１５３とは、別個体として構成することも可能であるが、一体として構成することも可能である。漏れ磁束打消部１５１および排熱構造部１５２，１５３は、好適な放熱効果を得るために、熱伝導率が高い材料で構成されている。また、漏れ磁束打消部１５１および排熱構造部１５２，１５３は、例えばアルミ、銅、銀、および、金などのうち一つ以上を主成分とする非磁性体で構成することもできる。漏れ磁束打消部１５１は、交番磁束を受けることにより渦電流を適切に発生し得る材料であるならば、本実施形態の放熱板１５０として適切に機能し得る。
【００２６】
漏れ磁束打消部１５１は、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙から発生する漏れ磁束を打消すための部位であり、少なくとも中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙を覆うように構成されている。ただし、本実施形態に係る放熱板１５０は、製造上の観点から、当該空隙のみならず中央磁脚１１１および中央磁脚１２１を含む中央磁脚全体を覆うような筒形状で構成されている。放熱板１５０の漏れ磁束打消部１５１が筒形状であることにより、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙から発生する漏れ磁束を全方位的に打消すことができる。
【００２７】
排熱構造部１５２，１５３は、漏れ磁束打消部１５１が漏れ磁束を打消した結果の発熱を排熱するための、漏れ磁束打消部１５１からコイル１００の外部まで延設された構造部である。排熱構造部１５２，１５３が採用すべき構造は、漏れ磁束打消部１５１で発生する発熱量およびコイル１００の設置方法などによって適切な構造を採用することができる。本実施形態では、排熱構造部１５２，１５３は、コイル１００を基板１６０へ取り付ける取付け部と兼用されている。その他の構造として、例えば排熱構造部１５２，１５３の熱容量を大きくし、空中に放熱する構造も考えられる。
【００２８】
基板１６０は、コイル１００およびその他の部品を取り付けるための一般的な板材である。本実施形態では、取付け部と兼用された排熱構造部１５２，１５３が台座１６１，１６２を介して基板１６０へ取り付けられている。すなわち、排熱構造部１５２，１５３は、漏れ磁束打消部１５１で発生した熱が台座１６１，１６２を介して基板１６０へ排熱されることになる。
【００２９】
ここで、図６を参照しながら、上記説明したコイル１００に係る構成の作用について説明する。図６は、第１実施形態に係るコイルの断面図である。なお、図６に示される断面図は、図２に示したＡ−Ａ断面に相当している。
【００３０】
図６に示されるように、コイル１００は、中央磁脚１１１，１２１の外側に漏れ磁束打消部１５１が配置され、漏れ磁束打消部１５１の外側にボビンの筒部１３１が配置され、ボビンの筒部１３１の外側に巻線１４０が巻かれる構成となっている。
【００３１】
中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙Ｇに発生する磁束は、空気の透磁率は中央磁脚１１１，１２１よりも低いので、中央磁脚１１１，１２１の径よりも外側へ膨らんで発生する。この漏れ磁束が巻線１４０まで到達した場合、巻線１４０に渦電流を発生させてしまい、発熱の原因となる。
【００３２】
しかしながら、本実施形態に係るコイル１００では、巻線１４０と中央磁脚１１１，１２１との間に放熱板の磁束打消部１５１を配置しているので、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙で発生した漏れ磁束は、漏れ磁束打消部１５１の発熱として消費されることになる。詳細に説明すると、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙で発生した漏れ磁束は、漏れ磁束打消部１５１に渦電流を発生させる。この渦電流により発生した反作用磁束により漏れ磁束が打ち消されるとともに、熱に変換される。
【００３３】
漏れ磁束打消部１５１での発熱は、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙Ｇに近い図中の領域Ａで大きくなる。そこで、本実施形態に係るコイル１００では、漏れ磁束打消部１５１および排熱構造部１５２，１５３を熱伝導性の高い材料で構成し、領域Ａで発生した熱を効率よくコイル１００の外部へ排熱している。また、本実施形態に係るコイル１００では、排熱構造部１５２，１５３がコイル１００の基板１６０への取付け部と兼用されているので、領域Ａで発生した熱は、排熱構造部１５２，１５３および台座１６１，１６２を介して基板１６０へ排熱される。
