JP5784601B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、電圧変換回路等に利用されるインダクタに関する。

交流や直流電流の電圧を所望の大きさに昇圧する電圧変換回路として、日本国特許特開２００７−１９５２８２号公報に記載されているもののような、インターリーブＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔ）方式の変換回路が使用される。２相交流電源用のインターリーブＰＦＣ方式の変換回路の一例を図１１に示す。図１１に示される変換回路Ｓは、交流電源Ｅからの交流電流を２つのインダクタＬ_１及びＬ_２に分岐入力している。なお、交流電源ＥとインダクタＬ_１、Ｌ_２の間に配置されたダイオードによって、インダクタＬ_１、Ｌ_２に流れる電流の方向は常に一定（図１１において左から右に向かう方向）である。以下の説明においては、インダクタＬ_１、Ｌ_２の上流側の端子（図中左側）を入力端、下流側の端子（図中右側）を出力端と定義する。

インダクタＬ_１、Ｌ_２の出力端の夫々は、２つに分岐されている。分岐された一方の経路は、ダイオードを介して変換回路Ｓの第１出力端Ｏ_１に接続されている。一方、インダクタＬ_１、Ｌ_２の出力端から分岐された他方の経路は、ＭＯＳトランジスタＭ_１、Ｍ_２を介して変換回路Ｓの第２出力端Ｏ_２に接続されている。また、第１出力端Ｏ_１と第２出力端Ｏ_２の間には、電解コンデンサが設けられている。

ＭＯＳトランジスタＭ_１、Ｍ_２のゲートは、コントローラＣに接続されている。コントローラＣは、間欠的にゲートにパルス信号を送るようになっており、これによって、インダクタＬ_１、Ｌ_２の出力端と変換回路Ｓの第２出力端Ｏ_２とが間欠的に接続／切断される。コントローラＣは、ＭＯＳトランジスタＭ_１へ送るパルス信号の位相と、ＭＯＳトランジスタＭ_２に送るパルス信号の位相を１８０°ずらして供給している。

この様な構成の変換回路Ｓに交流電源Ｅを接続すると、交流電源Ｅの電圧Ｖ_ＩＮより高い電圧Ｖ_ＯＵＴの直流電流を出力端Ｏ_１、Ｏ_２から得ることができる。

交流電流を単一のインダクタを使用する変換回路で変換すると、その出力は、電流や電圧が山型状に変動する、リップルの多いものとなる。これに対して、インターリーブＰＦＣ方式の変換回路を使用する場合は、リップルの位相のずれた複数の電流が合成されるため、リップルの少ない良好な電流が得られる。

しかしながら、従来のインターリーブＰＦＣ方式の変換回路は、インダクタを複数用いるため、回路が大型なものとなるという問題があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、良好な出力が得られ且つ小型な電圧変換回路を実現可能なインダクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のインダクタは、コア及び複数の巻線を有し、コアが、複数の巻線の夫々が巻き回される複数の巻線用アームと、巻線用アームの夫々と磁束のループを形成する少なくとも１つの共通アームと、一対の基部とを有し、巻線用アーム及び共通アームが一対の基部の間に位置する。

上記構成において、共通アームは、一対の基部の一方と一体に形成され、他方に密着している構成としてもよい。

或いは、共通アームは、一対の基部の一方と一体に形成された第１の分割アーム部と、基部の他方と一体に形成された第２の分割アーム部とを有し、第１の分割アーム部と第２の分割アーム部とが互いに密着している構成としてもよい。

また、巻線アームの磁気抵抗は共通アームの磁気抵抗よりも大きい構成とすることが好ましい。例えば、巻線アームは、一対の基部のいずれからも分離しており、巻線アームと基部の間には板状のギャップ材が挟み込まれている構成とする。この場合、ギャップ材は例えば樹脂材料から形成されている。また、巻線アームを形成する材料は、基部及び共通アームを形成する材料よりも磁気抵抗の大きい材料である構成としてもよい。例えば、巻線アームがダストコアであり、基部及び共通アームがフェライトコアである。また、巻線アームと基部の間に板状のギャップ材が挟み込まれる構成の代わりに、巻線アームが一対の基部の一方と一体に形成されており、基部の他方と巻線アームの間にはエアギャップが形成されている構成としてもよい。

また、巻線アームの本数が２本であり、巻線アーム及び共通アームは、一対の基部の間で、２本の巻線アームの間に共通アームが位置するように一列に並べて配置されている構成としてもよい。或いは、共通アームの本数が２本であり、巻線アーム及び共通アームは、一対の基部の間で、２本の共通アームの間に複数の巻線アームが位置するように一列に並べて配置されている構成としてもよい。或いは、一対の基部が多角形形状であり、巻線アームが基部の角部同士を結ぶ位置に設けられている構成としてもよい。この場合、巻線アームが基部の全ての角部に１本ずつ設けられており、共通アームは基部の中心部同士を結ぶ位置に配置されている構成としてもよい。或いは、共通アームは、基部において巻線アームが設けられていない外縁部同士を結ぶ位置に設けられている構成としてもよい。上記構成において、巻線アームは、例えば基部において対角となる角部に設けられている。

