JP2012109440A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】大電流に対応することができ、かつ強い振動を受ける機器類に組み込んだ場合においても、割れ等を生じるおそれが無く、安定的な特性を得ることできるトロイダル構造を有するチョークコイルを提供する。
【解決手段】リング状のコアの外周に、コイルが巻回されたトロイダル構造のチョークコイルにおいて、上記リング状のコアは、複数のコア片６が全体としてリング状に配置されるとともに、周方向に隣接する上記コア片６の対向面間にギャップＧが形成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大電流仕様にも安定的に対応可能なトロイダル構造のチョークコイルに関するものである。

近年、ＥＭＩ対策用のコモンモードチョークコイル等に対して、３０〜４０Ａといった大電流に対応する要請がある。
一方、大電流対応のチョークコイルとしては、ＥＥ型やＥＲ型のコアを用いたものが多用されている。しかしながら、これらのチョークコアは、部品点数や設計工数が多くなり、コストが嵩むとともに、小型化が難しいという欠点がある。

これに対して、リング状（円環状）のコアにコイルを巻回したトロイダル構造のチョークコイルは、部品点数が少なく、かつ構造が単純で小型化が容易であるとともに、インダクタンスの安定性や再現性に優れるという利点がある。ところが、上記トロイダル構造のチョークコイルは、直流重畳特性に問題があり、大電流用のチョークコイルとして用いることが難しいという問題点がある。

そこで、例えば下記特許文献１においては、リング状のコアに、円周方向に不連続とするギャップを形成した開環リング状のトロイダル磁心が提案されている。
このようなトロイダル磁心を備えたチョークコイルによれば、当該ギャップを有していない従来のものと比較して、インダクタンスが低下する直流バイアス電流値を高めることができ、この結果大電流に対応することが可能になる。

実用新案登録第３０８７６０６号公報

しかしながら、上記構成からなるトロイダル磁心を有するチョークコイルにあっては、ギャップを形成することによってトロイダル磁心の機械的強度が低下してしまうために、例えば自動車等の強い振動を受ける機器類に組み込んだ場合に、当該振動によってトロイダル磁心にひびを生じて特性が悪化したり、さらには割れを生じて使用不能になったりするおそれがあった。

さらに、上記ギャップの間隔を増加させると、より大きな電流に対応することができるものの、他のリング状部分との間に磁束の偏りが生じて、性能の不安定化を招くおそれもあった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、大電流に対応することができ、かつ強い振動を受ける機器類に組み込んだ場合においても、割れ等を生じるおそれが無く、安定的な特性を得ることできるトロイダル構造を有するチョークコイルを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、リング状のコアの外周に、コイルが巻回されたトロイダル構造のチョークコイルにおいて、上記リング状のコアは、複数のコア片が全体としてリング状に配置されるとともに、周方向に隣接する上記コア片の対向面間にギャップが形成されてなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記リング状のコアの外周に、当該リング状のコアを覆う絶縁材からなるコアカバーが配置されるとともに、当該コアカバー内に、上記ギャップを保持した状態で各々の上記コア片を位置決めする突起部が形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記コア片が、各々長辺を外周側に、短辺を内周側に配して斜辺を周方向に対向させた台形柱状または円環を複数に分割した円弧柱状に形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記コアカバーが、リング状の天板を有する筒状の上部コアカバーと、リング状の底板を有する筒状の下部コアカバーを備えてなり、これら上部コアカバーおよび下部コアカバーが同一形状であることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、リング状のコアを周方向に複数に分割したコア片によって構成し、かつ隣接するコア片間にギャップを形成しているために、１箇所にギャップを形成した上記従来のトロイダル磁心と比較して、周方向に上記コア片間のギャップの総和としての大きなギャップを得ることが可能になる。これにより、大電流の仕様にも、容易に対応することができる。

しかも、上記リング状のコアは、周方向に均等にギャップが分散・形成されているために、磁束の偏りが生じることを抑制することができる。この結果、１箇所に大きなギャップを形成するものと比較して、より一層安定的な性能を得ることができる。なお、かかる観点から、全てのコア片を同一形状とし、かつ隣接するコア片間のギャップを、全て等しい隙間となるように配置することが好ましい。

