JP7031221B2 - Magnetic parts - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルまたはトランスとして利用することが可能な磁気部品に関する。 The present invention relates to magnetic components that can be used as reactors or transformers.
従来では、環状の磁性体に巻線を設けてリアクトルやトランス等の磁気部品を形成していた。しかし、従来の磁気部品では、磁性体が環状であるために、デッドスペースが生じたり、放熱性能が低下するという問題点があった。 Conventionally, a winding is provided on an annular magnetic material to form a magnetic component such as a reactor or a transformer. However, in the conventional magnetic component, since the magnetic material is annular, there are problems that a dead space is generated and the heat dissipation performance is deteriorated.
特に、大きな電流や磁束が要求される電力変換器では、その影響は顕著であった。例えば、半導体素子を用いた電力変換器として、リアクトルを用いたチョッパ型のDC-DCコンバータが知られている。このようなDC-DCコンバータは、主に、半導体スイッチング素子を含むパワーモジュール、コンデンサ、リアクトル及びこれらを搭載する回路基板等からなる。これらの部品は個々に独立して構成され、放熱器又はケース等に固定される。 In particular, the effect was remarkable in a power converter that requires a large current or magnetic flux. For example, as a power converter using a semiconductor element, a chopper type DC-DC converter using a reactor is known. Such a DC-DC converter mainly includes a power module including a semiconductor switching element, a capacitor, a reactor, and a circuit board on which these are mounted. These parts are individually configured independently and are fixed to a radiator, a case, or the like.
特許文献1は、平面状の変圧器及び/又は平面状のインダクタと電力スイッチとを一体化した電力変換器(コンバータ)を開示している。この電力変換器では、トランス又はリアクトル等の磁気部品が複数に分割され、各々が小型且つ薄型化されている。これらの部品は、互いに間隔を空けて、ケースに接合又は固定されている。
しかしながら、上述した従来の電力変換器で利用されている変圧器は、高さ方向に巻線を重ねて形成されているので、変圧器の高さが高くなり、変圧器の周囲にはデッドスペースが生じ、放熱性能も低下していた。 However, since the transformer used in the above-mentioned conventional power converter is formed by overlapping windings in the height direction, the height of the transformer becomes high and a dead space is surrounded around the transformer. The heat dissipation performance was also deteriorated.
そこで、本発明は上記実情に鑑みて提案されたものであり、デッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることのできる磁気部品を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic component capable of reducing dead space and improving heat dissipation performance.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る磁気部品は、中心から四方に突き出たアーム部を有する第1の磁性体と、第1の磁性体の4つのアーム部にそれぞれ巻回された4つの巻線と、第1の磁性体と磁気的に接続された第2の磁性体とを備えている。そして、4つの巻線のうちアーム部上において直線状に配置された2つの巻線を一組として第1の巻線組と第2の巻線組を形成し、第1の巻線組と第2の巻線組から生じる磁束は第2の磁性体を周回する。 In order to solve the above-mentioned problems, the magnetic component according to one aspect of the present invention is wound around four arm portions of a first magnetic body having an arm portion protruding from the center in all directions and a first magnetic body. It comprises four wound windings and a second magnetic body magnetically connected to the first magnetic body. Then, of the four windings, two windings linearly arranged on the arm portion are used as a set to form a first winding set and a second winding set, and the first winding set and the first winding set are formed. The magnetic flux generated from the second winding set orbits the second magnetic material.
本発明によれば、磁気部品を設置した場合に生じるデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the dead space generated when the magnetic component is installed and improve the heat dissipation performance.
[第1実施形態]
以下、本発明を適用した第1実施形態について図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[磁気部品の構成]
図1は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図である。図1に示すように、本実施形態に係る磁気部品1は、第1の磁性体3と、第1の磁性体3に巻回された4つの巻線5a、5b、5c、5dと、第1の磁性体3と磁気的に接続された第2の磁性体7とを備えている。また、図1のX-X線の断面図を、図2Aに示す。