また、複数組の補助巻線を更に有し、複数組の補助巻線の夫々が前記複数の巻線用アームに巻き回されている構成としてよい。

また、複数の巻線用アームの夫々で発生する共通アームでの磁束が、互いに打ち消しあうように設定されている構成とすることが好ましい。

以上説明した本発明に係るインダクタをインターリーブＰＦＣ方式の電圧変換回路に用いる場合、各巻線による磁束を共通アームで互いに打ち消すことが可能となる。このため、共通アームを貫く磁束の大きさを小さくすることができる。そのため、共通アームの断面積は巻線用アームの断面積よりも十分に小さくすることが可能となる。このようなインダクタをインターリーブＰＦＣ方式の電圧変換回路に用いると、複数のインダクタを使用する従来構成と比べ、インダクタの容積や接地面積を小さく抑えることが可能となり、小型の電圧変換回路が実現される。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るインダクタの斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係るインダクタの概略側面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係るインダクタの別例の概略側面図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態に係るインダクタの斜視図である。 図５は、本発明の第３の実施の形態に係るインダクタの概略側面図である。 図６は、本発明の第４の実施の形態に係るインダクタの斜視図である。 図７は、本発明の第５の実施の形態に係るインダクタの斜視図である。 図８は、本発明の第６の実施の形態に係るインダクタの斜視図である。 図９は、本発明の第６の実施の形態に係るインダクタのコアの斜視図である。 図１０は、本発明の第６の実施の形態に係るインダクタの分解斜視図である。 図１１は、インターリーブＰＦＣ方式の電圧変換回路の一例の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るインダクタの斜視図を示したものである。また、図２は、本実施形態のインダクタの概略側面図である。図１に示されるように、本実施形態のインダクタ１は、コア１０と、第１巻線２１及び第２巻線２２とを有する。

コア１０は、第１ブロック１１と、第２ブロック１２を組み合わせて形成されている。第１ブロック１１は、棒状の基部である第１コア部１１ａから互いに略平行な３本の第１アーム１１ｂ、第２アーム１１ｃ、第３アーム１１ｄが伸びて形成された、Ｅ型形状となっている。また、第２ブロック１２は、棒状、すなわちＩ型形状であり、第１コア部１１ａと対になる基部である第２コア部を形成する。すなわち、コア１０は、所謂ＥＩ型コアである。第１巻線２１及び第２巻線２２は、夫々第１ブロック１１の第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄに巻き回されている。また、第１巻線２１及び第２巻線２２の下側の端子は夫々別個のリード線２１ａ、２２aに接続されているが、上側の端子は共通のリード線２３に接続されている。

なお、コア１０としては、鉄等の強磁性体の粉末を圧縮成形して形成されたダストコアや、ケイ素鋼等の鋼板を積層して形成された積層コア、或いはフェライトコア等が用いられる。なお、第１ブロック１１と第２ブロック１２は、同タイプのコアであってもよく、或いは、異なるタイプのコアであってもよい。また、巻線２１及び２２が巻き回される第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄと、中央の第２アーム１１ｃとが、異なるタイプのコアであってもよい。

以上の構成のインダクタ１の第１巻線２１及び第２巻線２２に電流を流すと、図２に示されるように、コア１０には、第１巻線２１による磁束Ｂ１と、第２巻線２２による磁束Ｂ２とが形成される。磁束Ｂ１は、第１アーム１１ｂ及び第２アーム１１ｃに形成され、また、磁束Ｂ２は、第３アーム１１ｄ及び第２アーム１１ｃに形成される。つまり、第２アーム１１ｃは、磁束Ｂ１とＢ２の双方に貫かれる。

ここで、第１巻線２１が巻かれている方向は第２巻線２２が巻かれている方向と逆であるため、リード線２３からリード線２１ａ、２２ａに電流を流した時は、第２アーム１１ｃでは磁束Ｂ１及び磁束Ｂ２の方向は互いに逆向きとなる。このため、第２アーム１１ｃでは磁束Ｂ１と磁束Ｂ２が打ち消し合うことになり、第２アーム１１ｃを貫く磁束の大きさは小さなものとなる。従って、第２アーム１１ｃの断面積は、第１アーム１１ｂと第３アーム１１ｄの断面積の合計よりも十分に小さな大きさでよい。

このように、本実施形態においては、第１巻線２１と第２巻線２２とでコア１０の一部（即ち、第２アーム１１c）を共有することになり、第１巻線２１と第２巻線２２とが異なるコアに巻き回されるような構成と比べて、インダクタの容積及び設置面積を大幅に減少させることができる。このため、本実施形態のインダクタ１をインターリーブＰＦＣ回路に採用することにより、小型且つリップルの小さい電圧変換回路が実現される。また、本実施形態においては、インダクタの２組の巻線が、コアの外側のアームに取り付けられている為、巻線に発生した熱はコアの中央部にこもることなく、熱を外部に効率よく逃がすことができる。

