JP2001250730A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個の磁心で複数のチョークコイルの機能を
持つチョークコイルにおいて、通電時のインダクタンス
の低下を軽減することを目的とするものである。 【解決手段】 溝状の空隙４を有する磁心３の内筒と外
筒の間の空間にコイル１を収納し、磁心３の周方向を中
心軸に回転する方向に磁束５を発生させ、巻線２を磁心
３の周上に磁心の中孔部を通って巻回し、磁心３の周方
向に磁束６を発生させる。すなわち１個の磁心３中に２
つの磁束５，６を各々直交する方向に発生させ、磁束５
と磁束６が交わる磁心３の底部に溝状の空隙４を設ける
ものであり、空隙４により磁気抵抗が高くなり、２つの
磁束５，６の干渉が低減され、通電時のインダクタンス
の低下を防止することができる。よってチョークコイル
の小形化、重量の低減、取付け面積の縮小、およびコス
トダウンを図ることができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は民生あるいは産業用
電子機器等に使用されるノイズ防止用のチョークコイル
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図２８〜図３１により説明
する。まず、同図によると、内筒と外筒とを有してこれ
らの間を一端側において塞いだ磁心４４において内筒と
外筒の間の空間にコイル４２を収納し、この磁心周面に
上記コイル４２により発生する磁束４５に対して直交す
る磁束４６を発生するように巻線４３を巻回する。

【０００３】上記構成によりこのチョークコイルは、１
個の磁心４４で複数のチョークコイルの機能を有するこ
とができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記チョークコイルに
おいて１個の磁心４４中に直交する２つの磁束を発生さ
せることにより、２種類のインダクタンスを得ている
が、２つの磁束が交差する部分では磁束の干渉が生じ、
コイル４２や巻線４３に電流を通電するに従い図３１に
示すように、インダクタンスの低下が生じる。このイン
ダクタンスの低下を防止するためには磁心４４の断面積
を増す必要があり、チョークコイルの大形化、重量の増
加、取付け面積の増大、およびコストアップの要因とな
っていた。

【０００５】本発明は小形の形状で優れた特性のチョー
クコイルを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のチョークコイルは、直交する２つの磁束が交
わる磁心底部に溝状の空隙を設けたことを特徴としたチ
ョークコイルである。

【０００７】上記構成により、磁心内部に収納されたコ
イルにより発生する磁束と、磁心周面に巻回された巻線
により発生する磁束が交わる磁心底部において磁気抵抗
が高くなり、２つの磁束の干渉が低減されることによっ
て、通電時のインダクタンスの低下を防止することがで
きる。よってチョークコイルの小形化、重量の低減、取
付け面積の縮小、およびコストダウンを図ることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のチョー
クコイルは、内筒と外筒とそれらの一端側において塞い
だ形状の磁心の内筒と外筒の間の空間にコイルを収納
し、この磁心周面に上記コイルにより発生する磁束に対
して直交する磁束を発生するように巻線を巻回し、直交
する２つの磁束が交わる磁心底部に溝状の空隙を設けた
構成により、その空隙部の磁気抵抗が高くなり、２つの
磁束の干渉が低減されることによって、通電時のインダ
クタンスの低下を防止することができる。よってチョー
クコイルの小形化、重量の低減、取付け面積の縮小、お
よびコストダウンを図ることができる。

【０００９】本発明の請求項２に記載のチョークコイル
は、請求項１記載の閉磁路磁心に内蔵されるコイルでノ
ーマルモードチョークコイルを構成し、閉磁路磁心の周
面に、ノーマルモード時に各々発生する磁束が打消し合
い、コモンモード時には各々発生する磁束が加算される
方向に２つの巻線を巻回してコモンモードチョークコイ
ルを構成することにより、請求項１と同様の効果に加
え、通電時のコモンモードインダクタンスの低下を防止
しながら、１個の素子でノーマルモードチョークコイル
及びコモンモードチョークコイルが構成でき、またノー
マルモードチョークコイル部分で低域のノイズを低減
し、コモンモードチョークコイル部分で高域ノイズを低
減できるため１個の素子で広帯域にわたりノイズを低減
することが可能となる。さらに回路上への実装時には両
コイル間が独立しているためコンデンサや抵抗、バリス
タ等を付加することができるのでフィルタ回路を自由に
構成することが可能となり、さらなるノイズ低減を図る
ことができる。さらに部品点数の削減により低コスト
化、工数の低減を図ることができる。そして小形化によ
り取付け面積の小形化、材料の削減、ロスの低減を図る
ことができる。

