JPWO2013018381A1 - チョークコイル - Google Patents

Abstract

本発明は、従来のＥＲコアでもＥＥコアでもない簡素な構造で、コアの機械的強度の確保が容易なチョークコイルを提供することを目的とする。かかる本発明のチョークコイルは、コアの材質としてダストコアを採用し、方形枠状の外コアと、コイルが巻回された状態で外コアの枠内に装着されたボビンと、ボビンの磁心となり、コイルの巻回軸方向と平行な中心軸を有する心棒状の内コアとを備えたものである。この内コアは、中心軸が外コアの内面で互いに対向する２平面に直交する方向となるように当該２平面間に介挿されている。

Description

本発明は、主として電源回路の昇圧用、力率改善用又は電流平滑用として用いられるチョークコイルに関する。

チョークコイルは、例えば、電源回路の昇圧用、力率改善用又は電流平滑用として用いられている。従来のチョークコイルは、一対のコアと、コイルを巻回したボビンとを、互いに抱き合わせた構成となっている。例えば、フェライトコア用のコア形状として、ＥＲコアが知られている（例えば、特許文献１参照。）。図１５は、ＥＲコア型のチョークコイル１００の構成例を示す分解斜視図である。図において、このチョークコイル１００は、上下一対のコア１０１と、コイル１０３が巻回された円筒状のボビン１０２とを備えている。

コア１０１は、ボビン１０２の軸方向両端に設けられている環状鍔部１０２ａの外周形状と、ボビン１０２の中心に形成されている孔１０２ｂの形状とに合わせた凹凸形状となるように、両端の凸部１０１ａと中央の円柱部１０１ｂとを有している。孔１０２ｂに上下一対のコア１０１の円柱部１０１ｂを入れ、かつ、外側の凸部１０１ａ同士を当接させた状態で全体を固定すれば、チョークコイル１００が出来上がる。なお、例えば、外側の凸部１０１ａ同士を当接させた状態で、円柱部１０１ｂ同士は当接せず、一定のギャップを形成するように構成されている。ギャップの存在により、磁気飽和が抑制される。

また、ＥＲコアとは異なるＥＥコアも、よく知られている（例えば、特許文献２参照。）。図１６は、ＥＥコア型のチョークコイル２００の構成例を示す斜視図である。図において、このチョークコイル２００は、上下一対のコア２０１と、コイル２０３が巻回された角形のボビン２０２とを備えている。

コア２０１は、ボビン２０２の軸方向両端に設けられている方形鍔部２０２ａの外形状と、ボビン２０２の中心に形成された孔２０２ｂの形状とに合わせた凹凸形状となるように、両端の凸部２０１ａと中央の凸部２０１ｂとを有している。孔２０２ｂに上下一対のコア２０１の中央の凸部２０１ｂを入れ、かつ、外側の凸部２０１ａ同士を当接させた状態で全体を固定すれば、チョークコイル２００が出来上がる。なお、例えば、外側の凸部２０１ａ同士を当接させた状態で、中央の凸部２０１ｂ同士は当接せず、一定のギャップを形成するように構成されている。

特開２０１０−２６７８１６号公報（図１，図４） 特開２００５−１５０４１４号公報

ここで、コアの材質としては、一般に、珪素鋼板、フェライト、アモルファスリボンが使用されてきたが、これらに代えて、ダストコア（圧粉磁心）を用いるチョークコイルを作製したい。ダストコアは、高周波域での損失が少なく、比較的、飽和磁束密度が高い、という利点がある。
ところが、ダストコアによってＥＲコアを作製しようとすると、コアの形状が複雑なため、１ストロークでプレス成形することはできず、ＮＣプレス機を用いて数値制御された高度なプレス工程を必要とする。従って、成形コストが高くなる。また、形状が複雑であるため、局部的に応力集中し易い部位が多くある。そのため、コアが割れ易く、機械的強度が不足する。

一方、ダストコアによってＥＥコアを作製しようとすると、Ｅの字に見える方向からコアを見たときの横断面形状は、どこで切ってもＥ字状であるから、プレス成形はＥＲコアより容易であり、低コストの油圧プレスでも容易に成形可能である。しかしながら、応力集中し易い隅の部分が一対のコア全体では多くあるので、やはり、機械的強度は十分とは言えない。また、ＥＥコアの場合、ボビンが角形になるため、コイルを外側に膨らませずに巻き付けることが困難であるという、固有の問題点がある。

