JP6540081B2 - コイルおよび磁気コア - Google Patents

Description

本発明は、コイルおよび磁気コアに関する。

電源回路等に使用される変圧器（トランス）は、磁気コアに巻線を巻いたコイルを有する（例えば、特許文献１参照）。例えば、巻線が巻かれた２つの磁気コアをプラスチック等の部材を挟んで対向配置した変圧器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、照明機器、携帯端末、パーソナルコンピュータ等の電気機器の小型化に伴い、電気機器に用いられる変圧器の小型化が進んでいる。例えば、放電管を点灯させるためのインバータ回路等に用いられるトランスを小型化する構成が提案されている（例えば、特許文献３−５参照）。

特表２００５−５２５７０５号公報 特開２０１２−０３９０７４号公報 特開平７−６７３５７号公報 特開平６−１６３１６０号公報 特開平８−２７３８６２号公報

ところで、近年、電気機器においては、デザインの観点から様々な形状を有する製品が普及している。しかしながら、変圧器に使用される磁気コアの大きさおよび形状の制約により、変圧器を含む電気機器の機能および美観を両立させることは、困難な場合がある。例えば、変圧器は、珪素鋼（鉄に珪素が混在した合金）等の磁性材料を焼結によって硬化させた磁気コアを有する。このため、棒状、Ｕ字形状等の形状に硬化した磁気コアの形状を変更することは、困難である。したがって、変圧器に使用される磁気コアの大きさおよび形状の制約により、インテリア等の形状を重視するような照明機器等の電気機器を所望のデザインにできないおそれがある。

１つの側面では、本件開示のコイルおよび磁気コアは、コイルの形状の変更を可能にすることを目的とする。

一観点によれば、コイルは、複数の磁気コアと、複数の磁気コアの少なくとも１つに巻かれる巻線とを有し、複数の磁気コアの各々は、磁性体と、磁性体の内部に設けられた磁石と、磁石のＳ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられた第１接続部と、磁石のＮ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられ、他の磁気コアの第１接続部と接触可能な第２接続部とを有し、複数の磁気コアの１つの第１接続部と複数の磁気コアの他の１つの第２接続部とが磁石の磁力により互いに接続されることで、複数の磁気コアが接続される。

別の観点によれば、コイルに使用される磁気コアは、磁性体と、磁性体の内部に設けられた磁石と、磁石のＳ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられた第１接続部と、磁石のＮ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられ、他の磁気コアの第１接続部と接触可能な第２接続部とを有する。

本件開示のコイルおよび磁気コアは、コイルの形状の変更を可能にできる。

コイルおよび磁気コアの一実施形態を示す図である。 コイルおよび磁気コアの別の実施形態を示す図である。 図２に示した磁気コアの製造方法の一例を示す図である。 図２に示した磁気コアの可動範囲の一例を示す図である。 図２に示した磁気コアを用いたコイルを含む電源回路の一例を示す図である。 図５に示した電源回路が用いられる電気機器の一例を示す図である。

以下、実施形態について、図面を用いて説明する。

図１は、コイルおよび磁気コアの一実施形態を示す。先ず、コイル（インダクタ）１０に使用される磁気コア２０について説明する。

磁気コア２０は、磁性体２２と、磁性体２２の内部に設けられた磁石２４と、磁石２４のＳ極側の端部に対応する磁気コア２０の表面に設けられた第１接続部２６と、磁石２４のＮ極側の端部に対応する磁気コア２０の表面に設けられた第２接続部２８とを有する。

磁性体２２は、例えば、磁区の方位の乱れを抑制するために、珪素鋼（鉄に珪素が混在した合金）等の磁性材料を焼結によって硬化させることにより得られる。なお、磁性材料は、珪素鋼に限定されない。例えば、磁気コア２０は、フェライト系の磁性材料を焼結によって硬化させた磁性体２２を有してもよい。図１に示す例では、磁性体２２は、磁気コア２０の形状が四角柱形状になるように硬化される。

磁石２４は、例えば、四角柱形状の永久磁石である。磁石２４は、Ｓ極側の端面を除く５面が磁性体２２で覆われる。図では、磁性体２２に覆われている部分の磁石２４（磁性体２２の内部の部分）を一点鎖線で示している。なお、磁石２４は、Ｎ極側の端面を除く５面が磁性体２２で覆われてもよいし、Ｎ極およびＳ極側の端面を除く４面（側面）が磁性体２２で覆われてもよい。あるいは、磁石２４は、全部の面が磁性体２２で覆われてもよい。

