WO2020031644A1 - リアクトル - Google Patents

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control
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諭 相川
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株式会社京三製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a reactor, and more particularly, to a magnetic flux control type reactor having a variable inductance by controlling magnetic flux.
  • an impedance matching device When supplying high frequency power from a high frequency generator to a load, an impedance matching device is provided to match the impedance of the high frequency generator with the impedance of the load.
  • an impedance matching device including a variable capacitance element and a variable inductance element has been known. Impedance matching changes the capacitance value of the variable capacitance element and the inductance value of the variable inductance element.
  • a variable capacitor is used as a variable capacitance element
  • a coil is used as a variable inductance element
  • the capacitance value of the variable capacitor is changed by driving a motor
  • the inductance value of the coil is in sliding contact with the coil. Is changed by the motor drive.
  • the time required for impedance matching is limited because the changing speed of the capacitance value or the inductance value depends on the operating speed of the motor.
  • the magnetic flux control type reactor has a main winding and a control winding wound around a core, a DC magnetic flux generated by a DC current flowing through the control winding as a bias magnetic flux, and a main winding according to the magnitude of the DC current flowing through the control winding. Change the inductance value of
  • FIG. 11A shows an example of a configuration of a conventional magnetic flux control type variable reactor.
  • the variable reactor 100 winds the main windings 102a and 102b around the two cores 101a and 101b to flow a high-frequency current, and winds the control winding 103 so that the two cores 101a and 101b penetrate and flows a DC current.
  • a high-frequency current is passed through the main windings 102a and 102b, and the cores 101a and 101b generate magnetic fluxes in opposite magnetic flux directions in adjacent core portions, thereby canceling out the magnetic fluxes in these portions.
  • By passing a DC current through the control winding 103 a DC magnetic flux is formed in the core portion where the AC magnetic flux due to the high-frequency current has been canceled.
  • the impedance is changed by changing the inductance value of the main windings 102a and 102b by this DC magnetic flux (Patent Document 1).
  • FIG. 11B shows a configuration example of the planar transformer 110.
  • the planar transformer 110 includes, for example, planar planar cores 111 and 112 in which protruding portions of an E core and a U core are arranged to face each other.
  • the planar-type EE core 111 in FIG. 11C includes an E-type core 111a and an E-type core 111b
  • the planar-type UU core 112 in FIG. 11D includes U-type cores 112a to 112d. Be composed.
  • the planar core has a configuration in which a plane portion of a core arranged in layers is sandwiched between cooling fins or cooling plates from both sides, thereby increasing the cooling efficiency of heat generated by high frequency.
  • a primary winding and a secondary winding are formed on a printed circuit board provided with a coil pattern to form a multilayer structure (Patent Document 2).
  • a wiring board such as a printed board that forms a main winding protrudes outside from a side of the core, and thus has the following problems.
  • FIG. 12 shows a configuration example of a variable reactor 120 in which a planar core 121 and a wiring board (124, 125) are combined
  • FIG. 12 (a) shows a schematic configuration
  • 12B shows a main winding board 124 on which a main winding 122 is formed
  • FIG. 12C shows a control winding board 125 on which a control winding 123 is formed.
  • the planar core 121 includes a central leg 121a disposed in the center and side legs 121b and 121c disposed on both sides.
  • the central leg 121a, the side legs 121b and 121c, and the flat portion constitute an opening for providing the main winding board 124 and the control winding board 125.
  • the main winding board 124 has an opening 126a for passing the central leg 121a and openings 126b and 126c for passing the side legs 121b and 121c.
  • the control winding board 125 has an opening 127 through which the center leg 121a passes.
  • the main winding substrate 124 protrudes outward from the side by only the lengths WB and WC with respect to the lateral length WA of the planar core 121, so that the mounting area of the reactor is outside the area of the planar core 121. It becomes larger by the amount of protrusion (lengths WB and WC).
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces the mounting area in a reactor in which a wiring board on which a main winding is formed and a wiring board on which a control winding is formed are layered into a planar core. Aim. It is another object of the present invention to suppress a leakage magnetic flux in which a magnetic flux generated by the main winding leaks out of the reactor.
  • the reactor of the present invention includes a main winding substrate having a main winding formed therein, a control winding substrate having a control winding formed therein, and a planar core.
  • the planar core of the reactor of the present invention is a substantially flat member made of a magnetic material such as ferrite.
  • the flat member is composed of two core members divided at the center, and one surface of each core member has a planar shape, and the other surface has a protruding portion projecting in a direction substantially perpendicular to the planar shape.
  • a layered core is formed by arranging the protruding portions of the two core members to face each other.
  • the planar core of the reactor according to the present invention may have a configuration in which the protruding portions of the E-shaped core or the U-shaped core are arranged to face each other.
  • the cooling effect of the planar core can be enhanced by sandwiching the flat portions on both sides with cooling fins.
  • the recess between the projections forms a through hole in the core.
  • the wiring boards of the main winding board and the control winding board are arranged in the through holes.
  • the reactor of the present invention has the following configuration.
  • A The main winding board and the control winding board are assembled in layers in a planar core.
  • B The planar core has a central leg, a pair of inner legs disposed on both sides of the central leg, and a pair of outer legs disposed outside the inner leg.
  • C The main winding current of the high-frequency current flowing through the main winding forms an alternating magnetic flux in which the directions of the magnetic fields that cancel each other out in the pair of inner legs are opposite to each other.
  • D The control current of the DC current flowing through the control winding forms a DC magnetic flux having a uniform magnetic flux density in all the legs of the core.
  • the reactor of the present invention solves the above-mentioned problems (i) and (ii) by the above configuration, and also has an advantageous effect on the reactor.
  • the configuration example of the reactor shown in FIG. 12A is a configuration in which a conventional core (FIG. 11A) is simply replaced with a planar core (FIG. 11B).
  • the planar core in order to increase the magnetic flux without changing the applied current, the planar core is additionally arranged in the depth direction.
  • the arrangement in the depth direction increases the mounting area of the reactor. There is a problem that.
  • the reactor of the present invention has a configuration in which the planar core includes a central leg, a pair of inner legs disposed on both sides of the central leg, and a pair of outer legs disposed outside the inner leg.
  • the planar core includes a central leg, a pair of inner legs disposed on both sides of the central leg, and a pair of outer legs disposed outside the inner leg.
  • two planar cores are arranged in the lateral direction instead of the arrangement in the depth direction.
  • This configuration of the lateral arrangement can be performed without increasing the number of cores and the mounting area.
  • the plane area of the core when the length in the depth direction of the core is halved is the same as the planar area of the planar core in FIG. Without increasing the mounting area.
  • the reactor of the present invention can be configured without increasing the mounting area of the above-described core portion, and by adopting a configuration in which the main winding board and the control winding board are incorporated in layers in the planar core, The wiring board provided outside the core is eliminated, and the mounting area of the reactor can be reduced.
  • the reactor of the present invention (a) the main winding substrate and the control winding substrate are incorporated in a planar type core in a layered manner, thereby suppressing the leakage magnetic flux in which the magnetic flux leaks outside the reactor. Is achieved. Further, the reactor of the present invention can form a uniform magnetic flux and reduce magnetic field noise.
  • the reactor according to the present invention is a reactor in which a wiring board having a main winding and a wiring board having a control winding are incorporated in a planar core in a layered manner, (c) a magnetic flux formed by the main winding, and ( d) The magnetic flux formed by the control winding is set to the following state, so that the magnetic flux formed by the control current has a uniform magnetic flux density.
  • the control winding In the magnetic flux by the control winding of (d), the control winding is formed at the leg of the core from which the high-frequency component has been removed.
  • the control current of the DC current flowing through the control winding forms a DC magnetic flux having a uniform magnetic flux density in all the legs including the pair of inner legs in which the AC magnetic flux is canceled.
  • the wiring board included in the reactor of the present invention is a main winding board and a control winding board, and is configured by stacking these wiring boards.
  • the main winding substrate includes a first main winding substrate and a second main winding substrate.
  • the control winding board is arranged so as to be vertically sandwiched between the first main winding board and the second main winding board, and is also a stack of the first main winding board and the second main winding board. May be arranged on any one side.
  • the wiring board included in the reactor of the present invention can increase the degree of magnetic field coupling between the main winding and the control winding by sandwiching the control winding board between the two main winding boards. .
  • the direction of the high-frequency component induced in the control winding by the high-frequency current flowing in one main winding and the high-frequency current in the other main winding Since the high-frequency components induced in the control winding by the flow are equal in magnitude and opposite in direction to each other, the high-frequency components generated from the respective components cancel each other, and the high-frequency components are removed.
  • planar type core provided in the reactor of the present invention can reduce magnetic field noise due to leakage magnetic flux by adopting a configuration in which (a) the wiring board is housed in a through hole provided in the core.
  • circuit components and the like can be arranged adjacent to the reactor, and the mounting density in the entire device can be increased.
  • the reactor of the present invention has a first mode and a second mode.
  • the main winding of the first main winding board is formed so as to integrally surround the central leg and one of the pair of inner legs, and the second main leg has a second winding.
  • the main winding of the main winding board is formed so as to integrally surround the central leg and the other second inner leg of the pair of inner legs.
  • the control winding of the control winding board is formed by individually surrounding the pair of first inner legs and second inner legs.
  • the main winding of the first main winding board is a winding pattern surrounding the center leg and the first inner leg
  • the main winding of the second main winding board is winding around the center leg and the second inner leg.
  • the reactor of the present invention it is possible to use a common wiring board for the first main winding board and the second main winding board. Can be reduced.
  • the main winding of the first main winding board is formed so as to integrally surround the center leg and the pair of the first inner leg and the second inner leg.
  • the main winding of the main winding substrate is formed so as to surround the central leg.
  • the control winding of the control winding board is formed by individually surrounding the pair of first inner legs and second inner legs.
  • the main winding of the first main winding board is a winding pattern surrounding the central leg and the first pair of first and second inner legs integrally, and the main winding of the second main winding board is formed. , The AC magnetic flux in the first inner leg and the second inner leg is canceled by the winding pattern surrounding the center leg.
  • the entire winding including the center leg and the first and second inner legs is formed.
  • the magnetic flux density at the legs is equal.
  • the area of the wiring board can be reduced.
  • the alternating magnetic flux in the first inner leg and the second inner leg has the directions of the magnetic fields opposite to each other.
  • the control current can be variable or fixed.
  • a magnetic flux control type variable inductance can be formed, and by fixing the control current, a magnetic flux control type fixed inductance can be formed.
  • the inductance value of the fixed inductance can be set to a predetermined value by adjusting the control current.
  • the mounting area can be reduced in the reactor in which the wiring board on which the main winding is formed and the wiring board on which the control winding is formed are layered in a planar core. Further, the magnetic flux generated by the main winding can be suppressed from leaking to the outside of the reactor.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of an assumed configuration of a reactor using a planar core. It is a figure for explaining the 1st form of the reactor of the present invention. It is a figure for explaining each current state and each magnetic flux state in the 1st form of the reactor of the present invention. It is a figure for explaining each current state and each magnetic flux state in the 1st form of the reactor of the present invention. It is a figure for explaining each current state and each magnetic flux state in the 1st form of the reactor of the present invention. It is a figure for explaining the 2nd form of the reactor of the present invention. It is a figure for explaining each current state and each magnetic flux state in the 2nd form of the reactor of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a configuration example of a reactor in which a planar core and a wiring board are combined.
