JP2002373811A - コア、有芯コイル及びトランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で、洩磁束の少ない有芯コイル等を
提供する。 【解決手段】コア２の半円環状のフェライト片４ａ、４
ｂの端部間に、前記フェライト片の透磁率の１／１００
倍程度の透磁率を有するフェライトシート５を狭入して
ギャップ７を設ける。前記フェライト片４ａ，４ｂ及び
前記フェライトシート５の周囲をコーティング樹脂６で
コーティングする。前記フェライトシート５の透磁率は
空気の透磁率に比べて十分大きいので、前記ギャップ７
からの洩れ磁束は少なくなる。また、前記フェライトシ
ート５の透磁率は前記フェライト片４ａ，４ｂの透磁率
よりも十分小さいので、磁気飽和を確実に防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコア等に係り、詳し
くは磁路中のギャップからの洩れ磁束の低減を図るコ
ア、有芯コイル及びトランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コイルにおいては、大きなインダ
クタンスを得るために、また、トランスにおいては、１
次側巻線と２次側巻線との間の良好な磁気結合を得るた
めに、磁性体製のコアが用いられてきた。

【０００３】しかし、磁性体は一般に磁気飽和特性を有
するため、コアの周囲に巻回した巻線に流れる電流が大
きくなり、当該巻線に流れる電流により発生する磁界
が、コアをなす磁性体の種類及びコアの形状、大きさ等
によって決まるある一定の値を超えると、コアは磁気飽
和し、コイル、トランスとしての機能が失われてしま
う。

【０００４】そのため、一般に、図３に示すように、コ
ア３１中の磁束の経路（磁路）中にギャップ３２を設け
てコア３１の磁気飽和を防止していた。すなわち、ギャ
ップ３２を設けることにより、当該ギャップ３２の透磁
率が磁芯３３の透磁率よりも小さくなるため、コア３１
全体に発生する磁束３４が、ギャップがない場合に比べ
て少なくなり、結果として、コア３１の磁気飽和が防止
できる。

【０００５】ギャップ３２は、通常、空気で満たされて
いる場合（何も挿入しない場合）や、当該ギャップ３２
の間隔をギャップに挿入した部材により保持する必要が
ある場合には、紙等が挿入されるのが一般的であった。

【０００６】ところが、ギャップに何も挿入しない場合
や、紙等を挿入した場合には、ギャップ３２の透磁率と
ギャップ３２の周囲の透磁率（空気の透磁率）がほぼ等
しいので、コア３１からギャップ３２の周囲に洩れ磁束
３５が発生する。

【０００７】そして、図３に示すように、洩れ磁束３５
がギャップの近傍の巻線３６を貫通すると、洩れ磁束３
５により、巻線３６中に渦電流が発生し、当該渦電流に
よって損失が発生する。

【０００８】このとき、当該渦電流による磁束と、前記
洩れ磁束とが、巻線３６の内部にて打ち消しあうため、
見かけ上は、磁束が巻線３６を貫通していないように見
える。

【０００９】また、洩れ磁束３５が周辺の電子素子等に
も影響を与え、電子回路の誤動作等の原因ともなる。更
に、洩れ磁束３５自体がノイズの原因ともなる。コア中
のギャップから発生する洩れ磁束を低減する方策とし
て、特開平５−１１４５２０号公報には、磁芯（特開平
５−１１４５２０号公報中の「磁芯」は、本明細書中の
「コア」に相当する。）の中心部の透磁率を周囲部の透
磁率よりも大きくし、且つ、磁芯の中心部のギャップを
周囲部のギャップよりも大きくしてなる磁芯を有するト
ランスが開示されている。

【００１０】当該磁芯によれば、当該磁芯中を通過する
磁束のうち多くが、透磁率の大きい中心部を通過し、透
磁率の小さい周囲部を通過する磁束は少ない。そして、
多くの磁束が通過する当該磁芯の中心部のギャップが大
きいため、確実に当該磁芯の飽和を防止できる。

