JP2008288441A

JP2008288441A - コイル

Info

Publication number: JP2008288441A
Application number: JP2007133041A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Maeda; 泰史前田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】大電流を流しても磁気飽和の起きないコイルを提供することを目的とする。
【解決手段】第１のコアに第１の巻線を巻回し、巻線に流れる電流により発生する磁束をバイパスする磁路として第２のコアを有するコイルを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使用されるチョークコイル等のコイルに関する。

大電流を流しても磁気飽和を起こさない従来のチョークコイルを、図面を参照しながら説明する。

図８はＥ型形状コア１４とＩ型形状コア１５とを組み合わせて構成し、Ｅ型形状コアの中足部分に巻線１８が巻回したチョークコイルの例である。最大磁束密度の大きなコア材とし、磁路の断面積も充分大きくし、磁路の途中に間隙部１９を形成することにより、巻線に大電流を流しても磁気飽和を起こさないチョークコイルを実現できる。

大電流対応時においても磁気飽和を起こさないコイル部品は、例えば、特許文献１などにも開示されている。
特開２００１−１６７９３２号

しかしながら、従来の構成では形状が大きく重くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は大電流を流すことで発生する磁束によるコアの磁気飽和を抑えた、小型軽量なコイルを提供することを目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するために、第１のコアに第１の巻線を巻回したコイルであって、前記巻線に流れる電流により発生する磁束をバイパスする磁路として第２のコアを有することを特徴とするコイルを提供する。

また、第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１のコアと、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１のコアより透磁率が高い第２のコアにより構成される複合コアを有するコイルであって、前記第１のコアと前記第２のコアとに共通に第１の巻線を巻回し、前記第１のコアには巻回さずに前記第２のコアに第２の巻線を巻回し、前記第１の巻線と前記第２の巻線とに流れる電流により第２のコアに発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイルを提供する。

また、第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１及び第２のコアと、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１及び第２のコアより透磁率が高い第３のコアにより構成される複合コアを有するコイルであって、前記第１のコアと前記第３のコアとに共通に第１の巻線を巻回し、前記第２のコアと前記第３のコアとに共通に第２の巻線を巻回し、前記第１の巻線と前記第２の巻線とに流れる電流により第３のコアに発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイルを提供する。

また、第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１及び第２のコアとを隣接して配置し、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１及び第２のコアより透磁率が高い第３及び第４のコアを前記第１の及び第２のコアの側面を挟み込むように配置した複合コアを有するコイルであって、第３のコア及び第４のコアが発生する磁束が互いに打消す方向に、第１のコアに第１の巻線を、また、第２のコアに第２の巻線を巻回し、かつ、前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイルを提供する。

上述したように本発明のコイルは、大電流を流しても磁気飽和を抑えることができ、小型軽量にすることができる。

＜実施形態１＞
本発明に係るチョークコイルの第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図１において、１は第１のコア、２は第２のコアであり、第１のコアと第２のコアとに共通に巻線３が巻回されてチョークコイルが形成されている。４、５は、巻線３の端子である。第２のコア２は、巻線３に流れる電流により発生する第１のコア１の磁束をバイパスする磁路となる。

図２は、第１のコア１及び第２のコア２のコア材における、透磁率の周波数特性を示す図面である。図２において、第１のコアの透磁率の曲線は、低周波帯域から高周波数帯域まで良好な透磁率の特性を有することを示している。図２の例では、第１のコアの透磁率の曲線は、低周波帯域から高周波数帯域までの一定の周波数帯域の範囲内（０から第１の周波数Ａ）で、透磁率の特性が一定範囲内で一定であることを示している。また、第２のコアの透磁率の曲線は、第３の周波数Ｃ（Ｃ＜Ａ）より高い周波数帯域までは一定の透磁率を持たないが、第２の周波数Ｂ（Ｃ＜Ｂ＜Ａ）までの低周波帯域においては第一のコアの透磁率よりも大きな透磁率を有するコア材であることを示している。図示しないが、第２のコア２は低周波帯域の大電流により発生する磁束により磁気飽和が起きないように、最大磁束飽和密度の大きなコアにより構成されている。

