JP2011077217A - Choke coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チョークコイルのトロイダルコアの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a toroidal core of a choke coil.
従来から、空気調和機のノイズフィルタやインバータ回路などに用いられるチョークコイルには、トロイダルコアと、トロイダルコアに巻回される巻線とを有するトロイダル型チョークコイルが知られている。一般に、このトロイダルコアは、帯状磁性鋼板を巻回してドーナツ状とし、熱処理およびワニス含浸を施し硬化させた後、砥石等の研削加工機を用いて一部を切断加工することで所定幅のギャップが形成されたものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a toroidal choke coil having a toroidal core and a winding wound around the toroidal core is known as a choke coil used for a noise filter or an inverter circuit of an air conditioner. In general, this toroidal core is formed by winding a belt-shaped magnetic steel sheet into a donut shape, heat-treating and impregnating with varnish, curing, and then cutting a part using a grinding machine such as a grindstone to create a gap with a predetermined width. Is formed.
トロイダルコアにギャップを設けることによって、磁気飽和特性を改善することができるが、切断加工によるギャップの形成は、研削加工機の設備投資やメンテナンス費用が高価であること、また、加工精度を出すことが難しいこと、さらには、ギャップの切断面にバリが発生し、帯状磁性鋼板の層間で短絡による渦電流損が増大し、発熱の増大につながることといった問題があった。 Magnetic saturation characteristics can be improved by providing a gap in the toroidal core, but the formation of the gap by cutting requires high equipment investment and maintenance costs for the grinding machine, and increases processing accuracy. In addition, there is a problem that burrs are generated on the cut surface of the gap, eddy current loss due to a short circuit increases between the layers of the belt-shaped magnetic steel sheet, and heat generation is increased.
そこで、図5(A)乃至図5(D)に示すように、トロイダル型チョークコイル12として、トロイダルコア13を格納したコアケース14の周囲に巻線15が巻回されており、帯状磁性鋼板16に予めスリット孔17を順次間隔を大きくして(a<b<c)複数個設け、帯状磁性鋼板16を巻回した際に、トロイダルコア13に、これら複数個のスリット孔17が集結することで一箇所にギャップ18が形成されるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このトロイダルコア13によれば、研削加工機による切断加工によらず、ギャップ18が形成されるため、上述の問題を解決することができる。
Therefore, as shown in FIGS. 5A to 5D, as a
しかしながら、特許文献1では、帯状磁性鋼板16を巻回してトロイダルコア13を形成しているため、ギャップ18の形成は、図5(B)のスリット孔17のように、帯状磁性鋼板16の一部を接続しておく必要がある。このため、帯状磁性鋼板16を完全に切断してギャップを形成する場合に比べて、直流重畳特性が悪くなり、巻線15に流れる電流値が低い場合でもトロイダルコア13が磁気飽和するという問題があった。
However, in
本発明は上記問題点に鑑み、ギャップの形状に自由度を持たせて、トロイダルコアの直流重畳特性を改善することができるチョークコイルを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a choke coil that can improve the direct current superposition characteristics of a toroidal core by giving the gap shape flexibility.
本発明は上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、帯状磁性体を円環状に巻回したトロイダルコアと、同トロイダルコアの周囲に巻回した巻線とを備えたチョークコイルにおいて、前記帯状磁性体は、磁性材料からなる磁性薄帯と絶縁材料からなる絶縁薄帯とを貼り合せてなり、前記磁性薄帯に複数のギャップが設けられていることを特徴とする構成となっている。 In order to solve the above problems, the present invention provides a choke coil comprising a toroidal core in which a band-shaped magnetic body is wound in an annular shape, and a winding wound around the toroidal core. The strip-shaped magnetic body is formed by bonding a magnetic ribbon made of a magnetic material and an insulating ribbon made of an insulating material, and the magnetic ribbon is provided with a plurality of gaps. ing.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のチョークコイルにおいて、前記複数のギャップは、同一間隔で形成されたことを特徴とする構成となっている。 According to a second aspect of the present invention, in the choke coil according to the first aspect, the plurality of gaps are formed at the same interval.
請求項3記載の発明は、請求項1記載のチョークコイルにおいて、前記複数のギャップは、ランダムな間隔で形成されたことを特徴とする構成となっている。 According to a third aspect of the present invention, in the choke coil according to the first aspect, the plurality of gaps are formed at random intervals.
