(57)【要約】【課題】直流重畳特性を向上させるために磁性コアに磁気ギャップを設ける構成と、２のコイル部品の動作で生じた熱を放熱するために放熱部材をコイル部品近辺に設ける構成とを単に組み合わせてしまうと、磁気ギャップの外側を通過する磁束（漏れ磁束）が放熱部材に鎖交してしまうことで渦電流が発生し、コイル部品の駆動効率が低下してしまう。【解決手段】本発明は、内部に磁束が通る磁気コアと、磁気コアに巻回された巻回コイルと、磁気コアの内部に配置される磁気ギャップと、磁気コアの外部に配置された放熱部材とを備え、磁気ギャップのうち、放熱部材と最近接した箇所における磁束が通る方向の幅は、磁気ギャップ全体における前記方向の平均幅よりも小さいコイル部品とするものである。【選択図】図１
2017005192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁束が通る磁気コアと、
前記磁気コアに巻回された巻回コイルと、
前記磁気コアの前記内部に配置される磁気ギャップと、
前記磁気コアの外部に配置された放熱部材とを備え、
前記磁気ギャップのうち前記放熱部材と最近接した箇所における前記磁束が通る方向の幅は、
前記磁気ギャップ全体における前記磁束が通る前記方向の平均幅よりも小さいコイル部品。
【請求項２】
前記磁気ギャップのうち前記放熱部材と最近接した箇所における前記磁束が通る方向の幅は、
前記磁束が通る前記方向における前記磁気ギャップの幅の中で最も小さい請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記方向における前記磁気ギャップの幅は、
前記放熱部材と前記磁気ギャップとが最近接した部分から遠ざかるに従って大きくなる請求項１に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記磁気コアと前記磁気ギャップとが接する面は平面を有する請求項１に記載のコイル部品。
【請求項５】
前記磁気コアと前記磁気ギャップとが接する面は曲面を有する請求項１に記載のコイル部品。
【請求項６】
前記曲面は前記磁気コア方向に凸である請求項５に記載のコイル部品。
【請求項７】
前記曲面は前記磁気ギャップ方向に凸である請求項５に記載のコイル部品。
【請求項８】
前記磁束が通る方向に対して垂直方向における前記磁気コアの断面形状は方形状である請求項１に記載のコイル部品。
【請求項９】
前記磁束が通る方向に対して垂直方向における前記磁気コアの断面形状は円形状である請求項１に記載のコイル部品。
【請求項１０】
前記磁気ギャップは前記磁気コアと接した一対の略平行な対向面を有する請求項１に記載のコイル部品。
【請求項１１】
前記磁気ギャップは前記磁気コア間を完全に分断した請求項１に記載のコイル部品。
【請求項１２】
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する駆動回路と、
前記スイッチング素子と接続された請求項１に記載のコイル部品を備えた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられるコイル部品およびこれを備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に従来のコイル部品１０５を示す。このコイル部品１０５は環状の磁気コア１０１の磁路（磁路方向１０６）を遮るように磁気ギャップ１０２を設けることで直流重畳特性を向上させている。また、図７のコイル部品１０５は巻回コイル１０３が巻回された磁気コア１０１を放熱部材１０４（金属性ケース）内に配置することで、コイル部品１０５から生じた熱を放熱部材１０４に放熱するものである。
【０００３】
このような先行技術としては特許文献１および特許文献２があげられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９９７３９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０１１７８０号
