WO2018173900A1 - リアクトル、電源回路 - Google Patents

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inductor
winding
reactor
coupling
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小谷　淳一
久賀 加藤
孝之 蛭間
制 森家
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present disclosure relates generally to a reactor and a power supply circuit, and more particularly to a reactor having a core and a power supply circuit including the same.
  • the composite transformer of Patent Document 1 includes a plurality of windings, a transformer core, and a plurality of inductor cores.
  • the transformer core includes a plurality of transformer magnetic legs that extend in the axial direction of the winding and can be wound around the winding.
  • the plurality of inductor cores have an inductor magnetic leg portion that extends in the axial direction of the winding and is capable of winding the winding.
  • the plurality of inductor cores are arranged such that the inductor magnetic leg portions are adjacent to the transformer magnetic leg portions in a direction orthogonal to the axis of the winding.
  • a plurality of windings are wound around a magnetic leg portion composed of a transformer magnetic leg portion and an inductor magnetic leg portion, and a magnetic flux is generated in the transformer magnetic leg portion and the inductor magnetic leg portion by energization.
  • the composite transformer disclosed in Patent Document 1 includes a magnetic insulating sheet interposed between the transformer core and the inductor core in order to prevent the transformer from being affected by the magnetic field generated in each of the transformer core and the inductor core. ing.
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object of the present disclosure is to provide a reactor that can be reduced in size and a power supply circuit including the reactor.
  • the reactor according to the first aspect of the present disclosure includes a plurality of windings, a coupling core, and an inductor core.
  • the coupling core has the plurality of windings wound thereon, and forms a coupling closed magnetic circuit that magnetically couples the plurality of windings.
  • the inductor core forms a closed magnetic circuit for an inductor together with a portion of the plurality of windings in the coupling core where one winding is wound.
  • the reactor according to the second aspect of the present disclosure includes a plurality of the inductor cores in the first aspect.
  • the number of the plurality of windings and the number of the plurality of inductor cores are the same.
  • the number of the plurality of windings and the number of the plurality of inductor cores are each two.
  • the two windings have the same number of turns.
  • the magnetic permeability of the coupling core is higher than the magnetic permeability of the inductor core.
  • the coupling core and the inductor core are made of different materials.
  • a saturation magnetic flux density of the inductor core is higher than a saturation magnetic flux density of the coupling core.
  • a power supply circuit includes the reactor according to any one of the first to sixth aspects, and a control unit.
  • the control unit controls a current flowing through the plurality of windings.
  • control unit shifts the phases of the ripple currents flowing through the plurality of windings.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a reactor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply circuit including the reactor described above.
  • FIG. 3 is a front view of the reactor described above.
  • FIG. 4 is a front view of a reactor according to a modification of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply circuit including the reactor described above.
  • the reactor 1 of the present embodiment includes a plurality (two in the present embodiment) of windings 2, a coupling core 3, and a plurality (two in the present embodiment) of inductor cores 4.
  • windings 2 When the two windings 2 are described separately, one winding 2 is described as the first winding 21 and the other winding 2 is described as the second winding 22.
  • inductor cores 4 When the two inductor cores 4 are described separately, one inductor core 4 is described as the first inductor core 41 and the other inductor core 4 is described as the second inductor core 42.
  • the reactor 1 of this embodiment is a two-phase magnetic coupling type reactor, and has a magnetic coupling function for magnetically coupling two windings 2 and an inductor function for accumulating magnetic energy.
  • the coupling core 3 is formed in a rectangular frame shape, and two windings 2 are wound around it.
  • the coupling core 3 forms a closed magnetic circuit and magnetically couples the two windings 2.
  • the inductor core 4 has a one-to-one correspondence with the winding 2.
  • the inductor core 4 is formed in a substantially C shape, and is arranged so as to form a closed magnetic circuit together with a portion of the coupling core 3 around which the corresponding winding 2 is wound.
  • the inductor core 4 is configured to store magnetic flux generated by energizing the corresponding winding 2 as magnetic energy.
  • the reactor 1 according to the present embodiment is used in, for example, a power supply circuit 100 provided in an automobile, a residential or non-residential power conditioner, an electronic device, and the like.
  • the power supply circuit 100 according to the present embodiment includes the reactor 1.
  • a circuit diagram of the power supply circuit 100 of this embodiment is shown in FIG.
  • the power supply circuit 100 of the present embodiment is a multi-phase boost chopper circuit that boosts and outputs an input voltage Vi.
  • the power supply circuit 100 includes a reactor 1, two switching elements (first switching element 111 and second switching element 112), two diodes (first diode 121 and second diode 122), a capacitor 131, and a control unit. 141.
  • a DC input voltage Vi is applied between the pair of input terminals 151 and 152.
  • a series circuit of the first winding 21 and the first switching element 111 of the reactor 1 Between the pair of input terminals 151 and 152, a series circuit of the first winding 21 and the first switching element 111 of the reactor 1, and a series circuit of the second winding 22 and the second switching element 112 of the reactor 1, Electrically connected in parallel.
  • the first winding 21 and the second winding 22 are magnetically coupled to each other by the coupling core 3. Further, the first winding 21 and the second winding 22 are electrically connected to the input terminal 151 on the high potential side so that the winding directions are opposite to each other.
  • the first switching element 111 and the second switching element 112 are configured by, for example, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Field Effect Transistor). One end of the first switching element 111 is electrically connected to the high potential side input terminal 151 via the first winding 21, and the other end is electrically connected to the low potential side input terminal 152.
  • the second switching element 112 has one end electrically connected to the high potential side input terminal 151 via the second winding 22 and the other end electrically connected to the low potential side input terminal 152. On / off of the first switching element 111 and the second switching element 112 is controlled by the control unit 141.
  • a series circuit of a first diode 121 and a capacitor 131 is electrically connected between both ends of the first switching element 111.
  • a series circuit of the second diode 122 and the capacitor 131 is electrically connected between both ends of the second switching element 112.
  • the series circuit of the first switching element 111 and the first diode 121 and the series circuit of the second switching element 112 and the second diode 122 are electrically connected in parallel between both ends of the capacitor 131.
  • the capacitor 131 is a smoothing capacitor and is electrically connected between the pair of output terminals 161 and 162.
  • the first diode 121 has an anode electrically connected to a connection point between the first winding 21 and the first switching element 111, and a cathode electrically connected to the capacitor 131.
  • the second diode 122 has an anode electrically connected to a connection point between the second winding 22 and the second switching element 112, and a cathode electrically connected to the capacitor 131.
  • the controller 141 is configured to control on / off of the first switching element 111 and the second switching element 112 directly or via a drive circuit.
  • the control unit 141 controls currents flowing through the first winding 21 and the second winding 22 by controlling on / off of the first switching element 111 and the second switching element 112, respectively.
  • the first switching element 111 is turned on, a current flows through the first winding 21, and the first inductor core 41 corresponding to the first winding 21 stores the magnetic flux generated from the first winding 21 as magnetic energy.
  • the first switching element 111 is turned off, the magnetic energy stored in the first inductor core 41 is released, whereby a current flows through the capacitor 131 and is charged.