図１の巻線３に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第１のコア１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有し磁気抵抗が低く、最大磁束飽和密度の高い第２のコア２を通る。以上のように、本実施形態によれば商用電源の大電流で発生する磁束による磁気飽和の影響が少ない高周波帯域で良好な特性が得られる。

＜実施形態２＞
本発明に係るチョークコイルの第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本発明の第２の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図３において、１は第１のコア、２は第２のコアであり、第１の巻線３及び第２の巻線８が巻回され、第１の巻線３と第２の巻線８が直列接続されてチョークコイルが形成されている。第１の巻線３は、第１のコア１と第２のコア２とに共通に巻回してある。また、第２の巻線８は、第１のコア１には巻回さずに第２のコア２に巻回している。４、５は、第１の巻線３の端子であり、６、７は、第２の巻線８の端子である。端子５と端子７を接続し、第１の巻線３と第２の巻線８とに流れる電流により第２のコア２に発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で第１の巻線３と第２の巻線８を直列接続している。第１のコア１及び第２のコア２の透磁率特性は図２に示す通りである。

第１の巻線３に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第１のコア１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有する第２のコア２を通る。第１の巻線３に流れる電流が、直列接続された第２の巻線８にも流れることで、第２の巻線８により発生する第２のコア２の磁束は、第１の巻線３に流れる電流により発生する磁束を打消す。従って、商用電源の大電流が流れても第２のコア２の磁気飽和現象が発生しにくいため、第２のコア２は最大磁束飽和密度が比較的低くて良く、小さいコアとすることが可能である。また、第２の巻線８は、第１の巻線３の電流により第２のコアに発生する磁束を打消して磁気飽和を防ぐための巻線であり、直列接続せずに、往路に第１の巻線３を挿入し、復路に第２の巻線８を挿入しても良いことは言うまでもない。

以上のように、本実施形態によれば商用電源の大電流で発生する磁束による磁気飽和が少なく高周波帯域で良好な特性のチョークコイルの小型軽量化が可能である。

＜実施形態３＞
本発明に係るチョークコイルの第３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第３の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図４において、第１のコア１及び第２のコア２は重ねられた構造で複合コアを構成し、複合コアに巻線３が巻回すことで、第１のコア１及び第２のコア２に共通に巻線３を巻回してチョークコイルを形成している。４，５は、巻線３の端子である。第１のコア１と第２のコア２の透磁率特性は図２に示す通りである。図示しないが、第２のコア２は低周波帯域の大電流により発生する磁束により磁気飽和が起きないように、最大磁束飽和密度の大きなコアにより構成されている。

巻線３に、商用電源電圧に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第１のコア１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有し、磁気抵抗が低く最大磁束飽和密度の高い第２のコア２を通る。以上のように、本実施形態によれば商用電源の大電流で発生する磁束による磁気飽和の影響が少ない高周波帯域で良好な特性が得られる。

＜実施形態４＞
本発明に係るチョークコイルの第４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図５は本発明の第４の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図５において、第１のコア１及び第２のコア２は重ねられた構造で複合コアを構成する。そして、図のように、第１のコア１及び第２のコア２に共通に第１の巻線３を巻回し、第２の巻線８を、第１のコア１には巻回さずに第２のコア２に巻回している。また、第１の巻線３と第２の巻線８が直列接続されてチョークコイルが形成されている。４、５は、第１の巻線３の端子であり、６、７は、第２の巻線８の端子である。端子５と端子７を接続し、第１の巻線３と第２の巻線８とに流れる電流により第２のコア２に発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で第１の巻線３と第２の巻線８を直列接続している。第１のコア１と第２のコア２の透磁率特性は図２に示す通りである。

