JP5701309B2 - 電界遮蔽装置およびトロイダルコアチョーク - Google Patents

Description

本発明は、トロイダルコアのコアホールに組み付けられる電界遮蔽装置に関する。さらに本発明は、トロイダルコア、電界遮蔽装置および、電界遮蔽装置によって互いに電気的に絶縁された少なくとも２つのコイルを備えるトロイダルコアチョークに関する。

トロイダルコアに配置されたコイルを備えるトロイダルコアチョークについては、種々のものがすでに知られている。この場合、複数のコイルを備えるトロイダルコアチョークでは、個々のコイルを互いに電気的に遮断しなければならないという基本的な問題がある。

１つのアプローチは、個々のコイルの線を電気的に隔離することである。しかしながら、これは比較的コスト高であり、必要スペースの増大につながる。

特許文献１により、電界遮蔽装置、トロイダルコアチョークおよびトロイダルコアチョークの製造方法がすでに知られている。特許文献１の明細書に記載された電界遮蔽装置は、中央部、ならびに外側に延び、中央部に巻きつけることのできる弾性変形可能なウェブを備え、ウェブはそれぞれ中央部に向いていない方の端部に堅固な絶縁部を備える。中央部を絶縁部に対して回動させることにより、電界遮蔽装置は様々なトロイダルコアの内径に適合される。

このような電界遮蔽装置では、電界遮蔽装置を正確に位置決めし且つ固定するためには少なくとも３つのウェブが必要である。したがって、この電界遮蔽装置は、特にラインフィルタで多様に使用されるような２つのコイルのみを備えるトロイダルコアチョークには適していない。

欧州特許第１７９７５７２号明細書

本発明の課題は、簡単に製造および取り付けができ、トロイダルコアのコアホールに組み込まれる電界遮蔽装置を示すことであり、電界遮蔽装置はトロイダルコアのコアホールの直径における許容差を補償するために適していることが望ましい。好ましくは、電界遮蔽装置は、２つのみのコイルを備えるトロイダルコアのコアホールに安定的に組み込むためにも適していることが望ましい。

以下の実施形態の概要および実施形態の詳細な説明では、異なる方向を説明するために円筒状の基準系が使用される。この場合、各方向はコアホールの中心からトロイダルコアの側方に向かった方向を半径方向、トロイダルコアの回転対称軸線の方向を軸線方向、これら２つの方向に対して直行する方向を接線方向と称される。

上記課題は、請求項１に記載のトロイダルコアのコアホールに組み込まれる電界遮蔽装置によって解決される。

この電界遮蔽装置は、中央部と、中央部からコアホールの半径方向外側に延出し、半径方向に可動な２つの絶縁部とを備える。中央部は、２つのウェブよりなる互いに平行した少なくとも２つの第１区分を有する圧縮領域を備え、ウェブは２つの絶縁部を機械的に互いに連結している。少なくとも２つの第１区分のそれぞれは、弾性的にＳ字形に変形可能であり、２つのウェブよりなる少なくとも２つの第１区分は、圧縮領域が弛緩された状態で互いに平行に配置されている。

弾性的にＳ字形に変形可能であって互いに平行な第１区分を使用することにより、絶縁部の半径方向移動は、圧縮領域において２つの第１区分の変形に変換される。これにより、２つの絶縁部を機械的に相互に連結する２つのウェブは、圧縮領域の半径方向の圧縮をもたらす。したがって、このような電界遮蔽装置は、トロイダルコアの内径において生じる可能性がある許容差を補償する。

有利な構成によれば、２つのウェブのそれぞれは第２区分を更に備え、２つのウェブを構成する少なくとも２つの第１区分および２つの第２区分は、圧縮領域が弛緩された状態で平行四辺形の辺を形成する。このような、中央に配置された好ましい菱形は、圧縮領域における折れ曲がりのない圧縮を可能にする。

別の有利な構成によれば、少なくとも２つの第１区分は２つの第２区分よりも細い。これにより、絶縁部が半径方向に移動した場合、少なくとも２つの第１区分がＳ字形に変形され、第２区分は実質的に互いに平行に変位される。上記構成により、圧縮領域の非対称的な圧縮がもたらされ、このような圧縮は、絶縁部の半径方向の移動を確実に行うことを確保する。

