JP2014017365A

JP2014017365A - 大電流用コイル

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Publication number: JP2014017365A
Application number: JP2012153573A
Authority: JP
Inventors: Takeji Yoda; 武治依田; Katsuyuki Nekotsuka; 克行猫塚; Hidetoshi Yokota; 英俊横田
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: JP6101441B2

Abstract

【課題】簡単な構成を採用しながらも、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができる大電流用コイルを提供する。
【解決手段】大電流用コイル１０Ａの巻回部１６は、入力側部材１８と、入力側折り返し部材２０と、出力側部材２２と、出力側折り返し部材２４と、入力側折り返し部材２０と出力側折り返し部材２４とを連結する連結部材２６とを有し、連結部材２６の板面の幅Ｗａは、入力側部材１８、入力側折り返し部材２０、出力側部材２２及び出力側折り返し部材２４の各板面の幅より広い。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば高電力電気装置あるいはインバータ等の電力変換装置等に使用されるノイズフィルタ等に用いられる大電流用コイルに関する。

ノイズフィルタは、コイル及びコンデンサから構成され、電源回路のノイズ抑制を目的に使用される。近年、これらの電源回路を使用する装置においては、大電流化及び小型化が進んでおり、同装置に使用されるノイズフィルタもその例外でない。

従来、大電流化させる方法としては、例えば特許文献１の図１０に示すように、コアにコイル形成用金属板（ブスバー）を貫通させてコイルを構成する方法があり、さらに小型化させる方法として、特許文献１の図１及び図２等並びに特許文献２の図１及び図２等のようにコイル形成用金属板を巻回してコイルを構成する方法が提案されている。特許文献１記載のコイルは、コイル形成用金属板をねじ止めにより巻線化させた構造を採用し、特許文献２記載のコイルは、コイル形成用金属板をはんだ付けにより巻線化させた構造を採用しており、いずれも大電流化及び一定の小型化を達成することができるようになった。

コイルのインダクタンス値Ｌは、Ｌ＝Ｌｘ×Ｎ^２×Ｄで計算される（Ｌｘ：コア１貫通あたりのインダクタンス値、Ｎ：コイル巻き数、Ｄ：コア使用数）。従って、コア貫通タイプにおいては、コア数を増加させることで、また、コア巻きタイプでは、巻数を増加させることで、インダクタンス値Ｌを大きくすることができる。また、コア巻きタイプは、コア数削減によるスペース縮小により、製品を小さくすることが可能となる。また、コイルの許容電流は、コイル形成用金属板（ブスバー）の断面積に比例する。

特開平１０−１０６８６１号公報特開２００１−２７４０３０号公報

ところで、上述した従来のコイルは、コイル形成用金属板の板面同士をねじ止めしたりはんだ付けするようにしている。この場合、金属板の板面の幅を広くすると、コアの径を大きくする必要があり、その分、コイル全体のサイズが大きくなり、実装スペースも大きくなる。そこで、コイル全体の小型化を狙ってコイル形成用金属板の板面の幅を小さくすると、それに応じてコイル形成用金属板の表面積が小さくなり、放熱性が悪化する。そのため、コイル形成用金属板の板面の狭小化には限界があり、小型化並びに実装スペースの省スペース化を促進させることができない。また、従来のコイルは、コイル形成用金属板をＬ字形やそれ以上の複雑な形状に加工しなければならず、市販の金属板からの切り出し工数や材料ロスが大きい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成を採用しながらも、放熱効果を向上させることができ、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができ、しかも、加工工数の削減及び材料の有効利用を図ることができる大電流用コイルを提供することを目的とする。

［１］本発明に係る大電流用コイルは、実装面を有するトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻線される１以上の巻回部とを有する大電流用コイルにおいて、前記巻回部は、入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる入力側部材と、前記入力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向又は前記実装面とほぼ平行に延びる入力側折り返し部材と、出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる出力側部材と、前記出力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向又は前記実装面とほぼ平行に延びる出力側折り返し部材と、前記入力側折り返し部材と前記出力側折り返し部材とを連結する連結部材とを有し、前記各部材は、許容電流に対応した断面積以上の断面積を有し、前記連結部材の板面の幅は、前記入力側部材、前記入力側折り返し部材、前記出力側部材及び前記出力側折り返し部材の各板面の幅より広いことを特徴とする。