【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、上述した特許文献１の直流重畳特性を向上させるために磁気コアに磁気ギャップを設ける構成と、特許文献２のコイル部品の動作で生じた熱を放熱するために放熱部材をコイル部品近辺に設ける構成とを単に組み合わせてしまうと、磁気ギャップの外側を通過する磁束（漏れ磁束）が放熱部材に鎖交してしまうことで渦電流が発生し、コイル部品の駆動効率が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を鑑みて、本発明のコイル部品は内部に磁束が通る磁気コアと、前記磁気コアに巻回された巻回コイルと、前記磁気コアの前記内部に配置され前記磁束の通過を抑制する磁気ギャップと、前記磁気コアの外部に配置された放熱部材とを備え、前記磁気ギャップのうち前記放熱部材と最近接した箇所における前記磁束が通る方向の幅は、前記磁気ギャップ全体における前記方向の平均幅よりも小さい。
【発明の効果】
【０００７】
上記、本発明のコイル部品の構成により放熱部材に鎖交する漏れ磁束が低減されるため、漏れ磁束によって放熱部材４に発生していた渦電流を低減しコイル部品の駆動に伴う損失を抑制することができコイル部品の動作効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態におけるコイル部品を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）
【図２】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の磁気コアの斜視図
【図３ａ】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の模式図
【図３ｂ】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の模式図
【図３ｃ】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の模式図
【図３ｄ】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の模式図
【図３ｅ】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の模式図
【図４】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の断面図（ａ）および断面図（ａ）のＡ−Ｂ線における断面図（ｂ）
【図５】本発明の一本実施の形態における昇圧コンバータ回路図
【図６】本発明の一本実施の形態におけるコイル部品の断面図（ａ）および断面図（ａ）のＡ−Ｂ線における断面図（ｂ）
【図７】従来のコイル部品を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施の形態のコイル部品について説明する。
【００１０】
図１―（ａ）は本実施の形態のコイル部品５を示す斜視図であり、図１−（ｂ）はこのコイル部品５を示す断面図である。図１−（ａ）および図１−（ｂ）に示すように本実施の形態のコイル部品５は、内部に磁束が通る磁気コア１と、磁気コア１に巻回された巻回コイル３と、磁気コア１の内部に配置される磁気ギャップ２と、磁気コア１の外部に配置された放熱部材４とを備え、磁気ギャップ２のうち放熱部材４と最近接した箇所２ａにおける磁束が通る方向（磁路方向６）の幅は、磁気ギャップ２全体における磁路方向６の平均幅よりも小さい。すなわち、磁気ギャップ２のうち放熱部材４と最近接した箇所２ａの幅を磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値よりも小さくすることで、放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａで発生して放熱部材４に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。放熱部材４に鎖交する漏れ磁束が低減することでコイル部品５の駆動に伴う損失を抑制しコイル部品５駆動時の効率を高めることが出来る。
【００１１】
また単に放熱部材４に鎖交する漏れ磁束を低減する為だけであれば磁気ギャップ２の全体の幅を小さくすることや、あるいは磁気ギャップ２を設けないことも有効であるがこのような構成ではコイル部品５の直流重畳特性が悪化してしまう。本実施の形態のコイル部品５は良好な直流重畳特性を維持しつつコイル部品５の駆動効率を高めることを目的とする発明である。
【００１２】
