JP6623929B2 - コモンモードフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に用いられるコモンモードフィルタに関する。

従来から、コモンモードノイズを除去するフィルタとして、コモンモードフィルタが使用されている。特許文献１に記載のコモンモードフィルタは、トロイダルコアに導線を巻回した構成なので、高い実効透磁率を有し、優れたノイズ除去性能を得ることができる。

特開平６−３６９５１

電源装置など、大電流用のコモンモードフィルタに使用する導線は、大きい断面積を確保できる、断面平角形状の導線が望ましい。しかし、トロイダル形状のコアに導線を巻回する場合、機械を用いた自動巻線は困難である。人の手で巻回することは可能だが、手間がかかる上、電気的特性にばらつきが大きくなってしまう。
そこで、上記課題に鑑み、本発明は、断面平角形状の導線を機械で巻回できる構造のコモンモードフィルタの提供を目的とした。

本発明は、磁性体コアと、前記磁性体コアに巻回された第１及び第２の導線と、前記第１及び第２の導線によって形成されたコイルと、前記コイルと前記磁性体コアを内蔵する素体と、前記素体の実装面の四隅に、互いに対角線に位置する様に配置された第１電極と第３電極、および、第２電極と第４電極、とを備えたコモンモードフィルタ１において、前記第１及び前記第２の導線は断面平角形状の導線で、前記第１の導線の長さは、前記第２の導線の長さと略等しく、前記第１の導線の末端は、前記第２の導線の末端と、導線の長さ方向に所定の間隔ずらした状態で厚み方向に重ねられ、さらに、前記第１の導線の末端と前記第２の導線の末端とは、コイルの巻軸方向と平行に、ずらした状態でコイルから引き出され、前記素体は、前記コイルを、その巻軸が前記実装面と平行になるように内蔵し、前記素体の実装面に配置した前記第１電極と前記第３電極に、前記第１の導線の末端をそれぞれ引き伸ばして電気的に接続し、前記素体の実装面に配置した前記第２電極と前記第４電極に、前記第２の導線の末端をそれぞれ引き伸ばして電気的に接続したことを特徴とした。

本発明によれば、断面平角形状の導線を使用することにより、大電流に対応可能となる。また、機械で巻回できる構造なので、量産する際に電気的特性のばらつきが少ない。

本発明の実施例で使用するコイルを巻回する工程を説明する斜視図である。 本発明の実施例で使用するコイルに、磁性体コアを挿入する工程を説明する斜視図である。 本発明の実施例で使用するコイルを樹脂でコーティングしたときの斜視図である。 本発明の実施例で使用するコイルを、ブロックに封止する工程を説明する斜視図である。 本発明の実施例の素体の斜視図である。 本発明の実施例のコモンモードフィルタの外観図である。図６（ａ）はコモンモードフィルタの斜視図を示し、図６（ｂ）はコモンモードフィルタの側面からみた平面図を示し、図６（ｃ）はコモンモードフィルタの実装面からみた平面図を示し、図６（ｄ）はコモンモードフィルタの上面からみた平面図を示す。

以下、本発明の実施例を、図を参酌しながら説明する。

図１を用いて、コイルを巻回する工程を説明する。図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例のコモンモードフィルタに使用するコイルを巻回する工程を示す斜視図である。コイルは、巻軸を有する巻線機（図示せず）を使用し、断面平角形状の、第１および第２の導線を巻回して形成する。第１の導線および第２の導線は、加熱することによって皮膜が融着する線材を用いる。第１の導線３１の長さは、第２の導線３２の長さと略等しい。

巻線機の巻軸２は、図１（ａ）に示すように、外径の異なる２つの円柱が同心円状に繋がった構造となっている。径の小さい円柱を巻芯２１とする。この巻軸２を２つ用い、図１（ｂ）に示すように、巻芯２１の先端部が互いに接触するよう配置する。そして、図１（ｃ）に示すように、第１の導線３１および第２の導線３２を厚み方向に重ねた状態で、導線の幅広面を巻軸２の巻芯２１に当接させる。重ねられた２本の導線のうち、内側の導線が第１の導線３１、外側の導線が第２の導線３２である。巻軸２の巻芯２１と接しているのは、第１の導線３１の幅広面である。

