JP2021044341A

JP2021044341A - 電磁装置

Info

Publication number: JP2021044341A
Application number: JP2019164395A
Authority: JP
Inventors: 健児冨田; Kenji Tomita; 良輝鈴木; Yoshiteru Suzuki; 祐一半田; Yuichi Handa
Original assignee: Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: JP7300942B2

Abstract

【課題】制御コアから主コアに制御磁束が注入される部位の磁束密度を高めることができる電磁装置を提供する。【解決手段】電磁装置としての可変リアクトル１０は、主コア２０と、制御コア３０と、を備え、主コア２０の第２磁脚部２２は、第１磁脚部２１が延びる第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙの幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の第２方向Ｙの幅寸法Ｌ１を上回るように構成されており、主巻線１１への通電によって主磁束Ｍａが主コア２０の第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２を第１方向Ｘに通り流れる第１磁気回路Ｃ１が形成され、制御巻線１２への通電によって制御磁束Ｍｂが制御コア３０の基部３１及び接合部３２と主コア２０の第２磁脚部２２とを通り且つ第１磁気回路Ｃ１を横切って第２磁脚部２２を第２方向Ｙに流れる第２磁気回路Ｃ２が形成されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁装置に関する。

従来、この種の電磁装置であるコイル部品が開示されている。このコイル部品は、第１のコイルが巻き回された第１の磁性体コアと、第２のコイルが巻き回された第２の磁性体コアと、を有し、第１の磁性体コアのうち断面積が小さい狭磁路部を第２の磁性体コアの開磁路部で挟み込むように構成されている。このコイル部品によれば、制御コアである第２の磁性体コアにおける第２のコイルへの通電によって、第１のコイルの通電により主コアである第１の磁性体コアに作られる主磁束と直交するように第１の磁性体コアの狭磁路部に制御磁束が注入される。このとき、第２のコイルに通電される電流の値を変えて第１の磁性体コアの磁気抵抗を変化させることによって、第１のコイルのインダクタンスを変化させることができる。

特開２０１０−９３０８３号公報

ところで、上記のコイル部品の設計に際しては、制御性を向上させるために、第２のコイルの電流の値を変えたときの第１の磁性体コアの磁気抵抗の可変範囲を拡大したいという要請がある。この要請に対しては、第１の磁性体コアの狭磁路部に第２の磁性体コアの開磁路部を隙間なく密着させることによって、第１の磁性体コアにおいて制御磁束が注入される狭磁路部の磁束密度を高めることが有効である。

しかしながら、このコイル部品のように、第１の磁性体コアの狭磁路部を第２の磁性体コアの開磁路部で挟み込む構造においては、狭磁路部に開磁路部を密着させるために第２の磁性体コアを圧入するのが好ましいが、圧入を採用すると公差等の影響によってコアの割れの問題が生じ易くなり不利である。

そこで、このコイル部品では、その構造上、狭磁路部と開磁路部との間に隙間を設ける必要があり、隙間の影響によって、第１の磁性体コアにおいて制御磁束が注入される狭磁路部の磁束密度を高めることが難しい。このとき、制御磁束が流れる経路の磁気抵抗が増えるため、同じ値の制御電流を通電しても生じる制御磁束が小さくなるため制御性が悪化するという問題がある。また、このような問題は、上記のコイル部品のみならず、可変変圧器のような電磁装置においても同様に生じ得る。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、制御コアから主コアに制御磁束が注入される部位の磁束密度を高めることができる電磁装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
主巻線（１１）が巻回された第１磁脚部（２１）と、第１空間（２０ａ）を隔てて上記第１磁脚部と同方向に延びている第２磁脚部（２２）と、を有する主コア（２０）と、
制御巻線（１２）が巻回され上記主コアの上記第２磁脚部に対して第２空間（３０ａ）を隔てて設けられた基部（３１）と、上記基部の二箇所からそれぞれ延出して上記主コアの上記第２磁脚部に密着して接合された接合部（３２）と、を有する制御コア（３０）と、
を備え、
上記主コアの上記第２磁脚部は、上記第１磁脚部が延びる高さ方向（Ｘ）に垂直な幅方向（Ｙ）の幅寸法（Ｌ２）が上記第１磁脚部の上記幅方向の幅寸法（Ｌ１）を上回るように構成されており、
上記主巻線への通電によって磁束（Ｍａ，Ｍａ１，Ｍａ２）が上記主コアの上記第１磁脚部及び上記第２磁脚部を上記高さ方向に通り流れる磁気回路（Ｃ１，Ｃ３）が形成され、上記制御巻線への通電によって制御磁束（Ｍｂ）が上記制御コアの上記基部及び上記接合部と上記主コアの上記第２磁脚部とを通り且つ上記磁気回路を横切って上記第２磁脚部を上記幅方向に流れる磁気回路（Ｃ２）が形成されるように構成されている、電磁装置（１０，１１０）、
にある。