  • FIG. 1A shows a schematic shape of a planar core provided in the reactor
  • FIGS. 1B, 1C, and 1D show a first winding board, a control winding board, and a control winding board provided in the reactor of the present invention
  • 3 shows a second winding substrate.
  • FIG. 1E schematically shows the state of magnetic flux formed on the core by each winding.
  • a planar core 11 of a reactor 10 is a substantially flat member made of a magnetic material such as ferrite, and the flat member is composed of two core members divided by a central plane. Is done.
  • One surface of each core member has a planar shape, and the other surface has a projecting portion projecting in a direction substantially perpendicular to the planar shape, and the projecting portion constitutes a leg of the core.
  • a layered core is formed by disposing the protruding portions of the two core members to face each other.
  • the recess between the projections forms a through hole in the core.
  • the wiring boards of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15 are arranged in the through holes.
  • the planar-type core 11 shown in FIG. 1A uses four E-type cores as core members, and two planar-type cores 11a, 11b shows an example of a configuration including 11b.
  • the configuration example of the EE-type core using the E-type core is shown here, a configuration of a UU-type core using eight U-type cores may be used.
  • the planar core 11 has a central leg 16a, a pair of inner legs 16b, 16c arranged on both sides of the central leg 16a, and a pair of outer legs 16d, 16e arranged outside the inner legs 16b, 16c. Then, a wiring board is disposed in the through hole between the adjacent legs.
  • a winding pattern of the first main winding 12b is formed on the wiring board of the first main winding board 14A shown in FIG. 1B, and the second main winding board shown in FIG. 1D.
  • a winding pattern of the second main winding 12c is formed on the wiring board 14B.
  • Openings are formed in the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15, and the respective legs of the planar core 11 are passed through the openings to provide wiring.
  • the substrate is incorporated into the planar core 11 in a layered manner.
  • the wiring boards shown in FIGS. 1B, 1C, and 1D show a configuration corresponding to the first embodiment of the reactor of the present invention.
  • FIG. 1 (e) schematically shows the state of the magnetic flux formed by the winding current flowing through each winding.
  • the planar core 11 includes, in order from one side, outer legs 16d, an inner leg 16b, a center leg 16a, an inner leg 16c, and an outer leg 16e. Each leg flows through the main windings 12b, 12c. A magnetic flux of an AC magnetic field is formed by the high-frequency current, and a magnetic flux of the DC magnetic field is formed by the DC current flowing through the control winding 13.
  • a high-frequency current flows through each of the main windings 12b and 12c of the inner leg 16b and the inner leg 16c, so that a high-frequency component is induced in the control winding.
  • a magnetic field in a direction opposite to each other is formed, and high-frequency components induced in the control winding are canceled.
  • the planar core 11 does not include an E-shaped core having three projections on one side and an E-shaped cross section, a U-shaped core having two projections on one side and a U-shape, and does not include a projection. It can be configured by combining I-shaped cores having an I-shaped cross section.
  • an EE-type core is formed by arranging the protruding portions of two E-type cores to face each other. Make up.
  • the U-shaped core is formed by arranging the protruding portions of two U-shaped cores to face each other. Make up.
  • an I-type core is arranged on a protruding portion of one E-type core to form an EI-type core.
  • an I-type core is arranged on a protrusion of one U-type core to form a UI-type core, and four UI-type cores are arranged in a lateral direction to thereby form a planar-type core. 11.
  • the reactor of the present invention has a configuration in which two planar cores are arranged in the lateral direction in terms of outer shape.
  • the suppression of the mounting area of the core portion of the reactor by the lateral arrangement is shown in FIG. This will be described with reference to FIG.
  • the lateral arrangement of the planar core is constituted by a center leg, a pair of inner legs arranged on both sides of the center leg, and a pair of outer legs arranged outside the inner leg provided in the reactor of the present invention. You.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a reduction in mounting area by the reactor of the present invention.
  • FIG. 2A shows a configuration in which a wiring substrate is applied to a planar core, and is an example of the configuration shown in FIG.
  • the width of the core in the lateral direction is W and the length in the depth direction is L
  • the wiring board protrudes from the side of the core by ⁇ W. Since the area of the protruding wiring board (the ground pattern in the figure) is ⁇ S on both sides with respect to the plane area S of the core, the mounting area of the planar core of FIG. 2A is (S + 2 ⁇ S). .
  • FIG. 2B shows the configuration of the reactor of the present invention.
  • the shape of the reactor of the present invention corresponds to a configuration in which the planar core shown in FIG. 2A is bisected in the depth direction and arranged in the horizontal direction. From the viewpoint of the arrangement of the cores, the configuration of the reactor of the present invention corresponds to the horizontal arrangement, and the configuration of the conventional reactor corresponds to the vertical arrangement.
  • the length in the depth direction is set to L / 2 in order to make a comparison with the planar area of the core of the configuration of FIG.
  • the configuration is adapted to the plane area S.
  • the mounting area of the core in the configuration of FIG. 2B is compared with the plane area of the core in the configuration of FIG. 2A, the mounting area of the core in the configuration of FIG. This is (S + 2 ⁇ S) obtained by combining the plane area S and the protrusion 2 ⁇ S.
  • the mounting area of the reactor of the present invention does not have the protruding portion 2 ⁇ S, it is only the plane area S of the core. Therefore, comparing the mounting areas, the mounting area of the reactor of the present invention is S, while the mounting area of the configuration in which the planar core is arranged in the lateral direction is (S + 2 ⁇ S). For example, the mounting area of 2 ⁇ S is reduced.
  • the reactor of the present invention can be configured without increasing the number of cores, and can increase the mounting area of the reactor when compared with the vertical arrangement of planar type cores having the same planar area as the core. Can be suppressed.
  • planar type core provided in the reactor of the present invention has a configuration in which the wiring board is housed in the through hole provided in the core, so that the magnetic field noise due to the leakage magnetic flux can be reduced.
  • circuit components and the like can be arranged adjacent to the reactor, and the mounting density in the entire device can be increased.
  • the main winding board and the control winding board are incorporated in layers in the planar type core, so that the leakage magnetic flux, in which the magnetic flux leaks outside the reactor, is suppressed. .
  • the inductance of the magnetic path of the core is required to be uniform.
  • the magnetic flux densities of the AC magnetic flux and the DC magnetic flux need to be uniform in the main magnetic path of the core. Further, it is necessary to apply a DC magnetic flux by a control current as a bias magnetic flux to a magnetic path through which an AC magnetic flux flows.
  • FIG. 3 shows an example of an assumed configuration of a reactor using a planar core.
  • the planar type core accommodates the main winding (solid line) in the core by extending both sides by WB and WC.
  • the broken line in FIG. 3A indicates a control winding coil.
  • FIGS. 3B and 3C show the state of the magnetic flux of the AC magnetic flux formed by the main winding.
  • FIG. 3B shows a magnetic flux state of an AC magnetic flux generated by the main winding
  • FIG. 3C shows an equivalent magnetic flux state.
  • the core includes a central leg a, inner legs b and c, and outer legs d and e, and a first main winding and a second main winding are wound around the inner legs b and c, respectively.
  • Arrows shown in FIGS. 3B and 3C show an example of an AC magnetic flux generated by an AC current flowing through the main winding. Since the magnetic flux directions of the first main winding and the second main winding are opposite to each other, the magnetic flux of the center leg a cancels each other out. As shown in the equivalent magnetic flux state of FIG.
  • each magnetic path includes a magnetic path passing through the inner leg c and a magnetic path passing through the inner leg c and the outer leg e.
  • the magnetic path length of the outer magnetic path is l 1
  • the magnetic path length of the inner magnetic path is l 2
  • the magnetic path length l 2 is longer than the magnetic path length l 1 .
  • the relational expression between the magnetic flux density B and the inductance L indicates that the magnetic flux density B and the inductance L of magnetic paths having different magnetic path lengths 1 are different.
  • FIG. 3D shows the state of the magnetic flux of the DC magnetic flux formed by the control winding.
  • the control winding is wound around the center leg a, and when a DC current flows through the control winding, magnetic flux is formed on a magnetic path passing through the inner leg b and the center leg a and a magnetic path passing through the inner leg c and the center leg a. Is formed. Since two magnetic fluxes pass through the central leg a, the magnetic flux density passing through the central leg a is higher than the magnetic flux density passing through the magnetic paths of the inner legs b and c. For this reason, in the reactor having the configuration shown in FIG. 3A, the magnetic flux densities of the bias magnetic fluxes formed in the respective magnet paths are not uniform.
  • FIG. 3 (e) shows a magnetic flux state in which the magnetic flux of the control winding and the magnetic flux of the control winding are combined. Since a DC magnetic flux due to the control winding is not formed on the outer legs d and e, a magnetic path is generated in which the bias magnetic flux is not applied to the AC magnetic flux formed by the main magnetic flux.
  • FIGS. 3 (f) and 3 (g) show the configuration and the magnetic flux state of the reactor of the present invention.
  • FIG. 3 (f) shows a schematic configuration of the reactor of the present invention, and the wiring board of the main winding and the wiring board of the control winding are arranged in the core of the reactor.
  • FIG. 3 (g) shows a state of a magnetic flux obtained by combining the magnetic flux of the control winding and the magnetic flux of the control winding by the reactor of the present invention.
  • a DC magnetic flux is formed also on the outer legs d and e by the control winding, and a bias magnetic flux is applied to all AC magnetic fluxes formed by the main magnetic flux.
  • the magnetic flux density formed by the control current of the control winding is made uniform, and the inductance of the reactor is set by the control current of the control winding.
  • the reactor according to the present invention includes: (a) a magnetic flux formed by a main winding; and (a) a reactor formed by incorporating a wiring board having a main winding and a wiring board having a control winding in a planar core. b) By making the magnetic flux formed by the control winding into the following state, the magnetic flux density formed by the control current is made uniform.
  • the main winding current of the high-frequency current flowing through the main winding forms an alternating magnetic flux in which the direction of the magnetic field is opposite to each other in each of the pair of inner legs, and is offset by each other.
  • the direction of the high-frequency component induced in the control winding due to the flow of the high-frequency current in one main winding and the high-frequency component in the other main winding Since the high-frequency components induced in the control winding by the current flow are equal in magnitude and opposite in direction to each other, the generated high-frequency components cancel each other, and the high-frequency components are removed.
  • a high-frequency current flows through each main winding, so that high-frequency components are induced in the control winding.However, by forming magnetic fields in opposite directions in each inner leg, the high-frequency components induced in the control winding are canceled out. You.
  • the control current of the DC current flowing through the control winding forms a DC magnetic flux having a uniform magnetic flux density in all the legs including the pair of inner legs in which the AC magnetic flux is canceled.
  • the wiring board included in the reactor of the present invention is a main winding board and a control winding board, and is configured by stacking these wiring boards.