［２］本発明において、前記巻回部は、第１巻回部及び第２巻回部を有し、前記第１巻回部は、入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第１入力側部材と、前記第１入力側部材の端部から、前記実装面とほぼ平行に第１方向に延びる第１入力側折り返し部材と、出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第１出力側部材と、前記第１出力側部材の端部から、前記第１方向に延びる第１出力側折り返し部材と、前記第１入力側折り返し部材と前記第１出力側折り返し部材とを連結する第１連結部材とを有し、前記第２巻回部は、入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第２入力側部材と、前記第１入力側部材の端部から、前記第１方向と反対方向の第２方向に延びる第２入力側折り返し部材と、出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第２出力側部材と、前記第２出力側部材の端部から、前記第２方向に延びる第２出力側折り返し部材と、前記第２入力側折り返し部材と前記第２出力側折り返し部材とを連結する第２連結部材とを有し、前記第１巻回部における前記第１連結部材の板面の幅は、前記第１入力側部材、前記第１入力側折り返し部材、前記第１出力側部材及び前記第１出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広く、前記第２巻回部における前記第２連結部材の板面の幅は、前記第２入力側部材、前記第２入力側折り返し部材、前記第２出力側部材及び前記第２出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広くしてもよい。

［３］この場合、前記巻回部は、さらに第３巻回部を有し、入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第３入力側部材と、前記第３入力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向に延びる第３入力側折り返し部材と、出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第３出力側部材と、前記第３出力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向に延びる第３出力側折り返し部材と、前記第３入力側折り返し部材と前記第３出力側折り返し部材とを連結する第３連結部材とを有し、前記第３連結部材の板面の幅は、前記第３入力側部材、前記第２入力側折り返し部材、前記第３出力側部材及び前記第３出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広くしてもよい。

［４］本発明において、前記連結部材の板面の幅をＷａ、前記入力側部材、前記入力側折り返し部材、前記出力側部材及び前記出力側折り返し部材の各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂとしたとき、
Ｗａ≧１．５×Ｗｂ
であってもよい。

［５］さらに好ましくは、Ｗａ≧１．７×Ｗｂである。

［６］［４］又は［５］において、前記実装面の幅をＷｃとしたとき、
Ｗａ≦３×Ｗｃ
であることが好ましい。

［７］本発明において、前記入力側部材と前記入力側折り返し部材とが一体化され、前記出力側部材と前記出力側折り返し部材とが一体化されていてもよい。

本発明に係る大電流用コイルによれば、以下の効果を奏する。
（１）簡単な構成を採用しながらも、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができる。
（２）連結部材の板面の幅を広くし、表面積を大きくしたので、放熱効果が向上し、コイルの温度上昇を抑制することができる。
（３）市販のブスバーの長さ及び一部折り曲げ加工のみで、コイル形成用金属板を構成することができ、加工工数の削減、材料の有効利用を図ることができる。

本実施の形態に係る大電流用コイルが適用されるインバータの一例を示す回路図である。第１の実施の形態に係る大電流用コイル（第１コイル）の構成を示す斜視図である。図３Ａは第２の実施の形態に係る大電流用コイル（第２コイル）の構成を示す斜視図であり、図３Ｂは第１方向を説明するための図である。図４Ａは第２コイルを示す正面図であり、図４Ｂは第２コイルを示す背面図である。図５Ａは第２コイルを示す右側面図であり、図５Ｂは第２コイルを示す左側面図である。図６Ａは第２コイルを示す平面図であり、図６Ｂは第２コイルを示す底面図である。第３の実施の形態に係る大電流用コイル（第３コイル）の構成を示す斜視図である。図８Ａは第３コイルを示す正面図であり、図８Ｂは第３コイルを示す背面図である。図９Ａは第３コイルを示す右側面図であり、図９Ｂは第３コイルを示す左側面図である。図１０Ａは第３コイルを示す平面図であり、図１０Ｂは第３コイルを示す底面図である。第４の実施の形態に係る大電流用コイル（第４コイル）の構成を示す斜視図である。図１２Ａは第４コイルを示す正面図であり、図１２Ｂは第４コイルを示す背面図である。図１３Ａは第４コイルを示す右側面図であり、図１３Ｂは第４コイルを示す左側面図である。図１４Ａは第４コイルを示す平面図であり、図１４Ｂは第４コイルを示す底面図である。