かかる問題点に鑑み、本発明は、従来のＥＲコアでもＥＥコアでもない簡素な構造で、コアの機械的強度の確保が容易なチョークコイルを提供することを目的とする。

（１）本発明のチョークコイルは、ダストコアであって、少なくとも内面側の形状が方形枠状の外コアと、コイルが巻回された状態で前記外コアの枠内に装着されたボビンと、前記ボビンの磁心となるダストコアであって、前記コイルの巻回軸方向と平行な中心軸を有する心棒状の形状を有し、当該中心軸が前記外コアの内面で互いに対向する２平面に直交する方向となるように当該２平面間に介挿されている内コアとを備えたものである。

上記のように構成されたチョークコイルでは、外コアと内コアとが互いに別部材であることによって各々は形状が単純化され、外コアは少なくとも内面側の形状が方形枠状で、内コアは心棒状であるので、共に形状が簡素で成形が容易である。また、形状が簡素であることにより局部的な応力集中を抑制でき、ダストコアであっても機械的強度の確保が容易である。なお、方形枠状の外コア及び心棒状の内コアは、それぞれ、外コアの枠形状及び内コアの中心軸方向に直交する断面形状が任意の断面で一定不変であるように構成することが容易にできるので、各コアのプレス成形が容易である。

（２）また、上記（１）のチョークコイルにおいて、内コアは、ボビンの中央に形成された穴に挿入されて所定の位置に収められることによって、当該内コアの中心軸方向の一端部が上記２平面のうち一方の平面に当接し、他端部は、磁気的な所定のギャップを形成しつつ他方の平面に対向する構成であってもよい。
この場合、内コアをボビンの穴に挿入して所定の位置に収めたものを、外コアの枠内に装着すれば、内コアの一端は外コアに当接させ、他端は外コアとの間に、所定のギャップを設けることができる。これにより、ギャップの寸法管理が容易になる。

（３）また、上記（２）のチョークコイルにおいて、穴は有底穴であり、上記他端部は、当該有底穴の底の厚さを介して他方の平面に対向する構成であってもよい。
この場合、底の厚さで規定されるギャップを設けることができるので、特に、ギャップの寸法管理が容易になる。

（４）また、上記（２）又は（３）のチョークコイルにおいて、ボビンの両端には鍔部が形成され、一端の鍔部は他端の鍔部より厚肉であり、当該一端の鍔部側に上記ギャップが存在する構成であってもよい。
この場合、厚肉の鍔部は、ギャップの側にあるコイルを外コアから少し遠ざけることに寄与する。そのため、コイルが漏れ磁束を浴びる量を少なくすることができる。従って、チョークコイルの損失を抑制することができる。

（５）また、上記（５）のチョークコイルにおいて、上記一端の鍔部に、コイルの巻端を沿わせる凹部が形成されていてもよい。
この場合、厚肉の鍔部は厚さに余裕があるので、凹部を容易に形成することができる。

（６）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、内コアは、その中心軸の方向において複数片に分割され、当該複数片の相互間に磁気的なギャップとなる部材を挟んでいてもよい。
この場合、当該部材として、例えば非磁性体を採用すれば、磁気的なギャップを内コア自身で確保することができる。

（７）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、ボビンには、内コアの中心軸を、上記２平面の中心に合わせる位置決め部が設けられていてもよい。
この場合、内コアの中心軸を２平面の中心に合わせることが容易であり、これにより、磁束をバランスよく外コアに通すことができる。

（８）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、ボビンに巻回されたコイルの最外層の一部は、外コアの枠の一端面側に露出し、かつ、当該一端面よりも当該外コアの内方にあり、当該一端面及び当該最外層の一部に対向して放熱部材が設けられる構成であってもよい。
この場合、外コアの一端面と、コイルの最外層の一部とが、共に放熱部材に対向し、しかも、当該最外層の一部は、当該一端面より外方へ突出していない。このような状態であれば、外コアに関しては当該一端面を放熱部材に接触させることにより容易に放熱用熱伝導経路を構成することができる。また、コイルに関しては当該最外層の一部を、放熱シート等の熱伝導材を介して放熱部材に接触させることにより最短の放熱用熱伝導経路を構成することができる。従って、コイルの発生する熱を、外コア経由のみならず、コイルの最外層から放熱部材に伝導させることができる点で、優れた放熱効果が得られる。