【００１１】また、当該磁芯の周囲部においては、通過
する磁束が少ない上、ギャップも小さいため、当該磁芯
の外部に洩れる洩れ磁束も少なくできる。一方、特開２
０００−２７７３３７号公報には、ギャップを有するＣ
字状のコア片の隙間にスペーサが装着されているコイル
装置が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−１
１４５２０号公報に開示された発明に係る磁芯は、異な
る透磁率を有する２種類の磁性体から形成されており、
ギャップの大きさも、当該磁芯の中心部と周囲部とでは
異なるため、構造が複雑で、コストが高くなるのを避け
られない。

【００１３】また、特開２０００−２７７３３７号公報
によって開示されているコイル装置に係る発明の目的
は、簡便なトロイダルコイルの製造方法の提供にあり、
洩れ磁束対策ではない。実際、当該公報中には、洩れ磁
束対策に関する記載はない。

【００１４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、簡単な構造で、磁路中
のギャップからの洩れ磁束の少ないコア、及び当該コア
を用いたコイル及びトランスを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、磁路中に設けられたギャ
ップと、磁路の一部を構成する磁芯と、前記磁芯の透磁
率よりも小さい透磁率を有し、且つ、空気の透磁率より
も大きい透磁率を有するスペーサ部材とからなることを
その要旨とした。

【００１６】従って、この発明によれば、スペーサ部材
の透磁率が空気の透磁率よりも大きいので、簡単な構造
で、磁路中のギャップからの洩れ磁束の少ないコアを提
供することができる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記磁芯は複数の磁性体片から構成さ
れるとともに、磁路中に１又は２以上ギャップを有する
ことをその要旨とした。

【００１８】従って、この発明では、コアを簡単な形状
にできるため、コストを低減することができる。請求項
３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明
において、スペーサ部材の透磁率が、空気の透磁率の１
００倍以上であり、且つ、前記磁芯の透磁率の１／１０
０倍以下であることをその要旨とした。

【００１９】従って、この発明では、磁路中のギャップ
からの洩れ磁束を顕著に低減でき、しかも、コアの磁気
飽和を確実に防止することができる。請求項４に記載の
発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のコアを
用いることをその要旨とした。

【００２０】従って、この発明によれば、磁路中のギャ
ップからの洩れ磁束が少ないため、巻線における渦電流
損が小さい有芯コイルを提供することができる。請求項
５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記
載のコアを用いることをその要旨とした。

【００２１】従って、この発明によれば、磁路中のギャ
ップからの洩れ磁束が少ないため、巻線における渦電流
損が小さいトランスを提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をトロイダルコイル
に具体化した一実施形態を図１及び図２に基づいて説明
する。

【００２３】図１に示すように、トロイダルコイル１
は、コア２と、コア２の周囲に導線を巻回して形成した
巻線３とから構成されている。前記コア２は、磁芯４、
スペーサ部材としてのフェライトシート５及びコーティ
ング樹脂６から構成されている。また、磁芯４は、２個
の同形の磁性体片としてのフェライト片４ａ，４ｂから
なる。そして、フェライト片４ａ，４ｂにより閉磁路を
形成する。

【００２４】前記フェライト片４ａ，４ｂは、半円環状
の形状を有しており、両フェライト片４ａ，４ｂにより
円環状のコアを形成する際に、両フェライト片４ａ，４
ｂの端部間に、前記フェライトシート５を狭入して、磁
路中のギャップ７を設けている。

【００２５】前記フェライトシート５は、エラストマに
フェライト粉を混練したものであり、混練するフェライ
ト粉の含有割合を調整することにより、所要の透磁率に
設定されている。ここでは、フェライトシート５の透磁
率が、フェライト片４ａ，４ｂの透磁率の１／１００倍
程度となるように、フェライト粉の含有割合を調整して
ある。

【００２６】なお、コア２の磁気飽和を防止し、且つ、
ギャップ７からの洩れ磁束を低減するためには、フェラ
イトシート５の透磁率を、空気の透磁率よりも大きく、
且つ、フェライト片４ａ，４ｂの透磁率よりも小さい範
囲で設定する必要があるが、より望ましいフェライトシ
ート５の透磁率の範囲は、空気の透磁率の１００倍より
も大きく、且つ、フェライト片４ａ，４ｂの透磁率の１
／１００倍よりも小さい範囲である。