なお、本実施形態のインダクタ１は、中央の第２アーム１１ｃの長さが、その両側に配置されている第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄの長さよりもやや大きくなっている。そのため、第１ブロック１１と第２ブロック１２を組み合わせてコア１０を形成すると、第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄと第２ブロック１２との間にエアギャップＧ_Ａが形成される。このエアギャップＧ_Ａは、第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄでの磁気の飽和を防止する。

また、中央の第２アーム１１ｃと第２ブロック１２との間にはギャップは形成されていない（すなわち、第２アーム１１ｃと第２ブロック１２が密着する）。そのため、第１アーム１１ｂ又は第３アーム１１ｄから第２アーム１１ｃに向かう経路の磁気抵抗は、第１アーム１１ｂと第３アーム１１ｄの間の経路の磁気抵抗よりも十分に小さなものとなる。この結果、第１巻線２１にて生成される磁束の殆どは第３アーム１１ｄではなく第２アーム１１ｃを貫くことになる。同様に、第２巻線２２にて生成される磁束の殆どは第１アーム１１ｂではなく第２アーム１１ｃを貫くことになる。従って、一方の巻線による磁束により、他方の巻線に電磁誘導が発生して、出力にノイズが発生するという問題を避けることができる。

なお、本実施形態のインダクタ１は、上記のように、２組の巻線２１、２２を有するものである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、図３に示されるように、第１巻線２１及び第２巻線２２に加え、第１補助巻線２１’及び第２補助巻線２２’が夫々第１アーム１１ｂ及び第３アーム１１ｄに設けられる構成としてもよい。このような構成のインダクタ１’は、昇圧に用いる巻線に流れる電流の大きさがゼロであること（ゼロクロス）を検出した時にＭＯＳトランジスタのスイッチングを行う、所謂臨界モードで動作するインターリーブＰＦＣ方式の変換回路に用いられる。すなわち、第１補助巻線２１’及び第２補助巻線２２’は、ＭＯＳトランジスタを制御するＰＦＣコントローラに接続され，ＰＦＣコントローラは、第１巻線２１及び第２巻線２２に流れる電流の大きさを検知しこの検知結果に基づいてＭＯＳトランジスタのスイッチング動作を制御する。

また、この構成は、インターリーブＰＦＣ方式の変換回路を２系統使用する際にも有用である。すなわち、本構成によれば、巻線２１、２２による変換回路と、補助巻線２１’、２２’による変換回路とを、１つのインダクタによって形成することも可能である。なお、本構成のインダクタ１’を、２系統のインターリーブＰＦＣ方式の変換回路に使用する場合は、補助巻線２１’、２２’に流す電流の方向は、補助巻線２１’に電流を流すことによって生じる磁束と、補助巻線２２’に電流を流すことによって生じる磁束とが第２アーム１１ｃ内で打ち消し合うように定められることが好ましい。

以上説明した本発明の第１の実施形態においては、図１に示されるように、第２アーム１１ｃが略角柱形状となっている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、図４の斜視図に示される本発明の第２の実施形態のインダクタ１０１は、図４に示されるように、第１巻線１２１や第２巻線１２２が配置されていない中央の第２アーム１１１ｃの奥行方向（すなわち、第１巻線１２１及び第２巻線１２２の並び方向及び軸方向の双方に垂直な方向。図中右下から左上に向かう方向）寸法Dは、第１巻線１２１及び第２巻線１２２の外径と略同じ大きさとなっている。このため、第１ブロック１１１の第１コア部１１１ａ及び、第２ブロック１１２の奥行方向寸法は、幅方向（第１〜第３アーム１１１ｂ〜ｄの並び方向）両端で小さくなり、幅方向中央（すなわち第２アーム１１１ｃが設けられている部分）に向かって大きくなり、幅方向中央近傍で最大値Ｄとなる。より具体的には、図４に示されるように、第１コア１１１の第１コア部１１１ａ及び第２ブロック１１２の形状は、略六角形の板状となっており、巻線１２１及び１２２が設けられる第１アーム１１１ｂ及び１１１ｄは、夫々上記六角形の対角となる２組の角部１１１ｅと１１２ａ、１１１ｆと１１２ｂを結ぶように配置されている。

また、第２アーム１１１ｃの第１アーム１１１ｂ側の側面１１５ａ及び第３アーム１１１ｄ側の側面１１５ｂが、共に巻線１２１、１２２の軸方向に沿って延びる円筒面形状の凹面となっている。そして、第１巻線１２１及び第２巻線１２２の一部は、夫々第２アーム１１１ｃの側面１１５ａ及び１１５ｂの凹部内に配置される。

