DE112010005687T5

DE112010005687T5 - Induktor

Info

Publication number: DE112010005687T5
Application number: DE112010005687T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US8933774B2; WO2011161772A1; CN102947903B; CN102947903A; US20130099887A1

Abstract

Es wird ein Induktor, der Aufwärts-/Abwärtstransformationen und ein sanftes Umschalten bei einer geringen Größe und einer geringen Streuinduktivität ausführen kann, und ein Verfahren zum Einstellen einer Streuinduktivität des Induktors bereitgestellt. Ein Induktor 1A enthält einen Magnetkern 10A, der ein Paar von Innenkernabschnitten aufweist und einen geschlossenen Magnetweg ausbildet, wobei eine Hauptspule 11A Hauptspulenelemente 11a und 11b aufweist und eine Nebenspule 12A Nebenspulenelemente 12a und 12b aufweist. Die Spulenelemente 11a und 12a sind konzentrisch über einen der Innenkernabschnitte gelegt und die Spulenelemente 11b und 12b sind konzentrisch über den anderen Innenkernabschnitt gelegt. Ein Endabschnitt eines Drahts 11w der Hauptspule 11A und ein Endabschnitt eines Drahts 12w der Nebenspule 12A sind miteinander verbunden. Der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a (12b) bilden, ist größer als der zwischen benachbarten Wicklungen, welche das Hauptspulenelement 11a (11b) bilden. Somit weist der Induktor 1A eine geringere Streuinduktivität auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktor, der als Komponente einer Leistungsumwandlungseinrichtung verwendet wird, wie beispielsweise einen im Fahrzeug vorgesehenen DC/DC-Wandler, und ein Verfahren zur Einstellung einer Streuinduktivität des Induktors. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Induktor, der ein weiches Umschalten durchführen kann und der von geringer Größe ist.
Stand der Technik
Eine Leistungsumwandlungseinrichtung zum Ausführen von Aufwärts- und Abwärtstransformationen (step-up and step-down operations) zwischen einem Motor und einer Leistungszufuhr wird in einem Fahrzeugen angewendet, wie beispielsweise in einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug, das den Motor als eine Antriebsquelle oder als eine Leistungserzeugungsquelle zur Aufladung nutzt. Die Leistungsumwandlungseinrichtung enthält einen Wandler zum Ändern des Betrags der elektrischen Leistung.
Als ein Beispiel für einen im Fahrzeug vorgesehenen Wandler, ist ein Zwei-Wege-DC/DC-Wandler bekannt (Patentliteratur (PTL) 1, 6). Eine Komponente des Wandlers ist ein Induktor zum Glätten eines Stroms, der aus einer AN/AUS-Schaltfunktion einer Schalteinrichtung erzeugt wird.
Wie es in 14 gezeigt ist, enthält ein Induktor 1000 typischerweise einen ringförmigen Magnetkern 100, der aus einem magnetischen Material gefertigt ist, und eine Spule 110, die ein Paar von Spulenelementen 110a und 110b aufweist, die jeweils durch Wickeln eines Drahts 110w ausgebildet werden und die um entsprechende Teile des Magnetkerns 100 angeordnet sind (PTL 1, 1). Der Magnetkern 100 ist ringförmig aufgebaut, durch Kombinieren eines Paar von Innenkernabschnitten (nicht dargestellt), die entsprechend in Spulenelemente 110a und 110b eingebracht sind, und eines Paars von Außenkernen 100e, die bezüglich der Innenkernabschnitte, die parallel angeordnet sind, in einer Sandwich-Beziehung vorgesehen sind. Der Induktor 1000 ist beispielsweise in einem Gehäuse (nicht dargestellt) vorgesehen und mit einem Vergussharz gekapselt (PTL 1, 3). Wenn der Induktor verwendet wird, ist das Gehäuse an einer Kühlbasis fixiert.
Ferner offenbart PTL 2 einen Induktor, der einen Magnetkern enthält, der im Allgemeinen als schalenartiger Kern bezeichnet wird, der einen säulenförmigen Kern, der in einer zylindrischen Spule angeordnet ist, einen zylindrischen Kern, der vorgesehen ist, um einen Außenumfang der Spule abzudecken, und ein Paar von scheibenförmigen Kernen enthält, die entsprechend an Endflächen der Spule vorgesehen sind, enthält, wobei der Magnetkern im Wesentlichen den gesamten Außenumfang der Spule abdeckt (PTL 2, 1 und 2). In dem schalenartigen Kern sind der säulenförmige Kern und der zylindrische Kern, wobei beide konzentrisch angeordnet sind, miteinander gekoppelt, wodurch ein geschlossener Magnetweg ausgebildet wird.
Ein DC/DC-Wandler der Resonanzart, der imstande ist, eine weiche bzw. sanfte Umschaltung mit einem geringeren Umschaltverlust als in den bekannten Wandlern (PTL 3) durchzuführen, wurde in jüngster Zeit studiert. Ein solcher Wandler enthält einen Hilfskreis, der einen Induktor und eine Schalteinrichtung beide für eine Resonanz enthält, zusätzlicher zu einem Induktor zur Glättung. PTL 3 offenbart eine Anordnung, die eine Induktivität L1, eine Induktivität L2 und eine Induktivität Lr enthält, die einen Induktivitätswert aufweist, der kleiner als der der beiden Induktivitäten L1 und L2 ist (PTL 3, 1). Die Induktivität L1 dient als Induktor zur Glättung, die Induktivität L2 und L3 realisieren das weiche bzw. sanfte Umschalten.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2007-116066
PTL 2: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2007-201203
PTL 3: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2007-043852

