JP3219586B2 - ノーマルモード・コモンモード兼用チョークコイル - Google Patents

ノーマルモード・コモンモード兼用チョークコイル

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JP3219586B2 JP03111494A JP3111494A JP3219586B2 JP 3219586 B2 JP3219586 B2 JP 3219586B2 JP 03111494 A JP03111494 A JP 03111494A JP 3111494 A JP3111494 A JP 3111494A JP 3219586 B2 JP3219586 B2 JP 3219586B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ノーマルモードノイズ
阻止特性及びコモンモードノイズ阻止特性を備えたノー
マルモード・コモンモード兼用チョークコイルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ノイズには、ノーマルモードノイズとコ
モンモードノイズとがあるが、ノーマルモードノイズ
は、一般にノイズと呼ばれており、図14に示すよう
に、ラインL間を伝播するノイズであり、コモンモード
ノイズは、図15に示すように、ラインL及びアースE
間を伝播するノイズであり、例えば雷のようにアースE
から入りラインL全体に侵入して発生するものである。
【0003】ノーマルモードノイズとコモンモードノイ
ズとでは、図14,図15に示したように、ノイズの伝
播経路が異なるため、各モードノイズを効率的に除去す
るためには、各モードノイズに対応した素子を用いる必
要がある。ノーマルモードノイズを除去する素子として
は、例えば、チョークコイル,フェライトビーズ,EM
Iフィルタ,コンデンサ等があり、コモンモードノイズ
を除去する素子としてはチョークコイル,コモンモード
フィルタ等がある。
【0004】一方、近年の電子機器の回路構成の複雑化
等に伴い、前記両モードノイズが発生するようになって
きているため、例えば、ノーマルモードノイズを除去す
るためにノーマルモード用チョークコイル(図16のト
ロイダル型,図17のドラム型)及びコモンモードノイ
ズを除去するためにコモンモード用チョークコイル(図
18のトロイダル型,図19のドラム型)が使われてい
る。
【0005】これには、部品点数が多くなるという欠点
があるため、この部品点数を減らす目的で、巻線の巻数
の巻線バランスを変えることにより、コモンモード用フ
ィルタチョーク1つでノーマルモードでも効果を出すよ
うにしたコモンモード・ノーマルモード兼用フィルタチ
ョークが知られている(実開平4−67309号公
報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
4−67309号公報に開示されているように、巻線バ
ランスを変えただけでは、両モードノイズを効率的に除
去できないといく問題があり、コモンモード時での信号
電流により磁性体の磁気飽和の発生も懸念される。ま
た、例えば、従来より行われているように、結合係数を
高めることによってコモンモードノイズ阻止特性を向上
させることが試みられているが、ノーマルモードノイズ
阻止特性は有効に作用しなくなる。
【0007】そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたものであり、コモンモードノイズ阻止特性を低下さ
せることなく、ノーマルモードノイズ阻止特性の向上を
図ったノーマルモード・コモンモード兼用チョークコイ
ルを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のノーマル
モード・コモンモード兼用チョークコイルは、貫通孔を
備えた磁性体からなるスリーブと、このスリーブの貫通
孔に配置された磁性体からなるドラム型コアと、このコ
の巻回部に巻回された第1の巻線及び第2の巻線とを
有し、要求されるノーマルモードノイズ阻止特性及びコ
モンモードノイズ阻止特性に応じて前記各巻線間の結合
係数Kが0.90乃至0.97の範囲に設定されてお
り、前記各巻線は、同質、同線径のものを用い、同じ巻
数、同じ巻方向で分離方式によりコアの巻回部に巻回さ
れていることを特徴とするものである。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】請求項1記載のノーマルモード・コモンモード
兼用チョークコイルによれば、各巻線の巻回中心位置を
変えて結合係数を0.90乃至0.97の値に設定する