特に巻回コイル３に８ｋＡ／ｍ以上の高い直流磁場が発生するコイル部品５では直流重畳特性を改善するために磁気ギャップ２の幅を大きくすることが求められる。これは磁気ギャップ２から発生する漏れ磁束の量が多くなるためであり、このようなコイル部品５では本発明の効果が顕著となる。また、巻回コイル３に発生する直流磁場が１６ｋＡ／ｍを超える場合、さらに本発明の効果は顕著であり、巻回コイル３に発生する直流磁場が４０ｋＡ／ｍを超える場合、さらに本発明の効果が顕著となる。また放熱部材４に鎖交する漏れ磁束を低減する別の手法として放熱部材４と磁気ギャップ２とを極力離すことも可能であるが、この手段によれば放熱部材４による磁気コア１および巻回コイル３から生じる熱の冷却機能が損なわれてしまう。
【００１３】
本実施の形態によれば、放熱部材４による冷却効果を維持しつつ、コイル部品５の駆動効率を高めることができる。
【００１４】
次に本実施の形態のコイル部品５に用いる磁気コア１について説明する。この磁気コア１としてはＦｅ粉末やＦｅ−Ｎｉ合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、アモルファス合金粉末や金属ガラス合金粉末の軟磁性金属磁性粉末を成型してなる圧粉磁心、もしくはフェライト磁心があげられる。また圧粉磁心はフェライト磁心よりも飽和磁化が大きいことから良好な直流重畳特性を得ることが可能である。また、磁気コア１の形状は特に限定されるものではなく、トロイダルコア、Ｅ型コア、Ｉ型コア、Ｕ型コアやポッド型コア等の各種異形状コアを用いることが出来る。また、この磁気コア１の形状としては、磁路方向６に対して垂直方向における磁気コア１の断面形状を方形状もしくは円状としてもよく、各種磁気コア１の形状は所望の磁気特性によって選択することができる。
【００１５】
次に、本実施の形態の磁気コア１間に設けられる磁気ギャップ２について説明する。この磁気ギャップ２は、磁気コア１を通過する磁束量を低減させるものであり磁気コア１よりも比透磁率が小さい材料で構成される。本実施の形態に用いられる磁気ギャップ２は、図１に示す空隙もしくはスペーサ８で構成することができる。スペーサー８としては図２に示すように樹脂やセラミックがあげられ、磁気ギャップ２の幅を一定の範囲に管理する目的から磁気ギャップ２にスペーサ８を設けることが好ましい。
【００１６】
また、本実施の形態の磁気ギャップ２は放熱部材４と最近接した箇所２ａにおける磁路方向６の幅を、磁路方向６における磁気ギャップ２の幅の中で最も小さくすることが好ましい。これは放熱部材４に鎖交する漏れ磁束をより低減できるためコイル部品５の駆動に伴う損失を抑制しコイル部品５の駆動時の効率を高めるとともに、磁気ギャップ２の磁気ギャップ２の放熱部材４と最近接した箇所２ａ以外の幅を広く保つことができるため高い直流重畳特性を実現することができる。
【００１７】
また、同様に磁路方向６における磁気ギャップ２の幅は、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した箇所２ａから遠ざかるに従って大きくなる構成としてもよい。
【００１８】
また、磁気ギャップ２にスペーサ８を設ける際、磁気コア１とスペーサ８とが接する面は平面を有することが好ましい。磁気コア１とスペーサ８とが接する面を平面とすることで磁気コア１間にスペーサ８を固定しやすく、磁気コア１とスペーサ８とを互いに密着させる際にこのスペーサ８の位置ずれを防止することができる。またこの平面の平面方向が、磁路方向６に対して垂直の方向と略平行であることで、さらにスペーサ８の位置ずれ防止効果を高めることができる。
【００１９】
なお、放熱部材４に鎖交する漏れ磁束を低減してコイル部品５の駆動に伴う損失を抑制しコイル部品５の駆動効率を高める効果に対しては、磁気コア１と磁気ギャップ２とが接する面の形状は限定されるものではなく曲面を有してもよい。
【００２０】
また、直流重畳特性を向上させる観点から磁気コア１は磁気ギャップ２に完全に分断されていることが好ましい。この構成により、高い直流重畳特性を実現することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態の放熱部材４について説明する。
【００２２】
