JP2000058344A - Choke coil - Google Patents

Choke coil

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JP2000058344A
JP2000058344A JP10226207A JP22620798A JP2000058344A JP 2000058344 A JP2000058344 A JP 2000058344A JP 10226207 A JP10226207 A JP 10226207A JP 22620798 A JP22620798 A JP 22620798A JP 2000058344 A JP2000058344 A JP 2000058344A
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JP
Japan
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core
choke coil
coil
inductance
current
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JP10226207A
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Japanese (ja)
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Masahiro Suzuki
雅浩 鈴木
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable miniaturization and reducing cost of a choke coil by arranging a first core and a second core in parallel providing a coil thereon. SOLUTION: A choke coil is formed by providing a ferrite based core 1 and a core 2 magnetically in parallel, the core 1 which is formed of a material difficult to be saturated magnetically due to the high magnetic saturation level, and the core 2 which is formed of a material with low magnetic saturation level but high permeability. The core 1 is formed as an open magnetic circuit and the core 2 is formed as a closed magnetic circuit. A coil 3 is wound across the core 1 and the core 2, and the terminal of the coil 3 is connected to the terminal 4. Inductance of the core 2 is set larger than the inductance of the core 2. As a result, while high impedance and high rated current is satisfied, the choke coil can be obtained with miniaturization and at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイルに
関し、特にDCモータ駆動用のDCチョッパ回路に用い
られるチョークコイルに関する。
The present invention relates to a choke coil, and more particularly, to a choke coil used in a DC chopper circuit for driving a DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】DCモータ駆動用のDCチョッパ回路
は、電源電圧をパワートランジスタでオン・オフし、そ
のパワートランジスタの導通期間を変えることにより、
DCモータに可変電圧を供給してDCモータの回転速度
制御を行う。図2にその基本回路を、図3に各部の電流
波形を示す。図2において、Eは直流電源、Trはパワ
ートランジスタ、Dはフライ・ホイール・ダイオード、
Cはチョークコイル、Mは直流モータ、TGはタコゼネ
レータ、11は速度検出回路、12は速度設定回路、1
3は電流検出回路、14はチョッパ制御回路、15はベ
ースアンプ、16は速度設定器である。
2. Description of the Related Art A DC chopper circuit for driving a DC motor turns on / off a power supply voltage by a power transistor and changes a conduction period of the power transistor.
A variable voltage is supplied to the DC motor to control the rotation speed of the DC motor. FIG. 2 shows the basic circuit, and FIG. 3 shows the current waveform of each part. In FIG. 2, E is a DC power supply, Tr is a power transistor, D is a flywheel diode,
C is a choke coil, M is a DC motor, TG is a tacho generator, 11 is a speed detection circuit, 12 is a speed setting circuit, 1
3 is a current detection circuit, 14 is a chopper control circuit, 15 is a base amplifier, and 16 is a speed setting device.

【0003】タコゼネレータTGの出力から速度検出回
路11は速度を検出し、速度設定回路12は速度検出回
路11出力と速度設定器16の設定値との比較からチョ
ッパ制御回路14に制御信号を出力する。一方、電流検
出回路13は現在の負荷電流Im を検出して制御信号を
チョッパ制御回路14に送る。チョッパ制御回路14は
負荷電流Im を増加させたい場合は、パワートランジス
タTrをオンする時間を長くするように、パワートラン
ジスタTrのベース信号電流IB のオン時間を長くし、
負荷電流Im を減少させたい場合は、ベース信号電流I
B のオン時間を短くする。
A speed detecting circuit 11 detects a speed from an output of the tach generator TG, and a speed setting circuit 12 outputs a control signal to a chopper control circuit 14 based on a comparison between the output of the speed detecting circuit 11 and a set value of a speed setting device 16. . On the other hand, the current detection circuit 13 detects the current load current Im and sends a control signal to the chopper control circuit 14. When it is desired to increase the load current Im, the chopper control circuit 14 increases the on-time of the base signal current IB of the power transistor Tr so as to increase the time of turning on the power transistor Tr.
To reduce the load current Im, the base signal current I
Shorten the on time of B.

