JP2006165465A - Winding component - Google Patents
Winding component Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006165465A JP2006165465A JP2004358523A JP2004358523A JP2006165465A JP 2006165465 A JP2006165465 A JP 2006165465A JP 2004358523 A JP2004358523 A JP 2004358523A JP 2004358523 A JP2004358523 A JP 2004358523A JP 2006165465 A JP2006165465 A JP 2006165465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- windings
- wire ring
- ring component
- winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
本発明は、スイッチング電源回路に供する磁芯及び線輪部品に係わり、特に低損失で高電力密度な電力変換機に好適な線輪部品に関する。 The present invention relates to a magnetic core and a wire ring component used for a switching power supply circuit, and more particularly to a wire ring component suitable for a power converter having a low loss and a high power density.
従来の線輪部品、特にチョークコイル、およびその使用方法について説明する。従来より、降圧あるいは昇圧型のチョッパ回路を用いたDC−DCコンバータには、磁気エネルギーを一時、蓄積して円滑な電力変換を行うためチョークコイルが広く用いられている。その処理電力容量を大幅に増す場合には、チョッパ回路部をN並列に多重化し、各々の動作位相を、π/Nラジアンずらして動作させるMurti-Phazeコンバータが有効な手段として用いられている。 A conventional wire ring component, particularly a choke coil, and a method of using the same will be described. 2. Description of the Related Art Conventionally, choke coils have been widely used in DC-DC converters using a step-down or step-up chopper circuit to store magnetic energy temporarily and perform smooth power conversion. In order to greatly increase the processing power capacity, a Murti-Phaze converter that multiplexes chopper circuit units in N parallel and operates each phase shifted by π / N radians is used as an effective means.
図7は、従来のチョークコイルの説明図である。ドラム型コア51に巻線71が巻かれた、単一の構造である。また、図8は、図7のチョークコイルの適用回路図であり、2−PhazeDC−DCコンバータの構成例である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional choke coil. The
図8に示す回路は、図7に示すような個別のチョークコイルL1,L2が用いられており、各phazeのスイッチ15a,16bが交互がオン・オフすることで回路電流を単独のチョッパよりも分担、軽減して高出力化を可能としている。
The circuit shown in FIG. 8 uses individual choke coils L1 and L2 as shown in FIG. 7, and the circuit current is more than that of a single chopper by alternately turning on and off the
図9は、従来のチョークコイルの他の例の説明図である。図9に示すチョークコイルは、ドラム型コア52に、巻線72が巻かれた、第1のチョークコイルと、ドラム型コア53に、巻線73が巻かれた、第2のチョークコイルとを接近させて、漏洩磁束の影響が生じるように配置したチョークコイルである。
FIG. 9 is an explanatory diagram of another example of a conventional choke coil. The choke coil shown in FIG. 9 includes a first choke coil in which a winding 72 is wound around a
図10は、図9のチョークコイルの適用回路図であり、結合型2−PhazeDC−DCコンバータの構成例である。図10の適用回路は、互いのチョークコイル間の相互誘導利得を利用する方法であって、それぞれの第1のチョークコイルと、第2のチョークコイル間の相互誘導作用によって、図10に示すような等価的回路構成の結合型の形態で適用し、図8の適用回路に比較して、リップル電流の低減が実現される。図7に示したように、個別のチョークコイルを用いて、インダクタンスを増やすことなく、リップル電流の低減をはかれる。 FIG. 10 is an application circuit diagram of the choke coil of FIG. 9 and is a configuration example of a coupled 2-Phaze DC-DC converter. The application circuit of FIG. 10 is a method that uses mutual induction gains between the choke coils, as shown in FIG. 10 by the mutual induction action between the respective first choke coils and the second choke coils. The present invention is applied in a coupled form with an equivalent circuit configuration, and a reduction in ripple current is realized as compared with the application circuit of FIG. As shown in FIG. 7, the ripple current can be reduced without increasing the inductance by using an individual choke coil.
図7、図9に示す以外の線輪部品の例として、特許文献1には、第1分割コアと第2分割コアの間に空隙部を有するコイル部品について記載されている。空隙部を有することによって、大電流に対応できるコイル部品となっている。
As an example of a wire ring component other than those shown in FIGS. 7 and 9,
従来の技術による結合型チョークコイルでは、単に近接させるだけの構成であり、相互の磁気結合は高々数%程度と低いため、相互誘導効果に伴うリップル電流の低減効果は殆ど得られないという問題点があった。 The conventional coupled choke coil has a configuration that is simply brought close to each other, and since the mutual magnetic coupling is as low as several percent at most, the effect of reducing the ripple current due to the mutual induction effect is hardly obtained. was there.