  • the main winding substrate includes a first main winding substrate and a second main winding substrate.
  • the control winding board is arranged so as to be vertically sandwiched between the first main winding board and the second main winding board, and is also formed by stacking the first main winding board and the second main winding board. It may be arranged on any one side.
  • the wiring board included in the reactor of the present invention can increase the degree of magnetic field coupling between the main winding and the control winding by sandwiching the control winding board between the two main winding boards. .
  • FIG. 4 schematically shows a first embodiment of the reactor of the present invention.
  • the same reference numerals are given to portions common to the configuration of FIG.
  • FIG. 4A shows a schematic configuration of the planar core 11 of the reactor 10.
  • the planar-type core 11 has the same configuration as that shown in FIG. 1A.
  • the two planar-type cores 11a are formed by using four E-type cores as core members and disposing the protruding portions of the two E-type cores to face each other. , 11b.
  • the configuration of the EE-type core using the E-type core is shown, but the configuration is not limited to the E-type core, and the configuration may be a UU-type core using the U-type core.
  • the planar core 11 includes a central leg 16a, a pair of inner legs 16b and 16c arranged on both sides of the central leg 16a, and a pair of outer legs 16d and 16e outside the inner legs 16b and 16c.
  • a through hole is formed between the adjacent legs, and a wiring board of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15 is disposed in the through hole.
  • FIG. 4B shows the wiring boards of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15, and FIG. 4C shows the first main winding board 14A, 3 shows a winding pattern formed on each of the two main winding boards 14 ⁇ / b> B and the control winding board 15.
  • the first main winding board 14A has a winding pattern of the first main winding 12b and two openings for passing the inner leg 16b and the center leg 16a.
  • a winding pattern is formed so as to surround these two openings.
  • the second main winding board 14B has a winding pattern of the second main winding 12c and two openings for passing the inner leg 16c and the center leg 16a.
  • a winding pattern is formed so as to surround these two openings.
  • the control winding board 15 is formed with the winding patterns of the control windings 13a and 13b, and also formed with the inner leg 16b, the inner leg 16c, and the three openings through which the center leg 16a passes.
  • the winding pattern is formed so as to surround the opening through which the inner leg 16b and the inner leg 16c pass among the three openings.
  • a high-frequency current branched from a high-frequency power supply (not shown) is supplied to the first main winding 12b and the second main winding 12c, and the center leg 16a, the inner legs 16b, 16c, and the outer legs of the planar core 11 are supplied.
  • An alternating magnetic flux passing through the legs 16d and 16e is formed.
  • a DC current is supplied to the control windings 13a and 13b to form a DC magnetic flux that passes through the central leg 16a, the inner legs 16b and 16c, and the outer legs 16d and 16e of the planar core 11.
  • FIG. 5 shows the state of current flowing through the windings of each wiring board and the state of magnetic flux induced by the current.
  • FIG. 5A shows a schematic configuration of the planar core 11 of the reactor 10, which is the same as FIG. 5A.
  • FIG. 5B shows a current state and a magnetic flux state of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15.
  • the current direction traveling forward with respect to the plane of the paper is represented by a symbol with a circle in the circle, and the current direction traveling backward with respect to the plane of the paper is represented by a cross in the circle.
  • the direction of magnetic flux is represented by a symbol with a black circle inside the magnetic flux direction traveling forward with respect to the plane of the paper, and the direction of the magnetic flux traveling backward with respect to the plane of the figure is represented by a square inside the square.
  • ⁇ Flux state formed by main winding In the first main winding board 14A, a magnetic flux is formed in the outer leg 16d, the inner leg 16b, the center leg 16a, and the inner leg 16c by the high-frequency current flowing through the main winding 12b, and in the second main winding board 14B, Magnetic flux is formed on the inner leg 16b, the center leg 16a, the inner leg 16c, and the outer leg 16e by the high-frequency current flowing through the main winding 12c.
  • a magnetic flux in a magnetic flux direction that advances forward with respect to the paper is formed by the high-frequency current flowing through the main winding 12b, and a magnetic flux that advances backward with respect to the paper due to the high-frequency current flowing through the main winding 12c.
  • a magnetic flux in the direction is formed. Since the two magnetic fluxes formed on the inner leg 16c have opposite directions, when the number of windings and the current value of the main winding 12b and the main winding 12c are equal, the two magnetic fluxes cancel each other.
  • a high-frequency current flowing in the main winding 12b generates a magnetic flux in a magnetic flux direction that moves backward with respect to the page, and the high-frequency current flowing in the main winding 12c forms a magnetic flux direction that moves backward with respect to the page. Is formed.
  • FIG. 5 (c) shows a state of magnetic flux formed by the high-frequency current, and shows that the magnetic fluxes formed on the inner leg 16b and the inner leg 16c are offset by the high-frequency current.
  • the state of the magnetic flux formed by the control winding In the control winding board 15, a magnetic flux is formed in the outer leg 16d, the inner leg 16b, and the center leg 16a by the DC current flowing in the control winding 13a, and the DC current flowing in the control winding 13b causes the center leg 16a, Magnetic flux is formed on the leg 16c and the outer leg 16e.
  • FIG. 5 when the DC current of the control windings 13a and 13b is in the direction indicated by the arrow, a magnetic flux is formed in each leg in the direction indicated by the figure.
  • a magnetic flux in a magnetic flux direction traveling backward with respect to the paper is formed on the inner legs 16b and 16c by a DC current flowing through the control windings 13a and 13b. Since the AC magnetic flux formed by the high-frequency current is offset in the inner legs 16b and 16c, no current is induced in the control windings 13a and 13b by the AC magnetic flux, and a control circuit (not shown) is provided. ) Is suppressed.
  • FIG. 5D shows a state of magnetic flux formed by the DC current, and the DC current forms a DC magnetic flux having a uniform magnetic flux density on all the legs of the core including the inner legs 16b and 16c and the center leg 16a. .
  • the wiring patterns of the first main winding 12b and the second main winding 12c both surround the central leg 16a by stacking the respective wiring boards and incorporating the wiring boards into the planar core 11. Will be.
  • the magnetic fields formed by the main winding currents flowing through the first main winding 12b and the second main winding 12c are in opposite directions, and the magnetic fluxes cancel each other.
  • the magnetic fields formed by the main winding currents flowing through the first main winding 12b and the second main winding 12c are in opposite directions, and the magnetic fluxes cancel each other.
  • FIG. 6 schematically shows the state of magnetic flux at each leg of the planar core
  • FIGS. 6A and 6B show the state of magnetic flux formed by the first main winding and the second main winding, respectively.
  • 6 (c) shows the state where the magnetic fluxes of the two main windings are combined
  • FIG. 6 (d) shows the state of the magnetic flux formed by the control windings
  • FIG. 6 (e) shows the state of the two main windings. And a state where the magnetic fluxes generated by the control windings are combined.
  • the magnetic flux formed by the first main winding passes through a path around the outer leg 16d and the inner leg 16b and a path around the center leg 16a and the inner leg 16c, and then passes through the second main winding.
  • the magnetic flux formed by the winding passes through a path around the inner leg 16b and the center leg 16a and a path around the inner leg 16c and the outer leg 16e.
  • the alternating magnetic flux formed by the two main windings in the inner legs 16b and 16c is canceled.
  • the broken arrows in FIG. 6C indicate the offset state.
  • the DC magnetic flux formed by the control winding passes through the inner leg 16b and the inner leg 16c where the AC magnetic flux has been offset, and is equally distributed to the center leg 16a and the outer legs 16d and 16e. Magnetic flux density is formed.
  • the second embodiment of the reactor has substantially the same configuration as the first embodiment except for the configuration of the main winding board, and exhibits the same magnetic flux state as the first embodiment.
  • a second embodiment of the reactor of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 7 schematically shows a second embodiment of the reactor of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the portions common to the configuration in FIG. 1 and FIGS.
  • FIG. 7A shows a schematic configuration of the planar core 11 of the reactor 10.
  • the planar core 11 has the same configuration as that shown in FIG. 4A and includes a central leg 16a and a pair of inner legs 16b and 16c arranged on both sides of the central leg 16a.
  • a pair of outer legs 16d and 16e are provided on the outside.
  • a through hole is formed between the adjacent legs, and a wiring board of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15 is disposed in the through hole.
  • FIG. 7B shows the respective wiring boards of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15, and FIG. 7C shows the first main winding board 14A, 3 shows a winding pattern formed on each of the two main winding boards 14 ⁇ / b> B and the control winding board 15.
  • the first main winding board 14A has a winding pattern of the first main winding 12b and three openings for passing the inner legs 16b and 16c and the center leg 16a.
  • the winding pattern is formed so as to surround these three openings.
  • a winding pattern of the first main winding 12c is formed, and one opening for passing the center leg 16a is formed.
  • the winding pattern is formed so as to surround this one opening.
  • the control winding board 15 is formed with the winding patterns of the control windings 13a and 13b, and also formed with the inner legs 16b and three openings through which the inner legs 16c and the center leg 16a pass.
  • the winding pattern is formed so as to surround the opening through which the inner leg 16b and the inner leg 16c pass among the three openings.
  • the configuration of the control winding board 15 is the same as that of the first embodiment.
  • a high-frequency current branched from a high-frequency power supply (not shown) is supplied to the first main winding 12b and the second main winding 12c, and the center leg 16a, the inner legs 16b, 16c, and the outer legs of the planar core 11 are supplied.
  • An alternating magnetic flux passing through the legs 16d and 16e is formed.
  • a DC current is supplied to the control windings 13a and 13b, and a DC magnetic flux having the same magnetic flux density is formed on all the leg portions of the planar core 11 including the central leg 16a and the inner legs 16b and 16c. .
  • FIG. 8 shows the state of current flowing through the windings of each wiring board and the state of magnetic flux induced by the current.
  • FIG. 8A shows a schematic configuration of the planar core 11 of the reactor 10 and is similar to FIG. 7A.
  • FIG. 8B shows a current state and a magnetic flux state of the first main winding board 14A, the second main winding board 14B, and the control winding board 15.
  • ⁇ Flux state formed by main winding In the first main winding board 14A, a magnetic flux is formed on the outer leg 16d, the inner leg 16b, the inner leg 16c, and the outer leg 16e by the high-frequency current flowing through the main winding 12b, and in the second main winding board 14B, A magnetic flux is formed on the inner leg 16b, the center leg 16a, and the inner leg 16c by the high-frequency current flowing through the winding 12c.
  • a high-frequency current flowing in the main winding 12b forms a magnetic flux in a magnetic flux direction that travels backward with respect to the paper surface, and the high-frequency current flowing in the main winding 12c generates a magnetic flux that travels forward with respect to the paper surface.
  • a magnetic flux in the direction is formed. Since the two magnetic fluxes formed on the inner leg 16c have opposite directions, when the number of windings and the current value of the main winding 12b and the main winding 12c are equal, the two magnetic fluxes cancel each other.
  • a high-frequency current flowing through the main winding 12c forms a magnetic flux in a magnetic flux direction that travels backward with respect to the paper surface.
