JP2009043886A - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの構造をイミュニティ試験時における送信ＩＣや受信ＩＣの誤動作を防止可能な構造にして、イミュニティ特性の改善を図り、しかも自己共振周波数の低下を抑制することができるコモンモードチョークコイルを提供する。
【解決手段】コア２と外部電極３−１〜３−４と１対の巻線４−１，４−２と天板５とを備える。コア２は巻芯部２０と鍔部２１，２２とで構成されている。１対の巻線４−１，４−２はコア２の巻芯部２０に巻回され、巻線４−１，４−２の端部が外部電極３−１〜３−４にそれぞれ接合されている。また、天板５は、磁性板片５Ａ，５Ｂで構成され、磁性板片５Ａの張り合わせ面５１には、金属膜６が形成されている。そして、金属膜６を介して、磁性板片５Ａ，５Ｂの張り合わせ面５１，５２が張り合わせて、天板５が形成され、この天板５が接着剤７によって鍔部２１，２２の上面に接合されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、伝送線路上のコモンモードノイズを除去するための巻線型のコモンモードチョークコイルに関するものである。

従来、この種のコモンモードチョークコイルとしては、例えば特許文献１や特許文献２に開示の技術がある。
このコモンモードチョークコイルは、２本の巻線を、両端に鍔部を有したコアの巻芯部に巻回し、巻線の両端を鍔部の電極に接続すると共に、フェライト板を、鍔部の上面側に渡した構成をなす。
かかる構成により、差動伝送路等に侵入したコモンモードノイズを除去することができるようになっている。

特開２００３−１６８６１１号公報 特開２０００−１３３５２２号公報

しかし、上述した従来のコモンモードチョークコイルでは次のような問題がある。
通常、製品を市販する前に、製品を想定し得る電磁妨害等に曝し、各種電磁妨害に耐えうるかどうかのイミュニティ試験が行われる。
コモンモードチョークコイルのコモンモードノイズに対するイミュニティ試験では、被試験品であるコモンモードチョークコイルを、差動伝送路を通じて送信ＩＣ（Integrated Circuit）に接続された受信ＩＣの前段に配する。そして、差動信号を差動伝送路を通じて送信ＩＣから受信ＩＣに送信すると共に、コモンモードノイズを差動伝送路上に発生させて、このコモンモードノイズを差動信号に載せる。かかる状態で、送信ＩＣや受信ＩＣが誤動作を起こすかどうかを確認する。
しかしながら、かかるイミュニティ試験時において、被試験品のコモンモードチョークコイルのインダクタンスと受信ＩＣの入力容量とが共振回路を構成するため、この共振回路の共振周波数及びその近傍の周波数帯域においてコモンモードノイズを抑制する割合が低下する。かかる場合には、送信ＩＣや受信ＩＣが誤動作し、被試験品がイミュニティ試験をパスしないという問題が生じる。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、コイルの構造をイミュニティ試験時における送信ＩＣや受信ＩＣの誤動作を防止可能な構造にして、イミュニティ特性の改善を図ったコモンモードチョークコイルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、巻芯部及びこの巻芯部の両端部にそれぞれ設けられた１対の鍔部を有する磁性コアと、１対の鍔部にそれぞれ形成された外部電極と、磁性コアの巻芯部に巻回され且つ各端部が外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線と、１対の鍔部の周端面に架けられた状態で接着剤により当該で周端面に接合された磁性板とを備えるコモンモードチョークコイルであって、上記外部電極とは別体の金属膜を、磁性コア又は磁性板の少なくとも一方の内部に設けて、金属膜の面を磁性コアと磁性板との内部に発生する磁力線と交差させた構成とする。
かかる構成により、金属膜を、磁性コア又は磁性板の少なくとも一方の内部に設けて、金属膜の面を磁性コアと磁性板との内部に発生する磁力線と交差させたので、この磁力線によって、金属膜に渦電流が発生する。したがって、イミュニティ試験時におけるコモンモードチョークコイルのインダクタンスと受信ＩＣの入力部のキャパシタンスとで構成される共振回路の共振周波数及びその近傍の周波数帯域内のノイズに対する抵抗成分が増加し、コモンモードノイズが抑圧される。この結果、イミュニティ試験における全ての周波数帯域のノイズに対して、良好なノイズ抑圧効果を発揮する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、１対の磁性板片の少なくとも一方の磁性板片の張り合わせ面に、金属膜を形成し、これら１対の磁性板片の張り合わせ面を張り合わせて、磁性板を形成した構成とする。
かかる構成により、磁性コアと磁性板との内部に発生する磁力線が、磁性板片の張り合わせ面に形成された金属膜と交差して、抵抗成分が増加する。

