JP2015204407A - Winding element for noise reduction and inverter device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a winding element for noise reduction capable of improving productivity by reducing the impact on the signal component of normal mode, even if two strip conductors are superposed and wound into pancake, and to provide an inverter device including the same.SOLUTION: A winding element 10A for noise reduction includes a coil 2 having first and second coil parts 2a, 2b laminated in the axial direction, and a core 1 for passing magnetic flux generated in the coil 2 and housing the coil 2. The first coil part 2a is formed by wounding and shaping one part of two first and second strip conductors 21, 22 in the longitudinal direction having a thickness equal to or less than a skin depth corresponding to the use frequency like pancake while arranging the second conductor 22 on one side of the first conductor 21 in the thickness direction while sandwiching an insulating layer, and arranging the remaining part of the second coil part 2b in the longitudinal direction thereof on the other side of the first conductor 21 in the thickness direction while sandwiching an insulating layer.

Description

本発明は、所定のノイズを低減するために、特に高周波ノイズを好適に低減するために用いられるノイズ低減用巻線素子およびこのノイズ低減用巻線素子を備えるインバータ装置に関する。   The present invention relates to a noise reduction winding element that is used in order to reduce predetermined noise, and particularly to reduce high-frequency noise, and an inverter device including the noise reduction winding element.

従来、コモンモードノイズを低減または除去するための素子として、コモンモードチョークコイルが知られている。このコモンモードチョークコイルは、一般に、1つのコアと、2個の巻線(コイル)とを備え、コモンモード電流に対しインダクタとして機能する一方、ディファレンシャルモード電流に対しインダクタとして機能しない巻線素子である。このようなコモンモードチョークコイルは、放射電磁ノイズ対策として、例えば電源ラインや、USB等の差動信号を利用するインタフェース回路等に使用される。   Conventionally, a common mode choke coil is known as an element for reducing or eliminating common mode noise. This common mode choke coil is generally a winding element that includes one core and two windings (coils) and functions as an inductor for a common mode current, but does not function as an inductor for a differential mode current. is there. Such a common mode choke coil is used, for example, in a power supply line or an interface circuit using a differential signal such as a USB as a countermeasure against radiated electromagnetic noise.

その一具体例では、太陽電池発電システムのいわゆるパワーコンディショナに用いられるコモンモードチョークコイルがある。この太陽電池発電システムは、例えば、太陽の光エネルギーを電力に変換する太陽電池モジュールと、系統連係を行うために、前記太陽電池モジュールによって発電された直流電力を交流電力へ変換するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナによって変換された交流電力を住宅内の各所や電力会社へ分配する分電盤とを備えて構成される。交流電力への変換には、騒音防止の観点から高周波(20kHz程度以上のスイッチング周波数)インバータが使用され、その高周波電流をLCフィルタによって平滑して正弦波電流にした後、コモンモードチョークコイルを経て、外部(家庭内電気機器)に出力される。また太陽電池からパワーコンディショナへの電力入力部分にもコモンモードチョークコイルが適用される。これらコモンモードチョークコイルは、太陽電池モジュール、パワーコンディショナおよび家庭内電気機器とそれらのアース線から形成される経路に流れるコモンモードノイズを減少させ、それによって、放射電磁ノイズを低減または防止する。   One specific example is a common mode choke coil used in a so-called power conditioner of a solar cell power generation system. This solar cell power generation system includes, for example, a solar cell module that converts solar light energy into electric power, and a power conditioner that converts DC power generated by the solar cell module into AC power for system linkage. And a distribution board that distributes the AC power converted by the power conditioner to various places in the house and to the electric power company. For conversion to AC power, a high-frequency (switching frequency of about 20 kHz or more) inverter is used from the viewpoint of noise prevention. The high-frequency current is smoothed by an LC filter into a sine wave current, and then passed through a common mode choke coil. , Output to the outside (home electrical equipment). A common mode choke coil is also applied to the power input portion from the solar cell to the power conditioner. These common mode choke coils reduce common mode noise flowing in a path formed from the solar cell module, power conditioner and domestic electrical equipment and their ground wires, thereby reducing or preventing radiated electromagnetic noise.

このようなコモンモードチョークコイルとして例えば特許文献1に開示されたノイズ低減用巻線素子がある。この特許文献1に開示されたノイズ低減用巻線素子は、高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコアとを備え、前記コイルは、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによって構成されている。このようなノイズ低減用巻線素子は、コイルに対向したコア内面を、軸方向から見たコイル端面に対し平行平面とすることによって、コイルに漏洩する交流磁束線を、帯状の導体の幅方向に平行に貫通させることができ、この結果、導体内に生じる渦電流を効果的に抑制することによって、交流損を低減できる。   As such a common mode choke coil, there is a noise reduction winding element disclosed in Patent Document 1, for example. The noise reduction winding element disclosed in Patent Document 1 is a noise reduction winding element for reducing high-frequency noise, and passes a coil, a magnetic flux generated by the coil, and houses the coil. The coil is configured by winding a strip-shaped conductor member such that the width direction of the conductor member is along the axial direction of the coil. In such a noise reduction winding element, the inner surface of the core facing the coil is made parallel to the end surface of the coil viewed from the axial direction, so that the AC magnetic flux lines leaking into the coil can be reduced in the width direction of the strip-shaped conductor. As a result, the AC loss can be reduced by effectively suppressing the eddy current generated in the conductor.

特開2013−33924号公報JP 2013-33924 A

ところで、前記特許文献1に開示されたノイズ低減用巻線素子では、コイルは、いわゆるパンケーキ巻きである。このコイルの帯状の導体を2枚重ねてパンケーキ巻きすると、2枚の導体を貫く磁束量が異なるために、2枚の導体それぞれで構成される2個のコイルのインダクタンス値に差異が生じる。このため、これがコモンモードチョークコイルに使用されると、前記2個のコイル間にインダクタンスのアンバランスが生じ、この結果、ノーマルモードチョークコイルとして作用してしまい、本来減衰を望まないノーマルモードの信号成分に影響を与えてしまう。   By the way, in the noise reduction winding element disclosed in Patent Document 1, the coil is so-called pancake winding. When two strip-like conductors of this coil are overlapped and pancake-wound, the amount of magnetic flux passing through the two conductors is different, so that there is a difference in the inductance values of the two coils composed of the two conductors. For this reason, when this is used for a common mode choke coil, an imbalance of inductance occurs between the two coils, and as a result, it acts as a normal mode choke coil, and a normal mode signal that originally does not require attenuation. It will affect the ingredients.

また、前記特許文献1に開示されたノイズ低減用巻線素子では、コイルは、シングルパンケーキ巻きであり、コアは、このシングルパンケーキ巻きのコイルを包み込むポッド型構造となっている。このため、シングルパンケーキ巻きのコイルにおける最内周の帯状導体の端部からリード線をコアの外部へ、磁束線を乱さぬ程度の必要最小径の貫通孔径から口出しするために、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い工程が必要とされていた。   In the noise reduction winding element disclosed in Patent Document 1, the coil has a single pancake winding, and the core has a pod type structure that wraps the single pancake winding coil. For this reason, in order to extract the lead wire from the end of the innermost strip conductor in the coil of the single pancake winding to the outside of the core and from the through hole diameter of the minimum diameter that does not disturb the magnetic flux line, There was a need for an unproductive process that was difficult to automate, such as folding the edge part at a right angle and folding it multiple times.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、帯状の導体を2枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できるノイズ低減用巻線素子を提供することである。そして、本発明は、このノイズ低減用巻線素子を備えるインバータ装置を提供することである。   The present invention is an invention made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to reduce the influence on the signal component of the normal mode even when two strip-shaped conductors are stacked and pancake-wrapped, and the productivity is reduced. It is providing the coil element for noise reduction which can improve. And this invention is providing an inverter apparatus provided with this winding element for noise reduction.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるノイズ低減用巻線素子は、高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコア部とを備え、前記コイルは、軸方向で互いに積層された第1および第2コイル部を備え、前記第1コイル部は、2つの帯状の第1および第2導体における長手方向の一方部分を、絶縁層を挟んで前記第1導体の厚さ方向の一方面側に前記第2導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、前記第2コイル部は、前記第1および第2導体における長手方向の残余部分を、絶縁層を挟んで前記第1導体の厚さ方向の他方面側に前記第2導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、前記第1および第2導体それぞれは、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚さであることを特徴とする。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, a noise reduction winding element according to an aspect of the present invention is a noise reduction winding element for reducing high-frequency noise, and passes a coil and a magnetic flux generated by the coil. A core portion that houses the first and second coil portions stacked in the axial direction, and the first coil portion is arranged in the longitudinal direction of the two strip-shaped first and second conductors. The second coil portion is formed by winding one portion in a pancake shape with the second conductor disposed on one surface side in the thickness direction of the first conductor with an insulating layer interposed therebetween. Winding the remaining portions in the longitudinal direction of the first and second conductors in a pancake shape with the second conductor disposed on the other surface side in the thickness direction of the first conductor across an insulating layer Formed by round molding Is, the first and second conductors, respectively, characterized in that it is a skin depth or less of thickness corresponding to the use frequency.

このようなノイズ低減用巻線素子は、第1導体と第2導体とを2枚重ねにすることで、例えば1つの導体を同じ径の1つのシングルパンケーキ巻に成形したコイルに比べて巻数が半減するが、第1コイル部と第2コイル部とを形成した、いわゆるダブルパンケーキ巻に形成することで2段の直列となって倍化して、コイル全体の巻数は、不変となる。一方、導体断面積も、上記の1つのシングルパンケーキ巻のコイルに比べてダブルパンケーキ巻に形成することによって半減するが、並列2枚重ねによって倍化して不変となる。したがって、同じ寸法形状という制約条件では、上記ノイズ低減用巻線素子は、第1および第2導体の2枚重ねのダブルパンケーキ巻とすることで、コイル全体の巻数および導体断面積を不変にしつつ、第1および第2導体における両端部分をダブルパンケーキ巻の最外周に位置させることができ、シングルパンケーキ巻に較べて口出しが簡単となる。このため、シングルパンケーキ巻では、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い前記工程が不要となり、上記ノイズ低減用巻線素子は、生産性を改善できる。そして、上記ノイズ低減用巻線素子は、ダブルパンケーキ巻としつつ、軸方向に積層された上下で第1および第2導体の厚み方向の配置を逆転させるので、上下で第1導体による前記コイルおよび第2導体による前記コイルそれぞれに生じる各誘導起電力が相殺することになり、渦電流を効果的に抑制でき、第1導体によるコイルおよび第2導体によるコイルの各インダクタンス値をバランスさせることができる。さらに、このようなノイズ低減用巻線素子は、第1および第2導体それぞれがスキンデプス以下の厚さであるので、第1および第2導体それぞれで生じる渦電流をさらに効果的に抑制できる。したがって、このようなノイズ低減用巻線素子は、帯状の導体を2枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。   Such a noise reduction winding element has two windings of a first conductor and a second conductor, so that, for example, the number of turns is one in comparison with a coil in which one conductor is formed into one single pancake winding having the same diameter. However, the number of turns of the entire coil is invariable by forming the first coil portion and the second coil portion in a so-called double pancake winding so as to be doubled in series. On the other hand, the conductor cross-sectional area is also halved by forming a double pancake winding compared to the single single pancake winding coil described above, but it is doubled by two parallel stacks and remains unchanged. Therefore, under the constraint condition of the same size and shape, the noise reduction winding element is a double pancake winding of two layers of the first and second conductors, so that the number of turns of the entire coil and the conductor cross-sectional area are unchanged. On the other hand, both end portions of the first and second conductors can be positioned on the outermost periphery of the double pancake winding, and the opening is simplified as compared with the single pancake winding. For this reason, in single pancake winding, the end of the strip-shaped conductor is folded at right angles and folded several times, which makes it difficult to automate the above-mentioned inferior productivity step, and the above-described noise-reducing winding element improves productivity. it can. And since the said winding element for noise reduction makes double pancake winding, since the arrangement | positioning of the thickness direction of the 1st and 2nd conductors laminated | stacked on the axial direction is reversed, the said coil by the 1st conductor up and down And each induced electromotive force generated in each of the coils by the second conductor cancels out, eddy current can be effectively suppressed, and the inductance values of the coil by the first conductor and the coil by the second conductor can be balanced. it can. Further, in such a noise reduction winding element, since the first and second conductors each have a thickness equal to or less than the skin depth, the eddy current generated in each of the first and second conductors can be more effectively suppressed. Therefore, such a noise reduction winding element can reduce the influence on the signal component of the normal mode even if two strip-shaped conductors are overlapped and pancake-wrapped, thereby improving productivity.

