JP2017112213A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】１つの閉磁路を共有する２つのコイルを備えるチョークコイルであって、ノーマルモードインダクタンスのばらつきを低減可能なチョークコイルを提供すること。【解決手段】チョークコイル１０は、２つの被巻回部４０を有するケース３０と、被巻回部４０を夫々巻回する２つのコイル６０と、ケース３０の内部に収容された磁芯２０とを備えている。被巻回部４０の夫々は、前後方向に沿って延びる直線部４２と、直線部４２の両端から夫々延びる２つの弧状部４４と、直線部４２と弧状部４４との間の境界に夫々位置する２つの規制部４６とを有している。コイル６０は、直線部４２を巻回する内側コイル部６２と、弧状部４４を少なくとも部分的に夫々巻回する２つの外側コイル部６４とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、１つの閉磁路を共有する２つのコイルを備えるチョークコイルに関する。

例えば、特許文献１には、このタイプのラインフィルタ（チョークコイル）が開示されている。

特許文献１に開示されたラインフィルタは、円環形状のトロイダルコア（磁芯）と、円環形状のコアカバー（ケース）と、２つのコイルとを備えている。トロイダルコアは、コアカバーの内部に収容されている。コイルの夫々は、コアカバーの周囲に巻回されている。これにより、２つのコイルは、１つの閉磁路を共有している。

コアカバーは、コイルの夫々について２つの突起を有している。突起の夫々は、コアカバーの外周に設けられており、コアカバーの径方向外側に突出している。コイルの夫々は、１つの内側コイル部と、２つの外側コイル部とを有している。内側コイル部は、対応する２つの突起に挟まれるようにしてコアカバーの周囲に巻回されている。２つの外側コイル部は、２つの突起の外側に夫々位置するようにしてコアカバーの周囲に巻回されている。特許文献１によれば、コイルを内側コイル部及び２つの外側コイル部の３つの部位に分けて巻くことで、ラインフィルタの分布容量を小さくし、自己共振周波数を高くすることができる。

実開平２−２１７２１号公報

１つの閉磁路を共有する２つのコイルを備えるラインフィルタは、一般的にコモンモードチョークコイルとして使用される。詳しくは、このようなラインフィルタは、２つのコイルに流れるコモンモードのノイズに対して、所定の大きさのインダクタンス（コモンモードインダクタンス）を有する。また、ラインフィルタは、２つのコイルに流れる電源電流等のノーマルモードの電流に対しても、僅かなインダクタンス（ノーマルモードインダクタンス）を有する。このノーマルモードインダクタンスは、２つのコイルの巻き方の相違等により、広い範囲でばらつきやすい。これにより、２つのコイルに付加されたノーマルモードの電流は、予期しない影響を受けるおそれがある。

そこで、本発明は、１つの閉磁路を共有する２つのコイルを備えるチョークコイルであって、ノーマルモードインダクタンスのばらつきを低減可能なチョークコイルを提供することを目的とする。

本発明によれば、第１のチョークコイルとして、
磁芯と、絶縁体からなるケースと、２つのコイルとを備えたチョークコイルであって、
前記磁芯は、前記ケースの内部に収容されて、１つの閉磁路を形成しており、
前記ケースは、２つの被巻回部と、２つの仕切り部とを有しており、
前記被巻回部の夫々は、直線部と、２つの弧状部と、２つの規制部とを有しており、
前記被巻回部の夫々において、前記直線部は、前後方向に沿って直線的に延びており、２つの前記弧状部は、前記直線部の前記前後方向における前端及び後端から弧を描くように夫々延びており、前記規制部のうちの１つは、前記直線部と前側の前記弧状部との間の境界に位置しており、前記規制部のうちの他の１つは、前記直線部と後側の前記弧状部との間の境界に位置しており、
前記仕切り部の一方は、２つの前記被巻回部の前側の前記弧状部を、前記前後方向と直交する幅方向に連結しており、前記仕切り部の他方は、２つの前記被巻回部の後側の前記弧状部を、前記幅方向に連結しており、
前記コイルは、前記被巻回部を夫々巻回しており、
前記コイルの夫々は、内側コイル部と、２つの外側コイル部とを有しており、
前記被巻回部の夫々において、前記内側コイル部は、前記直線部を巻回しており、前記外側コイル部は、前記規制部によって前記内側コイル部から少なくとも部分的に隔てられており且つ前記弧状部を少なくとも部分的に巻回している
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第２のチョークコイルとして、第１のチョークコイルであって、
前記被巻回部の夫々において、２つの前記外側コイル部は、２つの前記弧状部を夫々巻回している
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第３のチョークコイルとして、第１又は第２のチョークコイルであって、
前記コイルの最小太さは、０．５ｍｍ以上である
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第４のチョークコイルとして、第１又は第２のチョークコイルであって、
前記コイルの最小太さは、０．８ｍｍ以上である
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第５のチョークコイルとして、第１乃至第４のいずれかのチョークコイルであって、
前記外側コイル部の一部は、内側コイル部を、前記前後方向と直交する径方向の外側から覆っている
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第６のチョークコイルとして、第１乃至第５のいずれかのチョークコイルであって、
前記ケースには、孔部が形成されており、
前記孔部は、前記幅方向において２つの前記被巻回部の前記直線部の間に少なくとも部分的に位置しており、且つ、前記ケースを前記前後方向及び前記幅方向の双方と直交する上下方向に貫通しており、
前記孔部の前端と前記直線部の前端との間の距離は、前記コイルの最小太さよりも小さく、
前記孔部の後端と前記直線部の後端との間の距離は、前記コイルの最小太さよりも小さい
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第７のチョークコイルとして、第１乃至第６のいずれかのチョークコイルであって、
前記規制部は、前記被巻回部の前記幅方向外側の側部から前記幅方向外側に突出している
チョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、第８のチョークコイルとして、第１乃至第７のいずれかのチョークコイルであって、
前記被巻回部の夫々は、前記規制部に加えて１以上の付加規制部を有しており、
前記付加規制部の夫々は、前記弧状部に設けられている
チョークコイルが得られる。

