JP2009224398A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】 外形は許容し得る仕様サイズとしつつ磁気飽和の限界点を上げることができ、インダクタンスの電流特性を最大限に得ることができ、特性の最適化が行えて大電流の用途に好ましく適用できるチョークコイルを提供すること
【解決手段】 フェライトコア１の外周に線材２を所定に巻き回してコイル３とし、線材２は薄い帯板形状の平角導体線としてエッジワイズ巻きを行う。フェライトコア１は棒状本体４の両端にフランジ５，５を設ける。フランジは、棒状本体の断面積Ｓ１に対して、当該棒状本体の外周を延長した仮想円でフランジの厚み内部となる周面積Ｓ２を８０％から９０％とし、そしてコイルの外径Ｒ１に対して、フランジの外径Ｒ２を８０％から８５％とする設定にする。棒状本体の両端にフランジを設けるので、棒状本体の両端での漏れ磁束を減らす作用を発現でき、磁束の分布を改善できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用の電源部等の大電流の用途に対応させるチョークコイルに関するもので、より具体的には、棒状のフェライトコアを有したチョークコイルについてインダクタンスの電流特性の改良に関する。

チョークコイルの構成の一つに、棒状のフェライトコアの外周に線材を所定に巻き回してコイルとするものがある。この種のコイルは、たとえば、高周波成分を含む電流を平滑化するための平滑回路等へ用いられる。

また、車両用の電源部等の用途では大電流に対応させる必要性が生じており、電流値が１００Ａから２００Ａ程度となる用途への対応が求められている。そこで、線材は太径とする等により断面積を増し、電流容量を増して大電流の用途に対応させることが行われている。

高周波成分を含み電流を平滑する為にはコイル部品のインダクタンスが大きいほうがより効果がある。一方、コイル部品について大電流を流すと電流増加に伴いやがて磁気飽和が生じ、インダクタンスが低下する問題がある。磁気飽和は初期インダクタンスが大きい方がより生じやすい。コアの磁気飽和の問題は、コアを大きくして磁気飽和の限界点を上げる対策がある。また、フェライトコアの空隙を増やし、かつ巻線数を増やすことで磁気飽和の限界点を上げる対策も一般によく行われる。

しかし、大電流の用途には、高出力であることはもちろんであるが小型化が進められており、外形が大きくなることは好ましくなく、許容し得る仕様サイズにおいてインダクタンスの電流特性を最大限に得たいという要求がある。

この発明は上述した課題を解決するもので、その目的は、外形は許容し得る仕様サイズとしつつ磁気飽和の限界点を上げることができ、インダクタンスの電流特性を最大限に向上させることができ、特性の最適化が行えるとともに大電流の用途に好ましく適用できるチョークコイルを提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明に係るチョークコイルは、（１）フェライトコアの外周に線材を巻き回してコイルとし、線材は大電流の用途に対応させるチョークコイルであって、フェライトコアは棒状の本体の両端にフランジを設け、棒状本体の断面積Ｓ１に対して、当該棒状本体の外周を延長した仮想円でフランジの厚み内部となる周面積Ｓ２を８０％から９０％とし、コイルの外径Ｒ１に対して、フランジの外径Ｒ２を８０％から８５％とする構成にする。大電流の用途に対応させるには、例えば太径とする等により電流容量を増すことで実現できる。

（２）線材を平角導体線とし、コイルは平角導体線の薄縁側を巻き回していくエッジワイズ巻きにしてもよい。

係る構成にすることにより本発明では、フェライトコアは棒状本体の両端にフランジを設けるので、棒状本体の両端での漏れ磁束を減らす作用を発現でき、磁束の分布を改善することができる。その結果、磁気飽和の限界点を上げることができる。フランジについては、上述したように断面積Ｓ１に対して周面積Ｓ２を８０％から９０％とし、外径Ｒ１に対して外径Ｒ２を８０％から８５％とする設定であり、これは、いわゆる最適解と呼んでよい程度に適切な設定値であることを検証により確認している。そして構成は、棒状本体の両端にフランジを設けただけの追加なので、外形はさほど大きくはならない。

本発明に係るチョークコイルでは、フェライトコアは棒状本体の両端にフランジを設けるので、棒状本体の両端での漏れ磁束を減らす作用を発現でき、磁束の分布を改善することができる。その結果、磁気飽和の限界点を上げることができる。そして構成は、棒状本体の両端にフランジを設けただけの追加なので、外形はさほど大きくはならず、小型化を損なうことがない。

フランジについての取り合いは、いわゆる最適解と呼んでよい程度に適切な設定値であることを検証により確認している。したがって、外形は許容し得る仕様サイズとしつつ磁気飽和の限界点を上げることができ、インダクタンスの電流特性を最大限に向上させることができる。そして、特性の最適化が行えて大電流の用途に好ましく適用できる。