このように、本実施形態の構成によれば、インダクタ１０１の幅方向（すなわち、第１巻線１２１及び第２巻線１２２の並び方向。図中左下から右上に向かう方向）寸法を抑えることができる。さらに、本実施形態の構成によれば、第２アーム１１１ｃの奥行方向寸法を、インダクタ１０１の奥行方向寸法を大きくしない範囲内で、できる限り長くとっている。このため、本実施形態によれば、第２アーム１１１ｃの断面積を十分に大きくとってインダクタの性能を確保しつつ、インダクタの接地面積や体積が抑えられたインダクタが実現される。

なお、本実施形態のインダクタ１０１の他の構成、例えば、第２ブロック１１２が単体で第１コア部１１１ａと対になる第２コア部を形成する点、第１コア部１１１ａから第１〜第３アーム１１１ｂ〜ｄが突出した第１ブロック１１１とアームが設けられていない（第１コア部１１１ａと略同じ形状の）第２ブロック１１２からコア１１０が形成される点等については、本発明の第１の実施形態と同様である。また、巻線１２１及び１２２が巻き回される第１アーム１１１ｂ及び第３アーム１１１ｄにはエアギャップＧ_Ａが形成されており、一方、巻線１２１及び１２２が設けられていない第２アーム１１１ｃには、エアギャップは形成されていない（すなわち、第２ブロック１１２と第２アーム１１１ｃが密着している）点についても、第１の実施形態と同様である。

また、第１の実施形態と同様、第１巻線１２１及び第２巻線１２２の両端子のうち、一方のコア部に近接している側の端子が第１巻線１２１と第２巻線１２２に共通のリード線に接続され、他方のコア部に近接する端子が別個のリード線に接続され、且つ第１巻線１２１が巻かれている方向と第２巻線１２２が巻かれている方向とを逆方向とする構成としてよい。このような構成においては、第１の実施形態と同様、共通のリード線と別個のリード線との間に電流が流れることになり、第２巻線１２１による磁束と、第２巻線１２２による磁束とが第２アーム１１１ｃ内で打ち消し合うことになり、インダクタ１０１は、第２アーム１１１ｃの断面積が小さいコンパクトなインダクタでありながら、２個のインダクタと同等の性能を有するものとなる。

以上説明した本発明の第１及び第２の実施形態においては、コアの一列に並んだ３本のアームのうち、外側の２つのアームに巻線が設けられる構成となっているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。図５は、本発明の第３の実施形態のインダクタの概略側面図である。図５に示されるインダクタ２０１は、コア２１０が、上下一対の基部（下側の第１ブロック２１１に含まれる第１コア部２１１ａ及び、第１コア部２１１ａと対になる上側の第２ブロック２１２）と、該基部間に一列に並んだ第１アーム２１１ｂ、第２アーム２１１ｃ、第３アーム２１１ｄ及び第４アーム２１１ｅを有しており、第１巻線２２１及び第２巻線２２２は、内側の第２アーム２１１ｃ及び第３アーム２１１ｄに巻き回されている。この構成においては、第１巻線２２１及び第２巻線２２２によって生成される磁束Ｂ１１及びＢ１２はいずれも、外側の第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅを貫くようになっている。従って、外側の第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１eは、第１巻線２２１と第２巻線２２２の双方で使用される共通アームとして働く。

図５に示されるように、本実施形態のインダクタ２０１においても、第１の実施形態と同様、第１巻線２２１及び第２巻線２２２の両端子の一方（図中上側）は、共通のリード線２２３に接続され、他方は別個のリード線２２１ａ及び２２２ａに接続されている。また、第１の実施形態と同様、第１巻線２２１と第２巻線２２２が巻かれている方向は互いに逆方向である。そのため、共通のリード線２２３と、別個のリード線２２１ａ、２２２ａとの間に電流を流した場合、第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅでは第１巻線２２１による磁束Ｂ１１と第２巻線２２２による磁束Ｂ１２が逆方向となり、打ち消し合うことになる。このため、第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅを貫く磁束の大きさは小さなものとなる。従って、第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅの断面積は、第２アーム２１１ｃや第３アーム２１１ｄの断面積よりも十分に小さな大きさでよい。

なお、本実施形態のインダクタ２０１においても、第１アーム２１１ｂ〜第４アーム２１１ｅが第１ブロック２１１の第１コア部２１１ａと一体となっており、また、巻線２２１及び２２２が巻き回される第２アーム２１１ｃ及び第３アーム２１１ｄと第２ブロック２１２との間にはエアギャップＧ_Ａが形成されており、一方、巻線２２１及び２２２が設けられていない第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅと第２ブロック２１２との間にはエアギャップは形成されていない（第１アーム２１１ｂ及び第４アーム２１１ｅと第２ブロック２１２と密着する）。