本発明によるチョークコイルにおいて、磁芯は、ケースの内部に収容されて１つの閉磁路を形成しており、２つのコイルは、ケースの２つの被巻回部を夫々巻回している。換言すれば、本発明によるチョークコイルは、１つの閉磁路を共有する２つのコイルを備えており、これにより、コモンモードチョークコイルとして動作可能である。

また、本発明によれば、規制部に挟まれた直線部に内側コイル部が巻回される。これにより、例えば大電流用の太いコイルを使用する場合であっても、コイルを直線部に容易に均一に整列巻きできるとともに、巻線崩れを抑制できる。この結果、直線部におけるノーマルモードインダクタンスのばらつきを低減できる。更に、弧状部にコイルの一部（外側コイル部）を巻回することで、ノーマルモードインダクタンスのばらつきを抑制しつつ、ノーマルモードインダクタンスを調整できる。

本発明の実施の形態によるチョークコイルを示す斜視図である。 図１のチョークコイルを示す上面図である。チョークコイルが含まれる仮想的な直方体領域の輪郭を破線で描画している。磁芯によって形成された閉磁路（磁芯の閉磁路）を２点鎖線で模式的に描画している。 図１のチョークコイルを示す側面図である。 図１のチョークコイルの磁芯を示す斜視図である。磁芯の直線磁芯部と弧状磁芯部との間の境界の位置を破線で描画している。 図１のチョークコイルのケースを示す斜視図である。ケースは、磁芯を収容している。ケースの被巻回部の直線部の前端及び後端の位置を破線で描画している。 図５のケースの直線部の一つをＶＩ−ＶＩ線に沿って示す断面図である。コイルの輪郭を破線で描画している。 図２のチョークコイルを示す上面図である。コイルの輪郭を１点鎖線で描画している。磁芯の閉磁路を２点鎖線で模式的に描画している。コモンモード信号によって生じた磁束を模式的に描画している。 図４の磁芯を模式的に破線で描画したコイルと共に示す斜視図である。 図４の磁芯を模式的に破線で描画したコイルと共に示す別の斜視図である。 図４の磁芯の変形例を部分的に示す上面図である。直線磁芯部と弧状磁芯部との間の境界の位置を１点鎖線で描画している。 図４の磁芯の別の変形例を部分的に示す上面図である。直線磁芯部と弧状磁芯部との間の境界の位置を１点鎖線で描画している。 図２のチョークコイルの変形例を示す上面図である。 図２のチョークコイルの別の変形例を示す上面図である。 本発明の実施例によるチョークコイルを示す上面図である。ケースの被巻回部のうちコイルによって隠された部位の輪郭を１点鎖線で描画している。 図１４のチョークコイルを示す正面図である。コイルは描画していない。 本発明の比較例によるチョークコイルを示す上面図である。 本発明の比較例による様々なチョークコイルを示す上面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施の形態によるチョークコイル１０は、磁芯２０と、絶縁体からなるケース３０と、２つのコイル６０とを備えている。後述するように、本実施の形態によるチョークコイル１０は、電源回路（図示せず）等の大電流回路のコモンモードチョークコイルとして適している。但し、本発明は、例えば通信回路（図示せず）のコモンモードチョークコイルにも適用可能である。

図４を参照すると、本実施の形態による磁芯２０は、フェライト，ナノ結晶材等の軟磁性材料からなり、上下方向（Ｚ方向）と直交する水平面（ＸＹ平面）において、丸みを帯びた四角形状を有している。また、磁芯２０は、ＸＹ平面と平行な平面、ＹＺ平面と平行な平面及びＸＺ平面と平行な平面の夫々について鏡対称な形状を有している。

磁芯２０は、２つの直線磁芯部２２と、２つの弧状磁芯部２４とを有している。２つの直線磁芯部２２は、前後方向（Ｙ方向）に沿って互いに平行に直線的に延びている。弧状磁芯部２４の一方は、前方（＋Ｙ方向）に張り出しつつ２つの直線磁芯部２２の前端（＋Ｙ側の端）を幅方向（Ｘ方向）に連結しており、弧状磁芯部２４の他方は、後方（−Ｙ方向）に張り出しつつ２つの直線磁芯部２２の後端（−Ｙ側の端）をＸ方向に連結している。

本実施の形態において、直線磁芯部２２の夫々は、凹みや突起等の特別な部位を介することなく、境界線２８において弧状磁芯部２４に繋がっている。換言すれば、直線磁芯部２２の夫々は、凹みや突起等のないループ状の磁芯２０において、２つの境界線２８の間を直線的に延びる部位である。

図５を参照すると、本実施の形態によるケース３０は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート），ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），フェノール等のプラスチック樹脂からなり、磁芯２０（図４参照）に対応した形状及びサイズを有している。また、ケース３０は、磁芯２０と同様に、ＸＹ平面と平行な平面、ＹＺ平面と平行な平面及びＸＺ平面と平行な平面の夫々について鏡対称な形状を有している。

ケース３０は、２つの被巻回部４０と、２つの仕切り部５０とを有している。被巻回部４０の夫々は、対応するコイル６０（図１参照）を巻回するための部位である。２つの被巻回部４０は、概ねＹ方向に沿って互いに平行に延びている。仕切り部５０は、ケース３０のＹ方向における両端に夫々位置している。仕切り部５０の一方は、２つの被巻回部４０の前端をＸ方向に連結しており、仕切り部５０の他方は、２つの被巻回部４０の後端をＸ方向に連結している。