【００１０】本発明の請求項３記載のチョークコイル
は、請求項１記載の磁心のコイル収納部と溝状の空隙と
の間の断面積と、コイルにより発生する磁束が通る磁路
の最小断面積が等しくなる位置に、溝状の空隙を設けた
構成により、請求項１と同様の効果に加え、コイルによ
り発生する磁束が通る磁路中の断面積を適正化し、溝状
の空隙を設けたことによる通電時の磁気飽和を防止でき
る。

【００１１】本発明の請求項４記載のチョークコイル
は、請求項１記載の溝状の空隙の底部が、磁心のコイル
収納部の底部より深い位置になるように、空隙の深さを
設定した構成により、請求項１と同様の効果に加え、そ
の空隙部の磁気抵抗がより高くなり、２つの磁束の干渉
が低減されることによって、通電時のインダクタンスの
低下を防止することができる。よってさらなるチョーク
コイルの小形化、重量の低減、取付け面積の縮小、およ
びコストダウンを図ることができる。

【００１２】本発明の請求項５記載のチョークコイル
は、請求項１記載のコイル収納部の底面および溝状の空
隙の上面の少なくとも一方のコーナー部に肉盛りを設け
た構成により、請求項１と同様の効果に加え、コイルに
より発生する磁束の通る磁路においてコイル収納部と空
隙の間の断面積を大きく取ることができ、インダクタン
スの増加、コイル通電時の磁気飽和の低減を図ることが
できる。またコイル収納部の底面のコーナー部に肉盛り
を設けた場合にはコイルにより発生する磁束の通る磁路
長が短縮でき、インダクタンスの増大が図れる。

【００１３】本発明の請求項６記載のチョークコイルは
請求項１記載の磁心の底部および上部に溝状の空隙を設
けた構成により、請求項１と同様の効果に加え、磁心の
上部の空隙を設けた部分は磁束密度が低く、空隙を設け
た場合も磁気特性の悪化はほとんど無く、空隙の体積分
だけ磁心の重量を低減できる。

【００１４】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態について図１〜図５を用いて説明する。図１は完成品
の上方からの斜視図、図２は完成品の下方からの斜視
図、図３は断面図、図４は分解斜視図、図５は通電時の
インダクタンスの変化図である。同図によると１はコイ
ル、２は巻線、３は内筒と外筒をそれらの一端側におい
て塞いだ磁心、４は磁芯３底部に設けた溝状の空隙、５
はコイル１により発生する磁束、６は巻線２により発生
する磁束である。

【００１５】以下に構成と動作を示す。溝状の空隙４を
有する磁心３の内筒と外筒の間の空間にコイル１を収納
し、磁心３の周方向を中心軸に回転する方向に磁束５を
発生させる。そして巻線２を磁心３の周上に磁心３の中
孔部を通って巻回し、磁心３の周方向に磁束６を発生さ
せる。すなわち１個の磁心３中に２つの磁束５，６を各
々直交する方向に発生させるものである。そして磁束５
と磁束６が交わる磁心３の底部に溝状の空隙４を設け
る。

【００１６】従って上記構成により、磁束５と磁束６が
交わる部分の磁気抵抗が高くなり、２つの磁束５，６の
干渉が低減され、図５の様に従来のチョークコイルに比
して通電時のインダクタンスの低下を防止することがで
きる。よって従来のチョークコイルに比して、重量比約
１０％、取付け面積約５％の小形化が図れ、また約１６
％のコストダウンを図ることができる。

