JP6227245B2

JP6227245B2 - チョークコイル装置

Info

Publication number: JP6227245B2
Application number: JP2012270861A
Authority: JP
Inventors: 泉実熊田; 勇人中坪
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: JP2014116523A

Description

本発明は、力率改善回路やスイッチング電源装置等に使用するチョークコイル装置に関する。

従来、インターリーブ方式を採用した力率改善回路に使用するチョーク装置としては、図７に示す実質的に２個の独立したチョークコイルとして機能する２イン１構造のものが知られている。なお、図７（Ａ）は組立分解図、図７（Ｂ）は斜視図である。

図７に示すように、チョークコイル１００は、横置きしたＥ型コア１０１，１０２と、Ｉ型コア１０３と、２つの巻枠部１４１，１５１を有するボビン１０４と、各巻枠部１４１，１５１に巻回されるコイル巻線１６１，１６２とを備えている。ボビン１０４は、Ｉ型コア１０３が挿入されるコア配置空間が形成されるように２つの巻枠部１４１，１５１を２箇所の連結部１０６，１０７で一体に連結している。

このようなチョークコイル１００によれば、複数コアの組合せからなる磁気コア組立体の外形寸法を削減しつつ、実質的に２個の独立したチョークコイルとして機能する所謂２イン１構造を実現することができ、磁気コア組立体の小型化により製品外形寸法を小さくし、２台のチョークコイルを実装した場合に比べ、実装スペースを削減するができる。

特開２０１０−２５８３９５号公報

しかしながら、このような従来のチョークコイル装置にあっては、Ｅ型コア１０１，１０２とＩ型コア１０３を横向きに対向して組み合わせた横置きのコア構造であり、コア外形が大きくなるにつれて回路基板に実装する場合に実装面積（床面積）を大きくとる必要があり、チョークコイルの回路基板に占める面積が増加する問題がある。

この問題を解決するためには、Ｅ型コア１０１，１０２の外側脚部を高さ方向に立てて配置する縦置き構造とすることで、回路基板に実装する場合に実装面積（床面積）を低減することができる。しかしながら、実装面積を低減するために磁気コアを縦置き構造とした場合には、図７の構造では、コイル巻線及びコアと基板や基板に実装している部品との絶縁を考慮していないため、絶縁を確保することができないという問題がある。

本発明は、基板配置面積を低減すると共に配置する基板及び周辺部品との絶縁を確実に確保可能とする構造を備えたチョークコイル装置を提供することを目的とする。

（２イン１構造）
本発明は、チョークコイル装置に於いて、
センタ脚部、当該センタ脚部の両側に位置する一対の外側脚部、センタ脚部と一対の外側脚部を端部で連設する連設部を備え、外側脚部が突き合わされると共にセンタ脚部がギャップを介して相対して組み合わされた一対の磁気コアに、ボビンを介して巻線が装着された２組のチョークコイル本体と、
センタ脚部の軸方向を回路基板に対して平行方向に、且つ一対の外側脚部の各々が回路基板に対して垂直方向に直列するように、２組のチョークコイル本体を収納して回路基板及び周辺機器から絶縁分離した状態で回路基板に実装される絶縁ケースと、
を備え、
磁気コアの連設部は、センタ脚部に連接する中央部の幅が一対の外側脚部に連接する両端部より細く形成され、
ボビンは、センタ脚部が挿入される円筒形の巻線枠部の両側に鍔部が形成されると共に、当該鍔部の一方に、巻線から引き出されたリード線を外部に通す巻線ガイドが連接部の細く形成された中央部の側面に位置するように形成され、
一対の磁気コアは、組み合わされた状態で、センタ脚部の軸方向となる平行方向寸法に対し、一対の外側脚部の直列方向となる垂直方向寸法が長くなるように構成されたことを特徴とする。

