JPH09237722A - 複合コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源の容積、重量の増加を極力抑え、リーケ
ージフラックスも少なく、高調波抑制効果の高い複合コ
イルを提供する。 【解決手段】 閉磁路を構成する第１の磁性材１であっ
て２つの中空部６を有しこの中空部６に挟まれた中脚部
１ｃを備えた型のフェライトコアと、閉磁路を構成しこ
の磁路の中に所定の磁気的なギャップ７を設けた第２の
磁性材２であって単一の中空部６を有する型のケイ素鋼
板とを組み合わせ、この第１の磁性材と第２の磁性材に
またがる位置であって中脚部１ｃを除く位置に巻回され
た第１の巻線と第２の巻線とを備え、前記第１の磁性材
の中脚部１ｃにおいて、第１の巻線により形成された磁
束の方向と、第２の巻線により形成された磁束の方向と
が互いに異なり、打ち消し合う方向である構成とし、こ
れにより、ノーマルモードとコモンモードの両方の特性
を備え、しかもリーケージフラックスも少ない複合コイ
ルを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に電源用の電
子回路に使用される、高調波リアクター、コモンモード
チョークコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】民生用、あるいは産業機器に使用される
電子機器の電源部、特にスイッチングタイプの電源から
放出される高調波電流等が、他の電子機器に対して悪影
響を与えるため、種々の規制（ＶＣＣＩ、ＩＥＣ等）の
対照とされ、この様な高調波電流対策のための回路、部
品等が種々提案されている。

【０００３】図５はこの様な従来の電源回路の１例を示
したもので、電源回路２４から放出されるノイズを、フ
ィルタ回路２２とチョークコイル２１とで抑制する構造
になっている。すなわち、コモンモードノイズをフィル
タ回路２２内のコモンモードチョークコイル２２ａとコ
ンデンサで、ノーマルモードのノイズをチョークコイル
２１とコンデンサとでそれぞれ分担して抑制することに
より、トータルでの高調波電流歪みを抑制するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路のようにコモンモード用のチョークコイルと、ノー
マルモード用のチョークコイルを別々に設ける構成で
は、それぞれのコイルに相当する空間、重量を要するこ
ととなり、電源装置の大型化、および重量の増加を招く
結果となっている。特に近年は電子機器の小型、軽量化
の傾向が著しく、このような電源周りの肥大化は、電子
機器本体との比率配分からも許容しがたいものである。

【０００５】また、これらのチョークコイルから漏洩す
るリーケージフラックスが、例えばテレビ、パソコン、
オーディオ機器等のように、電子機器に対して無視でき
ない影響を与える場合が有る。このため、使用するチョ
ークコイルには、リーケージフラックスが極力少ないも
のを用いることが必要である。

【０００６】この発明はかかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、電源の容積、重量の増加
を極力抑え、リーケージフラックスも少なく、高調波抑
制効果の高い複合コイルを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、閉磁路を構成する第１の磁性材１であって２つ
の中空部６を有しこの中空部６に挟まれた中脚部１ｃを
備えた型のフェライトコアと、閉磁路を構成しこの磁路
の中に所定の磁気的なギャップ７を設けた第２の磁性材
２であって単一の中空部６を有する型のケイ素鋼板とを
組み合わせ、この第１の磁性材と第２の磁性材にまたが
る位置であって中脚部１ｃを除く位置に巻回された第１
の巻線と第２の巻線とを備え、前記第１の磁性材１の中
脚部１ｃにおいて、第１の巻線３により形成された磁束
１３，２３’の方向と、第２の巻線４により形成された
磁束１４，２４’の方向とが互いに異なり、打ち消し合
う方向であることとした。

【０００８】また、前記第１の巻線３と第２の巻線４と
は、それぞれ多分割にして巻回することとした。

【０００９】また、前記第１の磁性材１と第２の磁性材
２との間に０．５〜５ｍｍ程度の磁気的なギャップ層５
を設けることとした。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図を参照しつつ説明する。図１は本発明にかかる複
合コイルの基本的な構成例を示した外観図である。図に
おいて、１は第１の磁性材、１ｃはこの第１の磁性材の
中脚部、２は第２の磁性材、３は第１の巻線、４は第２
の巻線、５はギャップ層、６は中空部、７はギャップ、
１３は第１の巻線により発生して第１の磁性材１を通る
磁束、２３は同様に第１の巻線により発生して第２の磁
性材１を通る磁束、１４は第２の巻線により発生して第
１の磁性材１を通る磁束、２４は第２の巻線により発生
して第２の磁性材１を通る磁束、２３’，２４’は第１
の磁性材１から第２の磁性材２への漏れ磁束である。