有利な構成によれば、電界遮蔽装置は一体的に形成されている。これにより、電界遮蔽装置は、射出成形部材として特に簡単かつ安価に製造することができる。

別の有利な構成によれば、電界遮蔽装置は、中央部に対して向かい合った２つの絶縁部を備るとともに、長さを圧縮可能なウェブ形状を備える。電界遮蔽装置が、向かい合った２つの絶縁部を備えること、長さを圧縮可能な分離ウェブの形態で電界遮蔽装置を形成することは、例えば、相導体および中性導体を備えるラインフィルタに用いられる２つのコイルを備えるトロイダルコアチョークで使用するために特に適している。

別の有利な構成によれば、絶縁部は、中央部の、絶縁部と接続する部分より、コアホールの接線方向に張り出している。これにより、中央部における電界遮蔽装置の厚さに起因することなく、トロイダルコアに巻かれる隣接したコイル間の所望の絶縁間隔を調節することができる。

別の構成によれば、絶縁部のそれぞれは中空室を備える。中空室が設けられることにより、比較的大きい絶縁間隔を有する絶縁部の成形時において、材料の節約が可能となる。

別の有利な構成によれば、電界遮蔽装置は、トロイダルコアチョークに収容される際に、電界遮蔽装置との係止をなすための少なくとも１つの係止構造を備える少なくとも１つの保持部を備える。このような保持部は、配線板に、または、トロイダルコアチョークを機械的に固定するための、配線板と類似の構成に、トロイダルコアチョークを係止することを可能にする。

別の構成によれば、絶縁部におけるトロイダルコアに向いた端面に、トロイダルコアを電界遮蔽装置に係止させるためのノーズ状の突起が設けられている。端面のノーズ状の突起の間にトロイダルコアを係止することにより、接着材を必要とすることなく、トロイダルコアに電界遮蔽装置を確実に固定することが可能となる。

上記課題は、同様に、トロイダルコアと、上記いずれか１つの構成による電界遮蔽装置と、電界遮蔽装置によって互いに電気的に分離された少なくとも２つのコイルとを備えるトロイダルコアチョークによって解決される。電界遮蔽装置の中央部は圧縮領域の圧縮によって締め付けられ、２つの絶縁部に対してトロイダルコアの半径方向に弾性力を加える。圧縮領域の圧縮により電界遮蔽装置に荷重を加えることによって、トロイダルコアの内径に対して効果的な許容差補償を行うことができる。

他の有利な構成が以下の実施例の詳細な説明および請求項に記載されている。

本発明の第１実施例によるトロイダルコアチョークを示す正面図である。 図１に示したトロイダルコアチョークの斜視図である。 第１実施例による電界遮蔽装置を弛緩した状態で示す正面図である。 第１実施例による電界遮蔽装置を圧縮した状態で示す正面図である。 図３Ｂに示した電界遮蔽装置の側面図である。 第２実施例による電界遮蔽装置の側面図である。

次に、実施例およびこれらに対応した図面に基づき本発明を詳細に説明する。図面は、様々な実施例の概略図であって、実際の寸法通りではない。

図１は、トロイダルコアチョークの正面図である。

トロイダルコアチョーク１は、トロイダルコア２および互いに電気的に絶縁された２つのコイル３ａ，３ｂを備える。コイル３ａ，３ｂは、例えば、相導体および中性導体を備える単相の電源に接続される給電用のチョークコイルである。
コイル３ａ，３ｂは、例えば、相導体及び中性導体を備える単相給電ライン用のチョークコイルとして用いられる。

コイル３ａ，３ｂの周囲を互いに電気的に絶縁するために、トロイダルコアチョーク１は電界遮蔽装置４をさらに備える。電界遮蔽装置４はトロイダルコア２のコアホール５にはめ込まれている。

図２は、図１に示したトロイダルコアチョーク１の斜視図を示す。この実施例において、トロイダルコアチョーク１は、立った状態にてプリント配線板に組み付けられる。当然ながら以下に説明する電界遮蔽装置４は他の構成形式のトロイダルコアチョーク１と共に使用するためにも適しており、特に横向きの組み付けにも適している。