  • the control unit 141 controls the first switching element 111 and the second switching element 112 so that the first switching element 111 and the second switching element 112 are alternately turned on. That is, the control unit 141 includes the first switching element 111 and the second switching element 112 so that the phase of the ripple current flowing through the first winding 21 and the phase of the ripple current flowing through the second winding 22 are shifted by 180 °. To control.
  • the first winding 21 and the second winding 22 wound around the coupling core 3 are configured such that the winding directions are opposite to each other. Therefore, the DC magnetic flux (DC component of the magnetic flux) generated in the closed magnetic path of the coupling core 3 by the first winding 21 and the second winding 22 cancels in the opposite directions. That is, in the power supply circuit 100 of the present embodiment, the reactor 1 functions as a magnetic cancellation type reactor.
  • the capacitor 131 repeats charging and discharging at a cycle twice that of the switching cycle of the first switching element 111 and the second switching element 112. Thereby, the size of the capacitor 131 can be reduced.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the winding 2 (the first winding 21 and the second winding 22).
  • the reactor 1 includes two windings 2 (first winding 21 and second winding 22), a coupling core 3, and two inductor cores 4 (first inductor core 41 and second inductor core 42). ) And.
  • the coupling core 3 is formed in a frame shape having a through hole 30 having a substantially rectangular outer shape in front view and an approximately rectangular opening shape.
  • the coupling core 3 includes a first shaft portion 31 and a second shaft portion 32 that face the first direction D1, and a first connection portion 33 and a second connection portion 34 that face the second direction D2 orthogonal to the first direction D1. And have.
  • the through hole 30 is formed to penetrate the coupling core 3 in a third direction D3 orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2.
  • the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32 are formed in a prismatic shape along the second direction D2.
  • a first winding 21 is wound around the first shaft portion 31.
  • a second winding 22 is wound around the second shaft portion 32.
  • the first connection part 33 and the second connection part 34 are formed in a prismatic shape along the first direction D1.
  • the 1st connection part 33 is formed so that the one end parts (upper end part in FIG. 3) of the 2nd direction D2 in the 1st axial part 31 and the 2nd axial part 32 may be connected.
  • the 2nd connection part 34 is formed so that the other end part (lower end part in FIG. 3) of the 2nd direction D2 in the 1st axial part 31 and the 2nd axial part 32 may be connected.
  • the coupling core 3 is a first shaft portion 31, a second shaft portion 32, a first connection portion 33, and a second connection portion 34, and is used for magnetic coupling with the first winding 21 and the second winding 22.
  • a closed magnetic circuit is formed.
  • the first winding 21 is a conductive wire (coil) wound around the first shaft portion 31 with the first shaft portion 31 as an axis.
  • the second winding 22 is a conductive wire (coil) wound around the second shaft portion 32 with the second shaft portion 32 as an axis.
  • the first winding 21 and the second winding 22 are wound in a rectangular tube shape so as to form a substantially rectangular frame when viewed from the axial direction (second direction D2).
  • the number of turns of the first winding 21 and the number of turns of the second winding 22 are the same.
  • the number of turns of the first winding 21 and the second winding 22 can be appropriately changed according to the design or the like.
  • the first winding 21 has a pair of end portions 211 and 212 that are drawn from one side (lower side in FIG. 1) in the second direction D2.
  • the second winding 22 has a pair of end portions 221 and 222 drawn out from one side (lower side in FIG. 1) in the second direction D2.
  • the first winding 21 and the second winding 22 have the same configuration.
  • the winding direction of the first winding 21 and the second winding 22 is determined by the connection relationship with the components to which the first winding 21 and the second winding 22 are electrically connected.
  • one end 211 of the first winding 21 is electrically connected to the input terminal 151 on the high potential side and the other end 212 is the first end of the pair of end portions 211 and 212.
  • the second winding 22 has one end 221 of the pair of end portions 221 and 222 that is electrically connected to a connection point between the second switching element 112 and the second diode 122, and the other end portion. 222 is electrically connected to the input terminal 151 on the high potential side (see FIG. 2).
  • the winding directions of the first winding 21 and the second winding 22 are opposite to each other. In other words, the direction of the current flowing through the first winding 21 and the direction of the current flowing through the second winding 22 are opposite to each other with respect to the coupled core 3.
  • the DC magnetic flux generated by the first winding 21 and the DC magnetic flux generated by the second winding 22 cancel each other in opposite directions.
  • the direction of the DC magnetic flux generated by the first winding 21 and the direction of the DC magnetic flux generated by the second winding 22 are conceptually indicated by the broken arrow Y12 in the closed magnetic circuit for coupling.
  • the direction of the DC magnetic flux generated by the first winding 21 and the second winding 22 indicated by the broken arrows Y11 and Y12 is an example and may be reversed.
  • the coupling core 3 is preferably configured to have a higher magnetic permeability in order to reduce the magnetic resistance between the first winding 21 and the second winding 22.
  • the DC magnetic flux generated by the first winding 21 and the DC magnetic flux generated by the second winding 22 cancel each other out in the closed magnetic path for coupling formed by the coupling core 3. Since it is comprised, the saturation magnetic flux density of the coupling core 3 may be low. Therefore, the coupling core 3 of the present embodiment is made of ferrite made of, for example, manganese / zinc (Mn—Zn), nickel / zinc (Ni—Zn), or the like.
  • the inductor core 4 is arranged side by side with the coupling core 3 in the first direction D1.
  • the two inductor cores 4 correspond to the two windings 2 on a one-to-one basis.
  • the first inductor core 41 corresponds to the first winding 21 wound around the first shaft portion 31 of the coupling core 3.
  • the first inductor core 41 is disposed on the first shaft portion 31 side (left side in FIG. 3) of the coupling core 3 in the first direction D1, and together with the first shaft portion 31, is a closed magnetic circuit for an inductor (closed magnetic field for the first inductor). Road).
  • the second inductor core 42 corresponds to the second winding 22 wound around the second shaft portion 32 of the coupling core 3.
  • the second inductor core 42 is disposed on the second shaft portion 32 side (right side in FIG. 3) of the coupling core 3 in the first direction D1, and together with the second shaft portion 32, the inductor closed magnetic circuit (second inductor closed magnetism). Road).
  • the first inductor core 41 has a substantially C-shaped outer shape in front view, and the dimensions of the second direction D2 and the third direction D3 are substantially the same as the dimensions of the coupling core 3 in the second direction D2 and the third direction D3. It is formed in the same way.
  • the first inductor core 41 has a main part 411, a first protruding part 412, and a second protruding part 413.
  • the main portion 411 is formed in a prismatic shape along the second direction D2, and is separated from the first shaft portion 31 on one side (left side in FIG. 3) in the first direction D1.
  • the first projecting portion 412 and the second projecting portion 413 are formed so as to project from both end portions of the main portion 411 in the second direction D2 toward the coupling core 3.
  • the first projecting portion 412 is formed so as to project from one end portion (the upper end portion in FIG. 3) of the main portion 411 in the second direction D2 toward the coupling core 3.
  • the first protrusion 412 is formed in a prismatic shape along the first direction D1, and the front end surface 414 (the right end surface in FIG. 3) is a surface 35 (FIG. 3) orthogonal to the first direction D1 in the coupling core 3. In the left side).
  • the 2nd protrusion part 413 is formed so that it may protrude toward the coupling core 3 from the other end part (lower end part in FIG. 3) of the 2nd direction D2 in the main part 411.