【００１１】第１の磁性材１は、２つの中空部６を有す
る四角い扁平状のフェライトコアよりなる磁性材であっ
て、この概ね長方形を成す２つの中空部６に挟まれた部
分に中脚部１ｃが形成されている。また、第２の磁性材
２は、その磁路の一部に磁気飽和を防止するための所定
の磁気的なギャップ７が設けられ、単一の中空部６を有
する四角い扁平状のケイ素鋼板よりなる磁性材である。
なお、前記ギャップ７は第１の巻線３と第２の巻線４の
巻回される位置に設けられ（図１では２箇所）、各巻線
３，４により、リーケージフラックスが抑えられるよう
になっている。

【００１２】この第１の磁性材１と第２の磁性材２と
は、概ね同一の外形を成し、この２つの磁性材を組み合
わせたときに、その外周部および、中脚部１ｃを除いた
それぞれの中空部６の各辺が略同一位置となるよう形成
されている。

【００１３】この第１の磁性材１と第２の磁性材２とを
組み合わせ（図１の例では、第１の磁性材が下側で、第
２の磁性材２が上側であるが、どちらを上にしても良
い）、２つの磁性材１，２に共通する中空部６であっ
て、中脚部１ｃで仕切られたそれぞれの中空部６に、こ
の２つの磁性材１，２にまたがるように、それぞれ第１
の巻線３と第２の巻線４が巻回されている。

【００１４】そして、この第１の巻線３と第２の巻線４
に所定の方向の電流を流した場合に生じる磁束２３，２
４は、図に示すように、第２の磁性材２の磁路にあって
は、同一方向、つまり強め合う方向となる。一方、第１
の磁性材１にあっては、２つの巻線３，４の間に中脚部
１ｃが存在するため、それぞれの巻線３，４は、この中
脚部１ｃを共通にしたそれぞれの閉磁路を有することと
なる。そして、第１の巻線３により生じた磁束１３と、
第２の巻線４により生じた磁束１４とは、この共通の磁
路である中脚部１ｃにおいて、異なった、逆の方向の磁
束１３，１４となり、お互いに打ち消し合うこととな
る。

【００１５】つまり、第１の磁性材においてはお互いの
磁束１３，１４が打ち消し合うため、ノーマルモードで
のインダクタンスは存在しなくなる。また、第２の磁性
材２においては２つの磁束２３，２４が合成され、ノー
マルモードでのインダクタンスは２つの磁束２３，２４
によって得られる合成インダクタンスとなる。

【００１６】コモンモードでのインダクタンスは、第１
の磁性材１における磁束１３，１４と、第２の磁性材２
から第１の磁性材１への漏れ磁束２３’，２４’との合
成された磁束により与えられる。また、前記漏れ磁束２
３’，２４’は２つの磁性材１，２の結合の度合いによ
り変化する。そして、このようなコモンモードでのイン
ダクタンスは、従来のチョークコイルと比較して高い値
を得ることができる。

【００１７】前記第２の磁性材２から第１の磁性材１へ
の漏れ磁束２３’，２４’が多いと、第２の磁性材２の
磁気飽和が、少ないエネルギーで生ずることとなる。そ
こで、第２の磁性材２の磁気飽和を防止するため、それ
自体に設けられているギャップ７の他に、第１の磁性材
１と第２の磁性材２との間、つまり互いに接する面の部
分に隙間を設け、磁気的なギャップ層５としての効果を
与えている。このようにすることで、トータルとしての
高調波抑制効果を高めることができる。

【００１８】なお、第１の巻線３と第２の巻線４とは、
従来２種類のチョークコイルから得られた性能と、同等
あるいはそれ以上のものが得られるような巻数が巻回さ
れている。また、ノーマルモード、コモンモードにおけ
るインダクタンスや周波数特性は磁性材１，２自体の材
質、あるいはこれと混合する部材や、各巻線３，４の巻
数や巻き方、磁気的ギャップ層の厚み等により適宜調整
することができる。

