JP2014082342A - Choke coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタンスによりノイズを抑制するチョークコイルに関する。 The present invention relates to a choke coil that suppresses noise by inductance.
電気的ノイズ対策部品の分野において、互いに磁気絶縁された複数のコイルを集積化したチョークコイルについて検討がなされている。 In the field of electrical noise countermeasure parts, a choke coil in which a plurality of coils magnetically insulated from each other are integrated has been studied.
例えば特許文献1には、金属からなる遮蔽部材によりコイル間の磁気的な分離のほかに、静電的な分離を図る構成が開示されている。
For example,
特許文献1のように金属からなる遮蔽部材を用いるためには、複数の軟磁性コアの間に遮蔽部材を挟み込んで接着材などにより固定する余分な工程が必要となるという課題がある。
In order to use a shielding member made of metal as in
さらに、固定するための接着剤等の応力により、ビラリ効果(逆磁歪効果)に起因して軟磁性コアが特性変化を起こし、チョークコイルの特性が低下する場合があるという課題がある。 Furthermore, due to stress such as an adhesive for fixing, there is a problem that the characteristic of the soft magnetic core may change due to the billiary effect (inverse magnetostrictive effect), and the characteristics of the choke coil may deteriorate.
従って本発明の目的は、良好な特性を得るために、遮蔽部材を用いずにコイル間の磁気分離を行うことができるチョークコイルを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a choke coil that can perform magnetic separation between coils without using a shielding member in order to obtain good characteristics.
本発明は、連結磁路部を共有する第1の閉磁路と第2の閉磁路を有する一体成型された軟磁性コアと、第1のコイルと、第2のコイルを備え、前記第1のコイルは前記第1の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、前記第2のコイルは前記第2の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、前記第1のコイルと前記第2のコイルの巻き軸は互いに直交し、前記第1のコイルの巻き軸は、前記第2のコイルの中心部に向いているチョークコイルにより上記課題を解決する。 The present invention includes an integrally molded soft magnetic core having a first closed magnetic path and a second closed magnetic path that share a coupling magnetic path portion, a first coil, and a second coil, The coil is configured to circulate around the core portion of the first closed magnetic path, and the second coil is configured to circulate around the core portion of the second closed magnetic path, and the first coil and the first coil The winding axis of the second coil is orthogonal to each other, and the winding axis of the first coil solves the above problem by a choke coil facing the center of the second coil.
さらに、前記第1のコイルは第1の円筒ボビンを有し、前記第2のコイルは第2の円筒ボビンを有し、前記第1の円筒ボビンの外径は第2の円筒ボビンの巻き軸方向の長さに等しいことが好ましい。 Furthermore, the first coil has a first cylindrical bobbin, the second coil has a second cylindrical bobbin, and the outer diameter of the first cylindrical bobbin is the winding axis of the second cylindrical bobbin. Preferably equal to the length in the direction.
また、前記第1の円筒ボビンの外径と巻き軸方向の長さが等しく、前記第2の円筒ボビンの外径と巻き軸方向の長さが等しければなお良い。 The outer diameter of the first cylindrical bobbin is equal to the length in the winding axis direction, and the outer diameter of the second cylindrical bobbin is equal to the length in the winding axis direction.
また、前記中芯部の磁路に垂直な断面の断面積よりも、連結磁路部の磁路に垂直な断面積の方が大きいことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the cross-sectional area perpendicular to the magnetic path of the connecting magnetic path part is larger than the cross-sectional area of the cross-section perpendicular to the magnetic path of the core part.
本発明によって、遮蔽部材を用いずにコイル間の磁気分離を行うことができるチョークコイルを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a choke coil that can perform magnetic separation between coils without using a shielding member.
本発明の実施形態について、図と共に説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明における実施形態1のチョークコイルを示す正面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a choke coil according to a first embodiment of the present invention.
