JP2001319817A

JP2001319817A - チョークコイル

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Publication number: JP2001319817A
Application number: JP2000136964A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Yamada; 克夫山田; Fumiaki Nakao; 文昭中尾; Tomoyuki Akatani; 知行赤谷; Tomotsugu Ota; 智嗣大田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP4350268B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、且つ、所定のインダクタンスを容易
に得ることができる安価なチョークコイルを提供する。【解決手段】閉磁路を形成するフェライトコア２と、
当該フェライトコア２に施した巻線Ｌ_１，Ｌ_２とでチョ
ークコイル１を構成する。ここで、前記閉磁路に各々の
磁束Φ_１，Φ_２が同じ方向となるように巻線Ｌ_１，Ｌ_２
を接続すると共に、前記フェライトコア２に巻線間の結
合調整部３（コア接合面のギャップ３）を設け、これで
インダクタンス値の調整を行う。本構成では、共通のコ
ア２を使って様々なインダクタンス値を得ることができ
る。これにより、設計工数を削減でき、且つ、部品の共
通化も図れるため、コストダウンが可能となる。また、
本巻線構造では、コイル電流は各巻線Ｌ_１，Ｌ_２に分流
するから個々の巻線の線材を細くすることができ、チョ
ークコイル１を小型にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ等に使用して好適なチョークコイルに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、従来のチョークコイ
ル２０は、フェライト等の強磁性材料から成るコア２１
により閉磁路を形成し、これに所定巻数の巻線２２を施
して構成されている。そして、このチョークコイル２０
のインダクタンス値Ｌは、Ｌ＝ＡＬ×Ｎ² ・・・（１）となる。

【０００３】尚、上記ＡＬは巻線１ターン当たりのイン
ダクタンス値、Ｎは巻線２２の巻き数である。上式
（１）において、ＡＬ＝μ・Ａｅ／ｌと表すことがで
き、ここで、μは透磁率、Ａｅはコアの実行断面積、ｌ
は磁路長である。

【０００４】従来では、チョークコイルを作製する際、
式（１）に基づいてコアの形状や巻線数を変えることで
用途に応じた所定のインダクタンス値を得ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来方
法では、用途毎にコアの選択や巻き数の決定を行う必要
があり、これでは設計が煩雑となって多くの工数を要す
るばかりか、多種多様な機種構成による歩留まりの低下
等を招き、これらが製品コスト高騰の要因となってい
た。また、大きなインダクタンス値を得るには、巻線の
巻き数を多くするか、或いは、大型のコアを使用せざる
を得ないことから、チョークコイルは自ずと大型化し、
近年における電子機器の小型化に対する障害となってい
た。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成さ
れたもので、小型で、且つ、所定のインダクタンス値を
容易に得ることができる安価なチョークコイルを提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に記
載のチョークコイルは、閉磁路を形成する磁性部材と、
当該磁性部材に施した巻線とから成るチョークコイルに
おいて、前記閉磁路に各々の磁束が同じ方向となるよう
に複数の巻線を接続すると共に、前記磁性部材に前記巻
線間の結合調整部を設けてインダクタンスを調整可能と
したことを特徴とするものである。

【０００８】本構成は、共通の閉磁路に複数の巻線を和
動接続し、巻線相互の結合度を変えてインダクタンス値
を調整するものである。例えば、１つの閉磁路に２つの
巻線を和動接続した場合、得られるインダクタンスＬ
は、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋２Ｍ・・・（２）となる。

【０００９】尚、Ｌ１，Ｌ２は各巻線のインダクタンス
値、Ｍは相互インダクタンスである。上式（２）におい
て、Ｍ＝Ｋ（Ｌ１×Ｌ２）^1/2と表すことができ、ここ
で、Ｋは結合係数（０〜１）である。

【００１０】本構成は、上記結合調整部により結合係数
Ｋの値を変えることでインダクタンスを調整するもので
あって、従来のチョークコイルのように用途に応じその
都度コア形状や巻線の巻数を変える必要はない。

【００１１】また、請求項２に記載のチョークコイル
は、前記結合調整部は、前記磁性部材の付き当て面のギ
ャップであり、当該ギャップにて巻線間の結合を調整す
ることを特徴とするものである。本構成では、組み合わ
せた磁性部材（コア）の付き当てギャップの程度を調整
することによって所定のインダクタンスを得ることがで
きる。