さらに、リング状のコアは、予め周方向に分割された複数のコア片によって形成されているために、強い振動を受ける機器類に組み込まれた場合にも、割れやひびが生じるおそれもない。

また、請求項２に記載の発明によれば、リング状のコアを覆う絶縁材からなるコアカバーの内壁面に、上記ギャップを保持した状態で各々の上記コア片を位置決めする突起部を形成しているために、組み立てが容易であるとともに、確実に上記特性の安定性を担保することができる。

ここで、上記コア片の形状としては、全体としてリング状をなす形状であればよく、例えば請求項３に記載の発明のような、台形柱状または円環を複数に分割した円弧柱状が好適である。

また、請求項４に記載の発明のように、コアカバーを、同一形状の上部コアカバーおよび下部コアカバーによって形成すれば、一種類の金型によって当該コアカバーを構成することができ、経済的であるとともに、部品管理が容易になる。

本発明に係るチョークコイルの第１の実施形態を示す平断面図である。 図１の正面図であって、（ａ）は上部コアカバーの組み立て前、（ｂ）は同組み立て後の状態を示す図である。 図２のコアカバーの外周にコイルを巻回した最終製品たるチョークコイルを示す斜視図である。 本発明に係るチョークコイルの第２の実施形態を示す平断面図である。 図４のＶ−Ｖ線視断面図である。 第１または第２の実施形態におけるコアカバーの変形例を示す正面図である。

（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明に係るチョークコイルの第１の実施形態を示すもので、図中符号１が上部コアカバーであり、符号２が下部コアカバーである。
この上部コアカバー１は、絶縁性を有する合成樹脂によって射出成形されたもので、円環板状の天板の外周に、外壁３が一体に形成されるとともに、内周に内壁４が一体に形成されたものである。

ここで、外壁３と内壁４との対向面３ａ、４ａ間には、８角形の環状凹部が形成されている。さらに、内壁４側の対向面４ａには、８角形の頂部から外壁３の対向面３ａ側に突出する突起部５が形成されている。これら８本の突起部５は、同一寸法形状に形成されている。

他方、下部コアカバー２は、上記構成からなる上部コアカバー１を、その天板が底板となるように天地したものであり、当該上部コアカバー１と同一形状である。そして、これら上下部コアカバー１、２の上記環状凹部内に、コアが収納されている。

このコアは、フェライトあるいはカーボニル鉄等の磁性体からなる８個のコア片６によって構成されたものである。各コア片６は、台形柱状に形成されたもので、長辺６ａが外壁３の対向面３ａにおける８角形の各辺の長さより僅かに短く形成されるとともに、短辺６ｂが内壁４の対向面４ａにおける８角形の各辺の長さより僅かに短く形成されている。ちなみに、８個のコア片６は、全て同一形状に形成されている。

そして、各コア片６は、長辺６ａを外壁３側（外周側）に位置させ、短辺６ｂを内壁４側（内周側）に位置させるとともに、隣接するコア片６との間に突起部５が挿入された状態で位置決めされることにより、斜辺６ｃ間にギャップＧが形成された状態で、上記環状凹部内に収納されている。これにより、上下部コアカバー１、２の環状凹部内には、全体として八角形のリング状（環状）をなし、かつ斜辺６ｃ間に同一寸法のギャップＧが形成された８個のコア片６からなる上記コアが配置されている。

そして、本実施形態に係るチョークコイルは、図３に示すように、さらに上記コアを収納した上下部コアカバー１、２の外周に、コイル７がバイファイラ巻き、またはキャンセル巻きによって巻回されることにより構成されている。

（第２の実施形態）
図４および図５は、本発明に係るチョークコイルの第２の実施形態を示すものである。
本実施形態のチョークコイルにおいては、絶縁性を有する合成樹脂によって射出成形された同一形状の上部コアカバー１０および下部コアカバー１１の外壁１２および内壁１３間に円環状の凹部が形成され、当該円環状の凹部内にコアが収納されている。