  • the second projecting portion 413 is formed in a prismatic shape along the first direction D1, and the front end surface 415 (the right end surface in FIG. 3) faces the one surface 35 orthogonal to the first direction D1 in the coupling core 3. ing.
  • the first inductor core 41 forms a first inductor closed magnetic circuit together with a portion of the coupling core 3 around which the first winding 21 is wound. Specifically, the first winding 21 is generated by the main portion 411, the first projecting portion 412, the second projecting portion 413 of the first inductor core 41, and the first shaft portion 31 of the coupling core 3. A closed magnetic circuit for the first inductor through which the magnetic flux passes is formed.
  • the first shaft portion 31 of the coupling core 3 serves as both a coupling closed magnetic circuit and a first inductor closed magnetic circuit.
  • the direction of the DC magnetic flux generated by the first winding 21 is conceptually indicated by a broken line arrow Y21.
  • the gap between the tip surface 414 of the first protrusion 412 and the one surface 35 of the coupling core 3 and the gap between the tip surface 415 of the second protrusion 413 and the one surface 35 of the coupling core 3 are: It becomes a magnetic gap.
  • the first inductor core 41 is disposed so that the front end surfaces 414 and 415 of the first protrusion 412 and the second protrusion 413 are close to the one surface 35 of the coupling core 3.
  • the first inductor core 41 and the coupling core 3 may be bonded with, for example, an adhesive.
  • the first inductor core 41 is configured to accumulate magnetic flux generated from the first winding 21 as magnetic energy.
  • the DC magnetic flux generated by the first winding 21 in the first inductor core 41 is not canceled out. Therefore, it is preferable that the first inductor core 41 is configured to have a higher saturation magnetic flux density.
  • the first inductor core 41 may have a low magnetic permeability. Therefore, the first inductor core 41 of the present embodiment is made of, for example, an alloy such as iron / silicon / aluminum (Fe—Si—Al), iron / nickel (Fe—Ni), or iron / silicon (Fe—Si). It is composed of a dust core.
  • the coupling core 3 is made of ferrite
  • the first inductor core 41 is made of a dust core.
  • the coupled core 3 has a higher magnetic permeability than the first inductor core 41.
  • the material constituting the first inductor core 41 has a higher saturation magnetic flux density than the material constituting the coupling core 3.
  • the magnetic flux density and inductance of the first inductor core 41 can be adjusted by the size of the cross-sectional area of the first inductor core 41.
  • the second inductor core 42 has a main portion 421, a first protrusion 422, and a second protrusion 423, and is opposite to the first inductor core 41 with respect to the coupling core 3 (on the right side in FIG. 3). Has been placed. Since the second inductor core 42 has the same configuration as the first inductor core 41, a detailed description thereof will be omitted.
  • the second inductor core 42 forms a second inductor closed magnetic circuit together with the portion of the coupling core 3 around which the second winding 22 is wound.
  • the second winding 22 is generated by the main portion 421, the first projecting portion 422, the second projecting portion 423 of the second inductor core 42, and the second shaft portion 32 of the coupling core 3.
  • a closed magnetic circuit for the second inductor through which the magnetic flux passes is formed.
  • the second shaft portion 32 of the coupling core 3 serves as both a coupling closed magnetic circuit and a second inductor closed magnetic circuit.
  • the direction of the DC magnetic flux generated by the second winding 22 is conceptually indicated by a dashed arrow Y22.
  • the coupling core and the inductor core formed in a rectangular frame shape are arranged side by side, and the winding is wound by integrating both the shaft portion of the coupling core and the shaft portion of the inductor core.
  • the reactor of the second comparative example is provided between the coupling core and the inductor core in addition to the configuration of the reactor of the first comparative example in order to prevent the magnetic fields generated in the coupling core and the inductor core from affecting each other.
  • the winding is wound around both the coupling core and the inductor core. Therefore, in the reactor of the first comparative example, the magnetic flux generated by the windings is concentrated on the coupling core having a high permeability among the coupling core and the inductor core.
  • the magnetic insulation member interposed between the coupling core and the inductor core causes the magnetic flux density of the magnetic flux generated in the coupling core and the magnetic flux density of the magnetic flux generated in the inductor core by the winding. And the difference is reduced.
  • the winding 2 is wound only on the coupling core 3 of the coupling core 3 and the inductor core 4. Therefore, in the reactor 1 of this embodiment, since the magnetic insulation sheet of the reactor of the comparative example 2 becomes unnecessary, size reduction can be achieved. Further, in the reactor of Comparative Example 2, magnetic flux (leakage magnetic flux) is concentrated on the magnetic insulating member, and this leakage magnetic flux may be linked to the windings, which may increase eddy current loss. In the reactor 1 of the present embodiment, no magnetic insulating member is provided and no leakage magnetic flux is generated, so that eddy current loss of the winding 2 can be suppressed.
  • the number of windings 2 is not limited to two and may be three or more. Further, the number of inductor cores 4 is not limited to two, and may be three or more.
  • the control unit that controls the current flowing through the three windings shifts the phase of the ripple current flowing through the three windings by 120 °. It is preferable that it is comprised.
  • the number of windings 2 and the number of inductor cores 4 are the same, but the number of windings 2 and the number of inductor cores 4 may be different from each other.
  • the configuration of the power supply circuit 100 including the reactor 1 is not limited to the multiphase boost chopper circuit (see FIG. 2).
  • FIG. 4 the front view of the reactor 1A of one modification is shown.
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of a power supply circuit 100A including a reactor 1A according to a modification.
  • the reactor 1A includes two windings 2 (first winding 21 and second winding 22), a coupling core 3, and one inductor core 4 (first inductor core 41). That is, the reactor 1A has a configuration in which the second inductor core 42 is omitted from the reactor 1 (see FIGS. 1 and 3) described above.
  • the power supply circuit 100A is an LLC current resonance converter circuit including a reactor 1A and a control unit 142.
  • the power supply circuit 100A further includes a first switching element 113, a second switching element 114, a first diode 123, a second diode 124, a first capacitor 132, and a second capacitor 133.
  • a series circuit of the first switching element 113 and the second switching element 114 is electrically connected between a pair of input terminals 151 and 152 to which the input voltage Vi is applied.
  • the first switching element 113 and the second switching element 114 are configured by, for example, MOSFETs, and ON / OFF is controlled by the control unit 142.
  • a series circuit of the first capacitor 132 and the first winding 21 of the reactor 1A is electrically connected between both ends of the second switching element 114.
  • “171” in FIG. 5 indicates the leakage inductance of the reactor 1A.
  • the size of the leakage inductance 171 can be adjusted by the size of the cross-sectional area of the first inductor core 41 of the reactor 1A.
  • the leakage inductance 171 functions as a resonance inductor.
  • the first capacitor 132 is a resonance capacitor.
  • the reactor 1 ⁇ / b> A has a center tap provided on the second winding 22.
  • a series circuit of a first diode 123 and a second capacitor 133 is electrically connected between one end of the second winding 22 and the center tap, and a second circuit is connected between the other end of the second winding 22 and the center tap.
  • a series circuit of the diode 124 and the second capacitor 133 is electrically connected.
  • the second capacitor 133 is a smoothing capacitor and is electrically connected between the pair of output terminals 161 and 162.