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings offenbaren die PTL 1 bis 3 nicht klar und deutlich konkrete Strukturen der Induktoren (Induktivitäten), die imstande sind, ein weiches Umschalten zu realisieren. Es ist beispielsweise denkbar, den Induktor zum Glätten und den Induktor für die Resonanz als getrennte Elemente unabhängig voneinander auszubilden. Eine solche Struktur ist allerdings für ein im Fahrzeug angebrachtes Teil nicht vorteilhaft, das wünschenswerterweise eine geringe Installationsfläche und eine geringe Größe aufweist, aufgrund des Erfordernisses, einen Raum zum Installieren beider Induktoren bereitstellen zu müssen. Insbesondere, wenn die Induktivität Lr ein getrenntes Element unabhängig von dem Induktor zum Glätten ist, wie es in der PTL 3 beschrieben ist, vergrößert sich der Induktor, der die Induktivität Lr enthält, entsprechend des Vorhandenseins der Induktivität Lr. Ferner, wenn die Induktivität Lr und der Induktor zum Glätten getrennte Elemente sind, müssen diese unabhängig voneinander zusammengefügt werden, wodurch die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageschritte erhöht werden, was eine Verringerung der Produktivität zur Folge hat.
Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Induktor bereitzustellen, der ein sanftes bzw. weiches Umschalten realisieren kann und der von geringer Größe ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Einstellen einer Streuinduktivität eines Induktors bereitzustellen, der ein sanftes Umschalten durchführen kann und der von geringer Größe ist.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung löst das obige Problem dadurch, dass diese einen Magnetkern bereitstellt, der gemeinsam mit einer Mehrzahl von Spulen vorgesehen ist, die für verschiedene Funktionen verwendet werden, genauer gesagt, durch Anordnen einer Spule, die als Induktor zum Glätten fungiert, und einer Spule, die als Induktor für eine Resonanz fungiert, mit einem gemeinsamen Magnetkern und durch geeignetes Festlegen eines Abstands zwischen Wicklungen, welche jede der beiden Spulen bilden.
Der Induktor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Hauptspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet wird, eine Nebenspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet wird, der sich von dem Draht, der die Hauptspule bildet, unterscheidet, und einen Magnetkern, an dem sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule angeordnet sind, wobei der Magnetkern einen geschlossenen Magnetweg ausbildet. Ein Endabschnitt des Drahts, der die Hauptspule bildet, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Nebenspule bildet, sind miteinander verbunden. Ferner ist die Nebenspule so angeordnet, dass wenigstens ein Teil der Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, mit der Hauptspule überlappt. Ferner weist die Nebenspule einen Abschnitt auf, in dem ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, größer als ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen ist, welche die Hauptspule bilden.
Der Induktor der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise mit dem folgenden Verfahren zum Einstellen einer Streuinduktivität eines Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden. Das Verfahren zum Einstellen der Streuinduktivität des Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte des Anordnens einer Hauptspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts um einen Magnetkern ausgebildet wird, Anordnens einer Nebenspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts, der sich von dem Draht, der die Hauptspule bildet, unterscheidet, ausgebildet wird, so dass die Nebenspule zumindest mit einem Teil der Hauptspule überlappt. Ferner ist die Nebenspule vorgesehen, um einen Abschnitt aufzuweisen, in dem ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, größer als ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen ist, die die Hauptspule bilden, wodurch eine Streuinduktivität verringert wird.
Der Induktor der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise so betrieben werden, dass die Hauptspule und der Magnetkern als ein Induktor zum Glätten dienen und dass die Nebenspule und derselbe Magnetkern als ein Induktor für die Resonanz dienen. Mit anderen Worten kann der Induktor der vorliegenden Erfindung nicht nur Aufwärts- und Abwärtstransformationen ausführen, sondern auch ein weiches bzw. sanftes Umschalten. In dem Induktor der vorliegenden Erfindung werden insbesondere, da die Hauptspule und die Nebenspule einen gemeinsamen Magnetkern nutzen, der Installationsbereich und die Größe des Induktors im Vergleich mit denen verringert, bei denen der Glättungsinduktor und der Resonanzinduktor unabhängige separate Elemente sind. Ferner, da die Hauptspule und die Nebenspule in einem Zustand des zumindest teilweisen Überlappens zusammengefügt sind, kann die Größe (beispielsweise eine Länge in der axialen Richtung der Hauptspule) des gesamten Induktors im Vergleich mit dem Fall verringert werden, in dem die Hauptspule und die Nebenspule an unterschiedlichen Positionen des Magnetkerns auf eine getrennte Weise angeordnet sind. Auch das trägt zu einer Verringerung der Größe des Induktors der vorliegenden Erfindung bei. Ferner kann mit dem Induktor der vorliegenden Erfindung, da die Anzahl der Komponenten kleiner ist als wenn der Glättungsinduktor und der Resonanzinduktor getrennte Elemente sind, wie es oben beschrieben ist, die Anzahl der Montageschritte verringert werden und eine höhere Produktivität erhalten werden.
Das Verfahren zum Einstellen der Streuinduktivität des Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass der Induktor der vorliegenden Erfindung, der eine kleine Streuinduktivität (auch einfach als Streuung bezeichnet) aufweist, einfach ausgebildet werden kann. Die Streuinduktivität kann beispielsweise durch Vergrößern des Abstands zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, verringert werden. Allerdings, wenn der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, groß ist, muss auch der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule entsprechend vergrößert werden. Folglich vergrößert sich die Montagelänge der Hauptspule und der Nebenspule in der axialen Richtung, was eine Vergrößerung der Abmessung des Induktors zur Folge hat. Ferner, im Hinblick auf eine Vergrößerung des Raumfaktors einer Spule, ist der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Spule bilden, wünschenswerterweise so klein wie möglich. Folglich, wenn eine Spule, der ein großer Strom zugeführt wird, beispielsweise die Hauptspule, als Glättungsspule verwendet wird, ist der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der Hauptspule vorzugsweise so klein wie möglich, und noch bevorzugter sind die Wicklungen im Wesentlichen in einem Kontaktzustand positioniert. Die Nebenspule ist bezüglich der Hauptspule mit einem schmalen Abstand zwischen den Wicklungen, wie es oben dargestellt ist, angeordnet, so dass die Nebenspule zumindest teilweise mit der Hauptspule überlappt und dass die Nebenspule einen Abschnitt aufweist, in dem der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, größer als der bei der Hauptspule ist. Mit dieser Anordnung kann die Streuinduktivität wirkungsvoll verringert werden, und die Länge der Anordnung aus der Hauptspule und der Nebenspule kann verringert werden. Als Folge davon weist der Induktor, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, einen kleinen Installationsbereich, eine kleine Größe und eine kleine Streuinduktivität auf, und dieser kann das weiche Umschalten zufriedenstellend ausführen. Ferner kann mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Induktor mit einer gewünschten Streuinduktivität einfach durch Einstellen des Abstands zwischen den Wicklungen der Nebenspule ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule angeordnet (diese Ausführungsform wird im Folgenden als eine geschichtete bezeichnet). In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem Abschnitt der Nebenspule, in dem der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule breiter ist, die Hauptspule und die Nebenspule so zusammengefügt, dass wenigstens eine der Wicklungen, welche die Hauptspule bildet, zwischen den Wicklungen der Nebenspule vorhanden ist (diese Ausführungsform wird im Folgenden als zwischengelegte Form bezeichnet).
Die oben beschriebene geschichtete Form und zwischengelegte Form sind praktische Formen des Induktors der vorliegenden Erfindung, bei denen wenigstens ein Teil der Wicklungen der Nebenspule sich mit der Hauptspule überlappt. In der geschichteten Form sind die Nebenspule und die Hauptspule in einem geschichteten Zustand angeordnet, in dem eine Innenumfangsfläche wenigstens einer Wicklung der Nebenspule im Wesentlichen nicht mit einer Außenumfangsfläche der Wicklung der Hauptspule in Kontakt steht. Anders gesagt ist in der geschichteten Form ein Abschnitt vorhanden, in dem die Hauptspule und die Nebenspule miteinander in einer Richtung senkrecht auf der axialen Richtung der Hauptspule überlappen. In dieser geschichteten Form, indem die Anzahl der Abschnitte, in denen die Hauptspule und die Nebenspule sich überlappen, sich vergrößert, verringert sich die Länge (das heißt die Größe in der axialen Richtung der Hauptspule) des gesamten Induktors, und die Installationsfläche bzw. der Installationsbereich des Induktors wird verringert. Beispielsweise kann in einer Form, in der alle Wicklungen der Nebenspule um die Hauptspule angeordnet sind, die Länge des gesamten Induktors minimiert werden. In der zwischengelegten Form sind die Nebenspule und die Hauptspule in einem überlappenden Zustand angeordnet, in dem wenigstens eine der Wicklungen der Nebenspule zwischen den Wicklungen der Hauptspule sandwichartig vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist in der zwischengelegten Form ein Abschnitt vorhanden, in dem ein Teil der Nebenspule in Kontakt mit der Hauptspule angeordnet ist, und in dem die Hauptspule und die Nebenspule sich in der axialen Richtung der Hauptspule überlappen. In dieser zwischengelegten Form können die Breite und die Höhe (sowohl die Breite als auch die Höhe stellen eine Abmessung in der Richtung senkrecht auf der axialen Richtung der Hauptspule dar) des gesamten Induktors verringert werden. Dies trägt zur Verringerung der Induktorgröße bei. Ferner kann die zwischengelegte Form eine Streuinduktivität bereitstellen, welche vergleichbar mit oder kleiner als die der geschichteten Form ist, und kann einen Induktor realisieren, der eine geringere Streuinduktivität aufweist. Das Layout (montierter Zustand) beider Wicklungen kann in Abhängigkeit der gewünschten Charakteristika ausgewählt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen für alle benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, gleich, und ist größer als der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der Hauptspule.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform, da der Abstand zwischen den Wicklungen gleichmäßig über die gesamte Nebenspule verbreitert ist, kann die Streuinduktivität effektiver verringert werden, verglichen mit dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Wicklungen lediglich in einem Abschnitt der Nebenspule verbreitert ist. Der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule kann geeignet eingestellt werden, so dass die Streuinduktivität auf einen bestimmten Bereich gehalten werden kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Länge entweder der Hauptspule oder Nebenspule in der axialen Richtung kürzer als eine Länge der anderen Wicklung in einer axialen Richtung davon. Insbesondere ist sowohl in der geschichteten Form als auch in der zwischengelegten Form die Länge der Nebenspule in der axialen Richtung vorzugsweise nicht länger als die der Hauptspule in der axialen Richtung.
Die Streuinduktivität neigt dazu, sich mit größerem Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule zu verringern. Allerdings, wenn der Abstand zu groß ist, vergrößert sich die Länge der Nebenspule in der axialen Richtung, und die Länge des Magnetkerns, an dem die Hauptspule und die Nebenspule vorgesehen sind, vergrößert sich auch, was eine größere Abmessung des Induktors zur Folge hat. Im Hinblick auf eine Verringerung der Induktorgröße ist es demnach vorzuziehen, sowohl in der geschichteten Form als auch in der zwischengelegten Form, dass die Länge der Nebenspule in der axialen Richtung kürzer als die Länge der Hauptspule in der axialen Richtung oder höchstens gleich wie die letztere ist. Der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule kann ohne übermäßige Vergrößerung der Länge der Nebenspule in der axialen Richtung ausreichend vergrößert werden, beispielsweise durch Verringern der Anzahl der Wicklungen (Aufwicklungen) der Nebenspule, um kleiner als die der Hauptspule zu sein, oder durch Verringern der Dicke des Drahts, der die Nebenspule bildet, so dass dieser dünner als der Draht ist, der die Hauptspule bildet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine Zentrumsposition der Nebenspule in einer axialen Richtung davon und eine Zentrumsposition der Hauptspule in einer axialen Richtung davon in der axialen Richtung voneinander verschoben. Der Induktor dieser Ausführungsform kann mit dem Verfahren zur Einstellung der Streuinduktivität des Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden, durch relatives Verschieben der Zentrumsposition der Hauptspule in der axialen Richtung von der Zentrumsposition der Nebenspule in der axialen Richtung und durch Einstellen der Streuinduktivität basierend auf dem Verschiebungsbetrag.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Streuinduktivität, die dem Abstand (Verschiebungsbetrag) zwischen den Zentrumspositionen der Spulen in der axialen Richtung entspricht, erhalten. Ferner, wie es oben beschrieben ist, wird eine Streuinduktivität, die dem Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule entspricht, erhalten. Somit können verschiedene Werte der Streuinduktivität durch Einstellen nicht nur des Abstands zwischen den Wicklungen erhalten werden, sondern auch des Verschiebungsbetrags zwischen den Zentrumspositionen. Anders gesagt kann die oben beschriebene Ausführungsform den Freiheitsgrad im Hinblick auf das Design der Streuinduktivität erhöhen. Ferner kann die Streuinduktivität, die einen geeigneten Wert aufweist, beispielsweise als Induktivität Lr für das weiche Umschalten genutzt werden. Folglich kann ein Induktor, der den Glättungsinduktor L1 und die Induktoren des weichen Umschaltens L2 und Lr aufweist, durch Nutzen der Streuinduktivität des eingestellten Werts erhalten werden. Ferner, in der geschichteten Form und der zwischengelegten Form, selbst wenn die Zentrumspositionen beider Wicklungen relativ voneinander verschoben sind, kann die Induktorlänge verkürzt werden und der Installationsbereich kann verringert werden. Folglich weist der Induktor der oben beschriebenen Ausführungsform einen kleinen Installationsbereich und eine gering Größe auf und dieser kann das weiche Umschalten zufriedenstellend ausführen, durch Nutzen der Streuinduktivität eines geeigneten Werts.
Die Streuinduktivität neigt dazu, sich mit einem kleineren Verschiebungsbetrag zwischen den Zentrumspositionen beider Wicklungen zu verringern. Beispielsweise unter der Bedingung, dass Wicklungsspezifikationen (solche, wie die Querschnittsfläche des Drahts, die Länge in der axialen Richtung und die Anzahl der Wicklungen) bei der Hauptspule und der Nebenspule, die in der geschichteten Form konzentrisch angeordnet sind, festgehalten werden, wird die Streuinduktivität minimiert, wenn der Verschiebungsbetrag gleich 0 ist, das heißt wenn die Zentrumspositionen beider Wicklungen in der axialen Richtung gleich sind. Je größer der Verschiebungsbetrag, desto länger wird die Gesamtlänge des Aufbaus aus der Hauptspule und der Nebenspule in der axialen Richtung und desto größer wird die Abmessung des Induktors. In der oben beschriebenen Ausführungsform, in der die Zentrumspositionen voneinander verschoben sind, ist die Länge entweder der Hauptspule oder der Nebenspule in der axialen Richtung vorzugsweise kürzer als die der anderen Wicklung in der axialen Richtung, wie es oben beschrieben ist, aus dem Grund, dass die Induktorgröße selbst mit einem größeren Verschiebungsbetrag verringert werden kann.
Die Ausführungsform, in der die Zentrumspositionen in der geschichteten Form voneinander verschoben sind, kann durch Ausbilden der Nebenspule um die Hauptspule, so dass die Zentrumspositionen beider Spulen voneinander verschoben sind, erhalten werden, aber kann einfacher durch konzentrisches Anordnen beider Spulen und anschließendes Verschieben einer der beiden Spulen erhalten werden. Wenn die eine Spule verschoben wird, kann die Zentrumsposition durch Bewegen der Spule, welche eine kürzere Länge in der axialen Richtung aufweist, einfach verschoben werden. Die axiale Länge einer Spule kann beispielsweise durch Verringern der Anzahl von Wicklungen verkürzt werden, durch Anwenden eines dünneren Drahts oder durch Ausbilden der einen Spule mit einem Abschnitt, in dem der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der Spule im Vergleich mit dem der anderen Spule verschmälert ist. Durch Anwenden einer solchen kürzeren Spule als Nebenspule ist es einfacher, die Nebenspule in einer geschichteten Beziehung zur Hauptspule konzentrisch anzuordnen oder die Nebenspule um die Hauptspule auszubilden und die eine Spule, wie oben beschrieben, zu verschieben.
In dem Fall der zwischengelegten Form, als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Nebenspule einen Abschnitt auf, in dem mehrere Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, zwischen den Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, sandwichartig vorgesehen sind.
In der zwischengelegten Form sind die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule (im Folgenden als Nebenwicklungen bezeichnet), die zwischen den Wicklungen der Hauptspule (im Folgenden als Hauptwicklungen bezeichnet) angeordnet sind, und die Anzahl der Hauptwicklungen, die sandwichartig zwischen den Nebenwicklungen vorgesehen sind, Gegenstand optionaler Auswahl. Anders gesagt, die Anzahl der Hauptwicklungen, die zwischen den Nebenwicklungen vorhanden sind, kann eins oder mehr sein. Ferner, wenn mehrere Positionen vorhanden sind, an denen die Hauptspule zwischen den Nebenspulen vorhanden ist, kann die Anzahl der Hauptwicklungen, die zwischen den Nebenwicklungen an den mehreren Positionen vorhanden sind, gleich oder unterschiedlich sein. Wenn mehrere Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, sandwichartig zusammen zwischen den Wicklungen, die die Hauptspule bilden, vorgesehen sind, wie es in der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, können die beiden Wicklungen einfacher ausgebildet werden.
In dem Fall der zwischengelegten Form, als alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist eine Anordnung aus der Hauptspule und der Nebenspule einen Abschnitt auf, in dem der Draht, der jede Wicklung der Hauptspule ausbildet, und der Draht, der jede Wicklung der Nebenspule ausbildet, abwechselnd einer nach dem anderen angeordnet sind.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Aufbau aus der Hauptspule und der Nebenspule einfach ausgebildet werden, und eine höhere Produktivität des Induktors kann erhalten werden. Ferner, in dem Abschnitt, in dem die Drähte beider Spulen abwechselnd angeordnet sind, wird im Wesentlichen vermieden, dass ein Teil der Nebenwicklungen auf eine kreuzende Weise zu den Hauptwicklungen um die Hauptwicklungen positioniert sind, und die Wicklungen der Nebenspule sind vollständig sandwichartig zwischen den Wicklungen der Hauptspule vorgesehen. Folglich ist es schwerer, die Nebenspule und die Hauptspule zu versetzen bzw. zu verschieben, und der abwechselnd angeordnete Zustand kann einfach beibehalten werden. Ferner sind in dem Abschnitt, in dem die Drähte beider Spule abwechselnd angeordnet sind, die Nebenwicklungen zwischen den Hauptwicklungen, wie es oben beschrieben ist, sandwichartig vorgesehen, wodurch die Breite und die Höhe des Induktors verringert werden können. Somit weist der Induktor der oben beschriebenen Ausführungsform eine geringe Abmessung auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule in einer geschichteten Form angeordnet, wobei sowohl der Draht, der die Hauptspule bildet, als auch der Draht, der die Nebenspule bildet, jeweils ein ummantelter rechteckförmiger Draht oder ein ummantelter runder Draht ist, der einen Leiter enthält, der aus einem rechteckförmigen Draht oder einem runden Draht und einer isolierenden Mantelschicht, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, gefertigt ist, und wobei ein Isolationselement zwischen der Hauptspule und der Nebenspule, die um die Hauptspule angeordnet ist, vorgesehen ist.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Draht, der eine isolierende Mantelschicht aufweist, die auf einem Außenumfang eines Leiters vorgesehen ist, vorzugsweise für sowohl den Draht, der die Hauptspule bildet, als auch den Draht, der die Nebenspule bildet, verwendet werden. Durch Anwenden des Drahts, der die isolierende Mantelschicht aufweist, können die Spulen ausreichend elektrisch voneinander isoliert werden, selbst wenn die Wicklungen beider Spulen an einigen Positionen miteinander in Kontakt stehen. Der Leiter ist typischerweise ein Drahtelement, das aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist. Ein Bestandteil der isolierenden Mantelschicht des ummantelten runden Drahts oder des ummantelten rechteckförmigen Drahts ist typischerweise ein Drahtlack, wie beispielsweise Polyamidimid. Da der ummantelte runde Draht im Allgemeinen weich ist und manuell gewickelt werden kann, ist es möglich, eine Spule einfach auszubilden und eine Spule mit einem hohen Raumfaktor bereitzustellen, durch Anwenden des ummantelten runden Drahts. In dem Fall der geschichteten Form kann folglich die Nebenspule einfach ausgebildet werden, beispielsweise durch Wickeln des ummantelten runden Drahts um die Hauptspule. Da der ummantelte rechteckförmige Draht im Allgemeinen eine hohe Festigkeit aufweist, kann eine Spule durch Wickeln des ummantelten rechteckförmigen Drahts mit einem Spulenwickler ausgebildet werden, und wobei insbesondere eine Spule, welche einen sehr hohen Raumfaktor aufweist, erhalten werden kann. Ferner ist es schwer, eine Spule, die aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, von der gewünschten Form zu verformen. Beispielsweise, wenn die oben beschriebene Ausführungsform ausgebildet wird, in der die Zentrumspositionen beider Wicklungen voneinander verschoben sind, können die Spulen einfach bewegt werden, um voneinander verschoben zu werden.
In der geschichteten Form, wenn die Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, jeweils der ummantelte runde Draht oder der ummantelte rechteckförmige Draht sind, kann die elektrische Isolation zwischen beiden Spulen verbessert werden, beispielsweise durch Erhöhen der Dicke der isolierenden Mantelschicht jedes Drahts. Alternativ ist das Zwischenlegen eines zusätzlichen Isolationselements zwischen beiden Spulen, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, für das Sicherstellen einer zuverlässigen Isolation zwischen beiden Spulen bevorzugt. Das Isolationselement kann beispielsweise isolierendes Papier sein. Das isolierende Papier ist im Allgemeinen dünn und beeinflusst die Größe des Induktors kaum, selbst wenn dieses zwischen beiden Spulen angeordnet ist. Ferner ist das isolierende Papier mit geringen Kosten erhältlich und ist wirtschaftlich. Als eine Alternative kann das Isolationselement ein hülsenförmiger Spulenkörper mit einem isolierenden Harz sein. Das Bereitstellen von Abschnitten zum Positionieren der Hauptspule und der Nebenspule an dem hülsenförmigen Spulenkörper ist bezüglich der Vereinfachung der Positionierung beider Spulen und bezüglich der Vermeidung, dass beide Spulen von deren bestimmten Positionen in der oben beschriebenen Ausführungsform, in der die Zentrumspositionen beider Spulen voneinander verschoben sind, vorteilhaft.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest entweder der Draht, der die Hauptspule bildet oder Draht, der die Nebenspule bildet, ein ummantelter elektrischer Draht, der einen Litzendrahtleiter, der durch Verseilen bzw. Verlitzen mehrerer Elementardrähte ausgebildet wird, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Litzendrahtleiters ausgebildet ist. Ferner ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der Draht, der die Nebenspule bildet, ein ummantelter elektrischer Draht, und der andere Draht ist ein ummantelter rechteckförmiger Draht oder ein ummantelter runder Draht, der einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht oder einem runden Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist.
Der ummantelte elektrische Draht kann als Draht verwendet werden, der sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule bildet. Da der ummantelte elektrische Draht im Allgemeinen weich ist und einfach manuell gewickelt werden kann, kann eine Spule einfach unter Verwendung des ummantelten elektrischen Drahts ausgebildet werden. Folglich kann in dem Fall der geschichteten Form die Nebenspule beispielsweise einfach durch Wickeln des ummantelten elektrischen Drahts ausgebildet werden. Ein Material für die isolierende Mantelschicht des ummantelten elektrischen Drahts enthält beispielsweise ein Tetrafluoroethylen-Hexafluoropropylen-Copolymer-(FEP)-Harz, ein Polytetrafluoroethylen-(PTFE)-Harz oder Silikongummi. Diese Materialien weisen ausgezeichnete elektrische Isolationsfähigkeit auf. Folglich, wenn der Draht, der wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule bildet, der ummantelte elektrische Draht ist, kann eine ausreichende Isolation zwischen beiden Spulen in der geschichteten Form, in der beide Spulen konzentrisch vorgesehen sind, ohne zusätzliches Zwischenlegen des oben erwähnten Isolationselements zwischen die Spulen sichergestellt werden. In diesem Fall, da das Isolationselement nicht erforderlich ist, kann die Anzahl der Komponenten verringert werden, und auf den Schritt des Anordnens des Isolationselements kann verzichtet werden. In der Ausführungsform, in der die Hauptspule und die Nebenspule jeweils aus dem ummantelten elektrischen Draht ausgebildet werden, ist es möglich, wie es oben beschrieben ist, die elektrische Isolation zwischen beiden Spulen ausreichend sicherzustellen und ein höhere Produktivität der Montage beider Spulen bereitzustellen. In der Ausführungsform, in der eine Spule aus dem ummantelten elektrischen Draht ausgebildet wird und die andere Spule aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht oder dem ummantelten runden Draht ausgebildet wird, ist es möglich, die elektrische Isolation zwischen beiden Spulen ausreichend sicherzustellen und eine Spule bereitzustellen, welche einen hohen Füllfaktor bzw. Raumfaktor aufweist, wie es oben beschrieben ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Leiter des Drahts, der die Nebenspule bildet, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Wenn die Nebenspule beispielsweise als ein Element eines Resonanzinduktors genutzt wird, ist ein Strom, der der Nebenspule zugeführt wird, vergleichsweise klein. Folglich kann der Draht, der die Nebenspule bildet, ein Draht sein, der einen Leiter mit einer kleineren Querschnittsfläche enthält, oder ein Draht sein, der eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise ein Draht, der einen Leiter enthält, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung weist eine geringere elektrische Leitfähigkeit als Kupfer oder eine Kupferlegierung auf, ist aber leicht. Folglich kann die oben beschriebene Ausführungsform zur Verringerung des Gewichts des Induktors beitragen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest entweder die Hauptspule oder die Nebenspule eine Hochkantspule, die durch Wickeln des ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet wird.