本実施の形態の放熱部材４は磁気コア１もしくは巻回コイル３から生じる熱を放熱するものであり、高い熱伝導率を有するものが好ましい。この放熱部材４の材料としては金属もしくは合金があげられ、例えば熱伝導率の高いアルミニウム、銅が好ましい。なお、放熱部材４の形状は特に限定されるものではなく、磁気コア１および巻回コイル３を収容する容器形状もしくは板形状として上面に磁気コア１およびは巻回コイル３を配置してもよい。この放熱部材４は、磁気ギャップ２の周囲に存在する巻回コイル３等の他の部材、特に導電性部材と比較して、漏れ磁束が鎖交する面積、即ち渦電流が流れる範囲が広い。このためコイル部品５の駆動効率を高める為には、放熱部材４に鎖交する漏れ磁束を低減することが最も効果的であり、磁気ギャップ２のうち放熱部材４との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップの幅を低減することが極めて有効となる。
【００２３】
これに加えて、磁気ギャップ２の辺縁部における平均の磁気ギャップ２の幅を、磁気ギャップ２全体におけるギャップ幅の平均値よりも小さくすることで、更にコイル部品５の駆動時の損失を低減することが可能である。ここで、磁気ギャップ２の辺縁部は以下のように定義される。コイル部品５の磁気回路を形成する磁気コア１および磁気ギャップ２との集合体を、磁気コア集合体７とする時、磁気ギャップ２の辺縁部とは、この磁気コア集合体７の外表面のうち、磁気コア１が存在していない面のことを指す。放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅を低減することに加え、磁気ギャップ２の辺縁部における磁気ギャップ２の幅を、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値よりも小さくすることで、磁気ギャップ２の辺縁部から磁路の外部に漏れ出る漏れ磁束を抑制することができる。これにより、放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａ以外のコイル等への漏れ磁束の鎖交と、それによる渦電流の発生を抑制することができ、渦電流による損失が更に低減される結果、コイル部品５の効率を更に高めることができる。
【００２４】
なお、磁気ギャップ２の幅は以下のような方法で測定することができる。ある１つの磁気ギャップの任意の点における磁気ギャップ２の幅を求める場合、磁気ギャップ２内の任意の点を通り、磁路方向６に平行な方向に伸びる直線を仮定する。この直線において、当該磁気ギャップ２の線分の長さが、当該磁気ギャップ２の任意の点における磁気ギャップの幅である。また磁気ギャップ２の幅の平均を求める場合は、磁気ギャップ２内の複数の箇所について磁気ギャップ２の幅を求めて平均値を算出する。
【００２５】
本実施の形態の磁気ギャップ２を構成する手段としては特に限定されるものではなく、例えば磁気コア１に切削や研磨等の機械加工を施す方法、空隙もしくはスペーサ８を別々に成形されてなる分割磁気コア１で挟みこんで形成する方法があげられる。
【００２６】
次に本実施の形態のコイル部品５に用いる巻回コイル３について説明する。巻回コイル３の原材料としては、電気抵抗率の小さいＡｕ、ＡｇまたはＣｕを主成分とする金属またはこれらの合金等があげられる。また、コイル部品５の軽量化を鑑みてＡｌ等の軽金属を主成分とすることもできる。この巻回コイル３の表面に絶縁被膜が形成されていることで、巻回コイル３線同士の接触を抑制することができる。また隣接する巻回コイル３線同士が電気的に絶縁されていれば絶縁被膜を設ける必要はない。また１つのコイル部品５に使用される巻回コイル３は１つに限定されるものではなく複数であっても良い。また、巻回コイル３の断面形状としては例えば、丸線、角線および平角線状、さらに断面形状が楕円形状や多角形状を有していてもよい。また耐電圧や絶縁抵抗を向上させるために、磁気コア１と巻回コイル３の間にボビンを設けてもよい。巻回コイル３として平角線を用いる場合は巻回方法に特に制限はなく、エッジワイズ巻きやフラットワイズ巻き等を適用することができる。本発明に用いる巻回コイル３は、磁気コア１のうち、磁気ギャップ２が設けられた場所に巻回されていても良いし、磁気ギャップ２が設けられていない場所に巻回されていてもよい。しかしながら磁気ギャップ２から発生した漏れ磁束が巻回コイル３に鎖交して渦電流による損失を生じることを抑制する観点から、磁気ギャップ２が設けられていない場所に巻回コイル３を配置することが好ましい。
【００２７】