第１接続部２６は、磁気コア２０の表面において、磁石２４のＳ極に対応する位置（磁気コア２０の端面と側面）に設けられる。第２接続部２８は、磁気コア２０の表面において、磁石２４のＮ極に対応する位置（磁気コア２０の端面と側面）に設けられる。そして、磁気コア２０の第２接続部２８は、他の磁気コア２０の第１接続部２６に、互いに反対の極性の磁石２４から発生する磁力により接続される。換言すれば、磁気コア２０の第１接続部２６は、他の磁気コア２０の第２接続部２８に、互いに反対の極性の磁石２４から発生する磁力により接続される。複数の磁気コア２０が接続されることにより、コイル１０が組み立てられる。

コイル１０は、例えば、電源回路等の電気回路に使用される。コイル１０は、複数の磁気コア２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、複数の磁気コア２０の少なくとも１つ（図１に示す例では、磁気コア２０ａ）に巻かれる巻線３０とを有する。なお、図１に示す形状１および形状２では、複数の磁気コア２０を区別するために、符号の末尾にアルファベット（ａ、ｂ、ｃ）を付している。また、磁気コア２０が有する各要素についても、磁気コア２０に付したアルファベットと同じアルファベットを符号の末尾に付している。

例えば、図１に示す形状１および形状２では、磁気コア２０ａの第２接続部２８ａと磁気コア２０ｂの第１接続部２６ｂとは、磁気コア２０ａの磁石２４ａのＮ極から磁気コア２０ｂの磁石２４ｂのＳ極に向かう磁力（図の破線の矢印）により、互いに接続される。また、磁気コア２０ｂの第２接続部２８ｂと磁気コア２０ｃの第１接続部２６ｃとは、磁気コア２０ｂの磁石２４ｂのＮ極から磁気コア２０ｃの磁石２４ｃのＳ極に向かう磁力（図の破線の矢印）により、互いに接続される。

なお、図１に示す形状１では、磁気コア２０ａのＮ極側の端面（第２接続部２８ａ）と磁気コア２０ｂのＳ極側の端面（第１接続部２６ｂ）とが互いに接触して接続される。そして、磁気コア２０ｂのＮ極側の端面（第２接続部２８ｂ）と磁気コア２０ｃのＳ極側の端面（第１接続部２６ｃ）とが互いに接触して接続される。このように、図１に示す形状１では、磁気コア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、全体の形状が棒状になるように接続される。

また、図２に示す形状２では、磁気コア２０ａのＮ極側の端面（第２接続部２８ａ）は、形状１と同様に、磁気コア２０ｂのＳ極側の端面（第１接続部２６ｂ）に接触して接続される。そして、磁気コア２０ｂのＮ極側の側面の１つ（第２接続部２８ｂ）と磁気コア２０ｃのＳ極側の端面（第１接続部２６ｃ）とが互いに接触して接続される。すなわち、図１に示す形状２では、磁気コア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、全体の形状がＬ字状になるように接続される。このように、四角柱形状の複数の磁気コア２０の接続の仕方を変更することにより、コイル１０の形状は、変更される。

図１に示す例では、巻線３０は、磁気コア２０ａに巻かれる。コイル１０は、巻線３０に流れる電流の大きさに応じた磁力を発生する。なお、図１に示した破線の矢印は、巻線３０に流れる電流の有無に拘わらず、磁石２４から発生する磁力を示している。

コイル１０および磁気コア２０の構成は、図１に示す例に限定されない。例えば、巻線３０は、複数の磁気コア２０の全体に巻かれてもよい。あるいは、複数の巻線３０が磁気コア２０に巻かれてもよい。

また、例えば、磁気コア２０の第１接続部２６は、他の磁気コア２０のうちの複数の磁気コア２０の第２接続部２８に接触して接続されてもよい。同様に、磁気コア２０の第２接続部２８は、他の磁気コア２０のうちの複数の磁気コア２０の第１接続部２６に接触して接続されてもよい。

また、磁気コア２０の形状は、四角柱に限定されない。例えば、磁気コア２０の形状は、円柱でもよい。さらに、円柱形状の磁気コア２０は、半球状に突出した第１接続部２６と半球状に突出した第２接続部２８とを有してもよい。この場合、半球状に突出した第１接続部２６と半球状に突出した第２接続部２８とが互いに接触することにより、複数の磁気コア２０が接続される。また、磁石２４の形状は、四角柱に限定されない。例えば、磁石２４の形状は、円柱でもよい。この場合、磁石２４の端部は、半球状に突出してもよい。

以上、図１に示す実施形態では、複数の磁気コア２０の接続の仕方を変更することにより、複数の磁気コア２０の全体の形状（すなわち、コイル１０の形状）を所望の形状に変更できる。例えば、互いに接続される磁気コア２０において、互いに接触する面の組み合わせを変更することにより、複数の磁気コア２０の全体の形状を自在に変更できる。

