JP2015188085A - 板状漏れ構造体、磁気コアおよび誘導素子 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れインダクタンスを非常に精確にかつ再現可能に調整できる磁気コアおよび誘導素子が、求められる。
【解決手段】本開示は、さまざまな局面において、誘導素子の磁気コアにインサートとして挿入される板状漏れ構造体と、板状漏れ構造体を有する磁気コアと、誘導素子とを提供する。いくつかの例示的な実施形態によれば、板状漏れ構造体は、磁気コアに挿入されるインサートとして提供される。板状漏れ構造体は、その厚さ方向に沿って、（漏れ構造体の他の部分の材料に比べて）非常に低い透磁率を有する少なくとも１つのスペーサによって挿通される。本開示の一局面に係る磁気コアにおいて、コア脚は、板状漏れ構造体の両側の軸受面上に配置されており、板状漏れ構造体は、コア脚の間に漏れ経路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導素子の磁気コアにインサートとして挿入される板状漏れ構造体、板状漏れ構造体を有する磁気コア、および誘導素子に関する。本発明は、特に、漏れ誘導経路の適応性を促進しかつ調整可能な高漏れインダクタンス値を得るために、板状漏れ構造体が挿入されたチョークおよび変圧器に関する。

誘導素子は、磁気コアを有するチョークおよび変圧器として、構成される。一般に、誘導素子の磁気コアは、鉄粉またはフェライトのような強磁性材料から作られ、磁界を誘導するとともに、巻線間の磁気結合および各巻線のコイル巻間の磁気結合を改善するように機能する。この場合、巻線は、たとえば銅およびアルミニウムなどのような導電性材料から作られ、平坦ワイヤ、円形ワイヤ、編組ワイヤまたは膜付きワイヤの形状を有する。

誘導素子の具体例としての平滑チョークは、重畳リップル電流を用いて、残留の直流リップル電流を低減するために使用される。平滑チョークは、たとえば電圧変換器または通常電流変動が望ましくない素子に用いられる。

しかしながら、さまざまな応用において、誘導素子における磁気結合を限られた範囲のみに制限することが望まれる。たとえば変圧器において、一般的には、回路短絡の場合、ある程度の漏れインダクタンスが電流制限として望まれる。たとえば、電流補償チョークにおける差動モードの干渉は、所定の漏れインダクタンスによって抑制される。たとえば電流ダブラー回路において、平滑チョークは、漏れ経路を有する結合インダクタとして構成される。したがって、インダクタンス素子を設計する際に、磁気結合を低減し、漏れインダクタンスを増加する対策を採用することは、多くの場合において慣例である。

漏れインダクタンスを増加するための簡単な選択肢としては、巻線を離間しかつ最小の可能な限りそれらを交互配置することによって、巻線間の磁気結合を減少することである。しかしながら、この対策は、非常に小さく且つ限られた漏れインダクタンスの増加しか得られない。漏れインダクタンスをさらに増加するために、「１」よりも低い透磁率を有する材料から形成された個別の漏れ経路を巻線間に配置された磁気コアにさらに導入する。多くの場合、過剰な磁気流が漏れ経路を通過することを防止するために、漏れ経路に空隙を組込む。これによって、漏れインダクタンスを効果的に制限する。既知のＥ−コア構造において、主要インダクタンスおよび漏れインダクタンスは、たとえば、外側脚に巻線を設けることならびに中央脚および／または外側脚に空隙を設けることによって、調整される。しかしながら、これらの既知の磁気コアは、磁気コアに形成された空隙によって、機械的特性が不十分になり、機械的負荷を受けるときに容易に損傷されるという欠点を有する。さらに、漏れインダクタンスを所望値に調整するために、対応する磁気コアの寸法を一般的に大きな寸法にしなければならず、その結果、それに応じて製造された誘導素子は、非常に大きな設置スペースを必要とする。

他の既知の従来の誘導素子において、漏れ要素は、中央脚と外脚との間に位置する別個のコアセグメントとして配置されている。この場合、漏れインダクタンスは、中央脚と外側脚と漏れセグメントとの三者の間に形成された空隙によって決定される。しかしながら、この場合でも、空隙の調整能力の均一性が乏しいため、その結果、製造された素子は、漏れインダクタンスが徐々に減少するため、非常に早期に飽和される。よって、多くの応用に好ましくない。磁気コアにおいて避けられない空隙公差によって、連続生産を制御することは、困難である。

上述したように、従来の磁気コアおよび誘導素子から由来する問題を鑑みて、漏れインダクタンスを非常に精確にかつ再現可能に調整できる磁気コアおよび誘導素子が、求められる。同時に、当該磁気コアが連続生産に適することも求められる。

本開示によれば、上記の問題点は、磁気コアにインサートとして挿入される板状漏れ構造体によって解決され得る。この板状漏れ構造体は、その厚さ方向に沿って、（漏れ構造体の他の部分の材料に比べて）非常に低い透磁率を有する少なくとも１つのスペーサによって挿通される。