  • FIG. 8C shows the state of magnetic flux formed by the high-frequency current, and shows that the magnetic flux formed on the inner leg 16b and the inner leg 16c is canceled by the high-frequency current.
  • the state of the magnetic flux formed by the control winding In the control winding board 15, a magnetic flux is formed in the outer leg 16d, the inner leg 16b, and the center leg 16a by the DC current flowing in the control winding 13a, and the DC current flowing in the control winding 13b causes the center leg 16a, Magnetic flux is formed on the leg 16c and the outer leg 16e.
  • the state of magnetic flux by the control winding of the second embodiment is the same as the state of magnetic flux by the control winding of the first embodiment. In FIG. 8, when the direct current of the control windings 13a and 13b is in the direction shown by the arrow, a magnetic flux in the direction shown in the figure is formed on each leg.
  • a magnetic flux in a magnetic flux direction traveling backward with respect to the paper is formed on the inner legs 16b and 16c by a DC current flowing through the control windings 13a and 13b. Since the AC magnetic flux formed by the high-frequency current is offset in the inner legs 16b and 16c, no current is induced in the control windings 13a and 13b by the AC magnetic flux, and a control circuit (not shown) is provided. ) Is suppressed.
  • FIG. 8D shows a state of magnetic flux formed by the DC current, and the DC current forms a DC magnetic flux having the same magnetic flux density in all the legs including the inner legs 16b and 16c and the center leg 16a.
  • the main winding current flowing through the first main winding 12b and the second main winding 12c in the inner leg 16b is obtained by stacking the wiring substrates and incorporating the wiring substrates into the planar core 11.
  • the magnetic fields formed by are in opposite directions, and the magnetic fluxes cancel each other.
  • the magnetic fields formed by the main winding currents flowing through the first main winding 12b and the second main winding 12c are in opposite directions, and the magnetic fluxes cancel each other.
  • FIG. 9 schematically shows the state of magnetic flux at each leg of the planar core
  • FIGS. 9A and 9B show the state of magnetic flux formed by the first main winding and the second main winding, respectively.
  • 9 (c) shows the state where the magnetic fluxes of the two main windings are combined
  • FIG. 9 (d) shows the state of the magnetic flux formed by the control windings
  • FIG. 9 (e) shows the state of the two main windings. And a state where the magnetic fluxes generated by the control windings are combined.
  • the magnetic flux formed by the first main winding passes through a route around the outer leg 16d and the inner leg 16b and a route around the inner leg 16c and the outer leg 16e.
  • the magnetic flux formed by the winding passes through a path around the inner leg 16b and the center leg 16a and a path around the center leg 16a and the inner leg 16c.
  • the alternating magnetic flux formed by the two main windings in the inner legs 16b and 16c is canceled.
  • the dashed arrow in FIG. 9C indicates the offset state.
  • the DC magnetic flux formed by the control winding passes through the inner leg 16b and the inner leg 16c where the AC magnetic flux has been cancelled, and is the same for the center leg 16a and the outer legs 16d and 16e.
  • a magnetic flux having a uniform magnetic flux density is formed.
  • Winding pattern of control winding The winding pattern of the control winding can have another configuration in addition to the configurations shown in the first and second embodiments.
  • FIG. 10A shows the winding patterns of the control windings of the first embodiment and the second embodiment.
  • the winding pattern is formed by winding the circumference of the inner leg 16b clockwise a predetermined number of times in the drawing, and then winding the circumference of the inner leg 16c clockwise a predetermined number of times in the drawing.
  • FIG. 10B shows another configuration of the winding pattern of the control winding.
  • this winding pattern after winding the circumference of the inner leg 16b clockwise one turn on the drawing, the circumference of the inner leg 16c is also wound clockwise one turn on the drawing, and returns to the inner leg 16b again.
  • One turn is wound around the inner legs 16b and 16c. It is formed by performing the winding over the two inner legs a predetermined number of times.
  • the reactor of the present invention can be applied to an impedance matching device and the like.
  • Control winding 110 Planar transformer 111 Planar type EE core 111a, 111b E type core 112 Planar type UU core 112a, 112b, 112c, 112d U type core 121 Planar type core 121a Central leg 121b, 121c Side leg 122 Main winding 123 Control winding 124 Main winding substrate 125 Control winding substrate 126a, 126b, 126c Opening

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、制御巻き線の制御電流により形成される磁束密度を均等とし、制御巻き線の制御電流によってリアクトルのインダクタンスを設定する。リアクトルは、主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、（ａ）主巻き線が形成する磁束、および（ｂ）制御巻き線が形成する磁束を以下の状態とすることにより、制御電流が形成する磁束密度を均等なものとする。主巻き線を流れる高周波電流の主巻き線電流は、一対の各内脚において互いに相殺する磁界の向きが逆方向の交流磁束を形成し、制御巻き線を流れる直流電流の制御電流は、交流磁束が相殺された一対の内脚において均等な磁束密度の直流磁束を形成する。

Description

リアクトル
　本発明はリアクトルに関し、磁束制御によりインダクタンスを可変とする磁束制御型リアクトルに関する。
　高周波発生装置から負荷へ高周波電力を供給する際に、高周波発生装置のインピーダンスと負荷のインピーダンスを整合するためにインピーダンス整合装置が設けられている。
従来、可変容量素子と可変インダクタンス素子とから構成されるインピーダンス整合装置が知られている。インピーダンス整合は、可変容量素子の容量値および可変インダクタンス素子のインダクタンス値を変化させている。
　高い電力を扱うインピーダンス整合装置では、可変容量素子として可変コンデンサを用い、可変インダクタンス素子としてコイルを用い、可変コンデンサの容量値をモータ駆動で変化させ、コイルのインダクタンス値をコイルと摺動接触する接点をモータ駆動で変化させている。このような機械的にインピーダンスを変化させるインピーダンス整合装置では、容量値やインダクタンス値の変化速度はモータの動作速度に依存するため、インピーダンス整合に要する時間が制限されるという問題があった。
　上記のインピーダンスを機械的に変化させる機構が有する問題に対して、磁束制御型リアクトルを用いてインピーダンス値を変えるインピーダンス整合装置が提案されている。