図２は、コイルおよび磁気コアの別の実施形態を示す。図１で説明した要素と同一または同様の要素については、同一または同様の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。図２に示した破線の矢印および一点鎖線の意味は、図１と同様である。先ず、コイル１００に使用される磁気コア２００について説明する。図２に示す磁気コア２００は、形状を除いて、図１に示した磁気コア２０と同一または同様である。

磁気コア２００（２００ａ、２００ｂ）は、磁性体２２０（２２０ａ、２２０ｂ）と、磁性体２２０の内部に設けられた磁石２４０（２４０ａ、２４０ｂ）とを有する。さらに、磁気コア２００は、磁石２４０のＳ極側およびＮ極側のそれぞれの端部に対応する磁気コア２００の表面に設けられた第１接続部２６０（２６０ａ、２６０ｂ）および第２接続部２８０（２８０ａ、２８０ｂ）を有する。なお、図２の下側に示した磁気コア２００では、複数の磁気コア２００を区別するために、符号の末尾にアルファベット（ａ、ｂ）を付している。また、磁気コア２００が有する各要素についても、磁気コア２００に付したアルファベットと同じアルファベットを符号の末尾に付している。

磁性体２２０は、例えば、磁区の方位の乱れを抑制するために、珪素鋼等の磁性材料を焼結によって硬化させることにより得られる。なお、磁性材料は、珪素鋼に限定されない。例えば、磁気コア２００は、フェライト系の磁性材料を焼結によって硬化させた磁性体２２０を有してもよい。図２に示す例では、磁性体２２０は、両端部のそれぞれの形状が第１接続部２６０の形状（凹形状）および第２接続部２８０の形状（凸形状）になるように硬化される。

磁石２４０は、例えば、横断面が円形の棒状の永久磁石である。磁石２４０は、Ｓ極側の端面を除く５面が磁性体２２０で覆われる。図では、磁性体２２０に覆われている部分の磁石２４０（磁性体２２０の内部の部分）を一点鎖線で示している。例えば、磁石２４０のＮ極側の端面は、半球状に突出している。また、磁石２４０のＳ極側の端面は、半球状に窪んでいる。これにより、例えば、磁気コア２００ａの磁石２４０ａのＳ極側の端面は、他の磁気コア２００ｂの第２接続部２８０ｂの一部と面接触可能である。図２では、磁気コア２００ｂの第２接続部２８０ｂのうち、他の磁気コア２００ａに隠れている部分を二点鎖線で示している。

第１接続部２６０は、磁気コア２００の表面において、磁石２４０のＳ極に対応する位置（磁気コア２００の端面）に設けられる。第２接続部２８０は、磁気コア２００の表面において、磁石２４０のＮ極に対応する位置（磁気コア２００の端面と側面）に設けられる。図２に示す例では、磁気コア２００は、凹形状の第１接続部２６０および凸形状の第２接続部２８０を有する。

例えば、第１接続部２６０の形状である凹形状の表面は、所定の曲率を有する曲面であり、第２接続部２８０の形状である凸形状の表面は、第１接続部２６０の曲率と同じ（またはほぼ同じ）曲率を有する曲面である。すなわち、磁気コア２００の第２接続部２８０は、第１接続部２６０の凹形状に対応する凸形状を有する。このように、磁気コア２００は、第１接続部２６０と、他の磁気コア２００の第１接続部２６０に面接触可能な第２接続部２８０とを有する。

これにより、磁気コア２００の第２接続部２８０は、他の磁気コア２００の第１接続部２６０に、互いに反対の極性の磁石２４０から発生する磁力（図の破線の矢印）により接続される。換言すれば、磁気コア２００の第１接続部２６０は、他の磁気コア２００の第２接続部２８０に、互いに反対の極性の磁石２４０から発生する磁力により接続される。例えば、磁気コア２００ａの第１接続部２６０ａと磁気コア２００ｂの第２接続部２８０ｂとは、磁気コア２００ｂの磁石２４０ｂのＮ極から磁気コア２００ａの磁石２４０ａのＳ極に向かう磁力（図の破線の矢印）により、互いに接続される。

なお、磁気コア２００では、互いに接続される第１接続部２６０と第２接続部２８０とが面接触するため、第１接続部２６０と第２接続部２８０との接続部分で磁力が弱くなることを抑制できる。複数の磁気コア２００が接続されることにより、コイル１００が組み立てられる。

コイル１００は、例えば、電源回路等の電気回路に使用される。コイル１００は、複数の磁気コア２００と、磁気コア２００に巻かれる巻線３００、３０２、３０４とを有する。巻線３００は、互いに接続された第１接続部２６０および第２接続部２８０を含む領域に巻かれ、入力端子に接続される。すなわち、巻線３００は、入力側のコイルに含まれる。

