JP2015002316A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】巻線作業性の良いチョークコイルを提供する。【解決手段】中空円筒状の巻き芯１００と、鍔部１０１１、１０１２と、歯車部１０２１、１０２２を有する歯車ボビンと、巻線と、軟磁性コアを備え、鍔部１０１１、１０１２は巻き芯１００の巻き軸方向両端部に配され、歯車部１０２１、１０２２の回転軸が巻き芯１００の巻き軸と同一であることで、歯車部１０２１、１０２２により巻き芯１００は回動可能であり、鍔部１０１１、１０１２の少なくとも一方には、歯車ボビンの中空部より外側に、巻き軸と直交する方向へ貫通孔１０５１、１０５２が設けられ、貫通孔１０５１、１０５２より巻き芯側へ接続する溝部１０３１、１０３２が設けられ、巻線は、一端部より貫通孔１０５１、１０５２を挿通し、溝部１０３１、１０３２を介して巻き芯１００に巻き回されて他端部に至り、軟磁性コアは巻き芯１００の中空部に配されているチョークコイルとする。【選択図】図３

Description

本発明は、磁性コアに巻線を施し、巻線への通電により生じるインダクタンスを利用したチョークコイルに関する。

従来より、閉磁路コアに歯車付きボビンを取り付け、歯車に他の駆動機構付き歯車を噛み合わせて巻線を巻き回す構成のコモンモードチョークコイルが用いられている。

特許文献１では、歯車ボビンにリード線導入切り欠きを設け、切り欠きにリード線を引っ掛けて巻き回す構成が提案されている。

特許文献２には、磁性コアの構成に特徴を有する、歯車ボビンを用いたコモンモードチョークコイルが開示されている。

実開平０２−１１４１１３号公報 特許第５１９２５８２号公報

歯車ボビンに巻き回す巻線は、従来より比較的細い線径のものが用いられていたが、近年は大電流通電用途等への対応のため、従来よりも太い線径の巻線によりチョークコイルを構成することが求められている。

しかし、特許文献１の構成では切り欠きに引っ掛けるために、巻線に折り返し部を設ける作業が必要となるが、巻線の線径を太くすると巻線の剛性が高くなるため、巻線初期の作業性が悪いという課題がある。

また、巻線に折り返し部を設けたとしても、巻き回し作業の際、切り欠き部周辺に巻線からの応力が集中するという課題がある。

従って本発明は、大電流通電にも対応し得る、巻線作業性の良いチョークコイルを提供することを目的とする。

上記課題を本発明は、歯車ボビンと、巻線と、軟磁性コアを備え、前記歯車ボビンは、中空部を有し、前記歯車ボビンは、前記巻線の巻き軸方向に沿った円筒状であり、前記歯車ボビンは、さらに巻き芯、鍔部、及び歯車部を有し、前記鍔部は、前記歯車ボビンの前記巻き軸方向に沿った両端部に配され、前記歯車部の回転軸が前記歯車ボビンの巻き軸方向と同一であることで、前記歯車部により前記歯車ボビンは回動可能であり、前記鍔部の少なくとも一方には、前記巻き軸方向と直交する方向へ貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔より前記巻き芯側へ接続する溝部とが設けられ、前記巻線は、一端部を前記貫通孔へ挿通し、前記溝部を経て前記巻き芯に巻き回されて他端部に至り、前記軟磁性コアは前記巻き芯の中空部に配されているチョークコイルによって解決する。

また、前記歯車ボビンの前記巻き軸に沿った両端部に前記歯車部が各々配されていることが望ましい。

また、前記巻線の線径は、０．５ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが望ましい。

また、周方向に複数分割可能に構成した前記歯車ボビンを、一体成型され、閉磁路を構成した前記軟磁性コアに２つ装着し、前記巻線を２つの前記歯車ボビンに同じ回数だけ巻き回したコモンモードチョークコイルとすることが望ましい。