磁束制御型リアクトルは、コアに主巻き線と制御巻き線を巻回し、制御巻き線に流れる直流電流により発生する直流磁束をバイアス磁束とし、制御巻き線に流れる直流電流の大きさによって主巻き線のインダクタンス値を変える。
　図１１（ａ）は従来の磁束制御型の可変リアクトルの一構成例を示している。可変リアクトル１００は、２つのコア１０１ａ，１０１ｂに主巻き線１０２ａ，１０２ｂを巻回して高周波電流を流し、２つのコア１０１ａ，１０１ｂが貫通するように制御巻き線１０３を巻回して直流電流を流す。主巻き線１０２ａ，１０２ｂに高周波電流を流し、コア１０１ａ，１０１ｂが隣り合うコア部分に磁束方向が逆方向の磁束を発生させることにより、この部分の磁束を互い相殺させる。制御巻き線１０３に直流電流を流すことで、高周波電流による交流磁束が相殺されたコア部分に直流磁束が形成される。この直流磁束により、主巻き線１０２ａ，１０２ｂのインダクタンス値を変えることでインピーダンスを変化させる（特許文献１）。
　また、インダクタンスに高周波電力を供給する高周波トランス等の装置において、巻き線トランスに代えてプレーナトランスが提案されている。図１１（ｂ）はプレーナトランス１１０の一構成例を示している。プレーナトランス１１０は、例えば、ＥコアやＵコアの突起部分を互いに対向して配置させた平面状のプレーナ型コア１１１、１１２を備える。図１１（ｃ）のプレーナ型ＥＥコア１１１は、Ｅ型コア１１１ａとＥ型コア１１１ｂとにより構成され、図１１（ｄ）のプレーナ型ＵＵコア１１２は、Ｕ型コア１１２ａ～Ｕ型コア１１２ｄにより構成される。プレーナ型コアは、層状に配置されたコアの平面部分を両側から冷却フィンあるいは冷却プレートで挟む構成とし、これによって高周波により発生する熱の冷却効率を高めている。また、プレーナトランスでは、コイルパターンを設けたプリント基板により１次巻き線および２次巻き線を形成して多層化している（特許文献２）。
米国特許６，２１１，７４９ 特開２０１６－１５４５３
　インピーダンス整合装置等に用いる可変リアクトルにおいて、プレーナ型コアを用いた構成では主巻き線を形成するプリント基板等の配線基板がコアの側部から外側にはみ出るため、以下のような問題がある。
（ｉ）配線基板の一部がコアの外側にはみ出るため、リアクトルの実装面積が大きくなる。
（ii）コアの外側部にはみ出た配線基板に形成されたコイルから漏れ磁束が発生する。
　（ｉ）リアクトルの実装面積の問題
　図１２は、プレーナ型コア１２１と配線基板（１２４，１２５）とを組み合わせた可変リアクトル１２０の構成例であり、図１２（ａ）は概略構成を示し、図１２（ｂ）は主巻き線１２２が形成された主巻き線基板１２４を示し、図１２（ｃ）は制御巻き線１２３が形成された制御巻き線基板１２５を示している。
　プレーナ型コア１２１は、中央に配置された中央脚１２１ａと両側部に配置された側部脚１２１ｂ，１２１ｃの各脚部を備える。中央脚１２１ａ、側部脚１２１ｂ，１２１ｃ、及び平坦部は、主巻き線基板１２４および制御巻き線基板１２５を設けるための開口部を構成する。主巻き線基板１２４は、中央脚１２１ａを通す開口部１２６ａと、側部脚１２１ｂおよび１２１ｃを通す開口部１２６ｂ及び１２６ｃを備える。また、制御巻き線基板１２５は、中央脚１２１ａを通す開口部１２７を備える。
　プレーナ型コア１２１の横方向の長さＷAに対して、主巻き線基板１２４は側部から外側にそれぞれ長さＷB，ＷCだけはみ出るため、リアクトルの実装面積はプレーナ型コア１２１の面積より外側にはみ出した分（長さＷB，ＷC）だけ大きくなる。
　（ii）漏れ磁束の問題
　プレーナ型コア１２１の外側部にはみ出した配線基板上には、主巻き線の一部が形成されている。そのため、主巻き線に高周波電流が流れることで発生する磁束の内、コアの外側の巻き線で発生する磁束がリアクトルの外部に漏れるという漏れ磁束の問題がある。
　本発明は前記した従来の問題点を解決し、主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、実装面積を低減することを目的とする。また、主巻き線により発生する磁束がリアクトルの外に漏れる漏れ磁束を抑制することを目的とする。
　本発明のリアクトルは、主巻き線を形成した主巻き線基板、制御巻き線を形成した制御巻き線基板、およびプレーナ型コアを備える。
　本発明のリアクトルのプレーナ型コアは、フェライト等の磁性材料で形成された概略平板状の部材である。平板状部材は中央で分割された２つのコア部材から構成され、各コア部材の一方の面は平面形状であり、他方の面には平面形状に対してほぼ直角の方向に突出した突起部分を有する。２つのコア部材の互いの突起部分を対向配置して層状のコアが形成される。本発明のリアクトルのプレーナ型コアは、Ｅ型コアまたはＵ型コアの突起部分を互いに対向して配置させる構成とすることができる。プレーナ型コアは両側の平面部分を冷却フィンで挟むことにより、冷却効果を高めることができる。突起部分間の凹部はコア内に貫通孔を形成する。貫通孔には、主巻き線基板および制御巻き線基板の配線基板が配置される。
　本発明のリアクトルは以下の構成を備える。
　（ａ）主巻き線基板と制御巻き線基板はプレーナ型コア内に層状に組み込まれる。
　（ｂ）プレーナ型コアは、中央脚と、中央脚の両側に配置された一対の内脚と、内脚の外側に配置された一対の外脚の各脚部を有する。
　（ｃ）主巻き線を流れる高周波電流の主巻き線電流は、一対の各内脚において互いに相殺する磁界の向きが逆方向の交流磁束を形成する。
　（ｄ）制御巻き線を流れる直流電流の制御電流は、コアの全脚部に均等な磁束密度の直流磁束を形成する。
　本発明のリアクトルは、上記構成により前記した（ｉ），（ii）の課題を解決する他、リアクトルに有効な効果を奏する。
（ｉ）リアクトルの実装面積の低減
　本発明のリアクトルにおいて、（ａ）主巻き線基板と制御巻き線基板はプレーナ型コア内に層状に組み込まれる構成、及び（ｂ）プレーナ型コアは、中央脚と、中央脚の両側に配置された一対の内脚と、内脚の外側に配置された一対の外脚との各脚部を有する構成により、リアクトルの実装面積の低減が図られる。
　図１２（ａ）に示したリアクトルの構成例は、従来のコア（図１１（ａ））を単にプレーナ型コア（図１１（ｂ））に置き換えた構成である。このプレーナ型コアの構成例において、印加電流を変えずに磁束を増加させるには、奥行き方向にプレーナ型コアを追加配置する構成となるが、この奥行き方向の配置ではリアクトルの実装面積が増大するという課題がある。
　本発明のリアクトルは、プレーナ型コアを、中央脚と、中央脚の両側に配置された一対の内脚と、内脚の外側に配置された一対の外脚の各脚部を有する構成であり、この構成は外形的には２つのプレーナ型コアを奥行き方向の配置に代えて横方向の配置を構成する。
この横方向の配置の構成は、コアの個数や実装面積を増加させることなく行うことができる。
　本発明のプレーナ型コアの横方向配置において、コアの奥行き方向の長さを半分とした場合のコアの平面面積は、図１２（ａ）のプレーナ型コアの平面面積と同面積となり、コア部分の実装面積の拡大することなく構成することができる。
　更に、本発明のリアクトルは、前記したコア部分の実装面積を拡大することなく構成できることに合わせて、主巻き線基板及び制御巻き線基板をプレーナ型コア内に層状に組み込む構成とすることにより、コアの外側に設けられる配線基板を廃し、リアクトルの実装面積を低減することができる。
（ii）漏れ磁束の抑制
　本発明のリアクトルにおいて、（ａ）主巻き線基板と制御巻き線基板はプレーナ型コア内に層状に組み込まれる構成により、磁束がリアクトルの外部に漏れるという漏れ磁束の抑制が図られる。更に、本発明のリアクトルは、均等な磁束の形成、及び磁界ノイズの低減が図られる。
（iii）均等な磁束の形成
　（ｃ）の主巻き線による磁束において、主巻き線に高周波電流が流れると制御巻き線に高周波成分が誘起される。この高周波成分の誘起により、制御回路に対して高周波電流が印加される支障、制御巻き線に過大電圧が発生するといった支障が発生する。このような支障を抑制するために、主巻き線による磁束形成において、制御巻き線に高周波成分が誘起しない磁束状態とする。均等な磁束密度は、各脚部を巻回する主巻き線に均等のインダクタンスを発生させ、リアクトルのインダクタンスを制御電流に応じて可変とすることができることから、高周波成分を誘起しない磁束状態を構成する。
　本発明のリアクトルは、主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、（ｃ）主巻き線が形成する磁束、及び、（ｄ）制御巻き線が形成する磁束を以下の状態とすることにより、制御電流が形成する磁束を均等な磁束密度とする。
　（ｄ）の制御巻き線による磁束において、高周波成分が除かれたコアの脚部において、制御巻き線を形成する。制御巻き線を流れる直流電流の制御電流は、交流磁束が相殺された一対の内脚を含む全脚部において均等な磁束密度の直流磁束を形成する。制御巻き線により形成される直流磁束の磁束密度をコアの全脚部において均等とすることによって、主巻き線に対するインダクタンスの変化を均等とする。
　本発明のリアクトルが備える配線基板は、主巻き線基板および制御巻き線基板であり、これらの配線基板を積層させることで構成される。主巻き線基板は第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板とを備える。制御巻き線基板は、第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板により上下方向が挟まれた配置とする他、第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板の積層の何れか一方側に配置してもよい。
　本発明のリアクトルが備える配線基板は、制御巻き線基板を２枚の主巻き線基板で挟む構成とすることにより、主巻き線と制御巻き線との間において磁界の結合度を高めることができる。
（iv）磁界ノイズの低減
　本発明のリアクトルは、各主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に高周波成分が誘起されるが、（ｃ）主巻き線を流れる高周波電流の主巻き線電流は、一対の各内脚において互いに磁界の向きが逆方向の交流磁束を形成することにより、制御巻き線に誘起された高周波成分は相殺される。
　２つの主巻き線の高周波電流による制御巻き線に対する誘起において、一方の主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に誘起される高周波成分の方向と、他方の主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に誘起される高周波成分は、大きさが等しく、方向が互いに逆方向であるため、それぞれに発生する高周波成分が互いに相殺して高周波成分が除去される。
　これにより、制御巻き線から制御回路に対して高周波電流が流入することが抑えられる。また、制御巻き線の高周波成分が相殺されるので、制御巻き線において局所的に発生する過大電圧が抑制される。
　更に、本発明のリアクトルが備えるプレーナ型コアは、（ａ）コアが内部に備える貫通孔内に配線基板を収納する構成とすることにより、漏れ磁束による磁界ノイズを低減させることができる。コアからの磁界ノイズの低減により、回路部品等をリアクトルに隣接させて配置させることが可能となり、装置全体における実装密度を高めることができる。
　本発明のリアクトルは第１の形態及び第２の形態を備える。
（第１の形態）
　本発明のリアクトルの第１の形態において、第１の主巻き線基板の主巻き線は、中央脚と一対の内脚の一方の第１の内脚とを一体で囲んで形成され、第２の主巻き線基板の主巻き線は、中央脚と前記一対の内脚の他方の第２の内脚とを一体で囲んで形成される。また、制御巻き線基板の制御巻き線は、一対の第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲んで形成される。
　第１の主巻き線基板の主巻き線を中央脚と第１の内脚を囲む巻き線パターンとし、第２の主巻き線基板の主巻き線を中央脚と第２の内脚を囲む巻き線パターンとすることにより、第１の内脚および第２の内脚における磁束は相殺される。また、制御巻き線基板の巻き線を第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲む巻き線パターンとすることにより、中央脚、および一対の外脚における交流磁束は均等となる。
　本発明のリアクトルの第１の形態によれば、第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板とは共通の配線基板を用いることが可能であるため、部品の共通化により製造コストを低減することができる。
（第２の形態）
　本発明のリアクトルの第２の形態において、第１の主巻き線基板の主巻き線は、中央脚と一対の第１の内脚および第２の内脚を一体で囲んで形成され、第２の主巻き線基板の主巻き線は、中央脚を囲んで形成される。また、制御巻き線基板の制御巻き線は、一対の第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲んで形成される。
　第１の主巻き線基板の主巻き線を中央脚と第一対の第１の内脚および第２の内脚を一体で囲む巻き線パターンとし、第２の主巻き線基板の主巻き線において中央脚を囲む巻き線パターンとすることにより、第１の内脚および第２の内脚における交流磁束は相殺される。
　また、制御巻き線基板の巻き線を一対の第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲む巻き線パターンとすることにより、中央脚、および第１，２の内脚を含む全脚部における磁束密度は均等となる。