図３Ａは、第１実施例による電界遮蔽装置４を弛緩した状態で示す詳細な正面図であり、図３Ｂは、第１実施例による電界遮蔽装置４を圧縮した状態で示す詳細な正面図である。

棒状に構成された電界遮蔽装置４は、上端および下端のそれぞれに絶縁部６ａまたは絶縁部６ｂを備える。絶縁部６ａおよび絶縁部６ｂは、中央部７において互いに結合されている。図示の実施例において、中央部７は絶縁部６ａまたは絶縁部６ｂのそれぞれに接続する保持部８ａおよび保持部８ｂ、ならびにこれら保持部８ａ，８ｂの間に配置された中央の圧縮領域９を備える。圧縮領域９は、トロイダルコアチョーク１の半径方向に、すなわち、図３Ａでは垂直方向に圧縮することができる。

このために、図３Ａおよび図３Ｂに示した圧縮領域９は２つのウェブ１０ａ，１０ｂを備える。ウェブ１０ａは、第１区分１１ａおよび第２区分１２ａを備え、ウェブ１０ｂは、第１区分１１ｂおよび第２区分１２ｂを備える。ウェブ１０ａ，１０ｂは弾性材料からなるため、力作用により変形することができる。

この実施例では電界遮蔽装置４は全体として一体的なプラスチック射出成形部分として製造されている。使用される材料は、耐熱性および非可燃性プラスチックであることが好ましい。

ウェブ１０ａ，１０ｂは、電界遮蔽装置４に組み込まれた状態で電界遮蔽装置４の中心およびコアホール５の中心に対して点対称に形成されている。ウェブ１０ａ，１０ｂの各区分（第１区分１１ａ，１１ｂ，および第２区分１２ａ，１２ｂ）は図示の投影図では中空室を取り囲み、図３Ａに示した弛緩された状態では平行四辺形を形成している。この場合、第１区分１１ａ，１１ｂは第２区分１２ａ，１２ｂよりも細い材料からなる。その結果、第１区分１１ａ，１１ｂは第２区分１２ａ，１２ｂに対して容易に弾性変形され得る。

絶縁部６ａ，６ｂの圧縮により、例えば、トロイダルコア２内に設けられた電界遮蔽装置４の中央部７が圧縮される。中央部７の圧縮は、この場合、図３Ｂに示すようにウェブ１０ａ，１０ｂの変形をもたらす。この場合、ウェブ１０ａの第１区分１１ａおよびウェブ１０ｂの第１区分１１ｂはＳ字形に変形する。第２区分１２ａ，１２ｂは、半径方向軸線の方向に互いに変位する。すなわち、これら第２区分１２ａ，１２ｂの形状は広範囲において安定的に保持される。

圧縮領域９において加えられるばね作用を高めるために、図示しない他の構成においては、Ｓ字形に変形可能な第１区分１１が第２区分１２の間に配置されてもよい。

図３Ｂに示した圧縮は、絶縁部６ａ，６ｂの半径方向の圧縮が保持部８ａ，８ｂの領域における縦軸の平行移動をもたらし、これにより、絶縁部６ａ，６ｂの移動が主に半径方向に起こるという利点につながる。特に、中央部７は横方向に折れ曲がらない。これにより、圧縮領域９において外側に作用する力と協働して、２つのみの絶縁部６を有する電界遮蔽装置４をトロイダルコアチョーク１のトロイダルコア２に堅固に設置することが可能となる。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、絶縁部６は中央部７を構成する保持部８より接線方向に突出し、このようにして隣接するコイル３ａおよびコイル３ｂの間における所望の電気的な分離をなす。そして、図示の実施例においては、絶縁部６ａ，６ｂはそれぞれ中空室１３ａもしくは１３ｂを備えているため、材料を節約した簡単な射出成形法によって電界遮蔽装置４を形成することができる。

図４は、軸線方向および半径方向に規定された平面における電界遮蔽装置４の側面図を示す。

図４に示す実施例では、保持部８の両側には係止構造１４が形成されていることがわかる。この場合、係止構造１４は、配線板にトロイダルコアチョーク１を収容するに設けられる図示しない実質的にＵ字形のホルダと、電界遮蔽装置４とを確実に係止することを可能にする。領域Ａの係止構造１４は、図４の下部に拡大して示されている。

