JP2003133142A - インダクタの設計方法及びその装置、インダクタの製造方法、媒体、サーバー並びに設計プログラム - Google Patents
インダクタの設計方法及びその装置、インダクタの製造方法、媒体、サーバー並びに設計プログラムInfo
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- JP2003133142A JP2003133142A JP2001324464A JP2001324464A JP2003133142A JP 2003133142 A JP2003133142 A JP 2003133142A JP 2001324464 A JP2001324464 A JP 2001324464A JP 2001324464 A JP2001324464 A JP 2001324464A JP 2003133142 A JP2003133142 A JP 2003133142A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ギャプを有するコア構造のインダクタを高精
度に設計することを可能にしたインダクターの設計方
法、の設計装置等を提供する。 【解決手段】 磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタの設計方法において、エ
アギャップ長とフリンジングファクタとの関係を予め求
めておいて、その関係から、エアギャップ長に対応した
フリンジングファクタの値を求める。そして、そのフリ
ンジングファクタの値に基づいて磁路の実効透磁率を求
め、更に、実効透磁率と鉄心寸法とからコイルターン数
を求める。
度に設計することを可能にしたインダクターの設計方
法、の設計装置等を提供する。 【解決手段】 磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタの設計方法において、エ
アギャップ長とフリンジングファクタとの関係を予め求
めておいて、その関係から、エアギャップ長に対応した
フリンジングファクタの値を求める。そして、そのフリ
ンジングファクタの値に基づいて磁路の実効透磁率を求
め、更に、実効透磁率と鉄心寸法とからコイルターン数
を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁路中にエアギャ
ップを有する磁性体をコアとして使用するインダクタの
設計方法及びその設計装置、前記設計方法及び設計装置
による設計データに基づいてインダクタを製造する製造
方法、前記設計方法及び設計装置による設計データが記
録される媒体、並びに前記設計データがデータベースに
格納されるサーバに関する。
ップを有する磁性体をコアとして使用するインダクタの
設計方法及びその設計装置、前記設計方法及び設計装置
による設計データに基づいてインダクタを製造する製造
方法、前記設計方法及び設計装置による設計データが記
録される媒体、並びに前記設計データがデータベースに
格納されるサーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】珪素素鋼板やアモルファス合金などの優
れた磁気特性を有する磁性体は、広くトランスやインダ
クタのコア材料として使用されている。通常、透磁率の
高い材料をインダクタのコア材料として使用する場合に
は、コアの磁気飽和を防ぐためコア磁路中にエアギャッ
プが設けられる。
れた磁気特性を有する磁性体は、広くトランスやインダ
クタのコア材料として使用されている。通常、透磁率の
高い材料をインダクタのコア材料として使用する場合に
は、コアの磁気飽和を防ぐためコア磁路中にエアギャッ
プが設けられる。
【０００３】一般に、インダクタにおいては、インダク
タンス値が最も重要な性能であるが、コアにエアギャッ
プを有するインダクタのインダクタンス値はエアギャッ
プの長さによって大きく変化する。従って、インダクタ
に所望のインダクタンス値をもたせるためには、コアの
設計段階においてエアギャップのギャップ長を正確に決
定する必要がある。
タンス値が最も重要な性能であるが、コアにエアギャッ
プを有するインダクタのインダクタンス値はエアギャッ
プの長さによって大きく変化する。従って、インダクタ
に所望のインダクタンス値をもたせるためには、コアの
設計段階においてエアギャップのギャップ長を正確に決
定する必要がある。
【０００４】従来、図２のコア３０においては、ギャッ
プ部磁束のフリンジング量（lg／２、lg：ギャップ長）
を見積もった磁気回路解析を行って決定されたギャップ
長を採用すれば、実際に製造されたインダクタにおいて
ほぼ所望のインダクタンス値が得られることが知られて
いた。さらに、実際のインダクタの製造段階において
は、必要に応じてギャップ長の微調整を行うことによっ
て所望のインダクタンス値を得ていた。
プ部磁束のフリンジング量（lg／２、lg：ギャップ長）
を見積もった磁気回路解析を行って決定されたギャップ
長を採用すれば、実際に製造されたインダクタにおいて
ほぼ所望のインダクタンス値が得られることが知られて
いた。さらに、実際のインダクタの製造段階において
は、必要に応じてギャップ長の微調整を行うことによっ
て所望のインダクタンス値を得ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のインダクタで
は、図３に示されるように電流が流れるコイルが巻かれ
るコア脚部３１にエアギャップ３２が設けられることが
一般的であった。ところが昨今、ギャップを分散させる
ことによってさまざまな性能向上がはかれることから、
図４に示されるように、コイルが巻かれるコア脚部３１
の上下にエアギャップ３２が配置されたコアを用いたイ
ンダクタが広く使用されるようになってきている。
は、図３に示されるように電流が流れるコイルが巻かれ
るコア脚部３１にエアギャップ３２が設けられることが
一般的であった。ところが昨今、ギャップを分散させる
ことによってさまざまな性能向上がはかれることから、
図４に示されるように、コイルが巻かれるコア脚部３１
の上下にエアギャップ３２が配置されたコアを用いたイ
ンダクタが広く使用されるようになってきている。
【０００６】このような構造を持ったインダクタのコア
の場合には、従来方法通りに図２のごとくギャップ部の
磁束のフリンジング量を見積もって磁気回路解析を行っ
てギャップ長を決定しても、実際に製造されたインダク
タで所望のインダクタンス値が得られないという問題点
があった。このため、トライアンドエラーを繰り返しな
がらギャップ長を決めなければならず、時間とコストが
かかってしまうという問題点があった。
の場合には、従来方法通りに図２のごとくギャップ部の
磁束のフリンジング量を見積もって磁気回路解析を行っ
てギャップ長を決定しても、実際に製造されたインダク
タで所望のインダクタンス値が得られないという問題点
があった。このため、トライアンドエラーを繰り返しな
がらギャップ長を決めなければならず、時間とコストが
かかってしまうという問題点があった。
【０００７】本発明の目的は、ギャップを有するコア構
造のインダクタを高精度に設計することを可能にしたイ
ンダクタの設計方法及びその設計装置を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、上記の設計方法又は
設計装置により設計された仕様に基づいてインダクタを
製造する製造方法、媒体、サーバー並びに設計プログラ
ムを提供することにある。
造のインダクタを高精度に設計することを可能にしたイ
ンダクタの設計方法及びその設計装置を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、上記の設計方法又は
設計装置により設計された仕様に基づいてインダクタを
製造する製造方法、媒体、サーバー並びに設計プログラ
ムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の一つの態
様に係るインダクタの設計方法は、磁路中にエアギャッ
プを有する磁性体をコアとして使用するインダクタの設
計方法において、エアギャップ長に対応したフリンジン
グファクタの値を求め、フリンジングファクタの値を用
いてインダクタの仕様を設計する。なお、前記のフリン
ジングファクタについては後述の実施形態において説明
する。
様に係るインダクタの設計方法は、磁路中にエアギャッ
プを有する磁性体をコアとして使用するインダクタの設
計方法において、エアギャップ長に対応したフリンジン
グファクタの値を求め、フリンジングファクタの値を用
いてインダクタの仕様を設計する。なお、前記のフリン
ジングファクタについては後述の実施形態において説明
する。
【０００９】（２）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計方法は、上記（１）の設計方法において、エアギ
ャップ長とフリンジングファクタとの関係を予め求めて