[Structure of magnetic parts]
FIG. 1 is a top view showing the structure of a magnetic component according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
第1の磁性体3は、図3Aに示すように十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部3a、3b、3c、3dを有している。これらのアーム部3a~3dの先端は第2の磁性体7の内側に磁気的に接続されている。また、第1の磁性体3は、図1に示すように、第2の磁性体7の枠型に対して十字形状となるように配置されている。そのため、本実施形態では、アーム部3a~3dの先端は、枠型をした第2の磁性体7の4つの側面の中点にそれぞれ接続されている。
The first
尚、第1の磁性体3は、図2Bに示すように、中心部の磁性体の厚さをアーム部3a~3dよりも厚くなるように形成してもよい。また、図3Bに示すように、第1の磁性体3の中心部の磁性体の幅をアーム部3a~3dの幅よりも広くなるように形成してもよい。これにより、磁束が流入する第1の磁性体3の中心部において、磁性体の断面積や体積を大きくできるので、磁束密度が高くなることを防止できる。また、第1の磁性体3の中心部の厚さ、または幅を大きくすることにより、巻線5a~5dを配置する際に第1の磁性体3の中心部をストッパーとして機能させることができる。したがって、巻線5a~5dを容易に配置できるので、磁気部品1を容易に製造することが可能となる。ただし、図2Bに示すように、第1の磁性体3の中心部の厚さは、巻線5a~5dによる厚さを超えないようにする。これにより、磁気部品1の全体の高さが増加してしまうことを防止できる。
As shown in FIG. 2B, the first
4つの巻線5a、5b、5c、5dは、第1の磁性体3の4つのアーム部3a、3b、3c、3dにそれぞれ巻回されている。4つの巻線5a~5dのうちアーム部3a、3b上において直線状に配置された2つの巻線5a、5bを電気的に接続して一組とし、第1の巻線組9Aを形成する。また、アーム部3c、3d上において直線状に配置された2つの巻線5c、5dを電気的に接続して一組とし、第2の巻線組9Bを形成する。
The four
第1の巻線組9Aは、図4に示すように、電流によって巻線5a、5bに生じる磁束の向きが共に第1の磁性体3の中心方向になるように巻回されている。ただし、巻線5a、5bに生じる磁束の向きが共に第1の磁性体3の外側方向になるように巻回されてもよい。本実施形態では、第1の巻線組9Aによる磁束の向きが第1の磁性体3の中心方向となる場合について説明する。
As shown in FIG. 4, the first winding set 9A is wound so that the directions of the magnetic fluxes generated in the
一方、第2の巻線組9Bは、電流によって巻線5c、5dに生じる磁束の向きが共に第1の巻線組9Aと反対方向になるように巻回されている。あるいは、第2の巻線組9Bは、第1の巻線組9Aに生じる磁束と反対方向の磁束が生じたときに正電圧を出力するように巻回されている。したがって、本実施形態では、図4に示すように、第2の巻線組9Bは、電流によって巻線5c、5dに生じる磁束の向きが共に第1の磁性体3の外側方向になるように巻回されている。ただし、逆方向であってもよく、第1の巻線組9Aに生じる磁束の向きが第1の磁性体3の外側方向になる場合には、第2の巻線組9Bに生じる磁束の向きは第1の磁性体3の中心方向になる。
On the other hand, the second winding set 9B is wound so that the directions of the magnetic fluxes generated in the
尚、図4では、巻線5a~5dは、それぞれ第1の磁性体3の中心から外側まで均等に巻回されている。しかし、第1の磁性体3の中心から外側へいくにしたがって、隣接する巻線間の距離は離れていくので、巻線5a~5dの巻線数を、第1の磁性体3の中心から外側へいくにしたがって増やすように巻回してもよい。これにより、巻線5a~5d間の絶縁距離を容易に確保することができる。
In FIG. 4, the
第2の磁性体7は、図5に示すように枠型の形状を有している。そして、図6に示すように、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bから生じる磁束は、第2の磁性体7を周回する。
The second
ここで、図6を参照して、磁気部品1を周回する磁束の流れを説明する。図6に示すように、第1の巻線組9Aの巻線5a、5bから生じた磁束は、それぞれ第1の磁性体3の中心へ流れて向きを90度変え、一方は巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。アーム部3c、3dでは、巻線5a、5bから生じた磁束が巻線5c、5dで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第2の磁性体7へ流れる。第2の磁性体7に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第2の磁性体7を周回し、第1の磁性体3に接続された中点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、巻線5a、5bが配置されたアーム部3a、3bにそれぞれ入ることで一周する。こうして、巻線5a~5dによる磁束は、それぞれ4つのループを描いて、第1の磁性体3と第2の磁性体7を周回する。
Here, with reference to FIG. 6, the flow of the magnetic flux orbiting the
このように巻線5a~5dによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品1は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
As the magnetic flux generated by the
次に、図7~10を参照して、各巻線の電気接続について説明する。まず、図7、8は、本実施形態に係る磁気部品1をリアクトルとして動作させる場合の電気接続を示している。
Next, the electrical connection of each winding will be described with reference to FIGS. 7 to 10. First, FIGS. 7 and 8 show electrical connections when the
図7、8に示すように、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを電気的に接続すれば、磁気部品1をリアクトルとして動作させることができる。図7では、第1の巻線組9Aを構成する巻線5a、5bを並列に接続するとともに、第2の巻線組9Bを構成する巻線5c、5dも並列に接続し、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを直列に接続している。
As shown in FIGS. 7 and 8, if the first winding set 9A and the second winding set 9B are electrically connected, the