図１は本発明の好適な一実施の形態を示している。本形態においてチョークコイルは、フェライトコア１の外周に線材２を巻き回してコイル３とする。線材２は、太径とする等により電流容量を増して大電流の用途に対応させる構成になっている。つまり、線材２は、断面が長方形で薄い帯板形状の平角導体線とし、コイル３は、平角導体線の薄縁側を巻き回していくエッジワイズ巻きにしている。

フェライトコア１は、棒状の本体４の両端にフランジ５，５を設けている。このフランジ５は、図２に示すように棒状本体４の断面積Ｓ１に対して、当該棒状本体４の外周を延長した仮想円でフランジ５の厚み内部となる周面積Ｓ２を８０％から９０％とする。そして、図３に示すようにコイル３の外径Ｒ１に対して、フランジ５の外径Ｒ２を８０％から８５％とする構成にしている。

フェライトコア１は、上述したように棒状本体４の両端にフランジ５，５を設ける構成を採る。この構成を実現するには、たとえば、図４（ａ）に示すように、棒状本体４および両端のフランジ５，５は全てを一体に成形することができる。あるいは図４（ｂ）に示すように、一方のフランジ５を分離させて２部品とする構成にすることもよい。また図４（ｃ）に示すように、棒状本体４の中央部で分割して２部品とする構成もよく、あるいは図４（ｄ）に示すように、棒状本体４および両端のフランジ５，５は全てを分離させて３部品とする構成にすることもよい。

このように、フェライトコア１は棒状本体４の両端にフランジ５，５を設けるので、棒状本体４の両端での漏れ磁束を減らす作用を発現でき、磁束の分布を改善することができる。その結果、磁気飽和の限界点を上げることができる。そして、フランジ５については、上述したように断面積Ｓ１に対して周面積Ｓ２を８０％から９０％とし、外径Ｒ１に対して外径Ｒ２を８０％から８５％とする設定とした。これは、図５，図６に示すように、いわゆる最適解と呼んでよい程度に適切な設定値であることを検証により確認している。そして構成は、棒状本体の両端にフランジを設けただけの追加なので、外形はさほど大きくはならず、小型化を損なうことがない。

（インダクタンスの電流特性）
図５は、フランジ５の仮想的な周面積Ｓ２に関してインダクタンスの電流特性を示すグラフである。また、図６は、フランジ５の外径Ｒ２に関してインダクタンスの電流特性を示すグラフである。

検証には、棒状本体４の断面積Ｓ１に対して周面積Ｓ２を変更して電流特性を求め、そしてコイル３の外径Ｒ１に対して外径Ｒ２を変更して電流特性を求め、良好特性が得られる設定値を選定した。図５，図６から明らかなように、
周面積Ｓ２／断面積Ｓ１＝８０％〜９０％
外径Ｒ２／外径Ｒ１＝８０％〜８５％
のものが磁気飽和の限界点が高く、大電流においてもインダクタンスが高く得られていることが確認できる。

したがって本発明にあっては、外形は許容し得る仕様サイズとしつつ磁気飽和の限界点を上げることができ、インダクタンスの電流特性を最大限に向上させることができる。そして、特性の最適化が行えて大電流の用途に好ましく適用できる。

本発明に係るチョークコイルの好適な一実施の形態を示す斜視図である。 フェライトコアのフランジの仮想的な周面積を説明する斜視図である。 フェライトコアのフランジの外径寸法を説明する斜視図である。 フェライトコアの構成例を示す側面図であり、（ａ）から（ｄ）まで４つの構成例を示している。 フェライトコアのフランジの仮想的な周面積に関してインダクタンスの電流特性を示すグラフである。 フェライトコアのフランジの外径寸法に関してインダクタンスの電流特性を示すグラフである。

符号の説明

１ フェライトコア
２ 線材
３ コイル
４ 棒状本体
５ フランジ

Claims (2)

1. フェライトコアの外周に線材を巻き回してコイルとし、前記線材は大電流の用途に対応させるチョークコイルであって、
   前記フェライトコアは棒状の本体の両端にフランジを設け、前記棒状本体の断面積Ｓ１に対して、当該棒状本体の外周を延長した仮想円で前記フランジの厚み内部となる周面積Ｓ２を８０％から９０％とし、前記コイルの外径Ｒ１に対して、前記フランジの外径Ｒ２を８０％から８５％とすることを特徴とするチョークコイル。
2. 前記線材を平角導体線とし、前記コイルは前記平角導体線の薄縁側を巻き回していくエッジワイズ巻きに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。

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