一体成型により作成された軟磁性コア1は、磁気ギャップを有しておらず、中芯111、外脚112、連結部100、113により日の字型に構成される第1の閉磁路と、中芯121、外脚122、連結部100、123により日の字型に構成される第2の閉磁路を有している。
The soft
さらに、中芯111には円筒ボビン21を有するコイル31が巻き回され、中芯121には円筒ボビン22を有するコイル32が巻き回されている。
Further, a
ここで、円筒ボビン21、22を歯車付の分割円筒ボビンとすれば巻線工程を効率化できるため、望ましい。
Here, if the
コイル31への通電により生じる磁束は、主に第1の閉磁路内にあり、コイル32への通電により生じる磁束は、主に第2の閉磁路内にある。
The magnetic flux generated by energizing the
ここで、第1の閉磁路と第2の閉磁路は連結部100を共有しているため、連結部100を介して第1の閉磁路と第2の閉磁路の磁束が相互に干渉することもあり得るが、コイル31の巻き軸とコイル32の巻き軸が互いに直交し、コイル31の巻き軸がコイル32の中心部に向くよう構成することで、コイル31から生じ、コイル32の中芯121へ両端から流れ込む磁束は互いに逆向きであるために相殺され、コイル32から生じ、コイル31の中芯111の両端から流れ込む磁束も同様に相殺されることから、結合係数が小さくなり、コイル31とコイル32の間が磁気分離される。また、コイル31から生じ、中芯121両端から流れ込む磁束の相殺をより確実なものとするためには、2つの外脚112の磁路に垂直な断面積を等しくすることが望ましい。同様に、コイル32から生じ、中芯111両端から流れ込む磁束の相殺をより確実なものとするためには、中芯121と、外脚122若しくは連結部100との間の連結部123の磁路に垂直な断面積を均一なものとすることが望ましい。
Here, since the first closed magnetic path and the second closed magnetic path share the connecting
さらに、連結部100の磁路に直交する断面の断面積を、中芯111、121の磁路に直交する断面の断面積よりも広くすることで、第1の閉磁路と第2の閉磁路からの磁束による磁気飽和を抑えることができると共に、第1の閉磁路と第2の閉磁路からの磁束が干渉することも抑制されるため、コイル31とコイル32の磁気分離をより確実に行うこととなり、望ましい。
Furthermore, by making the cross-sectional area of the cross section orthogonal to the magnetic path of the
また、互いに磁気分離されたコイル31とコイル32とすることで、2つの互いに磁気干渉しないコイルを有するチョークコイルとすることができ、2つのチョークコイルを実装する場合よりも回路部品としての実装面積を削減することができる。
Further, by using the
すなわち本発明は、連結部100を共有する第1の閉磁路と第2の閉磁路を有する一体成型された軟磁性コア1と、第1のコイル31と、第2のコイル31を備え、第1のコイル31は第1の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、第2のコイル32は第2の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、第1のコイル31と第2のコイル32の巻き軸は互いに直交し、第1のコイル31の巻き軸は、第2のコイル32の中心部に向いているチョークコイルの実施形態を取り得る。ここで、コイル32の中心部とは厳密な中心点を意味するものではなく、コイル31の巻き軸が向くことで必要な磁気分離が得られる程度中心に近ければ、中心部に含まれる。
That is, the present invention includes an integrally molded soft
ここで、円筒ボビン21の巻き軸方向の長さをL1、外径をW1、円筒ボビン32の巻き軸方向の長さをL2、外径をW2として、本実施形態におけるチョークコイルを小型化する上での望ましい条件を特定する。
Here, the length of the
一方、軟磁性コア1の外形を長方形とすることで軟磁性コアの金型を単純化でき、回路部品の配置を設計する上での利便性からも望ましい。
On the other hand, by making the outer shape of the soft
従って、軟磁性コア1の外形を長方形とする場合、コイル31、32の巻き数及び巻線断面積に起因する直流抵抗を低減させる上では、コイル31、32の体積を最大限確保するためにW1とL2の寸法を等しくすることが望ましい。
Accordingly, when the outer shape of the soft
また、コイル31、32の外径を等しく、すなわちW1とW2の寸法を等しくすることで、例えばコイル31、32の巻き軸が回路基板面と平行となるように実装した場合の高さを低く抑えることができるため、望ましい。
Further, by making the outer diameters of the
(実施形態2)
図2は、本発明における実施形態2のチョークコイルを示す正面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a front view showing the choke coil according to the second embodiment of the present invention.
実施形態1における図1の外脚122を省いているが、中芯121、連結部100、123により第2の閉磁路をロの字型に構成できるため、外脚122を省略しても良いことになる。
Although the
(実施形態3)
図3は、本発明における実施形態3のチョークコイルを示す正面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a front view showing a choke coil according to a third embodiment of the present invention.