本開示の第１局面において、板状漏れ構造体は、誘導素子用の磁気コアに挿入されるインサートとして提供されてもよい。本開示の実施形態において、板状漏れ構造体は、各々が第１材料から形成された第１漏れ構造部および第２漏れ構造部と、第１材料に比べて低い透磁率を有する第２材料から形成された第１スペーサとを含むことができる。第１スペーサは、第１漏れ構造部を第２漏れ構造部から隔離することができ、その厚さ方向に沿って漏れ構造体を挿通することができる。この板状漏れ構造体は、誘導素子の磁気コアに挿入することができる漏れ経路を形成することができ、磁気コアの機械的および／または磁気的特性を低下させることなく、漏れインダクタンスを非常に精確にかつ再現可能に調整することを可能にする。さらに容易に所定の設計に基づき、所望の漏れインダクタンス値および／または漏れ構造体の所望の幾何寸法の調整を可能にするように、この板状漏れ構造体をさらに調整することができ、その後の製造工程においても、調整することができる。

例示的な実施形態において、第１スペーサは、中空円筒形状を有してもよい。よって、漏れ構造体は、たとえば円形断面および／または全体的に円形形状を有し且つコア脚を備える磁気コア、たとえばポットコアおよびカップコアなどに有利に挿入可能である。

別の例示的な実施形態において、漏れ構造体は、円筒形状を有してもよい。よって、漏れ構造は、ポットコアおよびカップコアに挿入されるインサートとして特に好適であり得る。

別の例示的な実施形態において、漏れ構造体は、第２材料から形成された第２スペーサと、第１材料から形成された第３漏れ構造部とを含むことができる。第２スペーサは、第漏れ構造部を第２漏れ構造部から隔離することができ、その厚さ方向に沿って漏れ構造体を挿通することができる。したがって、Ｅ−コアおよび／またはＣ−コアからなる磁気コアに使用される有利な漏れ構造体を作ることができる。

別の例示的な実施形態において、漏れ構造部の間隔は、漏れ構造部の厚さ方向に沿って定義された漏れ構造体の厚さよりも小さくてもよい。当業者であれば分かるように、以下に説明するように、それぞれの厚さ方向に沿った板状体の厚さは、一般に漏れ構造体の大面積表面と垂直になる寸法である。その間隔は、漏れ構造体の漏れインダクタンスを効果的に制限することができる。

別の例示的な実施形態において、第１材料は、フェライト材料を含むことができ、第２材料は、セラミック材料またはプラスチック材料を含むことができる。よって、各漏れ構造体に有利な磁気特性を付与することができるとともに、各漏れ構造体を容易に製造することができる。

別の例示的な実施形態において、スペーサは、焼結によって漏れ構造体の内部に形成されることができる。よって、予め容易に決定可能な機械的特性および磁気的特性を有する漏れ構造体を機械的に安定に形成することができ、これらの特性を次の製造段階中に簡単に調整することもできる。

本開示の第２局面において、磁気コアを提供することができる。本開示の実施形態において、磁気コアは、第１コア脚を有する第１コア部と、第２コア脚を有する第２コア部とを含むことができる。磁気コアは、第１局面に係る板状漏れ構造体をさらに含むことができる。板状漏れ構造体は、各コア部が漏れ構造体の軸受面上に位置するように、第１コア部と第２コア部との間に配置されてもよい。板状漏れ構造体の一方の軸受面において、第１コア脚は、第１材料を露出することによって形成された第１表面部分を被覆することができる。反対側の軸受面において、第２コア脚は、第１材料を露出することによって形成された第２表面部分を被覆することができる。したがって、非常にコンパクトな素子を形成することができる。その漏れインダクタンスを大幅な範囲において一定にしてもよく、後で減少するのみにしてもよい。

例示的な実施形態において、第１コア部は、第３コア脚をさらに含むことができる。第３コア脚は、第１コア脚のほかに、第１材料を露出することによって形成された第３表面部分を被覆することができる。第３表面部分は、第２材料を露出することによって形成された表面部によって第１表面部分から隔離されることができる。これにより、第１コア脚および第３コア脚がスペーサによって離間された漏れ構造部に位置することができるため、第１コア脚と第３コア脚との間に空隙を有する漏れ経路を容易に設けることができる。したがって、２つのコア脚の間に有利な漏れ誘導経路を形成することができる。

例示的な実施形態において、第２コア部は、第４コア脚をさらに含むことができる。第４コア脚は、第２コア脚のほかに、第１材料を露出することによって形成された第４表面部分を被覆することができる。第４表面部分は、第２材料を露出することによって形成された表面部によって第２表面部分から隔離されることができる。これにより、第２コア脚および第４コア脚がスペーサによって離間された漏れ構造部に位置することができるため、第２コア脚と第４コア脚との間に空隙を有する漏れ経路を容易に設けることができる。したがって、２つのコア脚の間に有利な漏れ誘導経路を形成することができる。

別の例示的な実施形態において、磁気コアは、ポットコアまたはカップコアとして形成されてもよく、板状拡散器は、円筒状であってもよい。したがって、有利な漏れ経路を有するポットまたはカップコアを形成することができる。

別の例示的な実施形態において、磁気コアは、二重Ｅ−コア構造、二重Ｃ−コア構造、またはＥＣ−コア構造を有してもよく、板状漏れ構造体は、２つのスペーサを有してもよい。したがって、有利な漏れ誘導経路を形成することができるとともに、数多くのコア構造に優れた機械的安定性を与えることができる。