上記態様の電磁装置において、主コアは第１磁脚部及び第２磁脚部を有し、制御コアは基部及び接合部を有する。主コアの第１磁脚部には主巻線が巻回されている。主コアの第２磁脚部は、第１磁脚部に沿って延びており、しかも所定の幅方向の幅寸法が第１磁脚部の同方向の幅寸法を上回る。制御コアの基部には制御巻線が巻回されている。制御コアの接合部は、主コアの第２磁脚部に密着して接合されている。そして、主巻線への通電によって磁束が主コアの第１磁脚部及び第２磁脚部を通る一方の磁気回路を流れる。また、制御巻線への通電によって制御磁束が制御コアと主コアを通る他方の磁気回路を流れる。

ここで、他方の磁気回路は、制御コアの基部及び接合部と主コアの第２磁脚部とを通り、しかも第１磁脚部に比べて幅寸法が拡張された第２磁脚部を幅方向に流れる回路である。このため、制御コアにおける制御巻線への通電によって、主巻線への通電により主コアに作られる磁束と直交するように主コアの第２磁脚部に制御磁束が注入されるが、このとき制御コアの接合部が主コアの第２磁脚部に隙間なく密着しているため、第２磁脚部に注入された制御磁束をこの第２磁脚部の幅方向の広範囲にわたって満遍なく直進させることができる。これにより、主コアの第２磁脚部の磁束密度が高まる。

以上のごとく、上記の態様によれば、制御コアから主コアに制御磁束が注入される部位の磁束密度を高めることができる電磁装置を提供することが可能になる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１にかかる受電装置の模式図。実施形態１の電磁装置である可変リアクトルの構成を示す斜視図。図２の可変リアクトルの平面図。図２の可変リアクトルの側面図。図２中のコア構造体の分解斜視図。実施形態１の可変リアクトルの変更例にかかる平面図。図６中のコア構造体の分解斜視図。実施形態２にかかるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図。実施形態２の電磁装置である可変変圧器の構成を示す斜視図。図９の可変変圧器の平面図。図９の可変変圧器の側面図。図９中のコア構造体の分解斜視図。実施形態２の可変変圧器の第１変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第２変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第３変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第４変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第５変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第６変更例にかかるコア構造の斜視図。実施形態２の可変変圧器の第７変更例にかかるコア構造の斜視図。

以下、電磁装置としての可変リアクトル及び可変変圧器の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、実施形態を説明するための図面では、特に断わらない限り、主巻線の巻軸が延びている第１方向を矢印Ｘで示し、制御巻線の巻軸が延びている第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向及び第２方向の両方に直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。また、ここでいう第１方向Ｘを主コア及びび制御コアのそれぞれの高さ方向ともいい、第２方向Ｙを主コア及び制御コアのそれぞれの幅方向ともいう。

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１にかかる受電装置１は、車両に搭載されるものである。この受電装置１は、受電コイル２に電気的に接続された力率補償回路３と、インピーダンスＺを変化させる可変インダクタ４と、誘起された交流電流からノイズを除去するフィルタ５と、フィルタ５でノイズが除去された交流電流を直流電流に変換する整流回路６と、整流回路６で変換された電力を昇圧するコンバータ７と、コンバータ７から供給された電力を蓄電するバッテリＢと、を備えている。

実施形態１の可変リアクトル１０は、受電装置１のコンバータ７に設けられた電磁装置である。図２〜図４に示されるように、この可変リアクトル１０は、制御巻線１２における通電電流の制御により主コア２０の磁気抵抗を変化させることによって、主巻線１１のインダクタンスが可変とされた可変リアクトルとして構成されている。

可変リアクトル１０は、主コア２０と制御コア３０が互いに接合されてなるコア構造体を有する。このコア構造体を構成する主コア２０と制御コア３０はいずれも透磁性を有する材料からなる。

制御コア３０は、主コア２０よりも比透磁率の大きい材料によって構成されているのが好ましい。また、制御コア３０は、主コア２０よりも飽和磁束密度の大きい材料によって構成されているのが好ましい。

ここでいう「比透磁率」とは、真空の透磁率に対する対象物の透磁率の比率をいう。透磁率は、磁界中の磁束密度と磁界強さとの積算によって導出される。比透磁率が高いほど磁束が通り易く、比透磁率が低いほど磁束が通りにくい。

また、ここでいう「飽和磁束密度」とは、強磁性体に磁場を加えて磁化したときの磁束密度の限界値をいう。飽和磁束密度が高いほど磁性が強く、飽和磁束密度が低いほど磁性が弱い。

主コア２０の材料として、典型的には、酸化鉄を主成分とする磁性材料であるフェライトを使用することができる。また、制御コア３０の材料として、典型的には、ニッケルを含む軟磁性材料であるパーマロイ（ＰＢパーマロイ、ＰＣパーマロイなど）を使用することができる。

主コア２０は、第１磁脚部２１と、第２磁脚部２２と、第１磁脚部２１を第２磁脚部２２に接続する２つの接続部２１ａと、を有する。この主コア２０は、第１方向Ｘの高さ寸法が一定となるように構成されている。この主コア２０は、第２磁脚部２２の第２方向Ｙの概ね中央に第１磁脚部２１が配置されており、これにより第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｔ字形状をなすように構成されている（図３参照）。本構成を、「主コア３０は、第１磁脚部２１の第２方向Ｙの仮想中心線が制御コア３０の後述の第１接合部３２Ａと第２接合部３２Ｂとの間の空間３０ａを通るように構成されている。」ということもできる。