　本発明のリアクトルの第２の形態によれば、第２の主巻き線基板の巻き線パターンは中央脚を囲む構成であるため、配線基板の面積を縮小させることができる。
　第１の形態および第２の形態において、第１の内脚及び第２の内脚における交流磁束は磁界の向きが互いに逆方向である。
　本発明のリアクトルにおいて、制御電流は可変あるいは固定とすることができる。制御電流を可変とすることにより磁束制御型可変インダクタンスを構成することができ、制御電流を固定とすることにより磁束制御型固定インダクタンスを構成することができる。磁束制御型固定インダクタンスでは、制御電流を調整することで固定インダクタンスのインダクタンス値を所定値に設定することができる。
　本発明のリアクトルによれば、主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、実装面積を低減することができる。また、主巻き線により発生する磁束がリアクトルの外に漏れる漏れ磁束を抑制することができる。
本発明のリアクトルの概略構成を説明するための図である。 本発明のリアクトルによる実装面積の低減を説明するための図である。 プレーナ型コアによるリアクトルの想定される構成例を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第１の形態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第１の形態において各電流状態および各磁束状態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第１の形態において各電流状態および各磁束状態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第２の形態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第２の形態において各電流状態および各磁束状態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの第２の形態において各電流状態および各磁束状態を説明するための図である。 本発明のリアクトルの制御巻き線が備える巻き線パターンの他の例を説明するための図である。 従来の可変リアクトルの一構成例を示す図である。 プレーナ型コアと配線基板とを組み合わせたリアクトルの構成例を説明するための図である。
　本発明のリアクトルについて図を用いて説明する。以下、図１を用いて本発明のリアクトルの概略構成を説明し、図２を用いてリアクトルの実装面積の低減を説明し、図３を用いて均等磁束を説明する。更に、図４～６を用いて本発明のリアクトルの第１の形態を説明し、図７～９を用いて本発明のリアクトルの第２の形態を説明し、図１０を用いて制御巻き線が備える巻き線パターンの他の例を説明する。
（本発明のリアクトルの概略構成）
　本発明のリアクトルの概略構成について図１を用いて説明する。図１（ａ）はリアクトルが備えるプレーナ型コアの概略形状を示し、図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明のリアクトルが備える第１巻き線基板、制御巻き線基板、および第２巻き線基板を示している。図１（ｅ）は、各巻き線によりコアに形成される磁束状態を概略的に示している。
　図１（ａ）において、リアクトル１０のプレーナ型コア１１は、フェライト等の磁性材料で形成された概略平板状の部材であり、平板状部材は中央の平面で分割された２つのコア部材から構成される。各コア部材の一方の面は平面形状であり、他方の面には平面形状に対してほぼ直角の方向に突出した突起部分を有し、突起部分はコアの脚部を構成する。
　２つのコア部材の互いの突起部分を対向配置することにより層状のコアが形成される。
突起部分間の凹部はコア内に貫通孔を形成する。貫通孔には、第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の配線基板が配置される。
　図１（ａ）に示されるプレーナ型コア１１は、コア部材として４個のＥ型コアを用い、それぞれ２つのＥ型コアの突起部分を対向配置して構成される２つのプレーナ型コア１１ａ，１１ｂを備えた構成例を示している。なお、ここではＥ型コアを用いたＥＥ型コアの構成例を示しているが、８個のＵ型コアを用いたＵＵ型コアの構成としてもよい。
　プレーナ型コア１１は、中央脚１６ａと、この中央脚１６ａの両側に配置された一対の内脚１６ｂ，１６ｃ、さらに内脚１６ｂ，１６ｃの外側に配置された一対の外脚１６ｄ，１６ｅを有し、隣接する脚部の間の貫通孔には配線基板が配置される。
　図１（ｂ）に示される第１主巻き線基板１４Ａの配線基板上には、第１主巻き線１２ｂの巻き線パターンが形成され、図１（ｄ）に示される第２主巻き線基板１４Ｂの配線基板上には、第２主巻き線１２ｃの巻き線パターンが形成される。また、図１（ｃ）に示される制御巻き線基板１５の配線基板上には、制御巻き線１３ａ，１３ｂの巻き線パターンが形成される。
　第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５には開口部が形成され、この開口部にプレーナ型コア１１の各脚部が通されることにより、配線基板はプレーナ型コア１１内に層状に組み込まれる。なお、図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される配線基板は、本発明のリアクトルの第１の形態に対応した構成を示している。
　図１（ｅ）に示されるプレーナ型コア１１は各巻き線に流れる巻き線電流により形成される磁束状態を概略的に示している。
　プレーナ型コア１１は、一方の側部から順に外脚１６ｄ，内脚１６ｂ，中央脚１６ａ，内脚１６ｃ，外脚１６ｅの各脚部を備え、各脚には主巻き線１２ｂ，１２ｃに流れる高周波電流により交流磁界の磁束が形成され、制御巻き線１３に流れる直流電流により直流磁界の磁束が形成される。
　本発明のリアクトルによれば、内脚１６ｂおよび内脚１６ｃには主巻き線１２ｂおよび主巻き線１２ｃの各主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に高周波成分が誘起されるが、各内脚において互いに逆方向の磁界が形成され、制御巻き線に誘起された高周波成分は相殺される。
　制御巻き線１３（１３ａ，１３ｂ）の巻き線パターンは内脚１６ｂ，１６ｃを囲むように設けられているため、全脚部に直流磁界による磁束を形成する。全脚部に形成される磁束は、制御巻き線１３（１３ａ，１３ｂ）に等電流値の制御電流を供給することで均等とすることができる。
　プレーナ型コア１１は、片側に３つの突起部分を備える断面形状がＥ字状のＥ型コア、片側に２つの突起部分を備える断面形状がＵ字状のＵ型コア、及び突起部分を備えない断面形状がＩ字形状のＩ型コアを組み合わせることにより構成することができる。
　図１（ｆ）の構成例では、２つのＥ型コアの突起部分を互いに対向配置してＥＥ型コアを構成し、このＥＥ型コアを２つ横方向に配列することによりプレーナ型コア１１を構成している。
　図１（ｇ）の構成例では、２つのＵ型コアの突起部分を互いに対向配置してＵ型コアを構成し、このＵ型コアを４つ横方向に配列することによりプレーナ型コア１１を構成している。
　図１（ｈ）の構成例では、１つのＥ型コアの突起部分にＩ型コアを配置してＥＩ型コアを構成し、このＥＩ型コアを横方向に２つ配列することによりプレーナ型コア１１を構成している。
　図１（ｉ）の構成例では、１つのＵ型コアの突起部分にＩ型コアを配置してＵＩ型コアを構成し、このＵＩ型コアを横方向に４つ配列することによりプレーナ型コア１１を構成している。
（ｉ）リアクトルの実装面積
　本発明のリアクトルは、外形的には２つのプレーナ型コアを横方向に配置した構成であり、この横方向配置による、リアクトルのコア部分の実装面積の抑制について図２を用いて説明する。なお、プレーナ型コアを横方向配置は、本発明のリアクトルが備える、中央脚、中央脚の両側に配置された一対の内脚、及び内脚の外側に配置された一対の外脚により構成される。
　図２は本発明のリアクトルによる実装面積の低減を説明するための図である。図２（ａ）はプレーナ型コアに配線基板を適用した構成を示し、図１２に示した構成例である。ここで、コアの横方向の幅はＷ、奥行き方向の長さはＬであり、配線基板はコアの側部からΔＷだけはみ出している。コアの平面面積Ｓに対して、はみ出した配線基板の面積（図中の地模様）は両側部でそれぞれΔＳであるため、図２（ａ）のプレーナ型コアによる実装面積は（Ｓ＋２ΔＳ）である。
　一方、図２（ｂ）は本発明のリアクトルの構成を示している。本発明のリアクトルは形状からは、図２（ａ）のプレーナ型コアを奥行き方向で二等分して横方向に配置した構成に対応している。コアの配置形態の観点から見ると、本発明のリアクトルの構成は横方向配置に相当し、従来のリアクトルの構成は縦方向配列に相当する。図２（ｂ）の構成は、図２（ａ）の構成のコアの平面面積との比較を行うために、奥行き方向の長さをＬ／２とし、図２（ａ）のプレーナ型コアの平面面積Ｓに合わせた構成としている。
　図２（ｂ）の本発明のリアクトルのコアの平面面積と、図２（ａ）の構成のコアの平面面積とを比較すると、図２（ａ）の構成のコアの実装面積は、コアの平面面積Ｓとはみ出し分２ΔＳとを合わせた（Ｓ＋２ΔＳ）である。これに対して、本発明のリアクトルの実装面積は、はみ出し分２ΔＳを有していないので、コアの平面面積Ｓのみである。したがって、実装面積を比較すると、本発明のリアクトルの実装面積はＳであるのに対して、プレーナ型コアを横方向配置した構成の実装面積は（Ｓ＋２ΔＳ）であるため、本発明のリアクトルによれば２ΔＳの実装面積が低減される。
　したがって、本発明のリアクトルは、コアの個数を増加させることなく構成することができ、同面積のコアの平面面積を有するプレーナ型コアの縦方向配置と比較したとき、リアクトルの実装面積の拡大を抑えることができる。
　また、本発明のリアクトルが備えるプレーナ型コアは、コアが内部に備える貫通孔内に配線基板を収納する構成とすることにより、漏れ磁束による磁界ノイズを低減させることができる。コアからの磁界ノイズの低減により、回路部品等をリアクトルに隣接させて配置させることが可能となり、装置全体における実装密度を高めることができる。
（ii）漏れ磁束の抑制
　本発明のリアクトルにおいて、主巻き線基板と制御巻き線基板はプレーナ型コア内に層状に組み込まれる構成により、磁束がリアクトルの外部に漏れるという漏れ磁束の抑制が図られる。
（iii）不均等磁束の解消
　コアの外側部の巻き線から漏れ出る漏れ磁束を解決する一手段として、プレーナ型コアの側部を横方向に延長し、主巻き線のコイルをコア内に納める構成が考えられる。しかしながら、プレーナ型コアの側部を単に横方向に延長してコアを形成する構成では、コアを通る磁束が磁路によって不均等となり、インダクタンスが不均等となるため、磁束制御型リアクトルとして機能しないという問題がある。
　磁束制御型リアクトルとして機能するためには、コアの磁路のインダクタンスが均等であることが求められる。インダクタンスが均等であるためには、交流磁束及び直流磁束の磁束密度がコアの主磁路で均等であることが必要である。また、交流磁束が流れる磁路には、制御電流による直流磁束がバイアス磁束として印加される必要がある。
　以下、構成例における交流磁束及び直流磁束の磁束密度の不均等、及び直流磁束によるバイアス磁束の不均等について説明する。
（交流磁束の磁束密度の不均等）
　図３はプレーナ型コアによるリアクトルの想定される構成例を示している。図３（ａ）の概略構成において、プレーナ型コアは両側部をＷBおよびＷCだけ延長することにより主巻き線（実線）をコア内に納める。なお、図３（ａ）中の破線は制御巻き線のコイルを示している。図３（ｂ），（ｃ）は主巻き線により形成される交流磁束の磁束状態を示している。
　図３（ｂ）は主巻き線により発生する交流磁束の磁束状態を示し、図３（ｃ）は等価的な磁束状態を示している。コアは、中央脚ａ，内脚ｂ，ｃ、及び外脚ｄ，ｅを備え、内脚ｂ，ｃには第１の主巻き線及び第２の主巻き線がそれぞれ巻回される。図３（ｂ），（ｃ）に示す矢印は主巻き線に流れる交流電流により発生する交流磁束の一例を示す。中央脚ａの磁束は第１の主巻き線と第２の主巻き線による磁束方向が逆方向となるため、互いに打ち消し合って相殺される。図３（ｃ）の等価磁束状態に示すように、中央脚ａの磁束が相殺されるため、交流磁束の磁路として、外磁路ｄと内磁路ｂを通る磁路、内脚ｂと内脚ｃを通る磁路、及び内脚ｃと外脚ｅを通る磁路の各磁路が形成される。これらの磁路の内、外側の磁路の磁路長はｌ1であり、内側の磁路の磁路長はｌ2であり、磁路長ｌ2は磁路長ｌ1よりも長くなる。磁束密度Ｂは、μを磁束係数、Ｎをコイルの巻き数、Ｉを電流、ｌを磁路長としたとき、Ｂ＝μ×Ｎ×Ｉ／ｌで表され、各磁路のインダクタンスＬは、Ｓを断面積、Ｎを巻き線の巻き数としたとき、Ｌ＝μ×Ｓ×Ｎ2／ｌで表される。この磁束密度Ｂ、インダクタンスＬの関係式から、磁路長ｌが異なる磁路の磁束密度Ｂ及びインダクタンスＬは異なることを示している。
　したがって、図３（ａ）の構成のリアクトルでは、磁路において交流磁束の磁束密度及びインダクタンスは不均等となる。
（直流磁束によるバイアス磁束の不均等）
　図３（ｄ）は制御巻き線により形成される直流磁束の磁束状態を示している。制御巻き線は中央脚ａに巻回され、この制御巻き線に直流電流が流れることにより、内脚ｂと中央脚ａを通る磁路、及び内脚ｃと中央脚ａを通る磁路に磁束が形成される。中央脚ａには２つの磁束が通るため、中央脚ａを通る磁束密度は、内脚ｂ及び内脚ｃの磁路を通る磁束密度よりも高くなる。このため、図３（ａ）の構成のリアクトルでは、各磁石路に形成されるバイアス磁束の磁束密度は不均等となる。
