(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、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透磁率の高い磁性体層１５０と、を備える。さらに、磁性体層は、中央磁脚とボビンとの間に配置され、ボビンとは別個の部品で構成されており、粉末状磁性体を焼結させて構成されている。【選択図】図２
2016134607.tif 000002
【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透磁率の高い磁性体層と、
を備えることを特徴とするコイル。
【請求項２】
前記磁性体層は、前記中央磁脚と前記ボビンとの間に配置される、前記ボビンとは別個の部品で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記磁性体層は、前記ボビンの筒部の透磁率が高く構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項４】
前記磁性体層は、粉末状磁性体を焼結させて構成されている、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコイル。
【請求項５】
前記磁性体層は、粉末状磁性体を含有した導磁性樹脂を成型して構成されている、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコイル。
【請求項６】
前記磁性体層は、前記ボビンの筒部の内側面に塗布または貼付されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項７】
前記磁性体層は、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂塗料を前記ボビンの筒部の内側面に塗布して構成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のコイル。
【請求項８】
前記磁性体層は、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂シートを前記ボビンの筒部の内側面に貼付して構成されている、
ことを特徴とする請求項６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透磁率の高い磁性体層と、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、前記磁性体層は、前記中央磁脚と前記ボビンとの間に配置される、前記ボビンとは別個の部品で構成されている、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、前記磁性体層は、前記ボビンの筒部の透磁率が高く構成されている、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、前記磁性体層は、粉末状磁性体を焼結させて構成されている、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、前記磁性体層は、粉末状磁性体を含有した導磁性樹脂を成型して構成されている、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、前記磁性体層は、前記ボビンの筒部の内側面に塗布または貼付されている、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、前記磁性体層は、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂塗料を前記ボビンの筒部の内側面に塗布して構成されている、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様に係るコイルは、上記発明において、前記磁性体層は、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂シートを前記ボビンの筒部の内側面に貼付して構成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
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】
【００１６】
【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部品分解図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るコイルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るコイル１００の外観を示す斜視図であり、図２は、第１実施形態に係るコイル１００の部品分解図である。
【００１９】
図１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、内部に磁性体層１５０を備えている。
【００２０】
次に、図２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。
【００２１】
図２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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
磁性体層１５０は、中央磁脚１１１，１２１と巻線１４０との間に配置される透磁率の高い部品である。磁性体層１５０は、中央磁脚１１１と中央磁脚１２１との間の空隙を覆うように配置されれば十分効果的であるが、中央磁脚１１１，１２１全体を覆うように配置することも可能である。
【００２６】
なお、図２に示される磁性体層１５０は、ボビン１３０と別個の部品として構成されているが、本実施形態は必ずしもその構成に限定されるものではない。例えば、ボビン１３０の筒部１３１の内側面に磁性体層１５０を塗布または接着する構成や、ボビン１３０の筒部１３１自体を磁性体層１５０として機能し得るよう構成することも可能である。
【００２７】
磁性体層１５０は、厚さが薄く、かつ、透磁率が高いことが好ましい。漏れ磁束が磁性体層１５０中を効率良く通過するためには、透磁率が高いことが好ましく、磁性体層１５０が配置されることによるコイル１００の特性への影響を少なくするためには厚さが薄いことが好ましいからである。具体的には、磁性体層１５０の厚さは、数１０μｍ〜数１００μｍであることが好ましい。磁性体層１５０の透磁率は、比透磁率が１より高ければ少なくとも効果が得られるが、比透磁率で数千以上であればより好ましい。例えば、磁性体層１５０の厚さを１００μｍとした場合、磁性体層１５０の比透磁率は１０，０００〜１００，０００とすることが考えられる。なお、第１のコア１１０および第２のコア１２０の比透磁率は１，０００〜５，０００程度とすることが考えられるが、磁性体層１５０の比透磁率が第１のコア１１０および第２のコア１２０の比透磁率よりも低くなったとしても、磁性体層１５０を配置することの効果は得られる。
【００２８】
一方、磁性体層１５０は、導電性が低い方が好ましい。漏れ磁束が磁性体層１５０に侵入する際に発生する渦電流が磁性体層１５０中を流れてしまわないようにするためである。磁性体層１５０の導電性を低くするために、磁性体層１５０を以下のように構成することが好ましい。
【００２９】
磁性体層１５０をボビン１３０と別個の部品として構成する場合、例えば、磁性体層１５０を、フェライトに代表されるように、粉末状磁性体を焼結させて構成することができる。あるいは、粉末状磁性体を含有した導磁性樹脂を成型して構成することもできる。このように構成された磁性体層１５０は、透磁率が高くても、導電性が低いものとなる。
【００３０】
また、磁性体層１５０をボビン１３０の筒部１３１の内側面に塗布または接着する構成の場合、例えば、磁性体層１５０を、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂塗料を塗布することや、粉末性磁性体を含有した導磁性樹脂シートを貼付することで構成することができる。
【００３１】
ボビン１３０の筒部１３１自体を磁性体層１５０として機能し得るよう構成する場合、ボビン１３０を、粉末状磁性体を焼結させて構成すること、または、粉末状磁性体を含有した導磁性樹脂を成型して構成することもできる。
【００３２】
ここで、図３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３は、第１実施形態に係るコイル１００の断面図である。なお、以下の説明では磁性体層１５０をボビン１３０と別個の部品として構成する例を用いるが、ボビン１３０に磁性体層１５０を塗布または接着する構成や、ボビン１３０自体を磁性体層１５０とした構成であっても、磁性体層１５０は以下の説明と同様の作用を奏する。
【００３３】
図３に示されるように、コイル１００は、中央磁脚１１１，１２１の外側に磁性体層１５０が配置され、磁性体層１５０の外側にボビン１３０が配置され、ボビン１３０の外側に巻線１４０が巻かれる構成となっている。
【００３４】
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。
【００３５】
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との間に透磁率の高い磁性体層１５０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Ｇで発生した漏れ磁束は、透磁率の高い磁性体層１５０を通過しようとする。
【００３６】
例えば、図３に示される領域Ａの磁束線のように、中央磁脚１１１から放出された漏れ磁束は、磁性体層１５０に侵入することになるが、透磁率の高い物質内の経由する経路が長い方が磁束のエネルギーが低くなるので、磁性体層１５０を通過して巻線１４０まで到達するよりも、磁性体層１５０内をそのまま進行して中央磁脚１２１まで到達する方がエネルギーは低い。結果、巻線１４０まで到達する漏れ磁束の量が少なくなり、巻線１４０における発熱が抑制されることになる。
【００３７】
以上のように、本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透磁率の高い磁性体層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で発生し、巻線１４０に到達する漏れ磁束の量が少なくなるので、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。
【符号の説明】
【００３８】
１００  コイル
１１０  第１のコア
１１１，１２１  中央磁脚
１１２，１１３，１２２，１２３  側磁脚
１２０  第２のコア
１３０  ボビン
１３１  筒部
１３２，１３３  フランジ部
１４０  巻線
１５０  磁性体層
【図１】
2016134607.tif 000003
【図２】
2016134607.tif 000004
【図３】
2016134607.tif 000005