【0004】パワートランジスタTrにベース信号電流
IB が加わっている期間はパワートランジスタTrはオ
ンし、出力電圧には電源電圧V0 が現れる。直流モータ
を流れる負荷電流Im はコイルインダクタンスとDCモ
ータの特性によって決まる値で上昇する。一方、ベース
信号電流IB がオフにされ、パワートランジスタTrが
オフしている期間はチョークコイルおよびDCモータの
インダクタンスに蓄積されたエネルギーが、フライ・ホ
イール・ダイオードDを通じて還流される。
[0004] While the base signal current IB is being applied to the power transistor Tr, the power transistor Tr is turned on, and the power supply voltage V0 appears in the output voltage. The load current Im flowing through the DC motor increases at a value determined by the coil inductance and the characteristics of the DC motor. On the other hand, while the base signal current IB is turned off and the power transistor Tr is turned off, the energy stored in the choke coil and the inductance of the DC motor is returned through the flywheel diode D.

【0005】図3(a)はパワートランジスタTrに流
れる電流Ic を、図3(b)はフライ・ホイール・ダイ
オードDを還流する電流Id を示している。直流モータ
を流れる電流は、このパワートランジスタTrに流れる
電流Ic とフライ・ホイール・ダイオードを還流する電
流Id との合成された図3(c)に示すような波形とな
る。
FIG. 3A shows a current Ic flowing through the power transistor Tr, and FIG. 3B shows a current Id flowing back through the flywheel diode D. The current flowing through the DC motor has a waveform as shown in FIG. 3C in which the current Ic flowing through the power transistor Tr and the current Id flowing back through the flywheel diode are combined.

【0006】このようなDCモータ駆動用DCチョッパ
方式で使用されるチョークコイルの定格は最大駆動電流
と、負荷条件により変化するコイル端子間印加電圧と駆
動電流により決められる最低インダクタンスから決めら
れる。DCモータ駆動用DCチョッパ方式では、負荷と
なるDCモータが高負荷のときにチョークコイルに最大
駆動電流が流れるが、このときコイル端子間印加電圧は
低くなるので(DCチョッパ部の入出力電位差が小さく
なるため)大きなインダクタンスは必要ない。大きなイ
ンダクタンスが必要となるのはコイル端子間印加電圧が
大きいときで、このときはDCモータが低負荷であるた
め駆動電流は小さい。
The rating of the choke coil used in such a DC chopper system for driving a DC motor is determined from a maximum drive current, a voltage applied between coil terminals which varies according to load conditions, and a minimum inductance determined by the drive current. In the DC chopper system for driving a DC motor, the maximum drive current flows through the choke coil when the load of the DC motor is high, but at this time, the applied voltage between the coil terminals is low. No large inductance is required). A large inductance is required when the voltage applied between the coil terminals is large. In this case, the driving current is small because the DC motor has a low load.

【0007】チョークコイルのインダクタンスと定格電
流は一種類しか選べないのでなので、インダクタンス
(最大値)と定格電流(最大値)の両方とも同時に必要
ではないのだが、両方の規格を満たすチョークコイルを
選定する必要がある。このような条件を満たすために
は、寸法も大きくコストも高いチョークコイルを選定し
なければならない。通常のチョークコイルでは定格電流
をとるために巻線を太くすると巻数がとれずインダクタ
ンスが取り難い。また、流れる電流が大きくなっても磁
気飽和を起こさないようなコア寸法になっているため、
チョークコイルとしては小さな寸法に構成することが難
しいという問題がある。
Since only one kind of choke coil inductance and rated current can be selected, both the inductance (maximum value) and the rated current (maximum value) are not required at the same time, but a choke coil that satisfies both standards is selected. There is a need to. In order to satisfy such a condition, a choke coil having a large size and a high cost must be selected. In a normal choke coil, if the winding is made thick to obtain the rated current, the number of turns cannot be obtained, and it is difficult to obtain an inductance. Also, because the core dimensions are such that magnetic saturation does not occur even when the flowing current increases,
There is a problem that it is difficult to configure the choke coil in a small size.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
DCモータ駆動用のDCチョッパ回路に用いられるチョ
ークコイルには高いインダクタンスと高い定格電流が必
要とされており、必然的に巻線が太く、巻き数が多く、
そのために高価で大型の寸法のものとなってしまってい
た。
As described above, a choke coil used in a conventional DC chopper circuit for driving a DC motor requires a high inductance and a high rated current, and the winding is inevitably thick. , Many turns,
As a result, it was expensive and large in size.