本発明によって、大電流通電にも対応し得る、巻線作業性の良いチョークコイルを提供することができる。

本発明における実施形態１のチョークコイルを示す斜視図である。 本発明における実施形態１の歯車ボビンを示す斜視図である。 本発明における実施形態１の歯車ボビンを示す、貫通孔の貫通方向から見た正面図である。 本発明における実施形態１の歯車ボビンへの巻線の巻き回し作業を示す説明図である。図４（ａ）は巻き回し開始時、図４（ｂ）巻き回し中の状態を示している。 本発明における実施形態２のチョークコイルを示す斜視図である。 本発明における実施形態２の歯車ボビンの分割した状態を示す斜視図である。 本発明における実施形態２の歯車ボビンを示す斜視図である。 本発明における実施形態２の歯車ボビンを示す断面図である。すなわち、図７の巻線収容部１０４１における歯車ボビンの巻き軸に対し垂直な断面となるＡＡ面の断面図である。 本発明における実施形態２の歯車ボビンへの巻線の巻き回し作業を示す説明図である。図９（ａ）は巻き回し開始時、図９（ｂ）巻き回し中、図９（ｃ）は巻き回し終了、図９（ｄ）は巻線端部引き出しの状態を示している。

（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斜視図である。

歯車ボビン１１、１２は、巻線２１、２２が巻き回され、軟磁性コア３に装着され、端子台４に載置されている。

ここで端子台４には、絶縁性の巻線仕切部４０が設けられ、巻線２１、２２間の絶縁性を高めている。

巻線２１、２２の始端部と終端部は端子台４より端子部４１として導出され、チョークコイルの実装される回路基板等に電気的に接続される。

軟磁性コア３は一体成型されたロの字の形状をしており、対向する２辺にそれぞれ巻線２１、２２が巻き回された歯車ボビン１１、１２が装着されている。

軟磁性コア３への歯車ボビン１１、１２の装着は、歯車ボビン１１、１２を周方向に複数分割可能に構成し、分割した歯車ボビン１１、１２を軟磁性コア３に装着し、歯車ボビン１１、１２の歯車部を他の駆動機構を有する歯車と噛み合わせ、回動させることで、巻線２１、２２を巻き回し、行うことができる。

コモンモードチョークコイルとして構成する場合は、巻線２１、２２の巻き数を等しくすればよい。

また、この場合、軟磁性コア３をＭｎＺｎフェライトとすることで、コモンモードノイズに対して高インピーダンスとすることができるため、望ましい。

巻線２１、２２の線径は、端子としての形態を保持する剛性を有するために、０．５ｍｍ以上であることが望ましく、０．７ｍｍ以上であれば、より望ましい。

また、近年は大電流通電への対応が求められている点からも、上記線径を有する巻線２１、２２とすることが望ましい。

図２は、本発明における実施形態１の歯車ボビンを示す斜視図である。

歯車ボビンは、巻き芯１００と、鍔部１０１１、１０１２と、歯車部１０２１、１０２２と、図示されない貫通孔と、溝部１０３１、１０３２と、巻線収容部１０４を有する。

巻き芯１００は中空円筒状であり、その巻き軸は歯車部１０２１、１０２２の回転軸と一致する。

巻き芯１００の中空部は歯車部１０２１、１０２２まで貫通している。

鍔部１０１１に対する巻き芯１００側には、貫通孔の設けられた巻線収容部１０４、溝部１０３１、１０３２が設けられている。

鍔部１０１１、１０１２の巻き軸方向に対する外側には、歯車部１０２１、１０２２が設けられている。

他の駆動機構を有する歯車と噛み合わせて歯車部１０２１、１０２２より回動する際に、歯車部１０２１、１０２２が歯車ボビンの両端に設けられていることで回転軸がぶれないため、巻線の乱れが防止され、巻き軸となる軟磁性コアへの歯車ボビン内周面の衝突も抑えることができる。

図３は、本発明における実施形態１の歯車ボビンを示す、貫通孔の貫通方向から見た正面図である。

歯車ボビンの貫通孔１０５１、１０５２は、巻線収容部１０４に設けられ、溝部１０３１、１０３２を介して巻き芯１００へ接続されている。

貫通孔１０５１、１０５２の向きは、巻き芯１００の巻き軸と直交し、貫通孔１０５１、１０５２は巻き芯１００における中空部の外側にある。

図４は、本発明における実施形態１の歯車ボビンへの巻線の巻き回し作業を示す説明図である。図４（ａ）は巻き回し開始時、図４（ｂ）巻き回し中の状態を示している。

ここで、説明の便宜上軟磁性コア及び端子台の図示を省略しているが、実際の工程では、軟磁性コアに歯車ボビンを装着して巻き回しを行う。

歯車ボビンへの巻き回しは、まず図４（ａ）に示すように、歯車ボビンの貫通孔に巻線を挿通し、次に図４（ｂ）に示すように、巻線を溝部から巻き芯へ導出して、巻き芯の外周面に巻き回してゆくことで行う。