従って、本発明の課題は、小型、薄型で、かつ効率良く漏洩磁束を与える構造であって、適用回路においては、リップル電流の低減効果に寄与する線輪部品を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wire ring component that contributes to the effect of reducing ripple current in an applied circuit, which is small, thin, and has a structure that efficiently provides a leakage magnetic flux.
従来技術の問題点を解決するため、本発明は、磁芯に複数の巻線が巻回され、前記巻線は相互に同じ閉磁路を形成すると共に、相互に異なる閉磁路を形成する磁路上に巻回され、かつ各巻線(コイル)の片側の端末は結束されて使用される構成の線輪部品において、各々の巻線(コイル)のうちのひとつに(コイル)電流を流した際に、他の全ての巻線(コイル)には逆向き電流が流れる線輪部品である。 In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a plurality of windings wound around a magnetic core, the windings forming the same closed magnetic path with each other and different magnetic closed paths. In a wire ring component having a configuration in which one end of each winding (coil) is bundled and used, when a (coil) current is passed through one of each winding (coil) All other windings (coils) are wire ring components in which a reverse current flows.
更に、前記磁芯は、金属粉末磁性材料等の比透磁率がある程度小さな材料で構成される場合には、当該磁路中には特に空隙を設けずに構成し、また、前記磁芯がフェライトなどの比較的比透磁率の高い軟磁性材料の場合には該該閉磁路に設ける空隙は各コイルに対してそれぞれ2箇所となるように構成した線輪部品である。 Further, in the case where the magnetic core is made of a material having a relatively small relative permeability such as a metal powder magnetic material, the magnetic path is not particularly provided in the magnetic path, and the magnetic core is made of ferrite. In the case of a soft magnetic material having a relatively high relative permeability, such as a wire ring component, the gaps provided in the closed magnetic path are two portions for each coil.
即ち、本発明は、磁芯に複数の巻線を巻回し前記巻線は相互に同じ閉磁路を形成すると共に、相互に異なる閉磁路を形成する磁路上に巻回され、かつ各巻線の片側の端末は結束されて使用される構成の線輪部品において、前記各々巻線のうちの、少なくとも一つに電流を流した際に、他の全ての巻線には、逆極性の誘起電圧を発生する、逆向き電流が流れるように、前記巻線の巻き方向を配置した線輪部品である。 That is, the present invention is configured to wind a plurality of windings around a magnetic core, the windings form the same closed magnetic path, and are wound on magnetic paths that form different closed magnetic paths, and one side of each winding. In the wire ring component configured to be bundled and used, when an electric current is passed through at least one of the windings, an induced voltage having a reverse polarity is applied to all the other windings. It is a wire ring component which arrange | positions the winding direction of the said coil | winding so that the reverse current which generate | occur | produces may flow.
また、本発明は、前記磁芯は高比透磁率の軟磁性材料であり、前記磁芯の閉磁路に空隙が設けられた線輪部品である。 In the present invention, the magnetic core is a soft magnetic material having a high relative permeability, and a wire ring component in which a gap is provided in a closed magnetic path of the magnetic core.
また、本発明は、前記磁芯の閉磁路に設けられ空隙は前記各巻線に対してそれぞれ少なくとも2箇所設けられ線輪部品である。 Further, the present invention is a wire ring component provided in the closed magnetic path of the magnetic core and provided with at least two gaps for each winding.
また、本発明は、前記磁芯の材質はフェライト系磁性材料とする線輪部品である。 In the present invention, the magnetic core is made of a ferrite magnetic material.
また、本発明は、前記磁芯は比透磁率の低い軟磁性材料であり、前記磁芯の閉磁路には、空隙を設けない線輪部品である。 Further, according to the present invention, the magnetic core is a soft magnetic material having a low relative permeability, and is a wire ring component in which no gap is provided in a closed magnetic path of the magnetic core.
また、本発明は、前記磁芯の材質は金属粉末磁心材料と樹脂材料との混合体である線輪部品である。 Further, the present invention provides the wire ring component in which the material of the magnetic core is a mixture of a metal powder magnetic core material and a resin material.
本発明による線輪部品によれば、巻線相互間の磁気結合を飛躍的に高めることが可能となる。これをMulti-Phazeコンバータに適用することで小さなインダクタンスにもかかわらずリップル電流を大幅に低減することが可能となる。 According to the wire ring component of the present invention, it is possible to dramatically increase the magnetic coupling between the windings. Applying this to the Multi-Phaze converter makes it possible to significantly reduce the ripple current despite the small inductance.