次に、本実施の形態の放熱部材４について説明する。本実施の形態に用いられる放熱部材４は、高い熱伝導性を有する材料が好ましく、コイル部品５の駆動により磁気コア１および巻回コイル３より生じる熱を放熱する為に、高い熱伝導率を有する金属材料からなることが好ましい。また高い放熱性を得るためには可能な限り放熱部材４を磁気コア１および巻回コイル３と近接して設けることが好ましい。具体的には、磁気コア１もしくは巻回コイル３と放熱部材４との距離を３０ｍｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは２０ｍｍ以下である。ただし、磁気コア１に設けられた磁気ギャップ２と放熱部材４の距離が短いほど、磁気ギャップ２で生じる漏れ磁束が放熱部材４に多く鎖交して損失が大きくなる。このように磁気ギャップ２と放熱部材４との距離が短いほど、磁気ギャップ２から発生する漏れ磁束の影響が極めて大きくなり、特に本発明の効果が顕著となる。また、磁気コア１および巻回コイル３と放熱部材４との間は、空隙であっても良いし、樹脂等の他の材料が介在していても良いが、放熱性を高める観点から、熱伝導率の大きい材料が介在していることが好ましい。
【００２８】
また、本実施の形態に用いられる放熱部材４は何らかの手段で冷却されていることが好ましい。冷却の手段としては、例えば水や不凍液等の液体冷媒を利用した水冷や、強制空冷、自然空冷等による空冷等の手法があげられる。
【００２９】
以下、本実施の形態のコイル部品５の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、磁気コア１の原材料としてＦｅ−Ｓｉ合金粉末とシリコーン樹脂とを混合してなる混合粉末を成型圧力１０ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成型してＥ型の成形体を作製する。その後、このＥ型成形体に７００℃で熱処理を施しＥ型の磁気コア１を得る。なお、図２に示すように、このＥ型の磁気コア１における中脚部分を中磁脚１−（ｂ）、この中磁脚１−（ｂ）の両側にある２つの外脚部分を外磁脚１−（ａ）とし、これら中磁脚１−（ｂ）と２つの外磁脚１−（ａ）とを接続する部分を背磁体１−（ｃ）とする。また、磁気ギャップ２を２箇所形成するためにこのＥ型の磁気コア１を２つ作製し、一方の磁気コア１の外磁脚１−ａの先端を切削加工した後、もう一方の磁気コア１と、同磁脚同士が向かい合うように酸化アルミニウム製のスペーサを介して突き合せて作製した。これら２つのＥ型コアを突き合わせた磁気コア集合体７の外寸法は、図２に示す通り、背磁体１−（ｃ）の長さを４０ｍｍ、２つのＥ型磁性体の中磁脚１−（ｂ）に平行な方向の長さが４０ｍｍ、この背磁体１−（ｃ）の長さ方向および中磁脚１−（ｂ）に平行な方向のいずれとも垂直な方向が２０ｍｍである（４０ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍ）。
【００３１】
次にこの磁気コア集合体７の中磁脚１−（ｂ）に直径２ｍｍの丸線を２５ターン巻回し、巻回コイル３を配置してコイル部品５を得た。
【実施例１】
【００３２】
以下に、磁気ギャップ２の形状の違いによるコイル部品５の動作効率の評価方法および評価結果を示す。
【００３３】
【表１】
2017005192.tif 000003
（表１）に示す試料Ｎｏ１〜５の磁気ギャップ２の形状は、順に図３ａ〜図３ｅに対応するものである。なお、これら試料Ｎｏ１〜５の磁気コア集合体７の製造方法および寸法は上述した通りである。図４は本実施例における試料Ｎｏ１〜５の位置関係を示した模式図であり詳細に説明する。これら試料Ｎｏ１〜５を放熱部材４として有底のアルミニウム容器内に配置する。この放熱部材４は４つの側壁および１つの底壁を有し、側壁および底壁はいずれも厚み１０ｍｍ、内部はこの側壁および低壁に囲まれた直方体の空間となる。この直方体空間は底面が一辺４２ｍｍの正方形で高さは３０ｍｍである。外磁脚１−（ａ）に設けられた磁気ギャップ２と、放熱部材４の側壁との距離は１ｍｍ（最近接部）であり外磁脚１−（ａ）に設けられた磁気ギャップ２と放熱部材４の底面との距離は５ｍｍである。巻回コイル３は中磁脚１−（ｂ）に巻回し直方体空間内に配置し、磁気コア１および巻回コイル３を埋設するようにシリコーン樹脂を注型した。この際、巻回コイル３の端子の先端は、直方体空間の上方よりシリコーン樹脂の外に引き出し、外部回路との接続電極とした。なお、図２〜４は一実施例を説明する模式図であり本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