  • the first diode 123 has an anode electrically connected to one end of the second winding 22 and a cathode electrically connected to the second capacitor 133.
  • the second diode 124 has an anode electrically connected to the other end of the second winding 22 and a cathode electrically connected to the second capacitor 133.
  • the control unit 142 controls currents flowing through the first winding 21 and the second winding 22 by controlling on / off of the first switching element 113 and the second switching element 114, respectively.
  • the control unit 142 controls the first switching element 113 and the second switching element 114 so that the first switching element 113 and the second switching element 114 are alternately turned on. As a result, an output voltage Vo is generated across the second capacitor 133.
  • the reactor 1 may have a configuration in which two windings 2, a coupling core 3, and two inductor cores 4 are integrally sealed by a sealing member such as a resin. Thereby, the winding shift
  • the reactor 1 may have a configuration including a bobbin.
  • the bobbin is provided so that the winding 2 is wound and the shaft portions (the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32) of the coupling core 3 pass.
  • each of the coupling core 3 and the inductor core 4 is integrally formed, and may be configured to be divided into a plurality of portions.
  • each of the coupling core 3 and the inductor core 4 may be divided into two in the second direction D2.
  • the coupling core 3 and the inductor core 4 may be made of the same material.
  • the coupling core 3 and the inductor core 4 may be integrally formed.
  • the reactor (1, 1A) includes a plurality of windings (2, 21, 22), a coupling core (3, 3A), an inductor core (4, 41, 42), Is provided.
  • the coupling core (3, 3A) is wound with a plurality of windings (2, 21, 22), and forms a coupling closed magnetic circuit that magnetically couples the plurality of windings (2, 21, 22).
  • the inductor core (4, 41, 42) includes a main portion (411, 421), a first protrusion (412, 422) protruding from one end of the main portion (411, 421), and the main portion (411, 421).
  • the inductor core (4, 41, 42) has a portion where one winding (2, 21, 22) of the plurality of windings (2, 21, 22) in the coupling core (3, 3A) is wound. A closed magnetic circuit for the inductor is formed.
  • the reactor (1) according to the second aspect includes a plurality of inductor cores (4, 41, 42) in the first aspect.
  • the number of the plurality of windings (2, 21, 22) is the same as the number of the plurality of inductor cores (4, 41, 42).
  • the number of the plurality of windings (2, 21, 22) and the number of the plurality of inductor cores (4, 41, 42) are each two. is there.
  • the two windings (2, 21, 22) have the same number of turns.
  • the DC magnetic fluxes generated by the two windings (2, 21, 22) in the closed magnetic circuit for coupling can be canceled each other, and the coupling core (3) can be reduced in size. be able to.
  • the magnetic permeability of the coupling core (3, 3A) is higher than the magnetic permeability of the inductor core (4, 41, 42). high.
  • the coupling core (3, 3A) and the inductor core (4, 41, 42) are made of different materials. Yes.
  • the saturation magnetic flux density of the inductor core (4, 41, 42) is higher than the saturation magnetic flux density of the coupling core (3, 3A).
  • the inductor core (4, 41, 42) can be reduced in size.
  • the power supply circuit (100, 100A) according to the seventh aspect includes the reactor (1, 1A) of any one of the first to sixth aspects and the control unit (141, 142).
  • the control units (141, 142) control the current flowing through the plurality of windings (2, 21, 22).