小さなインダクタンスで済む点が小型化効果をもたらすのみならず、リップル電流の低減は回路素子の定格低減の他、実効電流の低減に繋がり大幅な銅損の低減化に繋がるため、小型大容量のDC−DCコンバータを高効率に達成することが可能となり、工業的に益するところ極めて大なるものといえる。 The fact that a small inductance is sufficient not only brings about a miniaturization effect, but also the reduction of ripple current leads to a reduction in circuit element ratings and a reduction in effective current, leading to a significant reduction in copper loss. -It becomes possible to achieve a DC converter with high efficiency, and it can be said that it is extremely large in terms of industrial benefits.
従って、本発明によれば、小型、薄型で、かつ効率良く漏洩磁束を与える構造であって、適用回路においてはリップル電流の低減効果に寄与する線輪部品を提供できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a wire ring component that is small, thin, and has a structure that efficiently provides a leakage magnetic flux, and contributes to a ripple current reduction effect in an applied circuit.
以下、本発明の線輪部品の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の線輪部品は、磁芯に複数の巻線が巻回され、前記巻線は相互に同じ閉磁路を形成すると共に、相互に異なる閉磁路を形成する磁路上に巻回され、かつ、各巻線の片側の端末は結束されて使用される構成の線輪部品において、前記各々巻線のうちの、少なくとも一つに電流を流した際に、他の全ての巻線には、逆極性の誘起電圧を発生する、逆向き電流が流れるように、前記巻線の巻き方向を配置した構成である。 Hereinafter, embodiments of the wire ring component of the present invention will be described with reference to the drawings. In the wire ring component of the present invention, a plurality of windings are wound around a magnetic core, and the windings are wound on magnetic paths that form the same closed magnetic path and different closed magnetic paths, and In the wire ring component having a configuration in which one end of each winding is bundled and used, when a current is passed through at least one of the windings, all the other windings are reversed. In this configuration, the winding direction of the winding is arranged so that a reverse current that generates an induced voltage of polarity flows.
ここで、前記磁芯は高比透磁率の軟磁性材料であり、例えばフェライト系磁性材料とし、前記磁芯の閉磁路に空隙が設けられている。更に、前記磁芯の閉磁路に設けられ空隙は前記各巻線に対してそれぞれ少なくとも2箇所設けられている。 Here, the magnetic core is a soft magnetic material having a high relative permeability, for example, a ferrite-based magnetic material, and a gap is provided in a closed magnetic path of the magnetic core. Further, at least two gaps are provided for each winding in the closed magnetic path of the magnetic core.
更に、他の例として、前記磁芯は比透磁率の低い軟磁性材料であり、例えば、金属粉末磁心材料と樹脂材料との混合体であり、この場合には、前記磁芯の閉磁路には、空隙が設けられない。 Furthermore, as another example, the magnetic core is a soft magnetic material having a low relative permeability, for example, a mixture of a metal powder magnetic core material and a resin material. In this case, the magnetic core has a closed magnetic path. Are not provided with voids.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の線輪部品の説明図である。図1(a)は斜視図であり、図1(b)は巻線を透視した上面図であり、図1(c)は磁芯の斜視図である。本発明の線輪部品は、4-phaze型DC−DCコンバータに使用される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a wire ring component according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view, FIG. 1 (b) is a top view seen through a winding, and FIG. 1 (c) is a perspective view of a magnetic core. The wire ring component of the present invention is used in a 4-phaze type DC-DC converter.
図1(a)に示すように、本発明の線輪部品の構造は、上コア10、空隙20、下コア30の積層構造である。更に、図1(c)に示すように、下コア30には、溝部30a,30bが設けられており、図1(b)に示すように、前記溝部内に巻線1,2,3,4が巻かれている。
As shown in FIG. 1A, the structure of the wire ring component of the present invention is a laminated structure of an
各巻線1,2,3,4には、それぞれ引き出し部a、b、およびc、d、およびe、fならびにg、hが設けられている。即ち、4-phazeの結合型DC−DCコンバータに対応した巻線が磁芯に巻回され、それぞれの巻線に流れる電流によって生じる磁界に対し、それぞれ互いに閉磁路を形成し、かつ各巻線の片側の端末は結束されて使用される構成において、各々のコイルのうちのひとつにコイル電流を流した際に、他の全てのコイルには逆向き電流が流れるような構成としている。
Each
前記磁芯はフェライト系磁性材料であり、比較的比透磁率の高い軟磁性材料であって、この場合には比較的大きな電流を流すためには磁路中に空隙を必要としている。 The magnetic core is a ferrite-based magnetic material and is a soft magnetic material having a relatively high relative permeability. In this case, a gap is required in the magnetic path in order to pass a relatively large current.