【００３４】
以上のように、第１実施形態に係るコイル１００は、中央磁脚１１１，１２１と巻線１４０との間に配置された熱伝導性が高い放熱板１５０を備えるので、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙Ｇで発生する漏れ磁束が巻線１４０に到達する前に、放熱板１５０の漏れ磁束打消部１５１にて熱変換されるので、漏れ磁束に起因する巻線１４０における発熱を抑制することができる。
【００３５】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るコイル２００について説明する。ただし、第２実施形態に係るコイル２００は、放熱板の構成以外の点で第１実施形態に係るコイル１００と共通の構成である。したがって、第２実施形態に係るコイル２００について説明では、部品分解図を参照しながら、部品構成のみを行うものとし、本実施形態の説明で省略された特徴は第１実施形態と同様であるものとする。
【００３６】
図７は、第２実施形態に係るコイル２００の部品分解図である。図７に示されるように、第１のコア２１０は、中央磁脚２１１と２つの側磁脚２１２，２１３とを備えるＥ字型の強磁性体で構成されている。同様に、第２のコア２２０は、中央磁脚２２１と２つの側磁脚２２２，２２３とを備えるＥ字型の強磁性体で構成されている。そして、第１のコア２１０と第２のコア２２０とは、組み合わせた際に、センタギャップ方式のＥＥ型コアを形成する。
【００３７】
ボビン２３０は、巻線２４０を巻き付けるためのものであり、筒部２３１と２つのフランジ部２３２，２３３とを備えている。筒部２３１は、内部に第１のコア２１０における中央磁脚２１１および第２のコア２２０における中央磁脚２２１が嵌入され、外部に巻線２４０が巻き付けられる。また、ボビン２３０のフランジ部２３２，２３３は、ボビン２３０を第１のコア２１０と第２のコア２２０とに固定するためのものである。
【００３８】
放熱板２５０は、中央磁脚２１１と中央磁脚２２１との間の空隙から発生する漏れ磁束を打消し、その際に発生した熱をコイル２００の外へ排熱するためのものであり、当該空隙と巻線２４０との間に備えられている。この漏れ磁束の打消し作用は、放熱板１５０で発生した渦電流により反作用磁束が生じることで発生する。とくに、本実施形態に係る放熱板２５０は、中央磁脚２１１および中央磁脚２２１とボビン２３０との間に配置されている。
【００３９】
また、放熱板２５０は、漏れ磁束打消部２５１と、排熱構造部２５２，２５３とを備えている。漏れ磁束打消部２５１および排熱構造部２５２，２５３は、好適な放熱効果を得るために、熱伝導率が高い材料で構成されている。
【００４０】
漏れ磁束打消部２５１は、中央磁脚２１１と中央磁脚２２１との間の空隙から発生する漏れ磁束を打消すための部位である。第２実施形態に係る放熱板２５０は、第１実施形態に係る放熱板１５０とは異なり、漏れ磁束打消部２５１の長手方向にスリットが設けられている。当該スリットは、漏れ磁束が漏れ磁束打消部２５１に発生させた渦電流が、漏れ磁束打消部２５１の円周方向に循環しないようにするためである。
【００４１】
排熱構造部２５２，２５３は、漏れ磁束打消部２５１が漏れ磁束を打消した結果の発熱を排熱するための、漏れ磁束打消部２５１からコイル２００の外部まで延設された構造部である。本実施形態でも、排熱構造部２５２，２５３は、コイル２００を基板２６０へ取り付ける取付け部と兼用されている。取付け部と兼用された排熱構造部２５２，２５３は、台座２６１，２６２を介して基板２６０へ取り付けられている。
【００４２】
以上の構成の第２実施形態に係るコイル２００も、中央磁脚２１１，２２１と巻線２４０との間に配置された熱伝導性が高い放熱板２５０を備えるので、漏れ磁束に起因する巻線２４０における発熱を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００，２００  コイル
１１０，２１０  第１のコア
１１１，１２１，２１１，２２１  中央磁脚
１１２，１１３，１２２，１２３，２１２，２１３，２２２，２２３  側磁脚
１２０，２２０  第２のコア
１３０，２３０  ボビン
１３１，２３１  筒部
１３２，１３３，２３２，２３３  フランジ部
１４０，２４０  巻線
１５０，２５０  放熱板
１５１，２５１  漏れ磁束打消部
１５２，１５３，２５２，２５３  排熱構造部
【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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