以下、本発明に係る大電流用コイルの実施の形態例を図１〜図１４Ｂを参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る大電流用コイル１０が適用される例えばインバータ１００について図１を参照しながら簡単に説明する。

このインバータ１００は、バッテリ１０２とモータ１０４間に、本実施の形態に係る大電流用コイル１０、アクロス・ザ・ライン・コンデンサ（Ｘコンデンサ）及びラインバイパスコンデンサ（Ｙコンデンサ）等を有するＥＭＩフィルタ１０６と、例えば２個のスイッチング素子等を有する整流回路１０８と、放電用の抵抗（放電抵抗）と平滑コンデンサとが並列に接続された平滑コンデンサ部１１０と、例えば６個のスイッチング素子を有する三相出力のインバータ回路１１２とを有する。

本実施の形態に係る大電流用コイル１０は、図１に示すように、単相二線式のチョークコイルや、三相三線式のチョークコイル（図示せず）等が挙げられる。

そして、第１の実施の形態に係る大電流用コイル（以下、第１コイル１０Ａと記す）は、図２に示すように、実装面１２（底面）を有する矩形状のトロイダルコア１４（コア数＝１）と、該トロイダルコア１４に巻線される１つの巻回部１６とを有する。

巻回部１６は、入力側部材１８と、入力側折り返し部材２０と、出力側部材２２と、出力側折り返し部材２４と、連結部材２６とを有する。各部材は、許容電流に対応した断面積以上の断面積を有する。

入力側部材１８は、入力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、出力側に延びる平板状の金属板にて構成されている。入力側部材１８の入力側端部には、図示しない入力端子台に接続するための貫通孔２８が形成されている。入力側部材１８の出力側端部１８ａは、トロイダルコア１４の中心軸Ｌｃを直交するように断面Ｌ字状に屈曲され、後述する入力側折り返し部材２０の取り付け部を構成している。

入力側折り返し部材２０は、入力側部材１８の出力側端部１８ａ（取り付け部）から、実装面１２から離間する方向に延びる角柱状の金属板にて構成されている。この入力側折り返し部材２０は、入力側部材１８の出力側端部１８ａに、例えばボルト（図示せず）により固定される。

出力側部材２２は、出力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、入力側に延びる平板状の金属板にて構成されている。出力側部材２２の出力側端部には、図示しない出力端子台に接続するための貫通孔３０が形成されている。出力側部材２２の入力側端部２２ａは、トロイダルコア１４の中心軸Ｌｃを直交するように断面Ｌ字状に屈曲され、後述する出力側折り返し部材２４の取り付け部を構成している。

出力側折り返し部材２４は、出力側部材２２の入力側端部２２ａ（取り付け部）から、実装面１２から離間する方向に延びる角柱状の金属板にて構成されている。この出力側折り返し部材２４は、出力側部材２２の入力側端部２２ａに、例えばボルト３２により固定される。入力側部材１８及び出力側部材２２は、入力側及び出力側の端子台の位置、寸法により、一部屈曲させてもよい。これにより、第１コイル１０Ａの取付け位置及び端子台の取付け位置の自由度を向上させることができる。また、入力側部材１８及び出力側部材２２は、出力側端部１８ａ及び入力側端部２２ａを屈曲せずに、入力側折り返し部材２０及び出力側折り返し部材２４を取り付けてもよい。

連結部材２６は、入力側折り返し部材２０と出力側折り返し部材２４とを連結する平板状の金属板にて構成されている。断面積は、上述した入力側部材１８や出力側部材２２の断面積とほぼ同じである。この連結部材２６は、入力側折り返し部材２０の上端面及び出力側折り返し部材２４の上端面にそれぞれ例えばボルト３２により固定される。

各部材において、電流の流れる方向の大きさ（寸法）を各部材の板面の長さ、それと直交する方向の大きさ（寸法）を各部材の板面の幅としたとき、連結部材２６の板面の幅は、入力側部材１８、入力側折り返し部材２０、出力側部材２２及び出力側折り返し部材２４の各板面の幅より広い。

具体的には、連結部材２６の板面の幅をＷａ（図２参照）、入力側部材１８、入力側折り返し部材２０、出力側部材２２及び出力側折り返し部材２４の各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂ（図示せず）としたとき、
Ｗａ≧１．５×Ｗｂ
が好ましく、さらに好ましくは、
Ｗａ≧１．７×Ｗｂ
である。