第１磁脚部２１は、主コア２０のうち第１方向Ｘに延びている部位であり、主コイルである主巻線１１がこの第１磁脚部２１において巻軸Ａ１まわりに巻回されている。この主巻線１１は、「リアクトル巻線」とも称呼される。

第２磁脚部２２は、主コア２０のうち第１空間としての空間２０ａを隔てて第１磁脚部２１と同方向である第１方向に延びている部位である。即ち、第１磁脚部２１と第２磁脚部２２は、空間２０ａを挟んで互いに平行に延びている。また、この第２磁脚部２２は、第１磁脚部とは反対側に、制御コア３０と対向する矩形の対向面２２ａを有する。この対向面２２ａは、第１方向Ｘと第２方向Ｙで規定される平面上に形成されている。

２つの接続部２１ａは、空間２０ａを挟んで第１方向Ｘと直交する第３方向Ｚに互いに平行に延びている。これにより、主コア２０を第２方向Ｙから視たときの形状が略矩形環状をなしている（図４参照）。

制御コア３０は、基部３１及び接合部３２を有する。基部３１は、主コア２０の第２磁脚部２２に対して第２空間としての空間３０ａ隔てて設けられた部位であり、第２方向Ｙに延びている。制御コイルである制御巻線１２がこの基部３１において巻軸Ａ２まわりに巻回されている。制御巻線１２の巻軸Ａ２は、主巻線１１が巻軸Ａ１に直交している。この制御コア３０は、第１方向Ｘ高さ寸法Ｈ（図４参照）が一定であり且つ主コア２０と同一の高さとなるように構成されている。

接合部３２は、基部３１の二箇所からそれぞれ延出して主コア２０の第２磁脚部２２に密着して接合された部位である。この接合部３２は、具体的には、基部３１の第２方向Ｙの両端側から空間３０ａを隔てて互いに離間して延びる第１接合部３２Ａ及び第２接合部３２Ｂによって構成されている。そして、これら第１接合部３２Ａ及び第２接合部３２Ｂは、それぞれの先端面３２ａにおいて、主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに密着して接合されている。

これにより、制御コア３０を第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｃ字形状或いは略コ字環状をなしており、また、制御コア３０と主コア２０の第２磁脚部２２とを第１方向Ｘから視たときの形状が略矩形環状をなしている（図３参照）。

図２に示されるように、主コア２０について、第１磁脚部２１が延びる方向である第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙを幅方向としたとき、第２磁脚部２２は、その第２方向Ｙの幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の第２方向Ｙの幅寸法Ｌ１を上回るように構成されている。換言すれば、第２磁脚部２２は、第１磁脚部２１に比べて第２方向Ｙの幅を拡張させた拡幅構造を備えている。また、第２磁脚部２２は、その幅寸法Ｌ２が制御コア３０の２方向Ｙの幅寸法と概ね同一となるように構成されている。

なお、第２方向Ｙは巻軸Ａ２が延びる方向に概ね一致するため、第１磁脚部２１の幅寸法Ｌ１を第１磁脚部２１のうち巻軸Ａ２が延びる方向の寸法といい、第２磁脚部２２の幅寸法Ｌ２を第２磁脚部２２ののうち巻軸Ａ２が延びる方向の寸法ということもできる。

上記の可変リアクトル１０において、主巻線１１への通電によって主磁束Ｍａが主コア２０の第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２を第１方向Ｘに通り流れる環状の第１磁気回路Ｃ１が形成される。

これに対して、制御巻線１２への通電によって制御磁束Ｍｂが制御コア３０の基部３１及び接合部３２と主コア２０の第２磁脚部２２とを通り且つ第１磁気回路Ｃを横切って第２磁脚部２２を第２方向Ｙに流れる環状の第２磁気回路Ｃ２が形成される。このとき、主コア２０の第２磁脚部２２の第２方向Ｙの両端間の概ね中央に第１磁脚部２１が配置されているため、第２磁気回路Ｃ２を流れる制御磁束Ｍｂが第１磁気回路Ｃ１を流れる主磁束Ｍａを横切り易くなる。

なお、主コア２０の第２磁脚部２２と制御コア３０の接合部３２との接合方法は特に問わないが、典型的には、図５に示されるように、可変リアクトル１０のコア構造体では、主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに制御コア３０の２つの接合部３２Ａ，３２Ｂを近づけて、２つの接合部３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの先端面３２ａを第２磁脚部２２の対向面２２ａに接合する方法を使用することができる。

上述の実施形態１によれば、以下のような作用効果を奏する。

上記の可変リアクトル１０について、主コア２０は第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２を有し、制御コア３０は基部３１及び接合部３２を有する。主コア２０の第１磁脚部２１には主巻線１１が巻回されている。主コア２０の第２磁脚部２２は、第１磁脚部２１に沿って延びており、しかも所定の幅方向である第２方向Ｙの幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の同方向の幅寸法Ｌ１を上回る。制御コア３０の基部３１には制御巻線１２が巻回されている。制御コア３０の接合部３２は、主コア２０の第２磁脚部２２に密着して接合されている。