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記第1コイル部と前記第2コイル部との間に、円板状の磁性部材を、さらに備えることを特徴とする。   In another aspect, the noise reduction winding element further includes a disk-shaped magnetic member between the first coil portion and the second coil portion.

例えば導体の幅が拡大するとコイル内部で磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。そこで、上記ノイズ低減用巻線素子は、第1コイル部と第2コイル部との間に配置された円板状の磁性部材をさらに備えることで、外径側の磁束線が軸方向への直進性を回復し、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪の発生を抑制できる。これにより、例えばコイル径を拡大すると、全体径が大きくなって重量の大半を占めるコア部の径が大きくなる結果、軽量化を妨げることになるので、重量の増加し難い幅方向に導体を拡大することによって、上記ノイズ低減用巻線素子は、コイル断面積を増大でき、軽量化を図ることができる。   For example, when the width of the conductor is increased, distortion that makes the magnetic flux lines non-parallel to the axial direction tends to occur inside the coil. Therefore, the noise reduction winding element further includes a disk-shaped magnetic member disposed between the first coil portion and the second coil portion, so that the magnetic flux lines on the outer diameter side in the axial direction can be provided. The straightness can be recovered, and the occurrence of distortion in which the magnetic flux lines are not parallel to the axial direction can be suppressed. As a result, for example, if the coil diameter is increased, the overall diameter increases and the diameter of the core occupying the majority of the weight increases. As a result, weight reduction is impeded, so the conductor is expanded in the width direction where weight does not increase easily. Thus, the noise reduction winding element can increase the coil cross-sectional area and can be reduced in weight.

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記磁性部材は、その厚さtと、前記磁性部材の外周端とコア部の内周面との間隙sとが、s≧tの条件を満たすように形成されていることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described noise reduction winding element, the magnetic member has a thickness t and a gap s between the outer peripheral end of the magnetic member and the inner peripheral surface of the core portion. It is formed so as to satisfy the condition of ≧ t.

例えば、磁性部材の外周端とコア部の内周面が近づきすぎると、その近傍において、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。そこで、上記ノイズ低減用巻線素子は、前記磁性部材がs≧tの条件を満たすように形成されることで、磁束線に上記歪の発生を、より効果的に抑制できる。   For example, if the outer peripheral end of the magnetic member and the inner peripheral surface of the core part are too close, it becomes easy to generate a strain in which the magnetic flux lines are not parallel to the axial direction in the vicinity thereof. Therefore, the noise reduction winding element can more effectively suppress the occurrence of the distortion in the magnetic flux lines by forming the magnetic member so as to satisfy the condition of s ≧ t.

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部および前記磁性部材は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体から成ることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described noise reduction winding element, the core portion and the magnetic member are insulating film-coated metal powders, and are compacted by pressurizing and solidifying ferromagnetic metal powders. It is characterized by comprising.

このようなノイズ低減用巻線素子は、圧粉体が等方磁性かつ大きい比抵抗を持つため、コア部および磁性部材内に生じる渦電流損を抑制できる。   In such a noise reduction winding element, since the green compact is isotropic and has a large specific resistance, eddy current loss generated in the core portion and the magnetic member can be suppressed.

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記磁性部材は、前記使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体を、第2絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形された巻鉄心であることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described noise reduction winding element, the magnetic member is a band-shaped soft magnetic material having a thickness equal to or less than the skin depth corresponding to the operating frequency, with the second insulating layer interposed therebetween. It is a wound iron core wound and formed into a pancake shape.

このようなノイズ低減用巻線素子では、巻き鉄心に用いられる軟磁性体は、強磁性の金属であり、例えば、純鉄、鉄基合金およびアモルファスが挙げられるが、等方磁性の圧粉に比べ、導体の幅方向に異方性かつ透磁率が数十〜百倍大きいため、磁束線に上記歪の発生を、より一層抑制でき、薄く(軽量に)できる。また、このようなノイズ低減用巻線素子は、第2絶縁層を挟んで比抵抗が大きいため円盤内の渦電流損を最小にできる。   In such a noise reduction winding element, the soft magnetic material used for the wound iron core is a ferromagnetic metal, and examples thereof include pure iron, iron-based alloys, and amorphous materials. In comparison, since the anisotropy in the width direction of the conductor and the magnetic permeability are several to several hundred times larger, the generation of the strain in the magnetic flux lines can be further suppressed and the thickness can be reduced (light weight). In addition, since such a noise reduction winding element has a large specific resistance across the second insulating layer, eddy current loss in the disk can be minimized.

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部の略中心部に配設された円筒状のポールピースを、さらに、備え、前記コア部は、前記略中心部に、前記ポールピースを受容する孔を備え、前記ポールピースは、前記コア部における孔の内周と前記ポールピースの外周との間に間隙が形成できるように、前記孔内に配設されていることを特徴とする。   Further, in another aspect, the above-described noise reduction winding element further includes a cylindrical pole piece disposed at a substantially central portion of the core portion, and the core portion includes the substantially central portion. A hole for receiving the pole piece in the portion, and the pole piece is disposed in the hole so that a gap can be formed between an inner periphery of the hole in the core portion and an outer periphery of the pole piece. It is characterized by.

磁気回路の空隙は、ポールピースを囲んだ円形になる。この場合、ポールピースの組立誤差によって、空隙が狭まる部分と広がる部分とが出来るが、上記ノイズ低減用巻線素子では、それらのインダクタンスへの寄与が相殺するため、インダクタンスのばらつきは、組立精度に対して甚だ寛容になる(組立誤差のバラツキに対し、インダクタンスの値が安定化する)。また、インダクタンスの変化は、そのまま磁気吸引力を引き起こすため、交流励磁による空隙変化に伴う振動も、上記ノイズ低減用巻線素子では、本質的に生じない。   The air gap of the magnetic circuit is a circle surrounding the pole piece. In this case, due to the assembly error of the pole piece, there can be a portion where the gap is narrowed and a portion where the gap is widened. On the other hand, it becomes much more forgiving (inductance values are stabilized against variations in assembly errors). In addition, since the change in inductance causes a magnetic attractive force as it is, the vibration accompanying the change in the gap due to AC excitation does not essentially occur in the above-described noise reduction winding element.

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部および前記ポールピースは、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなり、前記ポールピースの密度が前記コア部の密度よりも高いことを特徴とする。   In another aspect, in the above-described noise reduction winding element, the core part and the pole piece are made of an insulating film-coated metal powder and pressed from a ferromagnetic metal powder. The density of the pole piece is higher than the density of the core part.

このようなノイズ低減用巻線素子は、コア部に比べて磁束線が集中し磁束密度が高くなるポールピースを、コア部によりも透磁率が大きい材質、すなわち密度が高い材質で形成することにより、コイルへの漏洩磁束線を少なくでき、コイルの第1および第2導体内の渦電流損を抑制できる。   Such a winding element for noise reduction is formed by forming a pole piece in which magnetic flux lines are concentrated and the magnetic flux density is higher than that of the core part, using a material having a higher magnetic permeability than the core part, that is, a material having a higher density. , Leakage magnetic flux lines to the coil can be reduced, and eddy current loss in the first and second conductors of the coil can be suppressed.

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コア部は、周方向に分割された複数の分割コアから成ることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described noise reduction winding element, the core portion includes a plurality of divided cores divided in the circumferential direction.

このようなノイズ低減用巻線素子では、分割コアにより、コア部へのコイル装着の組み立てが容易となり、しかも、外部へ直接コイル発熱を逃がすことができる。また、このようなノイズ低減用巻線素子では、組立後や稼動時のコイル異常が目視確認もできる。   In such a noise reduction winding element, the split core makes it easy to assemble the coil mounted on the core portion, and also allows the coil heat to escape directly to the outside. In addition, in such a noise reduction winding element, it is possible to visually check the coil abnormality after assembly or operation.

また、本発明の一態様にかかるインバータ装置は、直流電力を交流電力へ変換するインバータ部と、前記インバータ部における入力側および出力側の少なくとも一方に配置されるコモンモードチョークコイルとを備え、前記コモンモードチョークコイルは、これら上述のいずれかのノイズ低減用巻線素子であることを特徴とする。   An inverter device according to an aspect of the present invention includes an inverter unit that converts DC power into AC power, and a common mode choke coil that is disposed on at least one of the input side and the output side of the inverter unit, The common mode choke coil is any one of the above-described noise reduction winding elements.

これによれば、コモンモードチョークコイルとしてこれら上述のいずれかのノイズ低減用巻線素子を用いたインバータ装置が提供できる。   According to this, an inverter device using any one of the above-described noise reduction winding elements as a common mode choke coil can be provided.

本発明にかかるノイズ低減用巻線素子は、帯状の導体を2枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。そして、本発明によれば、このようなノイズ低減用巻線素子を用いたインバータ装置が提供できる。   The noise-reducing winding element according to the present invention can reduce the influence on the signal component of the normal mode even when two strip-shaped conductors are overlapped and pancake-wrapped, thereby improving productivity. And according to this invention, the inverter apparatus using such a winding element for noise reduction can be provided.