以上のように作製した試料Ｎｏ１〜５について、以下のような方法でコイル部品５の駆動効率を評価した。なお、これら試料Ｎｏ１〜５は昇圧リアクトル１１（コイル部品５）としての駆動効率を評価した。図５はこの昇圧リアクトル１１（コイル部品５）を接続した昇圧コンバータ回路１７の回路図であり、電源１６、ダイオード１２、コンデンサー１４、抵抗１５およびスイッチング素子１３を接続した昇圧コンバータ回路１７の回路図である。この際、スイッチング素子１３のスイッチング周波数は１０ｋＨｚ、電源１６での入力電圧は１００Ｖ、出力電圧は２００Ｖであり出力側には電子負荷を接続し、出力電流が５０Ａとなるよう、負荷抵抗を調節した際の入力電流を測定した。これら各パラメーターより次式によって回路効率を求めた。
【００３５】
（式）：回路効率＝（出力電圧×出力電流）／（入力電圧×入力電流）×１００  ［％］
上式によって求められるのは昇圧コンバータ回路１７の回路効率であり、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）単独の効率ではないが、同一の回路を使用して、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）のみを入れ替えた際の回路効率を比較することで、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の効率を相対的に比較して評価した。なお、試料Ｎｏ１〜５でインダクタンス値が同程度でない場合には、上記式を用いて各試料の駆動効率を比較することが困難となるが、（表１）に示す通り本実施例に用いた試料Ｎｏ１〜５の昇圧リアクトル１１（コイル部品５）においては５０Ａ印加時の直流電流重畳時のインダクタンス値はほぼ同等である。
【００３６】
（表１）に磁気ギャップ２と放熱部材４との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅、磁気ギャップ２の辺縁部における平均の磁気ギャップ２の幅、および磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値、および各試料Ｎｏ１〜５を昇圧リアクトル１１（コイル部品５）として使用した場合の昇圧コンバータ回路１７の回路効率を示す。
【００３７】
試料Ｎｏ１〜５はいずれも磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値は３ｍｍであるが、試料Ｎｏ１、２、３は放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接部における磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値よりも小さい。一方、試料Ｎｏ４は放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値と等しく、試料Ｎｏ５は放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接部における磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値よりも大きい。
【００３８】
（表１）において、試料Ｎｏ１と試料Ｎｏ５は、同一形状の磁気ギャップ２を備えているが、磁気ギャップ２内において、最も磁気ギャップ２の幅の小さい部位と、放熱部材４との位置関係が異なる。すなわち、試料Ｎｏ１は放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおいて磁気ギャップ２の幅が最も小さい。一方、試料Ｎｏ５は放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおいて磁気ギャップ２の幅が最も大きい。これら試料Ｎｏ１と試料Ｎｏ５の回路効率を比較すると、試料Ｎｏ１の方が顕著に回路効率が高いことから、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の効率が高い。以上より、磁気ギャップ２の形状と放熱部材４との位置関係が、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の効率に明確な影響を与えていることが分かる。