【００１２】また、請求項３に記載のチョークコイル
は、前記結合調整部は、インダクタンスに非線形性を持
たせるための狭磁路部であることを特徴とするものであ
る。上記構成では、閉磁路を通る磁束は磁気抵抗の小さ
い狭磁路部に集中する。このため、巻線電流（チョーク
コイルの負荷電流）が小さく、狭磁路部が磁気飽和しな
い状態においては高いインダクタンス値を示し、巻線電
流が大きくなり、狭磁路部が磁気飽和した状態になると
低いインダクタンス値を示すことになる。係るインダク
タンス特性を利用することによって、非線形のチョーク
コイルが実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜８に基づいて本発明
の実施形態を説明する。

【００１４】図１に示すように、本実施形態のチョーク
コイル１は、強磁性材から成る一対のＵ字形フェライト
コア２，２をそれぞれコアの開放端側を塞ぐように付き
合わせてロの字形の閉磁路を形成すると共に、対向磁路
に同じ方向の磁束Φ_１，Φ_２が発生するように巻線
Ｌ_１，Ｌ_２を施して構成されている。

【００１５】既述したように、所謂、このような和動複
巻構造のチョークコイルでは、得られるインダクタンス
値は巻線間の結合度（すなわち、式（２）に係わる結合
係数Ｋ）によって変化するから、各コア２，２の付き当
て面における僅かなギャップ３，３を前記したチョーク
コイル１の結合調整部と成して、このギャップ３，３の
程度を調整してインダクタンスを可変することにより、
所定のインダクタンス値を得ることができる。尚、ギャ
ップ３の調整は、間に介在した図示しない磁性シートの
厚みにより行える。

【００１６】また、図２に示す実施形態は、上記コア２
による閉磁路に前記結合調整部としての狭磁路部４を設
けたものである。係る構成では、磁路を通過する磁束は
磁気抵抗の小さいこの狭磁路部４に集中するため、巻線
電流Ｉが小さく狭磁路部分４がまだ磁気飽和していない
状態ではコイルは高いインダクタンス値を示し、巻線電
流Ｉの増大で磁束が増加し狭磁路部４が磁気飽和状態に
なると低いインダクタンス値を示すようになり、チョー
クコイル１のインダクタンス特性に非線形性を持たせる
ことができる。

【００１７】尚、図２の実施形態では、狭磁路部４を形
成するためのコア２の切欠き形状を三角形としたが、こ
れに限定されるものではなく、台形、コの字形、凸形
等、種々の形状が考えられる。また、形成箇所もこの１
箇所に限るものではなく、複数設けても良い。

【００１８】このように、本発明では、閉磁路に設けた
ギャップ３や狭磁路部４により巻線間の結合度を変える
ことで、共通の磁性部材を使用し、且つ、巻線の巻数も
変えずに用途に応じた様々なインダクタンス値を簡単に
実現することができる。

【００１９】図３は、本発明のチョークコイルを使った
降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの一例であり、（ａ）は構
成図、（ｂ）は回路図である。

【００２０】図３（ａ）中、符号１は本発明のチョーク
コイル、符号Ｓ１はスイッチ素子、符号Ｄ１はサージ吸
収用のダイオード、符号Ｃ１は出力用の平滑コンデンサ
である。制御部１０における前記スイッチ素子Ｓ１の制
御方式により、従来公知のＰＷＭ制御やＰＦＭ制御等に
よる降圧動作を行うことが可能である。

【００２１】図３（ｂ）に示すように、本発明のチョー
クコイル１を用いると、コイル電流Ｉは２つの巻線
Ｌ₁，Ｌ₂に分流（Ｉ＝Ｉ₁＋Ｉ₂）するため、各々の
巻線数を同じにすると、各巻線Ｌ₁，Ｌ₂に流れる電流
は図９に示した従来型チョークコイル２０の１／２とな
る。従って、各巻線Ｌ₁，Ｌ_{2 に}は電流容量の小さい細
径の線材が使用できるから、その分チョークコイルを小
型にできる。

【００２２】また、図４に示すように、切替スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２により巻線Ｌ₁，Ｌ₂の接続を切替える構
成とすることで、実装済みのチョークコイル１のインダ
クタンス値を可変することも可能である。すなわち、図
４において、各々スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＡ側に設定
することにより、チョークコイル１の巻線構造が和動接
続型となって、インダクタンス値は大きくなる。また、
各々スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＢ側に設定すると、チョ
ークコイル１の巻線構造は作動接続型となってインダク
タンス値は小さくなる（作動接続では、インダクタンス
値Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２−２Ｍとなる）。