Das hochkantige Wickeln kann einfach eine Spule bereitstellen, welche einen hohen Füllfaktor und eine kürzere Länge in der axialen Richtung aufweist. Folglich ist es möglich, die Länge eines Magnetkern, für den die Hochkantspule angeordnet ist, in der axialen Richtung der Hochkantspule zu verkürzen. Somit weist der Induktor der vorliegenden Erfindung, der die Hochkantspule aufweist, eine geringere Größe auf, da die axiale Länge der Hochkantspule verkürzt ist. Ferner, da die Hochkantspule und eine später beschriebene Flachspule eine höhere Festigkeit aufweisen, kann die Spule einfach bewegt werden, wenn die Ausführungsform ausgebildet wird, bei der die Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule voneinander verschoben sind, wie es oben beschrieben ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Nebenspule in der geschichteten Form auf eine konzentrische Weise um die Hauptspule angeordnet, und die Nebenspule ist eine flache Spule, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine flache Weise ausgebildet wird, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist.
In der geschichteten Form, in der die Nebenspule um die Hauptspule angeordnet ist, wird die Abmessung (Breite und Höhe) des Induktors tendenziell in der Richtung größer, in der beide Spulen geschichtet sind. Allerdings kann die oben beschriebene Ausführungsform einen kleinen Induktor bereitstellen, da die Induktorgröße in der geschichteten Richtung beider Spulen im Vergleich mit dem Fall verringert werden kann, in dem beide Spulen Hochkantspulen sind. Insbesondere, wenn die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule klein ist, kann die Induktorgröße verringert werden, da die axiale Länge der Nebenspule kurz gehalten wird, selbst wenn die Nebenspule als flache Spule ausgebildet wird. In der oben beschriebenen Ausführungsform oder in einer Ausführungsform, die unten beschrieben ist, kann unter Verwendung eines lagenförmigen Drahts der Draht, der die Hauptspule bildet, irgendein ummantelter elektrischer Draht sein, etwa der ummantelte rechteckförmige Draht und der ummantelte runde Draht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Nebenspule in der geschichteten Form konzentrisch um die Hauptspule angeordnet, und der Draht, der die Nebenspule bildet, ist ein lagenförmiger Draht, der durch Schichten eines Isoliermaterials auf eine Oberfläche eines folienförmigen Leiters ausgebildet wird.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform, da die Dicke des Drahts, der die Nebenspule bildet, dünn ist, kann ein kleiner Induktor erhalten werden, wie in der vorgenannten Ausführungsform, bei der die Nebenspule eine flache Spule ist, da die Induktorgröße in der geschichteten Richtung der Hauptspule und der Nebenspule verringert werden kann. Ferner, da der lagenförmige Draht weicher als der ummantelte rechteckförmige Draht ist, kann dieser einfach in eine Spule ausgebildet werden. Vor diesem Hintergrund stellt die oben beschriebene Ausführungsform eine höhere Produktivität des Induktors sicher. Ein Material für den folienförmigen Leiter kann beispielsweise Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zumindest entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der Draht, der die Nebenspule bildet, durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts ausgebildet, der einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Hauptspule bildet, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Nebenspule bildet, werden durch Verschweißen miteinander verbunden.
Gewöhnlich ist ein Anschlusselement, das mit einer externen Einrichtung zu verbinden ist, an sowohl einem Endabschnitt des Drahts, der die Hauptspule bildet, als auch einem Endabschnitt des Drahts, der die Nebenspule bildet, angebracht. In einer typischen Form zum miteinander Verbinden des einen Endabschnitts des Drahts, der die Hauptspule bildet, und des einen Endabschnitts des Drahts, der die Nebenspule bildet, werden folglich die Anschlusselemente, die an den entsprechenden Endabschnitten der Drähte beider Spulen angebracht sind, unter Verwendung beispielsweise einer Schraube miteinander verbunden. Alternativ können die entsprechenden einen Endabschnitte (Leiter) der Drähte beider Spulen direkt miteinander verbunden werden. In dieser direkt verbundenen Form, da ein Anschlusselement gemeinsam mit dem entsprechenden einen Endabschnitt der verbundenen Drähte verwendet werden kann, kann die Anzahl von Anschlusselementen verringert werden, und die Anzahl der Komponenten kann verringert werden. Ferner, wenn die direkt verbundene Form zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform angewendet wird, in der wenigstens entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der, der die Nebenspule bildet, der ummantelte rechteckförmige Draht ist, kann die Verbindungsfestigkeit vergrößert werden, da eine ausreichende Verbindungsfläche mit dem ummantelten rechteckförmigen Draht sichergestellt werden kann. Insbesondere, wenn die Hauptspule und die Nebenspule beide ummantelte rechteckförmige Drähte sind, kann die Verbindungsfestigkeit weiter erhöht werden. Auf der anderen Seite können in der Ausführungsform, in der die Hauptspule und die Nebenspule miteinander über die Anschlusselemente verbunden sind, gewünschte Arten von Drähten als Drähte verwendet werden, welche die Spulen bilden, da beide Spulen einfach miteinander verbunden werden können, selbst wenn die Art der Drähte, welche die Spulen bilden, sich unterscheidet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen, und der Magnetkern ist ein ringförmiges Element, das ein Paar von Innenkernabschnitten, über die die Spulenelemente entsprechend vorgesehen sind, und Außenkernelementen enthält, die sandwichartig bezüglich der Innenkernabschnitte angeordnet sind, die wiederum parallel angeordnet sind (diese Ausführungsform wird als im Folgenden als Ringform bezeichnet). Alternativ enthält in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Magnetkern einen Innenkernabschnitt, der in der Hauptspule angeordnet ist, einen Außenkernabschnitt, der außerhalb einer Anordnung der Hauptspule und der Nebenspule angeordnet ist, und einen Verbindungskernabschnitt, der an Endoberflächen der Hauptspule und der Nebenspule angeordnet ist (diese Ausführungsform wird im Folgenden als E-E-Form bezeichnet).
In der oben beschriebenen Ringform, selbst wenn die Anzahl der Wicklungen sowohl der Hauptspule als auch der Nebenspule groß ist, kann beispielsweise die Anzahl der Wicklungen für jedes der Spulenelemente verringert werden, und die Länge der Hauptspule kann bei der Montage der Hauptspule und der Nebenspule in der axialen Richtung verringert werden, selbst wenn der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule breiter ist. Somit kann die Ringform einen kleinen Induktor bereitstellen. In der oben beschriebenen E-E-Form, da die Hauptspule und die Nebenspule jeweils aus lediglich einem Spulenelement ausgebildet sind und beide Spulen lediglich über einen Innenkernabschnitt angeordnet sind, kann der Induktor mit einer geringeren Größe als in der Ringform, welche ein Paar von Innenkernabschnitten aufweist, erhalten werden. Ferner kann in der E-E-Form, da die Spulen bezüglich des Magnetkerns über lediglich einen Innenkernabschnitt angeordnet sind, eine montierte Einheit aus dem Magnetkern und den Spulen einfacher hergestellt werden, und eine höhere Produktivität des Induktors kann erhalten werden. Ferner, da die Spulen nicht über die Außenkernabschnitte und die verbindenden Kernabschnitte angeordnet sind, kann Wärme, die von den Spulen und dem Magnetkern erzeugt wird, einfacher von den Außenkernabschnitten und den verbindenden Kernabschnitten abgegeben werden. Somit ist die E-E-Form auch bezüglich der Wärmeabgabewirkung ausgezeichnet. Insbesondere wird erwartet, dass der Induktor in der E-E-Form beispielsweise in dem Fall geeignet angewendet werden kann, in dem die Anzahl der Wicklungen klein ist und ein Spalt, der in dem Magnetkern für eine Einstellung der Induktivität vorzusehen ist, klein ist.
Wenn sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen in der Ringform enthält, kann das Paar von Spulenelementen jeder Spule aus separaten bzw. getrennten Drähten oder einem kontinuierlichen Draht ausgebildet sein. In dem ersteren Fall kann jede Spule als eine Spule (die im Folgenden als verbundene Spule bezeichnet wird) erhalten werden, in der entsprechend Endabschnitte der Drähte, welche das Paar von Spulenelementen bilden, beispielsweise über Verschweißen miteinander verbunden werden. In dem letzteren Fall kann jede Spule als eine Spule erhalten werden (im Folgenden als kontinuierliche Spule bezeichnet), in der das Paar von Spulenelementen über einen zurückgebogenen Abschnitt miteinander gekoppelt sind, der durch Zurückbiegen eines Teils des Drahts ausgebildet wird, oder über einen Brückenabschnitt, der ein Teil des Drahts ist. Sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule können verbundene Spulen oder kontinuierliche Spulen sein. Alternativ kann entweder die Hauptspule oder die Nebenspule die verbundene Spule sein, und die andere Spule kann die kontinuierliche Spule sein. Das oben dargelegte Verschweißen kann beispielsweise als TIG-Schweißen, Laserschweißen oder Widerstandsschweißen ausgeführt werden. Druckbonden, Kaltdruckschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen können auch als Drahtverbindungsverfahren angewendet werden, alternativ zum oben genannten Schweißen. Das oben genannte Schweißen ermöglicht ein einfaches Verbinden der entsprechenden Endabschnitte der Drähte und weißt eine gute Bearbeitbarkeit auf. Das Kaltdruckschweißen ist darin vorteilhaft, dass, da die Drähte in einem Verbindungsschritt im Wesentlichen nicht erhitzt werden, ein Risiko der Beschädigung der isolierenden Mantelschicht auf der Leiteroberfläche geringer ist.
Die oben beschriebene Ringform kann wie folgt modifiziert werden. Die Spulenelemente der oben erwähnten einen Spule sind jeweils eine Hochkantspule, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet wird, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter enthält, der aus einem rechteckförmigen Draht und einer isolierenden Mantelschicht gefertigt ist, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und wobei die eine Spule, welche die Spulenelemente enthält, eine verbundene Spule ist, die durch Zusammenschweißen von entsprechenden einen Endabschnitten der ummantelten rechteckförmigen Drähte, welche die Spulenelemente bilden, ausgebildet wird.
Mit der oben beschriebenen modifizierten Form, da die Spulenelemente der einen Spule trennbar sind, können diese Spulenelemente bezüglich der anderen Spule einfach angeordnet werden, und eine gute Bearbeitbarkeit bei der Montage wird erhalten. Insbesondere, wenn sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen enthält und die verbundene Spule ist, kann der Induktor in der geschichteten Form oder der zwischengelegten Form einfach montiert werden.
Ferner können mit der oben beschriebenen modifizierten Form, da der ummantelte rechteckförmige Draht eine ausreichende Kontaktfläche für die Verbindung bereitstellt, die Spulenelemente einfach miteinander verbunden werden, und eine hohe Verbindungsfestigkeit wird erhalten. Während ein Arbeitsablauf der Verbindung des Paars von Spulenelementen miteinander mit einem gewünschten Timing bzw. zu einer bestimmten Zeit ausgeführt werden kann, wird der Arbeitsablauf vorzugsweise nach der Herstellung der Montage der Hauptspule und der Nebenspule (wobei der oben beschriebene Schritt des Verschiebens der Zentrumspositionen enthalten ist) im Hinblick auf eine Vereinfachung der Montagearbeit und der Bewegung der Spulen und der Sicherstellung einer effizienteren Arbeit ausgeführt.
Die oben beschriebene Ringform kann wie folgt modifiziert werden. Die Spulenelemente der oben erwähnten einen Spule sind jeweils eine Hochkantspule, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet wird, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, wobei die oben erwähnte eine Spule, welche die Spulenelemente enthält, aus einem kontinuierlichen ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, und die Spulenelemente der oben erwähnten einen Spule miteinander über einen zurückgebogenen Abschnitt gekoppelt sind, der durch Zurückbiegen eines Teils des ummantelten rechteckförmigen Drahts ausgebildet wird.
Mit der oben beschriebenen modifizierten Form ist ein Arbeitsablauf zum Verbinden beider Spulenelemente beispielsweise durch Verschweißen nicht erforderlich, und die Anzahl der Montageschritte wird verringert.
Die oben beschriebene Ringform kann wie folgt modifiziert werden. Die Nebenspule enthält ein Paar von Spulenelementen, wobei jedes der Spulenelemente einen Abschnitt aufweist, in dem der Abstand zwischen den Wicklungen gröber ist, und wenigstens ein Teil eines Drahts, der Wicklungen eines der Spulenelemente ausbildet, und wenigstens einen Teil eines Drahts, der Wicklungen des anderen Spulenelements ausbildet, sind in einer überlappenden Beziehung in der axialen Richtung der Nebenspule angeordnet.
Da jedes der Spulenelemente der Nebenspule einen Abschnitt aufweist, in dem der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen gröber als der bei der Hauptspule ist, enthalten beide Spulenelemente Abschnitte, in denen jeweils Freiräume zwischen den Wicklungen enthalten sind. Folglich kann die oben beschriebene modifizierte Form, in der wenigstens Teile der Drähte beider Spulenelemente auf eine überlappende Weise in der axialen Richtung der Nebenspule angeordnet sind, durch Überlappen der Wicklungen eines der Spulenelemente erhalten werden, um jeweils oder mehrfach zwischen den Wicklungen des anderen Spulenelements in Abschnitten beider Spulenelemente vorgesehen bzw. angepasst zu sein, wo diese gegenüberliegend positioniert sind. Mit dieser modifizierten Form wird der Abstand zwischen den gegenüberliegend positionierten Abschnitten beider Spulenelemente entsprechend dem überlappenden Layout der Spulenelemente im Vergleich mit dem Fall verschmälert, in dem beide Spulenelemente unabhängig angeordnet sind, ohne aneinander angepasst zu sein. Als Folge davon kann auch der Abstand zwischen den Innenkernabschnitten, die parallel positioniert sind, verschmälert werden. Mit dieser modifizierten Form kann folglich die Größe des Magnetkerns (Außenkernabschnitt) verringert werden, wodurch der Installationsquerschnitt weiter verringert werden kann. Diese modifizierte Form kann angewendet werden, unabhängig davon, ob der Draht, der die Nebenspule bildet, der ummantelte elektrische Draht, der ummantelte rechteckförmige Draht oder der ummantelte runde Draht ist. Ferner, wenn die Nebenspule als die verbundene Spule vorgesehen ist, ist es nach dem Ausbilden jedes der Spulenelemente der Nebenspule einfacher, beide Spulenelemente so anzuordnen, dass die Drähte der Spulenelemente einander überlappen. Folglich wird eine bessere Montierbarkeit erhalten. Ferner können in der geschichteten Form, in der alle Wicklungen der Nebenspule um die Hauptspule angeordnet sind, Teile der entsprechenden Wicklungen beider Spulenelemente der Nebenspule einfach in der axialen Richtung der Nebenspule einander überlappen. Wenn mehrere Wicklungen der Hauptspule zwischen den Wicklungen jedes Spulenelements der Nebenspule in der zwischengelegten Form vorgesehen sind, ist ein Teil der Wicklungen jedes Spulenelements der Nebenspule um die Hauptspule angeordnet. Die Teile der Wicklungen beider Spulenelemente der Nebenspule, wobei die Teile um die Hauptspule vorgesehen sind, können auf eine überlappende Weise zueinander in der axialen Richtung der Nebenspule angeordnet sein.
Die oben beschriebene E-E-Form kann so modifiziert werden, dass der Innenkernabschnitt einen Luftspalt enthält. Mit der Anwesenheit eines Zwischenraums (Spalts) in dem Innenkernabschnitt, über den die Spulen angeordnet sind, kann eine magnetische Sättigung unterdrückt werden, und ein zusätzliches Spaltelement, das aus einem Material gefertigt ist, das eine geringere magnetische Permeabilität als der Magnetkern aufweist, typischerweise ein nicht-magnetisches Material, ist nicht erforderlich. Es ist folglich möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern und den Schritt des Verbindens des Spaltelements wegzulassen. Der Luftspalt kann beispielsweise wie folgt ausgebildet werden. Der Magnetkern wird aus einer Mehrzahl von Kernteilen, die in einen integralen Kern kombiniert werden, aufgebaut, und Abmessungen und eine Kombination der individuellen bzw. einzelnen Kernteile werden so eingestellt, dass ein Zwischenraum zwischen den Kernteilen, welche den Innenkernabschnitt in einem kombinierten Zustand bilden, ausgebildet wird. Ein solcher Zwischenraum kann als Luftspalt genutzt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Induktor ferner einen äußeren Harzabschnitt, der Umgebungen einer montierten Einheit aus Magnetkern, Hauptspule und Nebenspule umgibt.
Die montierte Einheit aus Magnetkern, Hauptspule und Nebenspule kann so wie sie ist als Induktor genutzt werden. Mit der oben beschriebenen Ausführungsform ist es allerdings möglich, die montierte Einheit als eine integrale Einheit unter der Bereitstellung des äußeren Harzabschnitts zum Schutz des Magnetkerns und beider Spulen vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Staub und Korrosion, und zum mechanischen Schutz derselben selbst in dem Induktor, der kein Gehäuse enthält, einfach zu handhaben.
Der so aufgebaute Induktor der vorliegenden Erfindung kann in jeder der oben beschriebenen Formen geeignet als eine Komponente eines sanft umschaltenden Zwei-Wege-Wandlers verwendet werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der Induktor der vorliegenden Erfindung kann das sanfte bzw. weiche Umschalten zusätzlich zu Aufwärts- und Abwärtstransformationen ausführen und weist eine geringe Größe auf. Das Verfahren zum Einstellen der Streuinduktivität des Induktors kann gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet beim Ausbilden des Induktors der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Induktors gemäß Ausführungsform 1.
2 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Layouts eines ringförmigen Magnetkerns und von Spulen, welche den Induktor bilden; insbesondere stellt 2(I) ein Beispiel eines Induktors in einer geschichteten Form dar, in der eine Hauptspule und eine Nebenspule konzentrisch geschichtet sind, und 2(II) stellt ein Beispiel eines Induktors in einer in longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form dar, in der eine Hauptspule und eine Nebenspule benachbart zueinander in der axialen Richtung angeordnet sind.
3 ist eine schematische erläuternde Ansicht des Induktors der Ausführungsform 1; insbesondere stellt 3(I) ein Beispiel dar, in dem ein Abstand t₁ zwischen Wicklungen der Nebenspule groß ist, und 3(II) stellt ein Beispiel dar, in dem ein Abstand t₂ zwischen den Wicklungen der Nebenspule klein ist.
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die eine Grundstruktur des Induktors der Ausführungsform 1 zeigt.
5 ist eine schematische Schnittansicht eines Drahts, der in dem Induktor verwendet wird; insbesondere stellt 5(I) einen ummantelten rechteckförmigen Draht dar, stellt 5(II) einen ummantelten elektrischen Draht dar und stellt 5(III) einen ummantelten runden Draht dar.
6(I) ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Induktors der Ausführungsform 4, in der ein isolierendes Papier zwischen der Hauptspule und der Nebenspule vorgesehen ist, 6(II) ist eine schematische perspektivische Ansicht des Induktors der Ausführungsform 4, in der ein hülsenförmiger Spulenkörper zwischen der Hauptspule und der Nebenspule angeordnet ist, und 6(III) ist eine schematische perspektivische Ansicht des hülsenförmigen Spulenkörpers.
7 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Layouts eines ringförmigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor bilden; insbesondere stellt 7(I) einen Induktor der Ausführungsform 8 dar, in der entsprechende Teile der Drähte der Nebenspulen auf eine überlappende Weise angeordnet sind, und 7(II) stellt den Induktor der Ausführungsform 1 dar.
8 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Drahtlayouts der Nebenspule; insbesondere stellt 8(I) ein Beispiel dar, in dem ein Draht eines Nebenspulenelements und ein Draht des anderen Nebenspulenelements abwechselnd einander überlappen, Wicklung je Wicklung, stellt 8(II) ein Beispiel dar, in dem der Draht eines Nebenspulenelements und der Draht des anderen Nebenspulenelements abwechselnd einander überlappen, zwei Wicklungen alle zwei Wicklungen, und stellt 8(III) ein Beispiel dar, in dem eine Endoberfläche eines Nebenspulenelements und eine Endoberfläche des anderen Nebenspulenelements einander überlappen.
9 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Layouts eines ringförmigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor bilden, der in dem Testbeispiel 2 verwendet wird; insbesondere stellt 9(I) ein Beispiel dar, in dem entsprechende Zentrumspositionen einer Hauptspule und einer Nebenspule voneinander verschoben sind, und stellt 9(II) ein Beispiel dar, in dem die entsprechenden Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule zueinander ausgerichtet sind.
10 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Layouts eines ringförmigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor der Ausführungsform 10 bilden; insbesondere stellt 10(I) ein Beispiel dar, in dem entsprechende Wicklungen einer Hauptspule und einer Nebenspule abwechselnd eins zu eins angeordnet sind, und stellt 10(II) ein Beispiel dar, in dem mehrere Wicklungen der Hauptspule zwischen Wicklungen der Nebenspule angeordnet sind.
11 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern des Layouts eines E-E-artigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor der Ausführungsform 11 bilden; insbesondere stellt 11(I) ein Beispiel einer geschichteten Form dar und stellt 11(II) ein Beispiel einer zwischengelegten Form dar.
12 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern des Layouts eines E-E-artigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor eines Referenzbeispiels 1 bilden; insbesondere stellt 12(I) ein Beispiel dar, in dem entsprechende Zentrumspositionen einer Hauptspule und einer Nebenspule in einer geschichteten Form zueinander ausgerichtet sind, stellt 12(II) ein Beispiel dar, in dem die entsprechenden Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule voneinander in einer geschichteten Form verschoben sind, und stellt 12(III) ein Beispiel einer longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form dar.
13 ist eine schematische erklärende Ansicht zum Erläutern des Layouts eines ringförmigen Magnetkerns und von Spulen, wobei beide einen Induktor des Referenzbeispiels 2 bilden.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Induktors aus dem Stand der Technik darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Zeichnungen gleiche Komponenten.
(Ausführungsform 1)
Ein Induktor 1A der Ausführungsform 1 wird in erster Linie mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben. In der unten beschriebenen Ausführungsform 1 weist der Induktor 1A eine Ringform und ein geschichtete Form auf, bei der bei einer Montage einer Hauptspule und einer Nebenspule, die in der geschichteten Form angeordnet sind, die Hauptspule, die auf der Innenseite angeordnet ist, unter Verwendung eines ummantelten rechteckförmigen Drahts gebildet wird und die Nebenspule, die auf der Außenseite angeordnet ist, unter Verwendung eines ummantelten elektrischen Drahts gebildet wird.
In 1 und der später beschriebenen 6 ist für ein einfacheres Verständnis ein Zwischenraum dargestellt, der zwischen einer Außenumfangsfläche der Hauptspule und einer Innenumfangsfläche der Nebenspule vorhanden ist. Tatsächlich sind allerdings beide Spulen so angeordnet, dass ein solcher Zwischenraum im Wesentlichen nicht vorhanden ist. Ferner sind in den 2 und 3 und in den 7 bis 13, die später beschrieben werden, Endabschnitte, zurückgebogene Abschnitte und Brückenabschnitte von Drähten und Verbindungen der Endabschnitte der Drähte weggelassen.
Der Induktor 1A enthält einen ringförmigen Magnetkern 10A, eine Hauptspule 11A und eine Nebenspule 12A, wobei diese Spulen um einen Teil des Magnetkerns 10A angeordnet sind. Die Hauptspule 11A enthält ein Paar von Hauptspulenelementen 11A und 11B, die parallel angeordnet sind. Die Nebenspule 12A enthält ein Paar von Nebenspulenelementen 12A und 12B, die parallel angeordnet sind. Der Hauptkern 10A und die Hauptspule 11A fungieren beispielsweise als Glättungsinduktor zum Glätten eines Stroms, der mit AN/AUS-Schaltbetätigungen einer Schalteinrichtung, die in einem Wandler vorgesehen ist, erzeugt wird. Der Magnetkern 10A und die Nebenspule 12A fungieren als Resonanzinduktor, der für ein weiches Umschalten zur Verringerung eines Verlusts der Umschaltbetätigungen verwendet wird. Der Induktor 1A zeichnet sich dadurch aus, dass ein Magnetkern 10A gemeinsam für die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12A vorgesehen ist und zeichnet sich ferner dadurch aus, dass dieser einen Abschnitt aufweist, in dem ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspulenelemente 12a und 12b bilden, größer als ein Abstand t_i (nicht dargestellt) zwischen benachbarten Wicklungen ist, welche die Hauptspulenelemente 11a und 11b bilden. Die einzelnen Komponenten werden unten detaillierter beschrieben.
[Magnetkern]
Der Magnetkern 10A wird mit Bezug auf die 2(I) und 4 beschrieben. Der Magnetkern 10A enthält ein Paar von rechteckigen parallelepipedförmigen Innenkernabschnitten 10c _a und 10c _b, um die entsprechend Paare von Hauptspulenelementen der Hauptspule 11A und Nebenspulenelementen der Nebenspule 12A angeordnet sind, das heißt ein Paar von (das Hauptspulenelement 11a und das Nebenspulenelement 12a) und ein Paar von (das Hauptspulenelement 11b und das Nebenspulenelement 12b), und ein Paar von Außenkernabschnitten 10e um die die beiden Spulen 11A und 12A im Wesentlichen nicht angeordnet sind. Der Magnetkern 10A ist ein ringförmiges Element, das einen geschlossenen Magnetweg ausbildet, wobei die Außenkernabschnitte 10e in einer Sandwichbeziehung bezüglich der Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b angeordnet sind, die parallel in einem beabstandeten Zustand voneinander angeordnet sind. Der Magnetkern 10A wird als Magnetweg genutzt, wenn die Spulen angeregt werden.
Der Magnetkern 10A wird typischerweise von einem Abschnitt einer magnetischen Substanz 10m, der aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, das Eisen oder ein auf Eisen basierendes Material enthält, beispielsweise Stahl, und von einem Spaltelement (nicht dargestellt) gebildet, das aus einem Material gefertigt ist, das eine geringere magnetische Permeabilität als der Abschnitt der magnetischen Substanz 10m aufweist. Genauer gesagt wird ein Innenkernabschnitt 10c durch abwechselndes Schichten bzw. Legen eines Kernteils, das aus dem Abschnitt der magnetischen Substanz 10m gefertigt ist, und einem Spaltelement gebildet. Der Außenkernabschnitt 10e ist aus dem Abschnitt der magnetischen Substanz 10m gefertigt.