また、トロイダルコア１４の実装面１２において、該実装面１２の長辺と直交する方向の大きさ（寸法）を、実装面１２の幅Ｗｃ（図示せず）としたとき、
Ｗａ≦３×Ｗｃ
である。連結部材２６の板面の幅Ｗａが３×Ｗｃよりも大きくなると、第１コイル１０Ａ全体のサイズが大きくなり、サイズの小型化要請に対応できなくなるからである。

このように、第１コイル１０Ａにおいては、連結部材２６の板面の幅Ｗａを上述のように広く設定し、連結部材２６の表面積を大きくしたので、連結部材２６での放熱効果が向上し、巻回部１６での温度上昇を抑制することができる。そのため、巻回スペースの狭い箇所で、幅の狭い部材を使用することが可能となる。これは、トロイダルコア１４の径の縮小化及び実装面１２の縮小化につながり、第１コイル１０Ａの小型化並びに実装スペースの省スペース化を促進させることができる。また、簡単な構成を採用しながらも、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができる。しかも、市販のブスバーの長さ及び一部折り曲げ加工のみで、各部材（入力側部材１８、入力側折り返し部材２０、出力側部材２２、出力側折り返し部材２４、連結部材２６）を構成することができ、加工工数の削減、材料の有効利用を図ることができる。なお、入力側部材１８及び出力側部材２２の配置は上下逆でもよい。

次に、第２の実施の形態に係る大電流用コイル（以下、第２コイル１０Ｂと記す）について図３Ａ〜図６Ｂを参照しながら説明する。

この第２コイル１０Ｂは、二相二線式のチョークコイルの一例を示し、コア数が２のトロイダルコア１４と、２つの巻回部１６（第１巻回部１６Ａ及び第２巻回部１６Ｂ）とを有する。なお、図１と対応する部材については、それぞれ同じ参照符号を付してその重複説明を省略する。

第１巻回部１６Ａは、図３Ａ、図４Ａ〜図６Ｂに示すように、第１入力側部材１８Ａと、第１入力側折り返し部材２０Ａと、第１出力側部材２２Ａと、第１出力側折り返し部材２４Ａと、第１連結部材２６Ａとを有する。

第１入力側部材１８Ａは、入力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、出力側に延びる平板状の金属板にて構成されている。

第１入力側折り返し部材２０Ａは、第１入力側部材１８Ａの端部から、実装面１２とほぼ平行な第１方向ｘ１に延びる平板状の金属板にて構成されている。ほぼ平行とは、図３Ｂに示すように、実装面１２の長辺１２ａと平行な線Ｌａと第１方向ｘ１とのなす角θが上方向に０°以上５°以下、下方向に０°以上５°以下の範囲にあることを示す。この第１入力側折り返し部材２０Ａは、第１入力側部材１８Ａの出力側端面に、例えばボルト３２により固定される。

第１出力側部材２２Ａは、出力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、入力側に延びる平板状の金属板にて構成されている。

第１出力側折り返し部材２４Ａは、第１出力側部材２２Ａの端部から、上述の第１方向ｘ１に延びる平板状の金属板にて構成されている。この第１出力側折り返し部材２４Ａは、第１出力側部材２２Ａの入力側端面に、例えばボルト３２により固定される。

第１連結部材２６Ａは、第１入力側折り返し部材２０Ａと第１出力側折り返し部材２４Ａとを連結する平板状の金属板にて構成されている。断面積は、上述した第１入力側部材１８Ａや第１出力側部材２２Ａの断面積とほぼ同じである。第１連結部材２６Ａは、該第１連結部材２６Ａの入力側の側面と第１入力側折り返し部材２０Ａの出力側主面とが例えばボルト３２によって固定され、さらに、第１連結部材２６Ａの出力側の側面と第１出力側折り返し部材２４Ａの入力側主面とが例えばボルト３２によって固定されることで、第１入力側折り返し部材２０Ａと第１出力側折り返し部材２４Ａとに固定される。

第２巻回部１６Ｂも、上述した第１巻回部１６Ａと同様の構成を有し、入力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、出力側に延びる平板状の金属板による第２入力側部材１８Ｂと、該第２入力側部材１８Ｂの端部から、第１方向ｘ１と反対方向の第２方向ｘ２に延びる平板状の金属板による第２入力側折り返し部材２０Ｂと、出力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、入力側に延びる平板状の金属板による第２出力側部材２２Ｂと、該第２出力側部材２２Ｂの端部から、第２方向ｘ２に延びる平板状の金属板による第２出力側折り返し部材２４Ｂと、第２入力側折り返し部材２０Ｂと第２出力側折り返し部材２４Ｂとを連結する平板状の金属板による第２連結部材２６Ｂとを有する。