（９）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、外コア及び内コアを形成するダストコアは、絶縁皮膜で覆われた軟磁性粉末を圧縮成形及び熱処理したものであり、当該軟磁性粉末の平均粒径は約１５０μｍであることが好ましい。
この場合のダストコアは、磁気的な異方性が少なくなり、チョークコイルのコアの材料として好ましい。

（１０）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、ボビンにおける前記コイルを巻き付ける部位の、前記巻回軸方向に直交する断面形状は、円及び楕円を含む、丸みを帯びた外側に凸な曲線、又は、角を丸めた多角形であることが好ましい。
この場合、断面形状が四角形等の、角のある多角形である場合と比べると角が無いのでコイルを当該部位に密着させ易い。また、例えば楕円や、長方形の角を丸めた形状は、巻き方向に曲率半径又は辺の長さの変化があるので巻き付けたコイルが緩みにくい。従って、コイルの巻き付けが容易である。なお、この場合には内コアも相似な形状とすることで、コイルと内コアとの距離を、コイル一周あたりで均一にすることができる。

（１１）また、上記（１）〜（３）のいずれかのチョークコイルにおいて、外コアの枠の両端面間に樹脂を充填してコイル及びボビンをモールドしてもよい。
この場合、チョークコイル全体の外面にモールド部の表面が出ている状態になるので、この表面を放熱部材に接触させることにより、モールド部を介してコイルの放熱を実現することができる。

本発明のチョークコイルによれば、従来のＥＲコアでもＥＥコアでもない簡素な構造で、コアの機械的強度を容易に確保することができる。

本発明の一実施形態に係るチョークコイルの構造を示す斜視図であり、（ａ）はボビン、（ｂ）は組立中の状態、（ｃ）は組み立てられたチョークコイルを、それぞれ示している。 コイルが巻回され、内コアが挿入された状態のボビンの断面図である。 図１の（ｃ）の状態におけるチョークコイルに、放熱のための構成を付加して示す断面図である。 図１の（ｃ）の状態におけるチョークコイルに、図３とは異なる他の、放熱のための構成を設けた例を示す断面図である。 車載バッテリの充電用として電気自動車又はハイブリッド車に搭載される電源回路（主回路部分のみを示す。）の一例を示す回路図である。 図１のチョークコイルにおける外コアの変形例を示す斜視図である。 内コア及びボビンの芯体の断面形状の２つの例を示す概略図である。 内コアについての他の構成を示す斜視図である。 他の形態に係るボビンを示す斜視図である。 図９におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図１０に示すボビンにコイルを巻回したものを、外コア内に装着した状態を示す部分断面図である。 さらに他の形態に係るボビンを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一方の鍔部側から見た側面図である。 図１２のタイプのボビンを用いた場合の、チョークコイルの断面図である。 コイルの断面形状の種類を示す図である。 従来のＥＲコア型のチョークコイルの構成例を示す分解斜視図である。 従来のＥＥコア型のチョークコイルの構成例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係るチョークコイルについて、図面を参照して説明する。

《チョークコイルを使用する回路例》
初めに、当該チョークコイルの典型的な用途について説明する。図５は、車載バッテリの充電用として電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）又は、プラグインタイプのハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）に搭載される電源回路（主回路部分のみを示す。）の一例を示す回路図である。この電源回路は、一般家庭等に供給されている商用電源２０（ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖ）によって、車載バッテリ３０（例えばＤＣ３４０Ｖ）を充電するものである。

図において、電源回路は、整流・昇圧回路４０、変圧・絶縁回路５０、及び、整流・平滑回路６０によって構成されている。整流・昇圧回路４０は、一対のチョークコイル１０Ａ，１０Ｂと、ダイオード４１，４２と、スイッチング素子４３，４４及びそれらに逆並列に接続されたダイオード４５，４６と、平滑コンデンサ４７とを備えている。変圧・絶縁回路５０は、４つのスイッチング素子５１〜５４と、変圧器５０Ｔとを備えている。整流・平滑回路６０は、４つのダイオード６１〜６４と、チョークコイル１０Ｃと、平滑コンデンサ６５とを備えている。変圧・絶縁回路５０及び整流・平滑回路６０は、ＤＣ−ＤＣ変換を行うフルブリッジコンバータを構成している。