請求項4記載の発明は、請求項1記載のチョークコイルにおいて、前記複数のギャップは、順次拡大する間隔で形成されたことを特徴とする構成となっている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the choke coil according to the first aspect, the plurality of gaps are formed at intervals that are sequentially enlarged.
請求項5記載の発明は、請求項1記載のチョークコイルにおいて、前記帯状磁性体を巻回して前記トロイダルコアの径方向に前記ギャップを部分的に集結したギャップ組を形成し、同ギャップ組が円周方向に複数個分散して配置されるようにしたことを特徴とする構成となっている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the choke coil according to the first aspect, the band-shaped magnetic body is wound to form a gap set in which the gaps are partially concentrated in the radial direction of the toroidal core. The configuration is characterized in that a plurality of components are distributed in the circumferential direction.
本発明によれば、磁性薄帯を完全に切断してギャップを形成してもトロイダルコアの製作ができるので、容易にギャップを設けることができ、また、トロイダルコアの直流重畳特性を改善することができる。 According to the present invention, since the toroidal core can be manufactured even when the gap is formed by completely cutting the magnetic ribbon, the gap can be easily provided, and the DC superposition characteristics of the toroidal core can be improved. Can do.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明によるトロイダル型チョークコイルは、空気調和機のノイズフィルタやインバータ回路などに用いられる電子部品である。図1に示すように、トロイダル型チョークコイル100は、トロイダルコア200と、コアケース300と、コアケース300の周囲に巻回された絶縁電線からなる巻線400と、リード線500と、中継端子を介して接続された巻線400およびリード線500を部分的に覆うように設けられた耐熱チューブ600と、リード線500の一端に接続されたコネクタ700とで構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The toroidal type choke coil according to the present invention is an electronic component used for a noise filter, an inverter circuit, etc. of an air conditioner. As shown in FIG. 1, the
トロイダルコア200は、図2に示すように、予め定めた透磁率を有しアモルファス金属などの磁性材料で形成された磁性薄帯220と、耐熱性を有する絶縁材料で形成された絶縁薄帯230との2層を有する帯状磁性体210を形成し、この帯状磁性体210を円環状に巻回した後、熱処理およびワニス含浸を施し硬化させてドーナツ状に成形されている。
As shown in FIG. 2, the
コアケース300は、トロイダルコア200を衝撃などからの保護および巻線400との間の絶縁のため、耐熱性を有する樹脂材で形成された上ケース310と下ケース320とで構成されており、上ケース310および下ケース320は、外形部が略円筒状で内径部にドーナツ状の空洞を備え、内部にトロイダルコア200が格納できるよう形成されている。また、下ケース320には、図示を省略した空気調和機の筐体へトロイダル型チョークコイル100をネジ止め固定するための貫通孔330が3箇所に設けられている。
The
巻線400は、定格電流や直流重畳インダクタンスなどの所望の電気的特性を満足する絶縁電線が選択され、所定の巻回数で略円筒状のコアケース300に螺旋状に巻回されている。
As the winding 400, an insulated wire satisfying desired electrical characteristics such as a rated current and a DC superimposed inductance is selected, and is wound spirally around a substantially