被巻回部４０の夫々は、直線部４２と、２つの弧状部４４と、２つの規制部４６とを有している。被巻回部４０の夫々において、直線部４２は、Ｙ方向に沿って直線的に延びており、２つの弧状部４４は、直線部４２のＹ方向における前端４２Ｆ及び後端４２Ｒから弧を描くように夫々延びている。被巻回部４０の夫々において、２つの弧状部４４は、前端４２Ｆ及び後端４２Ｒに夫々繋がっている。換言すれば、直線部４２は、被巻回部４０のうち、前端４２Ｆと後端４２Ｒとの間を直線的に延びる部位である。

本実施の形態による規制部４６は、直方体形状の突起である。規制部４６は、被巻回部４０のＸ方向外側の側部からＸ方向外側に突出している。特に、本実施の形態による規制部４６は、被巻回部４０のＸ方向外側の側部のみに位置している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、規制部４６は、Ｚ方向において被巻回部４０の上面（＋Ｚ側の面）や下面（−Ｚ側の面）まで延びていてもよい。

被巻回部４０の夫々において、２つの規制部４６は、１つの前側規制部４６Ｆと１つの後側規制部４６Ｒから構成されている。前側規制部４６Ｆは、直線部４２と前側（＋Ｙ側）の弧状部４４との間の境界に位置しており、後側規制部４６Ｒは、直線部４２と後側（−Ｙ側）の弧状部４４との間の境界に位置している。

前側規制部４６Ｆ及び後側規制部４６Ｒの夫々は、対応する弧状部４４からＸ方向外側に突出している。詳しくは、前側規制部４６Ｆの後端面は、Ｙ方向において直線部４２の前端４２Ｆと同じ位置にあり、後側規制部４６Ｒの前端面は、Ｙ方向において直線部４２の後端４２Ｒと同じ位置にある。前側規制部４６Ｆの後端面及び後側規制部４６Ｒの前端面の夫々は、Ｙ方向と直交する平面である。同様に、前側規制部４６Ｆの前端面及び後側規制部４６Ｒの後端面の夫々は、Ｙ方向と直交する平面である。前側規制部４６Ｆの前端面は、前側の弧状部４４から突出しており、後側規制部４６Ｒの後端面は、後側の弧状部４４から突出している。

上述のように、本実施の形態における規制部４６の夫々は、対応する弧状部４４に設けられている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、規制部４６の夫々は、直線部４２に設けられていてもよい。詳しくは、前側規制部４６Ｆの前端面が、Ｙ方向において直線部４２の前端４２Ｆと同じ位置にあり、後側規制部４６Ｒの後端面が、Ｙ方向において直線部４２の後端４２Ｒと同じ位置にあってもよい。但し、チョークコイル１０のＹ方向におけるサイズの増大を避けつつ直線部４２におけるコイル６０（図１参照）を巻回可能な領域を大きくするという観点からは、本実施の形態のように規制部４６を設けることが好ましい。

仕切り部５０の夫々は、概ね三角柱形状を有しており、Ｚ方向に沿って延びている。仕切り部５０の一方（前側の仕切り部５０）は、２つの被巻回部４０の前側の弧状部４４をＸ方向に連結しており、仕切り部５０の他方（後側の仕切り部５０）は、２つの被巻回部４０の後側の弧状部４４をＸ方向に連結している。

詳しくは、仕切り部５０の夫々は、２つの押当部５２を有している。押当部５２の夫々は、Ｘ方向及びＹ方向の双方と斜交する平面である。２つの押当部５２は、仕切り部５０のＸ方向における両側に夫々位置している。前側の仕切り部５０の＋Ｘ側の押当部５２は、＋Ｘ側の被巻回部４０の前側の弧状部４４の前端に接続されており、前側の仕切り部５０の−Ｘ側の押当部５２は、−Ｘ側の被巻回部４０の前側の弧状部４４の前端に接続されている。同様に、後側の仕切り部５０の＋Ｘ側の押当部５２は、＋Ｘ側の被巻回部４０の後側の弧状部４４の後端に接続されており、後側の仕切り部５０の−Ｘ側の押当部５２は、−Ｘ側の被巻回部４０の後側の弧状部４４の後端に接続されている。

上述のように、４つの押当部５２は、４つの弧状部４４と夫々接続されている。押当部５２を含む傾斜平面において、弧状部４４の夫々は、対応する押当部５２に囲まれている。換言すれば、この傾斜平面において、押当部５２は、弧状部４４の外周から全ての方向に張り出している。

図２及び図５を参照すると、ケース３０には、２つの孔部３２が形成されている。また、ケース３０は、被巻回部４０及び仕切り部５０に加えて隔壁５８を有している。孔部３２は、Ｙ方向に沿って延びつつ、ケース３０をＺ方向に貫通している。隔壁５８は、ＹＺ平面と平行に延びる薄い板状の部位である。隔壁５８は、Ｘ方向において２つの孔部３２の間に位置しており、且つ、２つの仕切り部５０をＹ方向に連結している。換言すれば、２つの孔部３２は、隔壁５８によって互いから完全に隔てられている。

図７を参照すると、孔部３２は、Ｘ方向において２つの被巻回部４０の直線部４２の間に少なくとも部分的に位置している。より具体的には、孔部３２の夫々は、Ｙ方向において前端３２Ｆと後端３２Ｒとの間に位置している。孔部３２の前端３２ＦのＹ方向における位置は、直線部４２の前端４２ＦのＹ方向における位置に比べて、僅かに前方にずれている。また、孔部３２の後端３２ＲのＹ方向における位置は、直線部４２の後端４２ＲのＹ方向における位置に比べて、僅かに後方にずれている。