【００２７】フェライト片４ａ，４ｂの端部間にフェラ
イトシート５を狭入した状態で、コーティング樹脂６に
より、フェライト片４ａ，４ｂをコーティングする。当
該コーティング樹脂６は、フェライト片４ａ，４ｂの表
面を保護するとともに、フェライト片４ａ，４ｂがフェ
ライトシート５を狭持する状態を保持している。

【００２８】前記巻線３は、コア２の周囲に、導線とし
ての絶縁被覆を有する銅線を所要の回数だけ巻回して形
成されている。次に、上記のように構成されたトロイダ
ルコイル１の作用を図２に従って説明する。

【００２９】巻線３に電流を流すと、巻線３を構成する
銅線の周囲に磁界が発生する。巻線３はコア２に近接し
て巻回されているため、前記銅線の周囲に発生した磁界
により、フェライト片４ａ，４ｂには磁束８が発生す
る。フェライトの透磁率は空気の透磁率に比べて十分大
きいため、磁束８は、フェライト片４ａ，４ｂで構成さ
れる磁路を通る。

【００３０】ギャップ７に設置されたフェライトシート
５の透磁率は、フェライト片４ａ，４ｂの透磁率の１／
１００倍程度であるが、空気の透磁率と比べると十分に
大きいので、ギャップ７においても、フェライト片４
ａ，４ｂ中を通過した磁束８のほとんどがフェライトシ
ート５を通過する。

【００３１】従って、ギャップ７においても、前記磁束
８のうち周囲の空気中に漏洩する磁束はわずかであり、
その結果、ギャップ７に近接する巻線を洩れ磁束が貫通
することにより発生する渦電流損もわずかなものとな
る。

【００３２】また、洩れ磁束による電子回路の誤動作や
ノイズの発生も抑制される。一方、フェライトシート５
の透磁率はフェライト片４ａ，４ｂの透磁率の１／１０
０倍程度であり、フェライトシート５の透磁率はフェラ
イト片４ａ，４ｂの透磁率よりも十分小さいため、前記
銅線に流れる電流による磁界によって発生する磁束８
は、磁路中にギャップがない場合に比べて少なくなる。

【００３３】従って、巻線３に大きな電流が流れても、
フェライト片４ａ，４ｂが磁気飽和することがなくな
り、コア２の磁気飽和を防止することができる。以上記
述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏
する。

【００３４】（１）ギャップ７にフェライトシート５を
設置し、フェライトシート５の透磁率をフェライト片４
ａ，４ｂの透磁率の１／１００倍程度としたため、フェ
ライトシート５の透磁率が、空気の透磁率よりも大き
く、且つ、フェライト片４ａ，４ｂの透磁率よりも小さ
くなり、簡単な構造により、コア２の飽和を確実に防止
するとともに、ギャップ７における洩れ磁束を少なくで
きる。

【００３５】（２）ギャップ７における洩れ磁束が少な
いため、ギャップ７に近接する巻線を貫通する磁束が少
なく、洩れ磁束により発生する渦電流損を小さくするこ
とができる。また、洩れ磁束による電子回路の誤動作を
防止でき、発生するノイズを低減することができる。

【００３６】（３）同形のフェライト片を２個用いてコ
アを形成するため、ギャップを有し、且つ一体形成され
た、いわゆるＣ型コアよりもコストを低減することがで
きる。

【００３７】（４）フェライトシート５の透磁率を、フ
ェライト片の透磁率の１／１００倍程度としたため、洩
れ磁束抑制の効果が顕著に現れると同時に、コア２の磁
気飽和も確実に防止できる。

【００３８】（５）フェライト粉をエラストマに混練し
てフェライトシート５を形成したため、フェライトシー
ト５の透磁率を簡単に所要の値に設定することができ
る。尚、実施の形態は前記に限らず、例えば以下の態様
で実施してもよい。

