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公開番号2025106747
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-16
出願番号2024000337
出願日2024-01-04
発明の名称磁性部品、電気回路及び電力変換回路
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類H01F 37/00 20060101AFI20250709BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】損失を低減できる磁性部品、電気回路及び電力変換回路を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、磁性部品は、磁性コア部、第1、第2導電部材を含む。磁性コアは、第1～第3コアを含む。第1コアから第4コアへの第1方向は、第1コアから第3コアへの第2方向と交差する。第3コアから第2コアへの方向は、第1方向に沿う。第4コアから第2コアへの方向は第2方向に沿う。第1導電部材は、第1、第2導電部分を含む。第1導電部分は第1コアの周りを第1巻き方向で巻かれる。第2導電部分は第2コアの周りを第2巻き方向で巻かれる。第2巻き方向は、第1巻き方向と逆である。第2導電部材は、第3、第4導電部分を含む。第3導電部分は第3コアの周りを第3巻き方向で巻かれる。第4導電部分は第4コアの周りを第4巻き方向で巻かれる。第4巻き方向は、第3巻き方向と逆である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１コア、第２コア、第３コア及び第４コアを含む磁性コア部であって、前記第１コアから前記第４コアへの第１方向は、前記第１コアから前記第３コアへの第２方向と交差し、前記第３コアから前記第２コアへの方向は、前記第１方向に沿い、前記第４コアから前記第２コアへの方向は前記第２方向に沿い、前記第１コアと前記第４コアとの間の第１距離は、前記第１コアと前記第３コアとの間の第３距離と同じであり、前記第１距離は、前記第３コアと前記第２コアとの間の第２距離と同じであり、前記第１距離は、前記第４コアと前記第２コアとの間の第４距離と同じである、前記磁性コア部と、
第１導電部材であって、前記第１導電部材は、第１導電部分及び第２導電部分を含み、前記第１導電部分は前記第１コアの周りを第１巻き方向で巻かれ、前記第２導電部分は前記第２コアの周りを第２巻き方向で巻かれ、前記第２巻き方向は、前記第１巻き方向と逆である、前記第１導電部材と、
第２導電部材であって、前記第２導電部材は、第３導電部分及び第４導電部分を含み、前記第３導電部分は前記第３コアの周りを第３巻き方向で巻かれ、前記第４導電部分は前記第４コアの周りを第４巻き方向で巻かれ、前記第４巻き方向は、前記第３巻き方向と逆である、前記第２導電部材と、
を備えた、磁性部品。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１導電部材は、直流インダクタとして機能するよう構成され、
前記第２導電部材は、交流インダクタとして機能するよう構成された、請求項１に記載の磁性部品。
【請求項３】
前記第１導電部分は、前記第１コアの周りを第１回数で連続的に巻かれ、
前記第２導電部分は、前記第２コアの周りを第２回数で連続的に巻かれ、
前記第１回数は、前記第２回数と同じであり、
前記第３導電部分は、前記第３コアの周りを第３回数で連続的に巻かれ、
前記第４導電部分は、前記第４コアの周りを第４回数で連続的に巻かれ、
前記第３回数は、前記第４回数と同じである、請求項１に記載の磁性部品。
【請求項４】
前記第１回数は、前記第３回数よりも大きい、請求項３に記載の磁性部品。
【請求項５】
複数の前記第１導電部分が設けられ、
複数の前記第２導電部分が設けられ、
前記複数の第１導電部分の１つは、前記複数の第２導電部分の１つと、前記複数の第２導電部分の別の１つと、の間にあり、
前記複数の第２導電部分の前記１つは、前記複数の第１導電部分の前記１つと、前記複数の第１導電部分の別の１つと、の間にある、請求項１～４のいずれか１つに記載の磁性部品。
【請求項６】
複数の前記第３導電部分が設けられ、
複数の前記第４導電部分が設けられ、
前記複数の第３導電部分の１つは、前記複数の第４導電部分の１つと、前記複数の第４導電部分の別の１つと、の間にあり、
前記複数の第４導電部分の前記１つは、前記複数の第３導電部分の前記１つと、前記複数の第３導電部分の別の１つと、の間にある、請求項５に記載の磁性部品。
【請求項７】
請求項１に記載の磁性部品と、
第１キャパシタと、
を備え、
前記第１キャパシタは、前記第２導電部材と結合されるよう構成された、電気回路。
【請求項８】
前記第１導電部分は、第１部分及び第１他部分を含み、
前記第２導電部分は、第２部分及び第２他部分を含み、
前記第３導電部分は、第３部分及び第３他部分を含み、
前記第４導電部分は、第４部分及び第４他部分を含み、
前記第１キャパシタは、第１キャパシタ端及び第１他キャパシタ端を含み、
前記第１他部分は、前記第２部分と接続され、
前記第３他部分は、前記第４部分と接続され、
前記第２他部分は、前記第４他部分と接続され、
前記第１他キャパシタ端は、前記第３部分と接続され、
前記第１キャパシタ端は、前記第１部分と接続された、請求項７に記載の電気回路。
【請求項９】
スイッチング周波数をｆ
ｓｗ
とし、前記第２導電部材のインダクタをＬ
ＡＣ
としたとき、前記第１キャパシタの静電容量Ｃ
ｈｆ
は、１／{４π
２
・（ｆ
ｓｗ
）
２
・Ｌ
ＡＣ
}の１／５以下である、請求項８に記載の電気回路。
【請求項１０】
請求項８に記載の電気回路と、
第１スイッチ部分及び第１他スイッチ部分を含む第１スイッチ素子と、
第２スイッチ部分及び第２他スイッチ部分を含む第２スイッチ素子と、
を備え、
前記電気回路は、第１端子および第２端子を含み、
前記第１端子は、前記第１部分と電気的に接続され、
前記第２端子は、前記第２他部分と電気的に接続され、