また、図8では、第1の巻線組9Aを構成する巻線5a、5bを直列に接続するとともに、第2の巻線組9Bを構成する巻線5c、5dも直列に接続し、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを並列に接続している。
Further, in FIG. 8, the
次に、図9、10は、本実施形態に係る磁気部品1をトランスとして動作させる場合の電気接続を示している。
Next, FIGS. 9 and 10 show electrical connections when the
図9、10に示すように、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを絶縁すれば、磁気部品1をトランスとして動作させることができる。図9では、第1の巻線組9Aを構成する巻線5a、5bを並列に接続するとともに、第2の巻線組9Bを構成する巻線5c、5dも並列に接続し、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを絶縁している。また、図10では、第1の巻線組9Aを構成する巻線5a、5bを直列に接続するとともに、第2の巻線組9Bを構成する巻線5c、5dも直列に接続し、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを絶縁している。
As shown in FIGS. 9 and 10, if the first winding set 9A and the second winding set 9B are insulated, the
[第1実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品1では、中心から四方に突き出たアーム部3a~3dにそれぞれ4つの巻線5a~5dを巻回したので、磁気部品1を薄型扁平形状に形成することができる。これによりデッドスペースを減少させることができる。
[Effect of the first embodiment]
As described in detail above, in the
例えば、従来のリアクトルやトランスは、環状の磁性体に巻線を設けていたので、高さ方向に立体的な形状となり、高さが高くなっていた。そのため、リアクトルやトランスを設置すると、その周囲にはデッドスペースが生じていた。これに対して、本実施形態に係る磁気部品1では、図1、2Aに示すように薄型扁平形状となるので、高さが低くなり、デッドスペースを減少させることができる。
For example, conventional reactors and transformers have windings on an annular magnetic material, so that they have a three-dimensional shape in the height direction and are high in height. Therefore, when a reactor or transformer was installed, a dead space was created around it. On the other hand, the
また、従来のリアクトルやトランスは高さ方向に立体的な形状をしていたので、放熱器上に設置しても巻線は放熱器から離れてしまい、放熱性能を向上させることはできなかった。これに対して、本実施形態に係る磁気部品1は、図1、2Aに示すように薄型扁平形状となるので、放熱器上に設置すると、巻線と磁性体が共に放熱器に近接し、尚且つ広い面積で熱結合することができる。これにより、本実施形態に係る磁気部品1では、巻線と磁性体共に放熱性能を大きく向上させることができる。
In addition, since conventional reactors and transformers have a three-dimensional shape in the height direction, the windings are separated from the radiator even if they are installed on the radiator, and the heat dissipation performance cannot be improved. .. On the other hand, the
さらに、本実施形態に係る磁気部品1では、4つのアーム部3a~3dにそれぞれ巻線5a~5dを設けて巻線を分割したので、巻線の直列化や並列化を容易に行うことができる。これにより、発熱密度を低減し、放熱面積を増加させることができる。さらに、各巻線の径を小さくできるので、巻線を形成する際に配線を巻く労力を低減することができる。
Further, in the
また、大きな電力を変換する電力変換器用のリアクトルやトランスは、一般に巻線の面積が大きくなってしまうので、従来では磁性体に配線を巻き付ける工程の負荷が過大になっていた。さらに、磁性体の角部に配線を密着させることができずに隙間が空いてしまうという問題点もあった。 Further, in a reactor or a transformer for a power converter that converts a large amount of electric power, the winding area is generally large, so that the load of the process of winding the wiring around the magnetic material has been excessive in the past. Further, there is a problem that the wiring cannot be brought into close contact with the corners of the magnetic material and a gap is created.
これに対して、本実施形態に係る磁気部品1では、磁性体のアーム部、すなわち棒状に突き出た部分に配線を巻くので、容易で尚且つ密着させて配線を巻くことができる。さらに、アーム部が棒状なので、予め巻線を形成しておいてアーム部に差し込むだけで巻線を設置することも可能となる。
On the other hand, in the
また、電力変換器では、電気的な動作により巻線に大きな電位差が生じる場合があるので、巻線間には絶縁処理や絶縁距離の確保等を行う必要がある。しかし、従来のリアクトルやトランスでは大きな立体形状をしているために、このような対策を行うことが困難で高コストでもあった。 Further, in the power converter, since a large potential difference may occur in the windings due to the electric operation, it is necessary to perform an insulation treatment or secure an insulation distance between the windings. However, since the conventional reactor and transformer have a large three-dimensional shape, it is difficult to take such measures and the cost is high.
これに対して、本実施形態に係る磁気部品1では、巻線が複数に分割され、第1の磁性体3の中心から四方に突き出た構造をしているので、巻線間の絶縁処理を行うスペースを容易に確保できるとともに絶縁距離についても容易に確保することができる。
On the other hand, in the