【0009】本発明は、比較的簡単な方法でこの点を解
決して、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足さ
せながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルの実
現を課題とする。
An object of the present invention is to solve this problem by a relatively simple method and to realize a small and inexpensive choke coil while satisfying a high inductance and a high rated current.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明のチョークコイルコイルは、磁気飽和領域が
高く磁気飽和し難い材料によって構成された第1のコア
と、磁気飽和領域は低いが透磁率は大きい材料によって
構成された第2のコアと、前記第1のコアと前記第2の
コアの磁路を並列に並べてその上に巻き回されたコイル
とを具備してなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a choke coil according to the present invention comprises a first core made of a material having a high magnetic saturation region and hardly magnetically saturated, and a low magnetic saturation region. It is characterized by comprising a second core made of a material having a high magnetic permeability, and a coil wound on and arranged in parallel with the magnetic paths of the first core and the second core. And

【0011】また、空間開磁路を構成する第3のコア
と、閉磁路を構成する第4のコアと、前記第3のコアと
前記第4のコアの磁路を並列に並べてその上に巻き回さ
れたコイルとを具備してなることを特徴とする。
Further, a third core forming a spatially open magnetic path, a fourth core forming a closed magnetic path, and a magnetic path of the third core and the fourth core are arranged in parallel and placed thereon. And a wound coil.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるチョークコ
イルを添付図面を参照にして詳細に説明する。図1は、
DCモータ駆動用DCチョッパ方式で使用される本発明
のチョークコイルの一実施の形態のモデルの側面図であ
る。図1において、1は第1のコアであるコア1、2は
第2のコアであるコア2、3はコア1、コア2上に巻き
回したコイル、4は端子である。このチョークコイル
は、一般的に用いられるフェライト系コア1と、透磁率
が大きいコア2の2つのコアを磁気的に並列に設けて構
成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a choke coil according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
It is a side view of a model of one embodiment of a choke coil of the present invention used in a DC chopper system for DC motor drive. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a core 1 as a first core, reference numeral 2 denotes a core 2 as a second core, reference numerals 3 and 2 denote cores 1, coils wound on the core 2, and reference numeral 4 denotes terminals. This choke coil is configured by providing two cores, a generally used ferrite core 1 and a core 2 having a large magnetic permeability, in parallel magnetically.

【0013】ここで、コア1は開磁路の構成であり、コ
ア2は閉磁路を構成している。コイル3はコア1とコア
2にまたがって巻かれており、コイル3の端は端子4に
接続されている。コア2によるインダクタンスはコア1
によるインダクタンスよりも大きな値とする。チョーク
コイルのコイル3に流れる電流が小さいときは、コア1
はもちろん、コア2も磁気飽和を起こさないために、チ
ョークコイルの合成インダクタンスは大きな値が得られ
る。
The core 1 has an open magnetic circuit, and the core 2 has a closed magnetic circuit. The coil 3 is wound over the core 1 and the core 2, and the end of the coil 3 is connected to the terminal 4. The inductance of core 2 is core 1
Is larger than the inductance due to When the current flowing through the coil 3 of the choke coil is small, the core 1
Of course, since the core 2 does not cause magnetic saturation, a large value is obtained for the combined inductance of the choke coil.

