JP2001257120A

JP2001257120A - 多連筒状チョークコイル。

Info

Publication number: JP2001257120A
Application number: JP2000071062A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kumon; 良昭公文; Tetsuya Fukai; 徹也深井
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】薄型化され磁気特性に優れた、また小型で捲
き線する煩わしさを無くして容易に巻線できる閉磁路コ
アを提供することである。【解決手段】軸方向に導線を挿通させる中空部を有す
る、３個以上の筒状磁性体コア２を並列に並べ、通気孔
７を有する金属板４に保持された多連筒状コアを構成す
る。また、前記の多連筒状コアにおいて、周波数特性お
よび飽和磁気特性に優れた非晶質超微細結晶合金の磁性
薄板を捲回してなる円筒コアを含めて、異種材料による
筒状コアを混在させて、広帯域な飽和磁気特性を有する
多連筒状コアを構成する。さらに、多連筒状コアに２本
または３本の導線を連続して挿通させて、２相または３
相電源用のチョークコイルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電源と負荷装置の
間に挿入され、電源から負荷装置へ伝播するノイズ、ま
た負荷装置から電源へ伝播するノイズを低減するライン
フィルタなどに用いられる閉磁路コアおよび、それを用
いたチョークコイルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化、低背化の影響により
ラインフィルタも同じく小型化低背化の要求が強まって
いるが、図１４の３相電源用ラインフィルタの回路図に
示す従来のチョークコイルは、図２に示すリングコアの
形状がネックとなり、特に低背化が困難であった。

【０００３】従来のラインフィルタ用チョークコイル
は、磁性金属薄帯を捲回したリングコアや、マンガン、
亜鉛（Ｍｎ，Ｚｎ）フェライトを燒結したリングコア
に、通電電流に応じた太さの線材で捲き線を施してライ
ンフィルタ用チョークコイルを形成していた。

【０００４】周囲に捲回されるコイル導線に電流容量の
小さいものには撚り線が用いられ、電流容量の大きいも
のには、交流磁界による渦電流損失を低減するため,ま
た捲き線の作業性を向上させるため、絶縁された単線を
並列にした複線や、太い丸線が用いられている。

【０００５】形状は、積層珪素鋼板の場合はＥＩコアや
ＣＣコアが、またフェライトコアの場合はリングコアな
どのブロック状の閉磁路コアが用いられていた。ライ
ンフィルタ用チョークコイルは、直流重畳する場合も磁
気飽和することなく要求される電力を伝送するために、
コアの材質による所定の磁路断面積が必要であり、コア
断面の厚みを薄くすると、それだけ横幅を広げる必要が
ある。

【０００６】このため、図１３に示す２相電源用ライン
フィルタのチョークコイルは、図３に示すようにリング
コア形状を薄くすると、基板への搭載面積が大きくな
り、薄いコアに形成しようとすると積層珪素鋼板などの
コアの場合は、変則的な形状の打ち抜きシートとなるた
め、材料歩留まりが低下し不経済であり、フェライト
コアの場合は、薄くて大きいコアとなるため、コア焼成
時の焼き歪みによる反りの発生や、割れ易いなどの問題
が生じて薄型化は困難であった。

【０００７】従来のラインフィルタ用チョークコイル
は、前述のブロック状のコアに、単相用は２個、３相用
は３個のコイルを、コモンモードコイルを形成する場合
は同一方向に捲き線し、また、ノーマルモードコイルを
形成する場合は、単相用は逆方向に捲き線し、３相用は
個別コイルを３個用いてラインフィルタを構成してい
た。

【０００８】ＥＩコアや、ＣＣコアをもちいる場合は、
予めボビンに捲き線しておき、分割されたコアを挿入し
てから１体に接合させるため、接合面の平滑度が要求さ
れる。最初から閉磁路を形成するリングコアへの捲き線
は、１ターンずつリングの内径を通過させて捲くため、
特に捲き数の多いコイルは捲き線作業が煩雑であり工数
が懸かっていた。

【０００９】また、電流容量の大きいコイルの線材は、
太く硬くなるため捲き線が困難になり、平角線を捲く場
合は、特願平１０−３０３１７２に開示されているよう
に、予め平角線を、リングコアの外径より１回り大きい
内径のソレノイド捲きしておき、それをリングコアに捲
き移すことを図１２に示すように行っていた。このた
め、リングコアと平角線との間隙が大きく、大型なトロ
イダルコイルとなっていた。さらに、製品を廃棄処分す
る場合、捲回されたコイル銅線をコアと分離する作業が
煩雑であった。