さらに、本実施形態に係る磁気部品1では、磁束を還流させるために設けている第2の磁性体7を細くすることができる。例えば、第1の巻線組9Aの巻線5a、5bのそれぞれを流れる磁束を100とすると、第2の巻線組9Bの巻線5c、5dのそれぞれを流れる磁束も100となる。この100という磁束は、周回する磁束が巻線5a~5dの位置を通過するときの合成磁束である。
Further, in the
ここで、巻線5c、5dから出てきた磁束は左右に分かれて半分になるので、第2の磁性体7を流れる磁束は50となる。したがって、第2の磁性体7を流れる磁束が少なくなるので、第2の磁性体7を細く形成することができ、これによって磁気部品1を全体として小型化することができるとともに、低コスト化することも可能である。
Here, since the magnetic flux generated from the
また、本実施形態に係る磁気部品1では、第2の磁性体7が枠型の形状を有し、第2の磁性体7の内側に第1の磁性体3のアーム部3a~3dの先端を磁気的に接続する。これにより、巻線5a~5dから生じた磁束が第2の磁性体7を周回してループを形成するので、上述したようにデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る磁気部品1では、第1の磁性体3が第2の磁性体7の枠型に対して十字形状となるように配置されている。これにより、第1の磁性体3のアーム部3a~3dがそれぞれ第2の磁性体7の側面の中点に接続され、巻線5a~5dから生じた磁束が第2の磁性体7を周回してループを形成することができる。したがって、上述したようにデッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。
Further, in the
また、本実施形態に係る磁気部品1では、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを電気的に接続することにより、磁気部品1をリアクトルとして動作させることができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る磁気部品1では、第1の巻線組9Aと第2の巻線組9Bを絶縁することにより、磁気部品1を絶縁トランスとして動作させることができる。一般に絶縁トランスは1次側巻線と2次側巻線の電圧が異なるので、その間の絶縁の確保が課題となる。しかし、本実施形態に係る磁気部品1は、上述したように絶縁処理を行うスペースや絶縁距離の確保が容易なので、絶縁トランスとして利用すれば、課題を容易に解決することができ、有効に効果を発揮することができる。
Further, in the
また、本実施形態に係る磁気部品1では、第1の磁性体3の中心部の磁性体の厚さをアーム部3a~3dよりも厚くなるように形成する。さらに、本実施形態に係る磁気部品1では、第1の磁性体3の中心部の磁性体の幅をアーム部3a~3dよりも広くなるように形成する。これにより、第1の磁性体3の中心部において磁性体の断面積や体積を大きくできるので、巻線5a、5bから生じる磁束が第1の磁性体3の中心部に流入しても、磁束密度が高くなることを防止できる。また、巻線5a~5dを配置する際に、第1の磁性体3の中心部をストッパーとして機能させることができるので、磁気部品1を容易に製造することが可能となる。
Further, in the
[第2実施形態]
以下、本発明を適用した第2実施形態について図面を参照して説明する。図11は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す図である。図11に示すように、本実施形態に係る磁気部品101は、第1の磁性体3と、第1の磁性体3に巻回された4つの巻線5a、5b、5c、5dと、第1の磁性体3と磁気的に接続された第2の磁性体7とを備えている。本実施形態では、第1の磁性体3を、第2の磁性体7の枠型に対してX字形状となるように配置したことが、第1実施形態と相違している。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram showing a structure of a magnetic component according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the
第1の磁性体3は、第1実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部3a、3b、3c、3dを有している。これらのアーム部3a~3dの先端は第2の磁性体7の内側に磁気的に接続されている。ただし、第1実施形態では、第2の磁性体7の側面の中点にアーム部3a~3dの先端を接続していたが、本実施形態では、枠型をした第2の磁性体7の頂点の内側にアーム部3a~3dの先端を接続している。尚、巻線5a、~5dと第2の磁性体7の構造は、第1実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第1実施形態と同様に、アーム部3a、3b上において直線状に配置された2つの巻線5a、5bを第1の巻線組9Aとし、アーム部3c、3d上において直線状に配置された2つの巻線5c、5dを第2の巻線組9Bとしている。
The first
ここで、図12を参照して、本実施形態に係る磁気部品101を周回する磁束の流れを説明する。図12に示すように、第1の巻線組9Aの巻線5a、5bから生じた磁束は、第1の磁性体3の中心へ流れて向きを90度変え、一方は巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。アーム部3c、3dでは、巻線5a、5bから生じた磁束が巻線5c、5dで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第2の磁性体7へ流れる。第2の磁性体7に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第2の磁性体7を周回し、第1の磁性体3に接続された頂点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、巻線5a、5bが配置されたアーム部3a、3bにそれぞれ入ることで一周する。こうして、巻線5a~5dによる磁束は、それぞれ4つのループを描いて、第1の磁性体3と第2の磁性体7を周回する。
Here, with reference to FIG. 12, the flow of the magnetic flux orbiting the
このように巻線5a~5dによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品101は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
As the magnetic flux generated by the
尚、巻線5a~5dについては、第1実施形態で説明した図7~10に示すように電気接続することによって、磁気部品101をリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図2B、3Bに示すように、第1の磁性体3の中心部は、第1実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。
The
[第2実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品101では、第1の磁性体3が第2の磁性体7の枠型に対してX字形状となるように配置されている。これにより、第1実施形態の磁気部品1と同様の効果を発揮できるとともに、第2の磁性体7の1辺の長さをさらに短くして磁気部品全体として小型化と低コスト化を実現することができる。以下、この効果を具体的に説明する。
[Effect of the second embodiment]
As described in detail above, in the