請求項３の発明は、請求項１に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、１対の磁性コア片の少なくとも一方の磁性コア片の張り合わせ面に、金属膜を形成し、これら１対の磁性コア片の張り合わせ面を張り合わせて、磁性コアを形成した構成とする。
かかる構成により、磁性コアと磁性板との内部に発生する磁力線が、磁性コア片の張り合わせ面に形成された金属膜と交差して、抵抗成分が増加する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、金属膜を、鉄，コバルト，ニッケル，クロム，マンガン及び銅の内の少なくともいずれかを含む強磁性体で形成した構成とする。
かかる構成により、良好な磁気特性を保持しつつ、ノイズに対する抵抗成分をさらに増加させることができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、金属膜を、ニッケルとクロムの合金又はニッケルと銅の合金を主成分とする強磁性体の合金で形成した構成とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、磁性コアと磁性板とを、それぞれフェライトで形成した構成とする。
かかる構成により、コモンモードチョークコイルの磁気特性を向上させることができる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、接着剤に、磁粉を混入した構成とする。
かかる構成により、コモンモードチョークコイルの磁気特性をさらに向上させることができる。

以上詳しく説明したように、この発明のコモンモードチョークコイルによれば、金属膜を、磁性コア又は磁性板の少なくとも一方の内部に設けて、金属膜の面を磁性コアと磁性板との内部に発生する磁力線と交差させたので、イミュニティ特性の改善が図られ、この結果、イミュニティ試験における全ての周波数帯域のノイズに対する良好なノイズ抑圧効果を実現することができるという効果がある。
また、請求項４及び請求項５の発明によれば、ノイズに対する抵抗成分をさらに増加させることができるので、ノイズ抑圧効果をさらに高めることができる。
また、請求項６及び請求項７の発明によれば、コモンモードチョークコイルの磁気特性をさらに向上させることができる。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係るコモンモードチョークコイルを示す斜視図であり、図２は、実施例のコモンモードチョークコイルの正面図であり、図３は、コモンモードチョークコイルの底面を示す斜視図である。

コモンモードチョークコイル１は、表面実装型の巻線コイルであり、図１及び図２に示すように、磁性コアとしてのコア２と、４つの外部電極３−１〜３−４と、１対の巻線４−１，４−２と、磁性板としての天板５とを備えている。

コア２は、Ni-Zn系フェライト等のフェライトで形成されており、中央の巻芯部２０とその両端に設けられた１対の鍔部２１，２２とで構成されている。

外部電極３−１〜３−４は、鍔部２１，２２の下部に形成されている。
具体的には、図３に示すように、外部電極３−１，３−２が鍔部２１の脚部２１ａ，２１ｂにそれぞれ形成され、外部電極３−３，３−４が鍔部２２の脚部２２ａ，２２ｂにそれぞれ形成されている。

図２において、１対の巻線４−１，４−２は、それぞれ銅線を絶縁膜で被覆して成るラインであり、コア２の巻芯部２０に巻回されている。そして、図３にも示すように、巻線４−１，４−２の端部４−１ａ，４−２ａが外部電極３−１，３−２側に引き出されて、外部電極３−１，３−２にそれぞれ接合されると共に、巻線４−１，４−２の端部４−１ｂ，４−２ｂが外部電極３−３，３−４側に引き出されて、外部電極３−３，３−４にそれぞれ接合されている。