巻線３０２は、互いに接続された第１接続部２６０および第２接続部２８０を含む領域に巻かれ、第１出力端子に接続される。すなわち、巻線３０２は、出力側の２つのコイルの一方に含まれる。巻線３０４は、互いに接続された第１接続部２６０および第２接続部２８０を含む領域に巻かれ、第２出力端子に接続される。すなわち、巻線３０４は、出力側の２つのコイルの他方に含まれる。コイル１００は、巻線３００に流れる電流の大きさに応じた磁力を発生し、巻線３００により発生した磁力に応じた電流を巻線３０２、３０４に流す。これにより、第１出力端子および第２出力端子に電圧が発生する。

２つの磁気コア２００は、図４で説明する可動範囲において、任意の角度で互いに接続される。また、磁気コア２００の第２接続部２８０は、図２に示すように、他の磁気コア２００のうちの複数の磁気コア２００の第１接続部２６０に接続可能である。例えば、図２に示した例では、コイル１００は、巻線３００が巻かれた磁気コア２００の右側の磁気コア２００で２方向（巻線３０２が巻かれる磁気コア２００に向かう方向と巻線３０４が巻かれる磁気コア２００に向かう方向）に分岐する。このように、複数の磁気コア２００の接続の仕方を変更することにより、コイル１００の形状は、自在に変更される。

なお、図２に示すように、互いに接続された第１接続部２６０および第２接続部２８０をまたいで巻線３００等を巻くことにより、互いに接触する磁気コア２００の接続を補強することができる。

コイル１００および磁気コア２００の構成は、図２に示す例に限定されない。例えば、巻線は、１つでもよいし、２つでもよい。あるは、巻線は、４つ以上でもよい。また、巻線３００等は、１つの磁気コア２００のみに巻かれてもよいし、３つ以上の磁気コア２００（例えば、複数の磁気コア２００の全体）に巻かれてもよい。

また、凹形状の第１接続部２６０および凸形状の第２接続部２８０は、複数の凹部（あるいは、凸部）および凹部に対応する複数の凸部（あるいは、凸部に対応する凹部）をそれぞれ有してもよい。例えば、２つの磁気コア２００は、凹形状の第１接続部２６０の表面に設けられた凹部と凸形状の第２接続部２８０の表面に設けられた凸部とを互いに合わせて（嵌めて）接続される。この場合、互いに接続された磁気コア２００がなす角度が変形時の角度からずれることを抑制できる。

また、例えば、磁気コア２００に含まれる磁石２４０は、Ｓ極とＮ極とが図２に示した例と逆になるように配置されてもよい。すなわち、磁気コア２００は、磁石２４０のＳ極に対応する位置（磁気コア２００の端面と側面）に、凸形状の第１接続部２６０を有してもよい。この場合、磁気コア２００は、磁石２４０のＮ極に対応する位置（磁気コア２００の端面）に、凹形状の第２接続部２８０を有してもよい。

また、コイル１００は、互いに接続された第１接続部２６０および第２接続部２８０を含む領域に巻かれ、入力側のコイルおよび出力側のコイルのいずれにも使用されない巻線（以下、接続補強用の巻線とも称する）を有してもよい。例えば、巻線３００、３０２、３０４が巻かれていない複数の磁気コア２００に接続補強用の巻線を巻くことにより、巻線３００、３０２、３０４が巻かれていない複数の磁気コア２００の接続を補強することができる。

図３は、図２に示した磁気コア２００の製造方法の一例を示す。図３の上側は、磁気コア２００（または、磁性体２２０）の平面を示し、図３の下側は、平面図のＡ−Ａ’線に沿う断面を示す。

先ず、図３に示す形状加工において、グリーンシート状の磁性材料（磁性体２２０）は、横断面が円形の棒の一方の端面を球冠状に突出させた形状（図３に示す磁性体２２０の形状）に加工される。そして、図３に示す磁性体２２０の形状に加工された磁性材料は、焼結によって硬化される。これにより、所定の曲率で突出した曲面を有する第２接続部２８０が得られる。なお、グリーンシート状の磁性材料は、焼結後に、図３に示す磁性体２２０の形状に切削加工されてもよい。磁性材料は、例えば、珪素鋼、パーマロイ（ニッケルと鉄の混合）、センダスト、マンガン錫、ニッケル錫、アモルファスコバルト系、フェライト系等である。