  • the power supply circuit (100, 100A) including the reactor (1, 1A) can be reduced in size.
  • control units (141, 142) shift the phases of the ripple currents flowing through the plurality of windings (2, 21, 22) from each other.

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Abstract

小型化を図ることが可能なリアクトル、及びこれを備えた電源回路を提供する。リアクトル（１）は、複数の巻線（２）と、結合コア（３）と、インダクタコア（４）と、を備える。結合コア（３）は、複数の巻線（２）が巻かれており、複数の巻線（２）を磁気的に結合する結合用閉磁路を形成する。インダクタコア（４）は、主部（４１１，４２１）、主部（４１１，４２１）の一端から突出した第１突出部（４１２，４２２）、及び主部（４１１，４２１）の他端から突出した第２突出部（４１３，４２３）を有し、第１突出部（４１２，４２２）及び第２突出部（４１３，４２３）がそれぞれ結合コア（３）と磁気的に接続される。インダクタコア（４）は、結合コア（３）における複数の巻線（２）のうち１つの巻線（２）が巻かれている部分と共にインダクタ用閉磁路を形成する。

Description

リアクトル、電源回路
　本開示は、一般にリアクトル、電源回路に関し、より詳細にはコアを有するリアクトル、及びこれを備えた電源回路に関する。
　従来、単一のトランスと複数のインダクタとを備える複合型変圧器（リアクトル）が開示されている（例えば特許文献１参照）。
　特許文献１の複合型変圧器は、複数の巻線と、トランスコアと、複数のインダクタコアとを備えている。トランスコアは、巻線の軸線方向に延び、巻線が巻き回し可能なトランス用磁脚部を複数有する。複数のインダクタコアは、巻線の軸線方向に延び、巻線が巻き回し可能なインダクタ用磁脚部を有する。また、複数のインダクタコアは、インダクタ用磁脚部がトランス用磁脚部に対して、巻線の軸線に直交する方向に隣り合うように配置される。複数の巻線が、トランス用磁脚部とインダクタ用磁脚部とから構成される磁脚部に巻き回しされ、通電によりトランス用磁脚部とインダクタ用磁脚部に磁束を生じる。
　また、特許文献１の複合型変圧器は、トランスコアとインダクタコアとのそれぞれに生じる磁界の影響を受けることを防止するために、トランスコアとインダクタコアとの間に介在する磁気絶縁シートを備えている。
　リアクトルの分野では、リアクトルの更なる小型化が望まれている。
特開２０１２－５４４８４号公報
　本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、小型化を図ることが可能なリアクトル、及びこれを備えた電源回路を提供することにある。
　本開示の第１態様に係るリアクトルは、複数の巻線と、結合コアと、インダクタコアと、を備える。前記結合コアは、前記複数の巻線が巻かれており、前記複数の巻線を磁気的に結合する結合用閉磁路を形成する。前記インダクタコアは、前記結合コアにおける前記複数の巻線のうち１つの巻線が巻かれている部分と共にインダクタ用閉磁路を形成する。
　本開示の第２態様に係るリアクトルは、第１態様において、前記インダクタコアを複数備える。前記複数の巻線の個数と前記複数のインダクタコアの個数とは同数である。
　本開示の第３態様に係るリアクトルでは、第２態様において、前記複数の巻線の個数、及び前記複数のインダクタコアの個数は、それぞれ２個である。
　本開示の第４態様に係るリアクトルでは、第３態様において、前記２個の巻線は、互いに同じ巻数である。
　本開示の第５態様に係るリアクトルでは、第１～第４態様のいずれかにおいて、前記結合コアの透磁率は、前記インダクタコアの透磁率よりも高い。
　本開示の第６態様に係るリアクトルでは、第１～第５態様のいずれかにおいて、前記結合コアと前記インダクタコアとは互いに異なる材料で構成されている。前記インダクタコアの飽和磁束密度は、前記結合コアの飽和磁束密度よりも高い。
　本開示の第７態様に係る電源回路は、第１～第６態様のいずれかのリアクトルと、制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の巻線に流れる電流を制御する。
　本開示の第８態様に係る電源回路では、第７態様において、前記制御部は、前記複数の巻線に流れるリップル電流の位相を互いにずらす。
図１は、本開示の一実施形態に係るリアクトルの外観斜視図である。 図２は、同上のリアクトルを備える電源回路の回路図である。 図３は、同上のリアクトルの正面図である。 図４は、本開示の一実施形態の変形例に係るリアクトルの正面図である。 図５は、同上のリアクトルを備える電源回路の回路図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
　（１）概要
　本実施形態のリアクトル１の外観斜視図を図１に示す。本実施形態のリアクトル１は、複数（本実施形態では２つ）の巻線２と、結合コア３と、複数（本実施形態では２つ）のインダクタコア４と、を備えている。２つの巻線２を区別して説明する場合、一方の巻線２を第１巻線２１、他方の巻線２を第２巻線２２として説明する。また、２つのインダクタコア４を区別して説明する場合、一方のインダクタコア４を第１インダクタコア４１、他方のインダクタコア４を第２インダクタコア４２として説明する。
　本実施形態のリアクトル１は、２相の磁気結合型のリアクトルであり、２つの巻線２を磁気的に結合する磁気結合機能と、磁気エネルギを蓄積するインダクタ機能と、を有する。
　結合コア３は、矩形の枠状に形成されており、２つの巻線２が巻かれている。結合コア３は、閉磁路を形成しており、２つの巻線２を磁気的に結合する。インダクタコア４は、巻線２と一対一に対応している。インダクタコア４は、略Ｃ字状に形成されており、結合コア３において対応する巻線２が巻かれている部分と共に閉磁路を形成するように配置されている。インダクタコア４は、対応する巻線２が通電されることによって生じる磁束を磁気エネルギとして蓄積するように構成されている。
　本実施形態のリアクトル１は、例えば、自動車、住宅用又は非住宅用のパワーコンディショナ、電子機器等に設けられる電源回路１００に用いられる。言い換えれば、本実施形態の電源回路１００は、リアクトル１を備えている。本実施形態の電源回路１００の回路図を図２に示す。
　本実施形態の電源回路１００は、入力電圧Ｖｉを昇圧して出力するマルチフェーズ型の昇圧チョッパ回路である。電源回路１００は、リアクトル１と、２つのスイッチング素子（第１スイッチング素子１１１，第２スイッチング素子１１２）と、２つのダイオード（第１ダイオード１２１，第２ダイオード１２２）と、コンデンサ１３１と、制御部１４１と、を備えている。
　本実施形態の電源回路１００では、一対の入力端子１５１，１５２間に直流の入力電圧Ｖｉが印加される。一対の入力端子１５１，１５２間には、リアクトル１の第１巻線２１及び第１スイッチング素子１１１の直列回路と、リアクトル１の第２巻線２２及び第２スイッチング素子１１２の直列回路とが、電気的に並列接続されている。
　第１巻線２１と第２巻線２２とは、結合コア３によって互いに磁気的に結合されている。また、第１巻線２１と第２巻線２２とは、巻方向が互いに逆向きとなるように高電位側の入力端子１５１と電気的に接続されている。
　第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成されている。第１スイッチング素子１１１は、一端が第１巻線２１を介して高電位側の入力端子１５１に電気的に接続され、他端が低電位側の入力端子１５２に電気的に接続されている。第２スイッチング素子１１２は、一端が第２巻線２２を介して高電位側の入力端子１５１に電気的に接続され、他端が低電位側の入力端子１５２に電気的に接続されている。第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２は、制御部１４１によってオン／オフが制御される。