【００３９】○前記実施形態においては、コア２を構成
する磁芯４の材料をフェライトとしたが、フェライトに
限らず、せんダスト、硅素鋼等一般的な磁性材料も用い
ることができる。

【００４０】○前記実施形態では、円環状のコアを用い
たが、コアの形状は円環状に限らず、ＥＥ型、ＥＩ型等
の閉磁路を形成する形状のものであれば用いることがで
きる。

【００４１】○前記実施形態はトロイダルコイルであっ
たが、本発明はトロイダルコイルにのみ具体化されるも
のではなく、ギャップ付きの閉磁路コアを用いたトラン
スにも適用することもできる。

【００４２】○前記実施形態では、スペーサ部材とし
て、エラストマにフェライト粉を混練したフェライトシ
ート５を用いたが、フェライト粉をゴムや樹脂等に混練
したものでも使用することができる。また、エラストマ
等に混練するのはフェライト粉に限られず、一般的な磁
性体を粉状にした磁性体粉であれば用いることができ
る。更に、スペーサ部材は、フェライトシートに限ら
ず、例えば、ニッケルや鉄等の金属片でもよい。

【００４３】○前記実施形態においては、スペーサ部材
としてのフェライトシートの透磁率をフェライト片の透
磁率の１／１００倍程度としたが、前記値に限られる訳
ではなく、所要の性能が得られるように調整する。この
時、スペーサ部材の透磁率の上限は、コアを構成する磁
性体の透磁率により決まる。

【００４４】○前記実施形態では、フェライト片４ａ，
４ｂとフェライトシート５とを固定するためにコーティ
ング樹脂６を用いたが、これに限られるものではなく、
例えば、ケース等に入れて固定してもよい。

【００４５】次に、前記実施の形態から把握できる技術
的思想について、以下に追記する。 （１）前記スペーサ部材として、樹脂、エラストマ又は
ゴムに磁性体粉を混練したものを用いる、請求項１から
３のいずれか一項に記載のコア。

【００４６】このようなコアでは、スペーサ部材の透磁
率を簡単に所要の値に調節することができるので、安価
で、良好な特性を有するコアを得ることができる。 （２）技術的思想の（１）に記載のスペーサ部材を用い
た有芯コイル。

【００４７】（３）技術的思想の（１）に記載のスペー
サ部材を用いたトランス。

【００４８】

【発明の効果】請求項１から３に記載の発明によれば、
簡単な構成で、磁路中のギャップからの洩れ磁束の少な
いコアを得ることができる。

【００４９】請求項４に記載の発明によれば、簡単な構
成で、磁路中のギャップからの洩れ磁束の少ない有芯コ
イルを得ることができる。請求項５に記載の発明によれ
ば、簡単な構成で、磁路中のギャップからの洩れ磁束の
少ないトランスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をトロイダルコイルに具体化した一実
施形態の全体図。

【図２】 同じくギャップの模式拡大断面図。

【図３】 従来技術におけるコイルのギャップの模式拡
大断面図。

【符号の説明】

２…コア、３…巻線、４…磁芯、４ａ，４ｂ…磁性体片
としてのフェライト片、５…スペーサ部材としてのフェ
ライトシート、７…ギャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 仁志 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 坂田 世紀 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 5E070 BA15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁路中に設けられたギャップと、 前記磁路の一部を構成する磁芯と、 前記ギャップに設置され、前記磁芯の透磁率よりも小さ
   い透磁率を有し、且つ、空気の透磁率よりも大きい透磁
   率を有するスペーサ部材とからなるコア。
2. 【請求項２】 前記磁芯は複数の磁性体片から構成され
   るとともに、前記磁路中に１又は２以上ギャップを有す
   る請求項１に記載のコア。
3. 【請求項３】 前記スペーサ部材の透磁率は、空気の透
   磁率の１００倍以上であり、且つ、前記磁芯の透磁率の
   １／１００倍以下である請求項１又は請求項２に記載の
   コア。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一項に記載の
   コアを用いた有芯コイル。
5. 【請求項５】 請求項１から３のいずれか一項に記載の
   コアを用いたトランス。