【００１９】ここで、本発明における第１の磁性材１と
第２の磁性材２の形状を逆にした場合、つまり、図２に
示すように、第１の磁性材をＵＵ型とし、第２の磁性材
を中脚部２ｃを有するＥＥ型とし、中脚部２ｃにおける
磁束の方向が同一となるように構成したケースが想定で
きる。この場合、磁性材自体は異なるものの、第１の磁
性材１の磁束１３，１４は打ち消し合い、第２の磁性材
２の磁束２３，２４および第１の磁性材１から第２の磁
性材２への漏れ磁束１３’，１４’が合成され、一見す
ると本発明と同等の効果を発揮するようにも見える。

【００２０】しかしながら、このような構成ではノーマ
ルモードとコモンモードに関与する磁性材が異なり、し
かも、漏れ磁束１３’，１４’はノーマルモードでのイ
ンダクタンスに関与することとなるため、中脚部２ｃ以
外、つまり外部に漏出するリーケージフラックスが増大
する。

【００２１】このような、外部に漏出するリーケージフ
ラックスを図１の構成と図２の構成の、それぞれについ
て測定した結果を図３に示す。図においてサンプル１が
図２の構成のものであり、サンプル２が図１の構成の発
明品である。また、この図は中脚部１ｃ・２ｃを中心
（９０°）に、その左右９０°の範囲で、測定コイルか
ら１ｍＶの電圧（リーケージフラックスによる励起電
圧）が検出された距離を示している。この図から明らか
なように、図１の本発明にかかる複合コイルは、図２の
構成のものと比較して、格段にリーケージフラックスが
少ないことが解る。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図を参照し
つつ説明する。図４は本発明にかかる複合コイルの構成
例を示した外観図である。図において、１は第１の磁性
材、１ｃはこの第１の磁性材の中脚部、２は第２の磁性
材、３は第１の巻線、４は第２の巻線である。

【００２３】第１の磁性材１は、Ｅの字を対向させて付
き合わせた形状を成す、所謂ＥＥ型のフェライトコア
で、２つの中空部６を有する四角い扁平状の磁性材であ
って、この概ね長方形を成す２つの中空部６に挟まれた
部分に中脚部１ｃが形成されている。また、第２の磁性
材２はＵの字を対向させて付き合わせた形状の、所謂Ｕ
Ｕ型のケイ素鋼板であって、板状の鋼板を複数積層して
一体としたものである。また、その磁路の一部には磁気
飽和を防止するための所定の磁気的なギャップ７が設け
られ、単一の中空部６を有する四角い扁平状の磁性材と
なっている。

【００２４】このフェライトコアである第１の磁性材１
とケイ素鋼板の第２の磁性材２とは、概ね同一の外形を
成し、この２つの磁性材を組み合わせたときに、その外
周部および、中脚部１ｃを除いたそれぞれの中空部６の
各辺が略同一位置となるよう形成されている。この第１
の磁性材１と第２の磁性材２とを組み合わせ、２つの磁
性材１，２に共通し、中脚部１ｃで仕切られたそれぞれ
の中空部６に、この２つの磁性材１，２にまたがるよう
に、それぞれ第１の巻線３と第２の巻線４が巻回されて
いる。

【００２５】第１および第２の巻線３，４の側面にはそ
れぞれフランジ３ａ，４ａが設けられ、この各フランジ
の下部には端子台３ｂ，４ｂとこの端子台の下方向に植
設された各端子３ｃ、４ｃが設けられている。この各端
子３ｃ，４ｃに巻線３，４からのリード線をからげた
り、ハンダ付けする等して、巻線３，４に対する端子３
ｃ、４ｃとなる。これにより、プリント基板などの配線
板にも容易に取り付けられるようになっている。

【００２６】また、第１の磁性材１と第２の磁性材２と
の間には合成樹脂、紙あるいは空気等を介在させた磁気
的なギャップ層５が設けられている。このギャップ層５
の厚みは、広いほど特性上良好な結果を得ることができ
るが、形状面、特にスペースの問題との関係から、本発
明に関する複合コイルとしては、約０．５ｍｍ〜５ｍｍ
の範囲であれば、高調波電流の抑制効果として、良好な
結果を得られることが確認されている。

【００２７】この図では第１の巻線３と第２の巻線４は
それぞれ単一のコイルとして記載されているようにも見
えるが、各巻線３，４を多分割巻とすれば、巻線間の浮
遊容量が減少し、高周波の減衰特性を改善することがで
きる。