　第１スイッチング素子１１１の両端間には、第１ダイオード１２１とコンデンサ１３１の直列回路が電気的に接続されている。第２スイッチング素子１１２の両端間には、第２ダイオード１２２とコンデンサ１３１の直列回路が電気的に接続されている。言い換えれば、コンデンサ１３１の両端間に、第１スイッチング素子１１１及び第１ダイオード１２１の直列回路と、第２スイッチング素子１１２及び第２ダイオード１２２の直列回路とが、電気的に並列接続されている。
　コンデンサ１３１は、平滑コンデンサであり、一対の出力端子１６１，１６２間に電気的に接続されている。第１ダイオード１２１は、アノードが第１巻線２１と第１スイッチング素子１１１との接続点に電気的に接続され、カソードがコンデンサ１３１と電気的に接続されている。第２ダイオード１２２は、アノードが第２巻線２２と第２スイッチング素子１１２との接続点に電気的に接続され、カソードがコンデンサ１３１と電気的に接続されている。
　制御部１４１は、直接的又は駆動回路を介して第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２のオン／オフを制御するように構成されている。制御部１４１は、第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２のオン／オフを制御することにより、第１巻線２１及び第２巻線２２それぞれに流れる電流を制御する。第１スイッチング素子１１１がオンすると、第１巻線２１に電流が流れ、第１巻線２１に対応する第１インダクタコア４１が、第１巻線２１から生じる磁束を磁気エネルギとして蓄積する。第１スイッチング素子１１１がオフすると、第１インダクタコア４１に蓄積された磁気エネルギが放出されることによって、コンデンサ１３１に電流が流れて充電される。第２スイッチング素子１１２がオン／オフした場合の動作は、第１スイッチング素子１１１がオン／オフした場合の動作と同様であるので、説明を省略する。第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２がオン／オフすることによって、コンデンサ１３１の両端間に入力電圧Ｖｉを昇圧した出力電圧Ｖｏが生成される。
　制御部１４１は、第１スイッチング素子１１１と第２スイッチング素子１１２が交互にオンするように、第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２を制御する。つまり、制御部１４１は、第１巻線２１に流れるリップル電流の位相と、第２巻線２２に流れるリップル電流の位相とが１８０°ずれるように、第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２を制御する。
　結合コア３に巻かれている第１巻線２１及び第２巻線２２は、巻方向が互いに逆向きとなるように構成されている。したがって、第１巻線２１と第２巻線２２とが結合コア３の閉磁路に発生させる直流磁束（磁束の直流成分）は、互いに逆向きで打ち消し合う。つまり、本実施形態の電源回路１００では、リアクトル１は、磁気相殺型のリアクトルとして機能する。
　本実施形態の電源回路１００では、第１スイッチング素子１１１及び第２スイッチング素子１１２のスイッチング周期に対して、２倍の周期でコンデンサ１３１が充電と放電を繰り返す。これにより、コンデンサ１３１の小型化を図ることができる。
　（２）詳細
　以下に、本実施形態のリアクトル１の詳細な構成について図１、及び図３を参照して説明する。なお、図３では、巻線２（第１巻線２１、第２巻線２２）の構成を概略的に示している。
　本実施形態のリアクトル１は、２つの巻線２（第１巻線２１、第２巻線２２）と、結合コア３と、２つのインダクタコア４（第１インダクタコア４１、第２インダクタコア４２）と、を備えている。
　結合コア３は、正面視の外形が略長方形状であり、開口形状が略長方形状の貫通孔３０を有する枠状に形成されている。結合コア３は、第１方向Ｄ１に対向する第１軸部３１及び第２軸部３２と、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に対向する第１接続部３３及び第２接続部３４とを有する。貫通孔３０は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交する第３方向Ｄ３において結合コア３を貫通するように形成されている。
　第１軸部３１及び第２軸部３２は、第２方向Ｄ２に沿った角柱状に形成されている。第１軸部３１には第１巻線２１が巻かれている。第２軸部３２には第２巻線２２が巻かれている。第１接続部３３及び第２接続部３４は、第１方向Ｄ１に沿った角柱状に形成されている。第１接続部３３は、第１軸部３１及び第２軸部３２における第２方向Ｄ２の一端部（図３では上端部）同士を接続するように形成されている。第２接続部３４は、第１軸部３１及び第２軸部３２における第２方向Ｄ２の他端部（図３では下端部）同士を接続するように形成されている。
　結合コア３は、第１軸部３１、第２軸部３２、第１接続部３３、及び第２接続部３４で、第１巻線２１と第２巻線２２と磁気的に結合する結合用閉磁路を形成している。
　第１巻線２１は、第１軸部３１を軸として第１軸部３１に巻かれた導電線（コイル）である。第２巻線２２は、第２軸部３２を軸として第２軸部３２に巻かれた導電線（コイル）である。第１巻線２１及び第２巻線２２は、それぞれの軸方向（第２方向Ｄ２）から見て略矩形枠となるように角筒状に巻かれている。第１巻線２１の巻数と第２巻線２２の巻数とは、互いに同数である。第１巻線２１及び第２巻線２２の巻数は、設計等に応じて適宜変更可能である。
　図１に示すように、第１巻線２１は、一対の端部２１１，２１２が第２方向Ｄ２の一方側（図１では下側）から引き出されている。第２巻線２２は、一対の端部２２１，２２２が第２方向Ｄ２の一方側（図１では下側）から引き出されている。第１巻線２１と第２巻線２２とは互いに同様の構成である。第１巻線２１及び第２巻線２２の巻方向は、第１巻線２１及び第２巻線２２が電気的に接続される構成要素との接続関係によって決定される。本実施形態では、第１巻線２１は、一対の端部２１１，２１２のうち、一方の端部２１１が高電位側の入力端子１５１に電気的に接続され、他方の端部２１２が第１スイッチング素子１１１と第１ダイオード１２１との接続点に電気的に接続されている（図２参照）。また、第２巻線２２は、一対の端部２２１，２２２のうち、一方の端部２２１が第２スイッチング素子１１２と第２ダイオード１２２との接続点に電気的に接続され、他方の端部２２２が高電位側の入力端子１５１に電気的に接続されている（図２参照）。これにより、第１巻線２１と第２巻線２２との巻方向が互いに逆向きとなる。言い換えれば、結合コア３に対して、第１巻線２１に流れる電流の向きと、第２巻線２２に流れる電流の向きとが、互いに逆向きとなる。したがって、結合コア３が形成する結合用閉磁路において、第１巻線２１が発生させる直流磁束と、第２巻線２２が発生させる直流磁束とが互いに逆向きとなって打ち消し合う。図３では、結合用閉磁路において、第１巻線２１が発生させる直流磁束の向きを破線矢印Ｙ１１、第２巻線２２が発生させる直流磁束の向きを破線矢印Ｙ１２で概念的に示している。図３において、破線矢印Ｙ１１，Ｙ１２で示した第１巻線２１及び第２巻線２２が発生させる直流磁束の向きは、一例であって、逆向きであってもよい。
　結合コア３は、第１巻線２１と第２巻線２２との間の磁気抵抗を低減するために、透磁率がより高くなるように構成されていることが好ましい。一方、本実施形態のリアクトル１では、結合コア３が形成する結合用閉磁路において、第１巻線２１が発生させる直流磁束と第２巻線２２が発生させる直流磁束とが互いに打ち消し合うように構成されているため、結合コア３の飽和磁束密度が低くてもよい。そこで、本実施形態の結合コア３は、例えば、マンガン・亜鉛（Ｍｎ－Ｚｎ）、ニッケル・亜鉛（Ｎｉ－Ｚｎ）等を材料とするフェライトで構成されている。
　インダクタコア４は、結合コア３と第１方向Ｄ１に並んで配置されている。２つのインダクタコア４は、２つの巻線２と一対一に対応している。具体的には、第１インダクタコア４１は、結合コア３の第１軸部３１に巻かれている第１巻線２１に対応している。第１インダクタコア４１は、第１方向Ｄ１において結合コア３の第１軸部３１側（図３では左側）に配置されており、第１軸部３１と共にインダクタ用閉磁路（第１インダクタ用閉磁路）を形成している。第２インダクタコア４２は、結合コア３の第２軸部３２に巻かれている第２巻線２２に対応している。第２インダクタコア４２は、第１方向Ｄ１において結合コア３の第２軸部３２側（図３では右側）に配置されており、第２軸部３２と共にインダクタ用閉磁路（第２インダクタ用閉磁路）を形成している。
