JPH0443622A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高周波回路に用いられるチョークコイルに関
するものである。

［従来の技術］ チョークコイルは、電源回路において、電流。

電圧の平滑用や共振用として必要性の高い部品である。

このチョークコイルとしては、以下に記す２種類の方式
が使われている。

■　センターギャップを有するＥＥココア方式。

これは、２個のＥ字状のコアをＥ字状に組み合わせて、
コアの中脚部、に巻線を施したコイルで、２つのコアの
間にギャップをとり、インダクタンス値を調節している
。ただし、ａｌｌ洩磁束を防ぐ；−めに、ギャップは、
中脚部のみに存在するようにコアが加工されている。コ
アの材質としては、低鉄損であるＭｎ−Ｚｎｎ系フシイ
）〜が主として使用されている。

■　環状磁心を用いる方式。

これは２環状磁心（トロイダルコア）に巻線を施してチ
ョークコイルとする方式であり、漏洩磁束が原理的に存
在しない点で有利である。コアの材質としては２透磁率
が適当な数値（２００以下）で、磁場に対して一定の数
値をとり、飽和磁化の高い圧粉鉄心（ダストコア）が通
常使用されている。

上記■、■の２種類のコイルには、それぞれ、一長一短
があり、必要に応じて使い分けられている。

チョークコイルの巻線としては、岸線の銅線にエナメル
等の絶縁層を被覆したソリッド線と、極細の単線を束ね
合わせたリッツ線とがある。上記■のＥＥココア用いる
方式では、周波数やインダクタンス値によって、ソリッ
ド線とリッツ線が使い分けられている。しかし、■の環
状磁心を用いる方式では、巻線としてリップ線は使われ
ておらず、ソリッド線が用いられている。これは、前述
したように、環状磁心では、漏洩磁束がないために、直
流での電気抵抗が小さいソリッド線を用いる方が損失が
小さくなるためと考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したように、■、■のチョークコイルのどちらが優
れているかは、単純には決められない。

しかし、周波数が高くなると、必要なインダクタンス値
は低くなり、■の方式だと、損失を最小にするギャップ
が長くなる。このために、漏洩磁束を防止することが困
難となるという欠点を生じるために、高周波では不利に
なると考えられる。従って、■の環状磁心を使う方が、
高周波では有利となる。

また、現在、環状磁心の巻線について、軟らかい線では
、自動巻線機によって機械化がなされている。しかし、
太くて硬い線について、自動化が困難であり、主に人間
の手によって巻線がなされており、生産性が悪いという
問題がある。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、高
周波で低損失のチョークコイルを提供することを目的と
したものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、環状磁心に巻線を施したチョークコイルにお
いて、上記巻線をリップ線としたものである。

［作　用コ 而して、巻線をリッツ線とすることで、高周波での損失
を低減するようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する０本発
明における高周波とは、主としてＩＭＨｚ以上の周波数
を示している。また、共振形の電源回路のように、チョ
ークコイルに高周波の大電流が流れる回路についても本
発明のチョークコイルに適用でき、且つ有用である。

ところで、本発明者らは、誠意努力を重ねた結果、環状
磁心でも、高周波になると、ソリッド線よりもリッツ線
を巻線として使用した方が低損失となることを見いだし
な、ここで、ソリッド線のコイルよりも、リッツ線のコ
イルが低損失となる周波数は、インダクタンス値、磁心
の透磁率、磁心の寸法、巻線の種類等に条件によって異
なり、一義的に決定することは困難である。しかし、−
般的には、この周波数は、５００ｋＨｚ以上であり、特
に、ＩＭＨｚ以上になると、リップ線のコイルの方がか
なり低損失となる。

尚、リッツ線といっても、その単線の直径と束ね数が適
当なものを選定しないと低損失とはならない１例えば、
後述するように、単線径を一定として、束ね数を増せば
、直流での損失は減少する。しかし、高周波では、一定
の束ね数で損失は最小となり、必要以上に束ね数を増す
と逆に損失は増加していく。

また、高周波における損失については、学問的にも不明
な点が多いが、一応以下に記すようなものであると考え
られる。

すなわち、巻線の電気抵抗による損失（銅損）は、直流
分と交流分とに分けられ、交流分は更に、表皮効果によ
る損失と、近接効果による損失と）こ分けられる（信字
技報　ＰＥ８５−５６＞。