図１に示す天板５は、Mn-Zn系フェライト、Ni-Zn系フェライト等のフェライトで形成されている。
天板５は、鍔部２１，２２の周端面である上面２１ｃ，２２ｃに架けられ、接着剤７でこれらの上面２１ｃ，２２ｃに接合されている。なお、この接着剤７には、磁粉を混入することもできる。磁粉の混入により、コア２と天板５とを接合するだけでなく、これらの間の磁気特性をも向上させることができる。

天板５の内部には、この実施例の特徴である金属膜６が設けられている。
具体的には、天板５を、１対の磁性板片５Ａ，５Ｂで構成し、磁性板片５Ａの張り合わせ面５１に、金属膜６を形成した。そして、この金属膜６を介して、磁性板片５Ａ，５Ｂの張り合わせ面５１，５２を張り合わせて、天板５を形成した。
この金属膜６は、鉄，コバルト，ニッケル，クロム，マンガン及び銅の内の少なくともいずれかを含む強磁性体によって形成されている。但し、ニッケルとクロムの合金又はニッケルと銅の合金を主成分とする強磁性体で形成することがより好ましい。

次に、金属膜６の機能について説明する。
図４は、金属膜６の機能を説明するための断面図であり、図５は、金属膜６に発生する渦電流Ｉを示す部分拡大断面図である。
コモンモードチョークコイル１が上記構成を採ることにより、所定周波数の信号がコモンモードチョークコイル１に入力されると、図４の矢印で示すように、信号に対応した磁力線Ｈが、巻芯部２０と鍔部２１，２２と天板５との内部に発生する。
このとき、金属膜６が、天板５を構成する磁性板片５Ａの張り合わせ面５１に形成され、天板５内部に介在した状態になっているので、金属膜６が磁力線Ｈと対向し、金属膜６の面が磁力線Ｈと交差した状態になる。このため、金属膜６がコモンモードチョークコイル１の抵抗成分として機能する。
具体的には、図５に示すように、天板５の磁性板片５Ａ，５Ｂを通る磁力線Ｈが、金属膜６に対して垂直に通過するため、この磁力線Ｈによって、渦電流Ｉが、金属膜６の表面に発生する。この結果、１対の巻線４−１，４−２を流れる信号のエネルギーが消耗され、金属膜６が１対の巻線４−１，４−２を流れる信号に対する抵抗として機能することとなる。

次いで、このようなコモンモードチョークコイル１の製造方法について説明する。
図６は、コモンモードチョークコイル１の製造方法の第１工程を示す工程図であり、図７は、コモンモードチョークコイル１の製造方法の第２工程を示す工程図である。
第１工程は、図６に示すように、コモンモードチョークコイル本体を製造する工程である。具体的には、図６（ａ）に示すように、コア２を形成した後、図６（ｂ）に示すように、外部電極３−１〜３−４をコア２の鍔部２１，２２下部に塗布する。そして、図６（ｃ）に示すように、巻線４−１，４−２をコア２の巻芯部２０に巻回して、端部４−１ａ，４−２ａと端部４−１ｂ，４−２ｂとを、外部電極３−１，３−２と外部電極３−３，３−４とにそれぞれ接合する。しかる後、図６（ｄ）に示すように、接着剤７を鍔部２１，２２の上面に塗布する。

一方、第２工程は、図７に示すように、天板５の部分を製造する工程であり、第１工程と平行して実行される。
具体的には、図７（ａ）に示すように、磁性板片５Ａ，５Ｂを形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、メッキ等の手段により、金属膜６を磁性板片５Ａの張り合わせ面５１とに形成する。しかる後、図７（ｃ）に示すように、磁性板片５Ｂの張り合わせ面５２を、金属膜６が形成された磁性板片５Ａの張り合わせ面５１に張り合わせることで、天板５を製造する。