【００１０】珪素鋼板は、透磁率は大きいが周波数特性
が高周波領域まで伸びていないため、数１０ＫＨｚ以上
の周波数帯域では使用できない。また、フェライトは、
飽和磁束密度があまり大きくないため、直流重畳がある
場合に磁気飽和し易いので大電流用はコア断面積を大き
くせざるを得ず、前記したように厚みを薄くするとかな
りの搭載基板面積を必要とする大型ラインフィルタにな
らざるを得なかった。

【００１１】コアの飽和磁束密度が低く磁気飽和する場
合は、閉磁路コアの外郭に間隙を設けて１部を開磁路と
した半閉磁路コアとして、磁気飽和を回避することが行
われているが、透磁率が低下するために捲き数を増やさ
ねばならず、いずれにしろ大型な閉磁路コアとなってい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のラインフィルタ
用チョークコイルにおけるブロック状閉磁路コアの高さ
よりさらに低背化し、また、積層珪素鋼板などの場合の
材料歩留まりの低下をなくし、さらにフェライトコアの
場合の割れ易くなる問題を解消して、ラインフィルタ用
チョークコイルの薄型化を容易にすることである。

【００１３】同時に、リングコアに１ターンずつ捲回す
る煩わしさを無くして、コイル形成を容易にし、薄型の
単相用および３相用のラインフィルタ用チョークコイル
を構成することである。ひいては、製品を廃棄処分する
場合、コイル銅線をコアと分離する作業が煩雑であった
が、このような作業を容易にすることである。さらに、
従来の材質で必要とした磁路断面積より、さらに小さな
磁路断面積の小さいコアを形成した閉磁路コアを提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、閉磁路コ
アにおいて、軸方向に中空部を有する３個以上の筒状磁
性体コアが図１に示すように、並列に並べられたことを
特徴とする多連筒状コアである。従来のラインフィルタ
用チョークコイルにおけるブロック状のコアでなく、複
数の筒状のコアにラインフィルタ用チョークコイルのコ
アとしての機能を分散させ、図７に示すように複数の筒
状コアを連続して挿通する捲き線でループを形成して、
全体として１個のチョークコイルとして機能させる。２
個のコアを並べてチョークコイルを形成すると、図３に
示すような薄型化して磁路断面積の一定な１個のコアに
巻線した場合と比較して、厚みと占有面積において大差
ないが、３個以上のコアを並べると有利になる。

【００１５】筒状コアは、フェライトの場合の外形また
は内形は、角形や円形のどちらの形状も造り易く、複数
の角形筒状コアが並列して１体化した多連のコアも形成
できる。磁性合金薄帯を用いる場合は、中空の角板や円
板に打ち抜いて積層することもできるが，長い筒状コア
を形成する場合は、円筒状に捲回する方が造り易い。ま
た、円筒状に捲回したコアの角部は、バリ取りをして丸
めておくか、エポキシ樹脂などに浸漬して薄くコーティ
ングし、捲き線の絶縁皮膜を損傷しないようにしておく
ことが望ましい。

【００１６】筒状コアの内形の形状および寸法は、挿通
する導線の断面形状および本数で決まり、磁路断面積は
直流電流が重畳する場合に重要であり、コア材質による
磁気飽和特性より決定する。コア断面積が大きくなりす
ぎる場合は、コアの軸と平行に間隙を設けて間隙の幅で
磁気飽和特性を制御する。筒状コアの内径と必要とする
磁路断面積より、コア断面の外形寸法および全長が決定
される。

【００１７】ラインフィルタの厚み（高さ）は、前記ラ
インフィルタ用チョークコイルの高さ、あるいは同一基
板に搭載してラインフィルタを構成するコンデンサの高
さで決まるが、通常コンデンサの形状は、従来のチョー
クコイルに比較して充分低背にできる。

【００１８】第２の発明は、前記の多連筒状コアにおい
て、並列に並べられた複数の円筒状コアが、通気孔を備
えた金属板に保持されたことを特徴とする多連筒状コア
である。波板状の表面積の大きい、また複数の筒状コア
に接触面積の大きい金属板を該複数のコアに当接させて
保持することで、コアの発熱が金属板に伝熱され熱放散
を容易にすることができる。さらに、図４のように円筒
コアを保持する場合は、各コア中間部の金属板の個所を
プレス加工して折り曲げてコアとの接触面積を広げ、併
せて通気孔を設けることがこのましい。