【００１７】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態について図６〜図１３を用いて説明する。図６は完成
品の上方からの斜視図、図７は下方からの斜視図、図８
は断面図、図９，図１０は結線図で各電流の流れる方向
による磁束の方向を示すもの、図１１は回路構成図、図
１２はインピーダンスの周波数特性図、図１３はノイズ
測定データ図である。同図において７はコイル、８，９
は巻線、１０は内筒と外筒をそれらの一端側において塞
いだ磁心、１１は磁心１０底部に設けた溝状の空隙、１
２はコイル７により発生する磁束、１３は巻線８，９に
より発生する磁束、１４は電源、１５は負荷、１６はラ
イン電流、１７は同一方向に流れる電流である。

【００１８】以下に構成と動作を示す。溝状の空隙１１
を有する磁心１０の内筒と外筒の間にコイル７を収納
し、巻線８，９を、磁心１０の中孔部を通って周面上に
巻回する。そして、コイル７の一端と電源１４を接続
し、コイル７の他の一端と巻線９の一端を接続し、巻線
９の他の一端と負荷１５を接続する。そして負荷１５の
他の一端と巻線８の一端を接続し、巻線８の他の一端と
電源１４の他の一端を接続する。このときコイル７は磁
心の周方向を中心軸に回転する方向に磁束１２を発生さ
せノーマルモードチョークコイルを構成する。そして、
巻線８，９は、ライン電流１６に対して磁束１３が相殺
され、同一方向の電流１７に対して磁束１３が加算され
る方向に巻回され、コモンモードチョークコイルを構成
する。

【００１９】従って上記構成により、実施の形態１と同
様の効果に加え、図１２に示す様に１個の素子でノーマ
ルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイ
ルの特性を示す素子が構成できる。従ってノーマルモー
ドチョークコイル部分で低減のノイズを低減でき、コモ
ンモードチョークコイル部分で高域ノイズを低減できる
ため１個の素子で広帯域にわたりノイズを低減すること
が可能となる。実際にエアコンの電源回路に搭載した場
合、図１３の様に広帯域にわたりノイズ低減が見られ
る。さらに回路上への実装時には各コイル間にコンデン
サや抵抗、バリスタ等を付加してフィルタ回路を構成し
さらなるノイズ低減を図ることができる。さらに部品点
数の削減により低コスト化、工数の低減を図ることがで
きる。そして小形化により取付け面積の小形化、材料の
削減、ロスの低減を図ることができる。ノーマルモード
チョークコイル、コモンモードチョークコイルを各１個
ずつ計２個の場合に比して、体積比約３６％、重量費約
１５％、取付け面積約４７％の小形化がなされる。

【００２０】また、同様の素子で上記の配線順序を変え
て、ノーマルモードチョークコイルを後段、コモンモー
ドチョークコイルを前段に配置することも可能である。

【００２１】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態について図１４〜図１６を用いて説明する。図１４は
完成品の上方からの斜視図、図１５は完成品の下方から
の斜視図、図１６は断面図である。同図において１８は
コイル、１９は巻線、２０は磁心、２１は磁心２０の底
部に設けられた溝状の空隙、２２はコイル１８により発
生する磁束、２３は磁束２２が通る磁路の最小断面、２
４は磁心２０内のコイル収納部と溝状の空隙２１の間の
断面である。

【００２２】以下に構成と動作を示す。溝状の空隙２１
を有する磁心２０の内筒と外筒の間の空間にコイル１８
を収納し、磁心２０の周方向を中心軸に回転する方向に
磁束２２を発生させる。そして巻線１９を磁心２０の周
面上に磁心２０の中孔部を通り巻回する。このとき磁心
２０内のコイル収納部と溝状の空隙２１の間の断面２４
が、磁束２２が通る磁路の最小断面２３以上の面積を有
する様に、溝状の空隙２１の位置は設定されている。