この場合も、第２入力側折り返し部材２０Ｂは、第２入力側部材１８Ｂの出力側端面に、例えばボルト３２により固定され、第２出力側折り返し部材２４Ｂは、第２出力側部材２２Ｂの入力側端面に、例えばボルト３２により固定される。また、第２連結部材２６Ｂは、該第２連結部材２６Ｂの入力側の側面と第２入力側折り返し部材２０Ｂの出力側主面とが例えばボルト３２によって固定され、さらに、第２連結部材２６Ｂの出力側の側面と第２出力側折り返し部材２４Ｂの入力側主面とが例えばボルト３２によって固定されることで、第２入力側折り返し部材２０Ｂと第２出力側折り返し部材２４Ｂとに固定される。

そして、第１連結部材２６Ａの板面の幅は、第１入力側部材１８Ａ、第１入力側折り返し部材２０Ａ、第１出力側部材２２Ａ及び第１出力側折り返し部材２４Ａの各板面の幅よりも広い。同様に、第２連結部材２６Ｂの板面の幅は、第２入力側部材１８Ｂ、第２入力側折り返し部材２０Ｂ、第２出力側部材２２Ｂ及び第２出力側折り返し部材２４Ｂの各板面の幅よりも広い。

具体的には、第１連結部材２６Ａ及び第２連結部材２６Ｂの各板面の幅をＷａ１及びＷａ２（図４Ａ及び図４Ｂ参照）、第１入力側部材１８Ａ、第１入力側折り返し部材２０Ａ、第１出力側部材２２Ａ及び第１出力側折り返し部材２４Ａの各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂ１（図示せず）、第２入力側部材１８Ｂ、第２入力側折り返し部材２０Ｂ、第２出力側部材２２Ｂ及び第２出力側折り返し部材２４Ｂの各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂ２（図示せず）としたとき、
Ｗａ１≧１．５×Ｗｂ１
Ｗａ２≧１．５×Ｗｂ２
が好ましく、さらに好ましくは、
Ｗａ１≧１．７×Ｗｂ１
Ｗａ２≧１．７×Ｗｂ２
である。

また、トロイダルコア１４の実装面１２の幅（コア数＝２を含めた全体の幅）をＷｃ（図６Ｂ参照）としたとき、
Ｗａ１≦３×Ｗｄ
Ｗａ２≦３×Ｗｄ
である。

このように、第２コイル１０Ｂにおいて、第１連結部材２６Ａ及び第２連結部材２６Ｂの各板面の幅Ｗａ１及びＷａ２を上述のように広く設定し、第１連結部材２６Ａ及び第２連結部材２６Ｂの各表面積を大きくしたので、第１連結部材２６Ａ及び第２連結部材２６Ｂでの放熱効果が向上し、第１巻回部１６Ａ及び第２巻回部１６Ｂでの温度上昇を抑制することができる。そのため、巻回スペースの狭い箇所で、幅の狭い部材を使用することが可能となる。これは、トロイダルコア１４の径の縮小化及び実装面１２の縮小化につながり、第２コイル１０Ｂの小型化並びに実装スペースの省スペース化を促進させることができる。また、簡単な構成を採用しながらも、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができる。しかも、市販のブスバーの長さ及び一部折り曲げ加工のみで、各部材を構成することができ、加工工数の削減、材料の有効利用を図ることができる。

特に、第２コイル１０Ｂにおいては、第１連結部材２６Ａ及び第２連結部材２６Ｂを、トロイダルコア１４の上面（又は実装面）に対向する部分ではなく、トロイダルコア１４の側面に対向する部分に配置することができるため、トロイダルコア１４の実装面１２のうち、コアの配列方向と直交する辺の長さ（長辺１２ａ）及びトロイダルコア１４の高さを短くすることが可能となり、実装面１２の面積をさらに縮小化でき、第２コイル１０Ｂの小型化並びに実装スペースの省スペース化をさらに促進させることができる。図５Ａ及び図５Ｂでは、トロイダルコア１４の実装面１２の長辺１２ａを短くした例を示す。