そして、主巻線１１への通電によって主磁束Ｍａが主コア２０の第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２を通る第１磁気回路Ｃ１を流れる。また、制御巻線１２への通電によって制御磁束Ｍｂが第２磁気回路Ｃ２を流れる。

ここで、第２磁気回路Ｃ２は、制御コア３０の基部３１及び接合部３２と主コア２０の第２磁脚部２２とを通り、しかも第１磁脚部２１に比べて第２方向Ｙの幅寸法が拡張された第２磁脚部２２を第２方向Ｙに流れる回路である。

このため、制御コア３０における制御巻線１２への通電によって、主巻線１１への通電により主コア２０に作られる主磁束Ｍａと直交するように主コア２０の第２磁脚部２２に制御磁束Ｍｂが注入されるが、このとき制御コア３０の接合部３２が主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに隙間なく密着しているため、第２磁脚部２２に注入された制御磁束Ｍｂをこの第２磁脚部２２の幅方向である第２方向Ｙの広範囲にわたって満遍なく直進させることができる。

これにより、主コア２０の第２磁脚部２２の磁束密度Ｍｂが高まる。その結果、主巻線１１への通電によって主コア２０に生じる主磁束Ｍａの制御性が向上し、主巻線１１のインダクタンスをより小さい電流で変化させることが可能になる。

従って、上述の実施形態１によれば、制御コア３０から主コア２０に制御磁束Ｍｂが注入される部位である第２磁脚部２２の磁束密度を高めることができる可変リアクトル１０を提供できる。

上記の可変リアクトル１０によれば、主コア２０の第２磁脚部２２に制御コア３０の接合部３２を圧入することなく接合することができる。この場合、圧入構造を使用しないため、圧入時に生じ得る割れ等の問題を防ぐことができる。

上記の可変リアクトル１０によれば、制御コア３０の接合部３２を第１接合部３２Ａ及び第２接合部３２Ｂによって構成することにより、制御コア３０の構造を簡素化することができる。また、第１接合部３２Ａ及び第２接合部３２Ｂが互いに平行に延びており、それぞれの先端面３２ａを主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに接合することによって、第１接合部３２Ａ及び第２接合部３２Ｂと第２磁脚部２２との密着性を高めるのに有効である。

上記の可変リアクトル１０によれば、制御コア３０に主コア２０よりも比透磁率の大きい材料を用いることによって、より小さな電流でより大きな制御磁束を発生させることができる。このため、主コア２０の磁気抵抗の制御性を向上させることができる。なお、本実施形態では、主コア２０の第１磁脚部２１に比べて第２磁脚部２２の第２方向Ｙの幅寸法Ｌ２を延ばしているため、制御コア３０の比透磁率を相対的に大きくした場合であっても、制御コア３０で生じた制御磁束Ｍｂが主コア２０の第２磁脚部２２を流れにくくなるのを防ぐことができる。

上記の可変リアクトル１０によれば、制御コア３０に主コア２０よりも飽和磁束密度の大きい材料を用いることによって、制御コア３０から主コア２０により大きな磁束を注入することができる。これにより、主コア２０における磁気抵抗の可変範囲をより拡大することができ制御性を向上させることができる。一方で、飽和磁束密度が高い方の制御コア３０の断面積を小さくできるため、主コア２０と制御コア３０からなるコア構造の小型化を図ることが可能になる。

なお、上述の実施形態１に特に関連する変更例として、可変リアクトル１０の上記のコア構造体に代わるコア構造体を採用することもできる。

図６に示されるように、この変更例にかかる可変リアクトル１０Ａのコア構造体において、主コア２０を第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｌ字形状をなしており、制御コア３０を第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｃ字形状をなしている。このとき、可変リアクトル１０の場合と同様に、第２磁脚部２２は、その幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の幅寸法Ｌ１を上回るように構成されている。一方で、第２磁脚部２２は、その幅寸法Ｌ２が制御コア３０の第２方向Ｙの幅寸法を下回るように構成されている。

図６及び図７に示されるように、制御コア３０は、第１接合部３２Ａの先端面３２ａが主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに接合され、第２接合部３２Ｂの先端面３２ａが主コア２０の第２磁脚部２２の側面２２ｂに接合されるように構成されている。側面２２ｂは、対向面２２ａに垂直な面であり、第１方向Ｘと第３方向Ｚで規定される平面上に形成されている。

このコア構造を第１方向Ｘについて視たとき、主コア２０の第２磁脚部２２と制御コア３０の第２接合部３２Ｂの先端側の箇所とによって第２方向Ｙに直線的に延びる部位が形成されており、この部位の第２方向Ｙの両端間の概ね中央に主コア２０の第１磁脚部２１が配置されている。このような配置によれば、第２磁気回路Ｃ２を流れる制御磁束Ｍｂが第１磁気回路Ｃ１を流れる主磁束Ｍａを横切り易くなる。

なお、必要に応じて、第２接合部３２Ｂの先端面３２ａが主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに接合されるように変更することもできる。