【００２３】従って、実施の形態１と同様の効果に加
え、コイル１８により発生する磁束２２が通る磁路中の
有効断面積が空隙２１により削減されることなく、空隙
２１を設けたことによる通電時の磁気飽和を防止でき
る。

【００２４】（実施の形態４）本発明の第４の実施の形
態について図１７〜図２０を用いて説明する。図１７は
完成品の上方からの斜視図、図１８は完成品の下方から
の斜視図、図１９は断面図、図２０は通電時のインダク
タンスの変化図である。同図によると２５はコイル、２
６は巻線、２７は磁心、２８は磁心の底部に設けられた
溝状の空隙である。

【００２５】以下に構成と動作を示す。溝状の空隙２８
を有する磁心２７の内筒と外筒の間の空間にコイル２５
を収納し、巻線２６を磁心２７の周面上に磁心２７の中
孔部を通って巻回する。このとき空隙２８の上部が、磁
心２７のコイル収納部の底部より上の位置になるよう
に、空隙２８の深さは設定されている。

【００２６】従って、実施の形態１と同様の効果に加
え、溝状の空隙２８の上面が磁心２７のコイル収納部の
底部より浅い場合に比して磁気抵抗がより高くなり、２
つの磁束５，６の干渉が低減されることによって、図２
０に示すように通電時のインダクタンスの低下を軽減す
ることができる。よってさらなるチョークコイルの小形
化、重量の低減、取付け面積の縮小、およびコストダウ
ンを図ることができる。

【００２７】（実施の形態５）本発明の第５の実施の形
態について図２１〜図２３を用いて説明する。図２１は
完成品の上方からの斜視図、図２２は完成品の下方から
の斜視図、図２３は断面図である。同図によると２９は
コイル、３０は巻線、３１は磁心、３２は磁心の底部に
設けられた溝状の空隙、３３はコイル２９により発生す
る磁束、３４は巻線より発生する磁束である。

【００２８】以下に構成と動作を示す。溝状の空隙３２
を有する磁心３１の内筒と外筒の間の空間にコイル２９
を収納し磁束３３を発生させ、巻線３０を磁心３１の周
面上に磁心３１の中孔部を通って巻回し、磁束３４を発
生させる。このとき磁心３１内のコイル収納部の底面
と、溝状の空隙３２の上面より少なくとも一方のコーナ
ー部にＲを設けている。

【００２９】従って、実施の形態１と同様の効果に加
え、コイル２９により発生する磁束３３の通る磁路にお
いてＲが加わった分だけ断面積が増し、コイル２９によ
るインダクタンスを増すことができる。またコイル２９
によるインダクタンスを一定に設定した場合、溝状の空
隙３２をＲが無い場合に比して外側に配置し、巻線３０
により発生する磁束３４の通る断面を増すことができる
ため、巻線３０によるインダクタンスを増すことができ
る。また、図２３においては磁心３１内のコイル収納部
の底面と、空隙３２の上面の両方のコーナー部にＲを設
けているが、いずれか一方にＲを設けた場合でも、Ｒを
付加した分だけ断面積が増し、効果が得られる。さら
に、磁心３１のコイル収納部の底面のコーナー部にＲを
設けた場合は、コイル２９により発生する磁束３３の通
る磁路長が短くなりインダクタンスを増すことができ
る。

【００３０】また、コイル収納部底面または溝状の空隙
上面の端面形状を上記Ｒだけでなく、ＣカットやＶ字
溝、台形に形成しても同様の効果が得られる。

【００３１】（実施の形態６）本発明の第６の実施の形
態について図２４〜図２７を用いて説明する。図２４は
完成品の上方からの斜視図、図２５は完成品の下方から
の斜視図、図２６は断面図、図２７は通電時のインダク
タンスの変化図である。同図によると３５はコイル、３
６は巻線、３７は磁心、３８は磁心３７の底部に設けら
れた溝状の空隙、３９は磁心３７の上部に設けられた溝
状の空隙、４０はコイル３５により発生する磁束、４１
は巻線３６により発生する磁束である。