（１イン１構造）
本発明の別形態にあっては、チョークコイル装置に於いて、
センタ脚部、当該センタ脚部の両側に位置する一対の外側脚部、センタ脚部と一対の外側脚部を端部で連設する連設部を備え、外側脚部が突き合わされると共にセンタ脚部がギャップを介して相対して組み合わされた一対の磁気コアに、ボビンを介して巻線が装着されたチョークコイル本体と、
センタ脚部の軸方向を回路基板に対して平行方向に、且つ一対の外側脚部の各々が回路基板に対して垂直方向に直列するように、チョークコイル本体を収納して回路基板及び周辺機器から絶縁分離した状態で回路基板に実装される絶縁ケースと、
を備え、
磁気コアの連設部は、センタ脚部に連接する中央部の幅が一対の外側脚部に連接する両端部より細く形成され、
ボビンは、センタ脚部が挿入される円筒形の巻線枠部の両側に鍔部が形成されると共に、当該鍔部の一方に、巻線から引き出されたリード線を外部に通す巻線ガイドが連接部の細く形成された中央部の側面に位置するように形成され、
一対の磁気コアは、組み合わされた状態で、センタ脚部の軸方向となる平行方向寸法に対し、一対の外側脚部の直列方向となる垂直方向寸法が長くなるように構成されたことを特徴とする。

（絶縁ケースの端子台）
絶縁ケースは、回路基板に半田接続される複数の端子が設けられた端子台を備え、端子台に、異なる複数の回路基板との接続を可能とするように異なる複数方向に向けて端子が配置される。

（絶縁ケースの開放構造）
絶縁ケースは、上部が開放された箱型形状である。

（絶縁ケースの基板接続用銅板）
絶縁ケースは、回路基板に半田固定される基板接続用銅板が、底部に露出して配置される。

（本発明の基本的な効果）
本発明のチョークコイル装置によれば、チョークコイル本体を絶縁ケースに収納すると共に、チョークコイル本体は、磁気コアを縦置きするように絶縁ケースに収納するようにしたため、磁気コアの縦置き構造により、コア外形が大きくなっても、横置き構造とした場合に比べ、回路基板に対する実装面積（床面積）を小さくすることができる。また、磁気コアの縦置き構造に伴う絶縁については、チョークコイル本体を絶縁ケースに収納して回路基板に配置するため、縦置き配置した磁気コアやコイル巻線と、配置する回路基板や周辺部品との絶縁を確実に確保することができる。

この効果は、インターリーブ方式の力率改善回路に設ける２イン１構造のチョークコイル装置に適用した場合は勿論のこと、シングルタイプの力率改善回路やスイッチング電源装置に設ける所謂１イン１構造のチョークコイル装置であっても、同様に、配置面積の低減と絶縁確保を両立する効果が得られる。

（磁気コアの高さ寸法を横寸法より長くする効果）
また、一対の磁気コアは、組合せた状態で、センタ脚部の軸方向の横寸法に対し、回路基板に対し起立する方向の縦寸法が長くなるように構成することで、磁気コアの床面積を可能な限り小さくし、磁気コアを絶縁ケースに収納した場合の配置面積を、より小さくすることを可能とする。

（端子台による効果）
また、絶縁ケースは、回路基板と半田接続する複数の端子を設けた端子台を備え、端子台に、異なる複数の回路基板との接続を可能とするように異なる複数方向に向けて端子を配置することで、例えば回路基板を高さ方向に重ねた構造に適合した組み付けは位置を可能し、回路装置の実装密度の低減に寄与できる。

（絶縁ケースの開放構造）
絶縁ケースは、上部を開放した箱型形状とすることで、ケース内にたいするチョークコイル本体の組み付けを容易にし、またチョークコイル本体の放熱効率をよくできる。

本発明による２イン１構造のチョークコイル装置の実施形態を示した斜視図図１に設けたチョークコイル本体の組立分解図図１に設けたチョークコイル本体の断面図図１の絶縁ケースを取出して示した斜視図絶縁ケースの基板配置面側を示した斜視図本発明による１イン１構造のチョークコイル装置の実施形態を示した斜視図従来の２イン１構造のチョークコイルを示した説明図

［２イン１構造のチョークコイル装置］
図１は本発明による２イン１構造のチョークコイル装置の実施形態を示した斜視図であり、インターリーブ方式を採用した力率改善回路に使用する。

（チョークコイル装置の構成）
図１に示すように、チョークコイル装置１０は、２組のチョークコイル本体１１，１２と絶縁ケース１４で構成する。絶縁ケース１４は、２組のチョークコイル本体１１，１２を、その外形寸法を決める磁気コア２２，２４を縦置きするように収納して回路基板及び周辺機器から絶縁分離した状態で回路基板に配置する。