実施形態のノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置を用いたパワーコンディショナ装置の電気的な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrical structure of the power conditioner apparatus using the coil | winding element for noise reduction of embodiment, and an inverter apparatus. 前記パワーコンディショナ装置に用いられる第1態様のノイズ低減用巻線素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the winding element for noise reduction of the 1st aspect used for the said power conditioner apparatus. 前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの模式図である。It is a schematic diagram of the coil used for the winding element for noise reduction of the first aspect. 各種金属材料のスキンデプス(表皮厚み)を周波数の関数として表したグラフである。It is the graph which represented the skin depth (skin thickness) of various metal materials as a function of frequency. 前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる第1導体と第2導体とを巻枠に巻回する前の説明図である。It is explanatory drawing before winding the 1st conductor and 2nd conductor which are used for the coil element for noise reduction of the said 1st aspect around a winding frame. 前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの製造方法における第1導体と第2導体とを巻枠に巻回し始めた状態の説明図である。It is explanatory drawing of the state which started winding the 1st conductor and the 2nd conductor in the winding method in the manufacturing method of the coil used for the winding element for noise reduction of the said 1st aspect. 前記第1導体と前記第2導体とを巻枠に巻回している途中の状態の説明図である。It is explanatory drawing of the state in the middle of winding the said 1st conductor and the said 2nd conductor around a winding frame. 前記第1導体と前記第2導体とを巻枠に巻回成形し終えた状態の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a state where the first conductor and the second conductor have been wound and formed on a winding frame. 前記第1および第2導体をダブルパンケーキ巻で形成したコイルをコア部に収納した状態の斜視図である。It is a perspective view of the state where the coil which formed the 1st and 2nd conductor by double pancake winding was stored in the core part. 前記ノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the coil used for the said winding element for noise reduction. 比較例のコイルの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the coil of a comparative example. 前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる磁性部材の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the winding element for noise reduction of the said 1st aspect showing the magnetic flux diagram of the magnetic member used for the winding element for noise reduction of the said 1st aspect. 他の実施形態の磁性部材の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the winding element for noise reduction of the said 1st aspect showing the magnetic flux diagram of the magnetic member of other embodiment. 磁性部材を設けない場合の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the winding element for noise reduction of the said 1st aspect showing the magnetic flux diagram in the case of not providing a magnetic member. 実施形態における第2態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。It is sectional drawing of the winding element for noise reduction of the 2nd aspect in embodiment. 実施形態における第3態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。It is sectional drawing of the winding element for noise reduction of the 3rd aspect in embodiment. 実施形態における第4態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。It is sectional drawing of the coil | winding element for noise reduction of the 4th aspect in embodiment. 実施形態における第5態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。It is sectional drawing of the coil | winding element for noise reduction of the 5th aspect in embodiment.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.

図1は、実施形態のノイズ低減用巻線素子およびインバータ装置を用いたパワーコンディショナ装置の電気的な構成を示す回路図である。本実施形態におけるパワーコンディショナ装置PCは、負荷装置LDに供給する電力を制御する装置である。パワーコンディショナ装置PCは、例えば、電源PVから供給された電力の電圧および周波数等を制御することによって負荷装置LDに供給する電力を制御するものである。このようなパワーコンディショナ装置PCは、例えば、図1に示すように、コモンモードチョークコイルCL1、CL2と、コンデンサC1〜C3、C6〜C8と、コンバータ部CVと、インバータ部IVと、ノーマルモードチョークコイルCL3とを備える。   FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an electrical configuration of a power conditioner device using the noise reduction winding element and the inverter device according to the embodiment. The power conditioner device PC in the present embodiment is a device that controls the power supplied to the load device LD. The power conditioner device PC controls the power supplied to the load device LD by controlling, for example, the voltage and frequency of the power supplied from the power source PV. Such a power conditioner device PC includes, for example, common mode choke coils CL1 and CL2, capacitors C1 to C3 and C6 to C8, a converter unit CV, an inverter unit IV, and a normal mode as shown in FIG. And a choke coil CL3.

電源PVは、商用電源、前記商用電源を直流化した電源、一次電池や二次電池等の電池、および、太陽電池等の種々の電源を用いることができる。図1に示す例では、電源PVとして太陽電池が用いられている。   As the power source PV, a commercial power source, a power source obtained by converting the commercial power source into a direct current, a battery such as a primary battery or a secondary battery, and various power sources such as a solar battery can be used. In the example shown in FIG. 1, a solar cell is used as the power source PV.

コモンモードチョークコイルCL1、CL2は、それぞれ、コモンモードノイズを低減または除去するために用いられるチョークコイルである。コモンモードチョークコイルCL1は、当該パワーコンディショナ装置PCから電源PVへ向かうコモンモードノイズを低減等するために用いられ、当該パワーコンディショナ装置PCの入力側に配置される。図1に示す例では、コモンモードチョークコイルCL1は、電源PVとコンバータ部CVとの間に介在するように配置され、コモンモードチョークコイルCL1の入力端は、当該パワーコンディショナ装置PCの入力端であり、プラスおよびマイナスの極性を合わせて電源PVに接続されている。コモンモードチョークコイルCL2は、当該パワーコンディショナ装置PCから負荷装置LDへ向かうコモンモードノイズを低減等するために用いられ、当該パワーコンディショナ装置PCの出力側に配置される。図1に示す例では、コモンモードチョークコイルCL2は、インバータ部IVと負荷装置LDとの間に介在するように配置される。これらコモンモードチョークコイルCL1、CL2コイルは、それぞれ、2個のコイル部と、前記2個のコイル部によって生じた磁束を通すとともに、前記2個のコイルを収納するコア部とを備える。これらコモンモードチョークコイルCL1、CL2コイルそれぞれについては、後に、より具体的に説明する。   The common mode choke coils CL1 and CL2 are choke coils used for reducing or removing common mode noise, respectively. The common mode choke coil CL1 is used to reduce common mode noise from the power conditioner device PC to the power source PV, and is disposed on the input side of the power conditioner device PC. In the example shown in FIG. 1, the common mode choke coil CL1 is disposed so as to be interposed between the power source PV and the converter unit CV, and the input end of the common mode choke coil CL1 is the input end of the power conditioner device PC. And the positive and negative polarities are matched and connected to the power source PV. The common mode choke coil CL2 is used to reduce common mode noise from the power conditioner device PC toward the load device LD, and is disposed on the output side of the power conditioner device PC. In the example shown in FIG. 1, the common mode choke coil CL2 is disposed so as to be interposed between the inverter unit IV and the load device LD. Each of these common mode choke coils CL1 and CL2 includes two coil portions and a core portion that passes the magnetic flux generated by the two coil portions and accommodates the two coils. Each of these common mode choke coils CL1 and CL2 coils will be described more specifically later.

コモンモードチョークコイルCL1の出力端は、コンデンサC1〜C3を介してコンバータ部CVに接続される。より具体的には、コモンモードチョークコイルCL1の出力端は、その両端間に、互いに直列に接続された2個のコンデンサC1、C2と、電解コンデンサから成るコンデンサC3とが接続され、そして、プラスおよびマイナスの極性を合わせてコンバータ部CVの入力端に接続されている。なお、2個のコンデンサC1、C2から成る直列回路とコンデンサC3とは、並列に接続されている。   The output terminal of the common mode choke coil CL1 is connected to the converter unit CV via capacitors C1 to C3. More specifically, the output terminal of the common mode choke coil CL1 is connected between the two capacitors C1 and C2 connected in series with each other and a capacitor C3 made of an electrolytic capacitor. And it is connected to the input terminal of the converter unit CV with a negative polarity. A series circuit composed of two capacitors C1 and C2 and a capacitor C3 are connected in parallel.

コンバータ部CVは、コモンモードチョークコイルCL1およびコンデンサC1〜C3を介して電源PVから供給された電力の電圧を昇圧または降圧する装置である。コンバータ部CVは、例えば、昇圧用リアクトル(巻線素子、コイル)Lと、スイッチング素子Tr1と、還流ダイオード(フリーホイールダイオード)D1と、ダイオードD6と、コンデンサC4、C5を備える、いわゆるチョッパ式のDC−DCコンバータ回路である。スイッチング素子Tr1は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)素子やパワーMOSFET素子等の電力用のトランジスタ素子である。ここでは、大電力用のIGBT素子がスイッチング素子Tr1として用いられている。   The converter unit CV is a device that boosts or lowers the voltage of the power supplied from the power source PV via the common mode choke coil CL1 and the capacitors C1 to C3. The converter unit CV includes, for example, a so-called chopper type that includes a boosting reactor (winding element, coil) L, a switching element Tr1, a freewheeling diode (freewheel diode) D1, a diode D6, and capacitors C4 and C5. It is a DC-DC converter circuit. The switching element Tr1 is a power transistor element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) element or a power MOSFET element. Here, a high-power IGBT element is used as the switching element Tr1.

コンバータ部CVの入力端におけるプラス端には、昇圧用リアクトルRLの一方端が接続され、昇圧用リアクトルの他方端は、ダイオードD6のアノード端子およびIGBT素子Tr1のコレクタ端子に接続される。そして、コンバータ部CVの入力端におけるマイナス端には、前記IGBT素子Tr1のコレクタ端子が接続される。IGBT素子Tr1のゲート端子は、IGBT素子Tr1にオンオフのタイミングを制御する図略のコンバータ制御回路に接続される。また、IGBT素子Tr1のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、還流ダイオードD1が並列に接続される。すなわち、IGBT素子Tr1のコレクタ端子には、還流ダイオードD1のカソード端子が接続され、IGBT素子Tr1のエミッタ端子には、還流ダイオードD1のアノード端子が接続されている。このように還流ダイオードD1は、その向きがIGBT素子Tr1の入出力方向とは逆に接続されている。そして、このダイオードD6とスイッチング素子Tr1との直列接続回路が、互いに並列に接続されたコンデンサC4と電解コンデンサC5との並列接続回路の両端に、並列で接続されている。   One end of the boosting reactor RL is connected to the plus end of the input end of the converter unit CV, and the other end of the boosting reactor is connected to the anode terminal of the diode D6 and the collector terminal of the IGBT element Tr1. The collector terminal of the IGBT element Tr1 is connected to the negative end of the input end of the converter unit CV. The gate terminal of the IGBT element Tr1 is connected to a converter control circuit (not shown) that controls the on / off timing of the IGBT element Tr1. In addition, a free-wheeling diode D1 is connected in parallel between the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element Tr1. That is, the cathode terminal of the reflux diode D1 is connected to the collector terminal of the IGBT element Tr1, and the anode terminal of the reflux diode D1 is connected to the emitter terminal of the IGBT element Tr1. Thus, the direction of the free-wheeling diode D1 is connected in the opposite direction to the input / output direction of the IGBT element Tr1. The series connection circuit of the diode D6 and the switching element Tr1 is connected in parallel to both ends of the parallel connection circuit of the capacitor C4 and the electrolytic capacitor C5 connected in parallel to each other.

このようなコンバータ部CVでは、スイッチング素子Tr1がオンすると、電源PVからのエネルギーが昇圧用リアクトルRLに蓄積され、スイッチング素子Tr1がオフすると、昇圧用リアクトルRLに蓄積されたエネルギーが放出される。これにより電源PVの電圧に昇圧用リアクトルRLの電圧が加算されて電圧レベルが変換され、ダイオードD6を介して並列接続されたコンデンサC4および電解コンデンサC5で平滑されつつ出力される。コンデンサC4および電解コンデンサC5の並列接続回路における両端がコンバータ部CVの出力端となっている。   In such a converter unit CV, when the switching element Tr1 is turned on, energy from the power source PV is accumulated in the boosting reactor RL, and when the switching element Tr1 is turned off, energy accumulated in the boosting reactor RL is released. As a result, the voltage of the boosting reactor RL is added to the voltage of the power source PV to convert the voltage level, and the voltage is output while being smoothed by the capacitor C4 and the electrolytic capacitor C5 connected in parallel via the diode D6. Both ends of the parallel connection circuit of the capacitor C4 and the electrolytic capacitor C5 are the output ends of the converter unit CV.