リード線500は、導体と樹脂被膜からなり、一端が中継端子を介して巻線400と電気的に接続され、他端が雌型の端子を有するコネクタ700と電気的に接続されている。なお、コネクタ700の雌型の端子は、図示を省略した制御基板に設けられた雄型の端子に電気的に接続されている。
耐熱チューブ600は、耐熱材料で形成されており、この耐熱チューブ600にて、コアケース300のドーナツ状の空洞から引き出された巻線400の引き出し部からリード線500の途中まで覆い、巻線400やリード線500および中継端子をトロイダル型チョークコイル100自身の発熱や、近傍に設置された他の電気機器が発する熱から保護すると共に中継端子の絶縁を確保している。
The heat-
次に、以上説明してきたトロイダル型チョークコイル100の構成のうち、本発明の特徴となるトロイダルコア200について説明する。このトロイダルコア200には、図1(C)に示すように、巻線400に流れる電流が負荷変動で増加しても磁気飽和しないようにするためのギャップ240が設けられている。このギャップ240は、ドーナツ状に形成されたトロイダルコア200の円周方向および径方向に分散して複数個配置されている。
Next, of the configurations of the
このように、トロイダルコア200にギャップ240を分散して複数個配置するための帯状磁性体210の構造は、図2に示すようになっている。なお、本発明の実施例として、ギャップ240をトロイダルコア200の円周方向および径方向にランダムに分散して複数個配置するようにした帯状磁性体210と、ギャップ240をトロイダルコア200の径方向に部分的に集結したギャップ組を円周方向に分散して複数個配置するようにした帯状磁性体210の2つの実施例について説明する。
Thus, the structure of the strip-shaped
まず、ギャップ240をトロイダルコア200の円周方向および径方向にランダムに分散して複数個配置するようにした帯状磁性体210について説明する。この帯状磁性体210は、図2(A)に示すように、厚さT1が25μmの磁性材料からなる磁性薄帯220と、厚さT2が1μm程度の絶縁材料からなる絶縁薄帯230とを接着剤などを用いて貼り合せたものであり、磁性薄帯220には、その長手方向に交差するスリット241が複数個形成されており、それぞれのスリット241がギャップ240として機能するようになっている。
First, the band-shaped
それぞれのギャップ240は、そのギャップ幅Gが100μmであって、磁性薄帯220の長手方向に予め設定された同一間隔a、b、c(a=b=cとする)で磁性薄帯220全体に形成されている。この帯状磁性体210を上述のように成形することで完成されたトロイダルコア200は、図1(C)のE部を拡大した図3(A)に示すように、それぞれのギャップ240がトロイダルコア200の円周方向および径方向にランダムに分散して複数個配置されたものとなる。
Each
次に、ギャップ240をトロイダルコア200の径方向に部分的に集結したギャップ組を円周方向に分散して複数個配置するようにした帯状磁性体210について説明する。なお、上述の実施例と共通する部分は説明を省略する。この帯状磁性体210は、図2(B)に示すように、それぞれのギャップ240が、磁性薄帯220の長手方向に予め設定された順次拡大する間隔d、e、f(d<e<f)によるギャップ組、これと相違する予め設定された順次拡大する間隔g、h、i(g<h<i)によるギャップ組といった複数のギャップ組が磁性薄帯220全体に形成されている。複数のギャップ組は、トロイダルコア200の内径側から外径側になるほど円周の長さが長くなるので、外径側に配置されるギャップ組になるほど、それぞれのギャップ240の順次拡大する間隔が大きくなるように設定されている。この帯状磁性体210を上述のように成形することで完成されたトロイダルコア200は、図1(C)のE部を拡大した図3(B)に示すように、それぞれのギャップ240が、トロイダルコア200の径方向に部分的に4つのギャップ240が集結したギャップ組を円周方向に分散して複数個配置されたものとなる。
Next, a description will be given of the belt-like
なお、前者の実施例では、それぞれのギャップ240は、磁性薄帯220の長手方向に予め設定された同一間隔a、b、cで形成されているが、本発明はこれに限らず、ギャップ240を、磁性薄帯220の長手方向に予め設定されたランダムな間隔a、b、c(a≠b≠cとする)で形成されるようにしてもよい。また、本実施例では、それぞれのギャップ240のギャップ幅Gが100μmであるが、本発明はこれに限らず、ギャップ幅Gは必要な直流重畳特性を得るために適宜設定することができる。更に、後者の実施例では、それぞれのギャップ240は、トロイダルコア200の径方向に部分的に4つのギャップ240が集結したギャップ組としたが、本発明はこれに限らず、トロイダルコア200の径方向に部分的に2個以上集結したギャップ組であってもよい。また、それぞれのギャップ240は、図3(B)に示すように、複数のギャップ組がトロイダルコア200の径方向および円周方向に分散して配置されるようにしたが、本発明はこれに限らず、磁性薄帯220の長手方向に予め設定された順次拡大する間隔でギャップ240を形成して、トロイダルコア200の径方向に一箇所にギャップ組が形成されるようにしてもよい。
In the former embodiment, each