別の例示的な実施形態において、磁気コアの漏れ構造体は、第１および第２コア脚によって形成された空隙に配置されてもよい。これにより、よりコンパクトな設計を得ることができる。

本開示の第３局面において、誘導素子を提供することができる。本開示の実施形態において、誘導素子は、第２局面に係る磁気コアと、第１コア脚に設けられた第１巻線と、第２コア脚に設けられた第２巻線とを含むことができる。漏れ構造が、磁気コアにおいて、第１および第２巻線の間に配置されてもよい。したがって、有利な漏れ誘導経路を有する誘導素子を提供することができる。

例示的な実施形態において、誘導素子は、平滑チョークとして構成されてもよい。したがって、有利な漏れ誘導経路を有する平滑チョークを提供することができる。

本開示のさまざまな局面において、板状漏れ構造体を用いて、機械的安定性に悪影響を及ぼすことなく、非常に良好な漏れ誘導経路を有する非常にコンパクトな素子を提供することができる。よって、提供された素子は、容易に調整可能な機械的および磁気的特性を有するため、本開示によれば、生産公差を小さくすることができ、誘導素子の量産に好適である。これにより、簡単に調整可能な漏れ誘導経路を有するチョークおよび変圧器を製造することができる。製造された変圧器およびチョークは、小さな製造公差を有するとともに、磁気漏れ特性を容易にかつ柔軟に調整することができる。

本発明のさらなる特徴、有利な実施形態および利点は、添付の特許請求の範囲に記載されており、添付図面を参照して以下の例示的な実施形態の詳細な説明から理解することができる。

本発明の一実施形態に係る板状漏れ構造体を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る板状漏れ構造体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る誘導素子を示す概略断面図である。 本発明の別の実施形態に係る誘導素子を示す概略断面図である。

当業者であれば分かるように、「板状」という表現が「板に類似する形状」として理解され、よって、表面および／または縁部の弯曲が除外されない。したがって、「板状構造」は、相互に垂直な３つの方向に沿った寸法を有し、３つの寸法のうち１つの寸法が他の２つの寸法よりも実質的に小さいである幾何学的構造として理解されるべきである。たとえば、板状構造を、１つの寸法がこの寸法に垂直な２つの寸法よりも実質的に小さい直方体状（直方体に類似する形状）として理解してもよい。「実質的に小さい」という表現は、一般に、寸法の比が１より小さいであるように理解すべきである。たとえば、寸法ａと寸法ａよりも実質的に小さい寸法ｂとの比は、１よりも、特に０．５または０．２５または０．１未満よりも小さくてもよい。例示的な実施例において、実質的に小さい寸法と他の２つの寸法のうちより大きい寸法との比は、たとえば０．２よりも小さくてもよい。以下、他の２つの寸法よりも実質的に小さい寸法を「厚さ」と称し、この寸法を定義する方向と一致する方向を「厚さ方向」と称する。同様に、他の２つの寸法のうちより長い寸法を「長さ」と称し、長さを定義すると一致する方向を「長さ寸法」と称する。残りの寸法を「幅」と称し、幅を定義すると一致する方向を「幅寸法」と称する。長さと幅とが等しい場合に、両方を「半径」と称し、対応の方向を「径方向」と称する。上記の「板状」の定義に加えてまたは代わって、「板状構造体」が２つの対向側面を有し、側面以外の面が（面積で）対向側面よりも実質的に小さいことは、当業者であれば分かるであろう。

以下、図１および２を用いて、本発明の異なる例示的な実施形態を説明する。本開示において、板状漏れ構造体は、磁気コア内において漏れ誘導経路を形成し、小さい生産公差とともに高漏れインダクタンス値を得るように、誘導素子の磁気コアに挿入されるインサートとして提供されてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る板状漏れ構造体を概略的に示している。板状漏れ構造体１は、環状または中空円筒状の第１漏れ構造部３と、円筒状の第２漏れ構造部５と、第１漏れ構造部３と第２漏れ構造部５との間に配置された環状または中空円筒状のスペーサ７とから形成されてもよい。２つの漏れ構造部３および５が直接接触しないように、第１漏れ構造部３と第２漏れ構造部５とは、スペーサ７によって離間されてもよい。図１に示された板状漏れ構造体１は、円筒状であってもよく、厚さ方向Ｈに沿って測定されかつ板状漏れ構造体１の直径Ｄよりも実質的に小さい厚さを有してもよい。磁気コアに使用される場合、図３ａおよび３ｂを参照して以下でより詳細に説明するように、円筒状に構成された板状漏れ構造体１の（図１において、厚さ方向Ｈと直交する）上面は、磁気コアのコア部の少なくとも１つの脚用の軸受面として機能することができる。同様に、図３ａおよび３ｂを参照して以下でより詳細に説明するように、円筒状に構成された板状漏れ構造体１の下面は、磁気コアの他のコア部の少なくとも１つのコア脚用の軸受面として機能することができる。