インバータ部IVは、直流電力を交流電力へ変換する装置である。インバータ部IVの入力端は、コンバータ部CVの出力端、すなわち、コンデンサC4および電解コンデンサC5の並列接続回路における両端に接続される。インバータ部IVは、例えば、複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のそれぞれに接続される複数の還流ダイオードとを備える。   The inverter unit IV is a device that converts DC power into AC power. The input end of the inverter unit IV is connected to the output end of the converter unit CV, that is, both ends in the parallel connection circuit of the capacitor C4 and the electrolytic capacitor C5. The inverter unit IV includes, for example, a plurality of switching elements and a plurality of free-wheeling diodes connected to each of the plurality of switching elements.

本実施形態では、例えば負荷装置LDに1相の交流電力を給電するために、4個のスイッチング素子Tr2〜Tr5と、スイッチング素子Tr2〜Tr5と同数の4個の還流ダイオードD2〜D5とを備えている。より具体的には、スイッチング素子Tr2〜Tr5は、スイッチング素子Tr1と同様に、例えばIGBT素子やパワーMOSFET素子等の電力用のトランジスタ素子であり、ここでは、大電力用のIGBT素子がスイッチング素子Tr2〜Tr5として用いられている。   In the present embodiment, for example, four switching elements Tr2 to Tr5 and the same number of four free-wheeling diodes D2 to D5 as the switching elements Tr2 to Tr5 are provided to supply one-phase AC power to the load device LD. ing. More specifically, the switching elements Tr2 to Tr5 are power transistor elements such as IGBT elements and power MOSFET elements, for example, similarly to the switching element Tr1, and here, the high power IGBT element is the switching element Tr2. ~ Tr5 is used.

IGBT素子Tr2とIGBT素子Tr3とは、IGBT素子Tr2のエミッタ端子がIGBT素子Tr3のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、1対のスイッチング部を構成している。同様に、IGBT素子Tr4とIGBT素子Tr5とは、IGBT素子Tr4のエミッタ端子がIGBT素子Tr5のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、1対のスイッチング部を構成しる。これらIGBT素子Tr2〜Tr5の各ゲート端子は、IGBT素子Tr2〜Tr5にオンオフのタイミングを制御する図略のインバータ制御回路に接続される。また、還流ダイオードD2〜D5は、それぞれ、そのアノード端子がエミッタ端子に接続されるともにそのカソード端子がコレクタ端子に接続されることによって、IGBT素子Tr2〜Tr6のそれぞれに並列に接続される。すなわち、これら還流ダイオードD2〜D5は、それぞれ、その向きがIGBT素子Tr2〜Tr5の入出力方向とは逆に接続されている。   The IGBT element Tr2 and the IGBT element Tr3 are connected in series by connecting the emitter terminal of the IGBT element Tr2 to the collector terminal of the IGBT element Tr3, and constitute a pair of switching units. Similarly, the IGBT element Tr4 and the IGBT element Tr5 are connected in series by connecting the emitter terminal of the IGBT element Tr4 to the collector terminal of the IGBT element Tr5, and constitute a pair of switching units. The gate terminals of the IGBT elements Tr2 to Tr5 are connected to an inverter control circuit (not shown) that controls the on / off timing of the IGBT elements Tr2 to Tr5. The free-wheeling diodes D2 to D5 are connected in parallel to the IGBT elements Tr2 to Tr6, respectively, with the anode terminal connected to the emitter terminal and the cathode terminal connected to the collector terminal. That is, these free-wheeling diodes D2 to D5 are connected in directions opposite to the input / output directions of the IGBT elements Tr2 to Tr5.

そして、これらIGBT素子Tr2およびIGBT素子Tr3の直列接続回路と、IGBT素子Tr4およびIGBT素子Tr5の直列接続回路とは、互いに並列に接続され、さらに、コンバータ部CVの出力端、すなわち、コンデンサC4および電解コンデンサC5の並列接続回路における両端に接続される。言い換えれば、コンデンサC4、C5の一方端には、IGBT素子Tr2およびIGBT素子Tr4の各コレクタ端子が接続され、コンデンサC4、C5の他方端には、IGBT素子Tr3およびIGBT素子Tr5の各エミッタ端子が接続されている。   The series connection circuit of the IGBT element Tr2 and the IGBT element Tr3 and the series connection circuit of the IGBT element Tr4 and the IGBT element Tr5 are connected in parallel to each other, and further, the output terminal of the converter unit CV, that is, the capacitor C4 and The electrolytic capacitor C5 is connected to both ends of the parallel connection circuit. In other words, the collector terminals of the IGBT element Tr2 and the IGBT element Tr4 are connected to one end of the capacitors C4 and C5, and the emitter terminals of the IGBT element Tr3 and the IGBT element Tr5 are connected to the other end of the capacitors C4 and C5. It is connected.

このような構成のインバータ部IVは、図略の前記インバータ制御回路の制御によって、これらIGBT素子Tr2〜Tr5を適宜なタイミングでオンオフすることによって、直流電力から交流電力へ変換する。そして、各直列接続回路の各接続点から、すなわち、IGBT素子Tr2とIGBT素子Tr3との接続点、および、IGBT素子Tr4とIGBT素子Tr5との接続点の各接続点から、インバータ部IVの交流電力が出力される。   The inverter IV having such a configuration converts DC power into AC power by turning on and off the IGBT elements Tr2 to Tr5 at appropriate timings under the control of the inverter control circuit (not shown). Then, from each connection point of each series connection circuit, that is, from each connection point between the IGBT element Tr2 and the IGBT element Tr3 and each connection point between the IGBT element Tr4 and the IGBT element Tr5, the AC of the inverter IV Electric power is output.

インバータ部IVの出力端は、ノーマルモードチョークコイルCL3、コンデンサC6、コモンモードチョークコイルCL2およびコンデンサC7、C8を介して負荷装置LDに接続される。より具体的には、インバータ部IVの出力端は、ノーマルモードチョークコイルCL3の入力端に接続され、ノーマルモードチョークコイルCL3の出力端は、コモンモードチョークコイルCL2の入力端に接続される。ノーマルモードチョークコイルCL3の出力端とコモンモードチョークコイルCL2の入力端の間には、並列に、コンデンサC6が接続されている。すなわち。コンデンサC6は、ノーマルモードチョークコイルCL3の入力端における両端間に接続されるとともに、コモンモードチョークコイルCL2の入力端における両端間に接続される。コモンモードチョークコイルCL2の出力端は、その両端間に、互いに直列に接続された2個のコンデンサC7、C8から成る直列回路が接続され、負荷装置LDに接続される。   The output terminal of the inverter unit IV is connected to the load device LD via a normal mode choke coil CL3, a capacitor C6, a common mode choke coil CL2, and capacitors C7 and C8. More specifically, the output terminal of the inverter unit IV is connected to the input terminal of the normal mode choke coil CL3, and the output terminal of the normal mode choke coil CL3 is connected to the input terminal of the common mode choke coil CL2. A capacitor C6 is connected in parallel between the output terminal of the normal mode choke coil CL3 and the input terminal of the common mode choke coil CL2. That is. The capacitor C6 is connected between both ends at the input end of the normal mode choke coil CL3 and is connected between both ends at the input end of the common mode choke coil CL2. The output terminal of the common mode choke coil CL2 is connected between both ends thereof by a series circuit including two capacitors C7 and C8 connected in series with each other and connected to the load device LD.

そして、太陽電池PVの接地線、パワーコンディショナ装置PCの接地線および負荷装置LDの接地線は、接地される。パワーコンディショナ装置PCの接地線は、互いに直列に接続されたコンデンサC1およびコンデンサC2の接続点(入力側接地点)と、互いに直列に接続されたコンデンサC7およびコンデンサC8の接続点(出力側接地点)とのそれぞれから引き出されている。   The ground line of the solar cell PV, the ground line of the power conditioner device PC, and the ground line of the load device LD are grounded. The ground line of the power conditioner device PC has a connection point (input side ground point) between the capacitors C1 and C2 connected in series with each other, and a connection point (output side connection) between the capacitors C7 and C8 connected in series with each other. Point) and each.

次に、前記ノイズ低減用巻線素子について、以下に、より具体的に説明する。上述のパワーコンディショナ装置PCのコモンモードチョークコイルCL1、CL2として、次のような第1ないし第5態様のノイズ低減用巻線素子10A〜10Eが用いられる。以下、順に説明する。   Next, the noise reduction winding element will be described more specifically below. As the common mode choke coils CL1 and CL2 of the above-described power conditioner device PC, the following noise reduction winding elements 10A to 10E of the first to fifth modes are used. Hereinafter, it demonstrates in order.

図2は、前記パワーコンディショナ装置に用いられる第1態様のノイズ低減用巻線素子の構成を示す断面図である。図3は、前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの模式図である。図4は、各種金属材料のスキンデプス(表皮厚み)を周波数の関数として表したグラフである。図4の横軸は、kHz単位で表す周波数であり、その縦軸は、mm単位で表すスキンデプス(表皮厚み)である。図5は、前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる第1導体と第2導体とを巻枠に巻回する前の説明図である。図6は、前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの製造方法における第1導体と第2導体とを巻枠に巻回し始めた状態の説明図である。図7は、前記第1導体と前記第2導体とを巻枠に巻回している途中の状態の説明図である。図8は、前記第1導体と前記第2導体とを巻枠に巻回成形し終えた状態の斜視図である。図9は、前記第1および第2導体をダブルパンケーキ巻で形成したコイルをコア部に収納した状態の斜視図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the noise reduction winding element used in the power conditioner device. FIG. 3 is a schematic view of a coil used in the noise reduction winding element of the first aspect. FIG. 4 is a graph showing the skin depth (skin thickness) of various metal materials as a function of frequency. The horizontal axis in FIG. 4 is the frequency expressed in kHz, and the vertical axis is the skin depth (skin thickness) expressed in mm. FIG. 5 is an explanatory diagram before winding a first conductor and a second conductor used in the noise reduction winding element of the first aspect around a winding frame. FIG. 6 is an explanatory diagram of a state in which the first conductor and the second conductor are started to be wound around a winding frame in the method of manufacturing a coil used in the noise reduction winding element of the first aspect. FIG. 7 is an explanatory diagram of a state in the middle of winding the first conductor and the second conductor around a winding frame. FIG. 8 is a perspective view of a state in which the first conductor and the second conductor are wound and formed on a winding frame. FIG. 9 is a perspective view of a state in which a coil in which the first and second conductors are formed by double pancake winding is housed in a core portion.

この第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、図2に示すように、コア部1と、コア部1に内包されたコイル2と、磁性部材3とを備える。   As shown in FIG. 2, the noise reduction winding element 10 </ b> A of the first aspect includes a core part 1, a coil 2 included in the core part 1, and a magnetic member 3.

コア部1は、コイル2に通電した場合にコイル2に生じる磁場の磁束を通し、コイル2を収納する部材である。このコア部1は、本実施形態では、図2に示すように、コイル2を内包するいわゆるポット型であり、コア部1は、軸方向に対向する2個の第1および第2コア部材1a、1bとを備える。   The core portion 1 is a member that houses the coil 2 through the magnetic flux generated in the coil 2 when the coil 2 is energized. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the core portion 1 is a so-called pot type including a coil 2, and the core portion 1 includes two first and second core members 1 a facing each other in the axial direction. 1b.