巻線の巻き回し終端部は、もう一つの貫通孔に挿通させることで、巻線の始端部と終端部を端子として導出することができる。

すなわち本発明は、中空円筒状の巻き芯１００と、鍔部１０１１、１０１２と、歯車部１０２１、１０２２を有する歯車ボビン１１、１２と、巻線２１、２２と、軟磁性コア３を備え、鍔部１０１１、１０１２は巻き芯１００の巻き軸方向両端部に配され、歯車部１０２１、１０２２の回転軸が巻き芯１００の巻き軸と同一であることで、歯車部１０２１、１０２２により巻き芯１００は回動可能であり、鍔部１０１１、１０１２の少なくとも一方には、歯車ボビン１１、１２の中空部より外側に、巻き軸と直交する方向へ貫通孔１０５１、１０５２が設けられ、貫通孔１０５１、１０５２より巻き芯側へ接続する溝部１０３１、１０３２が設けられ、巻線２１、２２は、一端部より貫通孔１０５１、１０５２を挿通し、溝部１０３１、１０３２を介して巻き芯１００に巻き回されて他端部に至り、軟磁性コア３は巻き芯１００の中空部に配されているチョークコイルの実施形態を取り得る。

これにより、巻線２１、２２がある程度剛性を有する場合でも、貫通孔１０５１、１０５２から溝部１０３１、１０３２へ巻線２１、２２を導出することで巻き始めの端子部４１を簡単に固定できるため、巻線２１、２２の巻き回し作業性が良い。

巻線２１、２２は貫通孔１０５１、１０５２から溝部１０３１、１０３２を介してゆるやかに曲げられるため、剛性のある巻線２１、２２でも巻き始めの作業に必要以上の力をかける必要がなく、歯車ボビン１１、１２への巻線２１、２２からの応力も分散される。

なお、２つの鍔部１０１１、１０１２よりも巻き軸に沿った外側に２つの歯車部１０２１、１０２２が配されていることが望ましい。

これにより、歯車部１０２１、１０２２の回転力を高め、剛性のある巻線２１、２２の巻き回し作業性を向上させると共に、両端の歯車部１０２１、１０２２より均等に歯車ボビン１１、１２を回転させることで、回転軸のぶれが防止され、巻線作業時に歯車ボビン１１、１２内周面から軟磁性コア３への衝突を緩和することができる。

また、巻線２１、２２の線径は、０．５ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが望ましく、０．７ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であればより望ましい。

これにより、巻線２１、２２は適度な剛性を有し、本発明の歯車ボビン１１、１２への巻き回し作業性を、さらに向上させることができる。

また、歯車ボビン１１、１２は周方向に複数分割可能であり、２つの歯車ボビン１１、１２を、一体成型され、閉磁路を構成した軟磁性コア３に装着し、巻線２１、２２を２つの歯車ボビン１１、１２に同じ回数だけ巻き回したコモンモードチョークコイルであることが望ましい。

（実施形態２）
図５は、本発明における実施形態２のチョークコイルを示す斜視図である。

実施形態１における図１とは、軟磁性コア３が日の字型であり、その中芯にのみ歯車ボビン１０が装着されている点、２つの巻線２１、２２が一つの歯車ボビン１０に巻き回されている点、歯車部１０２０が歯車ボビン１０の巻き軸方向に対する中央部に配されている点が相違する。

本実施形態は、歯車部１０２０が一つであるため、実施形態１よりも歯車ボビン１０の回転駆動力は劣るが、一度に２つの巻線２１、２２を巻き回すことができる点で優れている。

従って、巻線２１、２２の線径が細く、その剛性が実施形態１よりも低い場合に本実施形態の構成は適している。

図６は、本発明における実施形態２の歯車ボビンの分割した状態を示す斜視図である。

本実施形態では１つの歯車ボビンに２つの巻線が巻き回されるため、それに対応するよう、巻き芯１００１、１００２、貫通孔１０５１１、１０５２１、１０５１２、１０５２２、巻線収容部１０４１、１０４２を備えている。