【００３２】以下に構成と動作を示す。空隙３８および
空隙３９を有する磁心３７の内筒と外筒の間の空間にコ
イル３５を収納し磁束４０を発生させ、巻線３６を磁心
３７の周面上に磁心の中孔部を通って巻回し、磁束４１
を発生させる。

【００３３】従って、実施の形態１と同様の効果に加
え、磁心上部の溝状の空隙３９を設けた部分では磁束密
度が低いため空隙３９を設けても磁気特性は図２７の様
に変化は微小であるが、磁心重量は約２％の重量低減が
図れる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明のチョークコイル
は、内筒と外筒とそれらの一端側において塞いだ形状の
磁心にコイルを収納し、またその磁心の周面上に巻線を
巻回して各々直交する磁束を発生させたチョークコイル
において、磁心底部の２つの磁束が交わる部分に溝状の
空隙を設ける。

【００３５】上記構成により、磁心内に収納されたコイ
ルにより発生する磁束と、磁心周面に巻回された巻線に
より発生する磁束の通電時における干渉によるインダク
タンスの低下を軽減することができ、空隙の無い磁心に
比して、軽量、小形で安価なチョークコイルが得られ
る。

【００３６】また、本磁心を用いて磁心に内蔵されるコ
イルでノーマルモードチョークコイルを構成し、閉磁路
磁心の周面に巻回される巻線によりコモンモードチョー
クコイルを構成した場合、通電時のコモンモードインダ
クタンスの低下を防止しながら、１個の素子でノーマル
モードチョークコイル及びコモンモードチョークコイル
が構成でき、またノーマルモードチョークコイル部分で
低域のノイズを低減し、コモンモードチョークコイル部
分で高域ノイズを低減できるため１個の素子で広帯域に
わたりノイズを低減することが可能となる。さらに回路
上への実装時には両コイルが独立しているためコンデン
サや抵抗、バリスタ等を付加することができフィルタ回
路を自由に構成することが可能となり、さらなるノイズ
低減を図ることができる。さらに部品点数の削減により
低コスト化、工数の低減を図ることができる。そして小
形化により取付け面積の小形化、材料の削減、ロスの低
減を図ることができる。

【００３７】そして、磁心のコイル収納部と空隙との間
の断面積と、コイルにより発生する磁束が通る磁路の最
小断面積が等しくなる位置に空隙を設けた場合、コイル
により発生する磁束が通る磁路中の断面積を適正化し、
空隙を設けたことによる通電時の磁気飽和を防止でき
る。

【００３８】さらに、磁心底面に設けた溝状の空隙の底
部が、磁心のコイル収納部の底部より深い位置になるよ
うに、空隙の深さを設定すると、空隙部の磁気抵抗がよ
り高くなり、２つの磁束の干渉が低減されることによっ
て、通電時のインダクタンスの低下を防止することがで
きる。よってさらなるチョークコイルの小形化、重量の
低減、取付け面積の縮小、およびコストダウンを図るこ
とができる。

【００３９】そして、コイル収納部の底面および空隙の
上面の少なくとも一方のコーナー部に肉盛りを設けた場
合、コイルにより発生する磁束の通る磁路においてコイ
ル収納部と空隙の間の断面積を大きく取ることができ、
インダクタンスの増加、コイル通電時の磁気飽和の低減
を図ることができる。またコイル収納部の底面のコーナ
ー部に肉盛りを設けた場合にはコイルにより発生する磁
束の通る磁路長が短縮でき、インダクタンスの増大が図
れる。

【００４０】また、磁心の底部に加えて上部に溝状の空
隙を設けた場合、磁心上部の空隙を設けた部分は磁束密
度が低く、空隙を設けた場合も磁気特性の悪化はほとん
ど無く、空隙の体積分だけ磁心の重量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるチョークコ
イルの斜視図