第1および第2コア部材1a、1bは、この実施形態では、生産性を向上させる観点から、同形とされており、第1および第2コア部材1a、1bは、それぞれ、コイル2の軸方向の端部を覆う円板形状の円板部11と、円板部11の外周縁から略垂直に延びる円筒部12とを備える。   In this embodiment, the first and second core members 1a and 1b have the same shape from the viewpoint of improving productivity, and the first and second core members 1a and 1b are respectively in the axial direction of the coil 2. The disk-shaped disk part 11 which covers the edge part of this, and the cylindrical part 12 extended substantially perpendicularly from the outer periphery of the disk part 11 are provided.

これら第1および第2コア部材1a、1bは、所定の磁気特性を有する材料で構成される。この実施形態では、第1および第2コア部材1a、1bは、絶縁膜被覆金属粉末を加圧して固めた圧粉体(圧粉コア)から成る。前記圧粉体に用いられる金属粉末は、軟磁性粉末であって、強磁性の金属粉末である。前記金属粉末は、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末(例えばFe−Al合金、Fe−Si合金、センダスト、パーマロイ等)、或いは、アモルファス粉末が挙げられる。さらに、上記軟磁性粉末の表面を覆う絶縁膜被覆として、酸化物等の無機材料による皮膜、シリコーン樹脂等の有機材料による皮膜、および、無機材料と有機材料との2層等の複合された皮膜等のうちのいずれかの皮膜が形成されている。   The first and second core members 1a and 1b are made of a material having predetermined magnetic characteristics. In this embodiment, the first and second core members 1a and 1b are made of a green compact (compact core) obtained by pressurizing and solidifying an insulating film-coated metal powder. The metal powder used for the green compact is a soft magnetic powder and a ferromagnetic metal powder. Examples of the metal powder include pure iron powder, iron-based alloy powder (for example, Fe—Al alloy, Fe—Si alloy, Sendust, Permalloy, etc.), or amorphous powder. Further, as an insulating film covering the surface of the soft magnetic powder, a film made of an inorganic material such as an oxide, a film made of an organic material such as a silicone resin, and a composite film made up of two layers of an inorganic material and an organic material Etc. are formed.

なお、第1および第2コア部材1a、1bは、その粉末の粒度や粒度分布、および、成形体密度等により磁気特性を制御でき、例えば、成形体の密度を高くすることで透磁率を高く、粉末の粒度を小さくすることで渦電流損を抑制することが可能である。このため、ノイズ低減用巻線素子10Aに求められる電磁気特性を実現するために、圧粉体に用いる粉末の粒度や成形体の密度等が調節される。成形体の密度は、純鉄粉の場合、約3.0g/cc〜約5.0g/ccの範囲では非磁性粉末材料の添加量で調節でき、約5.0g/cc〜約7.7g/ccの範囲では成形時の加圧力で調節できる。   The first and second core members 1a and 1b can control the magnetic properties based on the particle size and particle size distribution of the powder and the density of the molded body. For example, the magnetic permeability can be increased by increasing the density of the molded body. It is possible to suppress eddy current loss by reducing the particle size of the powder. For this reason, in order to realize the electromagnetic characteristics required for the noise reduction winding element 10A, the particle size of the powder used for the green compact, the density of the molded body, and the like are adjusted. In the case of pure iron powder, the density of the compact can be adjusted by adding the nonmagnetic powder material in the range of about 3.0 g / cc to about 5.0 g / cc, and about 5.0 g / cc to about 7.7 g. In the range of / cc, the pressure can be adjusted by molding.

そして、第1コア部材1aの円筒部12と第2コア部材1bの円筒部12とがそれら端面で互いに当接するように合わされ、これにより、内部にコイル収納部13を有するコア部1が形成される。   And the cylindrical part 12 of the 1st core member 1a and the cylindrical part 12 of the 2nd core member 1b are match | combined so that it may mutually contact | abut on those end surfaces, and thereby the core part 1 which has the coil accommodating part 13 inside is formed. The

第1コア部材1aの円筒部12と第2コア部材1bの円筒部12とに、それぞれ、円筒部12の端面から所定深さで、コイル収納部13から外部に貫通するように開けられた口出し孔14が設けられる。   An opening opened to the cylindrical portion 12 of the first core member 1a and the cylindrical portion 12 of the second core member 1b so as to penetrate from the coil storage portion 13 to the outside at a predetermined depth from the end face of the cylindrical portion 12, respectively. A hole 14 is provided.

コイル2は、第1コイル部2aと、第1コイル部2aの軸方向の一方側(図1の上側)に積層された第2コイル部2bとを備える。   The coil 2 includes a first coil portion 2a and a second coil portion 2b stacked on one axial side (the upper side in FIG. 1) of the first coil portion 2a.

これら第1コイル部2aと第2コイル部2bとは、2つの、所定の幅で一方向に長尺な帯状(テープ状、リボン状)の第1導体21および第2導体22によって形成されている。   The first coil portion 2a and the second coil portion 2b are formed by two first and second conductors 21 and 22 each having a predetermined width and a long strip shape (tape shape or ribbon shape) in one direction. Yes.

第1導体21と第2導体22とは、この実施形態では、互いに同一構成を採っており、絶縁材で絶縁被覆された所定の厚さを有するアルミニウムからなる。第1導体21および第2導体22それぞれの厚さ(この例ではアルミニウムの厚さ)は、ノイズ低減用巻線素子10Aに給電される使用周波数(駆動周波数)に対するスキンデプス(表皮厚み)以下の厚さであり、これによってその渦電流損がより低減できる。一般に、コイルに流れる電流は、スキンデプスまでの範囲でしか流れず、導体断面全体に一様に電流が流れない。したがって、第1および第2導体21、22の厚みをスキンデプス以下に設定することで渦電流損が減少できる。スキンデプスδは、一般に、δ=(ρ/πfμ)1/2である(ただし、f;周波数、μ;導体部材の透磁率、ρ;導体部材の電気伝導率)。なお、図4には、各種金属材料のスキンデプスδが周波数の関数としてグラフで示されている。 In this embodiment, the first conductor 21 and the second conductor 22 have the same configuration, and are made of aluminum having a predetermined thickness that is insulated and coated with an insulating material. The thickness of each of the first conductor 21 and the second conductor 22 (thickness of aluminum in this example) is equal to or less than the skin depth (skin thickness) with respect to the use frequency (drive frequency) fed to the noise reduction winding element 10A. Thickness, which can further reduce the eddy current loss. In general, the current flowing through the coil flows only in the range up to the skin depth, and the current does not flow uniformly throughout the conductor cross section. Therefore, eddy current loss can be reduced by setting the thicknesses of the first and second conductors 21 and 22 to be less than the skin depth. The skin depth δ is generally δ = (ρ / πfμ) 1/2 (where f: frequency, μ: magnetic permeability of the conductor member, ρ: electrical conductivity of the conductor member). FIG. 4 is a graph showing the skin depth δ of various metal materials as a function of frequency.

第1導体21と第2導体22とは、図3に示すように、それぞれ、前記帯状の長手方向の一方部分を第1コイル形成部21a、22aとし、その長手方向の他方部分を第2コイル形成部21b、22bとし、それらの第1コイル形成部21a、22aと第2コイル形成部21b、22bとの間の部分を連結部21c、22cとしている。   As shown in FIG. 3, each of the first conductor 21 and the second conductor 22 has a first coil forming portion 21a, 22a as one part in the longitudinal direction of the strip, and a second coil as the other part in the longitudinal direction. The portions between the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b are connected portions 21c and 22c.

第1コイル形成部21a、22aは、パンケーキ状に巻回されて第1コイル部2aを形成する。第2コイル形成部21b、22bは、パンケーキ状に巻回されて第2コイル部2bを形成する。この第2コイル形成部21b、22bの幅および長さは、第1コイル形成部21a、22aと略同じである。   The first coil forming portions 21a and 22a are wound in a pancake shape to form the first coil portion 2a. The 2nd coil formation parts 21b and 22b are wound by pancake shape, and form the 2nd coil part 2b. The width and length of the second coil forming portions 21b and 22b are substantially the same as those of the first coil forming portions 21a and 22a.

連結部21c、22cは、第1コイル形成部21a、22aと第2コイル形成部21b、22bとを連結している。この実施形態では、連結部21c、22cは、第1コイル形成部21a、22aおよび第2コイル形成部21b、22bの長手方向(X−X方向)に対して所定の角度αをなすように幅方向(Y−Y方向)に屈曲されて第1コイル形成部21a、22aから第2コイル形成部21b、22bに延設されている。連結部21c、22cの幅は、第1コイル形成部21a、22aと同じ幅である。   The connecting portions 21c and 22c connect the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b. In this embodiment, the connecting portions 21c and 22c have a width so as to form a predetermined angle α with respect to the longitudinal direction (XX direction) of the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b. It is bent in the direction (Y-Y direction) and extends from the first coil forming portions 21a, 22a to the second coil forming portions 21b, 22b. The connecting portions 21c and 22c have the same width as the first coil forming portions 21a and 22a.

したがって、第1コイル形成部21a、22aと第2コイル形成部21b、22bとは、互いに幅方向(Y−Y方向)に所定の距離L2を隔てている。前記距離L2は、第1コイル形成部21a、22aおよび第2コイル形成部21b、22bの幅L1よりも大きい。   Therefore, the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b are separated from each other by a predetermined distance L2 in the width direction (YY direction). The distance L2 is larger than the width L1 of the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b.

そして、これら第1導体21と第2導体22とは、次のようにパンケーキ状に巻回成形されて第1コイル部2aと第2コイル部2bとを形成している。   The first conductor 21 and the second conductor 22 are wound into a pancake shape as follows to form a first coil portion 2a and a second coil portion 2b.

より具体的には、図5に示すように、まず、予め、第1導体21および第2導体22それぞれの第1コイル形成部21a、22aおよび第2コイル形成部21b、22bは、仮巻き取りボビン51に巻き取られている。なお、第1コイル形成部21a、22aと第2コイル形成部21b、22bとの仮巻き取りボビン51への巻き方向は、互いに反対である。   More specifically, as shown in FIG. 5, first, the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b of the first conductor 21 and the second conductor 22, respectively, are temporarily wound. It is wound around a bobbin 51. Note that the winding directions of the first coil forming portions 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b around the temporary winding bobbin 51 are opposite to each other.

そして、第1導体21の連結部21cが、円筒状の巻枠52に背後からあてがわれるようにして固定され、一方、第2導体22の連結部22cが、巻枠52に前方側からあてがわれるようにして固定される。すなわち、第1導体21の連結部21cと第2導体22の連結部22cとは、巻枠52を介してクロス状で互いに対向して巻枠52に固定される。   The connecting portion 21c of the first conductor 21 is fixed so as to be applied to the cylindrical winding frame 52 from behind, while the connecting portion 22c of the second conductor 22 is applied to the winding frame 52 from the front side. It is fixed so as to be removed. That is, the connecting portion 21 c of the first conductor 21 and the connecting portion 22 c of the second conductor 22 are fixed to the winding frame 52 so as to face each other in a cross shape via the winding frame 52.