次に、図３に示す中心部穴空けにおいて、磁性体２２０の端部のうち、第２接続部２８０の反対側の端面（以下、上面とも称する）の中央に、第２接続部２８０の中心付近までの深さを有する穴２２２が空けられる。穴２２２は、例えば、磁石２４０の形状（横断面が円形の棒状でＮ極側の端部が半球状の形状）に合わせた形状に加工される。

次に、図３に示す磁石挿入において、磁性体２２０の上面は、第２接続部２８０の曲率に合う凹部状の曲面に加工される。そして、横断面が円形の棒状でＮ極側の端部が半球状の磁石２４０が、磁性体２２０の穴２２２に挿入される。例えば、磁石２４０の特性としては、磁界強度が大きいほどよく、また、周囲温度の変化に対する磁力の変化が小さいほどよい。磁石２４０の磁界強度が大きいほど、２つの磁気コア２００を互いに接続する力は強くなる。

次に、図３に示す凹部加工において、磁石２４０が挿入された磁性体２２０の上面は、第２接続部２８０の曲率に一致するように、磁石２４０の端面も含めて凹部状の曲面に加工される。これにより、所定の曲率で窪んだ曲面を有する第１接続部２６０が、磁気コア２００の上面に設けられる。

このように、磁気コア２００の磁性体２２０は、磁区の方位の乱れを抑制するために、磁性材料を焼結によって硬化させることにより得られる。これにより、交流電流を巻線３００等に流した場合の電力損失を低減することができる。例えば、形状を変形し易くするために、原子間（または分子間）の結合力を弱くした磁気コアでは、磁区の方位が乱れるおそれがある。磁区の方位が乱れやすい磁性体では、巻線に流れる交流電流に対して位相のずれた信号伝搬が発生する。これにより、磁気コアが発熱し、電力損失が発生する。

これに対し、磁区の方位の乱れが抑制された磁性体２２０では、巻線３００等に流れる交流電流に対して位相のずれた信号伝搬が発生することを抑制する。これにより、磁気コア２００の電力損失を低減することができる。すなわち、図２に示したコイル１００では、電力損失が大きくなることを抑制しつつ、複数の磁気コア２００の全体の形状を変更できる。

なお、磁気コア２００の製造方法は、図３に示す例に限定されない。例えば、図３に示す磁石挿入では、磁性体２２０の上面を第２接続部２８０の曲率に合う凹部状の曲面に加工する工程が省かれてもよい。この場合、例えば、図３に示す凹部加工において、磁性体２２０の上面および磁石２４０の端面を含む磁気コア２００の上面が、第２接続部２８０の曲率に一致するように、凹部状の曲面に加工される。

図４は、図２に示した磁気コア２００の可動範囲の一例を示す。図４に示した一点鎖線および二点鎖線の意味は、図２と同様である。符号２７０は、第１接続部２６０と第２接続部２８０との間の円柱部分（以下、軸とも称する）を示す。また、中心Ｃは、第２接続部２８０の球面に一致する球面を有する球の中心に対応する。以下、中心Ｃは、第２接続部２８０の中心とも称される。磁気コア２００の可動範囲θは、互いに接続された磁気コア２００がなす角度の変更可能な範囲の最大値に対応する。

例えば、磁気コア２００の可動範囲θは、軸２７０の直径ｄ（すなわち、第１接続部２６０の直径ｄ）が第２接続部２８０の曲率半径ｒ１の２倍より小さい場合、角度φを用いて、式（１）で表される。また、角度φは、軸２７０の直径ｄおよび第２接続部２８０の曲率半径ｒ１を用いて、（式２）で表される。なお、式（１）および式（２）の”＊”は、乗算を示す。

θ＝２＊（π−φ） ・・・（１）
φ＝２＊ｓｉｎ^−１（ｄ／（２＊ｒ１）） ・・・（２）
なお、角度φは、例えば、軸２７０と第２接続部２８０との接合部における軸２７０の円周と軸２７０の中心を通る直線との交点を点Ｐ１、Ｐ２とした場合、点Ｐ１、Ｐ２と第２接続部２８０の中心Ｃと結ぶ線のなす角度である。

このように、第１接続部２６０が所定の曲率で窪んだ曲面を有し、かつ、第２接続部２８０が第１接続部２６０の曲率と同じ曲率で突出した曲面を有する場合、磁気コア２００を含むコイル１００等は、図１に示すコイル１０に比べて自在に形状を変更できる。

図５は、図２に示した磁気コア２００を用いたコイル１１０、１２０、１２１を含む電源回路４００の一例を示す。図５に示す例では、降圧用の変圧器（以下、トランスとも称する）４７０に含まれるコイル１１０、１２０、１２１は、図２に示した磁気コア２００に巻線が巻かれたコイルである。