【図２】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図３】同チョークコイルの断面図

【図４】同チョークコイルの分解斜視図

【図５】同チョークコイルの通電時のインダクタンス変
化図

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるチョークコ
イルの斜視図

【図７】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図８】同チョークコイルの断面図

【図９】同チョークコイルの結線図

【図１０】同チョークコイルの結線図

【図１１】同チョークコイルの回路構成図

【図１２】同チョークコイルのインピーダンスの周波数
特性図

【図１３】同チョークコイルのノイズ測定データ図

【図１４】本発明の第３の実施の形態におけるチョーク
コイルの斜視図

【図１５】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図１６】同チョークコイルの断面図

【図１７】本発明の第４の実施の形態におけるチョーク
コイルの斜視図

【図１８】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図１９】同チョークコイルの断面図

【図２０】同チョークコイルの通電時のインダクタンス
変化図

【図２１】本発明の第５の実施の形態のチョークコイル
の斜視図

【図２２】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図２３】同チョークコイルの断面図

【図２４】本発明の第６の実施の形態におけるチョーク
コイルの斜視図

【図２５】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図２６】同チョークコイルの断面図

【図２７】同チョークコイルのの通電時のインピーダン
ス変化図

【図２８】従来のチョークコイルの斜視図

【図２９】同チョークコイルの裏面側の斜視図

【図３０】同チョークコイルの断面図

【図３１】同チョークコイルの通電時のインダクタンス
変化図

【符号の説明】 １ コイル ２ 巻線 ３ 磁心 ４ 空隙 ５ コイルにより発生する磁束 ６ 巻線により発生する磁束 ７ コイル ８ 巻線 ９ 巻線 １０ 磁心 １１ 空隙 １２ コイルにより発生する磁束 １３ 巻線により発生する磁束 １４ 電源 １５ 負荷 １６ ライン電流 １７ 同一方向に流れる電流 １８ コイル １９ 巻線 ２０ 磁心 ２１ 空隙 ２２ コイルにより発生する磁束 ２３ コイルにより発生する磁束の通る磁路の最小断面 ２４ 空隙コイル収納部の断面 ２５ コイル ２６ 巻線 ２７ 磁心 ２８ 空隙 ２９ コイル ３０ 巻線 ３１ 磁心 ３２ 空隙 ３３ コイルにより発生する磁束 ３４ 巻線により発生する磁束 ３５ コイル ３６ 巻線 ３７ 磁心 ３８ 空隙 ３９ 空隙 ４０ コイルにより発生する磁束 ４１ 巻線により発生する磁束

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内筒と外筒とそれらの一端側において塞
   いだ形状の磁心の内筒と外筒の間の空間にコイルを収納
   し、この磁心周面に上記コイルにより発生する磁束に対
   して直交する磁束を発生するように巻線を巻回し、直交
   する２つの磁束が交わる磁心底部に溝状の空隙を設けた
   ことを特徴とするチョークコイル。
2. 【請求項２】 閉磁路磁心に内蔵されるコイルでノーマ
   ルモードチョークコイルを構成し、閉磁路磁心の周面
   に、ノーマルモード時に各々発生する磁束が打消し合
   い、コモンモード時には各々発生する磁束が加算される
   方向に２つの巻線を巻回してコモンモードチョークコイ
   ルを形成した請求項１に記載のチョークコイル。
3. 【請求項３】 磁心のコイル収納部と溝状の空隙との間
   の断面積と、磁心内部のコイルにより発生する磁束が通
   る磁路の最小断面積が等しくなる位置に溝状の空隙を設
   けた請求項１記載のチョークコイル。
4. 【請求項４】 溝状の空隙の底部が、磁心のコイル収納
   部の底部より深い位置になるように、溝状の空隙の深さ
   を設定した請求項１記載のチョークコイル。
5. 【請求項５】 コイル収納部の底面または溝状の空隙の
   底面の少なくとも一方のコーナー部に肉盛りを設けた請
   求項１記載のチョークコイル。
6. 【請求項６】 磁心底部および上部に溝状の空隙を設け
   た請求項１記載のチョークコイル。