図11に示すように、本実施形態では、第1の磁性体3の中心からアーム部の先端までの長さをLとすると、第2の磁性体7の一辺の長さは√2×Lとなる。これに対して、第1実施形態では、第1の磁性体3の中心からアーム部の先端までの長さをLとすると、第2の磁性体7の一辺の長さは2Lとなる。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, assuming that the length from the center of the first
したがって、本実施形態では、第2の磁性体7の一辺の長さを2Lから√2×Lに短縮することができる。これにより、磁束が周回するときの磁路長を短くできるとともに磁気部品101を小型化することも可能となり、コストを低下させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the length of one side of the second
[第3実施形態]
以下、本発明を適用した第3実施形態について図面を参照して説明する。図13は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す図である。図13に示すように、本実施形態に係る磁気部品201は、第1実施形態で説明した第1の磁性体31~34を第2の磁性体71の内側に複数配置したことが第1実施形態と相違している。図13では、第2の磁性体71の枠型に対して、第1の磁性体31~34を十字形状となるように配置している。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a diagram showing a structure of a magnetic component according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, in the
複数の第1の磁性体31~34は、それぞれ第1実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部3a、3b、3c、3dをそれぞれ有している。これらのアーム部のうち第2の磁性体71に面しているアーム部の先端は、第2の磁性体71の内側に磁気的に接続されている。一方、アーム部のうち隣接する第1の磁性体31~34に面しているアーム部の先端は、隣接する第1の磁性体31~34のアーム部の先端と磁気的に接続されている。尚、各第1の磁性体31~34に設けられた巻線5a~5dの構造は、第1実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第1実施形態と同様に、各第1の磁性体31~34のアーム部3a、3b上において直線状に配置された2つの巻線5a、5bを第1の巻線組9Aとし、アーム部3c、3d上において直線状に配置された2つの巻線5c、5dを第2の巻線組9Bとしている。
Each of the plurality of first
そして、図13では、第1の磁性体31~34の第1の巻線組9Aは、隣接する第1の磁性体31~34の第2の巻線組9Bとアーム部上において直線状に配置されている。また、第1の磁性体31~34の第2の巻線組9Bは、隣接する第1の磁性体31~34の第1の巻線組9Aとアーム部上において直線状に配置されている。
Then, in FIG. 13, the first winding set 9A of the first
例えば、第1の磁性体31の第1の巻線組9Aを形成する巻線5a、5bは、隣接する第1の磁性体34の第2の巻線組9Bを形成する巻線5c、5dとアーム部上において直線状に配置されている。同様に、第1の磁性体32の第2の巻線組9Bを形成する巻線5c、5dは、隣接する第1の磁性体33の第1の巻線組9Aを形成する巻線5a、5bとアーム部上において直線状に配置されている。
For example, the
第2の磁性体71は、図13に示すように枠型の形状を有し、複数の第1の磁性体31~34を内部に配置できる大きさを有している。そして、複数の第1の磁性体31~34から生じる磁束は、第2の磁性体71を周回する。
As shown in FIG. 13, the second
ここで、図13を参照して、磁気部品201を周回する磁束の流れを説明する。まず、第1の磁性体31から生じる磁束の流れを説明する。図13に示すように、第1の磁性体31の巻線5a、5bから生じた磁束は、第1の磁性体31の中心へ流れて向きを90度変え、一方は巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。アーム部3c、3dでは、巻線5a、5bから生じた磁束が、巻線5c、5dで生じた磁束と合成され、アーム部3cで合成された合成磁束は第2の磁性体71へ流れ、アーム部3dで合成された合成磁束は第1の磁性体32へ流れる。第2の磁性体71に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第2の磁性体71を周回し、第1の磁性体31、34に接続された位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、第1の磁性体31、34の巻線5aが配置されたアーム部3aに入る。また、第1の磁性体32へ入った合成磁束は、第1の磁性体32の巻線5aで生じた磁束と合成される。
Here, with reference to FIG. 13, the flow of the magnetic flux orbiting the
そして、第1の磁性体32~34から生じる磁束も同様に流れて周回することによって、第1の磁性体31~34の巻線5a~5dによる磁束は、すべてループを描いて周回する。これにより、磁気部品201は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
Then, the magnetic flux generated from the first
また、図14に示すように、第1の磁性体35~38を第2実施形態で説明したX字形状となるように配置して、磁気部品301としてもよい。図14では、複数の第1の磁性体35~38のアーム部のうち、第2の磁性体71の頂点に面しているアーム部の先端は、第2の磁性体71の頂点の内側に磁気的に接続されている。また、アーム部のうち第2の磁性体71の側面に面しているアーム部の先端は、第2の磁性体71の側面の内側に磁気的に接続されると共に、隣接する第1の磁性体35~38のアーム部の先端にも磁気的に接続されている。さらに、アーム部のうち第2の磁性体71に面していないアーム部の先端は、隣接する複数の第1の磁性体35~38のアーム部の先端と磁気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 14, the first
そして、図14では、第1の磁性体35~38の第1の巻線組9Aは、隣接する第1の磁性体35~38の第1の巻線組9Aとアーム部上において直線状に配置されている。また、第1の磁性体35~38の第2の巻線組9Bは、隣接する第1の磁性体35~38の第2の巻線組9Bとアーム部上において直線状に配置されている。
Then, in FIG. 14, the first winding set 9A of the first
例えば、第1の磁性体35の第1の巻線組9Aを形成する巻線5a、5bは、隣接する第1の磁性体37の第1の巻線組9Aを形成する巻線5a、5bとアーム部上において直線状に配置されている。同様に、第1の磁性体36の第2の巻線組9Bを形成する巻線5c、5dは、隣接する第1の磁性体38の第2の巻線組9Bを形成する巻線5c、5dとアーム部上において直線状に配置されている。
For example, the