第１の巻線３に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第１のコア１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有する第２のコア２を通る。第１の巻線３に流れる電流が直列接続された第２の巻線８にも流れることで発生する第２のコア２の磁束は、第１の巻線３に流れる電流により発生する磁束を打消す。従って、商用電源の大電流が流れても第２のコア２の磁気飽和現象が発生しにくいため、第２のコア２は最大磁束飽和密度が比較的低くて良く、小さいコアとすることが可能である。また、第２の巻線８は、第１の巻線３の電流により第２のコア２に発生する磁束を打消して磁気飽和を防ぐための巻線であり、直列接続せずに、往路に第１の巻線３を挿入し、復路に第２の巻線８を挿入しても良いことは言うまでもない。

以上のように、本実施形態によれば商用電源の大電流で発生する磁束による磁気飽和を抑え，高周波帯域で良好な特性のチョークコイルの小型軽量化が可能である。

＜実施形態５＞
本発明に係るチョークコイルの第５の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図６は本発明の第５の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図６において、第１のコア１及び第３のコア９は第２のコア２に重ねられた構造で複合コアを構成している。第１の巻線３は第１のコア１及び第２のコア２を一緒に巻回してコイルを構成し、第２の巻線８は第３のコア９及び第２のコア２を一緒に巻回してコイルを構成している。さらに、第１の巻線３と第２の巻線８が直列接続されてチョークコイルが形成されている。４、５は、第１の巻線３の端子であり、６、７は、第２の巻線８の端子であり、端子５と端子７を接続し、第２のコア２に発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で第１の巻線３と第２の巻線８を直列接続している。第１のコア１と第２のコア２の透磁率特性は図２に示す通りであり、前記第３のコア９は第１のコア材と同等の特性を有する。

第１の巻線３に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第１のコア１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有する第２のコア２を通る。

第２の巻線８に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第３のコア９を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有する第２のコア２を通る。

第１の巻線３に流れる電流が直列接続された第２の巻線８にも流れることで、発生する第２のコア２の磁束は、第１の巻線３に流れる電流により発生する磁束を打消す。従って、商用電源の大電流が流れても第２のコア２の磁気飽和現象が発生しにくいため、第２のコア２は最大磁束飽和密度が比較的低くて良く、小さいコアとすることが可能である。第１のコア１に第１の巻線３が巻回されてなるコイルと、第３のコア９に第２の巻線８が巻回されてなるコイルが直列接続されるため、２個分のインダクタンス値を得ることが可能となる。

また、第２の巻線８は、第１の巻線３の電流により第２のコア２に発生する磁束を打消して磁気飽和を防ぐための巻線であり、直列接続せずに、往路に第１の巻線３を挿入し、復路に第２の巻線８を挿入しても良いことは言うまでもない。第１の巻線３と第２の巻線８を、それぞれ往路と復路に挿入した場合には、往路と復路に独立したチョークコイルを挿入した効果が得られる。

＜実施形態６＞
本発明に係るチョークコイルの第６の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図７は本発明の第６の実施形態におけるチョークコイルの構成を示す図面である。図７において、１０は第４のコアで第１の巻線３が巻回され、１１は第５のコアであり第２の巻線８が巻回されてコイルが形成されて、第１の巻線３と第２の巻線８は直列接続されている。図のように、第４のコア１０と第５のコア１１とは、隣接して配置する。

１２ａ及び１２ｂは第６のコアであり、第４のコア１０及び第５のコア１１の側面を挟み込むように配置されている。１３は第４のコア１０及び第５のコア１１と第６のコア１２ａまたは１２ｂとの間に設けられた間隙である。第４のコア１０と第５のコア１１の透磁率特性は図２に示す第１のコアと同じ透磁率特性であり、第６のコア１２ａ及び１２ｂは同図に示す第２のコアと同じ透磁率特性である。