おいて、その関係から、エアギャップ長に対応したフリ
ンジングファクタの値を求める。
の設計方法は、上記（１）の設計方法において、エアギ
ャップ長とフリンジングファクタとの関係を予め求めて
おいて、その関係から、エアギャップ長に対応したフリ
ンジングファクタの値を求める。
【００１０】（３）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計方法は、上記（１）又は（２）の設計方法におい
て、前記フリンジングファクタの値に基づいて磁路の実
効透磁率を求め、更に、実効透磁率及び鉄心寸法に基づ
いてコイルターン数を求める。
の設計方法は、上記（１）又は（２）の設計方法におい
て、前記フリンジングファクタの値に基づいて磁路の実
効透磁率を求め、更に、実効透磁率及び鉄心寸法に基づ
いてコイルターン数を求める。
【００１１】（４）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計方法は、上記（２）の設計方法において、鉄心の
断面Ａm（＝横ａ×縦ｄ）、ギャップ長lg 、コアの磁路
長lmである場合に、コアの断面積Ａm＝a×d に対して、
磁束のフリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積
Ａgを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)（ｄ＋
lg) と表すとして、フリンジングファクタα又はβを定義
し、エアギャップ長を変えながらインダクタンス値を求
めて、そのインダクタンス値とギャップ長さとの関係か
ら、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
予め求める。
の設計方法は、上記（２）の設計方法において、鉄心の
断面Ａm（＝横ａ×縦ｄ）、ギャップ長lg 、コアの磁路
長lmである場合に、コアの断面積Ａm＝a×d に対して、
磁束のフリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積
Ａgを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)（ｄ＋
lg) と表すとして、フリンジングファクタα又はβを定義
し、エアギャップ長を変えながらインダクタンス値を求
めて、そのインダクタンス値とギャップ長さとの関係か
ら、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
予め求める。
【００１２】（５）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計方法は、上記（４）の設計方法において、比透磁
率μrの磁性体を用いたエアギャップ長lgのエアギャッ
プをＭヶ所有するコアの実効透磁率μeffを、真空の透
磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/ {(1/μr) + (Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff・Ａm・Ｎ2／lm と表せることを用いてコイルターン数を求める。
の設計方法は、上記（４）の設計方法において、比透磁
率μrの磁性体を用いたエアギャップ長lgのエアギャッ
プをＭヶ所有するコアの実効透磁率μeffを、真空の透
磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/ {(1/μr) + (Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff・Ａm・Ｎ2／lm と表せることを用いてコイルターン数を求める。
【００１３】（６）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計方法は、上記（１）乃至（５）の設計方法におい
て、磁路中にエアギャップを有する磁性体であって、ギ
ャップ面の上下でコアの構造が対称でない構成のコアを
鉄心として使用する。
の設計方法は、上記（１）乃至（５）の設計方法におい
て、磁路中にエアギャップを有する磁性体であって、ギ
ャップ面の上下でコアの構造が対称でない構成のコアを
鉄心として使用する。
【００１４】（７）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計装置は、磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタを設計する装置におい
て、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
特定した情報が記憶される記憶手段と、エアギャップ長
さに対応したフリンジングファクタの値を前記記憶手段
に記憶された情報から求め、更に、前記フリンジングフ
ァクタの値を用いてインダクタの仕様を設計する演算手
段とを備えたものである。
の設計装置は、磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタを設計する装置におい
て、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
特定した情報が記憶される記憶手段と、エアギャップ長
さに対応したフリンジングファクタの値を前記記憶手段
に記憶された情報から求め、更に、前記フリンジングフ
ァクタの値を用いてインダクタの仕様を設計する演算手
段とを備えたものである。
【００１５】（８）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計装置は、上記（７）の設計装置において、前記演
算手段は、前記フリンジングファクタの値に基づいて磁
路の実効透磁率を求め、前記実効透磁率及び鉄心寸法に
基づいてコイルターン数を求める。
の設計装置は、上記（７）の設計装置において、前記演
算手段は、前記フリンジングファクタの値に基づいて磁
路の実効透磁率を求め、前記実効透磁率及び鉄心寸法に
基づいてコイルターン数を求める。
【００１６】（９）本発明の他の態様に係るインダクタ
の設計装置は、上記（７）の設計装置において、前記記
憶手段に記憶される情報は、鉄心の断面Ａm（＝ａ×
ｄ）、ギャップ長lg 、コアの磁路長lmである場合に、
コアの断面積Ａm＝a×d に対して、磁束のフリンジング
を考慮したギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)(ｄ＋l
g) と表すとしてフリンジングファクタα又はβを定義し、
エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係が特定
されたものである。
の設計装置は、上記（７）の設計装置において、前記記
憶手段に記憶される情報は、鉄心の断面Ａm（＝ａ×
ｄ）、ギャップ長lg 、コアの磁路長lmである場合に、
コアの断面積Ａm＝a×d に対して、磁束のフリンジング
を考慮したギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)(ｄ＋l
g) と表すとしてフリンジングファクタα又はβを定義し、
エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係が特定
されたものである。
【００１７】（１０）本発明の他の態様に係るインダク
タの設計装置は、上記（９）の設計装置において、前記
記憶手段は、比透磁率μrの磁性体を用いたエアギャッ
プ長lgのエアギャップをＭヶ所有するコアの実効透磁率
μeffを、真空の透磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/ {(1/μr)＋(Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff ・Ａm・Ｎ2/lm と表せることを用いてコイルターン数Ｎを求める。
タの設計装置は、上記（９）の設計装置において、前記
記憶手段は、比透磁率μrの磁性体を用いたエアギャッ
プ長lgのエアギャップをＭヶ所有するコアの実効透磁率
μeffを、真空の透磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/ {(1/μr)＋(Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff ・Ａm・Ｎ2/lm と表せることを用いてコイルターン数Ｎを求める。
【００１８】（１１）本発明の他の態様に係るインダク
タの設計装置は、上記（７）乃至（１０）の設計置にお
いて、磁路中にエアギャップを有する磁性体であって、
ギャップ面の上下でコアの構造が対称でない構成のコア
を鉄心として使用する。
タの設計装置は、上記（７）乃至（１０）の設計置にお
いて、磁路中にエアギャップを有する磁性体であって、
ギャップ面の上下でコアの構造が対称でない構成のコア
を鉄心として使用する。