図4は、本発明の実施の形態1の線輪部品の一般的模式図である。図4に示すように、それぞれの空隙は各巻線相互間の各コイルに対してそれぞれ2箇所となるように構成している。 FIG. 4 is a general schematic diagram of the wire ring component according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, each gap is configured to have two locations for each coil between the windings.
なお、他の例として、前記磁芯が金属粉末磁性材料と樹脂との混合体のように、比透磁率がある程度小さな材料で構成される場合には、磁路中には特に空隙を設けずに構成して良い。 As another example, when the magnetic core is made of a material having a relatively small relative permeability, such as a mixture of a metal powder magnetic material and a resin, no gap is provided in the magnetic path. May be configured.
図5は、本発明の実施の形態1の線輪部品に関する適用回路図である。即ち、4-phazeの結合型DC−DCコンバータの回路図である。本発明の線輪部品である4-phaze用の結合型チョークコイルの構成によって、それぞれの巻線に流れる電流による磁界に伴う磁気結合は極めて高く、かつ均等になり、従来技術のチョークコイルでは高々数%の磁気結合が、いずれのphazeに対しても60%以上の値を得ることが確認された。 FIG. 5 is an application circuit diagram relating to the wire ring component according to the first embodiment of the present invention. That is, it is a circuit diagram of a 4-phaze coupled DC-DC converter. With the configuration of the coupled choke coil for 4-phaze which is the wire ring component of the present invention, the magnetic coupling due to the magnetic field due to the current flowing through each winding becomes extremely high and uniform. It was confirmed that several percent of the magnetic coupling obtains a value of 60% or more for any phaze.
図6は、本発明の実施の形態1の適用回路での動作電流波形と従来の適用回路の動作電流波形との比較図である。4-phazeの結合型DC−DCコンバータに搭載した際のリップル電流の結果は、従来技術によるチョークコイルの場合に比べて、本発明による結合型チョークコイルの場合は、それぞれのphaze間の相互誘導による階段状の電流軌跡も明白であり、大幅なリップル電流値の低減効果が得られていることがわかる。 FIG. 6 is a comparison diagram of the operating current waveform of the application circuit according to the first embodiment of the present invention and the operating current waveform of the conventional application circuit. As a result of ripple current when mounted on a 4-phaze coupled DC-DC converter, compared with the choke coil according to the prior art, the coupled choke coil according to the present invention has mutual induction between the phazes. The step-like current trajectory due to is obvious, and it can be seen that a significant effect of reducing the ripple current value is obtained.
(実施の形態2)
図2は、本発明の第2の実施の形態の線輪部品の説明図である。図2(a)は、斜視図であり、図2(b)は巻線を透視した上面図である。図2(a)に示すように、本発明の線輪部品の構造は、上コア100、下コア300の積層構造である。更に、下コア300には、溝部が設けられており、図2(b)に示すように、前記溝部内に巻線1a,2a,3aが巻かれている。各巻線1a,2a,3aには、それぞれ引き出し部a,b、およびc,dならびにe,fが設けられている。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an explanatory diagram of the wire ring component according to the second embodiment of the present invention. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a top view of the windings seen through. As shown in FIG. 2A, the structure of the wire ring component of the present invention is a laminated structure of an
図2は、本発明による線輪部品であって、3-phaze用の結合型チョークコイルであり、この場合も実施の形態1にて説明した4-phaze用の結合型チョークコイルと同様の思想で構成されており、それぞれの巻線に流れる電流による磁界に伴う磁気結合は極めて高く、かつ均等である。 FIG. 2 shows a wire ring component according to the present invention, which is a combined choke coil for 3-phaze. In this case, the same idea as the combined choke coil for 4-phaze described in the first embodiment is used. The magnetic coupling accompanying the magnetic field due to the current flowing in each winding is extremely high and uniform.