図５は、第２実施例による電界遮蔽装置４の側面図を示す。図５に示した側面図も、トロイダルコア２の軸線方向および半径方向によって規定された平面を示す。

図５から分かるように、第２実施例による絶縁部６ａ，６ｂは、その端面にそれぞれ２つのノーズ状（鼻状）の突起１５を備えている。これらの突起１５は、図５には示していないトロイダルコア２内に電界遮蔽装置４を設けた状態で、トロイダルコア２と電界遮蔽装置４とを嵌合する。この場合、圧縮領域９は絶縁部６の端面に、突起１５の間の凹部にトロイダルコア２を係止させる弾性力を加え、電界遮蔽装置４とトロイダルコア２との別途の固定、例えば接着は不要となる。

本発明は、図示の実施例および詳細に説明した上記実施例に制限されない。絶縁部の形状およびその数量は、種々異なったコイルを備えるトロイダルコアチョークの要求に適合させることができる。

１ トロイダルコアチョーク
２ トロイダルコア
３ コイル
４ 電界遮蔽装置
５ コアホール
６ 絶縁部
７ 中央部
８ 保持部
９ 圧縮領域
１０ ウェブ
１１ 第１区分
１２ 第２区分
１３ 中空室
１４ 係止構造
１５ 突起

Claims (10)

1. トロイダルコア（２）のコアホール（５）に組み込まれ、中央部（７）と、前記中央部（７）から前記コアホール（５）の半径方向外側に延出し、前記半径方向に可動な２つの絶縁部（６）とを備える電界遮蔽装置（４）であって、
   前記中央部（７）は、２つのウェブ（１０）を構成する互いに平行する少なくとも２つの第１区分（１１）を有する圧縮領域（９）を備え、
   前記２つのウェブ（１０）は、２つの絶縁部（６）を互いに機械的に連結しており、
   前記少なくとも２つの第１区分（１１）のそれぞれは、弾性的にＳ字形に変形可能であり、
   前記２つのウェブ（１０）を構成する前記少なくとも２つの第１区分（１１）は、圧縮領域（９）が弛緩された状態で互いに平行に配置されていることを特徴とする、電界遮蔽装置（４）。
2. 前記２つのウェブ（１０）のそれぞれは、第２区分（１２）を更に備え、
   前記２つのウェブ（１０）を構成する前記少なくとも２つの第１区分（１１）および前記２つの第２区分（１２）は、前記圧縮領域（９）が弛緩された状態で平行四辺形の辺を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電界遮蔽装置（４）。
3. 前記少なくとも２つの第１区分（１１）は、前記２つの第２区分（１２）よりも細く、
   前記絶縁部（６）が前記半径方向に移動した場合に、前記少なくとも２つの第１区分（１１）がＳ字形に変形し、前記第２区分（１１）が互いに平行に変位する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電界遮蔽装置（４）。
4. 前記電界遮蔽装置（４）は、一体的に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）。
5. 前記中央部（７）に対して向かい合った２つの絶縁部（６）を備えるとともに、長さを圧縮可能なウェブ形状を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４までのいずれか１項に記載の電界遮蔽装置。
6. 前記絶縁部（６）は、前記中央部（７）の、前記絶縁部と接続する部分より、前記コアホール（５）の接線方向外側にに張り出している
   ことを特徴とする請求項１乃至５までのいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）。
7. 前記絶縁部（６）のぞれぞれは、１つの中空室（１３）を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至６までのいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）。
8. 前記電界遮蔽装置（４）と前記トロイダルコアチョーク（１）を係止するための少なくとも１つの係止構造（１４）を備える少なくとも１つの保持部（８）が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至７までのいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）。
9. 前記絶縁部（６）における前記トロイダルコア（２）に向いた端面に、前記トロイダルコア（２）を前記電界遮蔽装置（４）に係止させるためのノーズ状の突起（１５）が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）。
10. トロイダルコア（２）と、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電界遮蔽装置（４）と、前記電界遮蔽装置（４）によって互いに電気的に遮断された少なくとも２つのコイル（３）とを備え、
    前記電界遮蔽装置（４）の前記中央部（７）が、前記圧縮領域（９）における圧縮によって締め付けられ、２つの絶縁部（６）対して前記トロイダルコア（２）の前記半径方向に弾性力を加える
    ことを特徴とするトロイダルコアチョーク（１）。

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