上記のような電源回路によれば、商用電源２０の交流電圧が整流・昇圧回路４０によって昇圧された直流電圧となる。チョークコイル１０Ａ，１０Ｂは、昇圧及び力率改善に寄与する。昇圧された直流電圧は、平滑コンデンサ４７で平滑され、出力される。出力された直流電圧（例えば約４００Ｖ）は、変圧・絶縁回路５０及び整流・平滑回路６０によって構成されるフルブリッジコンバータにより、車載バッテリ３０の充電に適した直流電圧に変換される。チョークコイル１０Ｃは、電流平滑に寄与する。

《チョークコイルの構造》
次に、上記のチョークコイル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの構造的特徴に関して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るチョークコイルの構造を示す斜視図であり、（ａ）はボビン、（ｂ）は組立中の状態、（ｃ）は組み立てられたチョークコイルを、それぞれ示している。チョークコイル１０は、外コア１１と、内コア１２と、ボビン１３と、コイル１４とを、主要な構成要素として備えている。

まず、図１の（ｂ）に示す外コア１１は、ダストコア（圧粉磁心）を材質とするものであり、図示のような方形枠状（あるいは角形の筒状とも言える。）に形成されている。ボビン１３が挿入される外コア１１の内面側は、互いに対向する一対２組の平面１１ａ，１１ｂを有する。外コア１１の枠の端面１１ｃ，１１ｄ（外コア１１を「筒」として見た場合の軸方向の両端面）は、全体として方形を成している。なお、厳密には、外コア１１の内周・外周の四隅には、成形時に必要な円弧状の丸みが形成されているが、かかる細部は、「方形枠状」であることを阻害しないものとする。言い換えれば、上記の「方形枠状」とは、外コア１１に具現されている基本的な形状を意味する。
また、外コア１１に対する内コア１２は、同様にダストコアを材質とするものであり、例えば楕円の心棒状に形成されている。内コア１２は、ボビン１３の磁心となる。

一方、図１の（ａ）に示すボビン１３は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を材質とする成型品又は、成型品を接合して成るものである。ボビン１３は、コイル１４を巻き付ける芯体１３ａ、及び、その両端に形成された角形の鍔部１３ｂによって構成されている。芯体１３ａは、その中心軸方向すなわちコイル１４を巻く場合の巻回軸方向に直交する断面形状が楕円となるパイプ状である。有底穴１３ｄは、図の手前側の鍔部１３ｂから芯体１３ａの内面に続くように、ボビン１３の中央部に形成されている。なお、この有底穴１３ｄの「底」となるのは、他方の鍔部１３ｂである。鍔部１３ｂの上端には、鍔部１３ｂの主たる平面と直交する外側方向へ少し突出した位置決め部１３ｃが形成されている。

ボビン１３の芯体１３ａには、図１の（ｂ）に示すように、コイル１４が所定のターン数だけ巻回される。内コア１２は、ボビン１３の有底穴１３ｄに対して緊密に挿入される。挿入された内コア１２の中心軸Ａは、コイル１４の巻回軸方向と平行である（実質的には一致している。）。コイル１４が巻回され、内コア１２が挿入された状態のボビン１３は、これを、外コア１１に対して図の矢印方向へ挿入することによって、図１の（ｃ）に示すように外コア１１の枠内に装着される。

図１の（ｂ）の二点鎖線で示すように、位置決め部１３ｃを除く挿入時のボビン１３の幅寸法（長い方）は外コア１１の内周面における四隅の曲率半径Ｒを除く内寸法（対向する２平面１１ａ間の距離から２Ｒを減じた寸法）と合致しており、また、奥行き寸法（短い方）は、外コア１１の内寸法（対向する２平面１１ｂ間の寸法）と合致しており、緊密な挿入・装着が可能である。図１の（ｃ）の状態において内コア１２は、中心軸Ａが外コア１１の内面で互いに対向する２平面１１ｂに直交する方向となるように当該２平面間に介挿されている。

《ダストコアの詳細》
上記外コア１１及び内コア１２を構成するダストコアは、粉砕粉とされた軟磁性粉末と、その表面を覆う絶縁被膜と、バインダとを含む原材料に、圧縮成形及び熱処理を施すことによって製造される。軟磁性粉末としては、純鉄（Ｆｅ）、又は、鉄を含むＦｅ−Ｓｉ合金系若しくはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金系が適する。さらに、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ合金系（アモルファスダストコア）も使用可能である。