電源回路４００は、ＡＣ（Alternating Current）電源からＡＣ電源信号（ＡＣ電流、ＡＣ電圧）を受け、ＤＣ（Direct Current）電源信号（ＤＣ電流、ＤＣ電圧）を出力する。例えば、日本の関東地区では、電源回路４００は、周波数が５０Ｈｚで実効値が１００ＶのＡＣ電圧をＡＣ電源から受け、ＤＣ電圧を生成する。

例えば、電源回路４００は、整流器４２０、昇圧器４４０、降圧器４６０、帰還器４８０、５００および整流器５２０を有する。整流器４２０は、ＡＣ電源から受けたＡＣ電源信号（ＡＣ電流、ＡＣ電圧）を整流して、正の電気信号（電圧、電流）を生成する。例えば、整流器４２０は、ＡＣラインフィルタ４２２、ダイオードブリッジ４２４等を有する。ＡＣラインフィルタ４２２は、例えば、同相信号を除去して差動信号を出力するコモンモードチョークフィルタである。

昇圧器４４０は、整流器４２０で整流された電気信号の電圧を任意の電圧（例えば、国際規格で決まっている電圧値（約３８０Ｖから約４２０Ｖの間の電圧））に昇圧する。例えば、昇圧器４４０は、コイル（インダクタ）４４２、ダイオード４４４、スイッチング素子として動作するＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ４４６等を有する。ＭＯＳトランジスタ４４６は、ドレインがコイル４４２の一端およびダイオード４４４のアノードに接続され、ソースが接地される。そして、ＭＯＳトランジスタ４４６は、スイッチング用の制御信号をゲートで受ける。

降圧器４６０は、昇圧器４４０により電圧が昇圧された電気信号（電流、電圧）を、昇圧器４４０の出力電圧より低い所定の電圧の電気信号（電流、電圧）に変換する。すなわち、降圧器４６０は、昇圧器４４０の出力電圧を降圧する。例えば、降圧器４６０は、抵抗４６２、キャパシタ４６４、ダイオード４６６、スイッチング素子として動作するＭＯＳトランジスタ４６８、降圧用のトランス４７０等を有する。トランス４７０は、入力側のコイル１１０（以下、一次コイル１１０とも称する）および出力側のコイル１２０、１２１（以下、二次コイル１２０、１２１とも称する）を有する。コイル１２０とコイル１２１との接続点は、接地される。

抵抗４６２、キャパシタ４６４およびコイル１１０のそれぞれの一端は、互いに接続される。例えば、抵抗４６２、キャパシタ４６４およびコイル１１０のそれぞれの一端は、昇圧器４４０のダイオード４４４のカソードに接続される。そして、抵抗４６２およびキャパシタ４６４の他端は、ダイオード４６６のカソードに接続され、コイル１１０の他端は、ダイオード４６６のアノードおよびＭＯＳトランジスタ４６８のドレインに接続される。また、ＭＯＳトランジスタ４６８のソースは、接地される。そして、ＭＯＳトランジスタ４６８は、スイッチング用の制御信号をゲートで受ける。

例えば、降圧器４６０は、コイル１１０に電流を流し、コイル１１０に流れる電流により発生する磁力に応じた電圧を、コイル１２０、１２１に発生させる。

帰還器４８０は、昇圧器４４０の出力信号の一部を受け、昇圧器４４０の出力信号が所定の値になるように、昇圧器４４０のＭＯＳトランジスタ４４６の導通／非導通を切り替える。例えば、帰還器４８０は、ＭＯＳトランジスタ４４６のゲートに出力するスイッチング用の制御信号のデューティ比を、昇圧器４４０の出力信号が所定の値になるように調整する。なお、昇圧器４４０および帰還器４８０を含む回路は、整流されたＡＣ電源信号（整流器４２０の出力信号）の電流波形および電圧波形の平均位相をスイッチングによって一致させることもできるため、力率改善回路の機能を有する。

帰還器５００は、降圧器４６０の出力信号の一部を受け、降圧器４６０の出力信号が所定の値になるように、降圧器４６０のＭＯＳトランジスタ４６８の導通／非導通を切り替える。例えば、帰還器５００は、ＭＯＳトランジスタ４６８のゲートに出力するスイッチング用の制御信号のデューティ比を、降圧器４６０の出力信号が所定の値になるように調整する。

整流器５２０は、トランス４７０から出力される電気信号を整流し、ＤＣ電源信号（ＤＣ電流、ＤＣ電圧）を出力する。これにより、電源回路４００が用いられる電気機器内の回路等に、ＤＣ電源信号が供給される。