Das Kernteil kann typischerweise als ein Pulverpresskörper gefertigt sein, der aus einem weichen magnetischen Pulver oder einem Stapel gefertigt ist, der durch Stapeln einer Mehrzahl von elektrischen Stahllagen ausgebildet wird. Das Spaltelement ist ein Element, das in einem Spalt angeordnet ist, der zwischen den Kernteilen zum Einstellen der Induktivität ausgebildet ist (in manchen Fällen wird auch ein Luftspalt verwendet). Typischerweise ist das Spaltelement aus einem nicht magnetischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid gefertigt. Das Kernteil und das Spaltelement werden unter Verwendung beispielsweise eines Haftvermittlers integral miteinander verbunden. Die Anzahl von Unterteilungen in einzelne Kernteile und die Anzahl von einzelnen Spaltelementen kann geeignet ausgewählt werden, so dass die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12A entsprechend gewünschte Induktivitäten aufweisen. Während der Magnetkern 10A hier so ausgebildet ist, so dass dieser das Spaltelement enthält, kann dieser ohne Spaltelement (oder Luftspalt) gebildet werden.
[Hauptspule]
Die Hauptspule 11A enthält ein Paar von Hauptspulenelementen 11a und 11b, die durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierlichen Drahts 11w (1) ausgebildet werden, und einen zurückgebogenen Abschnitt 11r, der beide Hauptspulenelemente 11a und 11b miteinander verbindet. Die Hauptspulenelemente 11a und 11b sind so nebeneinander angeordnet, dass entsprechende axiale Richtungen beider Hauptspulenelemente parallel zueinander verlaufen. Wie es in den 1 und 4 dargestellt ist, sind die Hauptspulenelemente 11a und 11b durch den zurückgebogenen Abschnitt 11r miteinander verbunden, der durch Zurückbiegen eines Teils des Drahts 11w ausgebildet wird.
Der Draht 11w ist, wie es in 5(I) dargestellt ist, ein ummantelter rechteckförmiger Draht, der auf der Oberfläche eines Leiters 11c in der Form eines aus Kupfer gefertigten rechteckförmigen Drahts eine isolierende Mantelschicht (Drahtlackummantelung) 11i, die aus Polyamidimid gefertigt ist, aufweist. Die Hauptspulenelemente 11a und 11b sind jeweils eine Hochkantspule, die durch Wickeln des ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet wird. Die Hauptspulenelemente 11a und 11b weisen dieselbe Anzahl von Wicklungen auf, weisen dieselbe Länge in der axialen Richtung auf und sind in einem Zustand parallel angeordnet, in dem entsprechende Endoberflächen davon im Wesentlichen bündig zueinander auf derselben Seite positioniert sind. Ferner sind die Hauptspulenelemente 11a und 11b jeweils so ausgebildet, dass der Abstand t_i zwischen benachbarten Wicklungen so klein wie möglich gehalten wird. Somit ist der Abstand t_i im Wesentlichen Null (das heißt t_i ≈ 0).
Beide Endabschnitte 11e (1 und 4) des Drahts 11w, der die Hauptspule 11A bildet, erstrecken sich geeignet, und Anschlusselemente (nicht dargestellt) sind mit beiden Endabschnitten 11e verbunden. Von den zwei Anschlusselementen, die mit der Hauptspule 11A verbunden sind, ist das Anschlusselement auf einer Endseite mit einem Anschlusselement (nicht dargestellt) verbunden, das an einem Endabschnitt 12e (1 und 4) eines Drahts 12w (1 und 4), der die Nebenspule 12A bildet, angebracht ist. Eine externe Einrichtung (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Leistungsquelle zum Zuführen elektrischer Leistung zur Hauptspule 11A und zur Nebenspule 12A, ist über diese Anschlusselemente verbunden. Die Endabschnitte 11e des Drahts 11w bilden die Hauptspule 11A, und die Anschlusselemente können durch Schweißen verbunden werden, beispielsweise durch TIG-Schweißen, Laserschweißen oder Widerstandsschweißen, oder durch Druckbonden, usw. Die obige Beschreibung betreffend die Endabschnitte der Drähte und die Anschlusselemente kann gleichermaßen auf die anderen Ausführungsformen und Referenzbeispiele, die später beschrieben werden, angewendet werden.
[Nebenspule]
Wie bei der Hauptspule 11A enthält die Nebenspule 12A ein Paar von Nebenspulenelementen 12a und 12b, die durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierlichen Drahts 12w (1) ausgebildet werden. Auch die Nebenspulenelemente 12a und 12b sind so nebeneinander angeordnet, dass entsprechende axiale Richtungen beider Nebenspulenelemente parallel zueinander verlaufen. Die Nebenspulenelemente 12a und 12b sind über einen Brückenabschnitt (nicht dargestellt) miteinander verbunden, der die Nebenspulenelemente 12a und 12b verbindet.
Der Draht 12w ist, wie es in 5(II) dargestellt ist, ein ummantelter elektrischer Draht, der eine isolierende Mantelschicht 12i aufweist, die aus einem FEP-Harz um einen litzenförmigen Drahtleiter 12c gefertigt ist, der durch Verseilen bzw. Verlitzen mehrerer aus Kupfer gefertigter Elementardrähte 12s ausgebildet ist. Die Nebenspulenelemente 12a und 12b weisen dieselben Anzahl von Wicklungen auf, weisen dieselbe Länge in der axialen Richtung auf und sind in einem Zustand parallel angeordnet, in dem entsprechende Endoberflächen im Wesentlichen bündig zueinander auf derselben Seite positioniert sind. Eine Querschnittsfläche des Leiters des Drahts 12w, der die Nebenspule 12A bildet, kann kleiner sein als der des Drahts 11w, der die Hauptspule 11A bildet, oder kann vergleichbar mit letzterem sein.
Wie bei der oben beschriebenen Hauptspule 11A erstrecken sich beide Endabschnitte 12e (1 und 4) des Drahts 12w, der die Nebenspule 12A bildet, geeignet, und Anschlusselemente sind entsprechend mit beiden Endabschnitten 12e auf eine vergleichbare Weise verbunden. Von den zwei Anschlusselementen, die mit der Nebenspule 12A verbunden sind, ist das Anschlusselemente auf einer Endseite, wie es oben beschrieben ist, mit dem Anschlusselemente auf der einen Endseite des Drahts 11w, der die Hauptspule 11A bildet, verbunden. Mit anderen Worten sind ein Endabschnitt des Drahts 11w der Hauptspule 11A und ein Endabschnitt des Drahts 12w der Nebenspule 12A über die Anschlusselemente miteinander verbunden.
Ferner ist in dem Induktor 1A ein Abstand t zwischen benachbarten Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a bilden, für alle benachbarten Wicklungen gleich und ist größer als der Abstand t_i zwischen benachbarten Wicklungen, die das Hauptspulenelement 11a bilden (t₁ > t_i ≈ 0). Gleichermaßen ist in dem Induktor 1A ein Abstand t zwischen benachbarten Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12b bilden, für alle benachbarten Wicklungen gleich, ist gleich dem Abstand t in dem Nebenspulenelement 12a und ist größer als der Abstand t_i zwischen den benachbarten Wicklungen, welche das Hauptspulenelement 11b bilden (t₁ > t_i ≈ 0). Somit ist der Abstand t zwischen benachbarten zwei aller Wicklungen, die beide Nebenspulenelemente 12a und 12b bilden, größer als der Abstand t_i in den Hauptspulenelementen 11a und 11b. Ferner ist in den Beispielen, die in den 2(I) und 3(I) dargestellt sind, die Anzahl der Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) kleiner als die des Hauptspulenelements 11a (11b), und eine axiale Länge l₁ des Nebenspulenelements 12a (12b) ist gleich der axialen Länge des Hauptspulenelements 11a (11b).
[Layout der Spulen mit Bezug auf den Magnetkern]
Wie es in 2(I) und 3(I) dargestellt ist, sind ein Hauptspulenelement 11a der Hauptspule 11A und ein Nebenspulenelement 12a der Nebenspule 12A um einen Innenkernabschnitt 10c _a des Magnetkerns 10A angeordnet, und das andere Hauptspulenelement 11b der Hauptspule 11A und das andere Nebenspulenelement 12b der Nebenspule 12A sind um den anderen Innenkernabschnitt 10c _b des Magnetkerns 10A angeordnet. Insbesondere ist in dem Induktor 1A das Nebenspulenelement 12a (12b) konzentrisch um einen Außenumfang des Hauptspulenelements 11a (11b) gelegt.
Ferner sind in den Beispielen, die in den 2(I) und 3(I) dargestellt sind, die Hauptspulenelemente 11a und 11b und die Nebenspulenelemente 12a und 12b entsprechend um die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b angeordnet, so dass eine Zentrumsposition des Hauptspulenelements 11a in der axialen Richtung bezüglich einer Zentrumsposition des Nebenspulenelements 12a in der axialen Richtung ausgerichtet ist, und dass eine Zentrumsposition des Hauptspulenelements 11b in der axialen Richtung bezüglich einer Zentrumsposition des Nebenspulenelements 12b in der axialen Richtung ausgerichtet ist. Ferner ist in den Beispielen, die in den 2(I) und 3(I) dargestellt sind, eine Endoberfläche des Hauptspulenelements 11a im Wesentlichen bündig bezüglich einer Endoberfläche des Nebenspulenelements 12a auf einer Seite vorgesehen und ist eine Endoberfläche des Hauptspulenelements 11b im Wesentlichen bündig mit einer Endoberfläche des Nebenspulenelements 12b auf der anderen Seite vorgesehen. Folglich sind in diesen Beispielen alle Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a (12b) bilden, über den Außenumfang des Hauptspulenelements 11a (11b) überlappend angeordnet.
Auf der anderen Seite sind in Beispielen, welche in den 1 und 3(II) dargestellt sind, die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12A so ausgebildet, dass die Anzahl der Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) kleiner als die Anzahl der Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) ist und eine axiale Länge l₂ des Nebenspulenelements 12a (12b) kürzer als eine axiale Länge des Hauptspulenelements 11a (11b) ist. Ferner sind in diesen Beispielen, wie in den Beispielen, die in den 2(I) und 3(I) dargestellt sind, die Hauptspulenelemente 11a und 11b und die Nebenspulenelemente 12a und 12b um die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b angeordnet, so dass Zentrumspositionen der Hauptspulenelemente 11a und 11b in der axialen Richtung bezüglich Zentrumspositionen der Nebenspulenelemente 12a und 12b entsprechend in der axialen Richtung ausgerichtet sind. In diesem Beispiel sind folglich Endoberflächen des Hauptspulenelements 11a (11b) bezüglich Endoberflächen des Nebenspulenelements 12a (12b) in der axialen Richtung verschoben. In diesen Beispielen sind auch alle Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a (12b) bilden, über den Außenumfang des Hauptspulenelements 11a (11b) überlappend angeordnet.
Somit können verschiedene geschichtete Formen durch Auswählen der Anzahl von Wicklungen, des Abstands zwischen den Wicklungen und der axialen Länge sowohl der Hauptspule 11A als auch der Nebenspule 12A geeignet erhalten werden.
[Isolator]
Durch Anordnen eines Isolators 14 (4) zwischen dem Magnetkern 10A und der Hauptspule 11A kann eine elektrische Isolation zwischen dem Magnetkern 10A und der Hauptspule 11A verbessert werden. Der Isolator 14 enthält beispielsweise hülsenförmige Abschnitte 14b, die entsprechende Außenumfänge der Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b abdecken, und ein Paar von rahmenförmigen Abschnitten 14f, die mit wenigstens den entsprechenden Endoberflächen der Hauptspulenelemente 11a und 11b in Kontakt positioniert sind. Wie es in 4 dargestellt ist, sind die hülsenförmigen Abschnitte 14b jeweils mit einem Paar von hälftig geteilten Teilen aufgebaut, wobei jedes eine (])-förmige Kanalgestalt aufweist, die in ein integrales hülsenförmiges Element kombiniert werden können. Mit einem solchen Aufbau kann der hülsenförmige Abschnitt 14b einfach einen Außenumfang jedes Innenkernabschnitts 10c abdecken. Die rahmenförmigen Abschnitte 14f sind jeweils ein rechteckförmiger Rahmen, der ein Paar von Durchgangsöffnungen aufweist, in die die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b eingebracht sind. Wenn einer der rahmenförmigen Abschnitte 14f mit einer Unterstützung vorgesehen ist, an der der zurückgebogene Abschnitt 11r angeordnet ist, wie es in den 1 und 4 dargestellt ist, kann eine elektrische Isolation zwischen der Hauptspule 11A und dem Magnetkern 10A (das heißt jedem Außenkernabschnitt 10e) verbessert werden.
Der Isolator 14 und der später beschriebene hülsenförmige Spulenkörper 141 (Isolationselement, vergleiche 6(II)) können jeweils unter Verwendung eines isolierenden Materials ausgebildet werden, beispielsweise aus einem Polyphenylen-Sulfid-(PPS)-Harz, einem Polytetrafluoroethylen-(PTFE)-Harz oder einem Flüssigkristallpolymer (LCP). Ferner kann die Form des Isolators 14 geeignet ausgewählt werden.
Alternativ kann ein ausgeformtes Spulenprodukt, das durch Abdecken bzw. Ummanteln der Außenumfänge einer Anordnung aus der Hauptspule 11A und der Nebenspule 12A mit Harz ausgebildet wird, anstelle des Isolators verwendet werden. Die Verwendung des ausgeformten Spulenprodukts kann die Anbringung des Magnetkerns 10A bei der oben dargelegten Montage vereinfachen und kann den oben dargelegten Isolator obsolet machen. Das Harz, das in dem ausgeformten Spulenprodukt verwendet wird, kann beispielsweise Epoxidharz sein. Ferner kann das ausgeformte Spulenprodukt in einer anderen Form hergestellt werden, bei der auch der Innenkernabschnitt 10c mit dem oben dargelegten Harz integriert wird. Wenn eine solche Art eines ausgeformten Spulenprodukts verwendet wird, kann der Induktor durch Montieren der Außenkernabschnitte 10e an dem ausgeformten Spulenprodukt ausgebildet werden, was eine höhere Produktivität des Induktors zur Folge hat.
[Gehäuse oder äußerer Harzabschnitt]
Der Induktor 1A kann in der Form konstruiert werden, in der eine montierte Einheit aus dem Magnetkern 10A, der Hauptspule 11A und der Nebenspule 12A in einem Gehäuse (nicht dargestellt) enthalten ist, das aus einem Metall, beispielsweise Aluminium gefertigt ist, und wobei ein Gussharz (potting resin) (nicht dargestellt), das elektrisch isolierend ist, in das Gehäuse eingebracht wird. In dieser Form können die Außenkernabschnitte 10e durch Anwenden von Befestigungselementen an dem Gehäuse befestigt werden, beispielsweise durch bandförmige Abstützungen (nicht dargestellt). Auch Schraubenöffnungen können in den Außenkernabschnitten 10e vorgesehen sein und die oben dargelegte montierte Einheit kann durch Einschrauben von Schrauben durch die Schraubenöffnungen an dem Gehäuse befestigt werden.
Alternativ kann der Induktor 1A in der Form konstruiert werden, dass dieser einen äußeren Harzabschnitt (nicht dargestellt) enthält, der die Umfänge der oben erwähnten montierten Einheit mit isolierendem Harz abdeckt bzw. ummantelt, wobei kein Gehäuse vorgesehen ist. Beispiele des Harzes, das als äußerer Harzabschnitt verwendbar wird, enthalten Epoxidharz, Urethanharz, PPS-Harz, Polybutylen-Terephthalat-(PBT)-Harz, Acrylonitril-Butadien-Styren-(ABS)-Harz und nicht gesättigtes Polyester. Durch Weglassen des Gehäuses kann die Größe des Induktors weiter verringert werden. Ferner kann durch Konstruieren des äußeren Harzabschnitts, so dass ein Teil des Magnetkerns und Teile der Spulen freigelegt sind, wobei eine Installationsfläche, die auf einer Seite einer Kühlbasis in der oben dargelegten montierten Einheit vorgesehen ist, wenn der Induktor auf einer Kühlbasis installiert ist, beispielsweise Wärme des Magnetkerns und der Spulen einfach zur Kühlbasis abgegeben werden, wodurch ein Induktor mit einer ausgezeichneten Wärmeabgabewirkung bereitgestellt wird. Ferner können in der Form, die den äußeren Harzabschnitt enthält, ohne dass Harz enthalten ist, die Endabschnitte der Drähte der Hauptspule und der Nebenspule einfach an die gewünschten Positionen herausgeführt werden, und der Freiheitsgrad bezüglich der Gestaltung von Verbindungspositionen der Anschlusselemente kann erhöht werden.
Ferner sind beide Endabschnitte der Drähte der Hauptspule und der Nebenspule über das Gussharz und die äußeren Harzabschnitte freigelegt, so dass die Anschlusselemente mit den Endabschnitten verbunden werden können oder die Anschlusselemente miteinander verbunden werden können.
Durch Anwenden der oben beschriebenen Form, in der die zusammengefügte bzw. montierte Einheit aus dem Magnetkern 10A, der Hauptspule 11A und der Nebenspule 12A in dem Gehäuse enthalten ist oder in der der äußere Harzabschnitt um die montierte Einheit ausgeformt ist, können der Magnetkern 10A, die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12A gegen äußere Einflüsse und mechanische Beschädigungen geschützt werden, und die montierte Einheit kann einfacher gehandhabt werden. Das Gehäuse und der äußere Harzabschnitt können gleichermaßen für andere Ausführungsformen und Modifikationen, die später beschrieben werden, angewendet werden.
[Montage des Induktors]
Der Induktor 1A, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist, kann wie folgt ausgebildet werden. Die folgende Beschreibung wird mit Bezug auf die 4 getätigt.
Zunächst werden die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b durch Fixieren der Kernteile und der Spaltelemente zusammen mit beispielsweise einem Haftvermittler ausgebildet, und jeder hülsenförmige Abschnitt 14b des Isolators 14 wird um jeden der Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b angeordnet. Das Hauptspulenelement 11a der Hauptspule 11A, das separat durch Wickeln des ummantelten rechteckförmigen Drahts hergestellt wird, wird über den Innenkernabschnitt 10c _a angeordnet, der den hülsenförmigen Abschnitt 14b enthält, und das Hauptspulenelement 11b, das auch getrennt hergestellt wird, wird über den Innenkernabschnitt 10c _b, der den hülsenförmigen Abschnitt 14b enthält, angeordnet.
Als nächstes werden ein rahmenförmiger Abschnitt 14f des Isolators 14 und ein Außenkernabschnitt 10e in Kontakt mit entsprechenden einen Endoberflächen der Hauptspulenelemente 11a und 11b gehalten, und der andere rahmenförmige Abschnitt 14f des Isolators 14 und der andere Außenkernabschnitt 10e werden in Kontakt mit entsprechenden anderen Endoberflächen der Hauptspulenelemente 11a und 11b gehalten. Ferner werden die rahmenförmigen Abschnitte 14f und die Außenkernabschnitte 10e so angeordnet, dass die Hauptspulenelemente 11a und 11b zwischen beiden Außenkernabschnitten 10e sandwichartig angeordnet werden. In einem solchen Zustand werden die Außenkernabschnitte 10e und die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b, wobei die letzteren über die Durchgangsöffnungen der rahmenförmigen Abschnitte 14f freigelegt werden, unter Verwendung beispielsweise eines Haftvermittlers miteinander verbunden. Mit diesem Schritt wird eine Vormontage des ringförmigen Magnetkerns 10A und der Hauptspule 11A ausgeführt. Der zurückgebogene Abschnitt 11r wird auf der Unterstützung des rahmenförmigen Abschnitts 14f angeordnet.
Nachdem das Nebenspulenelement 12a durch Wickeln eines ummantelten elektrischen Drahts um ein Hauptspulenelement 11a ausgebildet ist, wird der ummantelte elektrische Draht zu der Seite geführt, welche das andere Hauptspulenelement 11b enthält, und das Nebenspulenelement 12b wird durch Wickeln desselben ummantelten elektrischen Drahts um das andere Hauptspulenelement 11b ausgebildet. Zu der Zeit kann der ummantelte elektrische Draht so gewickelt werden, dass der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen jedes der Nebenspulenelemente 12a und 12b größer als der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen jedes der Hauptspulenelemente 11a und 11b ist. Alternativ kann nach dem Wickeln des ummantelten elektrischen Drahts in einem Zustand, in dem die benachbarten Wicklungen jedes der Nebenspulenelemente 12a und 12b in Kontakt zueinander stehen, der Abstand zwischen diesen benachbarten Wicklungen vergrößert werden, so dass der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen jedes der Nebenspulenelemente 12a und 12b größer als der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen jedes der Hauptspulenelemente 11a und 11b ist. Der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen in jeder der Spulen kann auf die gewünschte Größe vergrößert werden. Mit diesem Schritt können eine montierte Einheit, welche eine Spulenanordnung, in der die Nebenspule 12A konzentrisch um die Hauptspule 11A angeordnet ist, und den Magnetkern 10A enthält, ausgebildet werden, wie es in den 1 und 3 dargestellt ist.
Anschlusselemente werden an den Endabschnitten 11e des Drahts 11w, der die Hauptspulenelemente 11a und 11b ausbildet, und an den Endabschnitten 12e des Drahts 12w angebracht, der die Nebenspulenelemente 12a und 12b ausbildet, wobei die Hauptspulenelemente 11a und 11b und die Nebenspulenelemente 12a und 12b konzentrisch vorgesehen sind. Ferner sind einer der Endabschnitte 11e des Drahts 11w und einer der Endabschnitte 12e des Drahts 12w über die Anschlusselemente miteinander verbunden. Mit diesem Schritt wird der Induktor 1A, der die Montageeinheit des ringförmigen Magnetkerns 10A, die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12A enthält, ausgebildet.
Als Alternative kann der Induktor 1A wie folgt ausgebildet werden. Nach dem getrennten Herstellen der Nebenspule werden die Nebenspulenelemente 12a und 12b entsprechend über die Hauptspulenelemente 11a und 11b angeordnet, um einen Spulenaufbau einer geschichteten Struktur auszubilden, und die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b, um die jeweils der hülsenförmige Abschnitt 14b des Isolators 14 angeordnet ist, sind entsprechend in den Hauptspulenelementen 11a und 11b des Spulenaufbaus angeordnet. Der Induktor 1A kann anschließend durch sandwichartiges Anordnen des oben erwähnten Aufbaus, der den Innenkernabschnitt 10c enthält, zwischen die rahmenförmigen Abschnitte 14f der Isolatoren 14 und zwischen die Außenkernabschnitte 10e ausgebildet werden. Beim Ausbilden des oben dargestellten Spulenaufbaus der geschichteten Struktur, um zu vermeiden, dass sich die Endabschnitte 11e der Drähte 11w, die die Hauptspulenelemente 11a und 11b ausbilden, bei dem Montagearbeitsablauf der Nebenspule 12A stören, ist es vorteilhaft, beispielsweise die Endabschnitte 11e in der axialen Richtung der Hauptspulenelemente 11a und 11b so zu erweitern, dass die Endabschnitte 11e nicht von den Außenumfängen der Wicklungen der Hauptspulenelemente 11a und 11b hervorstehen. Ferner werden nach der Montage der Nebenspulenelemente 12a und 12b um die Hauptspulenelemente 11a und 11b entsprechend die Endabschnitte 11e der Drähte 11w vorteilhafterweise geeignet gebogen, zur einfacheren Anbringung der Anschlusselemente und einfacheren Verbindung der Nebenspulenelemente. Alternativ können bei der Montage der Nebenspulenelemente 12a und 12b entsprechend um die Hauptspulenelemente 11a und 11b, die Nebenspulenelemente 12a und 12b etwas verformt werden, und nach der Montage der Nebenspulenelemente 12a und 12b können diese umgeformt werden.
Der Induktor 1A in der Form, in der dieser das Gehäuse enthält, oder in der Form, in der dieser den äußeren Harzabschnitt aufweist, wird durch Anordnen der montierten Einheit aus dem Magnetkern 10A und den Spulen, die wie oben beschrieben erhalten wird, in dem Gehäuse und Füllen des Gussharzes in das Gehäuse oder durch Ummanteln der Umfänge der montierten Einheit mit dem äußeren Harzabschnitt zusammengefügt.
[Testbeispiel 1]
Die Streuinduktivität wurde durch Simulation bestimmt, wobei der Abstand t zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule geändert wurde.
In diesem Test wurde die Streuinduktivität bestimmt, wobei der Abstand t zwischen den benachbarten Wicklungen jedes Nebenspulenelements, das konzentrisch um das Hauptspulenelement gelegt wurde, in einem Zustand geändert, in dem in einem Paar der Hauptspulenelemente der Hauptspule der Abstand t_i zwischen benachbarten Wicklungen des Hauptspulenelements im Wesentlichen 0 (hier t_i = 0,1 mm) betrug. In diesem Test wurde die Anzahl der Wicklungen jedes Nebenspulenelements auf 10 festgelegt, und die Anzahl der Wicklungen jedes Hauptspulenelements wurde auf 60 festgelegt. Während diese Zahlen konstant gehalten wurden, wie es in 3 gezeigt ist, wurde ein Abstand t_n (n = 1, 2, ...) in jedem der Nebenspulenelemente geändert, und eine axiale Länge l_n (n = 1, 2, ...) in jedem der Nebenspulenelemente wurde geändert. Die Abstände t in beiden Nebenspulenelementen der Nebenspule wurden gleich festgelegt.
Die Streuinduktivität wurde bestimmt, wenn ein Strom von 1A lediglich der Hauptspule in einem Zustand zugeführt wurde, in dem das Paar von Nebenspulenelementen kurzgeschlossen war. Die Resultate sind in der Tabelle I gezeigt.
Verglichen mit der geschichteten Form, die oben beschrieben ist, wurde ein Induktor 1z vorbereitet, der eine Struktur aufwies (im Folgenden als eine „longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form” bezeichnet), in der, wie es in 2(II) dargestellt ist, eine Hauptspule 110z und eine Nebenspule 120z koaxial zueinander angeordnet wurden. Wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1 enthält der Induktor 1z einen Magnetkern 100z, der ein Paar von Innenkernabschnitten 100c _a und 100c _b aufweist, und ein Paar von Außenkernabschnitten 10e, eine Hauptspule 110z und eine Nebenspule 120z. Anders gesagt, wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1, enthält der Induktor 1z den Magnetkern 100z zusammen mit der Hauptspule 110z und der Nebenspule 120z.
Die Hauptspule 110z enthält ein Paar von Hauptspulenelementen 111a und 111b, und die Nebenspule 120z enthält ein Paar von Nebenspulenelementen 120a und 120b. Ein Hauptspulenelement 111a und ein Nebenspulenelement 120a sind über einem Innenkernabschnitt 110a benachbart zueinander angeordnet, und das andere Hauptspulenelement 111b und das andere Nebenspulenelement 120b sind über dem anderen Innenkernabschnitt 100c _b benachbart zueinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Hauptspulenelemente 111a und 111b und die Nebenspulenelemente 120a und 120b über den Magnetkern 100z in einem Zustand angeordnet, in dem alle Wicklungen, welche die Nebenspule 120z bilden, sich nicht mit der Hauptspule 110z überlappen. Ferner sind die Hauptspulenelemente 111a und 111b und die Nebenspulenelemente 120a und 120b entsprechend in einem Zustand über den Innenkernabschnitten 100c _a und 100c _b angeordnet, in dem eine Lücke, die einen geeigneten Abstand w aufweist, zwischen dem Hauptspulenelement 111a (111b) und dem Nebenspulenelement 120a (120b) ausgebildet ist. Mit dem Vorhandensein der Lücke w fließt ein Teil des Magnetflusses, der von beiden Spulen 110z und 120z erzeugt wird, durch den Magnetkern 100z, und der andere Teil streut zwischen beiden Spulen 110z und 120z, wie es mit einer Ein-Punkt-Strichlinie in 2(II) gezeigt ist (jeder Pfeil stellt die Richtung des Magnetflusses dar). Die Streuinduktivität, die durch den Streumagnetfluss spezifiziert wird, der entweder der Hauptspule 110z oder der Nebenspule 120z zuordenbar ist, wird durch Einstellen des Abstands w der Lücke (das heißt der Länge der Lücke in der axialen Spulenrichtung) erhalten. Ferner kann ein Kopplungskoeffizient k zwischen beiden Spulen 110z und 120z durch Einstellen des Abstands w geändert werden.
Aufgrund dessen, dass ein Magnetkern 100z gemeinsam mit der Hauptspule 110z und der Nebenspule 120z vorgesehen ist, weist auch der Induktor 1z in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form eine kleinere Installationsfläche und eine geringere Größe auf, als in dem Fall, in dem der Glättungsinduktor und der Resonanzinduktor separat voneinander angeordnet sind. Ferner, da die Hauptspule 110z und die Nebenspule 120z beide über den Innenkernabschnitten angeordnet sind, kann der Induktor 1z eine kleinere Installationsfläche bzw. einen kleineren Installationsbereich aufweisen, als wenn beispielsweise die Hauptspule 110z über den Innenkernabschnitten angeordnet wäre und die Nebenspule 120z über den Außenkernabschnitten 10e angeordnet wäre. Ferner können mit dem Induktor 1z in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form beide Spulen 110z und 120z einfach über dem Magnetkern 100z angeordnet werden, und eine höhere Produktivität kann erhalten werden.