チョークコイル本体１１は、図２の組立て分解図に示すように、一対の磁気コア２２，２４とコイル巻線３０を巻いたボビン２６で構成する。磁気コア２２，２４は、フェライトコアで同一の外形寸法をもち、本実施形態ではＲＭ型のコア形状を例にとっている。磁気コア２２，２４は、センタ脚部２２ａ，２４ａ、センタ脚部２２ａ，２４ａの両側に位置する一対の外側脚部２２ｂ，２４ｂ、センタ脚部２２ａ，２４ａと一対の外側脚部２２ｂ，２４ｂを端部で連設する連設部２２ｃ，２４ｃを備え、ボビン２６を間に挟んで、外側脚部２２ｂ，２４ｂを付き合わせると共に、センタ脚部２２ａ，２４ａを所定ギャップを介して対向させる。チョークコイル本体１２も同じ構造となる。

ボビン２６は絶縁樹脂材料で作られ、円筒形の巻線枠部２６ａの両側に鍔部２６ｂを一体に形成し、巻線枠部２６ａの内部をコア挿入穴２６ｃとしている。また鍔部２６ｂの一方には、コイル巻線３０から引き出した巻線リードを通す複数の溝を備えた巻線ガイド２８を一体に形成している。

図３はチョークコイル本体１１の断面図であり、ボビン２６の図２に示すコア挿入穴２６ｃに両側から磁気コア２２，２４のセンタ脚部２２ａ，２４ｂを挿入して対向させ、外側脚部２２ｂ，２４ｂの先端を突き合わせ、ボビン２６の図２に示す巻線枠部２６ａにはコイル巻線３０を巻いている。

図１に示すチョークコイル本体１１は、磁気コア２２，２４における一対の外側脚部２２ｂ，２４ｂの並び方向が高さ方向となるように、図１の絶縁ケース１４内に縦置き配置している。この磁気コア２２，２４を縦置きとする配置により、磁気コア２２，２４を横置きした場合に比べ、その配置面積（床面積）となる底部投影面積を低減することができる。

また本実施形態にあっては、磁気コア２２，２４の縦置きした場合の配置面積を更に低減するため、図３において、組み合わせた磁気コア２２，２４のセンタ軸部２２ａ，２４ａの軸方向の長さＬに対し、一対の両側脚部２２ｂ，２４ｂの並び方向となる高さ方向の長さＨを大きくしている。

絶縁ケース１４は図４に取出して示すように、上部に開口した箱型形状をもち、内側底部の中央に仕切部１４ｃを形成し、その両側に収納部１４ａ，１４ｂを形成している。仕切部１４ｃは磁気コア２２，２４における外側脚部２２ｂ，２４ｂの下側の傾斜外側面に相対した傾斜面をもつ台形形状であり、図１のように、開口上部からチョークコイル本体１１，１２を収納部１４ａ，１４ｂに入れた場合の位置決めと固定を行う。

チョークコイル本体１１，１２を絶縁ケース１４の収納部１４ａ，１４ｂに組み込む場合には、接着剤を塗布して接着固定することで、耐振動性を高めるようにしても良い。

また絶縁ケース１４は端子台１６を一体に形成している。端子台１６には底部の２箇所から横方向に２本の第１端子１８を設け、端子台１６の上部から高さ方向に６本の第２端子２０を設けている。第１端子１８は絶縁ケース１４を配置する第１回路基板に半田接続する。第２端子２０は、第１回路基板の上側に配置した第２回路基板に半田接続する。

第１端子１８と第２端子２０の間に横向きに配置した端子は、第１端子１８に対応した渡り端子１９と、第２端子２０に対応した渡り端子２１となる。

第１端子１８と渡り端子１９はコ字形端子部材の一部であり、同じコ字形端子部材の横端部を第１端子１８とし、上端部を渡り端子１９としている。また第２端子２０と渡り端子２１はＬ形端子部材の一部であり、同じＬ形端子部材の横端部を渡り端子２１とし、上端部を第２端子２０としている。