このコアは、フェライト等の磁性体からなる８個の円弧柱状のコア片１４によって構成されたものである。ちなみに、８個のコア片６は、全て同一形状に形成されており、隣接するコア片６との間に等しいギャップＧが形成された状態で、上記環状凹部内に収納されている。これにより、上下部コアカバー１０、１１の円環状の凹部内には、全体としてリング状（円環状）をなし、かつ相互間に同一寸法のギャップＧが形成された８個のコア片１４からなる上記コアが配置されている。

ここで、上下部コアカバー１０、１１の天板あるいは底板には、それぞれ隣接するコア片１４間に突出して、両コア片１４のギャップＧを一定の保持する突起部１５が一体に形成されている。そして、このチョークコイルは、図３に示したもとの同様に、上記コアを収納した上下部コアカバー１０、１１の外周に、コイル（図示を略す。）が巻回されることにより構成されている。

以上の構成からなる第１および第２の実施形態に示したチョークコイルによれば、リング状のコアを周方向に複数（両実施形態においてはいずれも８個）に分割したコア片６、１４によって構成し、かつ隣接するコア６、１４片間に等間隔のギャップＧを形成しているために、コア全体として、コア片６、１４間のギャップＧの総和となる大きなギャップ（８×Ｇ）を形成することができる。これにより、大電流の仕様にも、容易に対応することができる。

しかも、リング状のコアは、周方向に等間隔をおいて均等なギャップＧが分散・形成されているために、磁束の偏りが生じることを抑制することができる。この結果、安定的な特性を得ることができる。さらに、リング状のコアは、予め８分割されたコア片６、１４によって形成されているために、強い振動を受ける機器類に組み込まれた場合にも、割れやひびが生じるおそれもない。

加えて、上下部コアカバー１、２、１０、１１の内壁面に、ギャップＧを保持した状態で各々のコア片６、１４を位置決めする突起部５、１５を形成しているために、組み立てが容易であるとともに、確実に上記特性の安定性を担保することができる。

さらに、リング状のコアを構成する各コア片６、１４を、各々同一の形状に形成するとともに、コアカバーも、同一形状の上部コアカバー１、１０および下部コアカバー２、１１によって形成しているために、当該コア片６、１４あるいは上下部コアカバー１、２、１０、１１を各々一種類の金型によって構成することができ、経済的であるとともに、部品管理が容易になる。

なお、上記第１および第２の実施形態においては、いずれも上下部コアカバー１、２あるいは１０、１１を、一種類の金型によって成形された同一形状のものを天地することにより用いた場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、下部コアカバー２０をコア片の略全長を収納可能な深底に形成し、上部コアカバー２１を、上記下部コアカバー２０の上部開口を閉じる蓋状に形成することも可能である。

大電流仕様にも安定的に対応可能な、ＥＭＩ対策用のトロイダル構造のチョークコイルとして利用可能である。

１、１０、２０ 上部コアカバー
２、１１、２１ 下部コアカバー
３、１２ 外壁
４、１３ 内壁
５、１５ 突起部
６、１４ コア片

Claims (4)

1. リング状のコアの外周に、コイルが巻回されたトロイダル構造のチョークコイルにおいて、上記リング状のコアは、複数のコア片が全体としてリング状に配置されるとともに、周方向に隣接する上記コア片の対向面間にギャップが形成されてなることを特徴とするチョークコイル。
2. 上記リング状のコアの外周に、当該リング状のコアを覆う絶縁材からなるコアカバーが配置されるとともに、当該コアカバー内に、上記ギャップを保持した状態で各々の上記コア片を位置決めする突起部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチョークコイル。
3. 上記コア片は、各々長辺を外周側に、短辺を内周側に配して斜辺を周方向に対向させた台形柱状または円環を複数に分割した円弧柱状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のチョークコイル。
4. 上記コアカバーは、リング状の天板を有する筒状の上部コアカバーと、リング状の底板を有する筒状の下部コアカバーを備えてなり、これら上部コアカバーおよび下部コアカバーが同一形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のチョークコイル。

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