その他の構成は、実施形態１の可変リアクトル１０と同様である。

この可変リアクトル１０Ａによれば、可変リアクトル１０とは別の形状のコア構造体を提供することができる。

その他、実施形態１の可変リアクトル１０と同様の作用効果を奏する。

以下、上述の実施形態１に関連するその他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、上述の実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。

（実施形態２）
図８の回路図に示されるように、実施形態２にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ１０１は、フルブリッジ型のコンバータであり、直流を高周波の交流に変換した後、再び交流を直流に変換する機能を有する。

このＤＣ−ＤＣコンバータ１０１は、直流電源Ｂに接続された複数のスイッチング素子１０２と、ダイオード１０３，１０４と、リアクトル１０５と、電解コンデンサ１０６と、電磁装置としての可変変圧器１１０と、を備えている。

実施形態２の可変変圧器１１０は、二次電圧に対する一次電圧の比率である変圧比を可変とするように構成されている。この可変変圧器１１０によれば、入力電圧が相対的に高いときには降圧比を高くし、入力電圧が相対的に低いときには降圧比を低くすることで、入力電圧範囲を拡大させることができる。また、この可変変圧器１１０によれば、複数のスイッチング素子１０２のＰＷＭ制御のデューティ（オンの時間幅）を一定として、変圧比で出力電力を制御することができ、低ノイズ及び損失を低く抑えるのに有効なデューティで固定できる。

図９〜図１１に示されるように、可変変圧器１１０は、実施形態１の可変リアクトル１０と同様に、主コア２０と制御コア３０が互いに接合されてなるコア構造体を有する。

主コア２０は、第１磁脚部２１と、第２磁脚部２２と、第３磁脚部２３と、第１磁脚部２１を第２磁脚部２２に接続する２つの接続部２１ａと、第１磁脚部２１を第３磁脚部２３に接続する２つの接続部２１ｂと、を有する。この主コア２０は、第１方向Ｘの高さ寸法が一定となるように構成されている。この主コア２０を第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｔ字形状をなしている（図１０参照）。

第２磁脚部２２は、第１磁脚部２１を挟んで第２磁脚部２２とは反対側に空間２０ｂを隔てて第１磁脚部２１に沿って設けられた部位である。即ち、第１磁脚部２１と第３磁脚部２３は、空間２０ｂを挟んで互いに平行に延びている。また、実施形態１の可変リアクトル１０の場合と同様に、第２磁脚部２２は、その幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の幅寸法Ｌ１を上回るように構成されている（図１０参照）。

２つの接続部２１ａは、空間２０ａを挟んで第３方向Ｚに互いに平行に延びており、２つの接続部２１ｂは、空間２０ｂを挟んで第３方向Ｚに互いに平行に延びている。これにより、主コア２０を第２方向Ｙから視たときの形状について、第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２と２つの接続部２１ａによって略矩形環状をなすとともに、第１磁脚部２１及び第３磁脚部２３と２つの接続部２１ｂによって別の略矩形環状をなしている（図１１参照）。

主コア２０において、第１磁脚部２１に主巻線としての一次巻線１１Ａが巻回されており、第３磁脚部２３に一次巻線１１Ａに対する二次巻線１１Ｂが巻回されている。

上記の可変変圧器１１０において、一次巻線１１Ａへの通電によって、第１磁脚部２１及び第３磁脚部２３で形成される第１磁気回路Ｃ１に鎖交磁束としての磁束Ｍａ２が流れ、第１磁脚部２１及び第２磁脚部２２で形成される第３磁気回路Ｃ３に漏れ磁束Ｍａ１が流れる。

制御巻線１２における通電電流の制御によって主コア２０の磁気抵抗を変化させることにより漏れ磁束Ｍａ１が増減し、それにより鎖交磁束Ｍａ２が制御され、これにより二次巻線１１Ｂの電圧が連続的に可変とされるようになっている。

図１２に示されるように、可変変圧器１１０のコア構造体においても、実施形態１の可変リアクトル１０のコア構造体と同様に、主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに制御コア３０の２つの接合部３２Ａ，３２Ｂを近づけて、２つの接合部３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの先端面３２ａを第２磁脚部２２の対向面２２ａに接合する方法を使用するのが好ましい。

その他の構成は、実施形態１と同様である。

実施形態２の可変変圧器１１０によれば、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに隙間なく密着させることで、主コア２０の第２磁脚部２２の磁束密度Ｍｂが高まる。その結果、一次巻線１１Ａへの通電によって主コア２０に生じる漏れ磁束Ｍａ１の制御性が向上し、ひいては鎖交磁束Ｍａ２の制御性が向上して、変圧比をより小さい電流で変化させることが可能になる。

従って、上述の実施形態２によれば、制御コア３０から主コア２０に制御磁束Ｍｂが注入される部位である第２磁脚部２２の磁束密度を高めることができる可変変圧器１１０を提供できる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、上述の実施形態２に特に関連する変更例として、可変変圧器１１０の上記のコア構造体に代わるコア構造体を採用することもできる。コア構造体以外については、可変変圧器１１０と同様である。