実施形態2における図2のチョークコイルとは、円筒ボビン21に巻き回されるのが2つのコイル311、312であり、コイル311、312の間には絶縁仕切部211が設けられ、円筒ボビン22に巻き回されるのが2つのコイル321、322であり、コイル321、322の間には絶縁仕切部221が設けられている点が異なる。
In the second embodiment, the choke coil of FIG. 2 includes two
コイル311とコイル312を、互いに同じ巻き数であり、互いに等しい電流を通電した際に第1の閉磁路内で互いに逆方向の磁束が生じ打ち消しあうよう構成することで、コモンモードチョークコイルを構成することができる。
The
また、同様に、コイル321とコイル322を、互いに同じ巻き数であり、互いに等しい電流を通電した際に第2の閉磁路内で互いに逆方向の磁束が生じ打ち消しあうよう構成することで、コモンモードチョークコイルを構成することができる。
Similarly, the
従って、実施形態1と同様に、2つの互いに磁気干渉しないコモンモードチョークコイルを有する構成とすることができ、2つのコモンモードチョークコイルを実装する場合よりも回路部品としての実装面積を削減することができる。 Accordingly, similarly to the first embodiment, it is possible to adopt a configuration having two common mode choke coils that do not magnetically interfere with each other, and to reduce the mounting area as a circuit component compared to the case where two common mode choke coils are mounted. Can do.
図4は、本発明における実施形態3のチョークコイルを用いたノイズフィルタを示す回路図である。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a noise filter using the choke coil according to the third embodiment of the present invention.
交流電源41からコイル311、312、コイル321、322を経由して負荷42に電力が供給される構成となっている。
Electric power is supplied from the
コイル311、312、及びコイル321、322はコモンモードチョークコイルを構成している。
The
また、コイル311とコイル321の間にはバイパスコンデンサCy1の一端が導電接続され、バイパスコンデンサCy1の他端は接地されている。
In addition, one end of the bypass capacitor Cy1 is conductively connected between the
同様に、コイル312とコイル322の間にはバイパスコンデンサCy2の一端が導電接続され、バイパスコンデンサCy2の他端は接地されている。
Similarly, one end of the bypass capacitor Cy2 is conductively connected between the
このように構成することで、交流電源41で発生したコモンモードノイズはコモンモードチョークコイルとしてのコイル311、312、及びコイル321、322により除かれ、ノーマルモードノイズはバイパスコンデンサCy1、Cy2により除かれることとなる。
With this configuration, common mode noise generated in the
(実施形態4)
図5は、本発明における実施形態4のチョークコイルを示す正面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a front view showing a choke coil according to a fourth embodiment of the present invention.
実施形態2における図2のチョークコイルとは、一体成型された軟磁性コア1が連結部101、133、中芯131が追加されている構成である点と、円筒ボビン23を有するコイル33が追加されている点が異なる。
The choke coil of FIG. 2 in the second embodiment has a configuration in which the integrally formed soft
連結部101、133、中芯131により第3の閉磁路をロの字型に構成できる。
The third closed magnetic circuit can be formed in a square shape by the connecting
この場合、実施形態1と同様に、第1の閉磁路と第3の閉磁路は連結部101を共有しているため、連結部101を介して第1の閉磁路と第3の閉磁路の磁束が相互に入り込むこともあり得るが、コイル31の巻き軸とコイル33の巻き軸が互いに直交し、コイル31の巻き軸がコイル33の中心部に向くよう構成することで、コイル31とコイル33の磁束が相互に入り込むことで、結合係数を最小限におさえることができ、磁気分離を行うことができる。
In this case, as in the first embodiment, the first closed magnetic path and the third closed magnetic path share the connecting
なお、コイル32とコイル33の巻き軸は直交していないが、間に連結部100、101、及び第1の閉磁路を挟んでいるため、ある程度磁気分離を行うことができる。特にコイル31への通電により外脚112が磁気飽和を起こさせることで、コイル32とコイル33の間の磁気分離をより確実なものとすることができる。
Although the winding axes of the
さらに、連結部101の磁路に直交する断面の断面積を、中芯111、131の磁路に直交する断面の断面積よりも広くすることで、第1の閉磁路と第3の閉磁路からの磁束による磁気飽和を抑えることができると共に、第1の閉磁路と第3の閉磁路からの磁束が干渉することも抑制されるため、コイル31とコイル33の磁気分離をより確実に行うこととなり、望ましい。
Furthermore, by making the cross-sectional area of the cross section orthogonal to the magnetic path of the connecting
また、互いに磁気分離されたコイル31、32、33とすることで、互いに磁気干渉しないコイルを有するチョークコイルとすることができ、3つのチョークコイルを実装する場合よりも回路部品としての実装面積を削減することができる。
Further, by using the