また、分割した歯車ボビンを組み合わせる際に位置ずれが起こらないよう、嵌合凸部１０６１１、嵌合凹部１０６１２、嵌合溝部１０６２を備えている。

図７は、本発明における実施形態２の歯車ボビンを示す斜視図である。

図８は、本発明における実施形態２の歯車ボビンを示す断面図である。すなわち、図７の巻線収容部１０４１における歯車ボビンの巻き軸に対し垂直な断面となるＡＡ面の断面図である。

貫通孔１０５１１、１０５２１は、歯車ボビンの巻き軸に対して直交し、歯車ボビン内側の中空部よりも外側に配されていることを示している。

図９は、本発明における実施形態２の歯車ボビンへの巻線の巻き回し作業を示す説明図である。図９（ａ）は巻き回し開始時、図９（ｂ）巻き回し中、図９（ｃ）は巻き回し終了、図９（ｄ）は巻線端部引き出しの状態を示している。

本実施形態でも、説明の便宜上軟磁性コア及び端子台の図示を省略しているが、実際の工程では、軟磁性コアに歯車ボビンを装着して巻き回しを行う。

歯車ボビンへの巻き回しは、まず図９（ａ）に示すように、歯車ボビンの貫通孔１０５１１、１０５１２に巻線２１、２２を挿通する。この際、巻線２１、２２の始端部は巻線収容部１０４１、１０４２に収容されることで、始端部が以降の巻き回し工程の邪魔とならない。

次に図９（ｂ）に示すように、巻線２１、２２を溝部から巻き芯へ導出して、巻き芯の外周面に巻き回してゆく。この際、巻線２１、２２の始端部は巻線収容部１０４１、１０４２に収容されている。

次に図９（ｃ）に示すように、巻線２１、２２の巻き回しを所定回数行った後、巻線２１、２２の終端部を貫通孔１０５２１、１０５２２に挿通させる。

最後に、図９（ｄ）に示すように、巻線収容部１０４１、１０４２に収容された巻線２１、２２の始端部を引き出し、巻き回し工程が完了する。

３ 軟磁性コア
４ 端子台
１０、１１、１２ 歯車ボビン
２１、２２ 巻線
４０ 巻線仕切部
４１ 端子部
１００、１００１、１００２ 巻き芯
１０４、１０４１、１０４２ 巻線収容部
１０１１、１０１２ 鍔部
１０２０、１０２１、１０２２ 歯車部
１０３１、１０３２ 溝部
１０５１、１０５２、１０５１１、１０５１２、１０５２１、１０５２２ 貫通孔
１０６２ 嵌合溝部
１０６１１ 嵌合凸部
１０６１２ 嵌合凹部

Claims (4)

1. 歯車ボビンと、
   巻線と、
   軟磁性コアを備え、
   前記歯車ボビンは、中空部を有し、
   前記歯車ボビンは、前記巻線の巻き軸方向に沿った円筒状であり、
   前記歯車ボビンは、さらに巻き芯、鍔部、及び歯車部を有し、
   前記鍔部は、前記歯車ボビンの前記巻き軸方向に沿った両端部に配され、
   前記歯車部の回転軸が前記歯車ボビンの巻き軸方向と同一であることで、前記歯車部により前記歯車ボビンは回動可能であり、
   前記鍔部の少なくとも一方には、前記巻き軸方向と直交する方向へ貫通する貫通孔が設けられ、
   前記貫通孔より前記巻き芯側へ接続する溝部とが設けられ、
   前記巻線は、一端部を前記貫通孔へ挿通し、前記溝部を経て前記巻き芯に巻き回されて他端部に至り、
   前記軟磁性コアは前記巻き芯の中空部に配されていることを特徴とするチョークコイル。
2. 前記歯車ボビンの前記巻き軸に沿った両端部に前記歯車部が各々配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. 前記巻線の線径は、０．５ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチョークコイル。
4. 周方向に複数分割可能に構成した前記歯車ボビンを、一体成型され、閉磁路を構成した前記軟磁性コアに２つ装着し、
   前記巻線を２つの前記歯車ボビンに同じ回数だけ巻き回した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コモンモードチョークコイル。

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