また、試料Ｎｏ１〜５を比較すると、試料Ｎｏ１、２および３では、試料Ｎｏ４および試料Ｎｏ５と比較して昇圧コンバータ回路１７の回路効率が高いことから、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の駆動効率が高いことがわかる。これは、放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値と比較して小さいことによる本発明の特有の効果である。さらに、試料Ｎｏ１、２および３を比較すると、試料Ｎｏ２および３のように放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅に加えて、磁気ギャップ２の辺縁部における平均の磁気ギャップ２の幅を、磁気ギャップ２全体における磁気ギャップ２の幅の平均値と比較して小さくすることで、さらに昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の駆動効率が高くなることがわかる。
【実施例２】
【００３９】
以下に、放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接部分における最近接距離の違いによるコイル部品５の動作効率の評価方法および評価結果について説明する。図６は本実施例における試料Ｎｏ１〜１８の位置関係を示した模式図であり詳細に説明する。
【００４０】
なお、実施例１と同様に試料Ｎｏ１〜１８は昇圧リアクトル１１（コイル部品５）としての駆動効率を評価した。
【００４１】
【表２】
2017005192.tif 000004
まず、本実施例の昇圧リアクトル１１（コイル部品５）として（表２）に示す試料Ｎｏ１〜１８を以下のように作製する。まず、磁気コア１の原材料としてＦｅ粉末とシリコーン樹脂とを混合してなる混合粉末を成型圧力８ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成型してＥ型の成形体を作製した。その後このＥ型の成形体に５００℃で熱処理を施しＥ型の磁気コア１を得る。
【００４２】
また、試料Ｎｏ１〜９の磁気コア１の形状は実施例１の図３ａと同様であり、試料Ｎｏ１０〜１８の磁気コア１の形状は実施例１の図３ｄと同様である。また、これら試料Ｎｏ１〜１８の磁気ギャップ２には窒化珪素製のスペーサを挿入し、磁気コア集合体７の中磁脚１−ｂに直径３ｍｍの丸線を３０ターン巻回し、巻回コイル３を配置して、発熱温度を測定するために巻回コイル３に熱電対１８の測温部を溶接する。
【００４３】
次いで、これら試料Ｎｏ１〜９と試料Ｎｏ１０〜１８を放熱部材４として有底のアルミニウム容器に配置する。この有底のアルミニウム容器における直方体空間の高さはいずれも１５０ｍｍとし、直方体空間の底面の１辺の長さが２４０ｍｍ、１４０ｍｍ、１０８ｍｍ、１０４ｍｍ、１００ｍｍ、９６ｍｍ、８４ｍｍ、８０ｍｍ、７６ｍｍの９種類を用意する。これらの放熱部材４に磁気コア集合体７および巻回コイル３を埋設するようガラスフィラを含むシリコーン樹脂（図示せず）を注型する。実施例１と同様に巻回コイル３の端子の先端は、直方体空間の上方よりシリコーン樹脂の外に引き出し、外部回路との接続電極とする。また、放熱部材４と磁気コア１との位置関係は図６の模式図に示すとおり、直方体空間の底面の中心の鉛直上に磁気コア集合体７の中心が位置し、かつ磁気コア１の外磁脚に設けられた２つの磁気ギャップ２とアルミニウム容器底面との最近接距離を１２０ｍｍとする。また、これら試料Ｎｏ１〜１８の磁気ギャップ２と放熱部材４との最近接距離は（表２）に示す。
【００４４】
以上のように作製したコイル部品５について上述のとおり実施例１と同様に昇圧リアクトル１１（コイル部品５）としての駆動効率を評価する。なお、本実施例におけるスイッチング周波数は５ｋＨｚ、入力電圧は１００Ｖ、出力電圧は２００Ｖであり、出力側には電子負荷を接続し、出力電流が７０Ａとなるよう、負荷抵抗を調節した際の入力電流を測定した。これら各パラメーターより、昇圧コンバータ回路の回路効率から昇圧リアクトル１１（コイル部品５）としての駆動効率を求める。また、昇圧コンバータ回路１７の駆動時の巻回コイル３の温度を測定した。測定方法として図６−（ａ）および（ｂ）に示すように熱電対１８を巻回コイル３の上面に取り付けて測定する。昇圧コンバータ回路１７の駆動に伴い、昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の巻回コイル３の温度は駆動時間の経過とともに上昇するが、一定時間連続して駆動を続けると、熱の上昇変化が熱平衡に達し、巻回コイル３の温度が一定値を示す。この熱平衡状態における巻回コイル３の温度と昇圧コンバータの回路１７の回路効率を（表２）に示す。なお、本実施例では、昇圧コンバータ回路１７の駆動時には昇圧リアクトル１１（コイル部品５）の放熱部材４の底面下に、２０℃の冷却水を通水した冷却器を当接させて評価を行う。また、本実施例においても、（表２）に示す通り、試料Ｎｏ１〜１８で７０Ａの直流電流重畳時のインダクタンス値はほぼ同等である。