また、信学技報ＰＥ８３−１１によると、交流での電気
抵抗Ｒｃの実験式とし、て次式を示している。

Ｒｃ＝Ｒ，ｄｃ（１＋ａｆ”’＋ｂｆ２）ここで、Ｒｄ
ｃは直流での電気抵抗であり、ａｂは定数である。ａｆ
””は、表皮効果による抵抗の増加分、ｂｆ２は近接効
果による抵抗の増加分である。ただし、近接効果による
増加分で、周波数のべき数２は、条件によって変化し、
確定的なものではない（信字技報ＰＥ８４−３）。

交流での抵抗Ｒｃを減少させるためには、Ｒｄｃ、ａ、
ｂを低減する必要がある。Ｒｄｃを減少させるためには
、巻線径を大きくして、多層に巻けばよい。しかし、巻
線径を大きくすると、表皮効果が増大し、多層に巻くと
、近接効果が増大する。特に、高周波になると、損失と
しては直流分よりも交流分が大きくなるために、表皮効
果と近接効果を減少させる必要が大きくなる。

ＥＥココアＥＩココア用いたコイルでは、ギャップ付近
の漏洩磁束の影響や、多層に巻いたために、近接効果が
増大するために、１００ｋＨｚ以下でもソリッド線より
もリッツ線の方が損失が減少することもあると考えられ
る。

一方、環状磁心の場合、漏洩磁束がなく、また、スペー
スの関係で、多層巻きが国璽なために、直流電気抵抗が
小さいソリッド線を巻線として使用するものと考えられ
る。

しかし、ＭＨｚ以上の高周波になると、交流分の損失が
増加するために、環状磁心であっても、リッツ線を巻線
とした方が低損失となると考えられる。これは、リッツ
線を構成する単線の直径が小さいために、表皮効果が小
さいなめと、多層巻きしても近接効果があり、あまり増
加しないためと考えられる。

以下に具体実施例を示す、第１図は本発明に係るチョー
クコイルを示し、主としてダストコアからなる環状磁心
１にリッツ線２を巻回したものである。このチョークコ
イルは、周波数ＩＭＨｚで、５２μＨのインダクタンス
を有するものである。環状磁心１としては、カーボニル
鉄を、外径２０．２ｍ曽、内径１２．６−−、高さ６．
４輪−の環状に焼結したものを用いた。尚、商品名は、
アミトントロイダルコアＴ　−８０−，２である。この
磁心の透磁率は、μ＝１０で、各種巻線を９９ターン巻
き、５２μＨのチョークコイルとした。また、インダク
タンス値及び、ＩＭＨｚでのＱ値は、インピーダンスア
ナライザ（ＨＰ社製、ＨＰ４１９４Ａ）を用いて測定し
た。

表１にソリッド線を用いたコイルのＱ値の測定結果を示
す。

（表　１） 表１は、巻線径を変化させて、Ｑ値を測定したものであ
り、これによると、Ｑ値は、線径が０．３ｍ−のときに
最大となり、線径を太くして、２層巻きとすると、損失
は増加することがわかる。

表２は、線径０．１ｍｍの単線を束ねたリッツ線で、東
ね数と電気抵抗の関係を示したものである。

（表　２） これによると、Ｑ値は束ね数によって変化しているが、
全般的にソリッド線に比べて、低損失となっていること
がわかる。特に、表１９表２それぞれで、Ｑ値が最大と
なっているコイル（線径０゜３ｍ曽のソリッド線コイル
と、束ね数１０本のリッツ線コイル）を比較すると、リ
ッツ線コイルの方が、損失は、約８０％になっているこ
とがわかる。

以上は、インピーダンスアナライザによる微小電流によ
る損失評価であったが、以下の方法で、大電流での損失
を評価した。

線径０．３ｍｍのソリッド線のコイルと、束ね数１０本
のリッツ線のコイルに、ＩＭＨｚ、実効値でＩＡの電流
を通電し、巻線部に設置した熱電対で、温度上昇を測定
した。結果として、ソリ・ンド線のコイルは８５度、リ
ッツ線のコイルで６７度の温度上昇があった。このこと
から、大電流でもリッツ線のコイルの方が損失が小さい
ことが確認された。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、環状磁心に巻線を施したチョー
クコイルにおいて、上記巻線をリッツ線としたものであ
るから、巻線をリッツ線とすることで、高周波での損失
を低減することができ、そのため、高周波で低損失のチ
ョークコイルを提供することができる効果を奏し、また
、リッツ線は軟らかく、しなやかであるため、従来の環
状磁心の巻線技術を応用することが容易であり、巻線の
自動化による生産性の向上を図ることができる効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の斜視図である。 １は環状磁心。 ２はリッツ線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）環状磁心に巻線を施したチョークコイルにおいて
   、上記巻線をリッツ線としたことを特徴とするチョーク
   コイル。