前記第２端子は、前記第１他スイッチ部分及び前記第２スイッチ部分と電気的に接続された、電力変換回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁性部品、電気回路及び電力変換回路に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、磁性コアの周りに巻かれた導電部材を含む磁性部品が電力変換回路などに用いられる。磁性部品において損失の低減が望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
D. Rothmund, T. Guillod, D. Bortis and J. W. Kolar, "99.1% Efficient 10 kV SiC-Based Medium-Voltage ZVS Bidirectional Single-Phase PFC AC/DC Stage," in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 7, no. 2, pp. 779-797, June 2019.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、損失を低減できる磁性部品、電気回路及び電力変換回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、磁性部品は、磁性コア部、第１導電部材及び第２導電部材を含む。前記磁性コアは、第１コア、第２コア、第３コア及び第４コアを含む。前記第１コアから前記第４コアへの第１方向は、前記第１コアから前記第３コアへの第２方向と交差する。前記第３コアから前記第２コアへの方向は、前記第１方向に沿う。前記第４コアから前記第２コアへの方向は前記第２方向に沿う。前記第１コアと前記第４コアとの間の第１距離は、前記第１コアと前記第３コアとの間の第３距離と同じである。前記第１距離は、前記第３コアと前記第２コアとの間の第２距離と同じである。前記第１距離は、前記第４コアと前記第２コアとの間の第４距離と同じである。前記第１導電部材は、第１導電部分及び第２導電部分を含む。前記第１導電部分は前記第１コアの周りを第１巻き方向で巻かれる。前記第２導電部分は前記第２コアの周りを第２巻き方向で巻かれる。前記第２巻き方向は、前記第１巻き方向と逆である。前記第２導電部材は、第３導電部分及び第４導電部分を含む。前記第３導電部分は前記第３コアの周りを第３巻き方向で巻かれる。前記第４導電部分は前記第４コアの周りを第４巻き方向で巻かれる。前記第４巻き方向は、前記第３巻き方向と逆である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式図である。
図２は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式図である。
図３は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式図である。
図４は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式図である。
図５は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する等価回路図である。
図６は、第２参考例の磁性部品を例示する等価回路図である。
図７は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式的斜視図である。
図８は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式的斜視図である。
図９は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式的斜視図である。
図１０は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式的斜視図である。
図１１は、第３実施形態に係る電力変換回路を例示する等価回路図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３実施形態に係る電力変換回路の特性を例示するグラフである。
図１３は、第３実施形態に係る電力変換回路を例示する等価回路図である。
図１４は、第３実施形態に係る電力変換回路を例示する等価回路図である。
図１５は、第３実施形態に係る電力変換回路を例示する等価回路図である。
図１６は、第３実施形態に係る電力変換回路を例示する等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１～図４は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する模式図である。
図５は、第１実施形態に係る磁性部品を例示する等価回路図である。
図１～図３は、斜視図である。図４は、磁性部品の一部を例示する平面図である。
【０００９】
図１に示すように、実施形態に係る磁性部品１１０は、磁性コア部３０と、第１導電部材１０と、第２導電部材２０と、を含む。磁性コア部３０は、第１コア３１、第２コア３２、第３コア３３及び第４コア３４を含む。
【００１０】
図４は、これらのコアを例示している。第１コア３１から第４コア３４への第１方向Ｄ１は、第１コア３１から第３コア３３への第２方向Ｄ２と交差する。第３コア３３から第２コア３２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第４コア３４から第２コア３２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との間の角度は任意である。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して傾斜しても良く、直交しても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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