【００２３】従って、図４のように、この特性をＤＣ−
ＤＣコンバータに応用し、無負荷時に和動接続とするこ
とにより、レギュレータ部の間欠発振を防止し、スイッ
チ素子Ｓ１のスイッチングロスを低減することが可能と
なる。

【００２４】次に、図１，図２で示した本発明のチョー
クコイル１の他の実施形態を示せば図５〜８の通りであ
る。

【００２５】ここで、図５，図６に示すチョークコイル
１は、巻線Ｌ_１，Ｌ_２を直列に和動接続した例である。
そして、図５は、コア付き当て面のギャップ３を結合調
整部とした図１に対応する例であり、図６は、結合調整
部として狭磁路部４を形成した図２に対応する例であ
る。さらに、別の例として、図７，図８に示すチョーク
コイル１は、一つの閉磁路に４つの巻線Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ
₂₁、Ｌ₂₂を施した例である。何れも、コア付き当て面の
ギャップ３をもって結合調整部としたものであって、図
７はＬ字形コアの組み合わせ、図８はＩ形コアの組み合
わせで成り、一閉磁路に複数の結合調整部３が形成され
ている。

【００２６】また、以上説明したチョークコイル１は、
Ｕ字形、Ｌ形、Ｉ形等のフェライトコアを適宜組み合わ
せることにより閉磁路を形成したものであったが、これ
に限らず、トロイダル形状のコアを用いることも勿論可
能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のチョーク
コイルは、磁性部材より成る閉磁路に各々の磁束が同じ
方向となるように複数の巻線を接続すると共に、この磁
性部材に設けた巻線間の結合調整部（ギャップや狭磁路
部）により、インダクタンス値を調整可能としたので、
共通の部材を使用して様々なインダクタンス値のチョー
クコイルを容易に作製することができる。本構成では、
設計工数を削減でき、且つ、部品の共通化も図れるた
め、チョークコイルのコストダウンが可能となる。

【００２８】また、従来のように、インダクタンスの変
更に際してコア形状や巻線の巻数を変える必要はないか
ら、大きなインダクタンスを得たい場合であっても比較
的小型に実現でき、且つ、本巻線構造では、コイル電流
は各巻線に分流されるから、同じ負荷に対して従来構成
に比べて巻線の線材を細くすることができ、これにより
チョークコイルの小型化が図れる。

【００２９】さらにまた、閉磁路に狭磁路部を設けるこ
とにより、チョークコイルのインダクタンス特性に非線
形性を持たせることもでき、これにより、負荷電流の変
化に応じた安定したインダクタンスが得られるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチョークコイルの構造を示す図で
ある。

【図２】本発明に係る他のチョークコイルの構造を示す
図である。

【図３】本発明のチョークコイルを用いたＤＣ−ＤＣコ
ンバータを示す図である。

【図４】チョークコイルの巻線構造を切替できるように
したＤＣ−ＤＣコンバータを示す図である。

【図５】本発明に係る他のチョークコイルの構造を示す
図である。

【図６】本発明に係る他のチョークコイルの構造を示す
図である。

【図７】本発明に係る他のチョークコイルの構造を示す
図である。

【図８】本発明に係る他のチョークコイルの構造を示す
図である。

【図９】従来のチョークコイルの構造を示す図である。

【符号の説明】

１チョークコイル２磁性部材（フェライトコア）３結合調整部（ギャップ）４結合調整部（狭磁路部）Ｌ_１，Ｌ_２巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤谷知行東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者大田智嗣東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内Ｆターム(参考） 5H730 AA15 ZZ17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】閉磁路を形成する磁性部材と、当該磁性
部材に施した巻線とから成るチョークコイルにおいて、前記閉磁路に各々の磁束が同じ方向となるように複数の
巻線を接続すると共に、前記磁性部材に前記巻線間の結
合調整部を設けてインダクタンスを調整可能としたこと
を特徴とするチョークコイル。
【請求項２】前記結合整部は、前記磁性部材の付き当
て面のギャップであり、当該ギャップにて巻線間の結合
を調整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。
【請求項３】前記結合調整部は、インダクタンスに非
線形性を持たせるための狭磁路部であることを特徴とす
る請求項１に記載のチョークコイル。