次に、以上説明してきたトロイダルコア200を成形するための製造工程について説明する。図4に示すように、トロイダルコア製造装置800は、絶縁薄帯230を巻回した絶縁薄帯ドラム810と、磁性薄帯220を巻回した磁性薄帯ドラム820と、絶縁薄帯ドラム810から引き出した絶縁薄帯230と磁性薄帯ドラム820から引き出した磁性薄帯220とを貼り合せた状態で切断装置840に移送する送りローラ830と、送りローラ830から移送された絶縁薄帯230と磁性薄帯220とを貼り合せた帯状磁性体210のうち、磁性薄帯220のみを切断する切断装置840と、切断装置840にて磁性薄帯220のみを切断された帯状磁性体210を巻回する帯状磁性体巻回リール850とで構成されている。
Next, a manufacturing process for forming the
このトロイダルコア製造装置800を用いてトロイダルコア200を成形するには、まず、絶縁薄帯ドラム810から引き出した絶縁薄帯230の磁性薄帯220との貼り合せ面に、図示を省略するが、予め接着剤を塗布する。続いて、接着剤が塗布された絶縁薄帯230と磁性薄帯ドラム810から引き出した磁性薄帯220とを送りローラ830にて貼り合せて、絶縁薄帯230と磁性薄帯220との2層構造からなる帯状磁性体210を成形する。
In order to mold the
この帯状磁性体210を送りローラ830により予め設定された間隔で切断装置840の位置まで順次移送し、移送されてきた帯状磁性体210を切断装置840のカッターにより磁性薄帯220のみを切断する。この磁性薄帯220の切断によって、上述の間隔にて複数のスリット241が形成される。これらのスリット241が、複数のギャップ240となる。このとき、送りローラ830と切断装置840は、図示を省略したコントローラからの上述の間隔に対応する駆動制御信号により連動して制御される。なお、切断装置840にてスリット241を形成するようにしたが、これに限らず、切断装置840のカッターの仕様を変更し、スリット孔を形成するようにしてもよい。
The belt-like
この後、磁性薄帯220のみが切断された帯状磁性体210を帯状磁性体巻回リール850にて円環状に所定回数巻回することでトロイダルコア200を形成する。なお、トロイダルコア200は、図示を省略するが、帯状磁性体巻回リール850から取外し、熱処理およびワニス含浸を施し硬化させてドーナツ状に成形することで完成する。
Thereafter, the
以上説明してきた本実施形態では、トロイダルコア製造装置800において、磁性薄帯220と絶縁薄帯230とを貼り合せた後、スリット241を形成するようにしたが、本発明ではこれに限らず、予め設定された間隔で磁性薄帯220を切断して複数の磁性薄帯220を順次整列させた後、これらの磁性薄帯220を、絶縁薄帯230に所定のギャップ幅Gになるように貼り合せることによりスリット241を形成することなく、複数のギャップ240を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment described above, the
以上説明してきた本実施形態によれば、帯状磁性体210を円環状に巻回したトロイダルコア200と、トロイダルコア200の周囲に巻回した巻線400とを備えたトロイダル型チョークコイル100において、帯状磁性体210は、磁性材料からなる磁性薄帯220と絶縁材料からなる絶縁薄帯230とを貼り合せてなり、磁性薄帯220に複数のギャップ240が設けられるようにした。
According to the embodiment described above, in the
この結果、磁性薄帯220を完全に切断することによってギャップ240を設けても、帯状磁性体210は絶縁薄帯230によってつながっているので、帯状磁性体210を巻回してトロイダルコア200を製作できる。これにより、トロイダルコア200に必要な直流重畳特性を改善することができる。
As a result, even if the
更に、複数のギャップ240が同一間隔またはランダムな間隔で形成され、あるいは、帯状磁性体210を巻回してトロイダルコア200の径方向にギャップ240を部分的に集結したギャップ組を形成し、このギャップ組が円周方向に複数個分散して配置されるようにした。
Further, a plurality of
この結果、帯状磁性体210を巻回してトロイダルコア200の円周方向および径方向に複数のギャップ240を分散することによって漏れ磁束が分散するので、漏れ磁束に起因する発熱や振動も分散することができ、トロイダルコア200として漏れ磁束による発熱や振動を抑制することができる。
As a result, the magnetic flux leakage is dispersed by winding the belt-shaped
100 トロイダル型チョークコイル
200 トロイダルコア
210 帯状磁性体
220 磁性薄帯
230 絶縁薄帯
240 ギャップ
241 スリット
300 コアケース
310 上ケース
320 下ケース
330 貫通孔
400 巻線
500 リード線
600 耐熱チューブ
700 コネクタ
800 トロイダルコア製造装置
810 絶縁薄帯ドラム
820 磁性薄帯ドラム
830 送りローラ
840 切断装置
850 帯状磁性体巻回リール
DESCRIPTION OF
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