【００１９】第３の発明は、前記の多連筒状コアにおい
て、異種材料による筒状コアが混在したことを特徴とす
る多連筒状コアである。例えば、図５に示すように低周
波特性に優れる磁性鋼板による筒状コアと、高周波特性
に優れるフェライトによる筒状コアを組み合わせて多連
筒状コアを構成することで、単一材料による多連筒状コ
アよりも広帯域にわたりインダクタンス値が得られる。

【００２０】第４の発明は、前記の多連筒状コアにおい
て、非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなる円
筒コアが、１個以上用いられたことを特徴とする多連筒
状コアである。図８のＢ−Ｈ特性図に示すように、非晶
質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用い
た場合、従来のマンガン亜鉛（Ｍｎ、Ｚｎ）系フェライ
トコアにくらべて、飽和磁束密度が高く透磁率も大きい
ので磁路断面積の小さい、小型なコアが形成できる。ま
た非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコア
は、同一の厚みの珪素鋼板に比較して、透磁率およびＱ
特性の周波数特性が高周波まで伸びているので高周波チ
ョークコイルのコア材料に適している。

【００２１】第５の発明は、前記の多連筒状コアにおい
て、前記並列に並べられた複数の筒状コア内部に導線が
挿通されて巻線を形成していることを特徴とするチョー
クコイルである。単相ラインフィルタ用チョークコイル
の形成は、図７および図１０に示すように、２本の導線
を複数の筒状コアに連続して挿通させ、２本の導線の同
一側端部をそれぞれ入力、あるいは出力端子とするとコ
モンモードコイルとなり、２本の導線の異なる側の端部
をそれぞれ入力、あるいは出力端子とするとノーマルモ
ードコイルとなる。３相ラインフィルタ用チョークコ
イルの形成は、図１１に示すように、３本の導線を複数
の筒状コアに連続して挿通させ、３本の導線の同一側端
部をそれぞれ入力、あるいは出力端子としてコモンモー
ドコイルが構成される。このとき、導線に識別色付の複
線を用い、入力側と出力側の端子で、同一導線の判別を
し易くすることが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】フェライトを燒結して、角筒状あ
るいは円筒状のコアを形成して並列させ、あるいは図６
に示すように多連のコアを１体燒結して形成する。磁性
鋼板を捲回したコアを並べて、あるいはコアの内径に相
当する横並びの窓状の中抜きした磁性鋼板を、厚み方向
に積み重ねて図６の形状に同等な多連コアを形成するこ
とができる。

【００２３】筒状コアの内径の形状および寸法は、挿通
する導線の断面形状および本数で決まり、磁路断面積は
通過する電流値とコア材質による磁気飽和特性より決定
する。複数の筒状コア長さの総和は、要求されるインダ
クタンス値に応じてコアの実効透磁率および捲き数より
決定し、個々の筒状コアの長さと個数は、それを搭載す
る基板の形状に基いて筒状コアの配列を考えて決定す
る。

【００２４】複数の前記筒状コアに、単相ラインフィル
タ用チョークコイルの場合は２本の導線を、３相ライン
フィルタ用チョークコイルの場合は３本の導線を挿通さ
せ、コモンモードコイルを形成する場合は、電流方向が
同一となるようにフィルタ回路を構成する。単相ライン
フィルタ用チョークコイルでノーマルモードコイルを形
成する場合は、２本の導線を流れる電流が逆方向になる
ようにフィルタ回路を構成し、３相ラインフィルタ用チ
ョークコイルのノーマルモードコイルを形成する場合
は、筒状コアに１本の導線を挿通させた個別のチョーク
コイルを３個用いてフィルタ回路を構成する。

【００２５】前記筒状コアに、非晶質超微細結晶磁性合
金薄板を捲回した円筒コアを用いてラインフィルタ用チ
ョークコイルを構成することで、数１０ＭＨｚまでの高
周波コイルが小型に形成できる。さらに通電電流値の大
きい場合は、非晶質超微細結晶磁性合金薄板を捲回した
円筒コアに間隙を設けた、図９に示すエアギャップ付の
半閉磁路コアを用いてチョークコイルを構成する。