図１（ｄ）に示すように、第１の導線３１および第２の導線３２を同時に巻回し、巻軸方向に並置される２つの第１の巻回部４１を形成する。そして、第１の導線３１および第２の導線３２の両端を巻芯に沿って、互いに反対方向へとずらし、第１の導線３１の幅広面の一部を第１の巻回部４１上に当接させる。そして、繰り返し巻回し、第１の巻回部４１上に第２の巻回部４２を形成する。第２の巻回部４２は、最内周の幅広面の一部が第１の巻回部４１上に接している状態で形成される。

第２の導線３２の末端３２ａは、第１の導線３１の末端３１ａから所定の間隔が空くよう、導線の長さ方向にずらした状態で、厚み方向に重ねられている。（図１（ｅ））末端３１ａと末端３２ａとが重ねられている状態だと、末端３２ａが障害物となってしまい、末端３１ａを個別に引き出すことができない。そこで、図１（ｆ）に示すように、第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａを、コイル４の巻軸方向と平行に、かつ、互いに逆方向にずらす。そして、それぞれの第２の巻回部４２の外周から、第１の導線３１の末端３１ａと第２の導線３２の末端３２ａを引き出す。

図２〜図４を用いて、コイルを素体に封止する工程を説明する。図２は、本発明の実施例で使用するコイルに、磁性体コアを挿入する工程を説明する斜視図である。図３は、本発明の実施例で使用するコイルを樹脂でコーティングしたときの斜視図である。図４は、本発明の実施例で使用するコイルを、ブロックに封止する工程を説明する斜視図である。

コイル４に磁性体コア５を挿入する工程について、説明する。磁性体コア５は、円柱を同心円状に二つ繋げた構造である。それぞれの円柱の外径は、第１の巻回部４１および第２の巻回部４２の内径と略同じである。図２（ａ）に示すように、コイル４の両側に磁性体コア５を配置し、コイル４の空芯部分に挿入する。磁性体コア５は、図２（ｂ）に示すように、略隙間無くコイル４の内部に収まる。

磁性体コア５とコイル４を樹脂でコーティングする工程について、説明する。図示しない円筒形状の金型に、磁性体コア５が挿入されたコイルを入れる。そして、第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａを金型から露出するように引き出してから、金型に絶縁性の熱可塑性樹脂を注入する。そして、樹脂を加熱して硬化し、金型から取り出す。以上より、図３に示すように、磁性体コア５が挿入されたコイル４を内蔵した、外装体６を得ることができる。第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａはそれぞれ、外装体６から露出して引き出されている。引き出されたそれぞれの第１の導線の末端３１ａが互いに隣接し、それぞれの第２の導線の末端３２ａも、互いに隣接している。そして、第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａとは、互いに対角線上に位置している。

磁性体コア５とコイル４を素体７に内蔵する工程について説明する。素体７は、箱状のブロック８と、蓋状のブロック９から成り、箱状のブロック８と蓋状のブロック９はそれぞれ、樹脂と磁性粉とを含んだ熱可塑性の封止剤から成る。
箱状のブロック８は、図４（ａ）に示すように、上面に開口端を備えた立方体形状であり、内部にコイル４を収納するためのスペースを有している。開口端を取り囲む縁は、蓋状のブロックと勘合する凹部８１が形成されている。

蓋状のブロック９は平板形状を有し、端部に設けられた凸部９１と、中央部に設けられた４つの細長い形状のスリット９２を備えている。中央に設けられた４つのスリット９２はそれぞれ、蓋状のブロック９の中心に対して対称に設けられ、ブロック９の中心側は終端し、ブロック９の外側は開口している。そして、両端に設けられた凸部９１はそれぞれ、箱状のブロック８の開口端を取り囲む縁の凹部８１に勘合する。

第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａとが真上にひきされた外装体６は、箱状のブロック８に内蔵される。そして、図４（ｂ）に示すように、上方から蓋状のブロック９を被せ、４つのスリット９２からそれぞれ、第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａを引き出す。第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａとは、コイル４の巻軸方向と平行に、かつ、互いに逆方向にずらしてあるので、それぞれの４つのスリット９１から引き出すことができる。
第１の導線の末端３１ａは、互いに隣接するスリット９２から引き出し、同様に、第２の導線の末端３２ａも、互いに隣接するスリット９２から引き出す。そして、引き出された第１の導線の末端３１ａと第２の導線の末端３２ａを、その幅広面が実装面に延在するように折り曲げる。