【００１９】（１２）本発明の他の態様に係るインダク
タの製造方法は、上記（１）乃至（６）の何れかに記載
の設計方法により設計された仕様に基づいてインダクタ
を製造する。
タの製造方法は、上記（１）乃至（６）の何れかに記載
の設計方法により設計された仕様に基づいてインダクタ
を製造する。
【００２０】（１３）本発明の他の態様に係るインダク
タの製造方法は、上記（７）乃至（１１）の何れかに記
載の設計装置により設計された仕様に基づいてインダク
タを製造する。
タの製造方法は、上記（７）乃至（１１）の何れかに記
載の設計装置により設計された仕様に基づいてインダク
タを製造する。
【００２１】（１４）本発明の他の態様に係る媒体は、
上記（１）乃至（６）の設計方法により設計された仕様
が記録されたものである。
上記（１）乃至（６）の設計方法により設計された仕様
が記録されたものである。
【００２２】（１５）本発明の他の態様に係る媒体は、
上記（７）乃至（１１）の設計装置により設計された仕
様が記録されたものである。
上記（７）乃至（１１）の設計装置により設計された仕
様が記録されたものである。
【００２３】（１６）本発明の他の態様に係るサーバー
は、クライアンとネットワークを介して接続され、デー
タベースに上記（１）乃至（６）の設計方法により設計
されたインダクタの仕様が格納されたものである。
は、クライアンとネットワークを介して接続され、デー
タベースに上記（１）乃至（６）の設計方法により設計
されたインダクタの仕様が格納されたものである。
【００２４】（１７）本発明の他の態様に係るサーバー
は、クライアントとネットワークを介して接続され、デ
ータベースに上記（７）乃至（１１）の設計装置により
設計されたインダクタの仕様が格納されたものである。
は、クライアントとネットワークを介して接続され、デ
ータベースに上記（７）乃至（１１）の設計装置により
設計されたインダクタの仕様が格納されたものである。
【００２５】（１８）本発明の他の態様に係る設計プロ
グラムは、上記（１）乃至（６）の設計方法の各処理を
コンピュータに実行させるものである。
グラムは、上記（１）乃至（６）の設計方法の各処理を
コンピュータに実行させるものである。
【００２６】（１９）本発明の他の態様に係る設計プロ
グラムは、上記（７）乃至（１１）の設計装置の演算手
段の各処理をコンピュータに実行させるものである
グラムは、上記（７）乃至（１１）の設計装置の演算手
段の各処理をコンピュータに実行させるものである
【００２７】
【発明の実施の形態】実施形態１．本発明によるインダ
クタの設計方法の概要を実施形態１として説明する。従
来の技術の説明からも明らかなように、エアギャップの
存在により磁気漏洩が起きて磁束が膨らみ（図２，図９
参照）、ギャップ部の磁路として機能する面積は現実の
コア断面積とは異なる値となる。このギャップ部の磁路
として機能する面積を本発明においては実効断面積とい
い、現実のコア断面積と実効断面積とを関係付けるパラ
メータを本発明においてはフリンジングファクタと称し
ている。また、現実のコア断面積ではなく、ギャップ部
のギャップ長に着目すると、エアギャップの存在によっ
て磁束が漏洩して膨らむことにより、現実のギャップ長
さとは異なる値となる（図２、図９参照）。このギャッ
プ部の磁路として機能する長さを本発明においては実効
ギャップ長さといい、現実のギャップと実効ギャップ長
とを関係付けるパラメータをフリンジングファクタと称
している。なお、以下の実施形態においては、実効断面
積と、それに関連するフリンジングファクタについて説
明するが、本発明はそのことに限定されるものではな
い。
クタの設計方法の概要を実施形態１として説明する。従
来の技術の説明からも明らかなように、エアギャップの
存在により磁気漏洩が起きて磁束が膨らみ（図２，図９
参照）、ギャップ部の磁路として機能する面積は現実の
コア断面積とは異なる値となる。このギャップ部の磁路
として機能する面積を本発明においては実効断面積とい
い、現実のコア断面積と実効断面積とを関係付けるパラ
メータを本発明においてはフリンジングファクタと称し
ている。また、現実のコア断面積ではなく、ギャップ部
のギャップ長に着目すると、エアギャップの存在によっ
て磁束が漏洩して膨らむことにより、現実のギャップ長
さとは異なる値となる（図２、図９参照）。このギャッ
プ部の磁路として機能する長さを本発明においては実効
ギャップ長さといい、現実のギャップと実効ギャップ長
とを関係付けるパラメータをフリンジングファクタと称
している。なお、以下の実施形態においては、実効断面
積と、それに関連するフリンジングファクタについて説
明するが、本発明はそのことに限定されるものではな
い。
【００２８】本実施形態１においては、上述の図４のコ
アが設計対象となっているコアの形状であり、その鉄心
の断面が図５に示されるように横ａ×縦ｄ、ギャップ長
lg、コアの磁路長lmである場合には、コアの断面積Ａm
＝a×d に対して、磁束のフリンジングを考慮したギャ
ップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝（a+αlg)(d+αlg） …（１） と表すとして、フリンジングファクタαを定義する。
アが設計対象となっているコアの形状であり、その鉄心
の断面が図５に示されるように横ａ×縦ｄ、ギャップ長
lg、コアの磁路長lmである場合には、コアの断面積Ａm
＝a×d に対して、磁束のフリンジングを考慮したギャ
ップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝（a+αlg)(d+αlg） …（１） と表すとして、フリンジングファクタαを定義する。
【００２９】比透磁率μrの材料を用い、ギャップ長lg
のエアギャップをＭヶ所有するコアの実効透磁率μeff
は、真空の透磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/{(1/μr)＋ (Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} …（２） と表せることが一般に知られている。そして、コイルタ
ーン数ＮのときのインダクタンスＬは、 Ｌ＝μeff・Ａm・Ｎ2／lm …（３） と表せる。
のエアギャップをＭヶ所有するコアの実効透磁率μeff
は、真空の透磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/{(1/μr)＋ (Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} …（２） と表せることが一般に知られている。そして、コイルタ
ーン数ＮのときのインダクタンスＬは、 Ｌ＝μeff・Ａm・Ｎ2／lm …（３） と表せる。
【００３０】従って、フリンジングファクタαを正確に
知ることが出来れば、上記（１）、（２）及び（３）を
用いてインダクタのインダクタンス値を正確に計算で予
測することができる。
知ることが出来れば、上記（１）、（２）及び（３）を
用いてインダクタのインダクタンス値を正確に計算で予
測することができる。
【００３１】上述のように、図３に示されるような従来
のインダクタのコアは、コイルが巻かれる脚３１の中心
にギャップ部３２があり、コイル内部にギャップが位置
する構造となっている。このような従来型のコア構造の
場合には、上記フリンジングファクタはα＝１．０とお
いて計算した鉄心の実効透磁率と実際に製造したコアの
実効透磁率が良く一致する。このため、従来はインダク
タの鉄心の設計においては、ギャップ長lgやコアサイズ
によらずフリンジングファクタはα＝１．０が用いられ
てきた。
のインダクタのコアは、コイルが巻かれる脚３１の中心
にギャップ部３２があり、コイル内部にギャップが位置
する構造となっている。このような従来型のコア構造の
場合には、上記フリンジングファクタはα＝１．０とお
いて計算した鉄心の実効透磁率と実際に製造したコアの
実効透磁率が良く一致する。このため、従来はインダク
タの鉄心の設計においては、ギャップ長lgやコアサイズ
によらずフリンジングファクタはα＝１．０が用いられ
てきた。
【００３２】しかし、上述のように、ギャップを分散さ
せることによってさまざまな性能向上がはかれることか
ら、図４に示されるように、コイルが巻かれるコア脚部
３１の上下にエアギャップ３２が配置されたコアを用い
たインダクタが使用されるようになってきている。この
ような構造を持ったコアの場合には、従来方法通りにα
＝１．０とおいて計算した鉄心の実効透磁率と、実際に
製造したコアの実効透磁率とが一致せず、このため、ト
ライアンドエラーを繰り返しながらギャップ長を決めな
ければならなかった。
せることによってさまざまな性能向上がはかれることか
ら、図４に示されるように、コイルが巻かれるコア脚部
３１の上下にエアギャップ３２が配置されたコアを用い
たインダクタが使用されるようになってきている。この
ような構造を持ったコアの場合には、従来方法通りにα