上記第１及び第２工程を実行した後、図２に示すように、第２工程で作成された金属膜６を含む天板５を、第１工程で作成されたコア２の鍔部２１，２２上面に接着剤７で接着させることにより、コモンモードチョークコイル１を製造することができる。

次に、この実施例のコモンモードチョークコイルが示す作用及び効果について説明する。
図８は、イミュニティ試験におけるコモンモードチョークコイル１の作用及び効果を説明するための概略ブロック図である。
図８において、符号１００，１０１は、送信ＩＣ，受信ＩＣであり、これら送信ＩＣ１００と受信ＩＣ１０１とが差動伝送路１１１，１１２で接続されている。そして、コモンモードノイズＮを発生させるためのノイズ発生器１２０が送信ＩＣ１００側の差動伝送路１１１，１１２部位に配置されている。
コモンモードチョークコイル１は、このような差動伝送路１１１，１１２上であって、受信ＩＣ１０１側に近い部位に接続した。具体的には、外部電極３−２，３−４を差動伝送路１１１に接続すると共に、外部電極３−１，３−３を差動伝送路１１２に接続した。
かかる状態で、差動信号Ｓ１，Ｓ１′を送信ＩＣ１００から差動伝送路１１１，１１２に出力すると共に、ノイズ発生器１２０を用いて、所定周波数範囲のコモンモードノイズＮを差動伝送路１１１，１１２上に発生させる。
すると、コモンモードノイズＮが載った差動信号Ｓ２，Ｓ２′がコモンモードチョークコイル１側に向かって伝送され、外部電極３−１，３−２を通じてコモンモードチョークコイル１内に入力される。そして、この差動信号Ｓ２，Ｓ２′が巻線４−１，４−２と抵抗Ｒ，Ｒを通り、外部電極３−３，３−４を通じて、差動信号Ｓ３，Ｓ３′として差動伝送路１１１，１１２に出力される。

ところで、受信ＩＣ１０１の終端の容量は終端で生じる多くの容量の総和として生じる。ここでは、理解を容易にするために、これらの容量をキャパシタンス１０２で表示した。このように、受信ＩＣ１０１の終端には、キャパシタンス１０２が存在するので、コモンモードチョークコイル１の巻線４−１，４−２のインダクタンスとこのキャパシタンス１０２とが共振回路を構成する。そして、この共振回路の共振周波数は、ノイズ発生器１２０で発生させるコモンモードノイズＮの周波数範囲内に含まれるおそれがある。かかる状態では、この共振周波数及びその近傍の周波数帯域内のコモンモードノイズＮが十分抑圧されず、コモンモードノイズＮが載った差動信号Ｓ３，Ｓ３′が出力されるおそれがある。

しかしながら、この実施例のコモンモードチョークコイル１では、図４及び図５に示したように、天板５内部に介在する金属膜６が、磁力線Ｈと対向し、金属膜６の面が磁力線Ｈと交差した状態になっているので、磁力線Ｈがこの金属膜６を必ず通過する。この結果、金属膜６上における渦電流Ｉの発生によって、上記共振周波数及びその近傍の周波数帯域内のコモンモードノイズＮに対する抵抗成分Ｒが増加し、この抵抗成分がコモンモードノイズＮを抑圧する。これにより、イミュニティ試験における全ての周波数帯域のコモンモードノイズＮに対して、良好なノイズ抑圧効果を発揮する。

図９は、この発明の第２実施例に係るコモンモードチョークコイルを示す断面図である。
この実施例のコモンモードチョークコイル１′は、金属膜６をコア２に形成した点が、上記第１実施例と異なる。
具体的には、コア２を１対の磁性コア片２Ａ，２Ｂで構成した。すなわち、磁性コア片２Ａを、鍔部２１と巻芯部２０ａとで構成し、磁性コア片２Ｂを鍔部２２と巻芯部２０ｂとで構成した。そして、金属膜６を磁性コア片２Ａの張り合わせ面２３に形成し、この金属膜６を介して、磁性コア片２Ａの張り合わせ面２３と磁性コア片２Ｂの張り合わせ面２４とを張り合わせることで、コア２を形成した。