図１に示された実施形態は、ポットまたはカップコアに挿入されるインサートとして使用することができる。この場合、中央脚が、軸受け面に位置する第２漏れ構造部５を少なくとも部分的に被覆するように、上面または下面に位置する。一般に、図示された板状漏れ構造体１は、円形断面を有する中央脚を備える磁気コアに挿入することができ、漏れ構造部５の露出表面が中央脚の軸受面として機能することができる。

板状漏れ構造体１のコア部３および５は、スペーサ７の材料よりも高い透磁率を有する材料から形成されることができる。換言すると、スペーサ７は、コア部３および５の材料よりも低い透磁率有する材料から形成されることができる。たとえば、コア部３および５は、強磁性材料またはフェリ磁性材料から形成されることができる。本開示の一例示的な実施例によれば、コア部３および５は、たとえばフェライト材料から焼結により形成されることができる。代替的に、漏れ構造部３および５は、超常磁性材料から形成されてもよい。これとは対照的に、スペーサ７は、たとえばセラミック材料またはプラスチック材料から形成されてもよい。

板状漏れ構造体１を製造するために、例示的な実施形態に従い、フェライト材料を焼結することによって、漏れ構造部３および５の各々を形成することができる。この場合、保証しなければならないことは、実施形態に応じて形成された第２漏れ構造部５が、第１漏れ構造部３の中央部を貫通する凹部に挿通することができることである。第１漏れ構造部３の中央部を貫通する凹部は、焼結された漏れ構造部３に後から導入されてもよく、環状の焼結体を形成する金型によって実現されてもよい。板状漏れ構造体１の製造時に、第２漏れ構造部５の直径を、２つの漏れ構造部が接触することなく第２漏れ構造部５を第１漏れ構造部３内に配置することができるように規定してもよい。よって、スペーサ７の厚さを決めるリングの直径が、凹部に位置する第１漏れ構造部３と第２漏れ構造部５との間の距離、特に（図１のＤに沿った）凹部の直径によって規定されてもよいことは、当業者であれば分かるであろう。

スペーサ７は、後の処理工程において、第１漏れ構造部３と第２漏れ構造部５との間に形成された空隙に第２材料を導入することによって形成されることができる。たとえば、第２材料は、固体または液体で空隙に充填されてもよい。いくつかの例示的な実施形態によれば、たとえば、粉末として空隙に提供された固体材料を液化させてから硬化させてもよい。空隙内の第２材料が硬化すると、スペーサ７が形成される。代替的に、予め製造したリング本体をスペーサ７として取付けることができる。このリング本体を製造するために、高い精度を必要である。他の代替的な実施形態において、円筒状のスペーサは、たとえば予め製造した円筒状のスペーサを漏れ構造部を貫通する凹部に配置することによって凹部内に形成されてもよく、第２材料で充填することによって形成されてもよい。続いて、第１漏れ構造部５が配置される凹部に配置されおよび／または固定された円筒状スペーサに、このスペーサを貫通する別の凹部を設けてもよい。留意すべきことは、スペーサ７は、漏れ構造部３，５の間の環状空隙に第２材料を充填することによって形成されると、簡単かつ迅速な方法で形成されることができることである。スペーサ７の所望の厚さは、厚さに応じて、漏れ構造部３の凹部および／または漏れ構造部５の周面を処理することによって容易に調整することができる。これにより、製造公差を非常に小さくすることができ、漏れインダクタンスを非常に精確に調整することができる。

図２は、板状漏れ構造体２の代替的な実施形態を示している。図２に示された透視図の座標系において、漏れ構造体２の厚さ方向がｚ軸に沿って配向され、長さ方向がｘ軸に沿って配向され、幅方向がｙ軸に沿って配向される。図２に示された漏れ構造体２は、漏れ構造体および／または他の製造工程で製造される誘導素子に対する損傷を回避するように、縦方向の縁部を丸めた直方体形状を有する。当業者であれば分かるように、このことは、本開示に何らかの限定を課すことがない。また、幅の縁部を丸めてもよい。代替的に、曲率および／または丸みを適用しなくてもよい。

板状漏れ構造体２は、３つの漏れ構造部１１，１３および１５から形成される。漏れ構造部１１，１３および１５は、第１材料から形成されてもよい。スペーサ１７は、漏れ構造部１１と１３との間に配置されてもよい。漏れ構造部１３および１５は、スペーサ１９によって互いに離間されてもよい。スペーサ１７および１９は、第２材料から形成されてもよい。第１材料および第２材料に関して、前述の説明を参照することができる。図２において、漏れ構造部１１の上面の一部の表面部は、参照番号２６により示され、漏れ構造部１３，１５の対応の一部の表面部は、参照番号２７，２８により示される。表面部２６，２７および２８は、板状漏れ構造体２の上面において、第１材料から形成された露出部を表すことができる。表面部２６，２７および２８は、上面において、スペーサ１７，１９の露出領域によって互いに隔離または離間されてもよい。このことは、板状漏れ構造体２の上面と反対側に配置された下面に適用することができる。下面は、図２の斜視図に示されていない。図３ａおよび３ｂを参照して以下に説明するように、板状漏れ構造体２を磁気コアの内部に挿入すると、板状漏れ構造体２の上面および下面は、各コア脚の軸受面として機能することができる。