【0014】一方、DCモータがの負荷が大きくなっ
て、チョークコイルに流れる電流が大きくなると、開磁
路であり(磁気抵抗が大きい)磁気飽和能力が高い材料
からなるコア1は磁気飽和を起こさないが、閉磁路のコ
ア2では磁気飽和を起こす。このため、このコア2のイ
ンダクタンスは空芯コイルの場合と同等のインダクタン
スとなって飽和前の値よりは十分小さな値となる。した
がって、このときチョークコイルの合成インダクタンス
は飽和前の値よりも小さな値となる。したがってこの結
果から、チョークコイルに流れる電流が大きくなると、
インダクタンス値は小さくなってしまうが、チョークコ
イルに流れる電流が小さいときには大きなインダクタン
ス値が得られるようなチョークコイルを実現することが
できる。これは、同一の定格電流を有し、軽負荷時のイ
ンダクタンスと同等のインダクタンスをもつ一般的なチ
ョークコイルと比較して、十分に小型で、かつ低コスト
なチョークコイルが得られることになる。
On the other hand, when the load on the DC motor is increased and the current flowing through the choke coil is increased, the core 1 which is an open magnetic circuit (has a large reluctance) and is made of a material having a high magnetic saturation capability causes magnetic saturation. However, magnetic saturation occurs in the core 2 of the closed magnetic circuit. For this reason, the inductance of the core 2 is equivalent to the inductance of the air-core coil, and is sufficiently smaller than the value before saturation. Therefore, at this time, the combined inductance of the choke coil is smaller than the value before saturation. Therefore, from this result, when the current flowing through the choke coil increases,
Although the inductance value becomes small, it is possible to realize a choke coil having a large inductance value when the current flowing through the choke coil is small. As a result, a choke coil having a sufficiently small size and a low cost can be obtained as compared with a general choke coil having the same rated current and the same inductance as that at a light load.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
の発明は、磁気飽和領域が高く磁気飽和し難い材料によ
って構成された第1のコアと、磁気飽和領域は低いが透
磁率は大きい材料によって構成された第2のコアと、前
記第1のコアと前記第2のコアの磁路を並列に並べてそ
の上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴とす
る。これにより、チョークコイルに流れる電流が大きく
なると、第2のコアが磁気飽和してチョークコイルの合
成インダクタンスは小さな値となり、チョークコイルに
流れる電流が小さいときには第2のコアの飽和が解除さ
れてチョークコイルの合成インダクタンスは大きな値と
なり、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足させ
ながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実現
することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the invention, a first core made of a material having a high magnetic saturation region and hardly magnetically saturated, a second core made of a material having a low magnetic saturation region but having a high magnetic permeability, and the first core And a coil wound on the magnetic path of the second core arranged in parallel. Thus, when the current flowing through the choke coil increases, the second core is magnetically saturated, and the combined inductance of the choke coil becomes a small value. When the current flowing through the choke coil is small, the saturation of the second core is released, and The combined inductance of the coil becomes a large value, and it is possible to realize a small and inexpensive choke coil while satisfying high inductance and high rated current.

【0016】本発明の請求項2の発明は、空間開磁路を
構成する第3のコアと、閉磁路を構成する第4のコア
と、第3のコアと前記第4のコアの磁路を並列に並べて
その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
する。これにより、チョークコイルに流れる電流が大き
くなると、第4のコアが磁気飽和してチョークコイルの
合成インダクタンスは小さな値となり、チョークコイル
に流れる電流が小さいときには第4のコアの飽和が解除
されてチョークコイルの合成インダクタンスは大きな値
となり、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足さ
せながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実
現することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a third core forming a spatially open magnetic circuit, a fourth core forming a closed magnetic circuit, a magnetic path of the third core and the fourth core. And a coil wound thereon. Accordingly, when the current flowing through the choke coil increases, the fourth core is magnetically saturated, and the combined inductance of the choke coil becomes a small value. When the current flowing through the choke coil is small, the saturation of the fourth core is released, and The combined inductance of the coil becomes a large value, and it is possible to realize a small and inexpensive choke coil while satisfying high inductance and high rated current.