かかる構成により、所定周波数の信号がコモンモードチョークコイル１′に入力されると、金属膜６が、巻芯部２０ａ，２０ｂ内に発生した磁力線Ｈと対向し、金属膜６の面が磁力線Ｈと交差した状態になる。この結果、金属膜６がコモンモードチョークコイル１′の抵抗成分として機能することとなる。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、コア２と天板５とを、それぞれフェライトで形成したが、これらの部材をフェライト以外の磁性体で形成したコモンモードチョークコイルを、この発明の範囲から除外する意ではない。
さらに、上記実施例では外部電極３−１〜３−４をコア２の鍔部２１，２２に直接塗布して形成したが、他の形態、例えば金属端子により鍔部２に外部電極を形成したコモンモードチョークコイルをこの発明の範囲から除外する意ではない。

この発明の第１実施例に係るコモンモードチョークコイルを示す斜視図である。 実施例のコモンモードチョークコイルの正面図である。 コモンモードチョークコイルの底面を示す斜視図である。 金属膜の機能を説明するための断面図である。 金属膜に発生する渦電流を示す部分拡大断面図である。 コモンモードチョークコイルの製造方法の第１工程を示す工程図である。 コモンモードチョークコイルの製造方法の第２工程を示す工程図である。 イミュニティ試験におけるコモンモードチョークコイルの作用及び効果を説明するための概略ブロック図である。 この発明の第２実施例に係るコモンモードチョークコイルを示す断面図である。

符号の説明

１，１′…コモンモードチョークコイル、 ２…コア、 ２Ａ，２Ｂ…磁性コア片、 ３−１〜３−４…外部電極、 ４−１，４−２…巻線、 ４−１ａ，４−１ｂ，４−２ａ，４−２ｂ…端部、 ５…天板、 ５Ａ，５Ｂ…磁性板片、 ６…金属膜、 ７…接着剤、 ２０，２０ａ，２０ｂ…巻芯部、 ２１，２２…鍔部、 ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…脚部、 ２３，２４，５１，５２…張り合わせ面、 １００…送信ＩＣ、 １０１…受信ＩＣ、 １０２…キャパシタンス、 １１１，１１２…差動伝送路、 １２０…ノイズ発生器。

Claims (7)

1. 巻芯部及びこの巻芯部の両端部にそれぞれ設けられた１対の鍔部を有する磁性コアと、上記１対の鍔部にそれぞれ形成された外部電極と、上記磁性コアの巻芯部に巻回され且つ各端部が上記外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線と、上記１対の鍔部の周端面に架けられた状態で接着剤により当該で周端面に接合された磁性板とを備えるコモンモードチョークコイルであって、
   上記外部電極とは別体の金属膜を、上記磁性コア又は磁性板の少なくとも一方の内部に設けて、金属膜の面を上記磁性コアと上記磁性板との内部に発生する磁力線と交差させた、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
2. 請求項１に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   １対の磁性板片の少なくとも一方の磁性板片の張り合わせ面に、上記金属膜を形成し、これら１対の磁性板片の張り合わせ面を張り合わせて、上記磁性板を形成した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
3. 請求項１に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   １対の磁性コア片の少なくとも一方の磁性コア片の張り合わせ面に、上記金属膜を形成し、これら１対の磁性コア片の張り合わせ面を張り合わせて、上記磁性コアを形成した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   上記金属膜を、鉄，コバルト，ニッケル，クロム，マンガン及び銅の内の少なくともいずれかを含む強磁性体で形成した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
5. 請求項４に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   上記金属膜を、ニッケルとクロムの合金又はニッケルと銅の合金を主成分とする強磁性体の合金で形成した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   上記磁性コアと上記磁性板とを、それぞれフェライトで形成した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルにおいて、
   上記接着剤に、磁粉を混入した、
   ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。

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