JP2001274030A - 大電流用チョークコイル - Google Patents

大電流用チョークコイル

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JP2001274030A JP2000088479A JP2000088479A JP2001274030A JP 2001274030 A JP2001274030 A JP 2001274030A JP 2000088479 A JP2000088479 A JP 2000088479A JP 2000088479 A JP2000088479 A JP 2000088479A JP 2001274030 A JP2001274030 A JP 2001274030A
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coil
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Yoshiaki Kumon
良昭 公文
Tetsuya Fukai
徹也 深井
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Soshin Electric Co Ltd
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Soshin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の、撚り線電線や平角線を用いたチョーク
コイルよりも、さらに大電流に対応して巻数の多い大電
流用チョークコイルの、巻回部の小型化を容易にする。 【解決手段】 磁性体コアと該コアに導線が捲かれた巻
回部を備えるチョークコイルにおいて、電導性金属板よ
りなる巻線形成部の部分形状である巻線形成部分素子
を、2片以上接続して1ターンの巻線を形成すること
を、繰り返して大電流用チョークコイル構成する。 ま
た、同一形状の積層された巻線形成部分素子を2片接続
して1ターンの巻線を形成することを、繰り返して大電
流用チョークコイルを構成する。さらに、前記磁性体コ
アが非晶質超微細結晶合金の薄帯を捲回してなる閉磁路
コアを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、高電力電気装置あ
るいはインバータ等の電力変換装置などに用いるノイズ
フィルタ用などのチョークコイルに関し、特に大電流用
チョークコイルの巻線構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高電力電気装置あるいはインバー
タ等の電力変換装置などに用いられる3相電源用ノイズ
フィルタの回路図を図5に示す。図中のチョークコイル
の巻線は、電流容量150A以下の中電力用には、撚り
線や平角線が用いられている。
【0003】それ以上の高電力用チョークコイルの巻線
は、例えば300Aの電流を流す場合は、導体の電流許
容断面積が150平方mm以上のものが必要となり、撚
り線電線を用いる場合、例えばΦ2.3mm導線を37
本撚った線材であれば、仕上がり外径がΦ16.1mm
となり、占有面積は204平方mmとなる。また線間絶
縁のための絶縁被覆外装を含めると更に太くなり、しか
も撚り線電線としての柔軟性がなくなり、規程の内径を
有するトロイダルコアへの巻線ができなくなる。
【0004】また平角線を捲回する場合は、特願平10
−303172に開示されているように、平角線を予め
ソレノイドコイルに捲回しておき、図3に示すように該
ソレノイドコイルの端子をトロイダルコイルに絡ませ
て、回転させながら捲き移すことがおこなわれている。
2相電源用のノイズフィルタに、平角線を捲いたチョー
クコイルの実装例を図4に示す。
【0005】しかしながら、この方法ではトロイダルコ
アの断面より、充分な余裕を持った内径のソレノイドコ
イルでなければならず、平角線の巻線とトロイダルコイ
ルとの間の余分な空間をもった、大きなトロイダルコイ
ルとなっていた。
【0006】電流容量が150A用に断面形状が3mm
*12mmの平角線を用いているが、それ以上に縦長の
平角線は、巻線機で捲くことが出来たとしても、硬くな
りすぎてトロイダルコアへ捲き移すことが、手作業であ
るため困難になってくる。横幅を広げて電流容量を増や
す事もできるが、その分だけ巻き幅が広がるため、大き
いトロイダルコアにせざるを得なくなり、大型なチョー
クコイルとなってしまう問題があった。
【0007】また、300Aクラスの大電流用チョーク
コイルの巻線部構成は、特開平10−106861に開
示されているように、図6に示すように約3/4ターン
の巻線を形成する2片の電導体を、接続片を中継してネ
ジ止め接合されて約1.5ターンの巻線を構成してい
た。3相電源用チョークコイルの組み立て図を図7に示
す。このように、約1.5ターンと巻数の少ない場合は
ともかく、巻数を多くしようとすると、ネジ止め接合部
でスペースを占めるため、コアの径を大きくせざるを得