以下、可変変圧器１１０のコア構造体の変更例について、図１３〜図１９を参照しながら説明する。

（第１変更例）
図１３に示されるように、第１変更例にかかる可変変圧器１１０Ａのコア構造体は、主コア２０の第２磁脚部２２の形状、及び制御コア３０の形状が、可変変圧器１１０のコア構造体のものと相違している。

即ち、この第２磁脚部２２は、第１方向Ｘの中央領域から第２方向Ｙの両側に部分的に突出した突出部２２１を有する。各突出部２２１のうち制御コア３０に対向する対向面２２１ａは、第２磁脚部２２の対向面２２ａの一部を構成している。また、制御コア３０は、その第１方向Ｘの寸法が第２磁脚部２２の第１方向Ｘの寸法を下回るように構成されている。

このコア構造体では、第２磁脚部２２の２つの対向面２２１ａに、第１接合部３１Ａ及び第２接合部３２Ｂのそれぞれの先端面３２ａが接合されている。また、このコア構造体では、第２磁脚部２２のうち２つの突出部２２１における第２方向Ｙの幅寸法Ｌ２は、制御コア３０の第２方向Ｙの幅寸法と概ね同一であり、且つ第１磁脚部２１の第２方向Ｙの幅寸法Ｌ１を上回るように構成されている。２つの突出部２２１は第２磁脚部２２の一部であるため、この構成も、可変変圧器１１０の場合と同様に、「第２磁脚部２２は、幅寸法Ｌ２が第１磁脚部２１の幅寸法Ｌ１を上回る。」という態様に相当する。

その他の構成は、可変変圧器１１０のコア構造体のものと同様である。

可変変圧器１１０Ａによれば、可変変圧器１１０と同様に、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２１ａに隙間なく密着させることができる。

その他、可変変圧器１１０を使用する場合と同様の作用効果を奏する。

なお、この可変変圧器１１０Ａのコア構造体では、主コア２０の第２磁脚部２２の一部を第２方向Ｙに突出させたことが特徴点であるが、必要に応じて、この特徴点を実施形態１の可変リアクトル１０のコア構造体に適用することもできる。

（第２変更例）
図１４に示されるように、第２変更例にかかる可変変圧器１１０Ｂのコア構造体は、主コア２０の第２磁脚部２２の形状が可変変圧器１１０のコア構造体のものと相違している。

即ち、この第２磁脚部２２は、第３方向Ｚについて対向面２２ａとは反対側の後面２２ｃを有し、この後面２２ｃのうち第１方向Ｘの上下領域から第１磁脚部２１まで延びるように突出した突出部２２２を有する。この突出構造を、「２つの接続部２１ａが第２磁脚部２２と面一になるまで第２方向Ｙの両側へ突出している。」ということもできる。これにより、可変変圧器１１０のコア構造体に比べて、第２磁脚部２２の第３方向Ｚの寸法が拡大されている。

可変変圧器１１０Ｂによれば、可変変圧器１１０と同様に、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに隙間なく密着させることができる。
この可変変圧器１１０Ｂによれば、第２磁脚部２２に突出部２２２を設けることによって、主コア２０の磁気抵抗の可変範囲をさらに拡大させることができ、変圧比の可変範囲を拡大させることができる。

なお、この可変変圧器１１０Ｂのコア構造体では、主コア２０の第２磁脚部２２の一部を第３方向Ｚに突出させたことが特徴点であるが、必要に応じて、この特徴点を実施形態１の可変リアクトル１０のコア構造体に適用することもできる。可変リアクトル１０の場合には、主コア２０の磁気抵抗の可変範囲をさらに拡大させることができ、主巻線１１のインダクタンスの可変範囲を拡大させることができる。

（第３変更例）
図１５に示されるように、第３変更例にかかる可変変圧器１１０Ｃのコア構造体は、主コア２０及び制御コア３０の構成が可変変圧器１１０のコア構造体のものと相違している。

即ち、このコア構造体では、主コア２０の第１磁脚部２１と第２磁脚部２２と第３磁脚部２３のそれぞれに第１方向Ｘのギャップとしての隙間Ｇが設けられている。同様に、制御コア３０に第１方向Ｘの隙間Ｇが設けられている。隙間Ｇには、樹脂等の電気絶縁材料からなる絶縁シート４０が介装されている。この隙間Ｇを空隙としてもよい。

この可変変圧器１１０Ｃによれば、主コア２０及び制御コア３０に隙間Ｇを設けることによって、励磁インダクタンス、相互インダクタンス、漏れインダクタンスを調整することが可能になり、また主コア２０の最大磁束密度を超えて磁気飽和状態となるのを防ぐのに有効である。

主コア２０においては、第１磁脚部２１と第２磁脚部２２と第３磁脚部２３の少なくとも１つに隙間Ｇを設けることができる。第２磁脚部２２に隙間Ｇを設ける場合に限って、第２磁脚部２２に接合される制御コア３０にも隙間Ｇを設ける必要がある。これにより、第２磁脚部２２に隙間Ｇを設けたことによる効果が著しく低下するのを防ぐことができる。