Hier wurde die Anzahl der Wicklungen jedes Hauptspulenelements in dem Induktor 1z auf 60 festgelegt, wurde die Anzahl der Wicklungen jedes Nebenspulenelements auf 10 festgelegt und wurde der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen aller Spulenelemente auf im Wesentlichen 0 festgelegt (hier t₁ = 0,1 mm). Ferner wurde der Abstand w der Lücke eingestellt, um einen Kopplungskoeffizienten k von 0,9 zwischen beiden Spulen 110z und 120z bereitzustellen, und die Streuinduktivität wurde unter den gleichen Bedingungen wie für den oben beschriebenen Induktor der geschichteten Form gemessen. Auch diese Resultate sind in der Tabelle I dargestellt. [Tabelle]

Probennummer	Abstand t zwischen Wicklungen (mm)	Streuinduktivität (μH)
1-1	0,3 mm (Figur 3(II): t₂)	2
1-2	0,5 mm	1,6
1-3	1,0 mm (Figur 3(I): t₁)	1,2
Vergleichende (longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form)	-	5

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, weist der Induktor in der geschichteten Form, in der die Hauptspule und die Nebenspule konzentrisch angeordnet sind, eine kleinere Streuinduktivität als der Induktor in der longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form auf. Insbesondere ist ersichtlich, dass, wenn sich der Abstand t zwischen den benachbarten Wicklungen in jedem Nebenspulenelement der Nebenspule vergrößert, im Vergleich mit dem Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen in jedem Hauptspulenelement der Hauptspule, die Streuinduktivität effizienter verringert werden kann. Ferner ist ersichtlich, dass verschiedene Werte der Streuinduktivität durch Ändern des Abstands t zwischen den benachbarten Wicklungen in jedem Nebenspulenelement oder durch Ändernd es Layouts der Hauptspule und der Nebenspule erhalten werden kann.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Wenn der Induktor 1A als eine Komponente eines Zwei-Wege-DC/DC-Wandlers montiert wird, kann der Induktor 1A nicht nur Aufwärts- und Abwärtstransformationen mit Bereitstellung der Hauptspule 1A durchführen, sondern auch ein sanftes bzw. weiches Umschalten bei den Aufstiegs- und Abstiegstransformationen, durch die Bereitstellung der Nebenspule 1B, wodurch ein Verlust verringert wird, der dem Umschaltvorgang zuzuordnen ist. Insbesondere, da beide Spulen 11A und 12A den einen Magnetkern 10A gemeinsam nutzen, weist der Induktor 1A eine geringere Größe auf, als wenn der Resonanzinduktor und der Glättungsinduktor getrennte bzw. separate Elemente wären. Ferner, da die Hauptspulenelemente 11a und 11b der Hauptspule 11A und die Nebenspulenelemente 12a und 12b der Nebenspule 12A in dem Induktor 1A über die Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b des ringförmigen Magnetkerns 10A entsprechend konzentrisch angeordnet sind, weist der Induktor 1A eine kürzere axiale Länge als beispielsweise der Induktor auf, in dem die Resonanzspule über dem Außenkernabschnitt 10e angeordnet ist, oder der Induktor in der longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form, die in 2(II) dargestellt ist. Auch das trägt zur Verringerung der Größe des Induktors 1A bei.
Ferner ist die Streuinduktivität des Induktors 1A in der geschichteten Form kleiner als die des Induktors in der longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form, die in 2(II) dargestellt ist. Insbesondere kann die Streuinduktivität des Induktors 1A durch Anwenden der Form weiter verringert werden, in der der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen in der Nebenspule größer als der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen in der Hauptspule ist. Folglich kann der Induktor 1A geeignet in einem Fall angewendet werden, in dem die Streuinduktivität wünschenswerterweise klein gehalten wird. Ferner kann eine Streuinduktivität des Induktors 1A mit verschiedenen Werten erhalten werden, durch geeignetes Einstellen des Abstands t zwischen den benachbarten Wicklungen in der Nebenspule, wie es aus dem oben beschriebenen Testbeispiel 1 ersichtlich ist. Die erhaltene Streuinduktivität kann beispielsweise als Induktivität Lr für das weiche Umschalten erhalten werden. Somit kann der Induktor 1A in einer Form erhalten werden, in der dieser auch die Induktivität Lr enthält, und dieser eine geringere Größe aufweist, als wenn die Induktivität Lr als separates Element angeordnet wäre.
Ferner kann in dem Induktor 1A, da die Hauptspule 11A aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, der Raumfaktor der Spule vergrößert werden und die axiale Länge der Hauptspulenelemente 11a und 11b kann verkürzt werden. Ferner, da die axiale Länge der Nebenspulenelemente 12a und 12b vergleichbar mit oder kleiner als die der Hauptspulenelemente 11a und 11b ist, ist es in dem oben beschriebenen Induktor 1A nicht erforderlich, die Länge der Innenkernabschnitte 10c _a und 10c _b des Magnetkerns 10A (das heißt die Länge in der axialen Spulenrichtung) zu vergrößern, selbst mit einer Struktur, die die Nebenspule 12A zusätzlich zu der Hauptspule 11A enthält. Das trägt weiter zu einer Verringerung der Größe des Induktors 1A bei.
Ferner kann in dem Induktor 1A, da die Nebenspule 12A mit dem ummantelten elektrischen Draht aufgebaut ist und eine gute Isolationsleistungsfähigkeit aufweist, die Isolation zwischen dem Hauptspulenelement 11a (11b) und dem Nebenspulenelement 12a (12b) ausreichend sichergestellt werden. Ferner, da der Induktor 1A kein zusätzliches Isolationselement enthält, das zwischen den konzentrisch angeordneten Spulenelementen 11a und 12a (11b und 12b) angeordnet ist, ist es möglich, die Größe und die Anzahl der Komponenten entsprechend der Weglassung des zusätzlichen Isolationselements zu verringern. Ferner, da die Nebenspule 12A mittels des ummantelten elektrischen Drahts aufgebaut ist, können die Nebenspulenelemente einfach um die Hauptspulenelemente ausgebildet werden, beispielsweise durch manuelles Wickeln. Folglich weist der Induktor 1A eine höhere Produktivität auf. Ferner, da beide Spulen 11A und 12A über lediglich Teile des Magnetkerns 10A und des Magnetkerns 10A angeordnet sind, der freigelegte Bereiche aufweist, in denen keine Spulen vorgesehen sind, kann der Induktor 1A Wärme beider Spulen 11A und 12A einfach über die freigelegten Bereiche abgeben und somit weist dieser auch eine ausgezeichnete Wärmeabgabewirkung auf.
(Ausführungsform 2)
Der Induktor 1A der Ausführungsform 1 wurde oben in Verbindung mit der Form beschrieben, bei der der Draht 11w der Hauptspule 11A und der Draht 12w der Nebenspule 12A aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Der Induktor kann auch in der Form hergestellt werden, bei der der Draht der Hauptspule und der Draht der Nebenspule aus gleichen Materialien gefertigt sind, beispielsweise aus einem ummantelten elektrischen Draht. Da eine isolierende Mantelschicht des ummantelten elektrischen Drahts eine ausgezeichnete elektrische Isolationseignung für den ummantelten rechteckförmigen Draht aufweist, kann eine ausreichende Isolation zwischen den Hauptspulenelementen und den Nebenspulenelementen des Induktors in der geschichteten Form erhalten werden, in der die Hauptspulenelemente und die Nebenspulenelemente konzentrisch angeordnet sind. In der Form der Ausführungsform 2 kann somit eine ausreichende Isolation sichergestellt werden, ohne zusätzliches Anordnen von Isolationselementen zwischen den Hauptspulenelementen und den Nebenspulenelementen. Die Verwendung des ummantelten elektrischen Drahts ermöglicht ferner, dass die Spulen, die konzentrisch angeordnet sind, einfach durch manuelles Wickeln ausgebildet werden können, wie es oben beschrieben ist.
(Ausführungsform 3)
In einer alternativen Form können der Draht der Hauptspule und der Draht der Nebenspule beide aus ummantelten rechteckförmigen Drähten gefertigt sein. In dieser Form ist es im Besonderen einfacher, Spulen zu erhalten, welche größere Raumnutzungsfaktoren aufweisen, durch Bereitstellen beider Spulen als Hochkantspulen. Ferner, durch Bereitstellen beider Spulen als Hochkantspulen, wenn entsprechende eine Endabschnitte der Drähte beider Spulen direkt miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, kann ein ausreichende eine Kontaktfläche (typischerweise eine Schweißfläche) sichergestellt werden, und ein gemeinsames Anschlusselement kann an die verbundenen einen Endabschnitten angebracht werden. Als Folge davon ist es möglich, die Anzahl von Anschlusselementen und die Anzahl der Schritte zum Anbringen der Anschlusselemente zu verringern.
In dieser Ausführungsform, wenn ein Strombetrag, der der Nebenspule zugeführt wird, vergleichsweise klein ist, kann eine Querschnittsfläche eines Leiters des Drahts (hier ein rechteckförmiger Draht), der die Nebenspule ausbildet, verringert werden. Beispielsweise, wenn der ummantelte rechteckförmige Draht, der die Nebenspule bildet, und der ummantelte rechteckförmige Draht, der die Hauptspule bildet, die gleiche Breite aufweisen, kann der ummantelte rechteckförmige Draht, der die Nebenspule bildet, aus einem Draht gefertigt werden, der einen Leiter aufweist, der eine geringere Dicke aufweist. Da der ummantelte rechteckförmige Draht (Leiter), der die Hauptspule bildet, und der ummantelte rechteckförmige Draht (Leiter), der die Nebenspule bildet, die gleiche Breite aufweisen, kann eine ausreichende Kontaktfläche zwischen diesen sichergestellt werden.
Bei dem Induktor in der geschichteten Form, wenn der Draht der Hauptspule und der Draht der Nebenspule beide ummantelte rechteckförmige Drähte sind, kann eine Schwierigkeit bei der Arbeit des Anordnens der Nebenspule um die Hauptspule auftreten, aufgrund einer Störung mit den Endabschnitten des Drahts der Hauptspule. Der Montagevorgang kann beispielsweise durch Erweitern der Endabschnitte des Drahts der Hauptspule in der axialen Richtung der Nebenspule, wie es oben beschrieben ist, vor der Montage der Nebenspule an der Hauptspule vereinfacht werden.
Ferner kann bei dem Induktor in der geschichteten Form, wenn der Draht der Hauptspule und der Draht der Nebenspule beide aus ummantelten rechteckförmigen Drähten gefertigt sind, eine Schwierigkeit bei der Arbeit des Anordnens der Nebenspule um die Hauptspule auftreten, wenn beide Spulen kontinuierliche Spulen sind, die zurückgebogene Abschnitte aufweisen. Die Nebenspule kann einfach um die Hauptspule angeordnet werden, beispielsweise durch Ausbilden des zurückgebogenen Abschnitts der Nebenspule, so dass sich dieser bezüglich der Hauptspule außen etwas nach oben erstreckt, oder durch Anwenden einer verbundenen Spule als wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule, wobei die Spulenelemente der einen Spule aus getrennten Drähten ausgebildet sind und miteinander integriert sind. Während entsprechende eine Endabschnitte der Drähte der Spulenelemente miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch Anwenden eines zusätzlichen Plattenelements für die Verbindung, kann die Anzahl der Verbindungspunkte und die Anzahl der Verbindungsschritte verringert werden, durch direktes Verbinden der oben erwähnten einen Endabschnitte, beispielsweise durch Schweißen. Wenn die einen Endabschnitte direkt miteinander verbunden werden, kann die Verbindungsarbeit vereinfacht werden, beispielsweise durch Biegen wenigstens eines der Drähte, je nach Erfordernis, in eine solche Form, dass die Endabschnitte der Drähte beider Spulenelemente so nah wie möglich aneinander positioniert sind. Ferner wird die Arbeit des Anordnens der Nebenspule durch Ausführen der Arbeit des miteinander Verbindens der Hauptspulenelemente vereinfacht, nachdem die Nebenspule um die Hauptspule angeordnet wurde.
In den Ausführungsformen 1 und 2 kann zumindest entweder die Hauptspule oder die Nebenspule als die oben beschriebene verbundene Spule vorgesehen sein. Wenn der ummantelte elektrische Draht als der Draht wie in Ausführungsform 2 verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass Anschlusselemente mit entsprechenden Endabschnitten der Drähte der Spulenelemente der Hauptspule (oder der Nebenspule) verbunden werden und diese Spulenelemente miteinander über diese Anschlusselemente verbunden werden.
Darüber hinaus kann bei dem Induktor der geschichteten Form, wenn der Draht der Hauptspule und der Draht der Nebenspule beide aus ummantelten rechteckförmigen Drähten gefertigt sind, die elektrische Isolation zwischen der Hauptspule und der Nebenspule in dem geschichteten Zustand verbessert werden, durch Positionieren eines Isolationselements, wie beispielsweise eines Isolationspapiers 140 (vergleiche 6(I), die später beschrieben wird) oder eines hülsenförmigen Spulenelements 141 (vergleiche 6(II), die später beschrieben wird), das aus einem isolierenden Material gefertigt ist, zwischen die Hauptspule und die Nebenspule. Da das Isolationspapier 140 vergleichsweise dünn ist, vergrößert die Verwendung des Isolationspapiers 140 nicht übermäßig die Größe des Aufbaus der konzentrisch angeordneten Hauptspule und Nebenspule in der geschichteten Richtung, wodurch die Abmessung des Induktors klein gehalten werden kann. Ferner ist das Isolationspapier 140 vergleichsweise preiswert und die Materialkosten können gering gehalten werden. Auf der anderen Seite kann das hülsenförmige Spulenelement 141 aus dem gleichen Material wie das des oben beschriebenen Isolators 14 gefertigt sein und kann in einer gewünschten Form und Dicke selektiv ausgebildet werden. Ferner kann das hülsenförmige Spulenelement 141 einfach um die Hauptspule angeordnet werden, durch Ausbilden des Spulenkörpers 141 in einer kombinierten Struktur (vergleiche 6(III), die später beschrieben wird) von Teilbereichen, wie bei dem hülsenförmigen Abschnitt 14b des oben beschriebenen Isolators 14. Ferner kann durch Bereitstellen an dem Spulenkörper 141 eines Positionierungsabschnitts (beispielsweise eines Vorsprungs oder einer Nut) zur Positionierung zumindest entweder der Hauptspule oder der Nebenspule die Spulen einfach an der gewünschten Stelle angeordnet werden, da die Positionierung der Spulen bezüglich des Spulenkörpers 141 vereinfacht wird. Folglich kann der Induktor einfach montiert werden.
Bei den Induktoren der Ausführungsformen 1 und 2 kann auch die elektrische Isolation zwischen der Hauptspule und der Nebenspule weiter verbessert werden, wie es oben beschrieben ist, durch Bereitstellen des Isolationspapiers 140 oder des Spulenkörpers 141.
Bei dem Induktor in der geschichteten Form können die Nebenspulenelemente der Nebenspule jeweils eine flache Spule sein, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine flache Weise erhalten wird. In diesem Fall können die Höhe der Nebenspule (das heißt die Größe der Nebenspule in einer Richtung senkrecht sowohl auf der axialen Richtung der Spule als auch der Richtung, in der das Paar von Nebenspulenelementen nebeneinander angeordnet ist) und die Breite der Nebenspule (das heißt die Größe der Nebenspule in der Richtung, in der das Paar der Nebenspulenelemente nebeneinander angeordnet ist) im Vergleich mit dem Fall verringert werden, in dem die Nebenspule als eine Hochkantspule ausgebildet ist. Folglich kann die Größe des Induktors durch Anwenden der Nebenspule, die als flache Spule ausgebildet ist, weiter verringert werden. Ferner kann, indem die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule kleiner als die der Hauptspule festgelegt ist, die axiale Länge der Nebenspule verringert werden, selbst in dem Zustand, in dem der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule größer ist. Als Folge davon wird vermieden, selbst wenn die Nebenspule als eine Flachspule ausgebildet ist, dass sich die Länge der Nebenspule übermäßig vergrößert, und die Größe des Induktors kann klein gehalten werden.
(Ausführungsform 4)
Alternativ können die Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, jeweils aus einem Draht 13w gefertigt werden, der ein ummantelter runder Draht ist, der eine isolierende Mantelschicht (typischerweise ein Drahtlackmantel) 13i aufweist, die auf einen Außenumfang eines Leiters 13c in der Form eines aus Kupfer gefertigten runden Drahts aufgebracht ist, wie es in 5(III) dargestellt ist. Der ummantelte runde Draht kann eine Spule bereitstellen, die eine größere Raumausnutzung als eine Spule aufweist, die aus dem ummantelten elektrischen Draht gefertigt ist. Ferner ist der ummantelte runde Draht weicher als der ummantelte elektrische Draht und kann einfacher durch manuelles Wickeln gewickelt werden.
Es ist auch möglich, den ummantelten runden Draht anstelle des ummantelten rechteckförmigen Drahts, der die Hauptspule in Ausführungsform 1 bildet, zu verwenden, die ummantelten runden Drähte als die Drähte zu verwenden, welche sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule bilden, oder entweder die Hauptspule oder die Nebenspule mittels des ummantelten rechteckförmigen Drahts oder des ummantelten elektrischen Drahts zu bilden und die andere Spule mittels des ummantelten runden Drahts zu bilden.
Wenn lediglich der ummantelte runde Draht verwendet wird, als Drähte, welche sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule bilden, oder wenn der ummantelte runde Draht und der ummantelte rechteckförmige Draht verwendet werden, wie es in 6 dargestellt ist, das heißt, wenn der ummantelte elektrische Draht, der in 5(II) dargestellt ist, nicht verwendet wird, kann die Isolation zwischen der Hauptspule 11A und der Nebenspule 11B verbessert werden, beispielsweise durch Anordnen des Isolationspapiers 140 zwischen allen Hauptspulenelementen 11a und 11b der Hauptspule 11A und allen Nebenspulenelementen 12a und 12b der Nebenspule 12B, wobei die Hauptspule 11A und die Nebenspule 11B in der geschichteten Form konzentrisch angeordnet sind, wie bei dem Induktor 1B, der in 6(I) dargestellt ist, oder durch Anordnen des hülsenförmigen Spulenkörpers 141 zwischen allen Hauptspulenelemente 11a und 11b der Hauptspule 11A und allen Nebenspulenelementen 12a und 12b der Nebenspule 12B, wobei die Hauptspule 11A und die Nebenspule 12B in der geschichteten Form konzentrisch angeordnet sind, wie bei dem Induktor 1C, der in 6(II) dargestellt ist.
(Ausführungsform 5)
Alternativ kann der Draht in der Form eines lagenförmigen oder folienartigen Drahts vorliegen, der durch Schichten einer isolierenden Mantelschicht (beispielsweise Polyimid mit einer Dicke von 0,2 mm) auf die Oberfläche eines Leiters (beispielsweise mit einer Dicke von 0,1 mm × Breite von 1,0 mm), der aus Kupferfolie gefertigt ist, erhalten wird. Der Leiter des lagenförmigen bzw. folienartigen Drahts weist eine geringere Querschnittsfläche und eine geringere Dicke als der oben beschriebene ummantelte rechteckförmige Draht auf. Folglich kann auch eine Spule, welche den lagenförmigen Draht verwendet, bezüglich der Höhe und der Breite wie bei der oben beschriebenen Flachspule verringert werden. Somit kann die Abmessung des Induktors durch Verwenden der Spule eines lagenförmigen Drahts weiter verringert werden. Insbesondere, wenn ein Strombetrag, der während der Verwendung der Nebenspule zugeführt wird, klein ist, das heißt, wenn der Induktor als ein Resonanzinduktor verwendet wird, kann der lagenförmige Draht als der Draht, der die Nebenspule ausbildet, verwendet werden.
(Ausführungsform 6)
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Drähte 11w, 12w und 13w und der Leiter des lagenförmigen Drahts aus Kupfer gefertigt. Wenn ein Strombetrag, welcher der Nebenspule während der Verwendung zugeführt wird, klein ist, das heißt, wenn der Induktor als Resonanzinduktor verwendet wird, kann der Leiter des Drahts, der die Nebenspule bildet, aus einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein, die eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als Kupfer. Das Gewicht des Induktors kann durch Anwenden eines Drahts als Draht der Nebenspule, der einen Leiter aufweist, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, verringert werden.
(Ausführungsform 7)
Der Induktor 1A der Ausführungsform 1 wurde oben beschrieben, indem das Anschlusselement an jeden der beiden Endabschnitte 11e der Drahts 11w der Hauptspule 11A und beiden Endabschnitten 12e des Drahts 12w der Nebenspule 12A angebracht wird, das heißt indem dieser insgesamt vier Anschlusselemente enthält. In einer anderen Form können ein Endabschnitt 11e des Drahts 11w der Hauptspule 11A und ein Endabschnitt 12e des Drahts 12w der Nebenspule 12A direkt miteinander verbunden werden.
Entsprechende Leiter der Drähte 11w und 12w können direkt miteinander durch Schweißen verbunden werden, beispielsweise durch TIG-Schweißen, Laserschweißen oder Widerstandsschweißen, oder mittels Druckbonden, Kaltdruckschweißen oder Vibrationsschweißen. Insbesondere, wenn wenigstens entweder der Draht, der die Hauptspule ausbildet, oder der Draht, der die Nebenspule ausbildet, ein ummantelter rechteckförmiger Draht ist, wird der Arbeitsablauf zum Verbinden beider Spulen vereinfacht, da eine ausreichende Kontaktfläche beim Verbindungsvorgang sichergestellt werden kann. Dieser Punkt trägt zur Erhöhung der Produktivität des Induktors bei. Ferner kann durch direktes miteinander Verbinden entsprechender einer Endabschnitte der Drähte der Hauptspule und der Nebenspule ein Anschlusselement gemeinsam mit beiden Endabschnitten verwendet werden, und die Anzahl der Anschlusselemente und die Anzahl der Schritte zum Anbringen der Anschlusselemente kann verringert werden. Als Folge davon kann die Montagearbeit des Induktors verbessert werden. Der Induktor enthält in dieser Form insgesamt drei Anschlusselemente.
(Ausführungsform 8)
Induktoren 1D bis 1F der Ausführungsform 8 werden unten mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. In 7(I) ist ein Nebenspulenelement 12b zum einfacheren Verständnis mit schwarz ausgefüllten Kreisen dargestellt. In 8 sind lediglich ein Magnetkern und eine Nebenspule dargestellt, wobei die anderen Komponenten weggelassen sind.
Bei dem Induktor 1A (7(II) der oben beschriebenen Ausführungsform 1 sind die Drähte in den gegenüberliegenden Abschnitten der Wicklungen, welche die Nebenspulenelemente 12a und 12b der Nebenspule 12A ausbilden, das heißt die Drähte, die zwischen den Innenkernabschnitten 10c _a und 10c _b des Magnetkerns 10A angeordnet sind, die in der Querrichtung nebeneinander angeordnet sind, benachbart zueinander in der Querrichtung angeordnet. In einer alternativen Form, wie bei dem Induktor 1D, der in den 7(I) und 8(I) dargestellt ist, können die Drähte in den gegenüberliegenden Abschnitten der Wicklungen, welche die Nebenspulenelemente 12a und 12b der Nebenspule 12A ausbilden, das heißt die Drähte, die zwischen den Innenkernabschnitten 10c _a und 10c _b angeordnet sind, in einem überlappenden Zustand in der axialen Richtung der Nebenspulenelemente 12a und 12b angeordnet sein.
Bei dem Induktor 1D dieser Ausführungsform sind der Draht, der die Wicklungen des Nebenspulenelements 12a ausbildet, und der Draht, der die Wicklungen des anderen Nebenspulenelements 12b ausbildet, abwechselnd Wicklung je Wicklung angeordnet. Anders gesagt ist die Nebenspule 12D des Induktors 1D so konstruiert, dass zwischen den benachbarten Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a ausbilden, die Wicklungen, welche das andere Spulenelement 12b ausbilden, jeweils dazwischen vorgesehen sind bzw. gelegt sind. Wie es in 7(I) dargestellt ist, sind die Drähte beider Nebenspulenelemente 12a und 12b, die zwischen den Innenkernabschnitten 10c _a und 10c _b angeordnet sind, auf einer geraden Linie positioniert.
Somit, da die Drähte beider Nebenspulenelemente 12a und 12b in einer überlappenden Beziehung in der axialen Richtung der Nebenspule angeordnet sind, kann der Abstand zwischen den Innenkernabschnitten 10c _a und 10c _b in dem Induktor 1D schmaler als bei dem Induktor 1A, der in 7(II) dargestellt ist, festgelegt werden. Folglich kann die Breite (das heißt die Abmessung in der Richtung (vertikale Richtung in 7) senkrecht auf der axialen Spulenrichtung) jedes Außenkernabschnitts 10e des Magnetkerns 10D in dem Induktor 1D kleiner als bei jedem Außenkernabschnitt 10e des Magnetkerns 10A in dem Induktor 1A festgelegt werden. Folglich weist der Induktor 1D eine geringere Größe als der Induktor 1A auf. Die Nebenspule 12D kann einfach durch manuelles Wickeln des Drahts ausgebildet werden, wie es in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, oder durch Anwenden der verbundenen Spule, wie es in Ausführungsform 3 beschrieben ist. Insbesondere, wenn der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen in jedem der Spulenelemente 12a und 12b groß ist, ist es einfach, zwischen die benachbarten Wicklungen des einen Spulenelements 12a jede der Wicklungen des anderen Spulenelements 12b zu positionieren. Ferner ist es in dieser Ausführungsform einfacher, da der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen für alle benachbarten Wicklungen, welche beide Nebenspulenelemente 12a und 12b bilden, gleichmäßig ist, jede der Wicklungen des anderen Nebenspulenelements 12b zwischen die benachbarten Wicklungen des einen Nebenspulenelements 12a zu positionieren.
Ferner können bezüglich der Form, bei der der Draht, der die Wicklungen eines Nebenspulenelements 12a ausbildet, und der Draht, der die Wicklungen des anderen Nebenspulenelements 12b ausbildet, abwechselnd Wicklung je Wicklung angeordnet sind, wie es oben beschrieben ist, diese Drähte abwechselnd in Einheiten von mehreren Wicklungen (hier zwei Wicklungen) angeordnet werden, wie bei dem Induktor 1E, der in 8(II) dargestellt ist. In dieser Form, da der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungseinheiten bei jedem der Nebenspulenelemente 12a und 12b einer Nebenspule 12E größer als bei der Nebenspule 12D des Induktors 1D ist, ist zu erwarten, dass die Streuinduktivität weiter verringert werden kann.
Alternativ können, wie bei einem Induktor 1F, der in 8(III) dargestellt ist, eine Endoberfläche eines Nebenspulenelements 12a einer Nebenspule 12F und eine Endoberfläche der anderen Spulenelemente 12b auf eine einander überlappende Weise angeordnet werden. In dieser Form ist die Anzahl der Punkte, an denen sich beide Nebenspulenelemente 12a und 12b in der axialen Richtung der Nebenspule überlappen, verringert. Folglich ist es nicht notwendig, den Draht eines Nebenspulenelements 12a und den Draht des anderen Nebenspulenelements 12b abwechselnd Wicklung je Wicklung anzuordnen, oder in Einheiten von mehreren Wicklungen, im Unterschied zu den Induktoren 1D und 1F. Folglich kann der Induktor 1F einfacher ausgebildet werden.
(Ausführungsform 9)
Der Induktor 1A der Ausführungsform 1 wurde in Verbindung mit der Form beschrieben, in der entsprechende Zentrumspositionen der Hauptspule 11A und der Nebenspule 12A in der axialen Spulenrichtung gleich sind. Die Streuinduktivität kann nicht nur durch Anordnen der benachbarten Wicklungen der Nebenspule 12A in dem Zustand, in dem diese relativ weit beabstandet sind, geändert werden, sondern auch durch Verschieben der axialen Zentrumsposition der Hauptspule und der axialen Zentrumsposition der Nebenspule voneinander in der axialen Richtung.
In dieser Ausführungsform kann die Länge der Hauptspule (Nebenspule) in der axialen Richtung in dem Aufbau der Hauptspule und der Nebenspule verringert werden, durch geeignetes Einstellen der Anzahl der Wicklungen der Nebenspule, des Abstands zwischen den Wicklungen der Nebenspule, eines Verschiebungsbetrags zwischen den Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule usw. Beispielsweise wird durch Verringern der Anzahl der Wicklungen der Nebenspule, Verschmälern des Abstands zwischen den Wicklungen der Nebenspule oder Verringern des Verschiebungsbetrags vermieden, dass der oben dargelegte Aufbau zu lang wird, und die Länge der Innenkernabschnitte kann einfach verkürzt werden.
Der Aufbau der Hauptspule und der Nebenspule, welche in der axialen Richtung voneinander verschobene Zentrumspositionen aufweisen, kann beispielsweise wie folgt ausgebildet werden. Wenn die Hauptspule von dem ummantelten rechteckförmigen Draht gebildet wird und die Nebenspule von dem ummantelten elektrischen Draht gebildet wird, wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1, werden die Nebenspulenelemente entsprechend um die Hauptspulenelemente an beliebigen Positionen ausgebildet, durch Wickeln der ummantelten elektrischen Drähte um die Hauptspulenelemente auf gleiche Weise wie in dem Fall des Ausbildens des Induktors 1A der Ausführungsform 1. In einer alternativen Weise sind die Hauptspule und die Nebenspule getrennt ausgebildet, und die Nebenspulenelemente werden entsprechend über äußere Umfänge der Hauptspulenelemente an beliebigen Positionen montiert. Anschließend wird jedes Nebenspulenelement in der axialen Richtung verschoben, um die axiale Zentrumsposition des Hauptspulenelements und die axiale Zentrumsposition des Nebenspulenelements so relativ zueinander zu verschieben, dass die gewünschte Streuinduktivität erhalten wird, das heißt, dass der gewünschte Verschiebungsbetrag bereitgestellt wird. Mit einem geeigneten Einstellen des Verschiebungsbetrags kann der Aufbau sowohl der Hauptspule als auch der Nebenspule, deren Zentrumspositionen relativ zueinander verschoben sind, ausgebildet werden. Durch Ausbilden des Aufbaus beider Spulen, wie es oben beschrieben ist, kann ein Induktor, der diesen Aufbau enthält, ausgebildet werden.
Der Verschiebungsbetrag wird vorteilhafterweise geeignet auf der Basis von unten beschriebenen Vergleichsdaten, die im Voraus bereitgestellt werden, ausgewählt. Die Vergleichsdaten werden beispielsweise wie folgt erhalten. Induktoren mit verschiedenen Spezifikationen werden mit geeigneten Kombinationen von Hauptspulen und Nebenspulen hergestellt, bei denen die Querschnittsfläche des Drahts, die Anzahl der Wicklungen, die Anzahl der Länge der Spule, der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen usw. geändert werden. Für jeden der hergestellten Induktoren wird die Streuinduktivität gemessen, wobei die Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule relativ zueinander verschoben werden. Die Vergleichsdaten werden dann durch Bestimmen der Beziehung zwischen dem Verschiebungsbetrag und der Streuinduktivität erhalten.
Insbesondere, wenn wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet wird, kann die Gestalt der Spule kaum verformt werden und wird mit hoher Retention beibehalten. Folglich, wenn die Spule, die aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, nach dem konzentrischen Anordnen der Hauptspule und der Nebenspule verschoben wird, kann die betreffende bzw. Spule einfach bewegt werden.
Ferner kann bei der Form, welche den in der Ausführungsform 3 beschriebenen Spulenkörper zwischen der Hauptspule und der Nebenspule enthält, einfach vermieden werden, dass die relative Positionsbeziehung zwischen beiden Spulen von der bestimmten Positionsbeziehung abweicht, durch Bereitstellen eines Abschnitts zum Positionieren der Hauptspule und der Nebenspule an dem Spulenkörper.
[Testbeispiel 2]
Die Streuinduktivität wurde durch Simulation bestimmt, wobei ein Verschiebungsbetrag 1 der Zentrumsposition in der axialen Richtung zwischen der Hauptspule und der Nebenspule geändert wurde.
Bei diesem Test ist der Verschiebungsbetrag 1 eines Induktors 1β, bei dem eine Zentrumsposition eines Hauptspulenelements 111a (111b) einer Hauptspule 110y in der axialen Richtung und eine Zentrumsposition eines Nebenspulenelements 120a (120b) einer Nebenspule 120y in der axialen Richtung zueinander ausgerichtet sind, wie es in 9(II) dargestellt ist, als 1 = 0 (mm) definiert. Ferner wurde ein Induktor 1α (9(I)), der einen anderen Verschiebungsbetrag 1 aufweist, hergestellt, und die Streuinduktivität wurde bestimmt, wobei der Verschiebungsbetrag 1 auf verschiedene Werte geändert wurde. Genauer gesagt wurde die Anzahl der Wicklungen jedes Nebenspulenelements auf 10 festgelegt, und die Anzahl der Wicklungen jedes Hauptspulenelements wurde auf 60 festgelegt, wobei diese Wicklungszahlen konstant gehalten wurden. Der Abstand zwischen benachbarten zwei aller Wicklungen, welche die Hauptspulenelemente bilden, wurde im Wesentlichen auf 0 mm (hier 0,1 mm) festgelegt, und der Abstand t zwischen benachbarten zwei aller Wicklungen, welche die Nebenspulenelemente bilden, wurde im Wesentlichen auf 0,3 mm festgelegt. Die Streuinduktivität wurde anschließend bestimmt, wobei ein Strom von 1 A lediglich der Hauptspule in einem Zustand zugeführt wurde, bei dem das Paar von Nebenspulenelementen kurzgeschlossen war. Die Resultate sind in der Tabelle II gezeigt. [Tabelle II]

Probennummer Verschiebungsbetrag 1 (mm) Streuinduktivität (μH)