(実施の形態3)
図3は、本発明の第3の実施の形態の線輪部品の説明図である。図3(a)は斜視図であり、図3(b)は巻線を透視した上面図である。図3(a)に示すように、本発明の線輪部品の構造は、上コア400、下コア500の積層構造である。更に、下コア500には溝部が設けられており、図3(b)に示すように、前記溝部内に、巻線1b,2bが巻かれている。各巻線1b,2bには、それぞれ引き出し部a,b、およびc,dが設けられている。このように、図3は本発明による2-phaze用の結合型チョークコイルの例であって、それぞれの巻線に流れる電流による磁界に伴う磁気結合は極めて高く、かつ均等である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a wire ring component according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a top view of the windings seen through. As shown in FIG. 3A, the structure of the wire ring component of the present invention is a laminated structure of an
1,2,3,4,7,71,72,73 巻線
1a,2a,3a 巻線
1b,2b 巻線
a1,b1,c1,d1,e1,f1,g1,h1 巻線の引き出し部
5 磁芯
6,20 空隙
10,100,400 上コア
15,16,17,18,15a,15b,16a,16b スイッチ
30,300,500 下コア
30a,30b 溝部
51,52,53 ドラム型コア
a,b,c,d,e,f,g,h 引き出し部
1, 2, 3, 4, 7, 71, 72, 73
1b, 2b winding
a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1, h1 Winding lead-out part 5
15, 16, 17, 18, 15a, 15b, 16a,
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004358523A JP2006165465A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Winding component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004358523A JP2006165465A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Winding component |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006165465A true JP2006165465A (en) | 2006-06-22 |
Family
ID=36667108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004358523A Pending JP2006165465A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Winding component |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006165465A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009170620A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Multi-parallel magnetism-offsetting transformer and power conversion circuit |
JP2010192682A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Railway Technical Res Inst | Polyphase integrated type smoothing reactor |
JP2011520259A (en) * | 2008-05-02 | 2011-07-14 | ヴィシェイ デール エレクトロニクス インコーポレイテッド | Coupling inductor and manufacturing method thereof |
US10446309B2 (en) | 2016-04-20 | 2019-10-15 | Vishay Dale Electronics, Llc | Shielded inductor and method of manufacturing |
-
2004
- 2004-12-10 JP JP2004358523A patent/JP2006165465A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009170620A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Multi-parallel magnetism-offsetting transformer and power conversion circuit |
JP2011520259A (en) * | 2008-05-02 | 2011-07-14 | ヴィシェイ デール エレクトロニクス インコーポレイテッド | Coupling inductor and manufacturing method thereof |
KR101314956B1 (en) | 2008-05-02 | 2013-10-04 | 비쉐이 데일 일렉트로닉스, 인코포레이티드 | Highly coupled inductor |
JP2010192682A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Railway Technical Res Inst | Polyphase integrated type smoothing reactor |
US10446309B2 (en) | 2016-04-20 | 2019-10-15 | Vishay Dale Electronics, Llc | Shielded inductor and method of manufacturing |
US11615905B2 (en) | 2016-04-20 | 2023-03-28 | Vishay Dale Electronics, Llc | Method of making a shielded inductor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11251713B2 (en) | Multiple parallel-connected resonant converter, inductor-integrated magnetic element and transformer-integrated magnetic element | |
JP5426961B2 (en) | DC / DC converter | |
JP4878562B2 (en) | Composite transformer and step-up / step-down circuit using the same | |
JP7126210B2 (en) | reactor, power circuit | |
US9991043B2 (en) | Integrated magnetic assemblies and methods of assembling same | |
US9165707B2 (en) | Multiphase power converters having shared magnetic core sections | |
US9721719B1 (en) | Coupled inductors with leakage plates, and associated systems and methods | |
JP2008210998A (en) | Reactor element with air gap | |
JP2009146955A (en) | Complex reactor and power supply unit | |
US20220158562A1 (en) | Integrated inductor and a power conversion module including the integrated inductor | |
US20150235754A1 (en) | Ferrite inductors for low-height and associated methods | |
JP5968625B2 (en) | Power converter | |
JP2011130572A (en) | Dc-dc converter | |
WO2018116438A1 (en) | Power conversion device | |
US20120086533A1 (en) | Multi-phase transformer | |
US20220084743A1 (en) | Coupled inductors for low electromagnetic interference | |
CN113795898A (en) | Multiphase switching regulator | |
CN114496530A (en) | Switching power converter assembly including coupled inductor and associated method | |
JP2006165465A (en) | Winding component | |
US20150016150A1 (en) | Multi-phase converter | |
JP5715408B2 (en) | Power choke coil | |
US11398776B2 (en) | Power conversion device | |
US11615915B2 (en) | Low-height coupled inductors | |
JP7454604B2 (en) | Control device for power converter | |
US20230396180A1 (en) | Integrated transformers for high current converters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091030 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091224 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100428 |