ここで、トランス４７０は、整流器４２０が受けるＡＣ電源信号（ＡＣ電流、ＡＣ電圧）と整流器５２０から出力されるＤＣ電源信号（ＤＣ電流、ＤＣ電圧）との間を電気的に絶縁するための絶縁器としても機能する。

したがって、図５以降では、トランス４７０の入力側の回路４１０は、入力スイッチング回路４１０とも称され、トランス４７０の出力側の回路５１０は、出力スイッチング回路５１０とも称される。例えば、入力スイッチング回路４１０は、整流器４２０、昇圧器４４０、降圧器４６０の一部（降圧器４６０のうち、トランス４７０を除いた部分）、帰還器４８０、５００を有する。また、出力スイッチング回路５１０は、整流器５２０を有する。

なお、電源回路４００の構成は、図５に示す例に限定されない。例えば、帰還器５００は、整流器５２０の出力信号（ＤＣ電源信号）の一部を受け、整流器５２０の出力信号が所定の値になるように、降圧器４６０のＭＯＳトランジスタ４６８の導通／非導通を切り替えてもよい。

また、図２に示した磁気コア２００が用いられるコイルは、トランス４７０のコイル１１０、１２０、１２１に限定されない。例えば、磁気コア２００は、整流器４２０のＡＣラインフィルタ４２２に使用されるコイルに用いられてもよいし、昇圧器４４０に含まれるコイル４４２に用いられてもよい。あるいは、磁気コア２００は、電源回路４００以外の電気回路に含まれるコイルに用いられてもよい。

図６は、図５に示した電源回路４００が用いられる電気機器６００の一例を示す。すなわち、図６は、図２に示した磁気コア２００が用いられる電気機器６００の一例を示す。電気機器６００は、例えば、照明機器である。以下、電気機器６００は、照明機器６００とも称される。照明機器６００は、ＡＣ電源のコンセントに差し込む電源プラグ６１０と、電源プラグ６１０に接続された電源コード６２０と、電源コード６２０に接続された電源回路４００と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とするＬＥＤライト６３０とを有する。

電源回路４００は、図５で説明したように、入力スイッチング回路４１０、トランス４７０および出力スイッチング回路５１０を有する。入力スイッチング回路４１０は、ＡＣ電源から電源プラグ６１０および電源コード６２０を介してＡＣ電源信号（ＡＣ電流、ＡＣ電圧）を受ける。トランス４７０は、一次コイル１１０と、二次コイル１２０、１２１と、接地用の導体４０２とを有する。

例えば、一次コイル１１０は、縦続接続された複数の磁気コア２００のうちの一部の磁気コア２００に巻かれた巻線３１０を有し、巻線３１０に流れる電流の大きさに応じた磁力を発生する。なお、巻線３１０の両端は、入力スイッチング回路４１０に接続され、入力スイッチング回路４１０の出力信号を受ける。すなわち、トランス４７０は、入力スイッチング回路４１０の出力信号に対応する電流を巻線３１０に流す。

また、二次コイル１２０、１２１は、縦続接続された複数の磁気コア２００のうちの一部の磁気コア２００に巻かれた巻線３２０、３２１をそれぞれ有する。なお、図６に示す例では、巻線３２０の一端と巻線３２１の一端とは互いに接続される。さらに、巻線３２０と巻線３２１との接続点は、接地用の導体４０２に接続され、接地される。

これにより、例えば、二次コイル１２０、１２１は、巻線３１０により発生した磁力に応じた電流を巻線３２０、３２１に流す。すなわち、二次コイル１２０、１２１は、巻線３１０により発生した磁力に応じた電圧を、巻線３２０の他端と巻線３２１の他端との間に発生させる。巻線３２０の他端および巻線３２１の他端は、出力スイッチング回路５１０に接続される。このように、トランス４７０は、入力スイッチング回路４１０から受けた電気信号の電圧を所定の電圧に変圧し、変圧した電圧を出力スイッチング回路５１０に供給する。

出力スイッチング回路５１０は、トランス４７０から出力される電気信号を整流し、ＤＣ電源信号（ＤＣ電流、ＤＣ電圧）をＬＥＤライト６３０に出力する。これにより、電源回路４００からＬＥＤライト６３０にＤＣ電源信号が供給される。ＬＥＤライト６３０は、電源回路４００から供給されるＤＣ電源信号を電源として、ＬＥＤを駆動する。これにより、ＬＥＤライト６３０に含まれるＬＥＤが発光する。

複数の磁気コア２００を含むトランス４７０の形状は、図２、図４等で説明したように、互いに接触する磁気コア２００がなす角度を自在に変更することにより、自在に変更される。なお、電源回路４００が用いられる電気機器６００（すなわち、図２に示した磁気コア２００が用いられる電気機器６００）の構成は、図６に示す例に限定されない。