そして、図6および図7に示すように、絶縁被覆された第1導体21の第1コイル形成部21aにおける厚さ方向の一方面25aに、絶縁被覆された第2導体22の第1コイル形成部22aを径方向外側に重ね合わせるように配置した状態で、第1導体21の第1コイル形成部21aおよび第2導体22の第1コイル形成部22aそれぞれが、仮巻き取りボビン51から巻解かれながら巻枠52に、図の時計方向にパンケーキ状に巻き付けられて行く。これにより、2つの帯状の第1および第2導体21、22における長手方向の一方部分21a、22aを、絶縁層を挟んで第1導体21(21a)の厚さ方向の一方面側に第2導体22(22a)が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成された、パンケーキ状の第1コイル部2aが形成される。   As shown in FIGS. 6 and 7, the first coil of the second conductor 22 with insulation coating is formed on one surface 25a in the thickness direction of the first coil forming portion 21a of the first conductor 21 with insulation coating. The first coil forming portion 21a of the first conductor 21 and the first coil forming portion 22a of the second conductor 22 are unwound from the temporary winding bobbin 51 in a state where the portions 22a are arranged so as to overlap each other in the radial direction. It is wound around the reel 52 in the shape of a pancake in the clockwise direction in the figure. Accordingly, the first portions 21a and 22a in the longitudinal direction of the two strip-shaped first and second conductors 21 and 22 are secondly arranged on one surface side in the thickness direction of the first conductor 21 (21a) with the insulating layer interposed therebetween. A pancake-shaped first coil portion 2a is formed by being wound into a pancake shape with the conductor 22 (22a) being disposed.

同様に、第2導体22の第2コイル形成部22bを第1導体21の第2コイル形成部21bの厚さ方向の他方面25b側に配置した状態で、第2導体22の第2コイル形成部22bおよび第1導体21の第2コイル形成部21aそれぞれが、仮巻き取りボビン51から巻解かれながら巻枠52に、図の反時計方向にパンケーキ状に巻き付けられて行く。これにより、第1および第2導体21、22における長手方向の残余部分21b、22bを、絶縁層を挟んで第1導体21(21b)の厚さ方向の他方面側に第2導体22(22b)が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成された、パンケーキ状の第2コイル部2bが形成される。   Similarly, the second coil formation of the second conductor 22 is performed in a state where the second coil formation portion 22b of the second conductor 22 is disposed on the other surface 25b side in the thickness direction of the second coil formation portion 21b of the first conductor 21. Each of the portion 22b and the second coil forming portion 21a of the first conductor 21 is wound around the winding frame 52 in a counterclockwise direction in the figure in a pancake shape while being unwound from the temporary winding bobbin 51. Thereby, the remaining portions 21b and 22b in the longitudinal direction of the first and second conductors 21 and 22 are arranged on the other surface side in the thickness direction of the first conductor 21 (21b) with the insulating layer interposed therebetween. ) Is disposed, and a pancake-like second coil portion 2b is formed by being wound into a pancake-like shape.

この結果、図8に示すように第1コイル部2aの軸方向の一方側(図8の上側)に、パンケーキ状の第2コイル部2bが形成され、ダブルパンケーキ巻のコイル2が得られる。   As a result, as shown in FIG. 8, a pancake-like second coil portion 2 b is formed on one axial side of the first coil portion 2 a (upper side in FIG. 8), and a double pancake coil 2 is obtained. It is done.

そして、第1コイル部2aを形成した第1コイル形成部21a、22aのエンド端は、径方向外側に折り曲げ成形されて第1コイル部用口出し部21d、22dを形成し、同様に、第2コイル部2bを形成した第2コイル形成部21b、22bのエンド端は、径方向外側に折り曲げ成形されて第2コイル部用口出し部21e、22eを形成する。   The end ends of the first coil forming portions 21a and 22a forming the first coil portion 2a are bent outward in the radial direction to form first coil portion lead portions 21d and 22d. End ends of the second coil forming portions 21b and 22b forming the coil portion 2b are bent outward in the radial direction to form second coil portion lead portions 21e and 22e.

これらの口出し部21d、22d;21e、22eは、エンド端を径方向外側に1回だけ、折り曲げるだけでよく、容易に製作できる。なお、折り曲げは、全量巻き終えた後に折り曲げてもよいが、例えば、上述の仮巻取り置きボビン51に、予め口出し部成形用スリットが設けられ、その口出し部成形用スリットに、第1コイル形成部21a、22aや第2コイル形成部21b、22bのエンド端が、挿入されて先に折り曲げ成形されてもよい。このようにすれば、口出し部の長さや折り曲げ量の精度が安定するので、より好ましい。   These lead portions 21d, 22d; 21e, 22e need only be bent once outward in the radial direction, and can be easily manufactured. The folding may be performed after the entire amount has been wound. For example, the provisional winding bobbin 51 is provided with a slit for forming the lead portion in advance, and the first coil forming portion is provided in the slit for forming the lead portion. The end ends of 21a and 22a and the second coil forming portions 21b and 22b may be inserted and bent first. This is more preferable because the length of the lead-out portion and the accuracy of the bending amount are stabilized.

このようにダブルパンケーキ巻に形成されたコイル2は、図9に示すように、第1コア部材1aと第2コア部材1bとが合わされる際に、第1コア部材1aの口出し孔14に第2コイル部用口出し部21e、22eが、第2コア部材1bの口出し孔14に第1コイル部用口出し部21d、22dが、それぞれ、入れられるようにして、コイル収納部13に収納される。   As shown in FIG. 9, when the first core member 1a and the second core member 1b are combined with each other, the coil 2 formed in the double pancake winding is formed in the lead hole 14 of the first core member 1a. The second coil portion lead portions 21e and 22e are housed in the coil housing portion 13 so that the first coil portion lead portions 21d and 22d can be inserted into the lead hole 14 of the second core member 1b, respectively. .

次に、図2に戻って、磁性部材3について説明する。磁性部材3は、磁束線の軸方向に対して非平行となる歪を抑制するための部材であり、この実施形態の磁性部材3は、コア部1と同じ素材からなる円板状の磁性部材から構成されている。より具体的には、磁性部材3は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなる。   Next, returning to FIG. 2, the magnetic member 3 will be described. The magnetic member 3 is a member for suppressing distortion that is not parallel to the axial direction of the magnetic flux lines, and the magnetic member 3 of this embodiment is a disk-shaped magnetic member made of the same material as the core portion 1. It is composed of More specifically, the magnetic member 3 is made of a green compact that is an insulating film-coated metal powder and is formed by pressing and hardening a ferromagnetic metal powder.

この磁性部材3は、第1コイル部2aと第2コイル部2bとの間に配設されている。磁性部材3は、好ましくは、その厚さtが、磁性部材3の外周面(外周端)とコア部の内周面との間隙sと同じか、または、小さくなるように形成されている(s≧t)。   The magnetic member 3 is disposed between the first coil portion 2a and the second coil portion 2b. The magnetic member 3 is preferably formed so that its thickness t is the same as or smaller than the gap s between the outer peripheral surface (outer peripheral end) of the magnetic member 3 and the inner peripheral surface of the core part ( s ≧ t).

このような構成の第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、第1導体21と第2導体22とを2枚重ねにすることで、例えば1つの導体を同じ径の1つのシングルパンケーキ巻に成形したコイルに比べて巻数が半減するが、第1コイル部2aと第2コイル部2bとを形成した、いわゆるダブルパンケーキ巻に形成することで2段の直列となって倍化して、コイル2全体の巻数は、不変となる。一方、導体断面積も、上記の1つのシングルパンケーキ巻のコイルに比べてダブルパンケーキ巻に形成することによって半減するが、並列2枚重ねによって倍化して不変となる。したがって、同じ寸法形状という制約条件では、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、第1および第2導体21、22の2枚重ねのダブルパンケーキ巻とすることで、コイル2全体の巻数および導体断面積を不変にしつつ、第1および第2導体21、22における両端部分21d、21e;22d、22eをダブルパンケーキ巻の最外周に位置させることができ、シングルパンケーキ巻に較べて口出しが簡単となる。このため、シングルパンケーキ巻では、帯状導体の端部分を直角に折り返して複数回折り畳むという、自動化し難い生産性の悪い前記工程が不要となり、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、生産性を改善できる。しかも、第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、第1および第2導体21、22の両端部がコア部1の外周に集められることによって、第1および第2導体21、22とコア部1の内壁面の接合面とを単純化でき、より薄く密着性の良い熱接触が可能となり、放熱性が著しく改善される。   The noise reduction winding element 10A of the first aspect having such a configuration has two single conductors 21 and 22 overlapping each other, for example, one conductor having one single pancake having the same diameter. The number of turns is halved compared to a coil formed into a winding, but by forming a so-called double pancake winding in which the first coil portion 2a and the second coil portion 2b are formed, it is doubled in series. The number of turns of the entire coil 2 remains unchanged. On the other hand, the conductor cross-sectional area is also halved by forming a double pancake winding compared to the single single pancake winding coil described above, but it is doubled by two parallel stacks and remains unchanged. Therefore, under the constraint condition of the same size and shape, the noise reduction winding element 10A of the first aspect is a double pancake winding of the first and second conductors 21 and 22, and the entire coil 2 is thus wound. The end portions 21d, 21e; 22d, 22e of the first and second conductors 21, 22 can be positioned on the outermost periphery of the double pancake winding, while making the number of turns and the conductor cross-sectional area unchanged. Compared to this, it is easier to speak. For this reason, in the single pancake winding, the process of poor productivity, which is difficult to automate, such as folding the end portion of the belt-like conductor at a right angle and folding it in a plurality of times, becomes unnecessary, and the noise reduction winding element 10A of the first aspect is , Improve productivity. In addition, in the noise reduction winding element 10A of the first aspect, the first and second conductors 21 and 22 and the core are collected by gathering both end portions of the first and second conductors 21 and 22 on the outer periphery of the core portion 1. The joint surface of the inner wall surface of the part 1 can be simplified, a thinner and better thermal contact is possible, and the heat dissipation is remarkably improved.

図10は、前記ノイズ低減用巻線素子に用いられるコイルの等価回路を示す図である。図11は、比較例のコイルの等価回路を示す図である。そして、例えば第1導体21の厚さ方向の一方面側に第2導体22が配置されて第1コイル部および第2コイル部が巻回成形されると、図11に示すように第1導体21と第2導体22とによって形成される有限面積のエリア(図11に斜線で示す部分)を貫通する交流漏れ磁束線q2が誘導起電力p3を発生してしまうおそれがある。   FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit of a coil used in the noise reduction winding element. FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a coil of a comparative example. For example, when the second conductor 22 is arranged on one surface side in the thickness direction of the first conductor 21 and the first coil portion and the second coil portion are wound, the first conductor as shown in FIG. There is a possibility that an AC leakage magnetic flux line q2 that penetrates an area of a finite area formed by the second conductor 22 and the second conductor 22 (a portion indicated by hatching in FIG. 11) generates the induced electromotive force p3.