次に、図14を参照して、磁気部品301を周回する磁束の流れを説明する。まず、第1の磁性体35から生じる磁束の流れを説明する。図14に示すように、第1の磁性体35の巻線5a、5bから生じた磁束は、第1の磁性体35の中心へ流れて向きを90度変え、一方は巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。アーム部3c、3dでは、巻線5a、5bから生じた磁束が、巻線5c、5dで生じた磁束と合成され、合成磁束が第2の磁性体71に接続された位置へ流れる。第2の磁性体71に接続された位置では、隣接する第1の磁性体36、38も接続されているので、合成磁束は第2の磁性体71へ流れると共に、第1の磁性体36、38の巻線5aが配置されたアーム部3aにも分かれて流れる。
Next, with reference to FIG. 14, the flow of the magnetic flux orbiting the
第2の磁性体71に流れた磁束は、第2の磁性体71を周回し、第1の磁性体35に接続された頂点の位置まで流れる。この位置で、左右から流れてきた磁束が合流し、第1の磁性体35の巻線5aが配置されたアーム部3aに入って一周する。第1の磁性体37から生じる磁束も同様に流れて周回する。
The magnetic flux flowing through the second
次に、第1の磁性体36から生じる磁束の流れを説明する。図14に示すように、第1の磁性体36の巻線5a、5bから生じた磁束は、第1の磁性体35の中心へ流れて向きを90度変え、一方は巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。アーム部3c、3dでは、巻線5a、5bから生じた磁束が、巻線5c、5dで生じた磁束と合成される。このうち、巻線5cで合成された合成磁束は磁気部品301の中心へ流れ、巻線5dで合成された合成磁束は第2の磁性体71に接続された頂点の位置へ流れる。第2の磁性体71の頂点から第2の磁性体71に入った合成磁束は、左右に分かれてそれぞれ第2の磁性体71を周回し、第1の磁性体36に接続された位置まで流れる。この位置で、磁束は第2の磁性体71をそのまま流れるか、第1の磁性体36のアーム部3a、3bに入る。また、磁気部品301の中心へ流れた磁束は向きを90度変え、一方は第1の磁性体35の巻線5bが配置されたアーム部3bに入り、他方は第1の磁性体37の巻線5aが配置されたアーム部3aに入る。第1の磁性体38から生じる磁束も同様に流れて周回する。
Next, the flow of the magnetic flux generated from the first
そして、第1の磁性体35~38から生じる磁束がこのように流れることによって、第1の磁性体35~38の巻線5a~5dによる磁束は、すべてループを描いて周回する。これにより、磁気部品301は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
Then, the magnetic flux generated from the first
尚、巻線5a~5dについては、第1実施形態で説明した図7~10のように電気接続することによって、第1の磁性体31~38をそれぞれリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図2B、3Bに示すように、第1の磁性体31~38の中心部は、第1実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。さらに、本実施形態では、第2の磁性体71の内側に第1の磁性体を4個配置する場合について説明したが、4個より多く配置することも可能である。
The
次に、本実施形態に係る磁気部品201、301が、第1の磁性体及び第2の磁性体を配置するための配線基板をさらに備えている場合について説明する。
Next, a case where the
図15に示すように、配線基板40は、磁気部品301と同一の外形寸法を有し、第1の磁性体35~38の巻線の位置に開口部42が設けられている。したがって、図16に示すように、第1の磁性体35~38の巻線の位置を開口部42の位置に合わせて、第1の磁性体35~38と第2の磁性体71を配線基板40上に配置すれば、磁気部品301を配線基板40上に精度よく配置することができる。そして、配線基板40の表面上に適宜配線パターン(図示せず)を形成しておけば、各巻線の電気的な接続を行うことができる。また、配線基板40の厚さは、第1の磁性体から巻線が上下に突出している厚さよりも薄くなるように形成されている。したがって、配線基板40の厚さによって厚さが増大してしまうことを防止することができる。
As shown in FIG. 15, the
尚、図15に示す配線基板40は、磁気部品301に対応したものであるが、磁気部品201に対応した配線基板も、開口部の位置を変更すれば同様に形成することができる。
The
[第3実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品201では、第1の磁性体31~34を第2の磁性体71の内側に複数配置し、第1の磁性体31~34のアーム部の先端を隣接する第1の磁性体31~34のアーム部の先端と磁気的に接続する。そして、第1の磁性体の第1の巻線組9Aを、隣接する第1の磁性体の第2の巻線組9Bとアーム部上において直線状に配置し、第1の磁性体の第2の巻線組9Bを、隣接する第1の磁性体の第1の巻線組9Aとアーム部上において直線状に配置する。
[Effect of the third embodiment]
As described in detail above, in the
また、本実施形態に係る磁気部品301では、第1の磁性体35~38を第2の磁性体71の内側に複数配置し、第1の磁性体35~38のアーム部の先端を隣接する第1の磁性体35~38のアーム部の先端と磁気的に接続する。そして、第1の磁性体の第1の巻線組9Aを、隣接する第1の磁性体の第1の巻線組9Aとアーム部上において直線状に配置し、第1の磁性体の第2の巻線組9Bを、隣接する第1の磁性体の第2の巻線組9Bとアーム部上において直線状に配置する。
Further, in the
これにより、本実施形態に係る磁気部品201、301では、リアクトルまたはトランスとして機能する第1の磁性体を直列または並列に複数配置しても、デッドスペースを減少させ、放熱性能を向上させることができる。また、小型化と損失の低減を容易に実現することもできる。
As a result, in the
さらに、本実施形態に係る磁気部品201、301では、磁束を還流させるための第2の磁性体をさらに削減することができる。例えば、図17に示すように、磁気部品101を4個並べた場合では、隣接する磁気部品101の間に位置する第2の磁性体同士は磁束の向きが逆方向になるので、磁束をキャンセルすることができる。したがって、隣接する磁気部品101の間に位置する第2の磁性体を削除することができる。また、外周を形成する第2の磁性体についても、巻線が多数に分散されているので、磁束が減少し、磁性体を細く形成することができる。磁気部品201の場合についても、図18に示すように同様である。したがって、本実施形態に係る磁気部品201、301では、さらに小型化とコストの低減を実現することができる。
Further, in the
また、本実施形態に係る磁気部品201、301では、第1の磁性体及び第2の磁性体を配置する配線基板40をさらに備え、配線基板40には第1の磁性体の巻線の位置に開口部42が設けられている。これにより、巻線の数が増加しても、巻線間を接続するための配線の引き回しを容易に行うことができる。
Further, the
[第4実施形態]