以上、図２から図６に示す実施形態においても、図１に示した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、複数の磁気コア２００の接続の仕方を変更することにより、複数の磁気コア２００の全体の形状（すなわち、コイル１００等の形状）を所望の形状に変更できる。例えば、互いに接続される磁気コア２００において、互いに接触する磁気コア２００がなす角度を自在に変更することにより、複数の磁気コア２００の全体の形状を自在に変更できる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

１０、１００、１１０、１２０、１２１、４４２‥コイル；２０、２００‥磁気コア；３０、３００、３０２、３０４、３１０、３２０、３２１‥巻線；２２、２２０‥磁性体；２４、２４０‥磁石；２６、２６０‥第１接続部；２８、２８０‥第２接続部；４００‥電源回路；４０２‥導体；４１０‥入力スイッチング回路；４２０、５２０‥整流器；４２２‥ＡＣラインフィルタ；４２４‥ダイオードブリッジ；４４０‥昇圧器；４４４、４６６‥ダイオード；４４６、４６８‥ＭＯＳトランジスタ；４６０‥降圧器；４６２‥抵抗；４６４‥キャパシタ；４７０‥トランス；４８０、５００‥帰還器；５１０‥出力スイッチング回路；６００‥照明機器；６１０‥電源プラグ；６２０‥電源コード；６３０‥ＬＥＤライト

Claims (11)

1. 複数の磁気コアと、
   前記複数の磁気コアの少なくとも１つに巻かれる巻線とを有し、
   前記複数の磁気コアの各々は、
   磁性体と、
   前記磁性体の内部に設けられた磁石と、
   前記磁石のＳ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられた第１接続部と、
   前記磁石のＮ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられ、他の磁気コアの前記第１接続部と接触可能な第２接続部とを有し、
   前記複数の磁気コアの１つの前記第１接続部と前記複数の磁気コアの他の１つの前記第２接続部とが前記磁石の磁力により互いに接続されることで、前記複数の磁気コアが接続されることを特徴とするコイル。
2. 請求項１に記載のコイルにおいて、
   前記磁石は、一端側がＳ極で他端側がＮ極の棒形状を有し、
   前記磁性体は、前記棒形状に対応する形状を有し、さらに、前記磁石のＳ極とＮ極とが一端側と他端側とに配置される内部空間と、前記磁石が配置された前記内部空間の周囲に前記巻線が巻かれる巻回部とを有することを特徴とするコイル。
3. 請求項１または請求項２に記載のコイルにおいて、
   前記複数の磁気コアの２つは、前記第１接続部と前記第２接続部とが面接触することにより互いに接続されることを特徴とするコイル。
4. 請求項３に記載のコイルにおいて、
   前記第１接続部および前記第２接続部の一方は、凹形状を有し、前記第１接続部および前記第２接続部の他方は、前記凹形状に対応する凸形状を有することを特徴とするコイル。
5. 請求項４に記載のコイルにおいて、
   前記凹形状の表面は、所定の曲率を有する曲面であり、前記凸形状の表面は、前記所定の曲率を有する曲面であることを特徴とするコイル。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のコイルにおいて、
   前記巻線は、互いに接続された前記第１接続部および前記第２接続部を含む領域に巻かれることを特徴とするコイル。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のコイルにおいて、
   前記磁石は、永久磁石であることを特徴とするコイル。
8. コイルに使用される磁気コアにおいて、
   磁性体と、
   前記磁性体の内部に設けられた磁石と、
   前記磁石のＳ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられた第１接続部と、
   前記磁石のＮ極側の端部に対応する磁気コアの表面に設けられ、他の磁気コアの前記第１接続部と接触可能な第２接続部と
   を有することを特徴とする磁気コア。
9. 請求項８に記載の磁気コアにおいて、
   前記磁石は、一端がＳ極で他端がＮ極の棒形状を有し、
   前記磁性体は、前記棒形状に対応する形状を有し、さらに、前記磁石のＳ極とＮ極とが一端側と他端側とに配置される内部空間と、前記磁石が配置された前記内部空間の周囲に巻線が巻かれる巻回部とを有することを特徴とする磁気コア。
10. 請求項８または請求項９に記載の磁気コアにおいて、
    前記第１接続部および前記第２接続部の一方は、凹形状を有し、前記第１接続部および前記第２接続部の他方は、前記凹形状に対応する凸形状を有することを特徴とする磁気コア。
11. 請求項１０に記載の磁気コアにおいて、
    前記凹形状の表面は、所定の曲率を有する曲面であり、前記凸形状の表面は、前記所定の曲率を有する曲面であることを特徴とする磁気コア。

Images