＝１．０とおいて計算した鉄心の実効透磁率と、実際に
製造したコアの実効透磁率とが一致せず、このため、ト
ライアンドエラーを繰り返しながらギャップ長を決めな
ければならなかった。
【００３３】本発明者は、上記の問題点を解決すべく検
討を行い、そして、上記不一致の原因として、従来型の
コア構造の場合ギャップ部を拡大した図６に示されるよ
うに、ギャップ面（ギャップ部の中間位置の面）３３に
対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となっている
が、一方、図７に示されるようなコアの場合には、図８
に示されるように、ギャップ面３３に対し上下の鉄の構
造が対称な突合せ構造となっていない点に着目した。そ
の結果、従来の対称な突合せ構造とコイルが巻かれるコ
ア脚部の上下にエアギャップが配置されるコア構造とで
は、図９に示されるように、磁束のフリンジング形態が
異なるためフリンジング量も異なることを見い出した。
討を行い、そして、上記不一致の原因として、従来型の
コア構造の場合ギャップ部を拡大した図６に示されるよ
うに、ギャップ面（ギャップ部の中間位置の面）３３に
対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となっている
が、一方、図７に示されるようなコアの場合には、図８
に示されるように、ギャップ面３３に対し上下の鉄の構
造が対称な突合せ構造となっていない点に着目した。そ
の結果、従来の対称な突合せ構造とコイルが巻かれるコ
ア脚部の上下にエアギャップが配置されるコア構造とで
は、図９に示されるように、磁束のフリンジング形態が
異なるためフリンジング量も異なることを見い出した。
【００３４】そこで、図４の左側に示されるタイプ（形
態）でサイズの異なるコアを数種類用意して巻き線を施
し、ギャップ長を変えながらインダクタンス値Ｌを測定
して、上記（３）式に従って各コアサイズ、ギャップ長
ごとの実効透磁率を求めた。
態）でサイズの異なるコアを数種類用意して巻き線を施
し、ギャップ長を変えながらインダクタンス値Ｌを測定
して、上記（３）式に従って各コアサイズ、ギャップ長
ごとの実効透磁率を求めた。
【００３５】上記（２）式より、
Ａg＝Ａm(Ｍ・lg/lm) / {(μ0/μeff) - (1/μr)} …（４）
と表せるので、上記実測で求めた実効透磁率から各コア
サイズ、ギャップ長ごとにギャップ部の実効断面積Ａg
を求めた。さらに、上記の（１）式から、フリンジング
ファクタαは
サイズ、ギャップ長ごとにギャップ部の実効断面積Ａg
を求めた。さらに、上記の（１）式から、フリンジング
ファクタαは
【００３６】
【数１】
【００３７】と表せるので、上記で求めた実効断面積Ａ
gから各コアサイズ、ギャップ長ごとのフリンジングフ
ァクタαを求めた。その結果を図１に示す。
gから各コアサイズ、ギャップ長ごとのフリンジングフ
ァクタαを求めた。その結果を図１に示す。
【００３８】図１の特性から、フリンジングファクタα
はコアサイズには依存せず、ギャップ長lgに依存して一
義的に決められることを示している。従って、上記のよ
うにして求めた図１を用いて任意のサイズのコアに対し
て任意のギャップ長ごとにフリンジングファクタを求
め、その値と上記（１）〜（３）式を用いて任意のコア
サイズ、任意のギャップ長に対してインダクタンスを正
確に計算することができる。なお、図１のＡ乃至Ｃは、
基本形態は同じである（図４の左側）がサイズの異なる
コアを示している。
はコアサイズには依存せず、ギャップ長lgに依存して一
義的に決められることを示している。従って、上記のよ
うにして求めた図１を用いて任意のサイズのコアに対し
て任意のギャップ長ごとにフリンジングファクタを求
め、その値と上記（１）〜（３）式を用いて任意のコア
サイズ、任意のギャップ長に対してインダクタンスを正
確に計算することができる。なお、図１のＡ乃至Ｃは、
基本形態は同じである（図４の左側）がサイズの異なる
コアを示している。
【００３９】実施形態２．図１０は本発明の実施形態２
に係るインダクタの設計装置の構成を示したブロック図
である。同図において、演算装置１０には記憶装置１
１、入力装置１２、表示装置１３及び出力装置１４が接
続されており、上記の実施形態１の設計方法に基づいて
そのインダクタの設計を行う。なお、記憶装置１１に
は、コアの形状に応じて、図４の特性が関数式の形式又
はテーブルの形式で格納されているものとする。例え
ば、関数式の形式としては、 α＝ｍ0＋ｍ1・lg＋ｍ2・lg2 …（６） 但し、ｍ0、ｍ1、ｍ2は定数であり、図１の例ではｍ0＝
４．８１８４、ｍ1＝−０．５００５９、ｍ2＝０．０３
５３８である。
に係るインダクタの設計装置の構成を示したブロック図
である。同図において、演算装置１０には記憶装置１
１、入力装置１２、表示装置１３及び出力装置１４が接
続されており、上記の実施形態１の設計方法に基づいて
そのインダクタの設計を行う。なお、記憶装置１１に
は、コアの形状に応じて、図４の特性が関数式の形式又
はテーブルの形式で格納されているものとする。例え
ば、関数式の形式としては、 α＝ｍ0＋ｍ1・lg＋ｍ2・lg2 …（６） 但し、ｍ0、ｍ1、ｍ2は定数であり、図１の例ではｍ0＝
４．８１８４、ｍ1＝−０．５００５９、ｍ2＝０．０３
５３８である。
【００４０】また、テーブルは、図１１に示されるよう
に、所定のピッチで増加させたギャップ長lgと、それに
対応したフリンジングファクタαとをリスト化した形式
のものである。
に、所定のピッチで増加させたギャップ長lgと、それに
対応したフリンジングファクタαとをリスト化した形式
のものである。
【００４１】図１２は図１０の設計装置の処理過程を示
したフローチャートであり、同図に従ってその処理過程
を説明する。
したフローチャートであり、同図に従ってその処理過程
を説明する。
【００４２】（Ｓ１１）入力装置１２を操作して製品の
スペックの各種のデータを入力する。演算装置１０はそ
の入力データを記憶装置１１に格納する。ここで、製品
のスペックの各種のデータとしては、例えば、インダク
タンス値Ｌ、定格電流、温度条件等が入力される。
スペックの各種のデータを入力する。演算装置１０はそ
の入力データを記憶装置１１に格納する。ここで、製品
のスペックの各種のデータとしては、例えば、インダク
タンス値Ｌ、定格電流、温度条件等が入力される。
【００４３】（Ｓ１２）入力装置１２を操作して設計パ
ラメータを入力（又は変更）する。演算装置１０はその
データを記憶装置１１に格納する。ここで、設計パラメ
ータとしては、例えば、鉄心材料、鉄心寸法、鉄心形
状、ギャップ長、ギャップ数等がある。
ラメータを入力（又は変更）する。演算装置１０はその
データを記憶装置１１に格納する。ここで、設計パラメ
ータとしては、例えば、鉄心材料、鉄心寸法、鉄心形
状、ギャップ長、ギャップ数等がある。
【００４４】（Ｓ１３）演算装置１０はギャップ長に基
づいてフリンジングファクタを算出する。このフリンジ
ングファクタは、記憶装置１１に格納されている関数又
はテーブルを参照して算出される。例えば、関数式とし
て、 α＝ｍ0＋ｍ1・lg＋ｍ2・lg2 …（６） という形式の関数が格納されている場合には、その関数
式を演算することによりをフリンジングファクタαを算
出する。
づいてフリンジングファクタを算出する。このフリンジ
ングファクタは、記憶装置１１に格納されている関数又
はテーブルを参照して算出される。例えば、関数式とし
て、 α＝ｍ0＋ｍ1・lg＋ｍ2・lg2 …（６） という形式の関数が格納されている場合には、その関数
式を演算することによりをフリンジングファクタαを算
出する。
【００４５】また、記憶装置１１に格納されているテー
ブルが、図１１に示されるように、所定のピッチで増加
させたギャップ長lgと、それに対応したフリンジングフ
ァクタαとがリストされた場合には、該当するギャップ
長lgに対応したフリンジングファクタαを読み出す。該
当するギャップ長lgがない場合には、該当するギャップ
長lgに隣接するギャップ長とそれに対応したフリンジン
グファクタαとに基づいて補間処理（例えば直線補間）
を行ってフリンジングファクタαを求める。
ブルが、図１１に示されるように、所定のピッチで増加
させたギャップ長lgと、それに対応したフリンジングフ
ァクタαとがリストされた場合には、該当するギャップ
長lgに対応したフリンジングファクタαを読み出す。該
当するギャップ長lgがない場合には、該当するギャップ
長lgに隣接するギャップ長とそれに対応したフリンジン
グファクタαとに基づいて補間処理（例えば直線補間）
を行ってフリンジングファクタαを求める。
【００４６】（Ｓ１４）演算装置１０は、鉄心材料、鉄
心寸法、鉄心形状、ギャップ長、ギャップ数及びフリン
ジングファクタに基づいて実効透磁率を算出する。この
実効透磁率は、上記の（１）式及び（２）式を演算する
ことにより求められる。
心寸法、鉄心形状、ギャップ長、ギャップ数及びフリン
ジングファクタに基づいて実効透磁率を算出する。この