一方、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、ダブルパンケーキ巻としつつ、軸方向に積層された上下で第1および第2導体21、22の厚み方向の配置を逆転させている。このため、図10に示すように第1コイル部2aの第1導体21と第2導体22とに生じる誘導起電力p1と、第2コイル部2bの第1導体21と第2導体22とに生じる誘導起電力p2が相殺されて渦電流が効果的に抑制され、渦損を抑えることができ、第1導体21によるコイルおよび第2導体22によるコイルの各インダクタンス値をバランスさせることができる。   On the other hand, the noise reduction winding element 10A of the first aspect has a double pancake winding, and the arrangement of the first and second conductors 21 and 22 in the thickness direction is reversed up and down stacked in the axial direction. . For this reason, as shown in FIG. 10, the induced electromotive force p1 generated in the first conductor 21 and the second conductor 22 of the first coil portion 2a and the first conductor 21 and the second conductor 22 of the second coil portion 2b. The generated induced electromotive force p2 is canceled out, eddy current is effectively suppressed, eddy loss can be suppressed, and the inductance values of the coil by the first conductor 21 and the coil by the second conductor 22 can be balanced.

さらに、上述したように、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、第1および第2導体21、22それぞれがスキンデプス以下の厚さであるので、第1および第2導体21、22それぞれで生じる渦電流をさらに効果的に抑制できる。   Furthermore, as described above, the first and second conductors 21 and 22 of the noise reduction winding element 10A according to the first aspect have a thickness equal to or less than the skin depth. The eddy current generated in each of the 22 can be more effectively suppressed.

また、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、一方の口出し部21d、22dから他方の口出し部21e、22eまでの間に、電気的な接続部分を有しないので、いわゆる常温超伝導材料で第1および第2導体21、22を形成する場合に、好適な構造である。   Further, since the noise reduction winding element 10A of the first aspect does not have an electrical connection portion between one of the lead portions 21d and 22d and the other lead portions 21e and 22e, so-called room temperature superconductivity This is a suitable structure when the first and second conductors 21 and 22 are formed of a material.

以上より、上述のように構成された第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、帯状の導体21、22を2枚重ねてパンケーキ巻きしても、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。そして、本実施形態は、このような第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aを用いたインバータ部IVおよびパワーコンディショナ装置PCを提供できる。したがって、本実施形態におけるインバータ部IVおよびパワーコンディショナ装置PCは、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aを用いるので、ノーマルモードの信号成分に与える影響を低減でき、生産性を改善できる。   As described above, the noise reduction winding element 10A according to the first aspect configured as described above has an influence on the signal component in the normal mode even when the two strip-shaped conductors 21 and 22 are overlapped and pancake-wrapped. Can be reduced and productivity can be improved. And this embodiment can provide the inverter part IV and power conditioner apparatus PC which used the winding element 10A for noise reduction of such a 1st aspect. Therefore, since the inverter unit IV and the power conditioner device PC in the present embodiment use the noise reduction winding element 10A of the first aspect, the influence on the signal component in the normal mode can be reduced and the productivity can be improved. .

図12は、前記第1態様のノイズ低減用巻線素子に用いられる磁性部材の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。例えば、導体の幅が拡大するとコイル内部で磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。このため、第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、第1コイル部2aと第2コイル部2bとの間に配置された円板状の磁性部材3を備えることで、外径側の磁束線が軸方向への直進性を回復し、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪の発生を抑制できる。これにより、例えばコイル径を拡大すると、全体径が大きくなって重量の大半を占めるコア部の径が大きくなる結果、軽量化を妨げることになるので、重量の増加し難い幅方向に導体を拡大することによって、上記ノイズ低減用巻線素子は、コイル断面積を増大でき、軽量化を図ることができる。   FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the noise reduction winding element of the first aspect, showing a magnetic flux diagram of a magnetic member used in the noise reduction winding element of the first aspect. For example, when the width of the conductor is increased, distortion that makes the magnetic flux lines non-parallel to the axial direction tends to occur inside the coil. For this reason, the winding element 10A for noise reduction of the first aspect includes the disk-shaped magnetic member 3 disposed between the first coil part 2a and the second coil part 2b, so that the outer diameter side The magnetic flux lines can recover straightness in the axial direction, and the occurrence of distortion in which the magnetic flux lines are not parallel to the axial direction can be suppressed. As a result, for example, if the coil diameter is increased, the overall diameter increases and the diameter of the core occupying the majority of the weight increases. As a result, weight reduction is impeded, so the conductor is expanded in the width direction where weight does not increase easily. Thus, the noise reduction winding element can increase the coil cross-sectional area and can be reduced in weight.

また、例えば、磁性部材の外周端とコア部の内周面が近づきすぎると、その近傍において、磁束線が軸方向に対して非平行となる歪を発生し易くなる。このため、第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、上述のように、磁性部材3の厚さtが上記間隙sと同じかまたは小さくなるように形成されることによって、図12に示すように磁性部材3によって、コイル2の外径側の磁束線qの軸方向への直進性を保つ効果が大きくなり、磁束線qの軸方向に対して非平行となる歪の発生をより効果的に抑制できる。   Further, for example, if the outer peripheral end of the magnetic member and the inner peripheral surface of the core part are too close to each other, a strain in which the magnetic flux lines are not parallel to the axial direction is likely to be generated in the vicinity thereof. For this reason, the noise reduction winding element 10A according to the first aspect is formed so that the thickness t of the magnetic member 3 is the same as or smaller than the gap s as described above, and is shown in FIG. As described above, the magnetic member 3 increases the effect of maintaining the linearity of the magnetic flux line q on the outer diameter side of the coil 2 in the axial direction, and more effectively generates distortion that is not parallel to the axial direction of the magnetic flux line q. Can be suppressed.

また、上述の第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、コア部1および磁性部材3は、前記圧粉体から成っている。このため、第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、圧粉体が等方磁性かつ大きい比抵抗を持つため、コア部および磁性部材内に生じる渦電流損を抑制できる。   In the noise reduction winding element 10A of the first aspect described above, the core portion 1 and the magnetic member 3 are made of the green compact. For this reason, in the noise reduction winding element 10A of the first aspect, since the green compact is isotropic and has a large specific resistance, eddy current loss generated in the core portion and the magnetic member can be suppressed.

図13は、他の実施形態の磁性部材の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。図14は、磁性部材を設けない場合の磁束線図を表した前記第1態様のノイズ低減用巻線素子の要部拡大断面図である。なお、上述では、磁性部材3は、その厚さtが、磁性部材3の外周面とコア部の内周面との間隙sと同じかまたは小さくなるように形成された(s≧t)が、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図13に示すように磁性部材203は、その厚さtが、磁性部材203の外周面とコア部1の内周面との間隙sよりも大きく(s<t)なるように形成されてもよい。この場合は、上記実施形態のようにs≧tの条件の場合に比べて磁束線qが歪むが、磁性部材3を有しない図14に示す場合よりも、コイル2の外径側の磁束線qの歪を抑えることができる。   FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the winding element for noise reduction according to the first aspect, showing a magnetic flux diagram of a magnetic member according to another embodiment. FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the noise reduction winding element of the first aspect, showing a magnetic flux diagram when no magnetic member is provided. In the above description, the magnetic member 3 is formed such that the thickness t is the same as or smaller than the gap s between the outer peripheral surface of the magnetic member 3 and the inner peripheral surface of the core part (s ≧ t). However, the present invention is not limited to this form and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 13, the magnetic member 203 is formed such that the thickness t is larger than the gap s between the outer peripheral surface of the magnetic member 203 and the inner peripheral surface of the core portion 1 (s <t). May be. In this case, the magnetic flux lines q are distorted as compared with the case of the condition of s ≧ t as in the above embodiment, but the magnetic flux lines on the outer diameter side of the coil 2 than in the case shown in FIG. q distortion can be suppressed.

図15は、実施形態における第2態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。また、上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、磁性部材3が備えられたが、例えば、図15に示すように、磁性部材3が備えられていなくてもよい(第2態様のノイズ低減用巻線素子10B)。この場合、例えば、コイル2を構成する第1導体121および第2導体122が銅製で形成されると、銅の比抵抗(1.68μΩcm)は、アルミニウムの比抵抗(2.65μΩcm)よりも小さいので、同一の直流抵抗の場合、第1導体121および第2導体122の幅L2は、上記アルミニウムで形成されるものの幅L1(図1に図示)よりも狭くできる。したがって、磁性部材3を有しない場合でも、外径側の磁束線の歪を抑えることができる点で好ましい。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the noise reduction winding element of the second aspect in the embodiment. Moreover, in the noise reduction winding element 10A of the first aspect, the magnetic member 3 is provided. However, for example, as shown in FIG. 15, the magnetic member 3 may not be provided (the second aspect of the second aspect). Winding element 10B for noise reduction). In this case, for example, when the first conductor 121 and the second conductor 122 constituting the coil 2 are made of copper, the specific resistance of copper (1.68 μΩcm) is smaller than the specific resistance of aluminum (2.65 μΩcm). Therefore, in the case of the same DC resistance, the width L2 of the first conductor 121 and the second conductor 122 can be made narrower than the width L1 (shown in FIG. 1) of the one formed of aluminum. Therefore, even when it does not have the magnetic member 3, it is preferable at the point which can suppress the distortion of the magnetic flux line of an outer diameter side.

ただし、第1導体121および第2導体122がアルミニウム製に代えて銅製であって同一の直流抵抗の場合、この第2態様のノイズ低減用巻線素子10Bは、アルミニウム製のものに比べて重量が大きくなってしまい、車載用途など軽量化の要求に応え難くなる。そのため、上述のように、第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aは、コイル2をアルミニウム製の幅広い第1導体21および第2導体22で形成し、磁性部材3を有する構成とすることで、磁束線の歪を抑え得る軽量化したものとなり、好ましい。   However, when the first conductor 121 and the second conductor 122 are made of copper instead of aluminum and have the same DC resistance, the noise reduction winding element 10B according to the second aspect is heavier than that made of aluminum. Becomes larger, making it difficult to meet the demand for weight reduction such as in-vehicle use. Therefore, as described above, the noise reduction winding element 10 </ b> A according to the first aspect has a configuration in which the coil 2 is formed by the wide first conductor 21 and the second conductor 22 made of aluminum and includes the magnetic member 3. It is preferable because the weight can be reduced to suppress the distortion of the magnetic flux lines.

図16は、実施形態における第3態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、磁性部材3は、圧粉体で構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図16に示すように磁性部材303は、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体303aを、第2絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形した巻鉄心から構成されてもよい(第3態様のノイズ低減用巻線素子10C)。巻鉄心に用いられる軟磁性体303aは、強磁性の金属であり、例えば、純鉄、鉄基合金、およびアモルファスが挙げられる。このような第3態様のノイズ低減用巻線素子10Cは、等方磁性の圧粉体に比べ、コイルの幅方向に異方性かつ透磁率が数十〜百倍大きいため、外径側の磁束線の歪を抑える効果が大きく、薄く(軽量に)できる。また、第3態様のノイズ低減用巻線素子10Cは、第2絶縁層を挟んで比抵抗が大きいため、円盤内の渦電流損を最小にできる。   FIG. 16 is a cross-sectional view of a third aspect of the noise reduction winding element according to the embodiment. In the noise reduction winding element 10 </ b> A of the first aspect, the magnetic member 3 is formed of a green compact. For example, as shown in FIG. 16, the magnetic member 303 is formed from a wound iron core obtained by winding a strip-shaped soft magnetic body 303a having a thickness equal to or less than the skin depth corresponding to the operating frequency into a pancake shape with the second insulating layer interposed therebetween. The noise reduction winding element 10C of the third aspect may be configured. The soft magnetic body 303a used for the wound core is a ferromagnetic metal, and examples thereof include pure iron, iron-based alloy, and amorphous. Such a noise reduction winding element 10C of the third aspect has anisotropy in the width direction of the coil and a magnetic permeability several tens to hundred times larger than the isotropic magnetic green compact. The effect of suppressing the distortion of the wire is great and can be made thin (light). Further, since the noise reduction winding element 10C of the third aspect has a large specific resistance across the second insulating layer, the eddy current loss in the disk can be minimized.