　第１インダクタコア４１は、正面視の外形が略Ｃ字状であり、第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３それぞれの寸法が、結合コア３の第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３の寸法と略同じに形成されている。第１インダクタコア４１は、主部４１１、第１突出部４１２、及び第２突出部４１３を有している。
　主部４１１は、第２方向Ｄ２に沿った角柱状に形成されており、第１軸部３１に対して第１方向Ｄ１の一方側（図３では左側）に離れている。
　第１突出部４１２及び第２突出部４１３は、第２方向Ｄ２における主部４１１の両端部から結合コア３に向かって突出するように形成されている。第１突出部４１２は、主部４１１における第２方向Ｄ２の一端部（図３では上端部）から結合コア３に向かって突出するように形成されている。第１突出部４１２は、第１方向Ｄ１に沿った角柱状に形成されており、先端面４１４（図３では右端面）が、結合コア３における第１方向Ｄ１に直交する一面３５（図３では左面）と対向している。第２突出部４１３は、主部４１１における第２方向Ｄ２の他端部（図３では下端部）から結合コア３に向かって突出するように形成されている。第２突出部４１３は、第１方向Ｄ１に沿った角柱状に形成されており、先端面４１５（図３では右端面）が、結合コア３における第１方向Ｄ１に直交する一面３５と対向している。
　第１インダクタコア４１は、結合コア３における第１巻線２１が巻かれている部分と共に第１インダクタ用閉磁路を形成している。具体的には、第１インダクタコア４１の主部４１１、第１突出部４１２、及び第２突出部４１３と、結合コア３の第１軸部３１とで、第１巻線２１が発生させた磁束が通る第１インダクタ用閉磁路を形成している。結合コア３の第１軸部３１は、結合用閉磁路と第１インダクタ用閉磁路とを兼用している。図３では、第１インダクタ用閉磁路において、第１巻線２１が発生させる直流磁束の向きを破線矢印Ｙ２１で概念的に示している。
　第１インダクタ用閉磁路において、第１突出部４１２の先端面４１４と結合コア３の一面３５との隙間、及び第２突出部４１３の先端面４１５と結合コア３の一面３５との隙間が、磁気ギャップとなる。本実施形態では、第１インダクタコア４１は、第１突出部４１２及び第２突出部４１３の先端面４１４，４１５が結合コア３の一面３５と近接するように配置されている。第１インダクタコア４１と結合コア３とは、例えば接着剤等により接着されていてもよい。
　第１インダクタコア４１は、第１巻線２１から生じる磁束を磁気エネルギとして蓄積するように構成されている。第１巻線２１が第１インダクタコア４１内に生じさせる直流磁束は、相殺されない。したがって、第１インダクタコア４１は、飽和磁束密度がより高くなるように構成されていることが好ましい。一方、第１インダクタコア４１は、透磁率が低くてもよい。そこで、本実施形態の第１インダクタコア４１は、例えば、鉄・ケイ素・アルミニウム（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ）、鉄・ニッケル（Ｆｅ－Ｎｉ）、鉄・ケイ素（Ｆｅ－Ｓｉ）等の合金を材料とする圧粉磁心（ダストコア）で構成されている。
　上述したように、本実施形態のリアクトル１では、結合コア３はフェライトで構成されており、第１インダクタコア４１は圧粉磁心で構成されている。結合コア３と第１インダクタコア４１とを比較した場合、結合コア３の方が第１インダクタコア４１よりも透磁率が高い。また、結合コア３と第１インダクタコア４１とを比較した場合、第１インダクタコア４１を構成する材料の方が結合コア３を構成する材料よりも飽和磁束密度が高い。なお、第１インダクタコア４１の磁束密度、インダクタンスの大きさは、第１インダクタコア４１の断面積の大きさによっても調整可能である。
　第２インダクタコア４２は、主部４２１、第１突出部４２２、及び第２突出部４２３を有しており、結合コア３に対して第１インダクタコア４１と反対側（図３では右側）に配置されている。第２インダクタコア４２は、第１インダクタコア４１と同様の構成であるので詳細な説明を省略する。
　第２インダクタコア４２は、結合コア３における第２巻線２２が巻かれている部分と共に第２インダクタ用閉磁路を形成している。具体的には、第２インダクタコア４２の主部４２１、第１突出部４２２、及び第２突出部４２３と、結合コア３の第２軸部３２とで、第２巻線２２が発生させた磁束が通る第２インダクタ用閉磁路を形成している。結合コア３の第２軸部３２は、結合用閉磁路と第２インダクタ用閉磁路とを兼用している。図３では、第２インダクタ用閉磁路において、第２巻線２２が発生させる直流磁束の向きを破線矢印Ｙ２２で概念的に示している。
　（３）利点
　次に、本実施形態のリアクトル１の利点について説明する。まず、本実施形態のリアクトル１との比較に用いる第１比較例及び第２比較例のリアクトルについて説明する。
　第１比較例のリアクトルは、矩形枠状に形成された結合コア及びインダクタコアが並べて配置され結合コアの軸部とインダクタコアの軸部との両方を一体にして巻線が巻かれている点が、本実施形態のリアクトル１と異なる。第２比較例のリアクトルは、結合コア及びインダクタコアに生じる磁界が相互に影響を与えることを防止するために、第１比較例のリアクトルの構成から更に、結合コアとインダクタコアとの間に設けられた磁気絶縁部材を備えている。
　第１比較例のリアクトルは、巻線が結合コアとインダクタコアとの両方に巻かれている。そのため、第１比較例のリアクトルでは、巻線が発生させる磁束が、結合コアとインダクタコアのうち透磁率が高い結合コアに集中してしまう。第２比較例のリアクトルでは、結合コアとインダクタコアとの間に介在する磁気絶縁部材により、巻線が結合コアに発生させる磁束の磁束密度と、巻線がインダクタコアに発生させる磁束の磁束密度との差が低減する。
　本実施形態のリアクトル１は、結合コア３とインダクタコア４のうち結合コア３にのみ巻線２が巻かれている。したがって、本実施形態のリアクトル１では、比較例２のリアクトルの磁気絶縁シートが不要となるので、小型化を図ることができる。また、比較例２のリアクトルでは、磁気絶縁部材に磁束（漏れ磁束）が集中し、この漏れ磁束が巻線と鎖交して渦電流損が増加するおそれがあった。本実施形態のリアクトル１では、磁気絶縁部材を備えておらず、漏れ磁束が発生しないので、巻線２の渦電流損を抑制することができる。
　＜変形例＞
　次に、本実施形態のリアクトル１の変形例について説明する。以下の説明において、上述したリアクトル１と共通する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　巻線２の個数は、２個に限らず、３個以上の複数であってもよい。また、インダクタコア４の個数は、２個に限らず、３個以上の複数であってもよい。また、例えば３個の巻線を有するリアクトルを備えた電源回路では、３個の巻線に流れる電流を制御する制御部は、３個の巻線に流れるリップル電流の位相を１２０°ずつずらすように構成されていることが好ましい。
　上述したリアクトル１では、巻線２の個数とインダクタコア４の個数が同数であるが、巻線２の個数とインダクタコア４の個数とは、互いに異なる個数であってもよい。また、リアクトル１を備える電源回路１００の構成は、マルチフェーズ型の昇圧チョッパ回路（図２参照）に限らない。図４に、一変形例のリアクトル１Ａの正面図を示す。図５に、一変形例のリアクトル１Ａを備える電源回路１００Ａの等価回路図を示す。
　リアクトル１Ａは、２個の巻線２（第１巻線２１、第２巻線２２）と、結合コア３と、１個のインダクタコア４（第１インダクタコア４１）と、を備えている。つまり、リアクトル１Ａは、上述したリアクトル１（図１，３参照）から第２インダクタコア４２を省いた構成である。
　電源回路１００Ａは、リアクトル１Ａと、制御部１４２と、を備えたＬＬＣ電流共振コンバータ回路である。電源回路１００Ａは、第１スイッチング素子１１３、第２スイッチング素子１１４、第１ダイオード１２３、第２ダイオード１２４、第１コンデンサ１３２、及び第２コンデンサ１３３を更に備えている。
　入力電圧Ｖｉが印加される一対の入力端子１５１，１５２間に、第１スイッチング素子１１３と第２スイッチング素子１１４の直列回路が電気的に接続されている。第１スイッチング素子１１３及び第２スイッチング素子１１４は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、制御部１４２によってオン／オフが制御される。第２スイッチング素子１１４の両端間に、第１コンデンサ１３２とリアクトル１Ａの第１巻線２１の直列回路が電気的に接続されている。また、図５中の「１７１」は、リアクトル１Ａの漏れインダクタンスを示している。漏れインダクタンス１７１の大きさは、リアクトル１Ａの第１インダクタコア４１の断面積の大きさ等により調整可能である。電源回路１００Ａにおいて、漏れインダクタンス１７１は、共振用インダクタとして機能する。第１コンデンサ１３２は、共振用コンデンサである。
