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磁気部品

国内特許コード P150011644
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2008-033779
公開番号 特開2008-205466
出願日 平成20年2月14日(2008.2.14)
公開日 平成20年9月4日(2008.9.4)
優先権データ
  • PCT/CN2007/000592 (2007.2.17) CN
  • 200710070573.1 (2007.8.28) CN
  • 200710186467.X (2007.11.16) CN
発明者
  • 張艶軍
  • 徐▲徳▼鴻
  • 三野 和明
  • 笹川 清明
出願人
  • 浙江大学
  • 富士電機株式会社
発明の名称 磁気部品
発明の概要 【課題】多くの巻線を構成する変圧器側は巻線密度が高く、直列コイル側は巻線が疎密になってしまうことから、銅損の増加、コスト高になるという課題があった。
【解決手段】変圧器を構成する巻線と並列コイルのインダクタンス成分とが捲回された第1の鉄心コアと、直列コイルのインダクタンス成分が捲回された第2の鉄心コアとを有する磁気部品において、第1の鉄心コアと第2の鉄心コアの寸法比を、巻線密度に応じて設定することにより、例えば、適当な巻線の太さで変圧器側の巻線を構成することができ、銅損を低減することができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 図5に従来技術に基づく回路例を示す。これは、絶縁形のDC-DCコンバータであり、直流電源1の電圧を絶縁し、負荷11に直流電圧を出力することができる。さらに、コンデンサ4、直列コイル5、並列コイル6によって共振動作となるため、スイッチング素子2、3、ダイオード8、9はソフトスイッチング動作となり、スイッチング損失が低減される。

図5のコイル5、6、および変圧器7の磁気部品を集積化した例を図6に示す。
ここでは、一対のE型コア(以下“EEコア”という)によって形成させる3つの支柱の一つに変圧器7の1次巻線12、2次巻線13、3次巻線14が巻かれている。このように、変圧器7の1次巻線12と同じ磁束の経路に変圧器7の2次巻線13と3次巻線14を構成することで、1次巻線12と2次巻線13、3次巻線14は磁気結合し、変圧器7が構成できる。ここで、変圧器7の1次巻線12によって並列コイル6も同時に形成され、1次巻線12の巻き数とエアギャップ16の長さを変化させることによって、並列コイル6のインダクタンス値を調整することができる。

1次巻線12に電圧が印加されることによって発生する磁束は図6に矢印18で示すような経路となる。また、1次巻線12の巻線はコイルの巻線15のように直列に他の支柱にも巻かれ直列のコイル5を形成している。直列コイル5のインダクタンス値も同様にコイルの巻線15の巻き数とエアギャップ17の長さによって調整可能である。

ここで、コイルの巻線15に電流が流れることによって発生する磁束は図6に矢印19で示す経路となり、中心部の支柱では変圧器の1次巻線12によって発生する磁束18と逆方向となる。よって、中心部の支柱では磁束は低減され、鉄損が低減される。このような技術を用いることによって、変圧器7、コイル5、6を一つの部品として集積化することができ、小形、低コスト化を図ることができる。

このような従来構成を示すものとして非特許文献1がある。
また、図7にEEコアの一方のE型コアと他方のE型コアの間にI型コアを挿入することで、図5に示す変圧器7とコイル5、6を集積化する技術を示す。ここでは、2つのE型コア21と22の間にI型コア24を挿入した構成であり、E型コア21の中心部の支柱に変圧器7の1次巻線12、2次巻線13、3次巻線14、E型コア22の中心部の支柱に直列コイル5の巻線15を巻いている。

図6と同様に、図7においても変圧器7の1次巻線と2次巻線および3次巻線を同じ磁気経路に巻くことによって、磁気結合し、変圧器として動作する。さらに、変圧器の1次巻線12の巻き数とエアギャップ16の長さによって並列コイル6のインダクタンス値を調整することができ、コイルの巻線15の巻き数とエアギャップ17の長さによって直列コイル5のインダクタンス値を調整することができる。変圧器の1次巻線12に電圧を印加することによって生じる磁束は矢印18で示す経路となり、コイルの巻線15に電流が流れることによって生じる磁束は磁束19の経路となる。

ここで、I型コア内では、磁束18と磁束19がお互いに打ち消し合うような方向になり、磁束密度は低下し、鉄損も低減される。このような技術を用いることによって、変圧器7、コイル5、6を一つの部品として集積化することができ、小形、低コスト化することができる。
【非特許文献1】Bo Yang, Rengang Chen, F.C.Lee, “Integrated Magnetic for LLC Resonant Converter”, IEEE APEC 2002, pp. 346-351.

産業上の利用分野 本発明は、変圧器とコイルを集積化する磁気部品に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
変圧器を構成する巻線と並列コイルのインダクタンス成分とが捲回された第1の鉄心コアと、直列コイルのインダクタンス成分が捲回された第2の鉄心コアとを有する磁気部品において、
前記第1の鉄心コアと前記第2の鉄心コアの寸法比が、巻線密度に応じて設定されていることを特徴とする磁気部品。

【請求項2】
前記第1の鉄心コアはE型コアとI型コアによって形成され、前記第2の鉄心コアは別のE型コアと、前記第1の鉄心コアと共有する前記I型コアとによって形成されることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項3】
前記第1の鉄心コアはE型コアとI型コアによって形成され、前記第2の鉄心コアは別のE型コアとによって形成されることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項4】
前記第1の鉄心コアは1対のE型コアによって形成され、前記第2の鉄心コアはこの1対のE型コアの片方のE型コアと、この片方のE型コアに接続された別のE型コアとによって形成されることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項5】
前記別のE型コアの外形は、一対のE型コアの一方のE型コアの外形と同じことを特徴とする請求項4記載の磁気部品。

【請求項6】
前記寸法比は鉄心コアの長さであることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項7】
前記寸法比は鉄心コアの幅であることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項8】
前記巻線密度は前記巻線の巻き数であることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項9】
前記巻線密度は前記巻線の太さであることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項10】
前記巻線密度は前記巻線の長さであることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。

【請求項11】
前記巻線密度は前記巻線の材質であることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008033779thum.jpg
出願権利状態 公開
分野
  • 電気
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