なお、コイル31、33は、各々実施形態3と同様にコモンモードチョークコイルとして構成してもよく、第2の閉磁路と第3の閉磁路を実施形態1と同様に日の字型の構成としてもよい。
The
(実施例1)
実施形態2における図2の構成でチョークコイルを構成した。コイル31、32への通電によるインダクタンスを共に6.5mHとした。
Example 1
A choke coil was configured with the configuration of FIG. Both inductances due to energization of the
一方のコイル両端に交流電圧を印加し、他方のコイル両端を開放して誘導電圧を測定することでコイル31、32間の結合係数を測定したところ、3.0×10−4となり、充分に磁気分離されていることが確認された。
When the coupling coefficient between the
(実施例2)
実施形態3における図3、図4の構成でバイパスコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを構成した。
(Example 2)
A bypass capacitor and a common mode choke coil were configured with the configurations of FIGS. 3 and 4 in the third embodiment.
コイル311、312、321、322への通電によるインダクタンスを全て6.5mHとし、バイパスコンデンサCy1、Cy2を4.7nFとしてノイズフィルタの減衰量を測定した。
The inductance of the noise filter was measured by setting all the inductances due to energization to the
交流電源41から負荷42への信号に300kHzのコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを加えたところ、いずれも−80dBまで減衰した。
When 300 kHz common mode noise and normal mode noise were added to the signal from the
軟磁性コア 1
円筒ボビン 21、22、23
コイル 31、32、33、311、312、321、322
交流電源 41
負荷 42
連結部 100、101、113、123、133
中芯 111、121、131
外脚 112、122、
絶縁仕切部 211、221
長さ L1、L2
幅 W1、W2
バイパスコンデンサ Cy1、Cy2
Soft
Length L1, L2
Width W1, W2
Bypass capacitors Cy1, Cy2
Claims (4)
第1のコイルと、
第2のコイルを備え、
前記第1のコイルは前記第1の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、
前記第2のコイルは前記第2の閉磁路の中芯部を周回するよう構成され、
前記第1のコイルと前記第2のコイルの巻き軸は互いに直交し、
前記第1のコイルの巻き軸は、前記第2のコイルの中心部に向いていることを特徴とするチョークコイル。 An integrally molded soft magnetic core having a first closed magnetic path and a second closed magnetic path sharing a coupling portion;
A first coil;
Comprising a second coil;
The first coil is configured to circulate around a core portion of the first closed magnetic path;
The second coil is configured to circulate around a core portion of the second closed magnetic path;
The winding axes of the first coil and the second coil are orthogonal to each other,
The choke coil according to claim 1, wherein a winding axis of the first coil is directed to a center portion of the second coil.
前記第2のコイルは第2の円筒ボビンを有し、
前記第1の円筒ボビンの外径は第2の円筒ボビンの巻き軸方向の長さに等しいことを特徴とする請求項1に記載のチョークコイル。 The first coil has a first cylindrical bobbin;
The second coil has a second cylindrical bobbin;
2. The choke coil according to claim 1, wherein an outer diameter of the first cylindrical bobbin is equal to a length of the second cylindrical bobbin in a winding axis direction.
前記第2の円筒ボビンの外径と巻き軸方向の長さが等しいことを特徴とする請求項2に記載のチョークコイル。 The outer diameter of the first cylindrical bobbin is equal to the length in the winding axis direction,
The choke coil according to claim 2, wherein an outer diameter of the second cylindrical bobbin is equal to a length in a winding axis direction.
連結磁路部の磁路に垂直な断面積の方が大きいことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のチョークコイル。 Than the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the magnetic path of the core portion,
The choke coil according to any one of claims 1 to 3, wherein a cross-sectional area perpendicular to the magnetic path of the coupling magnetic path portion is larger.
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