実効透磁率は、上記の（１）式及び（２）式を演算する
ことにより求められる。
【００４７】（Ｓ１５）演算装置１０は、鉄心寸法及び
実効透磁率に基づいてコイルターン数（巻回数）を算出
する。このコイルターン数は上記の（３）式を演算する
ことにより求められる。この（３）式による計算におい
て、Ｎが小数点以下の値を含んだ場合にはその計算値に
近い整数にする（切り上げ、切り捨て）。
実効透磁率に基づいてコイルターン数（巻回数）を算出
する。このコイルターン数は上記の（３）式を演算する
ことにより求められる。この（３）式による計算におい
て、Ｎが小数点以下の値を含んだ場合にはその計算値に
近い整数にする（切り上げ、切り捨て）。
【００４８】（Ｓ１６）演算装置１０は、上記により求
められたコイルターン数（巻回数）に基づいて、製品条
件の適合性を判断する。例えば次の例１〜３に示される
ような判断を行う。 例１．定格電流値から求まる線径の巻線で、鉄心のコイ
ルを巻き付ける部分に、上記のコイルターン数で巻くだ
けのスペースがあるかどうか。 例２．鉄心の鉄損による発熱が温度スペックを満足して
いるどうか。 例３．定格電流を流したときのインダクタンス値が製品
スペックを満足するかどうか。
められたコイルターン数（巻回数）に基づいて、製品条
件の適合性を判断する。例えば次の例１〜３に示される
ような判断を行う。 例１．定格電流値から求まる線径の巻線で、鉄心のコイ
ルを巻き付ける部分に、上記のコイルターン数で巻くだ
けのスペースがあるかどうか。 例２．鉄心の鉄損による発熱が温度スペックを満足して
いるどうか。 例３．定格電流を流したときのインダクタンス値が製品
スペックを満足するかどうか。
【００４９】（Ｓ１７）演算装置１０は、製品条件の適
合性について判断した結果、適合しないという判断をし
た場合には、実効透磁率を参照してどの設計パラメータ
を変更するかを決定する。 （Ｓ１８）演算装置１０は、設計パラメータの変更量を
決定して、上記の処理（Ｓ１１）以降の処理を繰り返
す。
合性について判断した結果、適合しないという判断をし
た場合には、実効透磁率を参照してどの設計パラメータ
を変更するかを決定する。 （Ｓ１８）演算装置１０は、設計パラメータの変更量を
決定して、上記の処理（Ｓ１１）以降の処理を繰り返
す。
【００５０】次に、上記の処理（Ｓ１７）及び（Ｓ１
８）における具体例について以下説明する。上記の例１
について、製品条件の適合性が満たされていないと判断
された場合においては、例えば次のような処理をする。 計算された実効透磁率が比較的小さい場合には、例え
ばギャップ長さを小さくしてみる。 透磁率の高い材料に材料を替えてみる。 計算された実効透磁率が小さいと言えない場合には、
鉄心寸法を大きくしてみる。
８）における具体例について以下説明する。上記の例１
について、製品条件の適合性が満たされていないと判断
された場合においては、例えば次のような処理をする。 計算された実効透磁率が比較的小さい場合には、例え
ばギャップ長さを小さくしてみる。 透磁率の高い材料に材料を替えてみる。 計算された実効透磁率が小さいと言えない場合には、
鉄心寸法を大きくしてみる。
【００５１】また、上記の例２について、製品条件の適
合性が満たされていないと判断された場合においては、
例えば次のような処理をする。 計算された実効透磁率が比較的大きい場合には、例え
ばギャップ長さを大きくしてみる。 鉄心寸法を大きくしてみる。 鉄損の低い材料に材料を替えてみる。
合性が満たされていないと判断された場合においては、
例えば次のような処理をする。 計算された実効透磁率が比較的大きい場合には、例え
ばギャップ長さを大きくしてみる。 鉄心寸法を大きくしてみる。 鉄損の低い材料に材料を替えてみる。
【００５２】また、上記の例３について、製品条件の適
合性が満たされていないと判断された場合においては、
例えば次のような処理をする 計算された実効透磁率が比較的大きい場合には、例え
ばギャップ長さを大きくしてみる。 鉄心寸法を大きくしてみる。 飽和磁束密度の高い材料に材料を替えてみる。
合性が満たされていないと判断された場合においては、
例えば次のような処理をする 計算された実効透磁率が比較的大きい場合には、例え
ばギャップ長さを大きくしてみる。 鉄心寸法を大きくしてみる。 飽和磁束密度の高い材料に材料を替えてみる。
【００５３】（Ｓ１９）演算装置１０は、上記の処理
（Ｓ１８）により設計パラメータが変更されると、上記
の処理（Ｓ１１）乃至（Ｓ１８）の処理を繰り返し、製
品条件への適合判断において適合していると判断される
と、コイルターン数、実効透磁率、変更された設計パラ
メータ等が表示装置１３及び出力装置１４にそれぞれ出
力されて、表示又は出力される。
（Ｓ１８）により設計パラメータが変更されると、上記
の処理（Ｓ１１）乃至（Ｓ１８）の処理を繰り返し、製
品条件への適合判断において適合していると判断される
と、コイルターン数、実効透磁率、変更された設計パラ
メータ等が表示装置１３及び出力装置１４にそれぞれ出
力されて、表示又は出力される。
【００５４】なお、上記の演算装置１０の演算を行うた
めのプログラム全体をVISUAL BASIC、Ｃ＋＋などのプロ
グラミング言語を用いて製作しても、Microsoft EXCEL
（Ｒ） のような表計算ソフトを用いて作製しても、ま
た、両者を組み合わせて作製しても良い。なお、上記の
説明ではコアの断面形状が長方形（正方形を含む）の場
合のみを取り上げたが、断面形状が長方形以外の場合に
も、断面形状に応じてフリンジングファクタを定義すれ
ば、上記と同様の方法によって所望のインダクタンスを
有するインダクタの設計を正確に行うことができる。
めのプログラム全体をVISUAL BASIC、Ｃ＋＋などのプロ
グラミング言語を用いて製作しても、Microsoft EXCEL
（Ｒ） のような表計算ソフトを用いて作製しても、ま
た、両者を組み合わせて作製しても良い。なお、上記の
説明ではコアの断面形状が長方形（正方形を含む）の場
合のみを取り上げたが、断面形状が長方形以外の場合に
も、断面形状に応じてフリンジングファクタを定義すれ
ば、上記と同様の方法によって所望のインダクタンスを
有するインダクタの設計を正確に行うことができる。
【００５５】以上のようにして、インダクタの仕様が決
定されると、その仕様に従ってインダクタが製造される
ことになるが、その具体的な製造方法は従来の製造方法
と同じである。
定されると、その仕様に従ってインダクタが製造される
ことになるが、その具体的な製造方法は従来の製造方法
と同じである。
【００５６】また、上記の出力装置１４として記憶媒体
にデータを書き込む機能をもったものを使用した場合に
は、記録媒体に複数種類のインダクタの仕様を例えば図
１３に示されるように、書き込んでおいてそれを配布す
ることにより、コア形状に応じたインダクタの仕様を迅
速に得ることができ、製品の発注までの時間を短縮させ
ることができる。また、媒体は紙であってもよく、その
場合には図１３に示されるように仕様が一覧表示され
る。
にデータを書き込む機能をもったものを使用した場合に
は、記録媒体に複数種類のインダクタの仕様を例えば図
１３に示されるように、書き込んでおいてそれを配布す
ることにより、コア形状に応じたインダクタの仕様を迅
速に得ることができ、製品の発注までの時間を短縮させ
ることができる。また、媒体は紙であってもよく、その
場合には図１３に示されるように仕様が一覧表示され
る。
【００５７】実施形態３．図１４は本発明の実施形態３
に係るシステムのブロック図である。このシステムにお
いては、上記の実施形態２において得られた、各種のコ
ア形状に応じたインダクタの仕様をサーバー２１のデー
タベースに格納しておいて、クライアント２３からイン
ターネット２２を介してサーバー２１に格納されている
インダクタの仕様を閲覧できるようにしてある。このた
め、クライアント２３は各種のコア形状に応じたインダ
クタの仕様を迅速に把握することができ、製品の発注ま
での時間を短縮させることができる。
に係るシステムのブロック図である。このシステムにお
いては、上記の実施形態２において得られた、各種のコ
ア形状に応じたインダクタの仕様をサーバー２１のデー
タベースに格納しておいて、クライアント２３からイン
ターネット２２を介してサーバー２１に格納されている
インダクタの仕様を閲覧できるようにしてある。このた
め、クライアント２３は各種のコア形状に応じたインダ
クタの仕様を迅速に把握することができ、製品の発注ま
での時間を短縮させることができる。
【００５８】実施形態４．なお、上述の実施形態２にお
いては、コイルのギャップ長さを設定（入力）してコイ
ルターン数を求めた例について説明したが、コイルター
ン数を設定しておいて、コイルのギャップ長さを求める
ようにしてもよい。その場合においても、上記の（２）
式及び（３）式により求められる。
いては、コイルのギャップ長さを設定（入力）してコイ
ルターン数を求めた例について説明したが、コイルター
ン数を設定しておいて、コイルのギャップ長さを求める