【0017】本発明の請求項3の発明は、第1のコアは
空間開磁路を構成し、前記第2のコアは閉磁路を構成す
ることを特徴とする。これにより、チョークコイルに流
れる電流が大きくなると、第2のコアは磁気飽和してチ
ョークコイルの合成インダクタンスは小さな値となり、
チョークコイルに流れる電流が小さいときには第2のコ
アの飽和が解除されてチョークコイルの合成インダクタ
ンスは大きな値となり、一層顕著に飽和現象が現れるの
で、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足させな
がら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実現す
ることができる。
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the first core forms a spatially open magnetic circuit and the second core forms a closed magnetic circuit. Accordingly, when the current flowing through the choke coil increases, the second core is magnetically saturated, and the combined inductance of the choke coil becomes a small value.
When the current flowing through the choke coil is small, the saturation of the second core is released and the combined inductance of the choke coil becomes a large value, and the saturation phenomenon appears more remarkably. And a low-cost choke coil can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のチョークコイルの一実施の形態のモデ
ルの側面図。
FIG. 1 is a side view of a model of an embodiment of a choke coil of the present invention.

【図2】DCモータ駆動用のDCチョッパ回路の基本回
路図。
FIG. 2 is a basic circuit diagram of a DC chopper circuit for driving a DC motor.

【図3】図2に示すDCモータ駆動用のDCチョッパ回
路の各部の電流波形。
3 is a current waveform of each part of the DC chopper circuit for driving the DC motor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コア1、2…コア2、3…コイル、4…端子、C…
チョークコイル、D…フライ・ホイール・ダイオード、
11…速度検出回路、12…速度設定回路、13…電流
検出回路、14…チョッパ制御回路、15…ベースアン
プ、16…速度設定器、E…直流電源、M…直流モー
タ、TG…タコゼネレータ、Tr…パワートランジス
タ。
1 ... Core 1, 2 ... Core 2, 3 ... Coil, 4 ... Terminal, C ...
Choke coil, D… Fly wheel diode,
11: speed detection circuit, 12: speed setting circuit, 13: current detection circuit, 14: chopper control circuit, 15: base amplifier, 16: speed setting device, E: DC power supply, M: DC motor, TG: tacho generator, Tr ... power transistors.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気飽和領域が高く磁気飽和し難い材料
によって構成された第1のコアと、 磁気飽和領域は低いが透磁率は大きい材料によって構成
された第2のコアと、 前記第1のコアと前記第2のコアの磁路を並列に並べて
その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
するチョークコイル。
A first core made of a material having a high magnetic saturation region and being hardly magnetically saturated; a second core made of a material having a low magnetic saturation region but having a high magnetic permeability; A choke coil comprising: a core; and a coil wound on the core in parallel with the magnetic path of the second core.
【請求項2】 空間開磁路を構成する第3のコアと、 閉磁路を構成する第4のコアと、 前記第3のコアと前記第4のコアの磁路を並列に並べて
その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
するチョークコイル。
2. A third core forming a spatially open magnetic path, a fourth core forming a closed magnetic path, and magnetic paths of the third core and the fourth core are arranged in parallel and placed thereon. A choke coil comprising: a wound coil.
【請求項3】 前記第1のコアは空間開磁路を構成し、
前記第2のコアは閉磁路を構成することを特徴とする請
求項1に記載のチョークコイル。
3. The first core forms a spatially open magnetic circuit,
The choke coil according to claim 1, wherein the second core forms a closed magnetic circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7782030B2 (en) 2006-04-18 2010-08-24 Panasonic Corporation Step-down converter
KR101533878B1 (en) * 2013-05-24 2015-07-06 정덕영 DC-DC Switching supply system with analog bypass function for preventing inductor saturation

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