次に、第３の実施の形態に係る大電流用コイル（以下、第３コイル１０Ｃと記す）について図７〜図１０Ｂを参照しながら説明する。

この第３コイル１０Ｃは、上述した第２コイル１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、第１巻回部１６Ａにおける第１入力側部材１８Ａと第１入力側折り返し部材２０Ａとが一体化されて構成され、同様に、第１出力側部材２２Ａと第１出力側折り返し部材２４Ａとが一体化されて構成され、第２巻回部１６Ｂにおける第２入力側部材１８Ｂと第２入力側折り返し部材２０Ｂとが一体化されて構成され、同様に、第２出力側部材２２Ｂと第２出力側折り返し部材２４Ｂとが一体化されて構成されている点で異なる。

具体的には、第１入力側部材１８Ａ、第１出力側部材２２Ａ、第２入力側部材１８Ｂ及び第２出力側部材２２Ｂの各長さが第２コイル１０Ｂの場合よりもそれぞれ長く設定されている。そして、第１入力側部材１８Ａの出力側端部及び第１出力側部材２２Ａの入力側端部が、それぞれ第１方向ｘ１に向くように断面Ｌ字状に屈曲され、これら屈曲された部分が第１入力側折り返し部材２０Ａ及び第１出力側折り返し部材２４Ａとして構成される。同様に、第２入力側部材１８Ｂの出力側端部及び第２出力側部材２２Ｂの入力側端部が、それぞれ第２方向ｘ２に向くように断面Ｌ字状に屈曲され、これら屈曲された部分が第２入力側折り返し部材２０Ｂ及び第２出力側折り返し部材２４Ｂとして構成される。

この第３コイル１０Ｃにおいては、上述した第２コイル１０Ｂと同様の効果を有し、トロイダルコア１４の実装面１２の長辺１２ａ及びトロイダルコア１４の高さを短くすることが可能となり、実装面１２の面積をさらに縮小化でき、第２コイル１０Ｂの小型化並びに実装スペースの省スペース化をさらに促進させることができる。図９Ａ及び図９Ｂでは、トロイダルコア１４の高さを短くした例を示す。特に、この第３コイル１０Ｃでは、ボルト３２の部品点数を減らすことができるため、コストの低減に有利である。

次に、第４の実施の形態に係る大電流用コイル（以下、第４コイル１０Ｄと記す）について図１１〜図１４Ｂを参照しながら説明する。

この第４コイル１０Ｄは、三相三線式のチョークコイルの一例を示し、コア数が２のトロイダルコア１４と、３つの巻回部１６（第１巻回部１６Ａ〜第３巻回部１６Ｃ）とを有する。なお、図２、図７〜図１０Ｂと対応する部材については、それぞれ同じ参照符号を付してその重複説明を省略する。

第１巻回部１６Ａは、上述した第３コイル１０Ｃにおける第１巻回部１６Ａと同じ構成を有し、第１入力側部材１８Ａと第１入力側折り返し部材２０Ａとが一体化され、第１出力側部材２２Ａと第１出力側折り返し部材２４Ａとが一体化されている。第２巻回部１６Ｂも、第３コイル１０Ｃにおける第２巻回部１６Ｂと同じ構成を有し、第２入力側部材１８Ｂと第２入力側折り返し部材２０Ｂとが一体化され、第２出力側部材２２Ｂと第２出力側折り返し部材２４Ｂとが一体化されている。

第３巻回部１６Ｃは、上述した図２の第１コイル１０Ａにおける巻回部１６と同じ構成を有し、入力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、出力側に延びる第３入力側部材１８Ｃと、該第３入力側部材１８Ｃの端部から、実装面１２から離間する方向に延びる第３入力側折り返し部材２０Ｃと、出力側からトロイダルコア１４の中心軸Ｌｃに沿ってトロイダルコア１４内を挿通し、入力側に延びる第３出力側部材２２Ｃと、該第３出力側部材２２Ｃの端部から、実装面１２から離間する方向に延びる第３出力側折り返し部材２４Ｃと、第３入力側折り返し部材２０Ｃと第３出力側折り返し部材２４Ｃとを連結する第３連結部材２６Ｃとを有する。