板状漏れ構造体２は、たとえば、第１材料および第２材料からなる層を交互に配置し、その後、スペーサ１７および１９を漏れ構造体２に挿入した状態で、焼結により形成されてもよい。代替的に、漏れ構造部１１，１３および１５と、スペーサ１７および１９とは、それぞれ別々に製造され、その後、たとえば接着工程または追加の焼結工程において、互いに接続されてもよい。

次の処理工程において、漏れ構造体１または２は、所望の漏れインダクタンスまたは漏れインダクタンスの所望の飽和限界を適切に調整することができるように、後続の調整によって変更されてもよい。たとえば、板状漏れ構造体１または２においてスペーサを調整することにより、漏れインダクタンスを変更することができる。板状漏れ構造体１または２の厚さを調整ことにより、漏れインダクタンスの飽和限界の増加を達成することができる。したがって、本開示に従って形成された板状漏れ構造体１および２が、非常に小さい製造公差とともに、所望の漏れインダクタンスと漏れインダクタンスの飽和限界とを提供できるように、後続の処理工程において板状漏れ構造体の特定の磁気特性を調整してもよい。当業者であれば分かるように、漏れ構造部および／またはスペーサの寸法を適切にすることによって、漏れインダクタンスおよび飽和限界を調節することができる。

以下に、図３ａおよび３ｂを参照して、本発明の例示的な実施形態に係る磁気コアおよび誘導素子を説明する。図３ａは、一実施形態に係る磁気コア１００と、巻線Ｗ１およびＷ２とを含む誘導素子の断面図を概略的に示している。磁気コア１００は、第１コア部１１０と、第２コア部１２０と、板状漏れ構造体１３０とから形成される。第１コア部１１０は、クロスバー１１６によって接続される外側脚１１２と中央脚１１４とを含む。第２コア部１２０は、外側脚１２２と、中央脚１２４と、外側脚１２２および中央脚１２４を互いに接続するクロスバー１２６とを含む。

図３ａの断面図において、板状漏れ構造体１３０は、漏れ構造部１３２，１３４および１３６と、スペーサ１３７および１３９とを含んでもよい。当業者であれば分かるように、板状漏れ構造体１３０は、図１および２を参照して説明した板状漏れ構造体１および２のうち１つと一致してもよい。特に、磁気コア１００がポットまたはカップコア構造に従って設計された場合（この場合に、磁気コア１００および漏れ構造体１３０は、図３ａの断面図において回転対称であってもよい）、漏れ構造体１３０は、漏れ構造体１と一致する構成を有してもよい。

図３ａの図示を参照して、軸受面１３４ａ，１３４ｂ上の外側脚１１２，１２２および中央脚１１４，１２４がそれぞれ漏れ構造部１３２，１３４および１３６に位置し且つそれに当接するように、漏れ構造体１３０をコア部１１０と１２０との間に配置してもよい。この構成では、漏れ板に向かう空隙は、２つの主なコアの中央脚の下方に設けることができる。主なコア内の２つの空隙は、磁気コアの主インダクタンスを調整することができる。漏れインダクタンスは、漏れ構造体１３０に形成された２つの空隙（スペーサ１３７，１３９）によって調整することができる。留意すべきことは、脚と漏れ構造体とは、漏れ構造体の脚と軸受面との間設けられた接着剤により互いに接着されてもよいことである。特に、第１材料から形成されかつ露出されている漏れ構造部１３２，１３４および１３６の表面部は、軸受面１３４ａおよび１３４ｂにおいて外側脚１１２，１２２および中央脚１１４，１２４によって被覆されてもよい。具体的には、軸受面において第２材料を露出することによって形成された領域、特にスペーサ１３７および１３９は、軸受面１３４ａおよび１３４ｂにおいて露出されてもよく、すなわちコア部１１０，１２０のコア脚１１２，１２２，１１４および１２４によって被覆されなくてもよい。当業者であれば分かるように、コア部１１０と１２０を面接触にすることによって、スペーサ１３７および１３９は、磁気コア１００に形成された巻線空間に露出されてもよい。したがって、空隙は、磁気コア１００の脚の間に配置された漏れ構造体１３０によって形成された漏れ経路に位置するスペーサ１３７および１３９によって形成されることができる。よって、各脚の磁気活性面は、漏れ経路１３０に影響されない。代替的に、少なくとも１つの軸受面において、中央脚１１４および１２４によって被覆された表面部は、少なくとも１つの中央脚１１４および１２４の磁気活性面よりも小さくてもよい。

巻線Ｗ１およびＷ２は、中央脚１１４，１２４に設けられている。巻線Ｗ１およびＷ２は、介在する漏れ構造体１３０によって隔離されている。図示のように、誘導素子において結合を低減すべく巻線Ｗ１およびＷ２を漏れ構造体１３０の両側に設け、板状漏れ構造体によって巻線Ｗ１およびＷ２を互いに離間してもよい。追加的または代替的に、巻線Ｗ１およびＷ２を外側脚に設けてもよい。

図３ｂは、代替的な実施形態に係る挿入式の漏れ構造体を備える誘導素子の断面図を概略的示している。図示において、漏れ構造体２３０は、漏れ経路を案内するために磁気コア２００内に挿入されている。磁気コア２００は、第１コア部２１０と、第２コア部２２０と、板状漏れ構造体２３０とから形成される。第１コア部２１０は、クロスバー２１６によって接続される外側脚２１２と中央脚２１４とを含む。第２コア部２２０は、外側脚２２２と、中央脚２２４と、外側脚２２２および中央脚２２４を互いに接続するクロスバー２２６とを含む。