図４乃至図６を参照すると、磁芯２０は、ケース３０の内部に収容されている。詳しくは、磁芯２０の２つの直線磁芯部２２は、ケース３０の２つの直線部４２の内部に夫々収容されている。また、磁芯２０の前側の弧状磁芯部２４は、ケース３０の前側の２つの弧状部４４及び仕切り部５０の内部に収容されており、磁芯２０の後側の弧状磁芯部２４は、ケース３０の後側の２つの弧状部４４及び仕切り部５０の内部に収容されている。

本実施の形態においては、磁芯２０を圧粉成型した後に所定の金型に入れ、この金型を使用して、樹脂をケース３０の形状にモールドしている。これにより、磁芯２０は、上述のようにケース３０の内部に収容される。但し、磁芯２０をケース３０の内部に収容する方法は、これに限られない。例えば、ケース３０は、互いに同じ形状の上部ケース及び下部ケースの２つの部材から形成してもよい。上部ケース及び下部ケースには、磁芯２０の上部及び下部を夫々収容可能な収容空間を形成してもよい。この場合、磁芯２０を、下部ケースの収容空間に入れた後に、上部ケースを取り付けてもよい。

図５を参照すると、本実施の形態において、後側の仕切り部５０の後端面には孔が形成されている。同様に、前側の仕切り部５０の前端面には孔が形成されている。ケース３０の内部に収容された磁芯２０の端部は、この孔を通して視認可能である。この構造から理解されるように、ケース３０のＹ方向におけるサイズは、磁芯２０のＹ方向におけるサイズと殆ど同一である。換言すれば、本実施の形態におけるケース３０は、Ｙ方向においてサイズが最小となるように形成されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、ケース３０のＹ方向におけるサイズは、磁芯２０のＹ方向におけるサイズに比べて相当に大きくてもよい。また、仕切り部５０には、上述の孔が形成されていなくてもよい。

図４及び図７を参照すると、ケース３０に収容された磁芯２０は、１つの閉磁路ＭＣを形成している。閉磁路ＭＣは、ＸＹ平面において長円形状を有している。磁芯２０は、この閉磁路ＭＣを形成するための好適な形状を有している。より具体的には、磁芯２０の弧状磁芯部２４は、ＸＹ平面において、全体として曲線状に延びる内周及び外周を有している。ＸＹ平面における内周及び外周の夫々は、閉磁路ＭＣに対応した曲率半径を有している。弧状磁芯部２４の形状は、本実施の形態に限られず、様々に変形可能である。

図１０を参照すると、変形例による磁芯２０Ａは、本実施の形態と同じ形状の直線磁芯部２２と、本実施の形態と異なる形状の弧状磁芯部２４Ａとを有している。弧状磁芯部２４ＡのＸ方向における両端部には曲げ部２６Ａが夫々設けられている。２つの曲げ部２６Ａは、直線状の部位によってＸ方向に連結されている。また曲げ部２６Ａは、直線磁芯部２２と、境界線２８において夫々連結されている。曲げ部２６Ａの夫々は、ＸＹ平面において、境界線２８のＸ方向内側の端点（即ち、曲率半径０の内周）を中心とする１／４円形状の外周を有している。この外周の曲率半径Ｒ１は、直線磁芯部２２のＸ方向におけるサイズＷ１と等しい。

図１１を参照すると、他の変形例による磁芯２０Ｂは、本実施の形態と同じ形状の直線磁芯部２２と、本実施の形態と異なる形状の弧状磁芯部２４Ｂとを有している。弧状磁芯部２４Ｂは、ＸＹ平面において、半円形状の外周と、半円形状の内周とを有している。この外周の曲率半径Ｒ１は、磁芯２０ＢのＸ方向におけるサイズＷ０の１／２と等しい。また、この内周の曲率半径Ｒ２は、（Ｗ０／２−Ｗ１）と等しい。

図１０及び図１１を参照すると、本発明において、弧状磁芯部のＸＹ平面における外周の曲率半径は、例えば、Ｗ１以上、且つ、Ｗ０／２以下とすればよく、弧状磁芯部のＸＹ平面における内周の曲率半径は、例えば、０以上かつ（Ｗ０／２−Ｗ１）以下とすればよい。磁芯にこのような弧状磁芯部を設けることにより、コモンモードのノイズに対する磁芯のＡＬ値を向上できるだけでなく、磁芯の重さを小さくできる。

図７を参照すると、ケース３０は、磁芯２０（図４参照）と対応する形状を有することが好ましい。従って、ケース３０の弧状部４４のＸＹ平面における外周の曲率半径は、例えば、ケース３０の直線部４２のＸ方向におけるサイズＷ３以上、且つ、ケース３０のＸ方向におけるサイズＷ２の１／２以下とすればよい。弧状部４４のＸＹ平面における内周の曲率半径は、例えば、０以上かつ（Ｗ２／２−Ｗ３）以下とすればよい。

図６を参照すると、磁芯２０の直線磁芯部２２は、丸みを帯びた四角形状の断面を有している。ケース３０の直線部４２も、丸みを帯びた四角形状の断面を有している。同様に、磁芯２０の弧状磁芯部２４（図４参照）及びケース３０の弧状部４４（図５参照）の夫々も、丸みを帯びた四角形状の断面を有している。換言すれば、磁芯２０及びケース３０の被巻回部４０の夫々は、閉磁路ＭＣ（図７参照）と直交する直交平面において、丸みを帯びた四角形状の外周を有している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、磁芯２０及び被巻回部４０の夫々は、直交平面において円形状の外周を有していてもよい。

図１を参照すると、本実施の形態によるコイル６０は、銅，アルミニウム等の導電線からなり、絶縁体によって被覆されている。特に、本実施の形態によるコイル６０は、絶縁体によって被覆された丸型銅線である。但し、コイル６０の断面形状は、これに限られない。コイル６０は、例えば、丸線であってもよいし、平角線であってもよい。