　リアクトル１Ａは、第２巻線２２にセンタータップが設けられている。第２巻線２２の一端とセンタータップとの間に第１ダイオード１２３と第２コンデンサ１３３の直列回路が電気的に接続され、第２巻線２２の他端とセンタータップとの間に第２ダイオード１２４と第２コンデンサ１３３の直列回路が電気的に接続されている。第２コンデンサ１３３は、平滑コンデンサであり、一対の出力端子１６１，１６２間に電気的に接続されている。第１ダイオード１２３は、アノードが第２巻線２２の一端に電気的に接続され、カソードが第２コンデンサ１３３に電気的に接続されている。第２ダイオード１２４は、アノードが第２巻線２２の他端に電気的に接続され、カソードが第２コンデンサ１３３に電気的に接続されている。
　制御部１４２は、第１スイッチング素子１１３及び第２スイッチング素子１１４のオン／オフを制御することにより、第１巻線２１及び第２巻線２２それぞれに流れる電流を制御する。制御部１４２は、第１スイッチング素子１１３と第２スイッチング素子１１４が交互にオンするように第１スイッチング素子１１３及び第２スイッチング素子１１４を制御する。これにより、第２コンデンサ１３３の両端間に出力電圧Ｖｏが生成される。
　以下に、リアクトル１のその他の変形例について説明する。
　リアクトル１は、樹脂等の封止部材によって、２個の巻線２と、結合コア３と、２個のインダクタコア４とが一体に封止された構成であってもよい。これにより、巻線２の巻ずれを抑制することができる。
　また、リアクトル１は、ボビンを備えた構成であってもよい。ボビンは、巻線２が巻かれ、結合コア３の軸部（第１軸部３１、第２軸部３２）が通るように設けられる。
　また、リアクトル１は、結合コア３及びインダクタコア４のそれぞれが、一体に形成された構成に限らず、複数に分割された構成であってもよい。例えば、結合コア３及びインダクタコア４のそれぞれは、第２方向Ｄ２において２つに分割された構成であってもよい。
　また、リアクトル１は、結合コア３とインダクタコア４とが同じ材料により構成されていてもよい。この場合、結合コア３とインダクタコア４とが一体に形成されていてもよい。
　（４）まとめ
　第１態様に係るリアクトル（１，１Ａ）は、複数の巻線（２，２１，２２）と、結合コア（３，３Ａ）と、インダクタコア（４，４１，４２）と、を備える。結合コア（３，３Ａ）は、複数の巻線（２，２１，２２）が巻かれており、複数の巻線（２，２１，２２）を磁気的に結合する結合用閉磁路を形成する。インダクタコア（４，４１，４２）は、主部（４１１，４２１）、主部（４１１，４２１）の一端から突出した第１突出部（４１２，４２２）、及び主部（４１１，４２１）の他端から突出した第２突出部（４１３，４２３）を有し、第１突出部（４１２，４２２）及び第２突出部（４１３，４２３）がそれぞれ結合コア（３，３Ａ）と磁気的に接続される。インダクタコア（４，４１，４２）は、結合コア（３，３Ａ）における複数の巻線（２，２１，２２）のうち１つの巻線（２，２１，２２）が巻かれている部分と共にインダクタ用閉磁路を形成する。
　この構成によれば、結合コア（３，３Ａ）とインダクタコア（４，４１，４２）のうち結合コア（３，３Ａ）にのみ巻線（２，２１，２２）が巻かれているので、リアクトル（１，１Ａ）の小型化を図ることができる。
　第２態様に係るリアクトル（１）は、第１態様において、インダクタコア（４，４１，４２）を複数備える。複数の巻線（２，２１，２２）の個数と複数のインダクタコア（４，４１，４２）の個数とは同数である。
　この構成によれば、複数の巻線（２，２１，２２）の各々が発生させた磁束を磁気エネルギとして蓄積するインダクタ機能を実現することができる。
　第３態様に係るリアクトル（１）では、第２態様において、複数の巻線（２，２１，２２）の個数、及び複数のインダクタコア（４，４１，４２）の個数は、それぞれ２個である。
　この構成によれば、２相の磁気結合型のリアクトルを実現することができる。
　第４態様に係るリアクトル（１）では、第３態様において、２個の巻線（２，２１，２２）は、互いに同じ巻数である。
　この構成によれば、結合用閉磁路において２個の巻線（２，２１，２２）が生じさせる直流磁束が互いに打ち消し合うように構成することができ、結合コア（３）の小型化を図ることができる。
　第５態様に係るリアクトル（１，１Ａ）では、第１～第４態様のいずれかにおいて、結合コア（３，３Ａ）の透磁率は、インダクタコア（４，４１，４２）の透磁率よりも高い。
　この構成によれば、複数の巻線（２，２１，２２）間の磁気抵抗の低減を図ることができる。
　第６態様に係るリアクトル（１，１Ａ）では、第１～第５態様のいずれかにおいて、結合コア（３，３Ａ）とインダクタコア（４，４１，４２）とは互いに異なる材料で構成されている。インダクタコア（４，４１，４２）の飽和磁束密度は、結合コア（３，３Ａ）の飽和磁束密度よりも高い。
　この構成によれば、インダクタコア（４，４１，４２）の小型化を図ることができる。
　第７態様に係る電源回路（１００，１００Ａ）は、第１～第６態様のいずれかのリアクトル（１，１Ａ）と、制御部（１４１，１４２）と、を備える。制御部（１４１，１４２）は、複数の巻線（２，２１，２２）に流れる電流を制御する。
　この構成によれば、リアクトル（１，１Ａ）を備える電源回路（１００，１００Ａ）の小型化を図ることができる。
　第８態様に係る電源回路（１００，１００Ａ）では、第７態様において、制御部（１４１，１４２）は、複数の巻線（２，２１，２２）に流れるリップル電流の位相を互いにずらす。
　この構成によれば、結合コア（３，３Ａ）の磁気飽和を抑制することができる。
１，１Ａ　リアクトル
２　巻線
３，３Ａ　結合コア
４　インダクタコア
４１１，４２１　主部
４１２，４２２　第１突出部
４１３，４２３　第２突出部
１００，１００Ａ　電源回路
１４１，１４２　制御部

Claims (8)

  1. 　複数の巻線と、
    　前記複数の巻線が巻かれており、前記複数の巻線を磁気的に結合する結合用閉磁路を形成する結合コアと、
    　主部、前記主部の一端から突出した第１突出部、及び前記主部の他端から突出した第２突出部を有し、前記第１突出部及び前記第２突出部がそれぞれ前記結合コアと磁気的に接続されるインダクタコアと、を備え、
    　前記インダクタコアは、前記結合コアにおける前記複数の巻線のうち１つの巻線が巻かれている部分と共にインダクタ用閉磁路を形成する
    　ことを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記インダクタコアを複数備え、
    　前記複数の巻線の個数と前記複数のインダクタコアの個数とは同数である
    　ことを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
  3. 　前記複数の巻線の個数、及び前記複数のインダクタコアの個数は、それぞれ２個である
    　ことを特徴とする請求項２記載のリアクトル。
  4. 　前記２個の巻線は、互いに同じ巻数である
    　ことを特徴とする請求項３記載のリアクトル。
  5. 　前記結合コアの透磁率は、前記インダクタコアの透磁率よりも高い
    　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のリアクトル。
  6. 　前記結合コアと前記インダクタコアとは互いに異なる材料で構成されており、
    　前記インダクタコアの飽和磁束密度は、前記結合コアの飽和磁束密度よりも高い
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のリアクトル。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のリアクトルと、
    　前記複数の巻線に流れる電流を制御する制御部と、を備える
    　ことを特徴とする電源回路。
  8. 　前記制御部は、前記複数の巻線に流れるリップル電流の位相を互いにずらす
    　ことを特徴とする請求項７記載の電源回路。
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