図３ｂの断面図において、板状漏れ構造体２３０は、漏れ構造部２３２，２３４および２３６と、スペーサ２３７および２３９とを含んでもよい。当業者であれば分かるように、板状漏れ構造体２３０は、図１および２を参照して説明した板状漏れ構造体１および２のうち１つと一致してもよい。特に、磁気コア２００がポットまたはカップコア構造に従って設計された場合（この場合に、磁気コア２００および漏れ構造体２３０は、図３ｂの断面図において回転対称であってもよい）、漏れ構造体２３０は、漏れ構造体１と一致する構成を有してもよい。

図３ｂを参照して、中央脚２１４，２２４がそれぞれ位置する軸受面１３４ａ，１３４ｂがそれぞれ漏れ構造部２３４に当接するように、漏れ構造体２３０をコア部２１０と２０との間に配置してもよい。この構成では、漏れ板に向かう空隙は、２つの主なコアの中央脚の下方に設けることができる。主なコア内の２つの空隙は、磁気コアの主インダクタンスを調整することができる。漏れインダクタンスは、漏れ構造体２３０に形成された２つの空隙（スペーサ２３７，２３９）によって調整することができる。留意すべきことは、中央脚２１４および２２４と漏れ構造体２３０とは、漏れ構造部２３４と中央脚２１４および２２４との間設けられた接着剤により互いに接着されてもよいことである。特に、第１材料を露出することによって形成された漏れ構造部２３４の表面部は、軸受面において中央脚２１４および２２４によって被覆されてもよい。具体的には、軸受面において第２材料を露出することによって形成された領域、特にスペーサ２３７および２３９は、軸受面において露出されてもよく、すなわち中央脚２１４および２２４によって被覆されなくてもよい。すなわち、コア部２１０と２２０を軸受面において面接触にすることによって、スペーサ２３７および２３９は、磁気コア２００に形成された巻線空間に露出されてもよい。したがって、空隙は、磁気コア２００の中央脚２１４と２２４との間に配置された漏れ構造体２３０によって形成された漏れ経路に位置するスペーサ２３７および２３９によって形成されることができる。よって、各中央脚２１４，２２４の磁気活性面は、漏れ経路２３０に影響されない。代替的に、少なくとも１つの軸受面において、中央脚２１４および２２４によって被覆された表面部は、少なくとも１つの中央脚２１４および２２４の磁気活性面よりも小さくてもよい。

図３ｂに示された誘導素子はさらに、中央脚２１４および２２４に設けられ、介在する漏れ構造体２３０によって隔離されているＷ３およびＷ４を含む。図示のように、誘導素子において結合を低減すべく巻線Ｗ３およびＷ４を漏れ構造体２３０の両側に設け、板状漏れ構造体２３０によって巻線Ｗ３およびＷ４を互いに離間してもよい。追加的または代替的に、これらの巻線を外側脚に設けてもよい。

図３ｂに示された誘導素子において、漏れ構造体２３０は、組立てられたコア部２１０および２２０中央脚２１４と２２４との間に規定された空隙に固定されてもよい。組立てられたコア部２１０および２２０の外側脚２１２および２２２は、互いの上面に位置する。この構成では、漏れ構造体２３０と磁気コア２００の外側脚２１２および２２２との間に追加の空隙を調整することにより、漏れインダクタンスをさらに調整することができる。このさらなる調整可能性は、漏れ構造体２３０と磁気コア２００の外側脚２１２および２２２との間に低い透磁率を有する材料を充填することによって、実現することができる。これにより、図３ｂに示された非常にコンパクトかつ機械的に安定な構成を有する誘導素子が達成される。

当業者であれば分かるように、誘導素子の漏れインダクタンスに対する変更が望まれる場合、その変更は、挿入された漏れ構造体１３０を適切に調整することによって容易に達成することができる。また、図３ａおよび３ｂに示すように、本開示の誘導素子は、非常にコンパクトでありながら、良い機械的安定性を有する。漏れ構造体１３０および２３０に形成された漏れ誘導経路により、漏れインダクタンスの有利な飽和挙動を提供することができる。したがって、飽和点までの飽和曲線は、極めて定常であり、その後の低下もかなり遅くなる。図示された誘導素子は、製造公差が小さいため、連続生産に最適である。たとえば、変圧器およびチョークに、有利な漏れインダクタンス値を与えることができる。特定の例示的な例において、平滑チョークを提供することができる。

以上の説明において、第１材料と第２材料とを比較した。第１材料は、第２材料よりも高い透磁率を有することができる。当業者であれば分かるように、このことは、本開示に何らかの限定を課すことなく、第１材料および／または第２材料だけではなく、同様の磁気特性を有する他のものを提供してもよい。

図２を参照して、板状漏れ構造体を説明した。この板状漏れ構造体は、３つの漏れ構造部と２つのスペーサとから形成することができる。当業者であれば分かるように、このことは、本開示に何らかの限定を課すことなく、代わりに、４つ以上の漏れ構造部を設け、各２つの漏れ構造部の間に１つのスペーサを配置すればよい。