なお、この可変変圧器１１０Ｃのコア構造体では、主コア２０及び制御コア３０に隙間Ｇを設けたことが特徴点であるが、必要に応じて、この特徴点を実施形態１の可変リアクトル１０のコア構造体に適用することもできる。可変リアクトル１０の場合には、第１磁脚部２１と第２磁脚部２２の少なくとも一方に隙間Ｇを設けることで、主巻線１１のインダクタンスを調整することが可能になり、また主コア２０の最大磁束密度を超えて磁気飽和状態となるのを防ぐのに有効である。

（第４変更例）
図１６に示されるように、第４変更例にかかる可変変圧器１１０Ｄのコア構造体は、可変変圧器１１０Ａのコア構造体（図１３参照）に、可変変圧器１１０Ｃのコア構造体（図１５参照）の特徴点を適用したものである。

即ち、このコア構造体では、主コア２０の第１磁脚部２１と第２磁脚部２２のそれぞれに第１方向Ｘのギャップとしての隙間Ｇが設けられている。

その他の構成は、可変変圧器１１０Ａのコア構造体のものと同様である。

可変変圧器１１０Ｄによれば、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２１ａに隙間なく密着させることができる。
この可変変圧器１１０Ｄによれば、励磁インダクタンス、相互インダクタンス、漏れインダクタンスを調整することが可能になり、また主コア２０の最大磁束密度を超えて磁気飽和状態となるのを防ぐのに有効である。

（第５変更例）
図１７に示されるように、第５変更例にかかる可変変圧器１１０Ｅのコア構造体は、可変変圧器１１０Ｂのコア構造体（図１４参照）に、可変変圧器１１０Ｃのコア構造体（図１５参照）の特徴点を適用したものである。

即ち、このコア構造体では、主コア２０の第１磁脚部２１と第２磁脚部２２のそれぞれに第１方向Ｘのギャップとしての隙間Ｇが設けられ、且つ制御コア３０に第１方向Ｘの隙間Ｇが設けられている。

その他の構成は、可変変圧器１１０Ｂのコア構造体のものと同様である。

可変変圧器１１０Ｅによれば、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２ａに隙間なく密着させることができる。
この可変変圧器１１０Ｂによれば、主コア２０の磁気抵抗の可変範囲をさらに拡大させることができ、変圧比の可変範囲を拡大させることができる。
この可変変圧器１１０Ｂによれば、制御コア３０の接合部３２を主コア２０の第２磁脚部２２の対向面２２１ａに隙間なく密着させることができるとともに、励磁インダクタンス、相互インダクタンス、漏れインダクタンスを調整することが可能になり、また主コア２０の最大磁束密度を超えて磁気飽和状態となるのを防ぐのに有効である。

（第６変更例）
図１８に示されるように、第６変更例にかかる可変変圧器１１０Ｆのコア構造体は、可変変圧器１１０Ｄのコア構造体（図１６参照）に、可変変圧器１１０Ｂのコア構造体（図１４参照）の特徴点を適用したものである。

即ち、このコア構造体では、主コア２０の第２磁脚部２２は、第１方向Ｘの中央領域から第２方向Ｙの両側に部分的に突出した突出部２２１と、突出部２２１の第１方向Ｘの下方領域から第１磁脚部２１まで延びるように突出した突出部２２２と、を有する。

その他の構成は、可変変圧器１１０Ｄのコア構造体のものと同様である。

可変変圧器１１０Ｆによれば、第２磁脚部２２に突出部２２２を設けることによって、主コア２０の磁気抵抗の可変範囲をさらに拡大させることができ、変圧比の可変範囲を拡大させることができる。

（第７変更例）
図１９に示されるように、第７変更例にかかる可変変圧器１１０Ｇのコア構造体は、主コア２０の磁脚部の数、及び制御コア３０の数が、可変変圧器１１０のコア構造体のものと相違している。

即ち、主コア２０は、可変変圧器１１０のコア構造体よりも多い４つの磁脚部を有する。４つ目の第４磁脚部２４は、空間２０ｃを隔てて第３磁脚部２３に沿って設けられた部位であり、この第４磁脚部２４にも制御コア３０が接合されている。第３磁脚部２３と第４磁脚部２４は、空間２０ｂを挟んで互いに平行に延びており、空間２０ｃを挟んで第３方向Ｚに互いに平行に延びている２つの接続部２１ｃを介して互いに接続されている。第４磁脚部２４は、第２磁脚部２２と同一形状を有する。この主コア２０を第１方向Ｘから視たときの形状が略Ｉ字形状をなしている。

可変変圧器１１０Ｇによれば、可変変圧器１１０のコア構造体に比べて、主コア２０の磁脚部の数、及び制御コア３０の数が異なるコア構造体を提供することができる。この場合、主コア２０の磁脚部の数は４つに限定されるものではなく、必要に応じて５つ以上にすることもできる。制御コア３０の数は２つに限定されるものではなく、必要に応じて３つ以上にすることもできる。

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上述の実施形態では、制御コア３０の基部３１の第２方向Ｙの両端側から２つの接合部３２が延出している場合について例示したが、制御コア３０は接合部３２が基部３１の二箇所からそれぞれ延出する構造を有していればよく、２つの接合部３２の少なくとも一方が基部３１の第２方向Ｙの両端間の任意の位置から延出する種々の構造を採用することができる。