以下、本発明を適用した第4実施形態について図面を参照して説明する。図19は、本実施形態に係る磁気部品の構造を示す上面図であり、図20は図19のY-Y線における断面図、図21は図19のZ-Z線における断面図である。図19~21に示すように、本実施形態に係る磁気部品401は、第1の磁性体を上下に複数配置し、上下に配置された第1の磁性体の中心部同士と各アーム部の先端同士を第2の磁性体でそれぞれ磁気的に接続している。図19~21では、第1の磁性体3A、3Bを上下に配置し、それらの間を第2の磁性体75、77で磁気的に接続している。本実施形態では、第1の磁性体を上下に2個配置した場合を例示しているが、2個より多く配置することも可能である。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. 19 is a top view showing the structure of the magnetic component according to the present embodiment, FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG. 19, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line ZZ of FIG. As shown in FIGS. 19 to 21, in the
第1の磁性体3A、3Bは、第1実施形態と同様に十字型の形状をしており、中心から四方に突き出た棒状のアーム部3a、3b、3c、3dを有している。アーム部3a~3dに配置された巻線5a、~5dの構造は、第1実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。また、第1実施形態と同様に、アーム部3a、3b上において直線状に配置された2つの巻線5a、5bを第1の巻線組9Aとし、アーム部3c、3d上において直線状に配置された2つの巻線5c、5dを第2の巻線組9Bとしている。
The first
本実施形態では、第1の巻線組9Aの上に第2の巻線組9Bが配置され、第2の巻線組9Bの上に第1の巻線組9Aが配置されるように、第1の磁性体3A、3Bを上下に配置している。例えば、図20に示すように、第1の磁性体3Bの第1の巻線組9Aの上に、第1の磁性体3Aの第2の巻線組9Bが配置されるように、第1の磁性体3A、3Bを上下に配置している。また、図21に示すように、第1の磁性体3Bの第2の巻線組9Bの上に、第1の磁性体3Aの第1の巻線組9Aが配置されるように、第1の磁性体3A、3Bを上下に配置している。
In the present embodiment, the second winding set 9B is arranged on the first winding set 9A, and the first winding set 9A is arranged on the second winding set 9B. The first
第2の磁性体75、77は、ブロック状の形状をしており、上下に配置された第1の磁性体3A、3Bの間を磁気的に接続している。第2の磁性体75は、上下に配置された第1の磁性体3A、3Bの中心部同士を磁気的に接続しており、第2の磁性体77は、上下に配置された第1の磁性体3A、3Bの4つのアーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続している。したがって、本実施形態では、第2の磁性体75が1つと第2の磁性体77が4つ配置されている。
The second
ここで、図19~21を参照して、磁気部品401を周回する磁束の流れを説明する。図19、21に示すように、第1の磁性体3Aの巻線5a、5bから生じた磁束は、それぞれ第1の磁性体3Aの中心へ流れて、第1の磁性体3Aの巻線5c、5dが配置されたアーム部3c、3dに分かれて入るとともに、下降して第2の磁性体75にも入る。
Here, with reference to FIGS. 19 to 21, the flow of the magnetic flux orbiting the
このうち、第1の磁性体3Aのアーム部3c、3dに入った磁束は、図20に示すように巻線5c、5dで生じた磁束と合成されて、合成磁束が第2の磁性体77に入る。第2の磁性体77に入った合成磁束は下方向へ周回し、第1の磁性体3Bの巻線5a、5bが配置されたアーム部3a、3bに入る。第1の磁性体3Bのアーム部3a、3bに入った磁束は、巻線5a、5bで生じた磁束と合成されて、中心部の第2の磁性体75に入り、上方向へ周回して再び第1の磁性体3Aの中心に流入する。
Of these, the magnetic flux entering the
一方、図21に示すように、第1の磁性体3Aの巻線5a、5bから生じた磁束のうち、第1の磁性体3Aの中心から下方向へ第2の磁性体75に入った磁束は、第1の磁性体3Bの中心に流入する。ここで、磁束は左右に分かれ、一方は第1の磁性体3Bの巻線5cが配置されたアーム部3cに入り、他方は第1の磁性体3Bの巻線5dが配置されたアーム部3dに入る。第1の磁性体3Bのアーム部3c、3dに入った磁束は、それぞれ巻線5c、5dで生じた磁束と合成され、合成磁束が第2の磁性体77に入って上方向へ周回し、再び第1の磁性体3Aのアーム部3a、3bに流入する。こうして、第1の磁性体3A、3Bの巻線5a~5dによる磁束は、上下に回る4つのループをそれぞれ描いて周回する。
On the other hand, as shown in FIG. 21, among the magnetic fluxes generated from the
このように巻線5a~5dによって生じた磁束がループを描いて周回することにより、磁気部品401は、インダクタンス成分を有して電流エネルギーを磁気エネルギーに変換することができる。
As the magnetic flux generated by the
尚、巻線5a~5dについては、第1実施形態で説明した図7~10のように電気接続することによって、第1の磁性体3A、3Bをそれぞれリアクトルまたはトランスとして動作させることができる。また、図2B、3Bに示すように、第1の磁性体3A、3Bの中心部は、第1実施形態と同様に厚さを厚くしてもよいし、幅を広くしてもよい。
The
[第4実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る磁気部品401では、第1の巻線組9Aの上に第2の巻線組9Bが配置され、第2の巻線組9Bの上に第1の巻線組9Aが配置されるように、第1の磁性体3A、3Bを上下に複数配置する。そして、第2の磁性体75、77によって、上下に配置された第1の磁性体3A、3Bの中心部同士と各アーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続する。これにより、第2の磁性体の形状を、磁気部品の外側を囲む枠形状からブロック状にすることができるので、磁気部品の外形寸法を小さくすることができ、小型化することができる。また、同一形状をしたブロック状の第2の磁性体を必要な個数だけ用意すればよいので、コストを低減することもできる。
[Effect of Fourth Embodiment]
As described in detail above, in the
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above embodiment is an example of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and even if it is an embodiment other than this embodiment, as long as it does not deviate from the technical idea of the present invention, it depends on the design and the like. Of course, various changes are possible.