図１を参照して、各中空円筒状、環状の第１漏れ構造部を説明した。当業者であれば分かるように、このことは、本開示に何らかの限定を課すことなく、直方体状の漏れ構造部、必要に応じて丸めた表面および／または縁部を有する直方体状の漏れ構造部を提供してもよい。漏れ構造部を貫通する凹部の内部は、環状のスペーサおよび円筒状の第２漏れ構造部を含む。

要約すると、本開示は、さまざまな局面において、誘導素子用の磁気コアにインサートとして挿入される板状漏れ構造体、板状漏れ構造体を有する磁気コア、誘導素子を提供する。この場合、板状漏れ構造体は、磁気コアに挿入されるインサートとして提供される。この板状漏れ構造体は、その厚さ方向に沿って、（漏れ構造体の他の部分の材料に比べて）少なくとも１つの非常に低い透磁率を有するスペーサによって挿通される。本開示の一局面に係る磁気コアにおいて、コア脚は、板状漏れ構造体の反対する軸受面上に配置されてもよい。板状漏れ構造体は、コア脚の間の漏れ経路を形成する。本開示に特定の例示的な例において、板状漏れ構造体は、その厚さ方向に沿って漏れ板を貫通し、かつ低い透磁率を有する材料から形成された少なくとも１つの一体式空隙を備える漏れ板であってもよい。この空隙は、厚さ方向に沿って漏れ板を貫通してもよく、長手方向に沿って漏れ板を貫通してもよい。

当業者であれば分かるように、「板状」という表現が「板に類似する形状」として理解され、よって、表面および／または縁部の弯曲が除外されない。したがって、「板状構造」は、相互に垂直な３つの方向に沿った寸法を有し、３つの寸法のうち１つの寸法が他の２つの寸法よりも実質的に小さいである幾何学的構造として理解されるべきである。たとえば、板状構造を、１つの寸法がこの寸法に垂直な２つの寸法よりも実質的に小さい直方体状（直方体に類似する形状）として理解してもよい。「実質的に小さい」という表現は、一般に、寸法の比が１より小さいであるように理解すべきである。たとえば、寸法ａと寸法ａよりも実質的に小さい寸法ｂとの比は、１よりも、特に０．５または０．２５または０．１未満よりも小さくてもよい。例示的な実施例において、実質的に小さい寸法と他の２つの寸法のうちより大きい寸法との比は、たとえば０．２よりも小さくてもよい。以下、他の２つの寸法よりも実質的に小さい寸法を「厚さ」と称し、この寸法を定義する方向と一致する方向を「厚さ方向」と称する。同様に、他の２つの寸法のうちより長い寸法を「長さ」と称し、長さを定義すると一致する方向を「長さ方向」と称する。残りの寸法を「幅」と称し、幅を定義すると一致する方向を「幅方向」と称する。長さと幅とが等しい場合に、両方を「半径」と称し、対応の方向を「径方向」と称する。上記の「板状」の定義に加えてまたは代わって、「板状構造体」が２つの対向側面を有し、側面以外の面が（面積で）対向側面よりも実質的に小さいことは、当業者であれば分かるであろう。

図３ｂを参照して、中央脚２１４，２２４がそれぞれ位置する軸受面１３４ａ，１３４ｂがそれぞれ漏れ構造部２３４に当接するように、漏れ構造体２３０をコア部２１０と２２０との間に配置してもよい。この構成では、漏れ板に向かう空隙は、２つの主なコアの中央脚の下方に設けることができる。主なコア内の２つの空隙は、磁気コアの主インダクタンスを調整することができる。漏れインダクタンスは、漏れ構造体２３０に形成された２つの空隙（スペーサ２３７，２３９）によって調整することができる。留意すべきことは、中央脚２１４および２２４と漏れ構造体２３０とは、漏れ構造部２３４と中央脚２１４および２２４との間設けられた接着剤により互いに接着されてもよいことである。特に、第１材料を露出することによって形成された漏れ構造部２３４の表面部は、軸受面において中央脚２１４および２２４によって被覆されてもよい。具体的には、軸受面において第２材料を露出することによって形成された領域、特にスペーサ２３７および２３９は、軸受面において露出されてもよく、すなわち中央脚２１４および２２４によって被覆されなくてもよい。すなわち、コア部２１０と２２０を軸受面において面接触にすることによって、スペーサ２３７および２３９は、磁気コア２００に形成された巻線空間に露出されてもよい。したがって、空隙は、磁気コア２００の中央脚２１４と２２４との間に配置された漏れ構造体２３０によって形成された漏れ経路に位置するスペーサ２３７および２３９によって形成されることができる。よって、各中央脚２１４，２２４の磁気活性面は、漏れ経路２３０に影響されない。代替的に、少なくとも１つの軸受面において、中央脚２１４および２２４によって被覆された表面部は、少なくとも１つの中央脚２１４および２２４の磁気活性面よりも小さくてもよい。

Claims (15)