第３連結部材２６Ｃの板面の幅は、第３入力側部材１８Ｃ、第３入力側折り返し部材２０Ｃ、第３出力側部材２２Ｃ及び第３出力側折り返し部材２４Ｃの各板面の幅よりも広い。具体的には、第３連結部材２６Ｃの板面の幅をＷａ３（図１４Ａ参照）、第３入力側部材１８Ｃ、第３入力側折り返し部材２０Ｃ、第３出力側部材２２Ｃ及び第３出力側折り返し部材２４Ｃの各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂ３としたとき、
Ｗａ３≧１．５×Ｗｂ３
が好ましく、さらに好ましくは、
Ｗａ３≧１．７×Ｗｂ３
である。

また、トロイダルコア１４の実装面１２の幅（コア数＝２を含めた全体の面積）をＷｃ（図１４Ｂ参照）としたとき、
Ｗａ３≦３×Ｗｃ
である。

このように、第４コイル１０Ｄにおいて、第１連結部材２６Ａ〜第３連結部材２６Ｃの各板面の幅Ｗａ１〜Ｗａ３を上述のように広く設定し、第１連結部材２６Ａ〜第３連結部材２６Ｃの各表面積を大きくしたので、第１連結部材２６Ａ〜第３連結部材２６Ｃでの放熱効果が向上し、第１巻回部１６Ａ〜第３巻回部１６Ｃでの温度上昇を抑制することができる。そのため、巻回スペースの狭い箇所で、幅の狭い部材を使用することが可能となる。これは、トロイダルコア１４の径の縮小化及び実装面１２の縮小化につながり、第４コイル１０Ｄの小型化並びに実装スペースの省スペース化を促進させることができる。また、簡単な構成を採用しながらも、さらなる大電流化及び小型化の要請に対応することができる。しかも、市販のブスバーの長さ及び一部折り曲げ加工のみで、各部材を構成することができ、加工工数の削減、材料の有効利用を図ることができる。また、第１巻回部１６Ａ及び第２巻回部１６Ｂが第３コイル１０Ｃと同様の構成を有するため、トロイダルコア１４の高さを小さくすることができ、しかも、ボルトの部品点数を減らすことができるため、コストの低減に有利である。もちろん、第１巻回部１６Ａ及び第２巻回部１６Ｂの構成を第２コイル１０Ｂと同様の構成を有するようにしてもよい。

実施例１及び２と比較例について、周波数５０／６０Ｈｚ、振幅１０００Ａの電流を流し、そのときの発熱温度（温度差）を測定した。発熱温度は、測定開始から温度がほぼ一定になった段階の温度と、測定開始時の温度との差（温度差）を採用した。

（実施例１）
実施例１に係るコイルは、図２に示す第１コイル１０Ａと同様の構成を有し、連結部材２６の板面の幅Ｗａと、入力側部材１８、入力側折り返し部材２０、出力側部材２２及び出力側折り返し部材２４の各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂとの関係が
Ｗａ／Ｗｂ＝１．５
である。

（実施例２）
幅Ｗａ及びＷｂの関係が、
Ｗａ／Ｗｂ＝１．７
である点以外は、実施例１と同じである。

（比較例）
幅Ｗａ及びＷｂの関係が、
Ｗａ／Ｗｂ＝１．０
である点以外は、実施例１と同じである。

発熱温度（温度差）の測定結果を下記表１に示す。

表１から、Ｗａ／Ｗｂの値が大きくなるほど発熱温度が下がっていることがわかる。実施例１では、発熱温度が５１．５［℃］であり、比較例の５５．２［℃］と比して放熱効果が高く、巻回部１６での温度上昇を抑制することができていることがわかる。従って、Ｗａ／Ｗｂ≧１．５であれば、巻回スペースの狭い箇所で、幅の狭い部材を使用することが可能となる。さらに好ましくはＷａ／Ｗｂ≧１．７である。これにより、トロイダルコア１４の径の縮小化及び実装面１２の縮小化につながり、本実施の形態に係る大電流用コイル１０の小型化並びに実装スペースの省スペース化を促進させることができる。しかし、連結部材２６の板面の幅Ｗａがあまりに大きくなると、コイル全体のサイズが大きくなることから、トロイダルコア１４の実装面１２の幅の３倍以下にすることが好ましい。