本実施形態における軟磁性粉末は、具体的には、主成分の鉄（Ｆｅ）の他、約９．５重量％の珪素（Ｓｉ）と、約５．５重量％のアルミニウム（Ａｌ）とを含む。軟磁性粉末を覆う絶縁被膜は、シリコーン樹脂を熱硬化させたものである。また、バインダは、アクリル樹脂である。軟磁性粉末の平均粒径は、３０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、本例では、約１５０μｍとした。本例の平均粒径とすることにより、磁気的な異方性が少なくなり、このことは、チョークコイルのコアの材料として好ましい。成形のためのプレスは、室温にて１０［ｔ／ｃｍ²］の圧力で行った。また、成形後、窒素雰囲気中で、７５０℃にて１時間の熱処理を行った。

すなわち、上記ダストコアの主な製造工程は、（１）軟磁性粉末に絶縁皮膜を被覆後、バインダを混合する工程、（２）プレス工程、（３）熱処理工程、の３工程となる。比較のために、アモルファスリボンの製造工程は、（i）冷間圧延、（ii）積層／巻き付け、（iii）接着（加熱、加圧）、（iv）カット、（v）熱処理、の少なくとも５工程が必要である。すなわち、ダストコアは、アモルファスリボンに比べて、製造工程が少ないという利点がある。

また、アモルファスリボンは、リボンの平面に沿って磁束が通り易くなるため、磁気的な異方性が強く現れ易い。そのため、図１の構成において仮に外コア１１及び内コア１２がアモルファスリボンであったとすると、内コア１２の端面と対向する外コア１１に渦電流が発生し、渦電流損が大きくなる。その点、異方性の少ないダストコアは、渦電流が発生しにくい。

《ボビンの詳細》
図２は、コイル１４が巻回され、かつ、内コア１２が挿入されて所定の位置に収められた状態のボビン１３の断面図である。図において、左側の鍔部１３ｂの外面（位置決め部１３ｃを除く。）と、内コア１２の左端面とは、互いに同一平面上にある。一方、右側の鍔部１３ｂの肉厚（位置決め部１３ｃを除く。）は、内コア１２の右端面が当接する中央部１３ｂ１の厚さｔ２と、それ以外の周辺部１３ｂ２（コイル１４を側面から受ける部分）の厚さｔ１とが別々に設計され、同じ値とは限らない。すなわち、厚さｔ１は、主として鍔部１３ｂの強度を確保するための厚さであるのに対して、厚さｔ２は、内コア１２の右端面と、これに近接対向する外コア１１との磁気的なギャップを規定する厚さである。従って、必要なギャップ長が厚さｔ２となる。なお、厚さｔ１に関しては、左側の鍔部１３ｂも同一である。

《完成断面及び放熱構造》
図３は、図１の（ｃ）の状態におけるチョークコイル１０に、放熱のための構成を付加して示す断面図である。ボビン１３の挿入により位置決め部１３ｃが外コア１１の上部の端面１１ｃに当たれば、そこが、正確な装着位置である。この装着位置で、内コア１２の中心軸Ａは、外コア１１の平面１１ｂの中心（図３の紙面の上下方向の中心、及び、紙面に直交する奥行き方向の中心）にある。このようにして、容易に、内コア１２の中心軸Ａを２平面１１ｂの中心に合わせることができ、これにより、磁束をバランスよく外コア１１に通すことができる。

また、図３において、内コア１２の中心軸Ａ方向の左端部は、外コア１１の一方（左方）の平面１１ｂに当接し、右端部は有底穴１３ｄの底の厚さ（図２のｔ２）を介して他方（右方）の平面１１ｂに対向する。すなわち、内コア１２をボビン１３の有底穴１３ｄに挿入して所定の位置に収めた状態で、ボビン１３を外コア１１の枠内に装着すれば、内コア１２の一端は外コア１１に当接させ、他端は外コア１１との間に、底の厚さ（ｔ２）で規定される一定のギャップを設けることができる。これにより、ギャップの寸法管理が容易になる。