1. 誘導素子用の磁気コア（１００；２００）にインサートとして挿入される板状漏れ構造体（１；２）であって、
   各々が第１材料から形成された第１漏れ構造部（３；１１）および第２漏れ構造部（５；１３）と、
   前記第１材料に比べて低い透磁率を有する第２材料から形成された第１スペーサ（７；１７）とを含み、
   前記第１スペーサ（７；１７）は、第１漏れ構造部（３；１１）を第２漏れ構造部（５；１３）から隔離し、前記板状漏れ構造体（１；２）の厚さ方向に沿って前記板状漏れ構造体（１；２）を挿通する、板状漏れ構造体（１；２）。
2. 請求項１に記載の板状漏れ構造体（１）において、前記第１スペーサ（７）は、中空円筒形状を有する。
3. 請求項２に記載の板状漏れ構造体（１）において、前記板状漏れ構造体（１）は、円筒状である。
4. 請求項１に記載の板状漏れ構造体（２）において、
   前記板状漏れ構造体（２）は、第２材料から形成された第２スペーサ（１９）と、前記第１材料から形成された第３漏れ構造部（１５）とをさらに含み、
   前記第２スペーサ（１９）は、前記第３漏れ構造部（１５）を前記第２漏れ構造部（１３）から隔離し、前記板状漏れ構造体（２）の厚さ方向に沿って前記板状漏れ構造体を挿通する。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の板状漏れ構造体（１；２）において、前記漏れ構造部（３，５；１１，１３，１５）の間隔は、前記板状漏れ構造体（１；２）の厚さ方向に沿って測定した前記板状漏れ構造体の厚さよりも小さい。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の板状漏れ構造体（１；２）において、
   前記第１材料は、フェライト材料を含み、
   前記第２材料は、セラミック材料またはプラスチック材料を含む。
7. 請求項６に記載の板状漏れ構造体（１；２）において、前記スペーサ（７；１７，１９）は、焼結によって前記板状漏れ構造体（１；２）内に形成される。
8. 誘導素子用の磁気コア（１００；２００）であって、
   第１コア脚（１１４；２１４）を有する第１コア部（１１０；２１０）と、
   第２コア脚（１２４；２２４）を有する第２コア部（１２０；２２０）と、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の板状漏れ構造体（１３０；２３０）とを含み、
   前記板状漏れ構造体（１３０；２３０）は、各コア部が前記漏れ構造体（１３０；２３０）の軸受面上に位置するように、第１および第２コア部（１１０，１２０；２１０，２２０）の間に配置され、
   前記第１コア脚（１１４；２１４）は、一方の軸受面において、第１材料を露出することによって形成された第１表面部分を被覆し、前記第２コア脚部（１２４；２２４）は、反対側の軸受面において、前記第１材料を露出することによって形成された第２表面部分を被覆する、磁気コア。
9. 請求項８に記載の磁気コア（１００；２００）において、
   前記第１コア部（１１０；２１０）は、第３コア脚（１１２；２１２）をさらに含み、
   前記第３コア脚（１１２；２１２）は、前記第１コア脚（１１４；２１４）のほかに、前記第１材料を露出することによって形成された第３表面部分を被覆し、
   前記第３表面部分は、第２材料を露出することによって形成された表面部によって前記第１表面部分から隔離される。
10. 請求項９に記載の磁気コア（１００；２００）において、
    前記第２コア部（１２０；２２０）は、第４コア脚（１２２；２２２）をさらに含み、
    前記第４コア脚（１２２；２２２）は、前記第２コア脚（１２４；２２４）のほかに、前記第１材料を露出することによって形成された第４表面部分を被覆し、
    前記第４表面部分は、第２材料を露出することによって形成された表面部によって前記第２表面部分から隔離される。
11. 請求項８から１０のいずれか１項に記載の磁気コア（１００；２００）において、
    前記磁気コア（１００；２００）は、ポットコアまたはカップコアとして形成され、
    前記板状漏れ構造体（１３０；２３０）は、円筒状である。
12. 請求項８から１０のいずれか１項に記載の磁気コア（１００；２００）において、
    前記磁気コア（１００；２００）は、二重Ｅ−コア構造、二重Ｃ−コア構造またはＥＣ−コア構造を有し、
    前記板状漏れ構造体（１３０；２３０）は、２つのスペーサ（１３７，１３９；２３７，２３９）を有するように形成されている。
13. 請求項８から１２のいずれか１項に記載の磁気コア（１００；２００）において、
    前記磁気コア（１００；２００）の前記板状漏れ構造体（１３０；２３０）は、前記第１および第２コア脚（１１４，１２４；２１４，２２４）によって形成された空隙に配置されている。
14. 誘導素子であって、
    請求項８から１３のいずれか１項に記載の磁気コア（１００；２００）と、
    第１コア脚（１１４；２１４）に設けられた第１巻線（Ｗ１；Ｗ３）と、
    第２コア脚（１２４；２２４）に設けられた第２巻線（Ｗ２；Ｗ４）とを含み、
    前記磁気コア（１００；２００）の板状漏れ構造体（１３０；２３０）が、前記第１および第２巻線（Ｗ１，Ｗ２；Ｗ３，Ｗ４）の間に配置される、誘導素子。
15. 請求項１４に記載の誘導素子において、前記誘導素子は、平滑チョークとして構成される。

Images