ことにより、コモンモードノイズ阻止特性を低下するこ
となく、ノーマルモードノイズ阻止特性を向上させるこ
とができるので、要求されるノーマルモードノイズ阻止
特性及びコモンモードノイズ阻止特性を実現することが
可能となる。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述
する。
【0017】図1は本発明のノーマルモード・コモンモ
ード兼用チョークコイルの一実施例を示す断面図であ
る。
【0018】本実施例のチョークコイル10は、同図に
示すように、貫通孔11aを備えた磁性体からなるスリ
ーブ11と、このスリーブ11の貫通孔11aに配置さ
れた磁性体からなるドラム型のコア12と、このコア1
2の巻回部12aに巻回された少なくとも2以上の巻線
例えば第1の巻線13及び第2の巻線14とを有し、要
求されるノーマルモードノイズ阻止特性及びコモンモー
ドノイズ阻止特性に応じて前記各巻線13,14間の結
合係数Kを例えば0.90乃至0.97としたものであ
る。
【0019】前記各巻線13,14は、同質,同線径の
ものを用い、同じ巻数,同じ巻方向で分割巻方式により
コア12の巻回部12aに巻回されている。
【0020】前記結合係数Kは、図2乃至図5に示すよ
うに、各巻線13,14の巻回中心位置間に所定の距離
Sを設けることによって得られる。
【0021】また、結合係数Kは、相互インダクタンス
をM、各巻線13,14の自己インダクタンスをそれぞ
れL1 ,L2 とすると、
【数1】 で表される。
【0022】ここで、相互インダクタンスMは、合成イ
ンダクタンスをLp 、合成抵抗をRp 、各巻線13,1
4の抵抗をそれぞれR1 ,R2 とすると、 M=(Lp (R1 +R2 )+Rp (L1 +L2 ))/
(2Rp ) で表される。
【0023】従って、図2,図3,図4,図5の順に距
離Sを大きくすると、Lp 及びRpが変化し、漏れ磁束
が増加して、結合係数Kが低下する。
【0024】次に、本実施例の作用を図6乃至図8をも
参照して説明する。
【0025】図6は本実施例のチョークコイル10の適
用例を示す図である。本実施例のチョークコイル10
は、同図に示すように、巻線13,14の端末が各ライ
ンLに接続される。
【0026】このような接続状態によってノーマルモー
ドノイズに対しては、図7に示すように、ノイズが互い
に逆方向に流れるため、磁束も互いに逆方向に発生し、
発生した磁束は一部でキャンセルされが、多くは漏れ磁
束となり、これに起因したインダクタンスによって、ノ
ーマルモードノイズ阻止特性が向上する。また、コモン
モードノイズに対しては、図8に示すように、ノイズが
互いに同方向に流れるため、磁束も互いに同方向に発生
し、発生した磁束がキャンセルされることがないため、
高いインダクタンスが生じて、高いコモンモードノイズ
除去特性が得られる。
【0027】このような上記実施例の効果を図9乃至図
12を参照して説明する。
【0028】図9は本実施例と従来例のコモンモードチ
ョークコイルとの比較結果を示す周波数−|Z|特性図
である。同図中、実線は本実施例を示し、破線は本実施
例と同形状,同材質でバイファイラ巻方式とした従来例
を示す。
【0029】同図から明らかなように、コモンモードで
は、従来例と本実施例とでインピーダンス|Z|にほど
んど差が生じていないが、ノーマルモードでは、従来例
の|Z|は低下しているのに対し、本実施例は高い|Z
|を持っている。言い換えると、本実施例は、従来のコ
モンモードチョークコイルと比較してコモンモードノイ
ズ阻止特性を低下させることなく、ノーマルモードノイ
ズ阻止特性を向上させることができる。
【0030】図10は本実施例において結合係数Kを変
化させた場合の周波数−|Z|特性図である。同図中、
A,B,C,D,Eは結合係数Kがそれぞれ0.99
4,0.976,0.945,0.903,0.867
の場合を示し、実線はコモンモード、破線はノーマルモ
ードの場合を示す。
【0031】同図から明らかなように、結合係数Kを高
くすると、コモンモードにおける|Z|が高くなり、ノ
ーマルモードにおける|Z|が低くなることが分かる。
【0032】図11は図10において10MHzの場合
の結合係数K−|Z|特性図である。
【0033】同図から明らかなように、結合係数Kが
0.97以上になると、ノーマルモードの|Z|値が低
下してくることから、結合係数Kの上限は0.97であ
ることが分かる。また、結合係数Kが0.90以下にな
ると、コモンモードの|Z|値が低下してくることか
ら、下限は0.90であることが分かる。すなわち、コ
モンモードノイズ阻止特性を低下させることなく、ノー
マルモードノイズ阻止特性を向上させることができる結