　図３（ｅ）は制御巻き線の磁束と制御巻き線の磁束とを合わせた磁束状態を示している。外脚ｄ及び外脚ｅには制御巻き線による直流磁束が形成されないため、主磁束が形成する交流磁束にバイアス磁束が印加されない磁路が生じる。
　一方、図３（ｆ），（ｇ）は本発明のリアクトルの構成及び磁束状態を示している。図３（ｆ）は、本発明のリアクトルの概略構成を示し、主巻き線の配線基板及び制御巻き線の配線基板は、リアクトルのコア内に配置される。図３（ｇ）は、本発明のリアクトルによる制御巻き線の磁束と制御巻き線の磁束とを合わせた磁束状態を示している。外脚ｄ及び外脚ｅにも制御巻き線による直流磁束が形成され、主磁束が形成する全ての交流磁束にバイアス磁束が印加される。これにより、配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、制御巻き線の制御電流により形成される磁束密度を均等とし、制御巻き線の制御電流によってリアクトルのインダクタンスを設定する。
　本発明のリアクトルは、主巻き線を形成した配線基板および制御巻き線を形成した配線基板をプレーナ型コアに層状に組み込んでなるリアクトルにおいて、（ａ）主巻き線が形成する磁束、及び、（ｂ）制御巻き線が形成する磁束を以下の状態とすることにより、制御電流が形成する磁束密度を均等なものとする。
（ａ）主巻き線に高周波電流が流れると制御巻き線に高周波成分が誘起され、この高周波成分の誘起により、制御回路に対して高周波電流が印加される支障、制御巻き線に過大電圧が発生するといった支障が発生する。このような支障を抑制するために、主巻き線による磁束形成において、制御巻き線に高周波成分が誘起しない磁束状態とする。
（ｂ）高周波成分が除かれたコアの脚部において、制御巻き線を形成する。
　均等な磁束密度により、各脚部を巻回する主巻き線に均等のインダクタンスが発生し、リアクトルのインダクタンスを制御電流に応じて可変とすることができる。主巻き線を流れる高周波電流の主巻き線電流は、一対の各内脚において互いに磁界の向きが逆方向の交流磁束を形成し、互いに相殺される。
　つまり、２つの主巻き線の高周波電流による制御巻き線に対する誘起において、一方の主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に誘起される高周波成分の方向と、他方の主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に誘起される高周波成分は、大きさが等しく、方向が互いに逆方向であるため、それぞれに発生する高周波成分が互いに相殺して高周波成分が除去される。
　各主巻き線に高周波電流が流れることにより制御巻き線に高周波成分が誘起されるが、各内脚において互いに逆方向の磁界を形成することにより、制御巻き線に誘起された高周波成分は相殺される。
　これにより、制御巻き線から制御回路に対して高周波電流が流入することが抑えられる。また、制御巻き線の高周波成分が相殺されるので、制御巻き線において局所的に発生する過大電圧が抑制される。
　制御巻き線を流れる直流電流の制御電流は、交流磁束が相殺された一対の内脚を含む全脚部において均等な磁束密度の直流磁束を形成する。制御巻き線により形成される直流磁束の磁束密度をコアの全脚部において均等とすることによって、主巻き線に対するインダクタンスの変化を均等とすることができる。
　本発明のリアクトルが備える配線基板は、主巻き線基板および制御巻き線基板であり、これらの配線基板を積層させることで構成される。主巻き線基板は第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板とを備える。制御巻き線基板は第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板により上下方向が挟まれた配置とする他、第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板の積層の何れか一方側に配置してもよい。
　本発明のリアクトルが備える配線基板は、制御巻き線基板を２枚の主巻き線基板で挟む構成とすることにより、主巻き線と制御巻き線との間において磁界の結合度を高めることができる。
　（リアクトルの第１の形態）
　図４～６を用いて本発明のリアクトルの第１の形態を説明する。図４は本発明のリアクトルの第１の形態の概略を示している。なお、ここでは図１の構成と共通する部分には同様の符号を付している。
　図４（ａ）はリアクトル１０のプレーナ型コア１１の概略構成を示している。プレーナ型コア１１は図１（ａ）で示した構成と同様であり、４つのＥ型コアをコア部材として用い、２つのＥ型コアの突起部分を対向配置させることにより２つのプレーナ型コア１１ａ，１１ｂを構成している。ここではＥ型コアを用いたＥＥ型コアの構成を示しているが、Ｅ型コアに限らず、Ｕ型コアを用いたＵＵ型コアの構成としてもよい。
　プレーナ型コア１１は、中央脚１６ａと、中央脚１６ａの両側に配置された一対の内脚１６ｂ，１６ｃを備え、さらに内脚１６ｂ，１６ｃの外側に一対の外脚１６ｄ，１６ｅを備える。隣接する脚部の間には貫通孔が形成され、この貫通孔内には第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の配線基板が配置される。
　図４（ｂ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の各配線基板を示し、図４（ｃ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の各配線基板に形成される巻き線パターンを示している。
　第１主巻き線基板１４Ａには、第１主巻き線１２ｂの巻き線パターンが形成されると共に、内脚１６ｂと中央脚１６ａを通すための２つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの２つの開口部を囲むように形成される。
　第２主巻き線基板１４Ｂには、第２主巻き線１２ｃの巻き線パターンが形成されと共に、内脚１６ｃと中央脚１６ａを通すための２つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの２つの開口部を囲むように形成される。
　制御巻き線基板１５には、制御巻き線１３ａ、１３ｂの巻き線パターンが形成されと共に、内脚１６ｂおよび内脚１６ｃと中央脚１６ａを通すための３つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの３つの開口部の内、内脚１６ｂおよび内脚１６ｃを通す開口部を囲むように形成される。
　第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃには、図示していない高周波電源から分岐された高周波電流が供給され、プレーナ型コア１１の中央脚１６ａ、内脚１６ｂ，１６ｃ、および外脚１６ｄ，１６ｅの各脚部を通る交流磁束を形成する。一方、制御巻き線１３ａ，１３ｂには直流電流が供給され、プレーナ型コア１１の中央脚１６ａ、内脚１６ｂ，１６ｃ、および外脚１６ｄ，１６ｅの各脚部を通る直流磁束を形成する。
　図５は各配線基板の巻き線に流れる電流状態と、電流により誘起される磁束状態を示している。図５（ａ）は、リアクトル１０のプレーナ型コア１１の概略構成を示し、図５（ａ）と同様である。図５（ｂ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の電流状態および磁束状態を示している。
　なお、図５では、電流方向については、紙面に対して前方に進む電流方向を丸の中に●を設けた記号で表し、紙面に対して後方に進む電流方向を丸の中に×印を設けた記号を用いて表し、また、磁束方向については、紙面に対して前方に進む磁束方向を四角の中に●を設けた記号で表し、紙面に対して後方に進む磁束方向を四角の中に×印を設けた記号を用いて表している。
　・主巻き線により形成される磁束状態：
　第１主巻き線基板１４Ａでは、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により、外脚１６ｄ、内脚１６ｂ、中央脚１６ａ、および内脚１６ｃに磁束が形成され、第２主巻き線基板１４Ｂでは、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により、内脚１６ｂ、中央脚１６ａ、内脚１６ｃ、および外脚１６ｅに磁束が形成される。
　主巻き線１２ｂの高周波電流が矢印で示す方向であるときには、各脚には図で示す方向の磁束が形成される。内脚１６ｂには、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成され、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して前方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｂに形成される２つの磁束は方向逆であるため、主巻き線１２ｂと主巻き線１２ｃの巻き線数および電流値が等しい場合には、両磁束は互いに相殺される。同様に、内脚１６ｃには、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により紙面に対して前方に進む磁束方向の磁束が形成され、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｃに形成される２つの磁束は方向逆であるため、主巻き線１２ｂと主巻き線１２ｃの巻き線数および電流値が等しい場合には、両磁束は互いに相殺される。
　また、中央脚１６ａには、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成され、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成される。
　図５（ｃ）は高周波電流で形成される磁束状態を示し、高周波電流により内脚１６ｂおよび内脚１６ｃに形成される磁束は互いに相殺されることを示している。
　・制御巻き線により形成される磁束状態：
　制御巻き線基板１５では、制御巻き線１３ａに流れる直流電流により、外脚１６ｄ、内脚１６ｂ、および中央脚１６ａに磁束が形成され、制御巻き線１３ｂに流れる直流電流により、中央脚１６ａ、内脚１６ｃ、および外脚１６ｅに磁束が形成される。なお、図５では、制御巻き線１３ａ，１３ｂの直流電流が矢印で示す方向であるときには、各脚には図で示す方向の磁束が形成される。
　内脚１６ｂおよび内脚１６ｃには、制御巻き線１３ａ、１３ｂに流れる直流電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｂおよび内脚１６ｃには高周波電流により形成される交流磁束が相殺された状態にあるため、制御巻き線１３ａ、１３ｂには交流磁束によって電流は誘起されず、制御回路（図示していない）への高周波電流の流入や過大電圧に発生が抑制される。
　図５（ｄ）は直流電流で形成される磁束状態を示し、直流電流により内脚１６ｂ，１６ｃ、および中央脚１６ａを含むコアの全脚部には均等な磁束密度の直流磁束が形成される。
　したがって、第１の形態の構成では、各配線基板を積層してプレーナ型コア１１に組み込むことにより、第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃの巻き線パターンは共に中央脚１６ａを囲むことになる。また、内脚１６ｂにおいて、第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃに流れる主巻き線電流が形成する磁界は逆方向となり、磁束は互いに相殺される。同様に、内脚１６ｃにおいて、第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃに流れる主巻き線電流が形成する磁界は逆方向となり、磁束は互いに相殺される。
　図６はプレーナ型コアの各脚部での磁束状態を概略的に示し、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１主巻き線、第２主巻き線により形成される磁束状態を示し、図６（ｃ）は２つの主巻き線による磁束を合わせた状態を示し、図６（ｄ）は制御巻き線により形成される磁束状態を示し、図６（ｅ）は２つの主巻き線および制御巻き線による磁束を合わせた状態を示している。
　第１主巻き線により形成される磁束は、図６（ａ）に示すように、外脚１６ｄおよび内脚１６ｂを巡る経路、および中央脚１６ａおよび内脚１６ｃを巡る経路を通り、第２主巻き線により形成される磁束は、図６（ｂ）に示すように、内脚１６ｂおよび中央脚１６ａを巡る経路、および内脚１６ｃおよび外脚１６ｅを巡る経路を通る。内脚１６ｂ、１６ｃにおいて２つの主巻き線により形成される交流磁束は相殺される。図６（ｃ）中の破線の矢印は相殺状態を示している。
　制御巻き線により形成される直流磁束は、図６（ｄ）に示すように、交流磁束が相殺された内脚１６ｂおよび内脚１６ｃを通り、中央脚１６ａ、および外脚１６ｄ，１６ｅには均等な磁束密度が形成される。
　（リアクトルの第２の形態）
　リアクトルの第２の形態は、主巻き線基板の構成を除いては第１の形態とほぼ同様の構成とし、第１の形態と同様の磁束状態を奏する。図７～９を用いて本発明のリアクトルの第２の形態を説明する。図７は本発明のリアクトルの第２の形態の概略を示している。なお、ここでは図１、および図４～６の構成と共通する部分には同様の符号を付している。