2-1 0 mm 2

2-2 4 mm 2,2

2-3 8 mm 2,8

2-4 12 mm 4,0
Wie aus der Tabelle II ersichtlich ist, kann die Streuinduktivität auch durch relatives Verschieben der Zentrumspositionen beider Spulen in der axialen Richtung geändert werden, anstelle des Vorsehens unterschiedlicher Abstände zwischen den Wicklungen der Hauptspule und der Abstände zwischen den Wicklungen der Nebenspule, wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1. Ferner ist ersichtlich, dass verschiedene Werte der Streuinduktivität erhalten werden kann, durch Einstellen lediglich des Verschiebungsbetrags 1. Somit können Induktoren, welche viele verschiedene Werte der Streuinduktivität aufweisen, ausgebildet werden, nicht nur durch Einstellen des Abstands zwischen den Wicklungen der Nebenspule, sondern auch durch geeignetes Verschieben der Zentrumspositionen beider Spulen in der axialen Richtung. Somit ist eine flexible Anpassbarkeit für die Forderung nach einem Induktor möglich, der der gewünschten Resonanzfrequenz genügt und der eine geringe Größe aufweist.
Allerdings, wenn die Streuinduktivität zu groß ist, besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise bei einem sanften Umschalten eine Stromimpulsbreite zu stark ansteigt, um das geeignete sanfte Umschalten auszuführen. Aus diesem Grund wird der Wert der Streuinduktivität vorzugsweise auf einen solchen Bereich eingestellt, dass das sanfte Umschalten geeignet ausgeführt werden kann.
(Ausführungsform 10)
Ein Induktor 1G der Ausführungsform 10 wird unten mit Bezug auf 10 beschrieben. In 10 und den 11 bis 13, die danach beschrieben werden, wird eine Hauptspule mit ☐ bezeichnet und eine Nebenspule mit o bezeichnet. Ausführungsform 10 stellt den Induktor dar, der als Ringform und zwischengelegte Form unter Verwendung des ummantelten rechteckförmigen Drahts als Hauptspule und des ummantelten elektrischen Drahts als Nebenspule aufgebaut ist.
Wie bei dem Induktor der geschichteten Form, der in den Ausführungsformen 1 bis 9 oben beschrieben ist, enthält der Induktor 1G der Ausführungsform 10 einen ringförmigen Magnetkern 10G, der einen Innenkernabschnitt 10c und Außenkernabschnitte 10Ge, eine Hauptspule 11G und eine Nebenspule 12G aufweist, wobei diese Spulen über den Innenkernabschnitt 10c angeordnet sind. Der Hauptkern 10G und die Hauptspule 11G fungieren beispielsweise als Glättungsinduktor. Der Magnetkern 10G und die Nebenspule 12G fungieren als Resonanzinduktor. Der Induktor 1G unterscheidet sich von den Induktoren der geschichteten Form, die in den Ausführungsformen 1 bis 9 oben beschrieben sind, bezüglich des Layouts der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G. Die folgende Beschreibung betrifft in erster Linie die Unterscheidungspunkte und eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus wie bei der Ausführungsform 1 wird weggelassen.
[Hauptspule)
Die Hauptspule 11G enthält ein Paar von Hauptspulenelementen 11a und 11b, die durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierlichen Drahts (hier ein ummantelter rechteckförmiger Draht) und die parallel angeordnet werden, ausgebildet werden. Die Hauptspulenelemente 11a und 11b sind Hochkantspulen, welche dieselbe Anzahl von Wicklungen aufweisen, und die Hauptspule 11G ist eine kontinuierliche Spule, bei der die Hauptspulenelemente 11a und 11b miteinander über einen zurückgebogenen Abschnitt (nicht dargestellt) verbunden sind.
Anschlusselemente sind mit beiden Endabschnitten (nicht dargestellt) des Drahts, der die Hauptspule 11G bildet, und mit beiden Endabschnitten (nicht dargestellt) eines Drahts verbunden, der die später beschriebene Nebenspule 12G bildet. Ferner sind beispielsweise eines der Anschlusselemente, die mit der Hauptspule 11G verbunden sind, und eines der Anschlusselemente, die mit der Nebenspule 12G verbunden sind, miteinander unter Verwendung beispielsweise einer Schraube verbunden. Alternativ sind ein Endabschnitt der Hauptspule 11G und ein Endabschnitt der Nebenspule 12G direkt miteinander verbunden, und ein Anschlusselement ist an den Verbindungsabschnitten angebracht.
Die Hauptspule 11G kann eine verbundene Spule sein. Wenn die kontinuierliche Spule, welche den zurückgebogenen Abschnitt aufweist, verwendet wird, ist es erforderlich, dass der Außenkernabschnitt 10Ge des Magnetkerns 10G einen Bereich aufweist, an dem der zurückgebogene Abschnitt anzuordnen ist. Folglich vergrößert sich die Länge des Magnetkerns 10G in der axialen Richtung tendenziell entsprechend des Vorhandenseins eines solchen Bereichs. Als Folge vergrößert sich tendenziell der Induktor. Demgegenüber, wenn die verbundene Spule verwendet wird, kann ein Bereich, in dem die verbundenen Abschnitte der Spulenelemente, die bezüglich des Magnetkerns anzuordnen sind, durch geeignetes Verlegen (routing) der Endabschnitte der Drähte der Spulenelemente kleiner gemacht werden, wodurch die Größe des Induktors weiter verringert werden kann.
[Nebenspule]
Die Nebenspule 12G enthält ein Paar von Nebenspulenelementen 12a und 12b, die durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierlichen Drahts (hier ein ummantelter elektrischer Draht) ausgebildet werden, wobei sich der Draht von dem Draht, der die Hauptspule 11G bildet, unterscheidet, und wobei diese parallel angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind die Anzahlen der Wicklungen der Nebenspulenelemente 12a und 12b gleich und sind jeweils kleiner als bei den Hauptspulenelementen 11a und 11b in der Hauptspule 11G. Ferner kann die Dicke, die Breite und die Anzahl der Wicklungen jedes der Drähte, welche beide Spulen 11G und 12G bilden, geeignet gewählt werden.
[Layout beider Spulen]
Ein Hauptspulenelement 11a der Hauptspule 11G und ein Nebenspulenelement 12a der Nebenspule 12G werden um einen Innenkernabschnitt 10c _a des Magnetkerns 10G angeordnet, und das andere Hauptspulenelement 11b der Hauptspule 11G und das andere Nebenspulenelement 12b der Nebenspule 12G sind um den anderen Innenkernabschnitt 10c _b des Magnetkerns 10G angeordnet. Ferner werden die Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a bilden, jeweils zwischen die Wicklungen gelegt, welche das Hauptspulenelement 11a bilden. Gleichermaßen werden die Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12b bilden, jeweils zwischen die Wicklungen gelegt, welche das Hauptspulenelement 11b bilden.
In dieser Ausführungsform sind der Draht, der jede Wicklung des Hauptspulenelements 11a (11b) ausbildet, und der Draht, der jede Wicklung des Nebenspulenelements 12a (12b) ausbildet, abwechselnd einer nach dem anderen angeordnet. Anders gesagt sind mehrere Positionen vorhanden, an denen die Wicklung der Hauptspule 11G zwischen den Wicklungen der Nebenspule 12G gelegt ist. Ferner ist in dieser Ausführungsform, da die Anzahl der Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) kleiner als die des Hauptspulenelements 11a (11b) ist, das Nebenspulenelement 12a (12b) lediglich in einem Teil des Hauptspulenelements 11a (11b) vorhanden. Ferner ist in einem Abschnitt der Wicklungen, die das Hauptspulenelement 11a (11b) bilden, wo das Nebenspulenelement 12a (12b) nicht in einem kombinierten Zustand angeordnet ist, der Abstand zwischen den Wicklungen, welche das Hauptspulenelement 11a (11b) bilden, nicht wesentlich vergrößert. Folglich enthält der Induktor 1G einen Bereich, in dem der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen, die jedes der Nebenspulenelemente 12a und 12b bilden, größer als der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen ist, welche jedes der Hauptspulenelemente 11a und 11b bilden. Ferner, da der Draht der Hauptspule 11G und der Draht der Nebenspule 12G abwechselnd einer nach dem anderen angeordnet sind, wie es oben beschrieben ist, sind die Abstände zwischen benachbarten zwei aller Wicklungen, welche das Nebenspulenelement 12a (12b) bilden, gleichmäßig (even). Ferner, da alle Wicklungen, welche jedes der Nebenspulenelemente 12a und 12b bilden, entsprechend zwischen Teilen von jedem der Hauptspulenelemente 11a und 11b angeordnet sind, weist der Induktor 1G eine solche Form auf, dass beide Spulen 11G und 12G in der axialen Richtung der Hauptspule einander überlappen.
Beispiele, die in 10 dargestellt sind, stellen die Form dar, in der beide Enden eines Aufbaus aus der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G jeweils mittels des Drahts bereitgestellt sind, der die Hauptspule 11G bildet. Als eine alternative Form kann ein Ende oder können beide Enden des oben dargelegten Aufbaus jeweils durch den Draht bereitgestellt werden, der die Nebenspule bildet. Ferner stellen die Beispiele, die in 10 dargestellt sind, die Form dar, bei der die Zentrumsposition der Hauptspule 11G in der axialen Richtung und die Zentrumsposition der Nebenspule 12G in der axialen Richtung relativ zueinander verschoben sind. Alternativ können die Hauptspule 11G und die Nebenspule 12G so zusammengefügt werden, dass die Zentrumspositionen beider Spulen 11G und 12G zueinander ausgerichtet sind.
Das Hauptspulenelement 11a (11b) und das Nebenspulenelement 12a (12b) werden über den Innenkernabschnitt 10c _a (10c _b) zusammengefügt und werden so angeordnet, dass deren Achsen auf einer geraden Linien liegen.
[Ausbildung der Spule]
Der Aufbau der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G kann wie folgt ausgebildet werden. Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird nach dem Ausbilden der Hauptspule 11G der Draht, der das Nebenspulenelement 12a (12b) bildet, zwischen die Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) an der gewünschten Position gewickelt, so dass jede Wicklung des Nebenspulenelements 12a (12b) zwischen den Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) positioniert ist. Bei dieser Gelegenheit kann der Draht des Nebenspulenelements 12a (12b) einfach durch Halten des Abstands zwischen den Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) der Hauptspule 11G in einem verbreiterten Zustand einfach gewickelt werden. In einigen Fällen wird der Abstand zwischen den Wicklungen des Hauptspulenelements aufgrund der Federrückstellwirkung in einem natürlich verbreiterten Zustand gehalten. Gemäß einem anderen Verfahren werden der Draht, der die Hauptspule 11G bildet, und der Draht, der die Nebenspule 12G bildet, gleichzeitig gewickelt. Wenn die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule kleiner als die der Hauptspule ist, enthält dieses Verfahren einen Schritt des Ausbildens lediglich der Hauptspule. In dem Beispiel, das beispielsweise in 10(I) dargestellt ist, wird ein Aufbau, der die Nebenspule lediglich in einem Teil der Hauptspule enthält, erhalten, indem damit begonnen wird, sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule gleichzeitig auszubilden, und wobei ab einem bestimmten Zeitpunkt lediglich die Hauptspule ausgebildet wird.
Daneben, wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1, kann der Induktor 1G auch in der Form, bei der ein Isolator zwischen dem Magnetkern 10G und dem Aufbau der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G angeordnet ist, oder der Form, bei der eine montierte Einheit aus dem Magnetkern 10G, der Magnetspule 11G und der Nebenspule 12G in einem Gehäuse enthalten ist, oder der Form aufgebaut werden, bei der ein äußerer Harzabschnitt an den Umfängen der montierten Einheit vorgesehen ist.
[Aufbau des Induktors]
Der Induktor 1G, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist, kann wie folgt ausgebildet werden. Der Innenkernabschnitt 10c wird auf gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 ausgebildet, und der hülsenförmige Abschnitt des Isolators wird um den Innenkernabschnitt 10c angeordnet. Der Aufbau der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G, der, wie oben beschrieben, getrennt gefertigt wurde, ist über dem Innenkernabschnitt 10c angeordnet, der den hülsenförmigen Abschnitt enthält. Ferner wird der Induktor 1G, der die montierte Einheit enthält, die den ringförmigen Magnetkern 10G und den Aufbau aus der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G enthält, durch Kombinieren des Innenkernabschnitts 10c und der Außenkernabschnitte 10Ge miteinander auf gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 erhalten. Der zurückgebogene Abschnitt der Hauptspule 11G wird auf der Unterstützung bzw. auf dem Träger eines rahmenförmigen Abschnitts des Isolators angeordnet. Wenn die Form aufgebaut wird, welche das Gehäuse enthält, oder die Form, die den äußeren Harzabschnitt enthält, wird diese Form durch Einbringen der oben dargelegten montierten Einheit in das Gehäuse und Füllen eines Füllharzes in das Gehäuse erhalten, oder durch Ummanteln der oben erwähnten montierten Einheit mit dem äußeren Harzabschnitt.
[Testbeispiel 3]
Die Streuinduktivität in der oben beschriebenen zwischengelegten Form wurde mittels Simulation bestimmt.
In diesem Test wurde die Anzahl der Wicklungen jedes Nebenspulenelements auf 10 festgelegt und die Anzahl der Wicklungen jedes Hauptspulenelements wurde auf 60 festgelegt. Die ersten 10 der 60 Wicklungen jedes Hauptspulenelements und die Wicklungen der Nebenspule wurden abwechselnd nacheinander angeordnet. Bei diesem Aufbau war ein Abstand, der der Dicke eines Drahts entspricht, der das Hauptspulenelement bildet, zwischen benachbarten zwei aller Wicklungen vorgesehen, welche die Nebenspule bilden. Die Streuinduktivität wurde anschließend bei Zuführung eines Stroms von einem 1 A lediglich der Hauptspule in einem Zustand bestimmt, in dem das Paar von Nebenspulenelementen der Nebenspule kurzgeschlossen war. Die Resultate sind in Tabelle III gezeigt. Die Tabelle III zeigt ferner die Resultate, die mit dem Beispiel Nr. 1–2 im Testbeispiel 1 und mit dem Induktor in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form, die im Testbeispiel 1 verwendet wurde, erhalten wurden. Die Abmessungen der Magnetkerne, die in dem oben beschriebenen Testbeispiel 1 und dem Testbeispiel 3 verwendet wurden, waren im Wesentlichen gleich. [Tabelle III]

Probennummer Form des Induktors Streuinduktivität (μH)