【００２８】なお、上記の例では第１の巻線３と第２の
巻線４とは、磁性材１，２の中脚部１ｃと平行な辺、つ
まり中脚部１ｃを挟んで左右対向する位置に巻回したも
のを示したが、第１の磁性材の中脚部１ｃにおいて、第
１の巻線３により形成された磁束１３，２３’の方向
と、第２の巻線により形成された磁束１４，２４’の方
向が互いに異なり、打ち消し合う方向となるようなもの
であれば、その巻線３，４の位置は上記の構成に限定す
るものではない。従って、２分割した第１および第２の
巻線を、それぞれ中脚部１ｃと直交する辺に配置しても
良い。また、第１の磁性材１と第２の磁性材２の形状も
四角に限定するものではなく、上記のような磁路が形成
されるものであれば、必要に応じて変形して使用するこ
ともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、閉磁路を
構成する第１の磁性材であって中脚部を有する型のフェ
ライトコアと、閉磁路を構成する第２の磁性材であって
単一の中空部を有する型のケイ素鋼板とを組み合わせ、
この第１の磁性材と第２の磁性材にまたがる位置に第１
の巻線と第２の巻線とを備え、第１の磁性材の中脚部に
おいて、第１の巻線により形成された磁束の方向と、第
２の巻線により形成された磁束の方向とが互いに逆の方
向となるようにしたので、ノーマルモードの高周波リア
クターとコモンモードのチョークコイルとのと癖を兼ね
備え、しかも従来のチョークコイルよりも優れた特性を
有すると共に、リーケージフラックスも極めて少なく、
２種類のチョークコイルを一体化したことにより容積、
重量を大幅に低減できるという効果を有する。

【００３０】また、第１の巻線と第２の巻線をそれぞれ
分割巻とすれば、浮遊容量が減少し、高周波の減衰特性
を改善することができる。

【００３１】さらに、第１の磁性材と第２の磁性材との
間に磁気的なギャップ層を設けることにより、第１の磁
性材の磁気飽和を防ぎ、トータルでの高調波抑制のため
の性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる複合コイルの基本構成を示した
外観斜視図である。

【図２】第１の磁性材と第２の磁性材を逆転し、磁束の
方向を変えた状態を示した外観図である。

【図３】図１と図２の構成の、複合コイルのリーケージ
フラックスを測定した結果を表した図である。

【図４】本発明にかかる複合コイルの１実施例を示した
外観斜視図である。

【図５】従来の電源回路の基本構成を示した図である。

【符号の説明】

１ 第１の磁性材 １ｃ 中脚部 ２ 第２の磁性材 ２ｃ 中脚部 ３ 第１の巻線 ４ 第２の巻線 ５ ギャップ層 ６ 中空部 ７ ギャップ ３ａ，４ａ フランジ ３ｂ，４ｂ 端子台 ３ｃ，４ｃ 端子 １３ 第１の巻線により発生して第１の磁性材１を通
る磁束 ２３ 第１の巻線により発生して第２の磁性材１を通
る磁束 １４ 第２の巻線により発生して第１の磁性材１を通
る磁束 ２４ 第２の巻線により発生して第２の磁性材１を通
る磁束 ２３’ 第１の巻線により発生し第１の磁性材１から第
２の磁性材２への漏れ磁束 ２４’ 第２の巻線により発生し第１の磁性材１から第
２の磁性材２への漏れ磁束

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉磁路を構成する第１の磁性材であっ
   て、２つの中空部とこの中空部に挟まれた中脚部を有す
   る型のフェライトコアと、閉磁路を構成する第２の磁性
   材であって、単一の中空部を有する型のケイ素鋼板とを
   組み合わせ、 この第１の磁性材と第２の磁性材にまたがる位置に巻回
   された第１の巻線と第２の巻線とを備え、 前記第１の磁性材の中脚部において、第１の巻線により
   形成された磁束の方向と、第２の巻線により形成された
   磁束の方向とが互いに逆の方向であることを特徴とする
   複合コイル。
2. 【請求項２】 前記第１の巻線と第２の巻線とはそれぞ
   れ多分割巻であることを特徴とする請求項１記載の複合
   コイル。
3. 【請求項３】 前記第１の磁性材と第２の磁性材との間
   にギャップ層を設けてなることを特徴する請求項１ある
   いは２記載の複合コイル。