図１乃至図３を参照すると、２つのコイル６０は、磁芯２０を収容したケース３０の２つの被巻回部４０を夫々巻回している。この結果、２つのコイル６０は、１つの磁芯２０（即ち、閉磁路ＭＣ）を共有している。換言すれば、チョークコイル１０は、１つの閉磁路ＭＣを共有する２つのコイル６０を備えている。これにより、チョークコイル１０は、コモンモードチョークコイルとして動作可能である。特に、本実施の形態によるチョークコイル１０は、太いコイル６０を備えており、電源回路（図示せず）等の大電流に乗ったコモンモードのノイズを除去できる。

詳しくは、図７を参照すると、２つのコイル６０にノーマルモードの電流が流れる際、電流に乗ったコモンモードのノイズに起因して、磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬが生じる。磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬは、閉磁路ＭＣと同じ向きに流れる。チョークコイル１０は、この磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬによる所定のコモンモードインダクタンス（Ｌｃ）を有し、これによりコモンモードのノイズを除去できる。

図１乃至図３を参照すると、コイル６０の夫々は、内側コイル部６２と、２つの外側コイル部６４と、２つの端子部６８とを有している。被巻回部４０の夫々において、内側コイル部６２の巻線は、直線部４２のみを巻回している。換言すれば、内側コイル部６２は、直線部４２のみを巻回する巻線の集合体である。本実施の形態の内側コイル部６２は、直線部４２を１１ターン巻回している。但し、内側コイル部６２は、直線部４２を１ターン以上巻回していればよい。

外側コイル部６４は、全体として、内側コイル部６２のＹ方向両側に夫々位置している。外側コイル部６４は、弧状部４４を少なくとも部分的に巻回する巻線の集合体である。詳しくは、外側コイル部６４は、規制部４６によって内側コイル部６２から少なくとも部分的に隔てられており且つ弧状部４４を少なくとも部分的に巻回している。本実施の形態において、前側の外側コイル部６４は、内側コイル部６２の前端から前側の弧状部４４に延びた後、前側の弧状部４４を部分的に（約半ターンだけ）巻回している。後側の外側コイル部６４は、内側コイル部６２の後端から後側の弧状部４４に延びた後、後側の弧状部４４を約１．５ターン巻回している。

上述のように、本実施の形態において、後側の外側コイル部６４は、後側の弧状部４４を１ターン以上（即ち、完全に）巻回している一方、前側の外側コイル部６４は、前側の弧状部４４を約半ターンだけ（即ち、部分的に）巻回している。但し、本発明は、これに限られない。たとえば、被巻回部４０の夫々において、２つの外側コイル部６４は、２つの弧状部４４を夫々完全に（即ち、１ターン以上）巻回していてもよい。

コイル６０を、上述のように被巻回部４０に巻回する際、まず、コイル６０の中間部分を直線部４２に整列巻きする。このとき、コイル６０を規制部４６のうちの１つのＹ方向内側の面（例えば、後側規制部４６Ｒの前端面）に押し当てることで、巻き始めの位置を位置決めできる。次に、コイル６０を既に巻回した部位に押し当てつつ巻回することで、直線部４２に隙間なく整列巻きできる。このとき、規制部４６は、被巻回部４０のＸＹ平面における内周に設けられていないため、コイル６０の直線部４２への整列巻きを邪魔しない。上述のように直線部４２に整列巻きされた部位が、内側コイル部６２である。上述のようにコイル６０を直線部４２に巻回する工程は、自動化可能である。

内側コイル部６２を上述のように巻回した後、内側コイル部６２の後端から延びるコイル６０を後側の仕切り部５０の押当部５２に押し当てることで、後側の弧状部４４における巻き始めの位置を位置決めできる。コイル６０を押当部５２に押し当てつつ巻回した後、後側規制部４６Ｒの後端面に押し当てることで、次の巻線の巻き始めの位置を位置決めできる。同様に、内側コイル部６２を巻回した後、内側コイル部６２の前端から延びるコイル６０を前側の仕切り部５０の押当部５２に押し当てることで、前側の弧状部４４における巻き始めの位置を位置決めできる。上述のように弧状部４４に巻かれた部位が、外側コイル部６４である。

外側コイル部６４を巻回した後、コイル６０の両端は、２つの端子部６８として使用される。より具体的には、チョークコイル１０は、使用時に、例えば回路基板（図示せず）上に置かれ、端子部６８は、例えば電源回路（図示せず）に接続される。

図２、図３及び図７を参照すると、本実施の形態によるコイル６０は、１．３ｍｍ程度の太い直径（最小太さＴ）を有している。このような太いコイル６０であっても、規制部４６を利用して巻回することで、内側コイル部６２の複数の巻線を容易に整列できると共に、巻回後の巻崩れを防止できる。これにより、内側コイル部６２の巻線の位置を確実に維持しつつ、外側コイル部６４の巻線の数（ターン数）や端子部６８の引き出し位置等を自由に調整できる。

図６を参照すると、ケース３０の被巻回部４０は、閉磁路ＭＣ（図７参照）と直交する直交平面において丸みを帯びた形状の外周を有している。このため、被巻回部４０にコイル６０を巻回し易い。更に、この丸みを帯びた形状により、コイル６０は、被巻回部４０に密着し易く巻崩れし難い。また、図７を参照すると、ケース３０の弧状部４４のＸＹ平面における外周の曲率半径が十分に大きいため、外側コイル部６４を巻回し易い。

図１乃至図３を参照すると、コイル６０の巻線の位置ずれを防止するという観点からは、規制部４６の被巻回部４０からの突出長は、コイル６０の最小太さＴの１／２以上であることが好ましい。また、コイル６０の巻崩れを防止するという観点からは、コイル６０は太いほうが好ましい。より具体的には、コイル６０が０．５ｍｍ以上の直径（最小太さ）を有する丸線であるか、又は、コイル６０が０．５ｍｍ以上の厚さ及び幅（最小太さ）を有する平角線である場合、コイル６０は巻回した形状を保ちやすい。従って、コイル６０の最小太さＴは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