合係数Kの有効範囲を0.90乃至0.97と決定する
ことができる。よって、ノイズの周波数帯が10MHz
の場合は、結合係数Kを0.97乃至0.90の範囲で
変化させることによって、ノーマルモード阻止特性値を
任意に設定でき、コモンモードノイズ阻止特性に影響を
与えない、ノーマルモード・コモンモード兼用チョーク
コイルを提供することが可能となる。
【0034】なお、結合係数Kは、図12に示すよう
に、ノイズの周波数帯が高周波域になるに従って低下し
てくるため、ノイズの周波数帯によって上記最適な結合
係数Kを設定すればよい。
【0035】このような本実施例によれば、各巻線1
3,14間の結合係数Kを0.90乃至0.97として
いるので、コモンモードノイズ阻止特性を低下すること
なく、ノーマルモードノイズ阻止特性を向上させること
ができる。また、コア12をドラム型としているので、
各巻線13,14の巻回中心位置間に設ける距離Sによ
って、結合係数Kを容易に変えることができ、目的とす
る結合係数Kを容易に得ることができる。
【0036】なお、本発明は、上記実施例に限定され
ず、種々に変形実施できる。例えば、本実施例のコアと
してドラム型のものについて説明したが、円形,楕円又
は日の字状のものでもよい。この場合に、本発明の実施
例ではないが、図13に示すように、例えば、日の字状
のコア12′を用い、各巻線13,14間のコア部分
に、所定のギャップGを設けることによって、目的とす
る結合係数Kを得るようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、以下の効
果を奏する。
【0038】請求項1記載のノーマルモード・コモンモ
ード兼用チョークコイルによれば、各巻線の巻回中心位
置を変えて結合係数を0.90乃至0.97の値に設定
することにより、コモンモードノイズ阻止特性を低下す
ることなく、ノーマルモードノイズ阻止特性を向上させ
ることができるので、要求されるノーマルモードノイズ
阻止特性及びコモンモードノイズ阻止特性を実現するこ
とが可能となる。
【0039】
【0040】
【0041】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のノーマルモード・コモンモード兼用チ
ョークコイルの一実施例を示す断面図
【図2】結合係数を説明するための図
【図3】結合係数を説明するための図
【図4】結合係数を説明するための図
【図5】結合係数を説明するための図
【図6】本実施例の適用例を示す図
【図7】図6に示す適用例においてノーマルモードノイ
ズの除去を示す図
【図8】図6に示す適用例においてコモンモードノイズ
の除去を示す図
【図9】本実施例と従来例のコモンモードチョークコイ
ルとの比較結果を示す周波数−|Z|特性図
【図10】本実施例において結合係数Kを変化させた場
合の周波数−|Z|特性図
【図11】図10において10MHzの場合の結合係数
−|Z|特性図
【図12】本実施例の結合係数−|Z|特性図
【図13】他の実施例を示す図
【図14】ノーマルモードノイズを説明するための図
【図15】コモンモードノイズを説明するための図
【図16】トロイダル型のノーマルモード用チョークコ
イルを示す図
【図17】ドラム型のノーマルモード用チョークコイル
を示す図
【図18】トロイダル型のコモンモード用チョークコイ
ルを示す図
【図19】ドラム型のコモンモード用チョークコイルを
示す図
【符号の説明】
10 ノーマルモード・コモンモード兼用チョークコイ
ル 12 コア 13 第1の巻線 14 第2の巻線 G ギャップ S 巻回中心位置間の距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 17/04,17/06 H01F 30/00,37/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫通孔を備えた磁性体からなるスリーブ
    と、このスリーブの貫通孔に配置された磁性体からなる
    ドラム型コアと、このコアの巻回部に巻回された第1の
    巻線及び第2の巻線とを有し、要求されるノーマルモー
    ドノイズ阻止特性及びコモンモードノイズ阻止特性に応
    じて前記各巻線間の結合係数Kが0.90乃至0.97
    の範囲に設定されており、前記各巻線は、同質、同線径
    のものを用い、同じ巻数、同じ巻方向で分離方式により
    コアの巻回部に巻回されていることを特徴とするノーマ
    ルモード・コモンモード兼用チョークコイル。
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