　図７（ａ）はリアクトル１０のプレーナ型コア１１の概略構成を示している。プレーナ型コア１１は図４（ａ）で示した構成と同様であり、中央脚１６ａと、中央脚１６ａの両側に配置された一対の内脚１６ｂ，１６ｃを備え、さらに内脚１６ｂ，１６ｃの外側に一対の外脚１６ｄ，１６ｅを備える。隣接する脚部の間には貫通孔が形成され、この貫通孔内には第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の配線基板が配置される。
　図７（ｂ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の各配線基板を示し、図７（ｃ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の各配線基板に形成される巻き線パターンを示している。
　第１主巻き線基板１４Ａには、第１主巻き線１２ｂの巻き線パターンが形成されると共に、内脚１６ｂ、１６ｃと中央脚１６ａを通すための３つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの３つの開口部を囲むように形成される。
　第２主巻き線基板１４Ｂには、第１主巻き線１２ｃの巻き線パターンが形成されると共に、中央脚１６ａを通すための１つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの１つの開口部を囲むように形成される。
　制御巻き線基板１５には、制御巻き線１３ａ、１３ｂの巻き線パターンが形成されと共に、内脚１６ｂおよび内脚１６ｃと中央脚１６ａを通すための３つの開口部が形成される。巻き線パターンはこの３つの開口部の内、内脚１６ｂおよび内脚１６ｃを通す開口部を囲むように形成される。この制御巻き線基板１５の構成は第１の形態と同様である。
　第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃには、図示していない高周波電源から分岐された高周波電流が供給され、プレーナ型コア１１の中央脚１６ａ、内脚１６ｂ，１６ｃ、および外脚１６ｄ，１６ｅの各脚部を通る交流磁束を形成する。一方、制御巻き線１３ａ，１３ｂには直流電流が供給され、プレーナ型コア１１の中央脚１６ａ、および内脚１６ｂ，１６ｃの各脚部を含む全脚部に同じ磁束密度の直流磁束を形成する。
　図８は各配線基板の巻き線に流れる電流状態と、電流により誘起される磁束状態を示している。図８（ａ）は、リアクトル１０のプレーナ型コア１１の概略構成を示し、図７（ａ）と同様である。図８（ｂ）は第１主巻き線基板１４Ａ，第２主巻き線基板１４Ｂ、および制御巻き線基板１５の電流状態および磁束状態を示している。
　なお、図８においても、電流方向を表す記号、および磁束方向を表す記号は第１の形態と同様の記号を用いている。
　・主巻き線により形成される磁束状態：
　第１主巻き線基板１４Ａでは、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により、外脚１６ｄ、内脚１６ｂ、内脚１６ｃおよび外脚１６ｅに磁束が形成され、第２主巻き線基板１４Ｂでは、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により、内脚１６ｂ、中央脚１６ａ、および内脚１６ｃに磁束が形成される。
　主巻き線１２ｂの高周波電流が矢印で示す方向であるときには、各脚には図で示す方向の磁束が形成される。内脚１６ｂには、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成され、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して前方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｂに形成される２つの磁束は方向逆であるため、主巻き線１２ｂと主巻き線１２ｃの巻き線数および電流値が等しい場合には、両磁束は互いに相殺される。同様に、内脚１６ｃには、主巻き線１２ｂに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成され、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して前方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｃに形成される２つの磁束は方向逆であるため、主巻き線１２ｂと主巻き線１２ｃの巻き線数および電流値が等しい場合には、両磁束は互いに相殺される。
　また、中央脚１６ａには、主巻き線１２ｃに流れる高周波電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成される。
　図８（ｃ）は高周波電流で形成される磁束状態を示し、高周波電流により内脚１６ｂおよび内脚１６ｃに形成される磁束は互いに相殺されることを示している。
　・制御巻き線により形成される磁束状態：
　制御巻き線基板１５では、制御巻き線１３ａに流れる直流電流により、外脚１６ｄ、内脚１６ｂ、および中央脚１６ａに磁束が形成され、制御巻き線１３ｂに流れる直流電流により、中央脚１６ａ、内脚１６ｃ、および外脚１６ｅに磁束が形成される。第２の形態の制御巻き線による磁束状態は第１の形態の制御巻き線による磁束状態と同様である。図８では、制御巻き線１３ａ，１３ｂの直流電流が矢印で示す方向であるときには、各脚には図で示す方向の磁束が形成される。
　内脚１６ｂおよび内脚１６ｃには、制御巻き線１３ａ、１３ｂに流れる直流電流により紙面に対して後方に進む磁束方向の磁束が形成される。内脚１６ｂおよび内脚１６ｃには高周波電流により形成される交流磁束が相殺された状態にあるため、制御巻き線１３ａ、１３ｂには交流磁束によって電流は誘起されず、制御回路（図示していない）への高周波電流の流入や過大電圧に発生が抑制される。
　図８（ｄ）は直流電流で形成される磁束状態を示し、直流電流により内脚１６ｂ，１６ｃ、および中央脚１６ａを含む全脚部に同じ磁束密の直流磁束が形成される。
　したがって、第２の形態の構成では、各配線基板を積層してプレーナ型コア１１に組み込むことにより、内脚１６ｂにおいて、第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃに流れる主巻き線電流が形成する磁界は逆方向となり、磁束は互いに相殺される。同様に、内脚１６ｃにおいて、第１主巻き線１２ｂと第２主巻き線１２ｃに流れる主巻き線電流が形成する磁界は逆方向となり、磁束は互いに相殺される。
　図９はプレーナ型コアの各脚部での磁束状態を概略的に示し、図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１主巻き線、第２主巻き線により形成される磁束状態を示し、図９（ｃ）は２つの主巻き線による磁束を合わせた状態を示し、図９（ｄ）は制御巻き線により形成される磁束状態を示し、図９（ｅ）は２つの主巻き線および制御巻き線による磁束を合わせた状態を示している。
　第１主巻き線により形成される磁束は、図９（ａ）に示すように、外脚１６ｄおよび内脚１６ｂを巡る経路、および内脚１６ｃおよび外脚１６ｅを巡る経路を通り、第２主巻き線により形成される磁束は、図９（ｂ）に示すように、内脚１６ｂおよび中央脚１６ａを巡る経路、および中央脚１６ａおよび内脚１６ｃを巡る経路を通る。内脚１６ｂ、１６ｃにおいて２つの主巻き線により形成される交流磁束は相殺される。図９（ｃ）中の破線の矢印は相殺状態を示している。
　制御巻き線により形成される直流磁束は、図９（ｄ）に示すように、交流磁束が相殺された内脚１６ｂおよび内脚１６ｃを通り、中央脚１６ａ、および外脚１６ｄ，１６ｅには同じ磁束密度の均等な磁束が形成される。
　（制御巻き線の巻き線パターン）
　制御巻き線の巻き線パターンは、前記した第１の形態および第２の形態で示した構成の他に別の構成とすることができる。
　図１０（ａ）は第１の形態および第２の形態の制御巻き線の巻き線パターンを示している。この巻き線パターンは、内脚１６ｂの周囲を図面上において右回りに所定回数だけ巻回した後、内脚１６ｃの周囲を同じく図面上において右回りに所定回数巻回して形成される。
　図１０（ｂ）は制御巻き線の巻き線パターンについて別の構成を示している。この巻き線パターンは、内脚１６ｂの周囲を図面上において右回りに１ターン巻回した後、内脚１６ｃの周囲を同じく図面上において右回りに１ターン巻回し、再び内脚１６ｂに戻って内脚１６ｂ，１６ｃの周囲を１ターン巻回する。この両内脚を跨ぐ巻回を所定回数だけ行うことで形成される。
　図１０（ａ）の巻き線パターン、および図１０（ｂ）の巻き線パターンのいずれにおいても、全脚部に対して同様の磁束が形成される。
　なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係るリアクトルの一例であり、本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
　本発明のリアクトルは、インピーダンス整合装置等に適用することができる。
　１０　リアクトル
　１１，１１ａ，１１ｂ　プレーナ型コア
　１２ｂ，１２ｃ　主巻き線
　１３ａ，１３ｂ　制御巻き線
　１４Ａ　第１主巻き線基板
　１４Ｂ　第２主巻き線基板
　１５　制御巻き線基板
　１６ａ　中央脚
　１６ｂ，１６ｃ　内脚
　１６ｄ，１６ｅ　外脚
　１００　可変リアクトル
　１０１ａ，１０１ｂ　コア
　１０２ａ，１０２ｂ　主巻き線
　１０３　制御巻き線
　１１０　プレーナトランス
　１１１　プレーナ型ＥＥコア
　１１１ａ，１１１ｂ　Ｅ型コア
　１１２　プレーナ型ＵＵコア
　１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ　Ｕ型コア
　１２１　プレーナ型コア
　１２１ａ　中央脚
　１２１ｂ，１２１ｃ　側部脚
　１２２　主巻き線
　１２３　制御巻き線
　１２４　主巻き線基板
　１２５　制御巻き線基板
　１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ　開口部

Claims (7)

  1. 　主巻き線を形成した主巻き線基板、制御巻き線を形成した制御巻き線基板、およびプレーナ型コアを備え、
    　前記主巻き線基板と前記制御巻き線基板は前記プレーナ型コア内に層状に組み込まれ、　前記プレーナ型コアは、中央脚と、当該中央脚の両側に配置された一対の内脚と、前記内脚の外側に配置された一対の外脚とを有し、前記主巻き線を流れる高周波電流の主巻き線電流は、前記一対の各内脚において互いに相殺する磁界の向きが逆方向の交流磁束を形成し、
    　前記制御巻き線を流れる直流電流の制御電流は、コアの全脚部に均等な磁束密度の直流磁束を形成することを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記主巻き線基板は、前記制御巻き線基板を上下方向で挟む第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板とを備え、
    　前記第１の主巻き線基板の主巻き線は、前記中央脚と前記一対の内脚の一方の第１の内脚とを一体で囲んで形成され、
    　前記第２の主巻き線基板の主巻き線は、前記中央脚と前記一対の内脚の他方の第２の内脚とを一体で囲んで形成され、
    　前記制御巻き線基板の制御巻き線は、前記一対の第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲んで形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記主巻き線基板は、前記制御巻き線基板を上下方向で挟む第１の主巻き線基板と第２の主巻き線基板とを備え、
    　前記第１の主巻き線基板の主巻き線は、前記中央脚と前記一対の第１の内脚および第２の内脚を一体で囲んで形成され、
    　前記第２の主巻き線基板の主巻き線は、前記中央脚を囲んで形成され、
    　前記制御巻き線基板の制御巻き線は、前記一対の第１の内脚と第２の内脚とを個別に囲んで形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
  4. 　前記中央脚の磁束と前記内脚の磁束は磁界の向きが互いに逆方向であることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のリアクトル。
  5. 　前記制御電流は可変電流により可変インダクタンスとすることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載のリアクトル。
  6. 　前記制御電流は固定電流により固定インダクタンスとすることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載のリアクトル。
  7. 　前記プレーナ型コアは、Ｅ型コア又はＵ型コアの突起部分を互いに対向配置してなるＥＥ型コア又はＵＵ型コアを横方向に配列した構成、あるいはＥ型コア又はＵ型コアの突起部分にＩ型コアを配置してなるＥＩ型コア又はＵＩ型コアを横方向に配列した構成であることを特徴とする請求項１から６の何れか一つに記載のリアクトル。
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