渡り端子１９，２１には図１に示すように、チョークコイル本体１１，１２のボビン２６に巻いたコイル巻線３０から巻線ガイド２８を通して引き出した巻線リード２５を巻き付けて半田接続している。

絶縁ケース１４の底部には、図５に示すように、基板接続用銅板３２を露出して配置しており、基板接続用銅板３２を回路基板に半田固定することで、チョークコイル装置１０を実装した場合に十分な取付強度を確保し、耐振動性を向上させることができる。なお、基板接続用銅板３２により固定は、必要に応じて行えばよく、必ず行う必要はない。

（基板配置面積と絶縁確保）
次に本発明のチョークコイル装置１０により基板配置面積の低減と絶縁確保を説明する。

本発明のチョークコイル装置１０は、絶縁ケース１４に収納する２組のチョークコイル本体１１，１２について、その外形寸法を決める磁気コア２２，２４を縦置きするように絶縁ケース１４に収納しており、磁気コア２２，２４の縦置きによりチョークコイル本体１１の底部投影面積（床面積）を、横方向に対する投影面積より小さくすることができ、これに伴いチョークコイル本体１１，１２を収納する絶縁ケース１４の底部投影面積（床面積）も小さくすることができ、回路基板に対する実装面積（配置面積）を小さくすることができる。

また、磁気コア２２，２４を縦置きしたチョークコイル本体１１，１２を、そのまま回路基板に実装した場合には、磁気コア２２，２４及びコイル巻線３０と、回路基板及びその周辺部品と絶縁が問題となるが、チョークコイル本体１１，１２を絶縁ケース１４に収納して回路基板に配置することで、回路基板及び周辺部品との絶縁を確実に確保でき、また絶縁ケース１４が間に位置することから周辺部品との絶縁距離も短くでき、回路基板に対する実装密度の向上に寄与できる。

また、チョークコイル本体１１，１２を構成する磁気コア２２，２４は、組合せた状態で、横寸法Ｌに対し縦寸法Ｈが長くなるように構成することで、磁気コア２２，２４の底部投影面積（床面積）を可能な限り小さくし、これに伴いチョークコイル本体１１，１２を収納する絶縁ケース１４の底部投影面積（床面積）を小さくし、回路基板に対する実装面積（配置面積）を低減することができる。

［１イン１構造のチョークコイル装置］
図６は本発明による１イン１構造のチョークコイル装置の実施形態を示した斜視図であり、例えばスイッチング電源装置などに使用する。

図６に示すように、チョークコイル装置５０は、チョークコイル本体１１と絶縁ケース１４で構成する。絶縁ケース１４は、チョークコイル本体１１を構成する磁気コア２２，２４を縦置きするように収納する。

チョークコイル本体１１は、図２及び図３に示したと同様に、一対の磁気コア２２，２４とコイル巻線３０を巻いたボビン２６で構成する。

絶縁ケース１４は、上部に開口した箱型形状をもち、開口上部からチョークコイル本体１１を入れて位置決め固定する。また絶縁ケース１４は端子台１６を一体に形成し、端子台１６には底部から横方向に第１端子１８を設け、上部から高さ方向に第２端子２０を設け、更に、その間に渡り端子２１を設け、巻線ガイド２８から引き出した巻線リード２５を半田接続している。これ以外の詳細は、図１〜図５に示した２イン１構造のチョークコイル装置１０と基本的に同様となる。

この１イン１構造のチョークコイル装置５０においても、チョークコイル本体１１の外形寸法を決める磁気コア２２，２４を縦置きするように絶縁ケース１４に収納しており、磁気コア２２，２４の縦置きによりチョークコイル本体１１の底部投影面積（床面積）を、横方向に対する投影面積より小さくすることができ、これに伴いチョークコイル本体１１を収納する絶縁ケース１４の底部投影面積（床面積）も小さくし、回路基板に対する実装面積（配置面積）を低減することができる。

［本発明の変形例］
本発明によるチョークコイル装置にあっては、コイル巻線の温度上昇が定格温度に対し厳しい場合には、チョークコイル本体を収納した状態で絶縁ケース内をポッティング材で充填し、絶縁ケースを介して伝導放熱できるようにする。