11-1 Zwischengelegte Form 1,2

Vergleichende Longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form 5

1-2 Geschichtete Form 1,6
Wie aus der Tabelle III ersichtlich ist, weist der Induktor in der zwischengelegten Form, bei der die Wicklung, welche die Hauptspule bildet, zwischen den Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, angeordnet ist, eine geringere Streuinduktivität als der Induktor in der longitudinalen angeordneten Ende-zu-Ende-Form auf. Es ist auch ersichtlich, dass der Induktor in der zwischengelegten Form eine kleinere Streuinduktivität als der Induktor in der geschichteten Form, die in Ausführungsform 1 beschrieben ist, aufweist.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Wie bei dem Induktor 1A in der geschichteten Form, der in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, kann der Induktor 1G in der wie oben beschriebenen konstruierten zwischengelegten Form nicht nur die Aufwärts- und Abwärtstransformationen mit der Hauptspule 11G und dem Magnetkern 10G ausführen, sondern auch das sanfte Umschalten mit der Nebenspule 12G und dem Magnetkern 10G, während ein Verlust verringert wird. Ferner, aufgrund des gemeinsamen Vorsehens des Magnetkerns 10G mit beiden Spulen 11G und 12G weist der Induktor 1G eine geringe Abmessung auf. Ferner weist der Induktor 1G einen Abschnitt auf, bei dem der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule 12G größer als der Abstand zwischen den Wicklungen der Hauptspule 11G ist. In einem Abschnitt des Hauptspulenelements 11a (11b), an dem die Nebenspule 12G nicht angeordnet ist (im Folgenden als „einzeln angeordneter Abschnitt” bezeichnet), ist im Wesentlichen keine Lücke zwischen den benachbarten Wicklungen vorhanden. Folglich ist der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule 12G größer als der Abstand zwischen den Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) in dem einzeln angeordneten Abschnitt. Wie bei der Ausführungsform 1 kann folglich der Induktor 1G die Streuinduktivität im Vergleich mit dem Induktor bei der oben beschriebenen longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form verringern. In dem Beispiel, das in 10(I) dargestellt ist, kann insbesondere die Streuinduktivität verringert werden, mit der Anordnung, bei der die Nebenspule 12G näher an einer Endseite (linke Seite in 10) der Hauptspule 11G angeordnet ist und die Zentrumspositionen beider Spulen 11G und 12G in der axialen Richtung voneinander verschoben sind. Somit, wie es aus dem Testbeispiel 3 ersichtlich ist, kann der Induktor 1G eine Streuinduktivität bereitstellen, die vergleichbar mit oder kleiner als die in der Ausführungsform 1 ist.
Bei dem Induktor 1G in der zwischengelegten Form kann insbesondere der Abstand zwischen den Wicklungen der Nebenspule 12G und die Position der Nebenspule 12G relativ zur Hauptspule 11G einfach beibehalten werden, da die Wicklungen der Hauptspule 11G und die Wicklungen der Nebenspule 12G abwechselnd angeordnet sind. Folglich kann der Induktor 1G die gewünschte Streuinduktivität einfacher beibehalten.
Ferner kann bei dem Induktor 1G, da die Hauptspule 11G von dem ummantelten rechteckförmigen Draht gebildet wird, der Raumfaktor vergrößert werden und kann die Länge jedes Innenkernabschnitts 10c in der axialen Spulenrichtung verkürzt werden, was eine geringe Größe zur Folge hat. Ferner kann bei dem Induktor 1G, da die Nebenspule 12G von dem ummantelten elektrischen Draht gebildet wird, die elektrische Isolation zwischen beiden Spulen 11G und 12G sichergestellt werden, selbst wenn beide Spulen 11G und 12G in Kontakt miteinander angeordnet sind. Bei dem Induktor 1G ist es folglich nicht notwendig, ein zusätzliches Isolationselement zwischen beiden Spulen 11G und 12G anzuordnen. Das trägt auch zu einer Verringerung der Induktorgröße bei. Ferner, da die Nebenspule 12G keinen zurückgebogenen Abschnitt enthält, ist es im Wesentlichen nicht erforderlich, dass der Induktor 1G einen Bereich in dem Magnetkern 10G aufweist, in dem ein Verbindungsabschnitt zum Verbinden beider Spulenelemente 12a und 12b anzuordnen ist. Das trägt auch zu einer Verringerung der Induktorgröße bei. Ferner steht bei dem Induktor 1G, da der Draht, der jede Wicklung des Hauptspulenelements 11a (11b) ausbildet und der Draht, der jede Wicklung des Nebenspulenelements 12a (12b) ausbildet, abwechselnd einer nach dem anderen angeordnet sind, der Draht der Nebenspule nicht bezüglich der Hauptspule nach außen hervor, im Vergleich mit dem Fall, in dem Teile der Wicklungen der Nebenspule um die Hauptspule auf eine kreuzende Weise bezüglich der Wicklungen der Hauptspule angeordnet sind. Auch das trägt zu einer Verringerung der Induktorgröße bei. Bei dem Induktor 1G in der zwischengelegten Form, die den oben beschriebenen Aufbau der Hauptspule 11G und der Nebenspule 12G enthält, kann beispielsweise die Breite (das heißt die Abmessung in einer Richtung (vertikale Richtung in 10) senkrecht auf der axialen Spulenrichtung) jedes Außenkernabschnitts 10Ge des Magnetkerns 10G verringert werden, im Vergleich mit der jedes Außenkernabschnitts 10e des Magnetkerns 10A des Induktors 1A in der geschichteten Form. Folglich wird die Größe des Induktors 1G weiter verringert. Somit weist der Induktor in der zwischengelegten Form eine geringe Größe und eine kleine Streuinduktivität auf. Ferner weist der Induktor 1G auch eine ausgezeichnete Wärmeableitungswirkung auf, da die Hauptspule 11G und die Nebenspule 12G lediglich über den Innenkernabschnitt 10c angeordnet sind, während die Außenkernabschnitte 10Ge freigelegt sind.
Der Induktor in der zwischengelegten Form kann wie ein Induktor 1H modifiziert werden, der in 10(II) dargestellt ist, so dass mehrere (hier drei) Wicklungen jedes Hauptspulenelements 11a (11b), welche die Hauptspule 11H bilden, zwischen Wicklungen jedes Nebenspulenelements 12a (12b), welche die Nebenspule 12H bilden, vorgesehen sind.
Der Abstand zwischen den Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) der Nebenspule 12H in dem Induktor 1H ist größer als der zwischen den Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) der Nebenspule 12G in dem Induktor 1G, der in 10(I) dargestellt ist. Genauer gesagt ist der Abstand in der Nebenspule 12H bezüglich dem in der Nebenspule 12G um eine Abmessung vergrößert, die zwei Wicklungen des Drahts bilden, der die Hauptspule 11H bildet. Somit kann in dem Induktor 1H, da der Abstand zwischen den Wicklungen in der Nebenspule 12H bezüglich dem in der Nebenspule 12G vergrößert ist, die Streuinduktivität weiter verringert werden, wie es aus dem oben beschriebenen Testbeispiel 1 ersichtlich ist.
Ein Teil des Drahts, der jede Wicklung des Nebenspulenelements 12a (12b) der Nebenspule 12H ausbildet, ist um die Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) auf eine die Wicklungen des Hauptspulenelements 11a (11b) kreuzende Weise angeordnet. Mit anderen Worten sind einige der Wicklungen, welche die Nebenspule 12H bilden, um die Hauptspule 11H in einer überlappenden Beziehung angeordnet. Hier sind Teile des Drahts, der die Nebenspule 12H bildet, wobei die Teile in einer kreuzenden Beziehung bezüglich der Außenumfangsoberfläche des Hauptspulenelements 11a (11b) angeordnet sind, alle in Bereichen der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptspulenelements 11a (11b) angeordnet, wobei diese Bereiche auf derselben Seite positioniert sind. Mit einer solchen Anordnung kann die Breite (das heißt die Abmessung in der Richtung (vertikale Richtung in 10) senkrecht auf der axialen Spulenrichtung) des Induktors oder die Höhe (das heißt die Abmessung in einer Richtung zur Vorderseite des Zeichnungsblatts von der Rückseite in 10) des Induktors um einen Betrag verringert werden, welcher der Dicke des Drahts entspricht, der die Nebenspule bildet, im Vergleich damit, wenn die kreuzenden Teile der Nebenspule an zufälligen Bereichen bzw. beliebigen Bereichen der Außenumfangsoberfläche der Hauptspule angeordnet sind, wobei diese Bereiche auf verschiedenen Seiten angeordnet sind.
Der Induktor 1H, der in 10(II) dargestellt ist, weist eine Form auf, bei der, wenngleich die Anzahl der Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) kleiner als die des Hauptspulenelements 11a (11b) ist, der Abstand zwischen den Wicklungen des Nebenspulenelements 12a (12b) vergrößert ist, so dass das Nebenspulenelement 12a (12b) im Wesentlichen über der gesamten Länge des Hauptspulenelements 11a (11b) vorliegt. Gemäß einer alternativen Form kann die Nebenspule lediglich in einem Abschnitt der Hauptspule vorhanden sein, wie bei dem Induktor 1G, der in 10(I) dargestellt ist. Ferner, während der Induktor 1H, der in 10(II) dargestellt ist, in Verbindung mit dem Fall beschrieben wurde, in dem die Anzahl der Wicklungen der Hauptspule 11H, die zwischen den Wicklungen der Nebenspule 12H vorhanden sind, gleich bzw. gleichmäßig ist (even), können verschiedene Zahlen von Wicklungen der Hauptspule zwischen den Wicklungen der Nebenspule vorhanden sein. Beispielsweise kann der Induktor einen Abschnitt enthalten, in dem mehrere Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, zwischen den Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, vorgesehen sind.
Bei den oben beschriebenen Induktoren 1G und 1H können die Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, vom gleichen Typ sein, oder sie können die ummantelten runden Drähte sein, die sich von dem ummantelten rechteckförmigen Draht und dem ummantelten elektrischen Draht, die oben beschrieben sind, unterscheiden. Wenn die Drähte der Hauptspule und der Nebenspule die ummantelten rechteckförmigen Drähte sind, können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erhalten werden, durch Anwenden des Drahts als der ummantelte rechteckförmige Draht, der die Nebenspule bildet, der die gleiche Breite wie der ummantelte rechteckförmige Draht aufweist, der die Hauptspule bildet, und dünner ist als dieser (beispielsweise halb so dick wie der Draht, der die Hauptspule bildet): (1) die axiale Länge der Nebenspule kann einfach verkürzt werden, wodurch die Größe des Induktors verringert werden kann, (2) wenn entsprechende eine Endabschnitte der Drähte beider Spulen miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, kann ein ausreichender Kontaktbereich bzw. eine ausreichende Kontaktfläche zwischen beiden Drähten sichergestellt werden, und (3) da beide Spulen die gleiche Konturgestalt aufweisen und bei der Montage beider Spulen Spulenoberflächen, die auf der Installationsseite vorgesehen sind, wenn der Induktor installiert wird, bündig vorgesehen sind, kann die Wärmeableitungswirkung vergrößert werden, durch ein solches Festlegen des Aufbaus beider Spulen, dass diese in Kontakt mit einer Kühlbasis gehalten werden.
Bei dem Induktor in der Ringform, wenn ein Magnetkern so ausgebildet wird, dass eine äußere Umfangsfläche eines Abschnitts (Außenkernabschnitt in den oben beschriebenen Beispielen) des Magnetkerns, an dem nicht beide Spulen angeordnet sind, und eine Außenumfangsfläche des Aufbaus der Hauptspule und der Nebenspule bündig zueinander ausgebildet sind, können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erhalten werden: (1) Verringerung der Installationsfläche, (2) Verbesserung der Wärmeableitungswirkung und (3) Stabilisierung des Installationszustands. Beispielsweise kann der Magnetkern eine solche Form aufweisen, dass ein Teil einer äußeren Umfangsfläche des Außenkernabschnitts, wobei der Teil auf der Installationsseite positioniert ist, wenn der Induktor installiert ist, mehr nach außen hervorsteht als ein Teil einer äußeren Umfangsfläche des Innenkernabschnitts, wobei der Teil auf der Installationsseite positioniert ist. In diesem Fall, da die Länge des Magnetkerns in der axialen Spulenrichtung entsprechend einer Vergrößerung der Höhe des Magnetkerns verkürzt werden kann, kann die Installationsfläche verringert werden. Ferner ist es in dem Induktor, der den Magnetkern in der vorstehenden Form enthält, möglich, da nicht nur die Spulen sondern auch der Magnetkern in Kontakt mit der Kühlbasis fixiert werden kann, den fixierten Zustand des Induktors zu stabilisierten und die Wärmeableitungswirkung zu verbessern. Der Magnetkern, der die vorstehende Form aufweist, kann einfach als Leistungskompaktteil (power compact) ausgebildet werden.
(Ausführungsform 11 und 12)
Ein Induktor 1I der Ausführungsform 11 und ein Induktor 1J der Ausführungsform 12 werden unten mit Bezug auf 11 beschrieben. Ausführungsform 11 stellt einen Induktor dar, der in der E-E-Form und der geschichteten Form konstruiert ist, und Ausführungsform 12 stellt einen Induktor dar, der in der E-E-Form und der zwischengelegten Form konstruiert ist.
Wie bei den Induktoren in der Ringform, die in den Ausführungsformen 1 bis 10 beschrieben sind, enthält der Induktor 1I der Ausführungsform 11 einen Magnetkern 10P, eine Magnetspule 11I und eine Nebenspule 12I, wobei diese Spulen über einen Teil (Innenkernabschnitt 10I) des Magnetkerns 10P angeordnet sind. Der Induktor 1I unterscheidet sich von den Induktoren in der Ringform, die in den Ausführungsformen 1 bis 10 beschrieben sind, in der Form des Magnetkerns und der Anzahl der Spulen (Spulenelemente). Die folgende Beschreibung betrifft hauptsächlich die Unterscheidungspunkte, und eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus wie in den Ausführungsformen 1 bis 10 wird ausgelassen. Der Induktor 1J der Ausführungsform 12 ist im Wesentlichen gleich dem Induktor 1I der Ausführungsform 11 mit Ausnahme des Layouts der Hauptspule und der Nebenspule. Folglich betrifft mit Bezug auf den Induktor 1J die folgende Beschreibung hauptsächlich das Layout beider Spulen und eine Beschreibung des restlichen Aufbaus wird weggelassen.
[Spulen]
Der Induktor 1I, 1J enthält entsprechend eine Hauptspule 11I, 11J und eine Nebenspule 12I, 12J, ohne dass ein Paar von Spulenelementen für sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule vorhanden sind. Die Hauptspulen 11I und 11J sind jeweils eine Hochkantspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierlichen Drahts (hier eines ummantelten rechteckförmigen Drahts) ausgebildet wird. Die Nebenspulen 12I und 12J sind jeweils durch spiralförmiges Wickeln eines kontinuierliches Drahts (hier eines ummantelten elektrischen Drahts) ausgebildet, der sich von den Drähten unterscheidet, welche die Hauptspulen 11I und 11J bilden.
Während der ummantelte elektrische Draht, der eine kleinere Leiterquerschnittsfläche aufweist als jeder der ummantelten rechteckförmigen Drähte, welche die Hauptspulen 11I und 11J bilden, hier für alle ummantelten elektrischen Drähte verwendet wird, welche die Nebenspulen 12I und 12J bilden, kann der ummantelte elektrische Draht, der hier verwendet wird, eine Leiterquerschnittsfläche aufweisen, die vergleichbar mit der des rechteckförmigen Drahts ist. Ferner ist die Anzahl der Wicklungen jeder Nebenspule 12I und 12J kleiner als die jeder Hauptspule 11I und 11J.
<Geschichtete Form>
Der Induktor 1I weist eine geschichtete Form auf, bei der die Nebenspule 12I konzentrisch um die Hauptspule 11I angeordnet ist. Ferner ist in dem Induktor 1I der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Hauptspule 11I bilden, schmal, das heißt 0,5 mm oder kleiner, und der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule 12I bilden, ist größer als bei der Hauptspule 11I. Bei dem Induktor 1I ist der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen, welche die Hauptspule 12I bilden, auf ein solches Maß vergrößert, das die axiale Länge der Nebenspule 12I im Wesentlichen gleich der der Hauptspule 11I ist. Ferner ist der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen für alle der benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule 12I bilden, gleich.
<Zwischengelegte Form>
Auf der anderen Seite weist der Induktor 1J, der in 11(II) dargestellt ist, die zwischengelegte Form auf, bei der der Draht, der jede Wicklung der Hauptspule 11J bildet, und der Draht, der jede Wicklung der Nebenspule 12J bildet, abwechselnd einer neben dem anderen so angeordnet sind, dass die Wicklungen der Nebenspule 12J jeweils zwischen den Wicklungen der Hauptspule 11J vorgesehen sind. Somit sind beide Spulen 11J und 12J des Induktors 1J um den Innenkernabschnitt 10I in einem Zustand angeordnet, in dem die Achsen beider Spulen auf einer geraden Linien liegen, wie bei dem Induktor 1G der Ausführungsform 10. Ferner ist bei dem Induktor 1J, da die Wicklungen beider Spulen 11J und 12J wie oben beschrieben abwechselnd eine neben der anderen angeordnet sind, der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen für alle benachbarten Wicklungen gleich, welche die Nebenspule 12J bilden, wie bei dem Induktor 1I, der in 10(I) dargestellt ist. Hier, da die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule 12J kleiner als die der Hauptspule 11J ist, ist die Nebenspule 12J lediglich in einem Teil der Hauptspule 11J vorhanden. Ferner, wie bei dem Induktor 1G der Ausführungsform 10 ist die Nebenspule 12J hier näher auf einer Endseite der Hauptspule 11J angeordnet, so dass Zentrumspositionen beider Spulen 11J und 12J voneinander verschoben sind. In einer alternativen Form kann die Nebenspule 12J an der Hauptspule 11J montiert sein, so dass deren Zentrumspositionen zueinander ausgerichtet sind.
Bei den Induktoren 1I und 1J können die Arten, die Dicken und Breiten, die Leiterquerschnittsflächen, die Zahlen der Wicklungen usw. der Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, geeignet ausgewählt werden. Bei dem Induktor in der geschichteten Form kann, wie es oben beschrieben ist, die elektrische Isolation zwischen der Hauptspule und der Nebenspule durch Anwenden des ummantelten elektrischen Drahts als Draht für eine der Spulen und Anwenden des ummantelten rechteckförmigen Drahts oder des ummantelten runden Drahts als die andere Spule verbessert werden, oder durch Anwenden der ummantelten elektrischen Drähte als Drähte für beide Spulen. Ferner, wie es oben in dem Testbeispiel 1 beschrieben ist, ändert sich die Streuinduktivität in Abhängigkeit des Abstands zwischen den benachbarten Wicklungen jeder der Nebenspulen 12I und 12J bei den Induktoren 1I und 1J. Ferner, wie es oben in dem Testbeispiel 2 beschrieben ist, ändert sich die Streuinduktivität auch in Abhängigkeit des Verschiebungsbetrags zwischen den Zentrumspositionen der Hauptspule und der Nebenspule. Folglich können der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule und die Position der Nebenspule relativ zur Hauptspule geeignet ausgewählt werden, so dass die gewünschte Streuinduktivität erhalten wird. Ferner, wie es in Ausführungsform 10 beschrieben ist, kann der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Nebenspule unterschiedliche (uneven) sein.
Auch bei den Induktoren 1I und 1J sind Anschlusselemente mit beiden Endabschnitten (nicht dargestellt) des Drahts, der jede der Hauptspulen 11I und 11J bildet, und mit beiden Endabschnitten (nicht dargestellt) des Drahts, der jede der Nebenspulen 12I und 12J bildet, verbunden. Ferner sind beispielsweise eines der Anschlusselemente der Hauptspule 11I, 11J und eines der Anschlusselemente der Nebenspule 12I, 12J unter Verwendung beispielsweise einer Schraube miteinander verbunden. Alternativ sind ein Endabschnitt der Hauptspule 11I, 11J und ein Endabschnitt der Nebenspule 12I, 12J direkt miteinander verbunden und ein Anschlusselement ist an den Verbindungsabschnitten angebracht.
[Magnetkern]
Bei dieser Ausführungsform sind die Magnetkerne 10P der Induktoren 1I und 1J E-E-artige Kerne, die entsprechende Umfänge des Aufbaus aus der Hauptspule 11I und der Nebenspule 12I und des Aufbaus aus der Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J teilweise umgeben. Ein geschlossener Magnetweg wird durch miteinander Kombinieren eines Paars von Kernteilen 10α und 10β ausgebildet, wobei jeder einen E-förmigen Querschnitt aufweist. Der Magnetkern 10P enthält einen säulenförmigen Innenkernabschnitt 10i, der in der Hauptspule 11I angeordnet ist (in der Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J in dem Fall des Induktors 1J), einen Außenkernabschnitt 10o, der außerhalb des Aufbaus aus der Hauptspule 111 (11J) und der Nebenspule 12I (12J) angeordnet ist, und einen Verbindungskernabschnitt, der an jeder von beiden Endoberflächen des oben erwähnten Aufbaus angeordnet ist. Die Kernteile 10α und 10β enthalten entsprechend Innenkernteile 10αi und 10βi, die den Innenkernabschnitt 10i bilden, die Außenkernteile 10αo und 10βo, welche den Außenkernabschnitt 10o bilden, und Verbindungskernteile 10αc und 10βc, die den Verbindungskernabschnitt bilden.
Zwischen dem Innenkernteil 10αi, 10βi und dem Außenkernteil 10αo, 10βo ist ein Zwischenraum in einer solchen Größe ausgebildet, dass dem Aufbau aus der Hauptspule 11I und der Nebenspule 121 (oder dem Aufbau aus der Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J) ermöglicht wird, in dem Zwischenraum enthalten zu sein. In der dargestellten Form sind die Außenkernteile 10αo und 10βo ein Paar von Elementen, die einander gegenüber angeordnet sind, wie es oben dargelegt ist, wobei ein Teil der Umfänge des Aufbaus beider Spulen mit dem Magnetkern 10P abgedeckt ist, während der andere Teil bezüglich des Magnetkerns 10P freigelegt ist. Allerdings kann der Magnetkern 10P wie der sogenannte schalenförmige Kern (pot type core) ausgebildet sein, bei dem die Außenkernteile als hülsenförmiges Element ausgebildet sind und im Wesentlichen die gesamten Umfänge des Aufbaus beider Spulen mit dem hülsenförmigen Element abgedeckt sind.
Die Kernteile 10α und 10β können jeweils eine integrale Einheit, die durch integrales Ausbilden des Innenkernteils, des Außenkernteils und des Verbindungskernteils erhalten wird, oder eine verbundene Einheit sein, die durch Verbinden dieser Teile miteinander beispielsweise mittels eines Haftvermittler erhalten wird. Die Kernteile 10α und 10β können jeweils unter Verwendung eines Pulverpresskörpers oder eines Stapels, der durch Stapeln mehrerer elektrischer Stahlbleche erhalten wird, ausgebildet werden. Ferner können Trennlinien von Kernteilen, welche den Magnetkern 10P bilden, geeignet ausgewählt werden, und der Magnetkern ist nicht auf die geschnittene E-E-Form, die oben beschrieben ist, beschränkt. Andere beispielhafte Formen enthalten (1) eine Form, die einen säulenförmigen Innenkernabschnitt, einen hülsenförmigen Außenkernabschnitt (oder ein Paar von plattenförmigen Außenkernabschnitten, die einander gegenüber angeordnet sind) und ein Paar von plattenförmigen Verbindungskernabschnitten enthält, (2) eine Form, das heißt eine [-I-]-Form, die einen säulenförmigen Innenkernabschnitt und ein Paar von Kernteilen enthält, wobei jedes einen ]-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines kurzen hülsenförmigen Außenkernteils (oder eines Paars von kurzen plattenförmigen Außenkernteilen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind) und eines plattenförmigen Verbindungskernabschnitts miteinander erhalten wird (3) ein Form, das heißt eine E-[-Form, die einen Kernteil, der einen E-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines säulenförmigen Innenkernabschnitts, eines kurzen hülsenförmigen Außenkernteils (oder eines Paars von kurzen plattenförmigen Außenkernteilen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind) und eines plattenförmigen Verbindungskernabschnitts miteinander erhalten wird, und einen Kernteil enthält, der einen ]-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines kurzen hülsenförmigen Außenkernteils (oder eines Paar von kurzen plattenförmigen Außenkernteilen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind) und eines plattenförmigen Verbindungskernabschnitts miteinander erhalten wird, (4) eine Form, das heißt eine E-I-Form, welche einen Kernteil, der einen E-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines säulenförmigen Innenkernabschnitts und eines hülsenförmigen Außenkernabschnitts (oder eines Paars von plattenförmigen Außenkernteilen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind) und eines plattenförmigen Verbindungskernabschnitts miteinander erhalten wird, und einen plattenförmigen Verbindungskernabschnitt enthält, und (5) eine Form, das heißt eine T-]-Form, die einen Kernteil, der einen T-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines säulenförmigen Innenkernabschnitts und eines plattenförmigen Verbindungskernteils miteinander erhalten wird, und einen Kernteil enthält, der einen ]-förmigen Querschnitt aufweist und durch Kombinieren eines hülsenförmigen Außenkernabschnitts (oder eines Paars von plattenförmigen Außenkernabschnitten, die einander gegenüberliegend angeordnet sind) und eines plattenförmigen Verbindungskernabschnitts miteinander erhalten wird. Bei jeder der oben beschriebenen Formen kann ein bestimmter Spalt zwischen dem Innenkernabschnitt und dem Verbindungskernabschnitt ausgebildet werden, durch geeignetes Einstellen der Länge des Innenkernabschnitts, und der Spalt kann als Luftspalt verwendet werden.
Der integrale Magnetkern 10P kann durch Anordnen des Innenkernteils 10αi und des Außenkernteils 10αo des einen Kernteils 10α und des Innenkernteils 10βi und des Außenkernteils 10βo des anderen Kernteils 10β gegenüberliegend zueinander und durch Verbinden der Außenkernteile 10αo und 10βo miteinander beispielsweise mittels eines Haftvermittlers ausgebildet werden. In dieser Ausführungsform werden die Abmessungen der Innenkernteile 10αi und 10βi und der Außenkernteile 10αo und 10βo so eingestellt, dass ein bestimmter Spalt 10g zwischen den Innenkernteilen 10αi und 10βi in dem Zustand ausgebildet wird, in dem die Außenkernteile 10αo und 10βo miteinander verbunden sind (das heißt so, dass die Hauptspule und die Nebenspule die gewünschte Induktivität bereitstellen). Somit wird der Innenkernabschnitt 10i von einem Paar von Innenkernteilen 10αi und 10βi und dem Spalt 10g gebildet. Der Spalt 10g in dem Innenkernabschnitt 10i wird zum Einstellen der Induktivität ausgebildet. Hier wird der Spalt 10g als Luftspalt benutzt.
In einer alternativen Form kann ein Spaltelement, das aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist, beispielsweise aus Aluminiumoxid, zwischen den Innenkernteilen vorgesehen sein, anstelle des Ausbildens des Luftspalts. In diesem Fall wird das Spaltelement vorzugsweise mit den Innenkernteilen 10αi und 10βi unter Verwendung eines Haftvermittlers verbunden. Die Position, bei welcher der Luftspalt oder das Spaltelement vorzusehen ist, und die Anzahl der vorzusehenden Luftspalte oder Spaltelemente, kann geeignet festgelegt werden, so dass die Hauptspule und die Nebenspule die gewünschte Induktivität bereitstellen. Beispielsweise sind mehrere Luftspalte oder Spaltelemente in dem Innenkernabschnitt vorgesehen, und der Luftspalt oder das Spaltelement ist in dem Außenkernabschnitt anstelle des Innenkernabschnitts vorgesehen, oder die Luftspalte oder die Spaltelemente sind sowohl in dem Innenkernabschnitt als auch dem Außenkernabschnitt vorgesehen.
Daneben können wie bei dem Induktor 1A der Ausführungsform 1 die Induktoren 1I und 1J auch jeweils in der Form konstruiert sein, in der ein Isolator zwischen dem Magnetkern 10P (Innenkernabschnitt 10i) und der Hauptspule 11I (die Hauptspule 11J und die Nebenspule 12J in dem Fall des Induktors 1J) angeordnet ist, oder in der Form, in der eine montierte Einheit aus Magnetkern 10P, der Hauptspule und der Nebenspule in einem Gehäuse enthalten ist, oder in der Form, in der ein äußerer Harzabschnitt an Umgebungen der montierten Einheit angeordnet ist. Eine Isolation zwischen Endoberflächen des Aufbaus der Hauptspule und der Nebenspule und den verbindenden Kernabschnitten kann durch Anwenden eines solchen Isolators verbessert werden, der ein hülsenförmiges Element, das einen Außenumfang des Innenkernabschnitts 10i abdeckt, und ringförmige Flansche enthält, die sich von beiden Rändern des hülsenförmigen Elements nach außen erstrecken.
[Aufbau des Induktors]
Der oben beschriebene Induktor 1I in der geschichteten Form kann wie folgt ausgebildet werden. Zunächst wird ein Aufbau, der die Hauptspule 11I und die Nebenspule 12I enthält, die konzentrisch in dieser Reihenfolge um den Isolator (das hülsenförmige Element) angeordnet sind, ausgebildet. Genauer gesagt wird die Hauptspule 11I unter Verwendung eines Isolators ausgebildet, der als Wicklungstrommel verwendet wird. Danach wird die Nebenspule 12I an einer bestimmten Position an dem Außenumfang der Hauptspule 11I ausgebildet, oder die Nebenspule 12I, die getrennt gefertigt wird, wird an der bestimmten Position montiert. Die Position der Nebenspule 12I relativ zur Hauptspule 11I kann geeignet ausgewählt werden, und die Zentrumsposition beider Spulen 11I und 12I in der axialen Richtung können zueinander ausgerichtet sein oder voneinander verschoben sein.
Als nächstes wird der Innenkernteil 10αi des einen Kernteils 10α in eine Öffnung des Isolators, der den Aufbau aus beiden Spulen 11I und 12I enthält, eingebracht und der Innenkernteil 10βi des anderen Kernteils 10β wird in die andere Öffnung des Isolators eingebracht. Die Außenkernteile 10αo und 10βo beider Kernteile 10α und 10β werden unter Verwendung beispielsweise eines Haftvermittlers miteinander verbunden. Mit der Verbindung wird der bestimmte Spalt 10g zwischen den Innenkernteilen 10αi und 10βi ausgebildet. Der Induktor 1I wird durch die oben beschriebenen Schritte erhalten.
Auf der anderen Seite, wenn der Induktor 1J in der zwischengelegten Form hergestellt wird, kann der Aufbau aus der Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J einfach an dem Magnetkern 10P montiert werden, wie in der oben beschriebenen geschichteten Form, durch Herstellen des Aufbaus aus der Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J im Voraus. Dieser Aufbau wird beispielsweise durch Ausbilden der Hauptspule 11J um den Isolator erhalten, wie es oben beschrieben ist, und anschließend Wickeln des Drahts der Nebenspule 12J zwischen die Wicklungen der Hauptspule 11J, wie es in der Ausführungsform 10 beschrieben ist. Bei dieser Gelegenheit wird die Ausbildung der Nebenspule 12J, wie es in der Ausführungsform 10 beschrieben ist, durch Halten des Abstands zwischen den Wicklungen der Hauptspule 11J in dem verbreiterten Zustand vereinfacht. Alternativ, wie es in der Ausführungsform 10 beschrieben ist, können die Drähte, die beide Spulen 11J und 12J bilden, gleichzeitig gewickelt werden. Der Magnetkern 10P wird, wie in der vorgenannten geschichteten Form durch Einbringen der Innenkernteile 10αi und 10βi der Kernteile 10α und 10β in den Isolator, der den Aufbau beider Spulen 11J und 12J enthält, wie es oben beschrieben ist, montiert. Somit wird der Induktor 1J erhalten.
Beim Ausbilden des Induktors 1I wird der Vorgang der Montage der Hauptspule 11I und der Nebenspule 12I, wie es in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, vereinfacht, durch Erstrecken des Endabschnitts des wenigstens einen Drahts der Hauptspule 11I in der axialen Richtung der Hauptspule 11I. Nach dem Montagevorgang ist es vorteilhaft, wie es oben beschrieben ist, dass der erstreckte bzw. erweiterte Endabschnitt des Drahts der Hauptspule 11I beispielsweise passend gebogen wird. Alternativ kann, wie es in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, die Nebenspule 12I leicht verformt werden, und nach der Montage derselben an der Hauptspule 11I kann die Nebenspule 12I umgeformt werden. Ferner kann der Isolator nach der Montage der letzteren Nebenspule 12I um die Hauptspule 11I angeordnet werden, wodurch der Aufbau aus der Hauptspule 11I und der Nebenspule 12I hergestellt wird. In diesem Fall kann der Isolator einfach in dem Aufbau angeordnet werden, durch Anwenden eines Isolators derart, dass eine hülsenförmige Gestalt ausgebildet wird, wenn ein Paar von geteilten Halbteilen miteinander kombiniert wird. Wenn der Induktor 1J ausgebildet wird, kann der Isolator gleichermaßen in den Aufbau der Hauptspule und der Nebenspule eingebracht werden, nachdem der Aufbau hergestellt wurde. Alternativ können die Induktoren 1I und 1J jeweils durch Herstellen des Aufbaus aus der Hauptspule und der Nebenspule im Voraus ausgebildet werden, und durch Abdecken der Umfänge des Aufbaus mit Harz, wodurch ein ausgeformtes Spulenprodukt ausgebildet wird, in dem die Anordnung in dem montierten Zustand mittels des Harzes gehalten wird. Mit der Verwendung des ausgeformten Spulenprodukts können die Hauptspule und die Nebenspule einfach gehandhabt werden, wenn diese an dem Magnetkern montiert werden, und der oben erwähnte Isolator ist entbehrlich. Beispielsweise kann ein Epoxidharz als Harz des ausgeformten Spulenprodukts verwendet werden.
Die Verbindung zwischen entsprechenden einen Endabschnitten der Hauptspule 11I und der Nebenspule 12I und die Verbindung zwischen entsprechenden einen Endabschnitten der einen Hauptspule 11J und der Nebenspule 12J können zu einer gewünschten Zeit ausgeführt werden. Da der Magnetkern 10P dieser Ausführungsform Abschnitte enthält, an denen die Spulen freigelegt sind, wie es oben beschrieben ist, kann die Verbindung zu irgendeiner Zeit vor der Montage der Hauptspule und der Nebenspule an dem Magnetkern 10P ausgeführt werden oder nach der Montage der zusammengefügten Einheit aus dem Magnetkern 10P, der Hauptspule und der Nebenspule. In dem schalenartigen Kern werden entsprechende Endabschnitte beider Spulen miteinander verbunden, bevor der Aufbau aus den Spulen mit den anderen Kernabschnitten abgedeckt wird.
Die erhaltene montierte Einheit, welche den Magnetkern 10P und den Aufbau aus beiden Spulen enthält, kann in einem Gehäuse enthalten sein, das dann mit einem Füllharz gefüllt wird, oder diese kann mit dem äußeren Harzabschnitt abgedeckt werden.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Bei den Induktoren 1A bis 1H in der Ringform, die in den Ausführungsformen 1 bis 10 beschrieben sind, können die Induktoren 1I und 1J in der E-E-Form, die, wie oben beschrieben, konstruiert ist, nicht nur die Aufwärts- und Abwärtstransformationen mit den Hauptspulen 11I und 11J und dem Magnetkern 10P ausführen, sondern auch das sanfte Umschalten mit den Nebenspulen 12I und 12J und dem Magnetkern 10P, während ein Verlust verringert wird. Ferner, da der Magnetkern 10P gemeinsam mit beiden Spulen 11I und 12I oder beiden Spulen 11J und 12J enthalten ist, weist der Induktor 1I, 1J eine geringe Größe auf. Die Induktoren 1I und 1J, die so aufgebaut sind, können vorzugsweise für den Fall angewendet werden, in dem die Anzahl der Wicklungen sowohl der Hauptspule als auch der Nebenspule klein ist, und der Spalt 10g, der in dem Magnetkern 10P ausgebildet ist, kann klein festgelegt werden, beispielsweise in dem Fall, in dem die Frequenz eines Stroms bei der Verwendung groß ist und ein Induktionswert klein ist.
Insbesondere bei dem Induktor 1I in der geschichteten Form, da die axiale Länge der Nebenspule 12I nicht länger als die der Hauptspule 11I ist, besteht im Wesentlichen keine Notwendigkeit des Änderns der Länge des Innenkernabschnitts 10I (das heißt der Länge der Hauptspule (das heißt der Länge der Hauptspule 11I in der axialen Richtung (Rechts/Links-Richtung in 11)) (anders gesagt, es liegt im Wesentlichen keine Vergrößerung der axialen Länge vor) unabhängig davon, ob die Nebenspule 12I zur Hauptspule 11I hinzugefügt ist. Folglich weist der Induktor 1I eine geringe Größe auf. Auf der anderen Seite können bei dem Induktor 1J in der zwischengelegten Form die Breite und die Höhe des Induktors (die Breite und die Höhe, welche die Abmessungen in den Richtungen senkrecht auf der axialen Richtung der Hauptspule 11J darstellen) im Vergleich mit denen des Induktors in der geschichteten Form verringert werden. Folglich weist der Induktor 1J eine geringere Größe auf. Ferner kann in jedem der Induktoren 1I und 1J, da die Hauptspule aus dem ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, der Raumfaktor erhöht werden und die Abmessung der Hauptspule kann verringert werden. Auch das trägt zum Verkürzen der Länge des Innenkernabschnitts 10i und zur Verringerung der Induktorgröße bei.
Bei jedem der Induktoren 1I und 1J in der E-E-Form, da der Aufbau aus der Hauptspule und der Nebenspule über lediglich den Innenkernabschnitt 10i angeordnet ist, und lediglich ein Innenkernabschnitt 10i vorhanden ist, kann die montierte Einheit, welche den Magnetkern 10P und den Aufbau beider Spulen enthält, einfach ausgebildet werden. Dadurch wird eine höhere Produktivität des Induktors sichergestellt. Ferner sind die Hauptspule und die Nebenspule nicht über dem Außenkernabschnitt 10o und dem Verbindungskernabschnitt angeordnet, wobei die Induktoren 1I und 1J auch eine ausgezeichnete Wärmeableitungswirkung aufweisen.
Ferner ist bei jedem der Induktoren 1I und 1J der Spalt 10g zum Einstellen der Induktivität an lediglich einer Position vorgesehen, und der Spalt 10g wird als ein Luftspalt ohne Verwendung eines Spaltelements verwendet. Es ist folglich möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern und den Schritt des Anbringens des Spaltelements wegzulassen. Auch in dieser Hinsicht weisen die Induktoren 1I und 1J eine größere Produktivität auf.
In der E-E-Form können die Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, auch jeweils der ummantelte runde Draht sein, der sich von dem ummantelten elektrischen Draht oder dem ummantelten rechteckförmigen Draht unterscheidet. Ferner können in der E-E-Form die Drähte, welche die Hauptspule und die Nebenspule bilden, die gleiche Draht-Art sein, wie in den Ausführungsformen 1 bis 10. Der Draht, der die Nebenspule bildet, kann ein Draht sein, der einen Leiter aufweist, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Ferner kann die Nebenspule des Induktors 1I in der geschichteten Form eine Hochkantspule oder eine Flachspule sein, unter Verwendung des ummantelten rechteckförmigen Drahts, oder kann eine Spule sein, die unter Verwendung eines lagenförmigen oder folienartigen Drahts ausgebildet wird.
(Referenzbeispiel 1)
12 stellt andere Formen des Induktors dar, der den E-E-artigen Magnetkern 10P und den Aufbau aus der Hauptspule und der Nebenspule enthält. Die folgende Beschreibung betrifft das Layout der Hauptspule und der Nebenspule, und eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus, der dem der Induktoren 1I und 1J entspricht, wird weggelassen.
<Induktor 1γ>
Ein Induktor 1γ, der in 12(I) dargestellt ist, weist eine geschichtete Form auf, in der eine Nebenspule 120x konzentrisch um eine Hauptspule 11I angeordnet ist, und der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule 120x bilden, ist gleich dem Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Hauptspule 11I bilden. Ferner sind in dem Induktor 1γ beide Spulen 11I und 120x so geschichtet, das eine Zentrumsposition der Hauptspule 11I in der axialen Richtung und eine Zentrumsposition der Nebenspule 120x in der axialen Richtung gleich sind. In dem dargestellten Beispiel, da die Anzahl der Wicklungen der Nebenspule 120x kleiner als die der Hauptspule 11I ist, sind entsprechende Endflächen beider Spulen 11I und 120x nicht zueinander ausgerichtet und sind in der axialen Richtung der Hauptspule 11I verschoben. Sowohl in dem Induktor 1γ als auch in dem später beschriebenen Induktor 1δ und dem oben beschriebenen Induktor der Ausführungsform 11 kann die Abmessung der axialen Spulenrichtung im Vergleich mit dem später beschriebenen Induktor 1ε in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form verringert werden.
<Induktor 1δ>
Wie bei dem Induktor 1γ weist auch ein Induktor 1γ, der in 12(II) dargestellt ist, die geschichtete Form auf, und die Abstände zwischen den Wicklungen beider Spulen 11I und 120x sind einander gleich. Bei dem Induktor 1δ sind allerdings beide Spulen 11I und 120x so geschichtet, dass die Zentrumsposition der Hauptspule 11I in der axialen Richtung sich von der Zentrumsposition der Nebenspule 120x in der axialen Richtung unterscheidet. In dem dargestellten Beispiel sind beide Spule 11I und 120x so angeordnet, dass lediglich entsprechende eine Endoberflächen beider Spule 11I und 120x zueinander ausgerichtet sind. Bei dem Induktor 1δ, da die Zentrumspositionen beider Spulen 11I und 120x voneinander verschoben sind, wie es oben dargelegt ist, kann die Streuinduktivität verringert werden.
<Induktor 1ε>
Der Induktor 1ε, der in 12(III) dargestellt ist, weist eine longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form auf, bei der eine Hauptspule 110w und eine Nebenspule 120w koaxial benachbart zueinander in der axialen Richtung der Hauptspule 110w angeordnet sind. Der Induktor 1ε in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form weist eine höhere Produktivität auf, da ein Aufbau der Hauptspule 110w und der Nebenspule 120w einfach ausgebildet werden kann. Wie bei dem Induktor 1I der Ausführungsform 11, usw., kann auch der Induktor 1ε in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form durch Anordnen beider Spulen 110w und 120w um den Isolator und durch Einbringen der Innenkernteile 10αi und 10βi der Kernteile 10α und 10β in den Isolator erhalten werden, wodurch somit der Magnetkern 10P montiert wird.
[Testbeispiel 4]
Die Streuinduktivität des Induktors in der E-E-Form wurde mittels Simulation bestimmt.
In diesem Test wurden der Induktor 1γ (geschichtete Form), der in 12(I) dargestellt ist, der Induktor 1J (zwischengelegte Form), der in 11(II) dargestellt ist, und der Induktor 1ε (longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form), die in 12(III) dargestellt ist, hergestellt, und die Streuinduktivität wurde für jeden Induktor bestimmt. Die Induktoren in diesen Formen wurden jeweils in den folgenden Zuständen hergestellt, das heißt die Hauptspule: ummantelter rechteckförmiger Draht, die Nebenspule: ummantelter elektrischer Draht, die Hauptspule: 60 Wicklungen, und die Nebenspule: 10 Wicklungen. Bei dem Induktor 1J in der zwischengelegten Form wurden die ersten 10 der 60 Wicklungen der Hauptspule und die Wicklungen der Nebenspule abwechselnd eine neben der anderen angeordnet. In dem Induktor 1ε in der longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Form wurden beide Spulen in einer longitudinal angeordneten Ende-zu-Ende-Beziehung mit dem Kopplungskoeffizienten von 0,9 angeordnet. Ferner wurden die Magnetkerne, welche im Wesentlichen dieselbe Größe aufwiesen, in diesem Test verwendet.