【００２６】非晶質超微細結晶磁性合金薄帯を捲回した
筒状コアは、エポキシ樹脂などで層間を接着固定し、回
転刃で間隙を入れて図９に示す間隙を設ける。このと
き、間隙の幅あるいは深さを変えることで、飽和磁束密
度および実効透磁率が制御できる。これにより、コアの
高さを１定に押さえて磁路断面積を決定し、電気的特性
を間隙の幅あるいは深さで調整して合わせることで、ラ
インフィルタ用チョークコイルが構成できる。

【００２７】

【実施例１】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。厚さ２０μｍ、幅３３．５ｍｍの非晶質
超微細結晶磁性合金薄帯（アルプス電気株式会社製；ナ
ノパーム）を捲回して、外径８．９ｍｍΦ、内径４ｍｍ
Φ、幅３３．５ｍｍの円筒コアを形成し、熱収縮チュー
ブを被せて加熱収縮させ、外部を絶縁処理した円筒コア
２を形成した。つぎに、図１に示すように、マザーボー
ド取り付け穴８を備えた基板３上に、５個の前記筒状コ
アを並列させ金属板４で基板にネジ留め固定した。

【００２８】

【実施例２】実施例１で用いたのと同様の３個の円筒コ
アと、該コアの厚みと同一の外径の矩形マンガン亜鉛
（Ｍｎ，Ｚｎ）フェライトコアを１個並べて図５に示す
異種磁性材料の混在した多連筒状コアを構成した。

【００２９】

【実施例２】図６に示す４連フェライトコアと同様に、
Ｍｎ，Ｚｎフェライトの５連コアを成形して燒結させ、
図１１に示すように３本の導線を５本のコア穴に連続し
て挿通させて、３相電源用のチョークコイルを構成し
た。

【００３０】

【発明の効果】従来の積層珪素鋼板などの場合の材料歩
留まり低下をなくし、さらにフェライトコアの場合の割
れ易くなる問題を解消して、ラインフィルタの薄型化が
容易にできる。同時に、リングコアに捲き線する煩わ
しさを無くして、コイル形成を容易にし、薄型のチョー
クコイル用の閉磁路コアが構成できる。さらに、従来の
材質での磁気特性より優れた広帯域におよぶ磁気特性を
有する閉磁路コアを構成でき、チョークコイル構成のた
めの巻線作業を簡単にすることができる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の多連コア組み立て図を示
す。

【図２】従来の３相電源用チョークコイルの平面図と側
面図を示す。

【図３】従来の２相電源よう薄型化されたチョークコイ
ルの平面図と断面図を示す。

【図４】実施例２の多連コア組み立て図を示す。

【図５】異種磁性材料の混在した多連コア組み立て図を
示す。

【図６】１体化成形した多連コアを示す。

【図７】実施例１の２相電源用のコモンモ−ドチョーク
コイルを示す。

【図８】材質によるコアの磁気飽和特性を示す。

【図９】筒状コアに間隙を設けた状態を示す。

【図１０】２相電源用のコモンモ−ドチョークコイルの
実施例を示す。

【図１１】３相電源用のコモンモ−ドチョークコイルの
実施例を示す。

【図１２】平角線をリングコアに捲き移す状態を示す。

【図１３】２相電源用のラインフィルタの回路図を示
す。

【図１４】３相電源用のラインフィルタの回路図を示
す。

【符号の説明】

１・・・・・導線２・・・・・筒状コア３・・・・・基板４・・・・・金属板５・・・・・リングコア６・・・・・フェライトコア７・・・・・通気孔８・・・・・基板取り付け穴９・・・・・１体成形フェライトコア１０・・・・開磁路形成の間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｈ０１Ｆ 15/00 Ｃ 27/24 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】閉磁路コアにおいて、軸方向に中空部を有
する３個以上の筒状磁性体コアが並列に並べられたこと
を特徴とする多連筒状コア。
【請求項２】請求項１に記載の多連筒状コアにおいて、
前記並列に並べられた複数の筒状コアが、通気孔を備え
た金属板に保持されたことを特徴とする多連筒状コア。
【請求項３】請求項１および２のいずれかに記載の多連
筒状コアにおいて、異種材料による筒状コアが混在した
ことを特徴とする多連筒状コア。
【請求項４】請求項３に記載の多連筒状コアにおいて、
非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなる円筒コ
アが、１個以上用いられたことを特徴とする多連筒状コ
ア。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の多連筒
状コアにおいて、筒状コア内部に単数または複数の導線
が連続して挿通されて巻線を形成していることを特徴と
するチョークコイル。