以上説明した構成では、コアのアームが一列に並んで配置されているが、本発明はこの構成に限定される物ではない。図６は、本発明の第４の実施形態のインダクタの斜視図である。図６に示されるインダクタ３０１は、コア３１０が、上下に配置された一対の基部（下側の第１ブロック３１１に含まれる第１コア部３１１ａ及び、第１コア部３１１ａと単体で対になる第２コア部を形成する上側の第２ブロック３１２）を有している。また、第１コア部３１１ａ及び第２ブロック３１２は、共に略三角形の板状に形成されている。第１コア部３１１ａと第２ブロック３１２のそれぞれの角部同士を結んだ位置には、３つの柱状の第１アーム３１１ｂ、第２アーム３１１ｃ及び第３アーム３１１ｄが設けられており、第１巻線３２１及び第２巻線３２２は、第１アーム３１１ｂ及び第２アーム３１１ｃに巻き回されている。この構成においては、第１巻線３２１及び第２巻線３２２によって生成される磁束はいずれも、第３アーム３１１ｄを貫くようになっている。

また、第１の実施形態と同様、第１巻線３２１及び第２巻線３２２の両端子のうち、一方のコア部に近接している側の端子が第１巻線３２１と第２巻線３２２に共通のリード線に接続され、他方のコア部に近接する端子が別個のリード線に接続され、且つ第１巻線３２１が巻かれている方向と第２巻線３２２が巻かれている方向とを逆方向とする構成としてよい。このような構成においては、第１の実施形態と同様、共通のリード線と別個のリード線との間に電流が流れることになり、第１巻線３２１による磁束と、第２巻線３２２による磁束とが第３アーム３１１ｄ内で打ち消し合うことになり、インダクタ３０１は、第３アーム３１１ｄの断面積が小さいコンパクトなインダクタでありながら、２個のインダクタと同等の性能を有するものとなる。

なお、本実施形態のインダクタ３０１においても、第１アーム３１１ｂ〜第３アーム３１１ｄが第１コア部３１１ａと一体となっており、また、巻線３２１及び３２２が巻き回される第１アーム３１１ｂ及び第２アーム３１１ｃと第２ブロック３１２の間にはエアギャップＧ_Ａが形成されており、一方、巻線３２１及び３２２が設けられていない第３アーム３１１ｄにはエアギャップは形成されていない（第３アーム３１１ｄが第２ブロック３１２に密着する）。

以上説明した本発明の第１〜第４の実施形態に係るインダクタは、図１１のような、複数のＭＯＳトランジスタのゲートに入力されるパルスの位相を１８０°ずらしている２相型のインターリーブＰＦＣ回路に適したものである。しかしながら、本発明に係るインダクタは２相型以外のインターリーブＰＦＣ回路にも適用可能である。以下に説明する本発明の第５の実施形態に係るインダクタは、４組の巻線の夫々に設けられたＭＯＳトランジスタに入力されるパルスの位相が９０°ずつずれるよう設定された４相型のインターリーブＰＦＣ回路に適したものである。

図７は、本発明の第５の実施形態に係るインダクタの斜視図である。本実施形態に係るインダクタ４０１のコア４１０は、上下に配置された一対の基部（下側の第１ブロック４１１に含まれる第１コア部４１１ａ及び単体で第１コア部４１１ａと対になる上側の第２ブロック４１２）を有する。第１コア部４１１ａ及び第２ブロック４１２は、略四角形の板状に形成されており、該基部のそれぞれの角部同士を結んだ位置には、４つの柱状の第１アーム４１１ｂ、第２アーム４１１ｃ、第３アーム４１１ｄ及び第４アーム４１１ｅと、長方形の中央に配置された第５アーム４１１ｆが設けられている。なお、第１アーム４１１ｂ〜第５アーム４１１ｆは、第１コア部４１１ａと一体に形成されている。また、本実施形態に係るインダクタ４０１は、第１巻線４２１、第２巻線４２２、第３巻線４２３及び第４巻線４２４を有しており、これらは夫々第１アーム４１１ｂ、第２アーム４１１ｃ、第３アーム４１１ｄ及び第４アーム４１１ｅに巻き回されている。

以上の構成のインダクタ４０１の第１巻線４２１、第２巻線４２２、第３巻線４２３及び第４巻線４２４に電流を流すと、コア４１０には、第１巻線４２１〜第４巻線４２４の夫々による磁束が形成される。これらの磁束は、いずれも第５アーム４１１ｆを貫く。

本実施形態のインダクタ４０１の第１巻線４２１〜第４巻線４２４が巻かれている方向は、各巻線による第５アーム４１１ｆでの磁束が互いに打ち消しあうように設定されている。具体的には、第１巻線４２１〜第４巻線４２４の両端子のうち、一方のコア部に近接している側の端子が第１巻線４２１〜第４巻線４２４に共通のリード線に接続され、他方のコア部に近接する端子が別個のリード線に接続され、且つ第１巻線４２１及び第３巻線４２３が巻かれている方向と第２巻線４２２及び第４巻線４２４が巻かれている方向とを逆方向とする構成としてよい。このような構成においては、第１の実施形態と同様、共通のリード線と別個のリード線との間に電流が流れることになり、第１巻線４２１〜第４巻線４２４による磁束が第５アーム４１１ｆ内で打ち消し合うことになる。このため、第５アーム４１１ｆを貫く磁束の大きさは小さなものとなる。従って、第５アーム４１１ｆの断面積は、第１アーム４１１ｂ〜第４アーム４１１ｅの断面積の合計よりも十分に小さな大きさでよい。