上述の実施形態では、制御コア３０の２つの接合部３２のそれぞれの先端面３２ａが主コア２０の第２磁脚部２２に接合される場合について例示したが、これに代えて、制御コア３０の２つの接合部３２の少なくとも一方において先端面３２ａ以外の箇所が主コア２０の第２磁脚部２２に接合される構造を採用することもできる。

上述の実施形態では、制御コア３０が主コア２０よりも比透磁率が大きく、且つ主コア２０よりも飽和磁束密度が大きい材料によって構成される場合について例示したが、これに代えて、制御コア３０を主コア２０よりも比透磁率が小さい或いは比透磁率が同じ材料によって構成したり、制御コア３０を主コア２０よりも飽和磁束密度が小さい或いは飽和磁束密度が同じ材料によって構成したりすることもできる。

上述の実施形態では、可変リアクトル１０及び可変変圧器１１０のそれぞれについて、主コア２０及び制御コア３０を有するコア構造体の特徴について例示したが、このコア構造体の特徴を、可変リアクトル１０や可変変圧器１１０以外の電磁装置に適用することもできる。

１０可変リアクトル（電磁装置）
１１主巻線
１１Ａ一次巻線（主巻線）
１１Ｂ二次巻線
１２制御巻線
２０主コア
２０ａ空間
２１第１磁脚部
２２第２磁脚部
２２ａ対向面
２３第３磁脚部
３０制御コア
３１基部
３２接合部
３２ａ先端面
３２Ａ第１接合部
３２Ｂ第２接合部
Ｃ１第１磁気回路（磁気回路）
Ｃ２第２磁気回路（磁気回路）
Ｃ３第３磁気回路（磁気回路）
Ｌ１，Ｌ２幅寸法
Ｍａ主磁束（磁束）
Ｍａ１漏れ磁束（磁束）
Ｍｂ制御磁束
Ｘ第１方向（第１磁脚部が延びる方向）
Ｙ第２方向（幅方向）
１１０可変変圧器（電磁装置）

Claims

主巻線（１１）が巻回された第１磁脚部（２１）と、第１空間（２０ａ）を隔てて上記第１磁脚部と同方向に延びている第２磁脚部（２２）と、を有する主コア（２０）と、
制御巻線（１２）が巻回され上記主コアの上記第２磁脚部に対して第２空間（３０ａ）を隔てて設けられた基部（３１）と、上記基部の二箇所からそれぞれ延出して上記主コアの上記第２磁脚部に密着して接合された接合部（３２）と、を有する制御コア（３０）と、
を備え、
上記主コアの上記第２磁脚部は、上記第１磁脚部が延びる高さ方向（Ｘ）に垂直な幅方向（Ｙ）の幅寸法（Ｌ２）が上記第１磁脚部の上記幅方向の幅寸法（Ｌ１）を上回るように構成されており、
上記主巻線への通電によって磁束（Ｍａ，Ｍａ１，Ｍａ２）が上記主コアの上記第１磁脚部及び上記第２磁脚部を上記高さ方向に通り流れる磁気回路（Ｃ１，Ｃ３）が形成され、上記制御巻線への通電によって制御磁束（Ｍｂ）が上記制御コアの上記基部及び上記接合部と上記主コアの上記第２磁脚部とを通り且つ上記磁気回路を横切って上記第２磁脚部を上記幅方向に流れる磁気回路（Ｃ２）が形成されるように構成されている、電磁装置（１０，１１０）。
上記制御コアの上記接合部は、上記基部の上記幅方向の両端側から上記第２空間を隔てて互いに離間して延びる第１接合部（３２Ａ）及び第２接合部（３２Ｂ）によって構成されており、上記第１接合部及び第２接合部は、それぞれの先端面（３２ａ）において上記第２磁脚部に接合されている、請求項１に記載の電磁装置。
上記第１接合部と上記第２接合部は互いに平行に延びており、それぞれの上記先端面が上記主コアの上記第２磁脚部のうち上記第１磁脚部とは反対側に対向面（２２ａ）に接合されている、請求項２に記載の電磁装置。
上記制御コアは、上記主コアよりも比透磁率の大きい材料によって構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁装置。
上記制御コアは、上記主コアよりも飽和磁束密度の大きい材料によって構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁装置。
上記主コアの上記第１磁脚部に上記主巻線としてのリアクトル巻線が巻回されており、上記制御巻線における通電電流の制御により上記主コアの磁気抵抗を変化させることによって、上記リアクトル巻線のインダクタンスが可変とされた可変リアクトルとして構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁装置。
上記主コアは、上記第１磁脚部を挟んで上記第２磁脚部とは反対側に上記第１磁脚部に沿って設けられた第３磁脚部（２３）を有し、上記第１磁脚部に上記主巻線としての一次巻線（１１Ａ）が巻回され、上記第３磁脚部に二次巻線（１１Ｂ）が巻回されており、
上記制御巻線における通電電流の制御によって上記二次巻線の電圧が可変とされた可変変圧器として構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁装置。