図17は、実施形態における第4態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、コア部1は、中心部に孔を有しない円柱状の部材で構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更し得る。例えば、図17に示すように、コア部401は、その中心部に孔401aを有する円筒状の部材で構成され、その孔401aには、円柱状のポールピース406が配設されてもよい(第4態様のノイズ低減用巻線素子10D)。   FIG. 17 is a cross-sectional view of the noise reduction winding element of the fourth aspect in the embodiment. In the noise-reducing winding element 10A of the first aspect, the core portion 1 is configured by a columnar member that does not have a hole in the center portion. However, the present invention is not limited to this configuration, and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 17, the core part 401 is comprised by the cylindrical member which has the hole 401a in the center part, The column-shaped pole piece 406 may be arrange | positioned in the hole 401a ( Winding element 10D for noise reduction of the fourth aspect).

より具体的には、ポールピース406は、例えば、絶縁膜被覆金属粉末を加圧して固めた圧粉体(圧粉コア)から成る円筒体である。前記圧粉体に用いられる金属粉末は、軟磁性粉末であって、強磁性の金属粉末である。前記金属粉末は、例えば、上述したように、純鉄粉、鉄基合金粉末(例えばFe−Al合金、Fe−Si合金、センダスト、パーマロイ等)、或いは、アモルファス粉末が挙げられる。   More specifically, the pole piece 406 is, for example, a cylindrical body made of a green compact (compact core) obtained by pressing and hardening an insulating film-coated metal powder. The metal powder used for the green compact is a soft magnetic powder and a ferromagnetic metal powder. Examples of the metal powder include pure iron powder, iron-based alloy powder (for example, Fe—Al alloy, Fe—Si alloy, Sendust, Permalloy, etc.) or amorphous powder as described above.

ポールピース406は、その外径がコア部401の孔401aの内径よりも小さく、ポールピース406の外周面とコア部401の孔401aの内周面との間に、空隙407ができるように形成されている。   The pole piece 406 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the hole 401a of the core portion 401, and is formed so that a gap 407 is formed between the outer peripheral surface of the pole piece 406 and the inner peripheral surface of the hole 401a of the core portion 401. Has been.

このようにコア部401の中心部にポールピース406が配設された同軸構造にすると、磁気回路の空隙407は、ポールピース406を囲んだ円形になる。この場合、ポールピース406の組立誤差によって、空隙407が狭まる部分と広がる部分が出来るが、上記第4態様のノイズ低減用巻線素子では、それらのインダクタンスへの寄与が相殺するため、インダクタンスのばらつきは、組立精度に対して甚だ寛容になる(組立誤差のバラツキに対し、インダクタンスの値が安定化する)。インダクタンスの変化は、そのまま磁気吸引力を引き起こすため、交流励磁による空隙変化に伴う振動も、本質的に生じない。   In this way, when a coaxial structure is provided in which the pole piece 406 is disposed at the center of the core 401, the magnetic circuit gap 407 has a circular shape surrounding the pole piece 406. In this case, the gap piece 407 narrows and widens due to the assembly error of the pole piece 406. However, in the noise reduction winding element of the fourth aspect, the contribution to the inductance cancels out, so that the variation in inductance Is much more tolerant of assembly accuracy (inductance values are stabilized against variations in assembly errors). Since the change in the inductance causes a magnetic attraction force as it is, the vibration accompanying the change in the air gap due to the AC excitation does not essentially occur.

また、その場合において、コア部401に比べて磁束線が集中し磁束密度が高くなるポールピース406は、コア部401によりも透磁率が大きい材質、すなわち密度が高い材質で形成されることが好ましい。これにより、コイル2への漏洩磁束線を少なくでき、コイル2の第1および第2導体21、22内の渦電流損を抑制できる。   Further, in that case, the pole piece 406 in which the magnetic flux lines are concentrated and the magnetic flux density is higher than that of the core portion 401 is preferably formed of a material having a higher magnetic permeability than the core portion 401, that is, a material having a high density. . Thereby, the leakage magnetic flux line to the coil 2 can be reduced, and the eddy current loss in the first and second conductors 21 and 22 of the coil 2 can be suppressed.

図18は、実施形態における第5態様のノイズ低減用巻線素子の断面図である。上記第1態様のノイズ低減用巻線素子10Aでは、コア部1は、円板部を有する第1および第2コア部材1a、1bで構成されたが、この形態に限らず、適宜に変更できる。例えば、図18に示すように、コア部501は、周方向に分割された複数(図18に示す例では2つに分割)の分割コア501aから構成されたものでもよい(第5態様のノイズ低減用巻線素子10E)。このように構成することによって、コア部501へのコイル2の組み立てがやり易く、しかも、コイル2の発熱を外部へ直接放熱できる。また、組立後や稼動時のコイル2の異常を目視で確認することも可能になる。   FIG. 18 is a cross-sectional view of the noise reduction winding element of the fifth aspect in the embodiment. In the noise reduction winding element 10A of the first aspect, the core portion 1 is composed of the first and second core members 1a and 1b having the disk portions. However, the present invention is not limited to this configuration and can be changed as appropriate. . For example, as shown in FIG. 18, the core unit 501 may be composed of a plurality of divided cores 501a (divided into two in the example shown in FIG. 18) divided in the circumferential direction (noise of the fifth aspect). Reduction winding element 10E). With this configuration, it is easy to assemble the coil 2 to the core portion 501, and the heat generated by the coil 2 can be directly radiated to the outside. It is also possible to visually check the abnormality of the coil 2 after assembly or during operation.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

PC パワーコンディショナ装置
CL1、CL2 コモンモードチョークコイル
IV インバータ装置
1 コア部
2 コイル
2a 第1コイル部
2b 第2コイル部
3 磁性部材
21 第1導体
22 第2導体
PC power conditioner devices CL1, CL2 Common mode choke coil IV Inverter device 1 Core portion 2 Coil 2a First coil portion 2b Second coil portion 3 Magnetic member 21 First conductor 22 Second conductor

Claims (9)

高周波ノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、
コイルと、
前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納するコア部とを備え、
前記コイルは、軸方向で互いに積層された第1および第2コイル部を備え、
前記第1コイル部は、2つの帯状の第1および第2導体における長手方向の一方部分を、絶縁層を挟んで前記第1導体の厚さ方向の一方面側に前記第2導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、
前記第2コイル部は、前記第1および第2導体における長手方向の残余部分を、絶縁層を挟んで前記第1導体の厚さ方向の他方面側に前記第2導体が配置された状態でパンケーキ状に巻回成形することにより形成され、
前記第1および第2導体それぞれは、使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚さであること
を特徴とするノイズ低減用巻線素子。
A noise reduction winding element for reducing high frequency noise,
Coils,
A magnetic flux generated by the coil is passed, and a core portion that houses the coil is provided,
The coil includes first and second coil portions stacked in the axial direction,
In the first coil portion, the second conductor is disposed on one side in the thickness direction of the first conductor, with one portion in the longitudinal direction of the two strip-shaped first and second conductors sandwiching an insulating layer. Formed by winding into a pancake shape
In the second coil portion, the remaining portion in the longitudinal direction of the first and second conductors is in a state where the second conductor is disposed on the other surface side in the thickness direction of the first conductor with an insulating layer interposed therebetween. Formed by winding into a pancake shape,
Each of the first and second conductors has a thickness equal to or less than a skin depth corresponding to a use frequency.
前記第1コイル部と前記第2コイル部との間に、円板状の磁性部材を、さらに備えること
を特徴とする請求項1に記載のノイズ低減用巻線素子。
The noise reduction winding element according to claim 1, further comprising a disk-shaped magnetic member between the first coil part and the second coil part.
前記磁性部材は、その厚さtと、前記磁性部材の外周端とコア部の内周面との間隙sとが、s≧tの条件を満たすように形成されていること
を特徴とする請求項2のノイズ低減用巻線素子。
The magnetic member is formed so that a thickness t thereof and a gap s between an outer peripheral end of the magnetic member and an inner peripheral surface of the core portion satisfy a condition of s ≧ t. Item 2. A noise reduction winding element according to Item 2.
前記コア部および前記磁性部材は、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体から成ること
を特徴とする請求項2または請求項3に記載のノイズ低減用巻線素子。
4. The noise reduction according to claim 2, wherein the core part and the magnetic member are made of a green compact, which is an insulating film-coated metal powder and is made by pressing and hardening a ferromagnetic metal powder. 5. Winding element.
前記磁性部材は、前記使用周波数に対応したスキンデプス以下の厚みの帯状の軟磁性体を、第2絶縁層を挟んでパンケーキ状に巻回成形された巻鉄心であること
を特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のノイズ低減用巻線素子。
The magnetic member is a wound iron core obtained by winding a band-shaped soft magnetic material having a thickness equal to or less than a skin depth corresponding to the operating frequency into a pancake shape with a second insulating layer interposed therebetween. The noise reduction winding element according to any one of claims 2 to 4.
前記コア部の略中心部に配設された円筒状のポールピースを、さらに、備え、
前記コア部は、前記略中心部に、前記ポールピースを受容する孔を備え、
前記ポールピースは、前記コア部における孔の内周と前記ポールピースの外周との間に間隙が形成できるように、前記孔内に配設されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のノイズ低減用巻線素子。
A cylindrical pole piece disposed in a substantially central part of the core part, further comprising:
The core portion includes a hole for receiving the pole piece in the substantially central portion;
The said pole piece is arrange | positioned in the said hole so that a clearance gap can be formed between the inner periphery of the hole in the said core part, and the outer periphery of the said pole piece. 6. The noise reduction winding element according to claim 5.
前記コア部および前記ポールピースは、絶縁膜被覆金属粉末であって強磁性の金属粉末を加圧して固めた圧粉体からなり、
前記ポールピースの密度が前記コア部の密度よりも高いことを特徴とする請求項6に記載のノイズ低減用巻線素子。
The core part and the pole piece are formed of a green compact obtained by pressurizing and solidifying a ferromagnetic metal powder, which is an insulating film-coated metal powder,
The noise reduction winding element according to claim 6, wherein a density of the pole piece is higher than a density of the core portion.
前記コア部は、周方向に分割された複数の分割コアから成ること
を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のノイズ低減用巻線素子。
The noise reduction winding element according to any one of claims 1 to 7, wherein the core portion includes a plurality of divided cores divided in a circumferential direction.
直流電力を交流電力へ変換するインバータ部と、
前記インバータ部における入力側および出力側の少なくとも一方に配置されるコモンモードチョークコイルとを備え、
前記コモンモードチョークコイルは、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のノイズ低減用巻線素子であること
を特徴とするインバータ装置。
An inverter that converts DC power to AC power;
A common mode choke coil disposed on at least one of the input side and the output side in the inverter unit,
The inverter device according to claim 1, wherein the common mode choke coil is the noise reduction winding element according to claim 1.
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