図５、図６を用いて、素体を形成する工程を説明する。図５は、本発明の実施例の素体の斜視図である。図６は本発明の実施例のコモンモードフィルタの外観図である。図６（ａ）はコモンモードフィルタの斜視図を示し、図６（ｂ）はコモンモードフィルタの側面からみた平面図を示し、図６（ｃ）はコモンモードフィルタの実装面からみた平面図を示し、図６（ｄ）はコモンモードフィルタの上面からみた平面図を示す。
磁性体コア５とコイル４を、箱状のブロック８と蓋状のブロック９に内蔵した状態で、図示しない金型を用いて加熱・圧縮し、素体７を得る。素体７は、図５に示すように、実装面に４つの台形７１が形成された立方体である。そして、図６に示すように、４つの台形７１の上面にそれぞれ、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３、第４電極１４を形成する。第１電極１１と第３電極１３、および、第２電極１２と第４電極１４はそれぞれ、実装面の四隅に、互いに対角線に位置するように形成する。第１電極１１と第２電極１２はそれぞれ、第１の導線３１の末端３１ａと電気的に接続され、第３電極１３と第４電極１４はそれぞれ、第２の導線３２の末端３２ａと電気的に接続される。
４つの台形７１によって延面距離を長くすることができるので、電極間の絶縁性が高い。

以上、記載したように、コイルを巻回する工程、磁性体コアを挿入する工程、コイルを樹脂でコーティングする工程、素体にコイルを内蔵する工程、電極を形成する工程を経て、コモンモードフィルタを作製することができる。本実施例のコモンモードフィルタは、断面平角形状の導線を使用しているため大電流にも対応可能で、なおかつ、従来のトロイダルコアを用いるコモンモードフィルタに比べ、機械での製造が容易である。

１ コモンモードフィルタ
１１ 第１の電極
１２ 第２の電極
１３ 第３の電極
１４ 第４の電極
２ 巻軸
２１ 巻芯
３１ 第１の導線
３１ａ 第１の導線の末端
３２ 第２の導線
３２ａ 第２の導線の末端
４ コイル
４１ 第１の巻回部
４２ 第２の巻回部
５ 磁性体コア
６ 外装体
７ 素体
７１ 台形
８ 箱状のブロック
８１ 凹部
９ 蓋状のブロック
９１ 凸部
９２ スリット

Claims (5)

1. 磁性体コアと、
   前記磁性体コアに巻回された第１及び第２の導線と、
   前記第１及び第２の導線によって形成されたコイルと、
   前記コイルと前記磁性体コアを内蔵する素体と、
   前記素体の実装面の四隅に、互いに対角線に位置する様に配置された第１電極と第３電極、および、第２電極と第４電極、と
   を備えたコモンモードフィルタ１において、
   前記第１及び前記第２の導線は断面平角形状の導線で、
   前記第１の導線の長さは、前記第２の導線の長さと略等しく、
   前記第１の導線の末端は、前記第２の導線の末端と、導線の長さ方向に所定の間隔ずらした状態で厚み方向に重ねられ、
   さらに、前記第１の導線の末端と前記第２の導線の末端とは、コイルの巻軸方向と平行に、ずらした状態でコイルから引き出され、
   前記素体は、前記コイルを、その巻軸が前記実装面と平行になるように内蔵し、
   前記素体の実装面に配置した前記第１電極と前記第３電極に、前記第１の導線の末端をそれぞれ引き伸ばして電気的に接続し、
   前記素体の実装面に配置した前記第２電極と前記第４電極に、前記第２の導線の末端をそれぞれ引き伸ばして電気的に接続したことを特徴とするコモンモードフィルタ。
2. 前記第１の導線の中央と、前記第２の導線の中央と、は固定されていることを特徴とする、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
3. 前記素体の実装面の外形は略長方形であり、前記第１の導線の末端と前記第２の導線の末端との間の間隔は、前記素体の実装面を構成する長方形の長辺の長さ以下、であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のコモンモードフィルタ。
4. 前記第１の導線の末端と前記第２の導線の末端との間の間隔は、前記素体の実装面を構成する長方形の短辺の長さ以下、であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のコモンモードフィルタ。
5. 前記第１の導線の末端と前記第１の導線の末端との間の間隔は、前記第１電極と第３電極との最短距離以下、であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のコモンモードフィルタ。

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