また、チョークコイル１０を大電流用のコモンモードチョークコイルとして使用する場合、コイル６０の最小太さＴは、０．８ｍｍ以上であることが好ましい。一方、例えば、チョークコイル１０を、通信機器（図示せず）のフィルタ回路（図示せず）の部品として使用する場合、コイル６０の最小太さＴは、０．８ｍｍ未満であってもよい。

図２及び図７を参照すると、本実施の形態において、内側コイル部６２の１１本の巻線は、前側規制部４６Ｆと後側規制部４６Ｒとの間に、隙間なくぴったりと整列巻きされている。内側コイル部６２は、このように直線部４２を巻回することが理想的である。但し、内側コイル部６２の巻線が一直線上に整列配置されている限り、Ｙ方向の端の巻線と規制部４６との間には、多少の隙間が形成されていてもよい。また、隣接する２つの巻線の間には、多少の隙間が形成されていてもよい。

図７を参照すると、本実施の形態によるケース３０は、孔部３２のＹ方向における長さができるだけ小さくなるように設計されている。詳しくは、本実施の形態において、孔部３２の前端３２Ｆは、直線部４２の前端４２Ｆ（即ち、前側規制部４６Ｆの後端面）の前方に位置しており、且つ、孔部３２の前端３２Ｆと直線部４２の前端４２Ｆとの間の距離ＤＦは、コイル６０の最小太さＴよりも小さい。同様に、孔部３２の後端３２Ｒは、直線部４２の後端４２Ｒ（即ち、後側規制部４６Ｒの前端面）の前方に位置しており、且つ、孔部３２の後端３２Ｒと直線部４２の後端４２Ｒとの間の距離ＤＲは、コイル６０の最小太さＴよりも小さい。孔部３２を上述のように設けることにより、直線部４２の全てをコイル６０を巻回するための領域として使用しつつ、ケース３０のＹ方向におけるサイズを可能な限り小さくできる。

但し、孔部３２の配置は、本実施の形態と異なっていてもよい。例えば、孔部３２の前端３２Ｆは、直線部４２の前端４２ＦとＹ方向において同じ位置にあってもよい。同様に、孔部３２の後端３２Ｒは、直線部４２の後端４２ＲとＹ方向において同じ位置にあってもよい。また、本実施の形態の距離ＤＦ及び距離ＤＲは互いに等しいが、距離ＤＦ及び距離ＤＲは、多少異なっていてもよい。更に、例えば、ケース３０のサイズに特に制約がない場合には、距離ＤＦ及び距離ＤＲの夫々は、最小太さＴ以上であってもよい。

図１及び図２を参照すると、本実施の形態の孔部３２は、上述のように設けられているため、ケース３０の被巻回部４０の夫々において、外側コイル部６４の巻線は、部分的に内側コイル部６２の巻線上に巻かれている。換言すれば、外側コイル部６４の一部は、内側コイル部６２を、Ｙ方向と直交する径方向の外側から覆っている。これにより、内側コイル部６２のＹ方向における端の巻線（端線）と規制部４６との間に隙間ができていても、この隙間における端線の位置ずれを防止できる。

図７を参照すると、磁束ＦＣＲ及び磁束ＦＣＬの夫々は、基本的には閉磁路ＭＣを流れるが、その一部は漏れ磁束ＦＲとしてチョークコイル１０の外部に放出される。チョークコイル１０は、この漏れ磁束ＦＲに起因して、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）を有する。

同様に、従来のコモンモードチョークコイル（図示せず）は、漏れ磁束に起因してノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）を有する。従来のコモンモードチョークコイルにおいて、Ｌｎは、磁芯と巻線との間の位置関係等によって容易にばらつく。これにより、２つのコイルに付加されたノーマルモードの電流は、予期しない影響を受けるおそれがある。例えば、得られたＬｎが所望するＬｎよりも低い場合には、ノイズ除去効果が弱まるおそれがある。一方、得られたＬｎが所望するＬｎよりも高い場合には、ノーマルモードの磁束により磁芯が磁気飽和するおそれがある。

一方、本実施の形態によれば、上述のように、規制部４６Ｆ及び規制部４６Ｒに挟まれた直線部４２に内側コイル部６２が巻回される。これにより、コイル６０を容易に均一に整列巻きできるとともに、巻線崩れを抑止できる。この結果、直線部４２におけるノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）のばらつきを低減できる。より具体的には、同じターン数を有する複数の従来のコモンモードチョークコイル（図示せず）において、Ｌｎは、少なくとも１０％〜２０％程度ばらつく。一方、同じターン数を有する複数のチョークコイル１０におけるＬｎのばらつきは、１０％以内に抑えることができる。更に、以下に説明するように、弧状部４４にコイル６０の一部（外側コイル部６４）を巻回することで、チョークコイル１０におけるＬｎのばらつきを抑制しつつ、Ｌｎ、２つのコイル６０間の結合係数及び直流重畳特性を調整できる。

図８を参照すると、コイル６０は、本実施の形態と異なり、磁芯２０の直線磁芯部２２の周囲のみを、所定ターンだけ巻回している。図９を参照すると、コイル６０は、本実施の形態と同様に、磁芯２０の直線磁芯部２２（図８参照）及び弧状磁芯部２４の周囲を、図８と同じ所定ターンだけ巻回している。シミュレーション結果によれば、図９のチョークコイル１０は、図８のチョークコイル１０に比べて、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）が小さく、２つのコイル６０間の結合係数が大きく、且つ、磁芯２０の断面における磁束密度が小さい。即ち、図９のチョークコイル１０は、図８のチョークコイル１０に比べて直流重畳特性が向上しており、大電流用のチョークコイルとして、より適している。