４、５は、第１の巻線３の端子であり、６、７は、第２の巻線８の端子である。第６のコア１２ａ、１２ｂが発生する磁束が互いに打消す方法に、第１の巻線３を第４のコア１０に巻回し、第２の巻線８を第５のコア１１に巻回し、端子５と端子７を接続して第１の巻線３と第２の巻線８とを直列接続している。

第１の巻線３に、商用電源に高周波信号が重畳された電流を流した場合、高周波信号により発生する磁束の殆どは、高周波帯域で高透磁率特性を有する第４のコア１０による磁路１を通る。さらに、商用電源の大電流により発生する磁束の殆どは、低周波帯域でより高い透磁率を有する第６のコア１２ａ及び１２ｂとで構成される磁路２を通る。第１の巻線３に流れる電流が直列接続された第２の巻線８にも流れることで発生する前記磁路２に発生する磁束は、第１の巻線３に流れる電流により発生する磁束を打消す。商用電源の大電流が流れても第６のコア１２ａ及び１２ｂとで構成される磁路２の磁気飽和現象が発生しにくいため、第６のコア１２ａ及び１２ｂは最大磁束飽和密度が比較的低くて良く、小さいコアとすることが可能である。また、第２の巻線８は、第１の巻線３の電流により第６のコア１２ａ及び１２ｂとで構成される磁路２に発生する磁束を打消して磁気飽和を防ぐための巻線である。そのため、第１の巻線３と第２の巻線８とを直列接続せずに、往路に第１の巻線３を挿入し、復路に第２の巻線８を挿入しても良いことは言うまでもない。

第１の実施形態のチョークコイルを示す図チョークコイルにおけるコアの透磁率特性を示す図第２の実施形態のチョークコイルを示す図第３の実施形態のチョークコイルを示す図第４の実施形態のチョークコイルを示す図第５の実施形態のチョークコイルを示す図第６の実施形態のチョークコイルを示す図従来のチョークコイルの一例を示す図面

符号の説明

１第１のコア
２第２のコア
３第１の巻線
４、５、６、７端子
８第２の巻線
９第３のコア
１０第４のコア
１１第５のコア
１２ａ、１２ｂ第６のコア
１３、１９間隙部

Claims

第１のコアに第１の巻線を巻回したコイルであって、
前記巻線に流れる電流により発生する磁束をバイパスする磁路として第２のコアを有することを特徴とするコイル。
前記第１の巻線に流れる電流により発生した前記第２のコアの磁束を打消すように第２のコアに第２の巻線を巻回したことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
前記第１の巻線と前記第２の巻線を直列接続したことを特徴とする請求項２に記載のコイル。
第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１のコアと、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１のコアより透磁率が高い第２のコアにより構成される複合コアを有するコイルであって、
前記第１のコアと前記第２のコアとに共通に第１の巻線を巻回し、前記第１のコアには巻回さずに前記第２のコアに第２の巻線を巻回し、前記第１の巻線と前記第２の巻線とに流れる電流により第２のコアに発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイル。
第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１及び第２のコアと、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１及び第２のコアより透磁率が高い第３のコアにより構成される複合コアを有するコイルであって、
前記第１のコアと前記第３のコアとに共通に第１の巻線を巻回し、前記第２のコアと前記第３のコアとに共通に第２の巻線を巻回し、前記第１の巻線と前記第２の巻線とに流れる電流により第３のコアに発生する磁束が互いに打消す方向になる極性で前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイル。
第１の周波数まで透磁率が一定範囲内で一定の第１及び第２のコアとを隣接して配置し、第１の周波数より低い第２の周波数まで第１及び第２のコアより透磁率が高い第３及び第４のコアを前記第１の及び第２のコアの側面を挟み込むように配置した複合コアを有するコイルであって、
第３のコア及び第４のコアが発生する磁束が互いに打消す方向に、第１のコアに第１の巻線を、また、第２のコアに第２の巻線を巻回し、かつ、前記第１の巻線と前記第２の巻線とを直列接続することを特徴とするコイル。