【００４５】
（表２）において、試料Ｎｏ１〜９は本発明の範囲であり放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における平均の磁気ギャップ２の幅よりも小さい。一方、試料Ｎｏ１０〜１８は、放熱部材４と磁気ギャップ２との最近接箇所２ａにおける磁気ギャップ２の幅が、磁気ギャップ２全体における平均の磁気ギャップ２の幅と等しく、試料Ｎｏ１〜９の本発明に対する比較例である。
【００４６】
試料Ｎｏ１〜９および試料Ｎｏ１０〜１８のいずれにおいても、熱平衡状態における巻回コイル３の温度は放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離が小さくなるほど低いが、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離が３０ｍｍ以下となる範囲において、巻回コイル３の温度が極めて低くなり好ましい。また、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離が２０ｍｍ以下となると、さらに巻回コイル３の温度上昇が抑えられより好ましいことがわかる。
【００４７】
一方、（表２）において各試料の回路効率を比較すると、本発明の範囲である試料１〜９では、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離を２０ｍｍ以下としても、回路効率が８８％と高いのに対し、試料Ｎｏ１０〜試料Ｎｏ１８では、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離を３０ｍｍ以下でも回路効率は７１％以下と極めて低い。また、放熱部材４と磁気ギャップ２とが最近接した距離を２０ｍｍ以下とすると６６％以下と、回路効率が顕著に悪化してしまう。これは、磁気ギャップ２より放射された漏れ磁束が、放熱部材４に鎖交して損失となるためである。
【００４８】
以上より、本発明の範囲である試料Ｎｏ１〜試料Ｎｏ９において、回路効率を大きく損なうことなく、放熱部材４をギャップ部に近接させることが可能であり、良好な冷却特性と、コイル部品の効率を両立することが可能であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のコイル部品およびこのコイル部品を備えた電源装置によれば、磁気特性が高く、高い信頼性を備えるため各種電子機器に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  磁気コア
１−（ａ）  外磁脚
１−（ｂ）  中磁脚
１−（ｃ）  背磁体
２  磁気ギャップ
２ａ  磁気ギャップの放熱部材との最近接箇所
３  巻回コイル
４  放熱部材
５  コイル部品
６  磁路方向
７  磁気コア集合体（磁気コア１と磁気ギャップ２）
８  スペーサ（磁気ギャップ２）
１１  昇圧リアクトル（コイル部品５）
１２  ダイオード
１３  スイッチング素子
１４  コンデンサー
１５  抵抗
１６  電源
１７  昇圧コンバータ回路
１８  熱電対
１０１  磁気コア
１０２  磁気ギャップ
１０３  巻回コイル
１０４  放熱部材
１０５  コイル部品
１０６  磁路方向
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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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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