1、101、201、301、401 磁気部品
3、3A、3B、31~38 第1の磁性体
3a、3b、3c、3d アーム部
5a、5b、5c、5d 巻線
7、71、75、77 第2の磁性体
9A 第1の巻線組
9B 第2の巻線組
40 配線基板
42 開口部
1, 101, 201, 301, 401
Claims (11)
前記第1の磁性体の4つのアーム部にそれぞれ巻回された4つの巻線と、
前記第1の磁性体と磁気的に接続された第2の磁性体とを備え、
前記4つの巻線のうち前記アーム部上において直線状に配置された2つの巻線を一組として第1の巻線組と第2の巻線組を形成し、
前記第1の巻線組は、生じる磁束の向きが前記第1の磁性体の中心方向または外側方向になるように巻回され、前記第2の巻線組は、生じる磁束の向きが前記第1の巻線組と反対方向になるように巻回され、
前記第1の巻線組と前記第2の巻線組から生じる磁束が前記第2の磁性体を周回し、
前記第2の磁性体は枠型の形状を有し、
前記第2の磁性体の内側に前記第1の磁性体のアーム部の先端を磁気的に接続し、
前記第1の磁性体を前記第2の磁性体の内側に複数配置することを特徴とする磁気部品。 A central portion, a first magnetic material having an arm portion protruding from the central portion in all directions, and a first magnetic material.
The four windings wound around the four arms of the first magnetic material, respectively, and
A second magnetic material magnetically connected to the first magnetic material is provided.
Of the four windings, two windings linearly arranged on the arm portion are used as a set to form a first winding set and a second winding set.
The first winding set is wound so that the direction of the generated magnetic flux is toward the center or the outside of the first magnetic material, and the second winding set is wound so that the direction of the generated magnetic flux is the first. It is wound so that it is in the opposite direction to the winding set of 1.
The magnetic flux generated from the first winding set and the second winding set orbits the second magnetic material.
The second magnetic material has a frame shape and has a frame shape.
The tip of the arm portion of the first magnetic material is magnetically connected to the inside of the second magnetic material.
A magnetic component characterized in that a plurality of the first magnetic materials are arranged inside the second magnetic material .
前記第1の磁性体の第1の巻線組は、隣接する第1の磁性体の第2の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置され、前記第1の磁性体の第2の巻線組は、隣接する第1の磁性体の第1の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置されることを特徴とする請求項2に記載の磁気部品。 The tip of the arm portion of the first magnetic material is magnetically connected to the tip of the arm portion of the adjacent first magnetic material.
The first winding set of the first magnetic body is linearly arranged on the arm portion with the second winding set of the adjacent first magnetic body, and the second winding set of the first magnetic body is arranged. The magnetic component according to claim 2 , wherein the winding set is linearly arranged on the arm portion with the first winding set of the adjacent first magnetic body.
前記第1の磁性体の第1の巻線組は、隣接する第1の磁性体の第1の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置され、前記第1の磁性体の第2の巻線組は、隣接する第1の磁性体の第2の巻線組と前記アーム部上において直線状に配置されることを特徴とする請求項4に記載の磁気部品。 The tip of the arm portion of the first magnetic material is magnetically connected to the tip of the arm portion of the adjacent first magnetic material.
The first winding set of the first magnetic body is linearly arranged on the arm portion with the first winding set of the adjacent first magnetic body, and the second winding set of the first magnetic body is arranged. The magnetic component according to claim 4 , wherein the winding set is linearly arranged on the arm portion with the second winding set of the adjacent first magnetic body.
前記第2の磁性体は、上下に配置された前記第1の磁性体の中心部同士と各アーム部の先端同士をそれぞれ磁気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の磁気部品。 The first magnetic material is arranged so that the second winding set is arranged on the first winding set and the first winding set is placed on the second winding set. Arrange multiple pieces above and below,
The magnetic component according to claim 1, wherein the second magnetic material magnetically connects the central portions of the first magnetic material arranged above and below and the tips of the respective arm portions. ..
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