ようにしてもよい。その場合においても、上記の（２）
式及び（３）式により求められる。
【００５９】実施形態５．また、上記の実施形態ではコ
アの断面積Ａm＝a×d に対して、磁束のフリンジングを
考慮したギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(a+αlg)(d+αlg) と表すものとしてフリンジングファクタαを定義した
が、ギャップ長に応じたフリンジング量を見積もるため
のフリンジングファクタの定義方法は特に上記の定義の
みには限らず、たとえばギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(a+βlg)(d+lg) と表すとしてフリンジングファクタβを定義しても、上
記の説明と本質的には同様な方法によって所望のインダ
クタンスを有するインダクタの設計を正確に行うことが
できる。
アの断面積Ａm＝a×d に対して、磁束のフリンジングを
考慮したギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(a+αlg)(d+αlg) と表すものとしてフリンジングファクタαを定義した
が、ギャップ長に応じたフリンジング量を見積もるため
のフリンジングファクタの定義方法は特に上記の定義の
みには限らず、たとえばギャップ部の実効断面積Ａgを Ａg＝(a+βlg)(d+lg) と表すとしてフリンジングファクタβを定義しても、上
記の説明と本質的には同様な方法によって所望のインダ
クタンスを有するインダクタの設計を正確に行うことが
できる。
【００６０】実施形態６．また、上記の実施形態ではギ
ャップ部の実効断面積Ａgとコア寸法（コア断面積）と
の関係でフリンジングファクタα，βを定義したが、実
効ギャップ長さとギャップ長さとの関係でフリンジング
ファクタを定義してもよい。この場合においても、実測
で求めた実効透磁率からフリンジングファクタを定義づ
ければよい。
ャップ部の実効断面積Ａgとコア寸法（コア断面積）と
の関係でフリンジングファクタα，βを定義したが、実
効ギャップ長さとギャップ長さとの関係でフリンジング
ファクタを定義してもよい。この場合においても、実測
で求めた実効透磁率からフリンジングファクタを定義づ
ければよい。
【００６１】実施形態７．また、上記の説明ではギャッ
プ面に対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となっ
ていない場合について特に説明したが、ギャップ長に応
じたフリンジング量を見積もるための校正曲線（図１）
を事前に用意するという本発明を用いれば、ギャップ面
に対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となってい
る場合にも従来方法よりも大幅に正確なインダクタ設計
を実施することが可能である。
プ面に対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となっ
ていない場合について特に説明したが、ギャップ長に応
じたフリンジング量を見積もるための校正曲線（図１）
を事前に用意するという本発明を用いれば、ギャップ面
に対し上下の鉄心の構造が対称な突合せ構造となってい
る場合にも従来方法よりも大幅に正確なインダクタ設計
を実施することが可能である。
【００６２】
【実施例】実施例１．図１２の処理アルゴリズムを有す
るインダクタ設計プログラムをMicrosoft EXCEL（Ｒ）
を用いて構築した。図１５に本ソフトの入出力画面を示
す。比透磁率２２５００を有する板厚０．１mm、の６．
５％けい素鋼板を用いて、図１６に示すように、長さ５
２mm×幅１６mmに切断した鋼板を厚さ４５mm積層した鉄
心ブロック２個と、長さ７０mm×幅１６mmに切断した鋼
板を厚さ４５mm積層した鉄心ブロック２個との合計４個
のブロックから１組のインダクタ鉄心を構成した。コア
の占積率を０．９５としてコアの断面積Ａm＝６８４m
m2、磁路長lm＝２２９mmとした。このコアを用いてイン
ダクタンスＬ＝５００μＨのインダクタを製作すること
とした。
るインダクタ設計プログラムをMicrosoft EXCEL（Ｒ）
を用いて構築した。図１５に本ソフトの入出力画面を示
す。比透磁率２２５００を有する板厚０．１mm、の６．
５％けい素鋼板を用いて、図１６に示すように、長さ５
２mm×幅１６mmに切断した鋼板を厚さ４５mm積層した鉄
心ブロック２個と、長さ７０mm×幅１６mmに切断した鋼
板を厚さ４５mm積層した鉄心ブロック２個との合計４個
のブロックから１組のインダクタ鉄心を構成した。コア
の占積率を０．９５としてコアの断面積Ａm＝６８４m
m2、磁路長lm＝２２９mmとした。このコアを用いてイン
ダクタンスＬ＝５００μＨのインダクタを製作すること
とした。
【００６３】漏れ磁束の低減とコアロスの低減を考慮し
てエアギャップは０．７５mm×４ヶ所にすることとし
た。このとき、図１の特性を用いるとフリンジングファ
クタα＝４．４６である。従って、上記の（１）式より
磁束のフリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積
Ａg＝９３５mm2となるから、上記の（２）式を用いれば
このコアの実効透磁率μeff＝１０４と求まる。以上の
結果と、上記の（３）式から、インダクタンス値を５０
０μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝
３６とすれば良いことが求まる。Ｎ＝３６のときのイン
ダクタンス予測値は５０５μＨとなった。
てエアギャップは０．７５mm×４ヶ所にすることとし
た。このとき、図１の特性を用いるとフリンジングファ
クタα＝４．４６である。従って、上記の（１）式より
磁束のフリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積
Ａg＝９３５mm2となるから、上記の（２）式を用いれば
このコアの実効透磁率μeff＝１０４と求まる。以上の
結果と、上記の（３）式から、インダクタンス値を５０
０μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝
３６とすれば良いことが求まる。Ｎ＝３６のときのイン
ダクタンス予測値は５０５μＨとなった。
【００６４】一方、比較のため従来法でインダクタの設
計を行った。上記と同様エアギャップは０．７５mm×４
ヶ所にすると、従来法に従いギャップ長によらずフリン
ジングファクタα＝１．０とおくと、ギャップ部の実効
断面積Ａg＝７６６mm2となるから、上記の（２）式を用
いればこのコアの実効透磁率μeff＝８４と求まる。以
上の結果と、上記の（３）式から、インダクタンス値を
５００μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数
Ｎ＝４０とすれば良いとの結果となった。Ｎ＝４０のと
きのインダクタンス予測値は５１１μＨとなった。
計を行った。上記と同様エアギャップは０．７５mm×４
ヶ所にすると、従来法に従いギャップ長によらずフリン
ジングファクタα＝１．０とおくと、ギャップ部の実効
断面積Ａg＝７６６mm2となるから、上記の（２）式を用
いればこのコアの実効透磁率μeff＝８４と求まる。以
上の結果と、上記の（３）式から、インダクタンス値を
５００μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数
Ｎ＝４０とすれば良いとの結果となった。Ｎ＝４０のと
きのインダクタンス予測値は５１１μＨとなった。
【００６５】以上をまとめると、上記コアを用いエアギ
ャップ０．７５mm×４ヶ所でインダクタンス値５００μ
Ｈのインダクタを設計すると、従来法ではコイルターン
数４０、本発明を用いた設計ではコイルターン数３６と
の設計結果となった。
ャップ０．７５mm×４ヶ所でインダクタンス値５００μ
Ｈのインダクタを設計すると、従来法ではコイルターン
数４０、本発明を用いた設計ではコイルターン数３６と
の設計結果となった。
【００６６】そこで、上記コアにエアギャップ０．７５
mm×４ヶ所施して巻線を３６ターン施した場合と４０タ
ーン施した場合との各々の場合において、周波数５ｋＨ
ｚ、磁束密度０．１５テスラまで励磁したときのインダ
クタンス値を実測した。その結果、巻数３６ターンでは
４９５μＨ、巻数４０ターンでは６２０μＨであった。
mm×４ヶ所施して巻線を３６ターン施した場合と４０タ
ーン施した場合との各々の場合において、周波数５ｋＨ
ｚ、磁束密度０．１５テスラまで励磁したときのインダ
クタンス値を実測した。その結果、巻数３６ターンでは
４９５μＨ、巻数４０ターンでは６２０μＨであった。
【００６７】以上の結果より、従来からの設計法に基づ
きインダクタを設計した場合には、インダクタンス値が
所望の値５００μＨと大きくくいちがってしまうが、本
発明を用いて設計を行えばほぼ所望のインダクタンス値