このように、本実施形態においては、第１巻線４２１〜第４巻線４２４でコア４１０の一部（即ち、この実施形態では第５アーム４１１f）を共有することになり、各巻線が異なるコアに巻き回されるような構成と比べて、インダクタの容積及び設置面積を大幅に減少させることができる。このため、本実施形態のインダクタ４０１をインターリーブＰＦＣ回路に採用することにより、小型且つリップルの小さい電圧変換回路が実現される。また、本実施形態においては、インダクタの４組の巻線が、コアの外側のアームに取り付けられている為、巻線に発生した熱はコアの中央部にこもることなく、熱を外部に効率よく逃がすことができる。

なお、本実施形態のインダクタ４０１においても、第１アーム４１１ｂ〜第４アーム４１１ｅと第２ブロック４１２との間にエアギャップＧ_Ａが形成される。このエアギャップＧ_Ａは、第１アーム４１１ｂ〜第４アーム４１１ｅでの磁気の飽和を防止する。

また、中央の第５アーム４１１ｆと第２ブロック４１２との間にはエアギャップＧ_Ａは形成されてない（すなわち、第５アーム４１１ｆは第２ブロック４１２に密着している）。そのため、第５アーム４１１ｆと他のアームとの間の経路の磁気抵抗は、第１アーム４１１ｂ〜第４アーム４１１ｆ間の経路の磁気抵抗よりも十分に小さなものとなる。この結果、第１巻線４２１〜第４巻線４２４にて生成される磁束の殆どは第５アーム４１１ｆを貫くことになる。従って、ある巻線による磁束により、他の巻線に電磁誘導が発生して、出力にノイズが発生するという問題を避けることができる。

なお、本実施形態においては、第１アーム４１１ｂ〜第４アーム４１１ｅが、共に長方形である第１コア部４１１及び第２ブロック４１２の各角部同士を結ぶ位置に配置されているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、例えば、菱形や直角台形等のような他の多角形状のコア部の角部同士を結ぶ位置に、巻線用アームを配置する構成としてもよい。

以上説明した本発明の第１〜第５の実施形態では、コアにおいて巻線が設けられているアームと、巻線が設けられていない（すなわち、上記巻線が設けられている全てのアームと磁束のループを共有する）アームとが、一体に形成されている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第６の実施形態のインダクタは、巻線が設けられているアームが、他のアームから分離しているものである。

図８は、本実施形態に係るインダクタの斜視図を示したものである。また、図９は、本実施形態のインダクタのコアの斜視図である。また、図１０は、本実施形態のインダクタの分解斜視図である。図８に示されるように、本実施形態のインダクタ５０１は、コア５１０と、第１巻線５２１及び第２巻線５２２とを有する。なお、図８〜図１０においては、第１巻線５２１及び第２巻線５２２は、破線で示される。

図９に示されるように、本実施形態のインダクタ５０１のコア５１０は、略六角形の板状の第１コア部５１１ａ及び第２コア部５１２ａを有する第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２を有する。また、コア５１０は、第１アーム５１３、第２アーム５１４、第３アーム５１５及び第４アーム５１６を有する。第１アーム５１３及び第４アーム５１６は、第１コア部５１１ａ及び第２コア部５１２ａの六角形の対角となる２つの角部同士を結ぶように配置されており、第１巻線５２１及び第２巻線５２２は第１アーム５１３及び第４アーム５１６の周りに配置されるようになっている。なお、図８及び図１０に示されるように、第１巻線５２１及び第２巻線５２２は、夫々ボビン５３１及び５３２を介して、第１アーム５１３及び第４アーム５１６の周りに取り付けられる。

第１アーム５１３及び第４アーム５１６は、共に第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２からは分離している円柱形状の部材である。また、図９及び図１０に示されるように、第１アーム５１３及び第４アーム５１６の両端には、樹脂製の円板であるギャップ材Ｇ_Ｐが取り付けられており、第１アーム５１３及び第４アーム５１６が、第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２と直接接触しないようになっている。

一方、第２アーム５１４は、分割アーム部５１４ａ及び５１４ｂに二分されている。一方の分割アーム部５１４ａは、第１コア部５１１ａと一体に形成され、また、他方の分割アーム部５１４ｂは、第２コア部５１２ａと一体に形成されている。同様に、第３アーム５１５は、分割アーム部５１５ａ及び５１５ｂに二分されている(図１０)。一方の分割アーム部５１５ａは、第１コア部５１１ａと一体に形成され、また、他方の分割アーム部５１５ｂは、第２コア部５１２ａと一体に形成されている。このように、第１コア部５１１ａ、分割アーム部５１４ａ及び５１５ａによって、第１ブロック５１１が形成され、一方、第２コア部５１２ａ、分割アーム部５１４ｂ及び５１５ｂによって、第２ブロック５１２が形成されている。また、図８及び図９に示されるように、インダクタ５０１が組み立てられた時、第１ブロック５１１と第２ブロック５１２との間にボビン５３１及び５３２を収納し、分割アーム部５１４ａと５１４ｂはボビン５３１及び５３２の間の空間で互いに密着する。同様に、インダクタ５０１が組み立てられた時、分割アーム部５１５ａと５１５ｂはボビン５３１及び５３２の間の空間で互いに密着する（不図示）。