ず、大型なチョークコイルなるという問題がある。
【0008】また、コイルの巻き芯が直線状の分割型閉
磁路コアの場合は、円周の1部を切り欠いたドーナッツ
状の円板を、ずらしながら積層してから、締め付けて各
層を圧着接続するビッターコイル方式でコイルを形成
し、直線状コア部に嵌め込んでから、閉磁路コアに構成
することができる。
【0009】しかしながら、分割型閉磁路コアの場合
は、コアの接合面に空隙があると透磁率が低下し、密着
させて締付けないと通電時に唸りが生じる問題がある。
この点、リングコアの閉じた円環は、前記の問題がなく
信頼性に優れているが、前記ドーナッツ状の円板にリン
グコアを嵌め込んでコイルを形成することはできなかっ
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の大電流用チョー
クコイルにおける、 撚り線電線や平角線およびビッタ
ーコイルにおける前記の問題を解消して、リングコアを
用いて大電流に対応した、巻数を多く捲ける小型な大電
流用チョークコイルの巻線構造を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、磁性体コ
アと該コアに電導体が捲回された巻回部を備えるチョー
クコイルにおいて、前記巻回部が金属板よりなり、両端
に接続部を備える複数の巻線形成素子を接続して1ター
ンの巻線を形成することを、繰り返して捲回されたこと
を特徴とする大電流用チョークコイルである。
【0012】大電流用チョークコイル用の、単一なブロ
ック状の閉磁路コアの断面形状に合わせた1ターンの巻
線形成部を想定して、閉磁路コアに嵌め込んで組み立て
易い形状に分割され、その両端に接続部を設けた形状
の、電導性金属板よりなる巻線形成素子を形成する。
【0013】図2に巻線形成素子を接合して巻回部を組
み立てる説明図を示す。説明図を簡略化するために、円
形断面の閉磁路コアの部分を点線で表すが、巻回部のコ
イルが矩形であるので、通常は矩形断面のコアを用い
る。また、図2は2層の積層された金属板よりなる巻線
形成素子を用いているが、単層の場合(図示せず)は、
接合部の厚みが2倍の厚みを有することになる。
【0014】該巻線形成素子を前記コアの周囲に配置
し、それぞれ接続して1ターンの巻線を形成することを
繰り返して任意巻数の巻回部を構成する。該巻線形成素
子の接続は、ネジ止めや溶接あるいは、はんだ付け接続
などを用いる。また必要に応じて巻線形成の層間に絶縁
層を挿入して、コイル層間の短絡を防止する。
【0015】第2の発明は、前記の大電流用チョークコ
イルにおいて、前記巻回部が積層された金属板よりな
り、両端に嵌合接続部を備える複数の巻線形成素子を接
続して1ターンの巻線を形成することを、繰り返して捲
回されたことを特徴とする大電流用チョークコイルであ
る。
【0016】電流容量の大きい巻線形成部は、断面積を
大きくするために厚みを厚くすると硬くなり撓め難くな
るので、巻線形成部を1ターン毎に1ピッチづつずらす
ことが困難になる。 また、金属板が厚くなると、巻線
形成素子を打ち抜くことが困難になるので、打ち抜き加
工し易い、また、撓め易い厚さと積層数より、電流容量
に応じた所定の断面積となるよう、巻線形成素子の幅が
決められる。
【0017】また、積層した巻線形成素子を形成すると
き、矩形コイルの場合は、図9に示すように、目的とす
るコイル形状にあわせて、接合部を含めて2等分した金
属板の1方を180度回転させて交互に積層して、嵌合
する接続部を両端に形成することができる。積層した金
属板は、スポット溶接などで層間を固定する。 また
円形コイルの場合も、図9と同様に勘合する接続部を両
端に形成することができる。
【0018】第3の発明は、前記の大電流用チョークコ
イルにおいて、前記巻回部が金属板よりなり、両端に接
続部を備える同一形状の複数の巻線形成素子を接続して
1ターンの巻線を形成することを、繰り返して巻回され
たことを特徴とする大電流用チョークコイルである。
【0019】巻線形成素子をコア断面形状に合わせた、
円形または矩形の中心軸角度を、180度に2等分する
と2片の巻線形成素子で、120度に3等分すると3片
の巻線部素子で、同様に90度に4等分すると4片の巻
線形成素子で、1ターンの巻線部を形成できるので、前
記の角度で分割された巻線形成素子が同一形状となる、
分割角度と位置を選択する。
【0020】金属板を積層する場合は前記同様に、ずら
して積層することで勘合接続部を両端に形成できるの
で、巻回部を1種類の巻線形成素子を用いて、任意巻数
のコイルが構成でき、コイル両端に端子部を接続すると
チョークコイルに構成できる。
【0021】第4の発明は、大電流用チョークコイルに
おける前記磁性体コアが、非晶質超微細結晶合金の薄帯
を巻回してなるリングコアであることを特徴とする大電
流用チョークコイルである。
【0022】図8に示すように、非晶質超微細結晶合金
の薄帯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
い小型のコアが形成できる。また非晶質超微細結晶合金