Die Streuinduktivität wurde für den Fall bestimmt, in dem ein Strom von 1 A lediglich der Hauptspule in einem Zustand zugeführt wurde, in dem die Nebenspule kurz geschlossen war. Die Resultate sind in der Tabelle IV dargestellt. [Tabelle IV]

Probennummer	Form des Induktors	Streuinduktivität (μH)
Vergleichend	Geschichtete Form	1,4 μH
12-1	Zwischengelegte Form	1,0 μH
Vergleichend	Longitudinal angeordnete Ende-zu-Ende-Form	4,5 μH

Wie es aus der Tabelle IV ersichtlich ist, kann der Wert der Streuinduktivität auch in der E-E-Form durch Ändern beispielsweise des Layouts der Hauptspule und der Nebenspule geändert werden. Die Form des Magnetkerns, das Layout der Hauptspule und der Nebenspule, der Abstand zwischen den Wicklungen jeder Spule, die relative Positionsbeziehung zwischen beiden Spulen, usw. werden vorzugsweise geeignet ausgewählt und eingestellt, so dass der Induktor, der die gewünschte Streuinduktivität aufweist, erhalten wird.
(Referenzbeispiel 2)
Bezüglich des Induktors in der zwischengelegten Form, welche einen Magnetkern und die Anordnung aus der Hauptspule und der Nebenspule aufweist, stellt 13 eine weitere Form dar, bei der mehrere Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, sandwichartig zwischen den Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, angeordnet sind.
Ein Induktor 1ζ, der in 13 dargestellt ist, weist die zwischengelegte Form auf, wie bei den Induktoren 1G und 1H der Ausführungsform 10, und die Hauptspulenelemente 111a und 111b einer Hauptspule 110v sind jeweils in zwei Teile geteilt. Ferner sind alle Wicklungen eines Nebenspulenelements 120a einer Nebenspule 120v sandwichartig zusammen zwischen geteilten Spulen 111aα und 111aβ, welche ein Hauptspulenelement 111a bilden, vorgesehen, und alle Wicklungen des anderen Nebenspulenelements 120b sind zusammen sandwichartig zwischen geteilten Spulen 111bα und 111bβ, welche das andere Hauptspulenelement 111b bilden, vorgesehen.
In dem dargestellten Beispiel wird ein kontinuierlicher ummantelter elektrischer Draht als ein Draht der Nebenspule 120v verwendet, und beide Nebenspulenelemente 120a und 120b sind über einen Brückenabschnitt (nicht dargestellt) miteinander gekoppelt, der unter Verwendung eines Teils des Drahts ausgebildet ist. Auf der anderen Seite werden bei der Hauptspule 110v die oben erwähnten vier geteilten Spulen 111aα, 111aβ, 111bα und 111bβ unter Verwendung von vier unterschiedlichen Drähten (hier ummantelte rechteckförmige Drähte) ausgebildet. Ferner sind Endabschnitte der Drähte der geteilten Spulen 111aα und 111aβ (111bα und 111bβ), welche das Hauptspulenelement 111a (111b) bilden, um die Nebenspule 120v auf eine spreizende Weise bezüglich des einen Nebenspulenelements 120a (120b) der Nebenspule 120v angeordnet. Diese Endabschnitte werden beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden, wodurch die geteilten Spulen 111aα und 111aβ (111bα und 111bβ) miteinander integriert werden. Ferner werden auch Endabschnitte beider Hauptspulenelemente 111a und 111b beispielsweise durch Schweißens miteinander verbunden. Somit können die Wicklungen, welche hier die Hauptspule 110v bilden, die Form enthalten, bei der diese Wicklungen durch Verbinden der Drähte, wie es oben beschrieben ist, ausgebildet werden.
Während die oben dargelegte Verbindung zwischen den Endabschnitten der Drähte unter Verwendung beispielsweise eines separaten Plattenelements für eine Verbindung ausgeführt werden kann, kann die Anzahl der zu verbindenden Positionen und die Anzahl der Verbindungsschritte verringert werden, durch Anordnen der Endabschnitte der Drähte so nah wie möglich aneinander und durch direktes Verbinden der Endabschnitte. Ferner, während der Verbindungsvorgang zu einer gewünschten Zeit ausgeführt werden kann, kann die Nebenspule beispielsweise durch Verbinden der geteilten Spulen miteinander einfach angeordnet werden, nachdem die Nebenspule zwischen den geteilten Spulen angeordnet wurde.
Ferner kann die Anzahl der zu verbindenden Positionen und die Anzahl der Verbindungsschritte durch Anwenden eines kontinuierlichen Drahts zum Ausbilden sowohl der einen geteilten Spule des einen Hauptspulenelements als auch der einen geteilten Spule des anderen Hauptspulenelements verringert werden.
Während der Induktor 1ζ die Form aufweist, in der die Nebenspulenelemente 120a und 120b entsprechend in der Nähe von Zentren der Hauptspulenelemente 111a und 111b vorhanden sind, verringert sich die Streuinduktivität tendenziell durch Verschieben der Position der Nebenspule, so dass die Nebenspule näher an einem Endabschnitt der Hauptspule angeordnet ist, wie bei dem Induktor 1G der Ausführungsform 10. Somit kann die Streuinduktivität einfach verringert werden, wie es oben beschrieben ist, durch Einstellen der Position, an der die Nebenspule angeordnet ist.
Bei den Induktoren 1G, 1H und 1ζ in der zwischengelegten Form unterscheidet sich die Streuinduktivität in Abhängigkeit verschiedener Spulenlayouts. Bei diesen Induktoren 1G, 1H und 1ζ wird die Streuinduktivität tendenziell in dem Induktor 1ζ minimal, bei dem die mehreren Wicklungen der Nebenspule zusammen angeordnet sind, und diese vergrößert sich tendenziell bei dem Induktor 1G, bei dem die Wicklungen der Hauptspule und die Wicklungen der Nebenspule abwechselnd eine neben der anderen angeordnet sind. Somit kann das Spulenlayout so ausgewählt werden, dass die gewünschte Streuinduktivität erhalten wird.
Es sei bemerkt, dass die vorgenannten Ausführungsformen geeignet modifiziert werden können, ohne sich vom Kern der Erfindung zu entfernen, und diese sind nicht auf die oben beschriebenen Konstruktionen beschränkt. Beispielsweise können der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen zwischen der Hauptspule und der Nebenspule, die Anzahl der Wicklungen jeder Spule usw. geeignet geändert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Induktor der vorliegenden Erfindung kann geeignet als eine Komponente einer Leistungsumwandlungseinrichtung, wie beispielsweise eines Zwei-Wege-DC/DC-Wandlers mit sanfter Umschaltung verwendet werden, der in einem Fahrzeug angebracht ist, wie beispielsweise einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder einem Fahrzeug mit Brennstoffzelle. Ferner kann das Verfahren zum Einstellen der Streuinduktivität des Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise beim Ausbilden des Induktors der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
Bezugszeichenliste

1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1z, 1α, 1β, 1γ, 1δ, 1ε, 1ζ: Induktoren
10A, 10D, 10G, 10P: Magnetkerne
10c, 10c_a, 10c_b, 10i: Innenkernabschnitte
10e, 10De, 10Ge, 10o: Außenkernabschnitte
10m: Magnetsubstanzabschnitt
10g: Spalt
10α, 10β: Kernteile
10αi, 10βi: Innenkernteile
10αo, 10αc: Außenkernteile
10αc, 10βc: Verbindungskernteile
11A, 11G, 11H, 11I, 11J: Hauptspulen
11a, 11b: Hauptspulenelemente
11w, 12w, 13w: Drähte
11c, 13c: Leiter
11i, 12i, 13i: Isolierende Mantelschichten
11e, 12e: Endabschnitte von Drähten
11r: Zurückgebogener Abschnitt
12A, 12B, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, 12I, 12J: Nebenspulen
12a, 12b: Nebenspulenelemente
12s: Elementardraht
12c: Leiter aus Litzendraht
14: Isolator
14b: Hülsenförmiger Abschnitt
14f: Rahmenförmiger Abschnitt
140: Isolationspapier
141: Spulenkörper
1000: Induktor
100, 100z: Magnetkerne
100ca, 100cb: Innenkernabschnitte
100e: Außenkernabschnitt
110: Spule
110a, 110b: Spulenelemente
110w: Draht
110z, 110y, 110w, 110v: Hauptspulen
111a, 111b: Hauptspulenelemente
111a_α, 111a_β, 111b_α, 11b_β: Geteilte Spulen
120z, 120y, 120x, 120w, 120v: Nebenspulen
120a, 120b: Nebenspulenelemente

Claims

Induktor, der aufweist: eine Hauptspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet ist; eine Nebenspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet ist, der sich von dem Draht, der die Hauptspule bildet, unterscheidet; und einen Magnetkern, an dem sowohl die Hauptspule als auch die Nebenspule angeordnet sind, wobei der Magnetkern einen geschlossenen Magnetweg ausbildet, wobei ein Endabschnitt des Drahts, der die Hauptspule bildet, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Nebenspule bildet, miteinander verbunden sind, und wobei die Nebenspule so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil der Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, mit der Hauptspule überlappt, und einen Abschnitt aufweist, in dem ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, größer als ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen ist, welche die Hauptspule bilden.
Induktor nach Anspruch 1, bei dem die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule angeordnet ist.
Induktor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen für alle der benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, gleich ist und breiter als der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen der Hauptspule ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen enthält, wobei jedes der Spulenelemente einen Abschnitt aufweist, an dem der Abstand zwischen den Wicklungen größer ist, der Magnetkern ein ringförmiges Element ist, das ein Paar von Innenkernabschnitten, über denen die Spulenelemente entsprechend angeordnet sind, und Außenkernabschnitte enthält, die in einer Sandwich-Beziehung bezüglich der Innenkernabschnitte angeordnet sind, die parallel angeordnet sind, und wenigstens ein Teil eines Drahts, der Wicklungen von einem der Spulenelemente ausbildet, und wenigstens ein Teil eines Drahts, der die Wicklungen des anderen Spulenelements ausbildet, auf eine überlappende Weise in einer axialen Richtung der Nebenspule angeordnet sind.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner einen äußeren Harzabschnitt aufweist, der Umfänge einer montierten Einheit aus dem Magnetkern, der Hauptspule und der Nebenspule abdeckt.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule angeordnet ist, der Draht, der die Hauptspule bildet, und der Draht, der die Nebenspule bildet, jeweils ein ummantelter rechteckförmiger Draht oder ein ummantelter runder Draht sind, die einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht oder einem runden Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthalten, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und ein isolierendes Element zwischen der Hauptspule und der Nebenspule, welche um die Hauptspule angeordnet ist, vorgesehen ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen enthält, wobei der Magnetkern ein ringförmiges Element ist, das ein Paar von Innenkernabschnitten, über denen die Spulenelemente entsprechend angeordnet sind, und Außenkernabschnitte enthält, die in einer Sandwich-Beziehung bezüglich der Innenkernabschnitte angeordnet sind, die parallel angeordnet sind, die Spulenelemente der wenigstens einen Spule jeweils eine Hochkantspule sind, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet ist, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die an einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und die wenigstens eine Spule durch Schweißen entsprechender Endabschnitte der ummantelten rechteckförmigen Drähte, welche die Spulenelemente bilden, miteinander ausgebildet ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem wenigstens entweder die Hauptspule oder die Nebenspule ein Paar von Spulenelementen enthält, der Magnetkern ein ringförmiges Element ist, das ein Paar von Innenkernabschnitten, über die entsprechend die Spulenelemente angeordnet sind, und Außenkernabschnitte enthält, die in einer Sandwich-Beziehung bezüglich der Innenkernabschnitte angeordnet sind, die parallel angeordnet sind, die Spulenelemente der wenigstens einen Spule jeweils eine Hochkantspule sind, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine hochkantige Weise ausgebildet ist, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die an einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und die wenigstens eine Spule aus einem kontinuierlichen ummantelten rechteckförmigen Draht ausgebildet ist, und die Spulenelemente der wenigstens einen Spule über einen zurückgebogenen Abschnitt miteinander gekoppelt sind, der durch Zurückbiegen eines Teils des ummantelten rechteckförmigen Drahts ausgebildet ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7 und 8, bei dem wenigstens entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der Draht, der die Nebenspule bildet, ein ummantelter elektrischer Draht ist, der einen Leiter aus Litzendraht, der durch Verlitzen mehrerer Elementardrähte ausgebildet ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die an einem Außenumfang des Leiters aus Litzendraht ausgebildet ist.
Induktor nach Anspruch 9, bei dem entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der Draht, der die Nebenspule bildet, ein ummantelter elektrischer Draht ist, und der andere Draht ein ummantelter rechteckförmiger Draht oder ein ummantelter runder Draht ist, der einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht oder einem runden Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Leiter des Drahts, der die Nebenspule bildet, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule angeordnet ist, und die Nebenspule eine flache Spule ist, die durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts auf eine flache Weise ausgebildet ist, wobei der ummantelte rechteckförmige Draht einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem wenigstens entweder der Draht, der die Hauptspule bildet, oder der Draht, der die Nebenspule bildet, durch Wickeln eines ummantelten rechteckförmigen Drahts ausgebildet ist, der einen Leiter, der aus einem rechteckförmigen Draht gefertigt ist, und eine isolierende Mantelschicht enthält, die auf einem Außenumfang des Leiters ausgebildet ist, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Hauptspule bildet, und ein Endabschnitt des Drahts, der die Nebenspule bildet, durch Schweißen miteinander verbunden sind.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7 bis 11 oder 13, bei dem die Nebenspule konzentrisch um die Hauptspule angeordnet ist, und der Draht, der die Nebenspule bildet, ein lagenförmiger Draht ist, der durch Schichten eines Isoliermaterials auf eine Oberfläche eines folienartigen Leiters ausgebildet ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem eine Zentrumsposition der Hauptspule in einer axialen Richtung davon und eine Zentrumsposition der Nebenspule in einer axialen Richtung davon in der axialen Richtung voneinander verschoben sind.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem eine Länge entweder der Hauptspule oder der Nebenspule in einer axialen Richtung davon kürzer als eine Länge der anderen Spule in der axialen Richtung davon ist.
Induktor nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 7 bis 11, 13, 15 oder 16, bei dem der Abschnitt der Nebenspule, in dem der Abstand zwischen den Wicklungen größer ist, durch Montieren der Hauptspule und der Nebenspule auf eine solche Weise ausgebildet ist, dass wenigstens eine der Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, zwischen den Wicklungen der Nebenspule vorhanden ist.
Induktor nach Anspruch 17, bei dem die Nebenspule einen Abschnitt aufweist, bei dem mehrere Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, sandwichartig zusammen zwischen den Wicklungen, welche die Hauptspule bilden, vorgesehen sind.
Induktor nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem ein Aufbau aus der Hauptspule und der Nebenspule einen Abschnitt aufweist, in dem der Draht, der jede Wicklung der Hauptspule bildet, und der Draht, der jede Wicklung der Nebenspule bildet, abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5, 6 und 9 bis 19, bei dem der Magnetkern enthält: einen Innenkernabschnitt, der in der Hauptspule angeordnet ist; einen Außenkernabschnitt, der außerhalb einer Anordnung aus der Hauptspule und der Nebenspule angeordnet ist; und einen Verbindungskernabschnitt, der an Endoberflächen der Hauptspule und der Nebenspule angeordnet ist.
Induktor nach Anspruch 20, bei dem der Innenkernabschnitt einen Luftspalt enthält.
Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem der Induktor als eine Komponente eines Zwei-Wege-Wandlers mit sanfter Umschaltung verwendet wird.
Verfahren zum Einstellen einer Streuinduktivität eines Induktors, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anordnen einer Hauptspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet wird, um einen Magnetkern; Anordnen einer Nebenspule, die durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet wird, der sich von dem Draht, der die Hauptspule bildet, unterscheidet, so dass die Nebenspule mit wenigstens einem Teil der Hauptspule überlappt, und Anordnen der Nebenspule, so dass diese einen Abschnitt aufweist, bei dem ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen, welche die Nebenspule bilden, größer als ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen ist, welche die Hauptspule bilden, wodurch eine Streuinduktivität verringert wird.
Verfahren zum Einstellen der Streuinduktivität des Induktors nach Anspruch 23, bei dem eine Zentrumsposition der Hauptspule in einer axialen Richtung davon und eine Zentrumsposition der Nebenspule in einer axialen Richtung davon relativ zueinander verschoben werden, und die Streuinduktivität durch Ändern eines Verschiebungsbetrags eingestellt wird.