このように、第１アーム５１３及び第４アーム５１６と第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２の間にはギャップ材Ｇ_Ｐが設けられ、一方第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２を結ぶ第２アーム５１４及び第３アーム５１５にはギャップは形成されていない。このため、第１アーム５１３及び第４アーム５１６の磁気抵抗は、第２アーム５１４及び第３アーム５１５の磁気抵抗よりも大きなものとなる。特に、本実施形態においては、第１アーム５１３及び第４アーム５１６はダストコアであり、一方第１ブロック５１１及び第２ブロック５１２はフェライトコアで形成されている。このため、第１アーム５１３及び第４アーム５１６の磁気抵抗が第２アーム５１４及び第３アーム５１５の磁気抵抗よりも一層大きなものとなっている。この結果、第１アーム５１３及び第４アーム５１６での磁気の飽和が防止される。また、第１アーム５１３及び第４アーム５１６の磁気抵抗が大きいため、第１巻線５２１によって第１アーム５１３に発生した磁束が第４アーム５１６に向かうことも、第２巻線５２２によって第４アーム５１６に発生した磁束が第１アーム５１３に向かうことも無く、これらの磁束の殆どは第２アーム５１４及び第３アーム５１５に向かう。

また、他の実施形態と同様、第１巻線５２１及び第２巻線５２２の両端子のうち、一方のコア部に近接している側の端子が第１巻線５２１と第２巻線５２２に共通のリード線に接続され、他方のコア部に近接する端子が別個のリード線に接続され、且つ第１巻線５２１が巻かれている方向と第２巻線５２２が巻かれている方向とを逆方向とする構成としてよい。このような構成においては、共通のリード線と別個のリード線との間に電流が流れることになり、第１巻線５２１による磁束と、第２巻線５２２による磁束とが第２アーム５１４及び第３アーム５１５内で打ち消し合うことになり、インダクタ５０１は、第２アーム５１４及び第３アーム５１５の断面積が小さいコンパクトなインダクタでありながら、２個のインダクタと同等の性能を有するものとなる。

また、本実施形態に係るインダクタ５０１は、第２の実施形態（図４）と同様、図９に示されるように、第２アーム５１４及び第３アーム５１５の、巻線５２１及び巻線５２２に近接する面は、各巻線の外周面に沿った凹面となっている。この結果、十分な断面積の第２アーム５１４及び第３アーム５１５が得られると共に、第１巻線５２１と第２巻線５２２との間隔を短くとることが可能となり、第２の実施形態と同様、インダクタ５０１の幅方向（すなわち、第１巻線５２１及び第２巻線５２２の並び方向）寸法を抑えることができる。

以上が、本発明の実施の形態である。なお、本発明は上記第１〜第６の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、第１〜第６の実施形態の構成を適宜組み合わせたインダクタも又、本発明に含まれる。例えば、第１〜第５の実施形態のインダクタにおいては、巻線が設けられるアームは、一方のコア部と一体となっており、且つ、他方のコア部との間にエアギャップＧ_Ａが設けられた構成となっているが、この構成の代わりに、第６の実施形態のように、巻線が設けられるアームと双方のコア部との間に樹脂製のギャップ材Ｇ_Ｐが設けられたインダクタも又、本発明に含まれる。或いは、第１〜第５の実施形態のインダクタにおいて、巻線が設けられていない共通アームが第１ブロックと第２ブロックの夫々に設けられた一対の分割アーム部を有し、分割アーム部同士が密着して共通アームを形成する構成としてもよい。

同様に、第６の実施形態のインダクタ５０１において、第１〜第５の実施形態と同様、第１アーム５１３及び第４アーム５１６が第１ブロック５１１と一体となり且つ第２ブロック５１２との間にエアギャップＧ_Ａを形成する構成も又、本発明に含まれる。また、第６の実施形態のインダクタ５０１において、第２アーム５１４及び第３アーム５１５の全体が第１ブロック５１１と一体に形成され、且つ、第２アーム５１４及び第３アーム５１５が第２コア５１２に密着する構成としてもよい。

また、図３に示される第１補助巻線２１’及び第２補助巻線２２’を第２〜第６の実施形態に適用することも可能である。すなわち、第２〜第６の実施形態において、巻線が設けられるアームのそれぞれに補助巻線を追加する構成も又、本発明に含まれる。例えば、第５の実施形態に適用する場合には、第１アーム４１１ｂ、第２アーム４１１ｃ、第３アーム４１１ｄ及び第４アーム４１１ｅのそれぞれに補助巻線を設ければよく、第６の実施形態に適用する場合には、ボビン５３１及び５３２のそれぞれに補助巻線を設けてもよく、また、補助巻線を巻き回したボビンをさらに追加して第１アーム５１３及び第４アーム５１６のそれぞれの周りに取り付ける構成としてもよい。