の薄帯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トランスのコア材料に適してい
る。
【0023】
【発明の実施の形態】前記巻線形成部分素子は、意図す
るコイル形状の1ターンの周を2片以上に分割した形状
の、それぞれの両端に接合部を備えた素子であり、各素
子の接合部を重ねて接続することを繰り返して螺旋状に
コイルを構成する。
【0024】この時、前記巻線形成部分素子は、閉磁路
コアの断面形状、およびコアの内経の形状を考慮して、
2片以上の組み立て易い形状の素子に分割した形状で、
両端に接続部を設けた形状にする。閉磁路コアがリング
状の場合は、コアの内径側のコイルが密に、外形側が疎
となるので、接続部を外周側に設けることが好ましい。
【0025】
【実施例1】本発明の実施例を図1の組み立て説明図に
示す。厚さ20μm、幅33.5mmの非晶質超微細結
晶合金の薄帯(アルプス電気株式会社製;ナノパーム)
を捲回して、外径;130mm、内径;105mm、厚
み;34mmの環状コアを形成し、ポリブチレンテレフ
タレート(PBT)のケースに入れ外部の絶縁をした。
【0026】つぎに、厚さ3mmの銅板を幅20mmに
打ち抜き加工してニッケル鍍金した、コの字状とI字状
のそれぞれ2枚の板を、両端に接続部をずらして積層し
てスポット溶接して、図2に示す巻線形成素子1を形成
した。つぎに、図2に示すように前記コの字状とI字状
の巻線形成素子1を、前記コアの外周に配置し、それぞ
れの接続部2ではんだ付け接続して、3.75ターンの
巻回部を構成し、端子3を両端にそれぞれ接続して電流
容量が300Aのチョークコイルを構成した。
【0027】
【実施例2】実施例1に用いた同一のコアを用いて、図
1に示すように実施例1と同様に、厚さ3mmの銅板を
幅20mmに打ち抜き加工してニッケル鍍金した、L字
状の同一形状の2枚の板を、1方を180度回転させて
積層してスポット溶接し、図1に示す両端に接続部を備
えた巻線形成素子1を形成した。
【0028】つぎに、図1に示すように前記L字状の巻
線形成素子1を、前記コアの外周に配置し、それぞれの
接続部2ではんだ付け接続して、2.5ターンの巻回部
を構成し、端子3を両端にそれぞれ接続して電流容量が
300Aのチョークコイルを構成した。
【0029】
【発明の効果】従来の、撚り線電線や平角線を用いたチ
ョークコイルよりも、さらに大電流に対応して巻数の多
い大電流用チョークコイルの巻回部を容易に構成するこ
とができる。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の巻回部の組み立て説明図を示す。
【図2】実施例2の巻回部の組み立て説明図を示す。
【図3】平角線コイルをコアに捲き移す説明図を示す。
【図4】平角線を捲いたチョークコイルの組み立て図を
示す。
【図5】3相電源用ノイズフィルタの回路図を示す。
【図6】従来のチョークコイルの組み立て図を示す。
【図7】従来の3相電源用のチョークコイル組み立て図
を示す。
【図8】材質によるコアの磁気飽和特性を示す。
【図9】嵌合する接合部を形成する説明図を示す。
【符号の説明】
1・・・・・巻線形成素子 2・・・・・接合部 3・・・・・端子 4・・・・・閉磁路コア
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/30 H01F 27/24 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体コアと該コアに電導体が捲回され
    た巻回部を備えるチョークコイルにおいて、前記巻回部
    が金属板よりなり、両端に接続部を備える複数の巻線形
    成素子を接続して1ターンの巻線を形成することを、繰
    り返して捲回されたことを特徴とする大電流用チョーク
    コイル。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の大電流用チョークコイ
    ルにおいて、前記巻回部が積層された金属板よりなり、
    両端に嵌合接続部を備える複数の巻線形成素子を接続し
    て1ターンの巻線を形成することを繰り返して捲回され
    たことを特徴とする大電流用チョークコイル。
  3. 【請求項3】 請求項1および2のいずれかに記載の大
    電流用チョークコイルにおいて、前記巻回部が金属板よ
    りなり、両端に接続部を備える同一形状の複数の巻線形
    成素子を接続して1ターンの巻線を形成することを繰り
    返して、捲回されたことを特徴とする大電流用チョーク
    コイル。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の大電
    流用チョークコイルにおいて、前記磁性体コアが非晶質
    超微細結晶合金の薄帯を捲回してなるリングコアである
    ことを特徴とする大電流用チョークコイル。
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