また、上記の実施形態にあっては、磁気コアとしてＲＭ型を例にとるものであったが、これ以外に、ＰＱ型、Ｅ型、ＥＩ型、ＥＥ型などの磁気コアとしても良く、いずれの場合も磁気コアを縦置き配置することで配置面積を低減することができる。

また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０，５０：チョークコイル装置
１１，１２：チョークコイル本体
１４：絶縁ケース
１４ａ，１４ｂ：収納部
１４ｃ：仕切部
１６：端子台
１８：第１端子
１９，２１：渡り端子
２０：第２端子
２２，２４：磁気コア
２２ａ，２４ａ：センタ脚部
２２ｂ，２４ｂ：外側脚部
２２ｃ，２４ｃ：連設部
２６：ボビン
２６ａ：巻線枠部
２６ｂ：鍔部
２６ｃ：コア挿入穴
２８：巻線ガイド
３０：コイル巻線
３２：基板接続用銅板

Claims

センタ脚部、当該センタ脚部の両側に位置する一対の外側脚部、前記センタ脚部と一対の外側脚部を端部で連設する連設部を備え、前記外側脚部が突き合わされると共に前記センタ脚部がギャップを介して相対して組み合わされた一対の磁気コアに、ボビンを介して巻線が装着された２組のチョークコイル本体と、
前記センタ脚部の軸方向を回路基板に対して平行方向に、且つ前記一対の外側脚部の各々が前記回路基板に対して垂直方向に直列するように、前記２組のチョークコイル本体を収納して前記回路基板及び周辺機器から絶縁分離した状態で前記回路基板に実装される絶縁ケースと、
を備え、
前記磁気コアの連設部は、前記センタ脚部に連接する中央部の幅が前記一対の外側脚部に連接する両端部より細く形成され、
前記ボビンは、前記センタ脚部が挿入される円筒形の巻線枠部の両側に鍔部が形成されると共に、当該鍔部の一方に、前記巻線から引き出されたリード線を外部に通す巻線ガイドが前記連接部の細く形成された中央部の側面に位置するように形成され、
前記一対の磁気コアは、前記組み合わされた状態で、前記センタ脚部の軸方向となる平行方向寸法に対し、前記一対の外側脚部の直列方向となる垂直方向寸法が長くなるように構成されたことを特徴とするチョークコイル装置。
センタ脚部、当該センタ脚部の両側に位置する一対の外側脚部、前記センタ脚部と一対の外側脚部を端部で連設する連設部を備え、前記外側脚部が突き合わされると共に前記センタ脚部がギャップを介して相対して組み合わされた一対の磁気コアに、ボビンを介して巻線が装着されたチョークコイル本体と、
前記センタ脚部の軸方向を回路基板に対して平行方向に、且つ前記一対の外側脚部の各々が前記回路基板に対して垂直方向に直列するように、前記チョークコイル本体を収納して前記回路基板及び周辺機器から絶縁分離した状態で前記回路基板に実装される絶縁ケースと、
を備え、
前記磁気コアの連設部は、前記センタ脚部に連接する中央部の幅が前記一対の外側脚部に連接する両端部より細く形成され、
前記ボビンは、前記センタ脚部が挿入される円筒形の巻線枠部の両側に鍔部が形成されると共に、当該鍔部の一方に、前記巻線から引き出されたリード線を外部に通す巻線ガイドが前記連接部の細く形成された中央部の側面に位置するように形成され、
前記一対の磁気コアは、前記組み合わされた状態で、前記センタ脚部の軸方向となる平行方向寸法に対し、前記一対の外側脚部の直列方向となる垂直方向寸法が長くなるように構成されたことを特徴とするチョークコイル装置。
請求項１又は２記載のチョークコイル装置に於いて、
前記絶縁ケースは、前記回路基板に半田接続される複数の端子が設けられた端子台を備え、前記端子台に、異なる複数の回路基板との接続を可能とするように異なる複数方向に向けて前記端子が配置されたことを特徴とするチョークコイル装置。
請求項１又は２記載のチョークコイル装置に於いて、前記絶縁ケースは、上部が開放された箱型形状であることを特徴とするチョークコイル装置。
請求項１又は２記載のチョークコイル装置に於いて、前記絶縁ケースは、前記回路基板に半田固定される基板接続用銅板が、底部に露出して配置されたことを特徴とするチョークコイル装置。