図１乃至図３を参照すると、本実施の形態において、外側コイル部６４は、弧状部４４の表面の一部を覆うように巻回している。外側コイル部６４をこのように巻回することで、外側コイル部６４の弧状部４４上の位置を調整でき、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）を微調整できる。

図２及び図３を参照すると、チョークコイル１０は、ケース３０全体を取り囲む最小サイズの直方体領域ＣＲの内部に位置している。特に、ケース３０の弧状部４４のＸＹ平面における外周が所定の曲率半径を有しているため、外側コイル部６４も、ＸＹ平面において直方体領域ＣＲの内部に位置している。この構造から理解されるように、本実施の形態によれば、チョークコイル１０のＸＹ平面におけるサイズの増大を防ぎつつ、Ｌｎ、２つのコイル６０間の結合係数及び直流重畳特性を調整できる。

図１及び図２を参照すると、２つのコイル６０は、２つの仕切り部５０と隔壁５８とによって互いから隔てられつつ、ケース３０の２つの被巻回部４０を夫々巻回している。この構造により、コイル６０に大電流が流れる場合でも、２つのコイル６０を互いから絶縁できる。２つのコイル６０を互いから確実に絶縁するという観点からは、仕切り部５０の押当部５２を含む傾斜平面において、押当部５２の縁と弧状部４４の外周との間の距離は、コイル６０の最小太さＴ以上であることが好ましい。換言すれば、押当部５２は、弧状部４４からコイル６０の最小太さＴ以上に張り出していることが好ましい。また、隔壁５８の強度を保ちつつ十分な絶縁性を得るという観点からは、隔壁５８のＸ方向におけるサイズ（幅）は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

本実施の形態によれば、隔壁５８が２つのコイル６０を隔てているため、孔部３２のＸ方向におけるサイズを、コイル６０を巻回可能な最小サイズに設定できる。換言すれば、チョークコイル１０のＸ方向におけるサイズの増大を防ぐことができる。更に、仕切り部５０の幅（仕切り部５０のＹ方向における端面のＸ方向におけるサイズ）は、隔壁５８の幅と同程度まで小さくしてもよい。仕切り部５０の幅を小さくすることで、チョークコイル１０のＸＹ平面におけるサイズを一定に保ったまま、閉磁路ＭＣに沿った弧状部４４の長さを長くできる。これにより、外側コイル部６４のターン数を増やすことができる。

本実施の形態によるチョークコイル１０は、既に説明した変形例に限られず、以下の変形例に示すように、更に様々に変形可能である。

図１２を参照すると、チョークコイル１０（図２参照）の変形例によるチョークコイル１０Ｃは、ケース３０（図２参照）と異なるケース３０Ｃを備えていることを除き、チョークコイル１０と同一の構造を有している。ケース３０Ｃは、ケース３０の被巻回部４０（図２参照）と異なる被巻回部４０Ｃを有していることを除き、ケース３０と同一の構造を有している。また、被巻回部４０Ｃは、被巻回部４０が有していない２つの付加規制部（規制部）４６Ｃを有していることを除き、被巻回部４０と同一の構造を有している。換言すれば、被巻回部４０Ｃの夫々は、規制部４６に加えて１以上の付加規制部４６Ｃを有している。

被巻回部４０Ｃの夫々において、付加規制部４６Ｃは、弧状部４４に夫々設けられている。詳しくは、付加規制部４６Ｃは、対応する弧状部４４の径方向における外周から径方向に突出している。本実施の形態の付加規制部４６Ｃは、仕切り部５０との間にコイル６０の最小太さＴと同程度の隙間が形成されるように設けられている。これにより、外側コイル部６４のうちの１本の巻線を、付加規制部４６Ｃと仕切り部５０との間に確実に位置決めできる。この結果、コイル６０の端子部６８（図３参照）を正確に位置決めできると共に、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）のばらつきを、更に確実に抑制できる。但し、付加規制部４６Ｃの位置は、これに限られない。また、１つの弧状部４４における付加規制部４６Ｃの数も１に限られない。

図１３を参照すると、チョークコイル１０（図２参照）の別の変形例によるチョークコイル１０Ｄは、コイル６０の巻き方が異なることを除き、チョークコイル１０と同一の構造を有している。より具体的には、チョークコイル１０Ｄにおいて、コイル６０の内側コイル部６２は、ケース３０の直線部４２（図５参照）を２層に整列巻回している。チョークコイル１０Ｄは、大電流用のチョークコイルとして、より適している。

本発明は、上述の実施の形態や変形例に加えて、更に様々に応用可能である。例えば、ケースは、上述した部位に加えて、回路基板（図示せず）に位置決めするための部位等、様々な部位を有していてもよい。

以下、上述の本発明の実施の形態によるチョークコイル１０について、実施例及び比較例を参照しながら更に具体的に説明する。

図１４及び図１５を参照すると、本発明の実施例として、被巻回部４０の夫々における２つの外側コイル部６４の合計ターン数が異なる６つのチョークコイル１０Ｘ（実施例１〜６のチョークコイル１０Ｘ）を作製した。このとき、磁芯２０（図４参照）を収容したケース３０の被巻回部４０に、線径（直径）１．３ｍｍのコイル６０を夫々巻回した。詳しくは、チョークコイル１０Ｘの被巻回部４０の夫々において、内側コイル部６２のターン数は１１ターンであり、外側コイル部６４の合計ターン数は、０〜５ターンだった。特に、外側コイル部６４の合計ターン数が０ターンである実施例１においては、被巻回部４０の弧状部４４にコイル６０を巻回しなかった。図１４のチョークコイル１０Ｘは、外側コイル部６４の合計ターン数が５ターンである実施例６のチョークコイル１０Ｘである。

実施例１〜６の夫々のチョークコイル１０Ｘのノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）を測定した。測定結果を表１に示す。