なお、本発明に係る大電流用コイルは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…大電流用コイル１０Ａ〜１０Ｄ…第１コイル〜第４コイル
１２…実装面１４…トロイダルコア
１６…巻回部１８…入力側部材
１８Ａ〜１８Ｃ…第１入力側部材〜第３入力側部材
２０…入力側折り返し部材
２０Ａ〜２０Ｃ…第１入力側折り返し部材〜第３入力側折り返し部材
２２…出力側部材
２２Ａ〜２２Ｃ…第１出力側部材〜第３出力側部材
２４…出力側折り返し部材
２４Ａ〜２４Ｃ…第１出力側折り返し部材〜第３出力側折り返し部材
２６…連結部材
２６Ａ〜２６Ｃ…第１連結部材〜第３連結部材

Claims

実装面を有するトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻線される１以上の巻回部とを有する大電流用コイルにおいて、
前記巻回部は、
入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる入力側部材と、
前記入力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向又は前記実装面とほぼ平行に延びる入力側折り返し部材と、
出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる出力側部材と、
前記出力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向又は前記実装面とほぼ平行に延びる出力側折り返し部材と、
前記入力側折り返し部材と前記出力側折り返し部材とを連結する連結部材とを有し、
前記各部材は、許容電流に対応した断面積以上の断面積を有し、
前記連結部材の板面の幅は、前記入力側部材、前記入力側折り返し部材、前記出力側部材及び前記出力側折り返し部材の各板面の幅より広いことを特徴とする大電流用コイル。
請求項１記載の大電流用コイルにおいて、
前記巻回部は、第１巻回部及び第２巻回部を有し、
前記第１巻回部は、
入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第１入力側部材と、
前記第１入力側部材の端部から、前記実装面とほぼ平行に第１方向に延びる第１入力側折り返し部材と、
出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第１出力側部材と、
前記第１出力側部材の端部から、前記第１方向に延びる第１出力側折り返し部材と、
前記第１入力側折り返し部材と前記第１出力側折り返し部材とを連結する第１連結部材とを有し、
前記第２巻回部は、
入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第２入力側部材と、
前記第１入力側部材の端部から、前記第１方向と反対方向の第２方向に延びる第２入力側折り返し部材と、
出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第２出力側部材と、
前記第２出力側部材の端部から、前記第２方向に延びる第２出力側折り返し部材と、
前記第２入力側折り返し部材と前記第２出力側折り返し部材とを連結する第２連結部材とを有し、
前記第１巻回部における前記第１連結部材の板面の幅は、前記第１入力側部材、前記第１入力側折り返し部材、前記第１出力側部材及び前記第１出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広く、
前記第２巻回部における前記第２連結部材の板面の幅は、前記第２入力側部材、前記第２入力側折り返し部材、前記第２出力側部材及び前記第２出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広いことを特徴とする大電流用コイル。
請求項２記載の大電流用コイルにおいて、
前記巻回部は、さらに第３巻回部を有し、
入力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、出力側に延びる第３入力側部材と、
前記第３入力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向に延びる第３入力側折り返し部材と、
出力側から前記トロイダルコアの中心軸に沿って前記トロイダルコア内を挿通し、入力側に延びる第３出力側部材と、
前記第３出力側部材の端部から、前記実装面から離間する方向に延びる第３出力側折り返し部材と、
前記第３入力側折り返し部材と前記第３出力側折り返し部材とを連結する第３連結部材とを有し、
前記第３連結部材の板面の幅は、前記第３入力側部材、前記第２入力側折り返し部材、前記第３出力側部材及び前記第３出力側折り返し部材の各板面の幅よりも広いことを特徴とする大電流用コイル。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の大電流用コイルにおいて、
前記連結部材の板面の幅をＷａ、前記入力側部材、前記入力側折り返し部材、前記出力側部材及び前記出力側折り返し部材の各板面の幅のうち、最大の幅をＷｂとしたとき、
Ｗａ≧１．５×Ｗｂ
であることを特徴とする大電流用コイル。
請求項４記載の大電流用コイルにおいて、
Ｗａ≧１．７×Ｗｂ
であることを特徴とする大電流用コイル。
請求項４又は５記載の大電流用コイルにおいて、
前記実装面の幅をＷｃとしたとき、
Ｗａ≦３×Ｗｃ
であることを特徴とする大電流用コイル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の大電流用コイルにおいて、
前記入力側部材と前記入力側折り返し部材とが一体化され、
前記出力側部材と前記出力側折り返し部材とが一体化されていることを特徴とする大電流用コイル。