Claims (16)

1. コア及び複数の巻線を有しインターリーブＰＦＣ回路に用いられるインダクタであって、
   前記コアは、
   前記複数の巻線の夫々が巻き回される複数の巻線用アームと、
   前記巻線用アームの夫々と磁束のループを形成する少なくとも１つの共通アームと、
   略六角形の板状である一対の基部と、
   を有し、
   前記巻線用アーム及び前記共通アームは、
   前記一対の基部の間に位置し、
   前記共通アームは、
   少なくとも一部が前記一対の基部の少なくとも一方と密着し、
   前記複数の巻線用アームの各々で発生する磁束が前記共通アームで打ち消し合い、
   前記共通アームの前記巻線側の面が該巻線の外周面に沿った凹面となっていて、
   前記一対の基部のそれぞれが、前記複数の巻線のうちの一対の並び方向と平行な一対の側面を有する、
   インダクタ。
2. 前記共通アームは、
   前記一対の基部の一方と一体に形成され、
   前記一対の基部の他方に密着している、
   請求項１に記載のインダクタ。
3. コア及び複数の巻線を有しインターリーブＰＦＣ回路に用いられるインダクタであって、
   前記コアは、
   前記複数の巻線の夫々が巻き回される複数の巻線用アームと、
   前記巻線用アームの夫々と磁束のループを形成する少なくとも１つの共通アームと、
   略六角形の板状である一対の基部と、
   を有し、
   前記巻線用アーム及び前記共通アームは、
   前記一対の基部の間に位置し、
   前記共通アームは、
   前記一対の基部の一方と一体に形成された第１の分割アーム部と、
   前記一対の基部の他方と一体に形成された第２の分割アーム部と
   を有し、
   前記第１の分割アーム部と第２の分割アーム部とが互いに密着し、
   前記複数の巻線用アームの各々で発生する磁束が前記共通アームで打ち消し合い、
   前記共通アームの前記巻線側の面が該巻線の外周面に沿った凹面となっていて、
   前記一対の基部のそれぞれが、前記複数の巻線のうちの一対の並び方向と平行な一対の側面を有する、
   インダクタ。
4. 前記巻線用アームの磁気抵抗は
   前記共通アームの磁気抵抗よりも大きい、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のインダクタ。
5. 前記巻線用アームは、
   前記一対の基部のいずれからも分離しており、
   前記巻線用アームと前記基部の間には板状のギャップ材が挟み込まれている、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のインダクタ。
6. 前記巻線用アームは、
   前記一対の基部の一方と一体に形成されており、
   前記一対の基部の他方と前記巻線用アームの間にはエアギャップが形成されている、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のインダクタ。
7. 前記ギャップ材は
   樹脂材料から形成されている、
   請求項５に記載のインダクタ。
8. 前記巻線用アームを形成する材料は、
   前記基部及び前記共通アームを形成する材料よりも磁気抵抗の大きい材料である、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載のインダクタ。
9. 前記巻線用アームがダストコアであり、
   前記基部及び前記共通アームがフェライトコアである、
   請求項１から請求項８の何れか一項に記載のインダクタ。
10. 前記巻線用アームの本数が２本であり、
    前記巻線用アーム及び前記共通アームは、
    前記一対の基部の間で、前記２本の巻線用アームの間に前記共通アームが位置するように、一列に並べて配置されている、
    請求項１から請求項９の何れか一項に記載のインダクタ。
11. 前記共通アームの本数が２本であり、
    前記巻線用アーム及び前記共通アームは、
    前記一対の基部の間で、前記２本の共通アームの間に前記複数の巻線用アームが位置するように、一列に並べて配置されている、
    請求項１から請求項９の何れか一項に記載のインダクタ。
12. 前記巻線用アームが前記基部の角部同士を結ぶ位置に設けられている、
    請求項１から請求項９の何れか一項に記載のインダクタ。
13. 前記巻線用アームが前記基部の全ての角部に１本ずつ設けられており、
    前記共通アームは
    前記基部の中心部同士を結ぶ位置に配置されている、
    請求項１２に記載のインダクタ。
14. 前記共通アームは、
    前記基部において前記巻線用アームが設けられていない外縁部同士を結ぶ位置に設けられている、
    請求項１２に記載のインダクタ。
15. 前記巻線用アームは、
    前記基部において対角となる角部に設けられている、
    請求項１２に記載のインダクタ。
16. 複数組の補助巻線
    を更に有し、
    前記複数組の補助巻線の夫々が前記複数の巻線用アームに巻き回されている、
    請求項１から請求項１５の何れか一項に記載のインダクタ。

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