を持つインダクタを得ることができた。
きインダクタを設計した場合には、インダクタンス値が
所望の値５００μＨと大きくくいちがってしまうが、本
発明を用いて設計を行えばほぼ所望のインダクタンス値
を持つインダクタを得ることができた。
【００６８】実施例２．比透磁率４１００を有する板厚
０．１mm、の高けい素鋼板（板厚方向にＳｉ濃度勾配を
有する傾斜高けい素鋼板）を用いて、図１７に示すよう
に、長さ９０mm×幅２５mmに切断した鋼板を厚さ８５mm
積層した鉄心ブロック２個と、長さ８５mm×幅２５mmに
切断した鋼板を厚さ８５mm積層した鉄心ブロック２個と
の合計４個のブロックから１組のインダクタ鉄心を構成
した。コアの占積率を０．９６としてコアの断面積Ａm
＝２０４０mm2、磁路長lm＝３２９mmとした。このコア
を用いてインダクタンスＬ＝１０００μＨのインダクタ
を製作することとした。
０．１mm、の高けい素鋼板（板厚方向にＳｉ濃度勾配を
有する傾斜高けい素鋼板）を用いて、図１７に示すよう
に、長さ９０mm×幅２５mmに切断した鋼板を厚さ８５mm
積層した鉄心ブロック２個と、長さ８５mm×幅２５mmに
切断した鋼板を厚さ８５mm積層した鉄心ブロック２個と
の合計４個のブロックから１組のインダクタ鉄心を構成
した。コアの占積率を０．９６としてコアの断面積Ａm
＝２０４０mm2、磁路長lm＝３２９mmとした。このコア
を用いてインダクタンスＬ＝１０００μＨのインダクタ
を製作することとした。
【００６９】漏れ磁束の低減とコアロスの低減を考慮し
てエアギャップは２．０mm×４ヶ所にすることとした。
このとき図１の特性を用いるとフリンジングファクタα
＝３．９５である。従って、上記の（１）式より磁束の
フリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積Ａg＝
３０５８mm2となるから、上記の（２）式を用いればこ
のコアの実効透磁率μeff＝６１と求まる。以上の結果
と上記の（３）式とから、インダクタンス値を１０００
μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝４
６とすれば良いことが求まる。Ｎ＝４６のときのインダ
クタンス予測値は１０００２μＨとなった。
てエアギャップは２．０mm×４ヶ所にすることとした。
このとき図１の特性を用いるとフリンジングファクタα
＝３．９５である。従って、上記の（１）式より磁束の
フリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積Ａg＝
３０５８mm2となるから、上記の（２）式を用いればこ
のコアの実効透磁率μeff＝６１と求まる。以上の結果
と上記の（３）式とから、インダクタンス値を１０００
μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝４
６とすれば良いことが求まる。Ｎ＝４６のときのインダ
クタンス予測値は１０００２μＨとなった。
【００７０】一方、比較のため従来法でインダクタの設
計を行った。上記と同様エアギャップは２．０mm×４ヶ
所にすると、従来法に従いギャップ長によらずフリンジ
ングファクタα＝１．０とおくと、ギャップ部の実効断
面積Ａg＝２３４９mm2となるから上記の（２）式を用い
ればこのコアの実効透磁率μeff＝４６と求まる。以上
の結果と上記（３）式から、インダクタンス値を１００
０μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝
５２とすれば良いとの結果となった。Ｎ＝５２のときの
インダクタンス予測値は９８７μＨとなった。
計を行った。上記と同様エアギャップは２．０mm×４ヶ
所にすると、従来法に従いギャップ長によらずフリンジ
ングファクタα＝１．０とおくと、ギャップ部の実効断
面積Ａg＝２３４９mm2となるから上記の（２）式を用い
ればこのコアの実効透磁率μeff＝４６と求まる。以上
の結果と上記（３）式から、インダクタンス値を１００
０μＨに最も近い値にするためにはコイルターン数Ｎ＝
５２とすれば良いとの結果となった。Ｎ＝５２のときの
インダクタンス予測値は９８７μＨとなった。
【００７１】以上をまとめると、上記コアを用いエアギ
ャップ２．０mm×４ヶ所でインダクタンス値１０００μ
Ｈのインダクタを設計すると、従来法ではコイルターン
数５２、本発明を用いた設計ではコイルターン数４６と
の設計結果となった。
ャップ２．０mm×４ヶ所でインダクタンス値１０００μ
Ｈのインダクタを設計すると、従来法ではコイルターン
数５２、本発明を用いた設計ではコイルターン数４６と
の設計結果となった。
【００７２】そこで、上記コアにエアギャップ２．０mm
×４ヶ所施して、絶縁紙を挟んで銅帯を巻きつけてコイ
ルとする方法で４６ターン施した場合と５２ターン施し
た場合との各々の場合において、周波数１０ｋＨｚ、磁
束密度０．１テスラまで励磁したときのインダクタンス
値を実測した。その結果、巻き数４６ターンでは９９３
μＨ、巻き数５２ターンでは１２７９μＨであった。
×４ヶ所施して、絶縁紙を挟んで銅帯を巻きつけてコイ
ルとする方法で４６ターン施した場合と５２ターン施し
た場合との各々の場合において、周波数１０ｋＨｚ、磁
束密度０．１テスラまで励磁したときのインダクタンス
値を実測した。その結果、巻き数４６ターンでは９９３
μＨ、巻き数５２ターンでは１２７９μＨであった。
【００７３】以上の結果より、従来からの設計法に基づ
きインダクタを設計した場合には、インダクタンス値が
所望の値１０００μＨと大きくくいちがってしまうが、
本発明を用いて設計を行えばほぼ所望のインダクタンス
値を持つインダクタを得ることが出来た。
きインダクタを設計した場合には、インダクタンス値が
所望の値１０００μＨと大きくくいちがってしまうが、
本発明を用いて設計を行えばほぼ所望のインダクタンス
値を持つインダクタを得ることが出来た。
【００７４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁路中に
エアギャップを有する磁性体をコアとして使用するイン
ダクタの設計方法において、エアギャップ長に対応した
フリンジングファクタの値を求め、フリンジングファク
タの値を用いてインダクタの仕様を設計するようにし、
ギャップ部のフリンジングを考慮したので、インダクタ
を高精度に設計することが可能になっている。
エアギャップを有する磁性体をコアとして使用するイン
ダクタの設計方法において、エアギャップ長に対応した
フリンジングファクタの値を求め、フリンジングファク
タの値を用いてインダクタの仕様を設計するようにし、
ギャップ部のフリンジングを考慮したので、インダクタ
を高精度に設計することが可能になっている。
【図１】ギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
示した特性図である。
示した特性図である。
【図２】従来から用いられているコアのフリンジング量
の説明図である。
の説明図である。
【図３】コイルが巻かれるコア脚部にエアギャップが設
けられたインダクタの説明図である。
けられたインダクタの説明図である。
【図４】コイルが巻かれるコア脚部の上下にエアギャッ
プが設けられたインダクタの説明図である。
プが設けられたインダクタの説明図である。
【図５】コアの断面寸法の説明図である。
【図６】コアがギャップ面に対して上下対称な突き合わ
せ構造の説明図である。
せ構造の説明図である。
【図７】コイルが巻かれるコア脚部の上下にエアギャッ
プが設けられたインダクタの説明図である。
プが設けられたインダクタの説明図である。
【図８】コアがギャップ面に対して上下非対称な突き合
わせ構造の説明図である。
わせ構造の説明図である。
【図９】ギャップ部の磁束のフリンジングの説明図であ
る。
る。
【図１０】本発明の実施形態２に係るインダクタの設計
装置の構成を示したブロック図である。
装置の構成を示したブロック図である。
【図１１】図１０の設計装置の記憶装置に記憶されるテ
ーブルの例を示した図である。
ーブルの例を示した図である。
【図１２】図１０の設計装置の処理過程を示したフロー
チャートである。
チャートである。
【図１３】図１０の設計装置により得られた仕様のリス
トの一例を示した図である。
トの一例を示した図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係るシステムのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１５】本発明の実施例１における入出力画面を示し
た図である。
た図である。
【図１６】本発明の実施例１の設計対象のコアの構成図
である。
である。
【図１７】本発明の実施例２の設計対象のコアの構成図
である。
である。
１０ 演算装置
１１ 記憶装置
１２ 入力装置
１３ 表示装置
１４ 出力装置
Claims (19)
- 【請求項１】 磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタの設計方法において、エ