実施例１〜６のいずれにおいても、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）のばらつきを１０％以内に抑制することができた。この結果及び表１の測定結果から理解されるように、内側コイル部６２のターン数を一定の値に保ちつつ、外側コイル部６４の合計ターン数を変えることで、Ｌｎのばらつきを抑制しつつノーマルモードインダクタンス（Ｌｃ）を所望の値に調整できる。

図１６及び図１７を参照すると、実施例１〜６のケース３０（図１４参照）に代えてケース３０Ｚを使用して、３５個の比較例１〜３５のチョークコイル１０Ｚを作製した。ケース３０Ｚは、規制部４６（図１４参照）を有していないことを除き、ケース３０と同一の形状及びサイズを有しており、ケース３０と同様に磁芯２０（図４参照）を収容していた。ケース３０Ｚの被巻回部４０Ｚに、線径１．３ｍｍのコイル６０を夫々巻回した。このとき、コイル６０のターンを５〜１６ターンの範囲で変えると共にコイル６０の巻回位置を変えて、比較例１〜３５のチョークコイル１０Ｚ０１〜１０Ｚ３５を作製した。図１６のチョークコイル１０Ｚは、コイル６０の巻回数が１６ターンである実施例３５のチョークコイル１０Ｚ３５である。

比較例１〜３５のチョークコイル１０Ｚ０１〜１０Ｚ３５のノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）を測定した。測定結果を表２に示す。

図１６及び表２の測定結果から理解されるように、比較例１〜３５のチョークコイル１０Ｚにおいては、規制部４６が設けられていないため、コイル６０を巻回する際に巻線の位置が大きくばらつく。この結果、ノーマルモードインダクタンス（Ｌｎ）が１０％〜２０％程度と大きくばらつく。

１０，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｘ チョークコイル
１０Ｚ，１０Ｚ０１〜１０Ｚ３５ チョークコイル
２０，２０Ａ，２０Ｂ 磁芯
２２ 直線磁芯部
２４，２４Ａ，２４Ｂ 弧状磁芯部
２６Ａ 曲げ部
２８ 境界線
３０，３０Ｃ，３０Ｚ ケース
３２ 孔部
３２Ｆ 前端
３２Ｒ 後端
４０，４０Ｃ，４０Ｚ 被巻回部
４２ 直線部
４２Ｆ 前端
４２Ｒ 後端
４４ 弧状部
４６ 規制部
４６Ｆ 前側規制部（規制部）
４６Ｒ 後側規制部（規制部）
４６Ｃ 付加規制部（規制部）
５０ 仕切り部
５２ 押当部
５８ 隔壁
６０ コイル
６２ 内側コイル部
６４ 外側コイル部
６８ 端子部
ＭＣ 閉磁路
ＦＣＲ，ＦＣＬ 磁束
ＦＲ 漏れ磁束
ＣＲ 直方体領域

Claims (8)

1. 磁芯と、絶縁体からなるケースと、２つのコイルとを備えたチョークコイルであって、
   前記磁芯は、前記ケースの内部に収容されて、１つの閉磁路を形成しており、
   前記ケースは、２つの被巻回部と、２つの仕切り部とを有しており、
   前記被巻回部の夫々は、直線部と、２つの弧状部と、２つの規制部とを有しており、
   前記被巻回部の夫々において、前記直線部は、前後方向に沿って直線的に延びており、２つの前記弧状部は、前記直線部の前記前後方向における前端及び後端から弧を描くように夫々延びており、前記規制部のうちの１つは、前記直線部と前側の前記弧状部との間の境界に位置しており、前記規制部のうちの他の１つは、前記直線部と後側の前記弧状部との間の境界に位置しており、
   前記仕切り部の一方は、２つの前記被巻回部の前側の前記弧状部を、前記前後方向と直交する幅方向に連結しており、前記仕切り部の他方は、２つの前記被巻回部の後側の前記弧状部を、前記幅方向に連結しており、
   前記コイルは、前記被巻回部を夫々巻回しており、
   前記コイルの夫々は、内側コイル部と、２つの外側コイル部とを有しており、
   前記被巻回部の夫々において、前記内側コイル部は、前記直線部を巻回しており、前記外側コイル部は、前記規制部によって前記内側コイル部から少なくとも部分的に隔てられており且つ前記弧状部を少なくとも部分的に巻回している
   チョークコイル。
2. 請求項１記載のチョークコイルであって、
   前記被巻回部の夫々において、２つの前記外側コイル部は、２つの前記弧状部を夫々巻回している
   チョークコイル。
3. 請求項１又は請求項２記載のチョークコイルであって、
   前記コイルの最小太さは、０．５ｍｍ以上である
   チョークコイル。
4. 請求項１又は請求項２記載のチョークコイルであって、
   前記コイルの最小太さは、０．８ｍｍ以上である
   チョークコイル。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチョークコイルであって、
   前記外側コイル部の一部は、内側コイル部を、前記前後方向と直交する径方向の外側から覆っている
   チョークコイル。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチョークコイルであって、
   前記ケースには、孔部が形成されており、
   前記孔部は、前記幅方向において２つの前記被巻回部の前記直線部の間に少なくとも部分的に位置しており、且つ、前記ケースを前記前後方向及び前記幅方向の双方と直交する上下方向に貫通しており、
   前記孔部の前端と前記直線部の前端との間の距離は、前記コイルの最小太さよりも小さく、
   前記孔部の後端と前記直線部の後端との間の距離は、前記コイルの最小太さよりも小さい
   チョークコイル。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のチョークコイルであって、
   前記規制部は、前記被巻回部の前記幅方向外側の側部から前記幅方向外側に突出している
   チョークコイル。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のチョークコイルであって、
   前記被巻回部の夫々は、前記規制部に加えて１以上の付加規制部を有しており、
   前記付加規制部の夫々は、前記弧状部に設けられている
   チョークコイル。