アギャップ長に対応したフリンジングファクタの値を求
め、前記フリンジングファクタの値を用いてインダクタ
の仕様を設計することを特徴とするインダクタの設計方
法。 - 【請求項２】 エアギャップ長とフリンジングファクタ
との関係を予め求めておいて、その関係から、エアギャ
ップ長に対応したフリンジングファクタの値を求めるこ
とを特徴とする請求項１記載のインダクタの設計方法。 - 【請求項３】 前記フリンジングファクタの値に基づい
て磁路の実効透磁率を求め、前記実効透磁率及び鉄心寸
法に基づいてコイルターン数を求めることを特徴とする
請求項１又は２記載のインダクタの設計方法。 - 【請求項４】 鉄心の断面Ａm（＝横ａ×縦ｄ）、ギャ
ップ長lg、コアの磁路長lmである場合に、コアの断面積
Ａmに対して、磁束のフリンジングを考慮したギャップ
部の実効断面積Ａgを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)（d＋l
g) と表すとして、フリンジングファクタα又はβを定義
し、エアギャップ長を変えながらインダクタンス値を求
めて、そのインダクタンス値とギャップ長さとの関係か
ら、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を
予め求めることを特徴とする請求項２記載のインダクタ
の設計方法。 - 【請求項５】 比透磁率μrの磁性体を用いたエアギャ
ップ長lgのエアギャップをＭヶ所有するコアの実効透磁
率μeffを、真空の透磁率をμ0とすると、 μeff＝μ0/{(1/μr)＋(Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff ・Ａm・Ｎ2/lm と表せることを用いてコイルターン数を求めること特徴
とする請求項４記載のインダクタの設計方法。 - 【請求項６】 磁路中にエアギャップを有する磁性体で
あって、ギャップ面の上下でコアの構造が対称でない構
成のコアを鉄心として使用することを特徴とする請求項
１乃至５の何れかに記載のインダクタの設計方法。 - 【請求項７】 磁路中にエアギャップを有する磁性体を
コアとして使用するインダクタを設計する装置におい
て、 エアギャップ長とフリンジングファクタとの関係を特定
した情報が記憶される記憶手段と、 エアギャップ長さに対応したフリンジングファクタの値
を前記記憶手段に記憶された情報から求め、前記フリン
ジングファクタの値を用いてインダクタの仕様を設計す
る演算手段とを備えたことを特徴とするインダクタの設
計装置。 - 【請求項８】 前記演算手段は、前記フリンジングファ
クタの値に基づいて磁路の実効透磁率を求め、前記実効
透磁率及び鉄心寸法に基づいてコイルターン数を求める
ことを特徴とする請求項７記載のインダクタの設計装
置。 - 【請求項９】 前記記憶手段に記憶される情報は、鉄心
の断面Ａm（＝ａ×ｄ）、ギャップ長lg 、コアの磁路長
lmである場合に、コアの断面積Ａm＝a×dに対して、磁
束のフリンジングを考慮したギャップ部の実効断面積Ａ
gを Ａg＝(ａ＋αlg)(ｄ＋αlg)又はＡg＝(ａ＋βlg)(ｄ＋l
g) と表すとしてフリンジングファクタα又はβを定義した
ときの、エアギャップ長とフリンジングファクタとの関
係が特定されたものであることを特徴とする請求項７記
載のインダクタの設計装置。 - 【請求項１０】 前記記憶手段は、比透磁率μrの磁性
体を用いたエアギャップ長lgのエアギャップをＭヶ所有
するコアの実効透磁率μeffを、真空の透磁率をμ0とす
ると、 μeff＝μ0/{(1/μr)＋(Ｍ・lg/lm)(Ａm/Ａg)} と表し、コイルターン数ＮのときのインダクタンスＬを Ｌ＝μeff・Ａm・Ｎ2/lm と表せることを用いてコイルターン数Ｎを求めること特
徴とする請求項９記載のインダクタの設計装置。 - 【請求項１１】 磁路中にエアギャップを有する磁性体
であって、ギャップ面の上下でコアの構造が対称でない
構成のコアを鉄心として使用することを特徴とする請求
項７乃至１０の何れかに記載のインダクタの設計装置。 - 【請求項１２】 請求項１乃至６の何れかに記載の設計
方法により設計された仕様に基づいてインダクタを製造
することを特徴とするインダクタの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項７乃至１１の何れかに記載の設
計装置により設計された仕様に基づいてインダクタを製
造することを特徴とするインダクタの製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１乃至６の何れかに記載の設計
方法により設計された仕様が記録されたことを特徴とす
る媒体。 - 【請求項１５】 請求項７乃至１１の何れかに記載の設
計装置により設計された仕様が記録されたことを特徴と
する媒体。 - 【請求項１６】 クライアントとネットワークを介して
接続され、データベースに請求項１乃至６の何れかの設
計方法により設計されたインダクタの仕様が格納された
ことを特徴とするサーバー。 - 【請求項１７】 クライアントとネットワークを介して
接続され、データベースに請求項７乃至１１の何れかの
設計装置により設計されたインダクタの仕様が格納され
たことを特徴とするサーバー。 - 【請求項１８】 請求項１乃至６の何れかの設計方法の
各処理をコンピュータに実行させることを特徴とする設
計プログラム。 - 【請求項１９】 請求項７乃至１１の何れかの設計装置
の演算手段の各処理をコンピュータに実行させることを
特徴とする設計プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324464A JP3709828B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | インダクタの設計方法及びその装置、インダクタの製造方法並びに設計プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324464A JP3709828B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | インダクタの設計方法及びその装置、インダクタの製造方法並びに設計プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133142A true JP2003133142A (ja) | 2003-05-09 |
| JP3709828B2 JP3709828B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=19141187
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001324464A Expired - Fee Related JP3709828B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | インダクタの設計方法及びその装置、インダクタの製造方法並びに設計プログラム |
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|---|---|
| JP (1) | JP3709828B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009032995A (ja) * | 2007-07-28 | 2009-02-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リアクトル装置 |
| JP2011035164A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Tdk-Lambda Corp | トランス装置 |
| JP2013528932A (ja) * | 2010-04-13 | 2013-07-11 | エンフェイズ エナジー インコーポレイテッド | 改良型変成器 |
| JP2015099818A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高周波リアクトルおよびその設計方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5382619B2 (ja) | 2007-05-16 | 2014-01-08 | 日本電気株式会社 | 電力取得装置および電力取得方法 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001324464A patent/JP3709828B2/ja not_active Expired - Fee Related
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