また、図３において、コイル１４の最外層の一部（下方にある部分）１４ａは、外コア１１の枠の端面１１ｄ側に露出し、かつ、端面１１ｄよりも外コア１１の内方（図の上方）にある。そこで、外コア１１の端面１１ｄ及びコイル１４の最外層の一部１４ａに対向する放熱部材１５を設ける。この放熱部材１５とは例えばウォータージャケット構造で、熱を吸収し、搬出することができるものである。外コアの１１の下方の端面１１ｄには、この放熱部材１５が当接する。また、コイル１４の最外層の一部１４ａと放熱部材１５との間に、放熱シート１６を挟み込み、固定する。放熱シート１６は、熱伝導性に優れ、柔軟性のあるシート状の熱伝導材である。

このような放熱のための構成により、外コア１１に関しては端面１１ｄを放熱部材１５に接触させることにより容易に放熱用熱伝導経路を構成することができる。また、コイル１４に関しては最外層の一部１４ａを、放熱シート１６を介して放熱部材１５に接触させることにより最短の（外コア１１経由でない）放熱用熱伝導経路を構成することができる。従って、図３の矢印で示すように、コイル１４の発生する熱を、外コア１１経由のみならず、コイル１４の最外層から放熱部材１５に伝導させることができる点で、優れた放熱効果が得られる。

図４は、図３に示した放熱シート１６とは異なる他の、放熱のための構成を設けた例を示す断面図である。図において、コイル１４全体及びボビン１３は、外コア１１の枠の両端面間に例えばエポキシ樹脂を充填することによりモールドされる。このモールドによって、外コア１１内の空間部分はエポキシ樹脂で満たされ、上下の端面１３ｃ，１３ｅと同じ平面にモールド部１７の表面がある状態（チョークコイル全体の外面にモールド部１７の表面が出ている状態）となる。

そこで、外コア１１の下方におけるモールド部１７の表面を放熱部材１５に接触させることにより、コイル１４の熱を放熱部材１５に導く最短の（外コア１１経由でない）放熱用熱伝導経路を構成することができる。従って、コイル１４の発生する熱を、外コア１１経由のみならず、モールド部１７を介して放熱部材１５に伝導させることができる点で、優れた放熱効果が得られる。

《まとめ》
以上のように、上記実施形態のチョークコイル１０によれば、外コア１１と内コア１２とが互いに別部材であることによって各々は形状が単純化され、外コア１１は方形枠状で、内コア１２は心棒状であるので、共に形状が簡素で成形が容易である。また、形状が簡素であることにより局部的な応力集中を抑制でき、ダストコアであっても機械的強度の確保が容易である。また、方形枠状の外コア１１及び心棒状の内コア１２は、それぞれ、外コア１１の枠形状及び内コア１２の中心軸方向に直交する断面形状が任意の断面で一定不変であるので、各コアのプレス成形が容易である。

また、内コア１２は、ボビン１３の中央に形成された穴（有底穴１３ｄ）に挿入されて所定の位置に収められることによって、内コア１２の中心軸Ａの方向の一端部が外コア１１の２平面１１ｂのうち一方の平面に当接し、他端部は、磁気的な所定のギャップ（図２の厚さｔ２に相当）を形成しつつ他方の平面に対向する。すなわち、内コア１２をボビン１３の穴に挿入して所定の位置に収めたものを、外コア１１の枠内に装着すれば、内コア１２の一端は外コア１１に当接させ、他端は外コア１１との間に、所定のギャップを設けることができる。これにより、ギャップの寸法管理が容易になる。

また、ボビン１３においてコイル１４を巻き付ける部位（芯体１３ａ）の、巻回軸方向に直交する断面形状は楕円であり、これは、断面形状が四角形等の多角形である場合と比べると角が無いのでコイル１４を当該部位に密着させ易い。また、断面形状が円である場合と比べると巻き方向に曲率の変化があるので、巻き付けたコイル１４が緩みにくい。従って、コイル１４の巻き付けが容易である。なお、内コア１２も相似な形状の楕円とすることで、コイル１４と内コア１２との距離を、コイル一周あたりで均一にすることができる。

なお、上記実施形態において、外コア１１は内外面ともに方形であるが、外面は必ずしも方形でなくてもよい。例えば、図６に示す変形例の外コア１１は、内面は図１と同様に一対２組の平面１１ａ，１１ｂを有する方形であるが、外面は円弧状に膨らませた形状となっている。この場合も、形状が簡素であることによる基本的な作用効果は同様であり、肉厚を増した分や、外面の丸みにより、機械的強度も向上することが期待される。
また、図１及び図６の外コア１１の内面側の方形の四隅に、ボビン１３の鍔部１３ｂの肉厚分に相当する曲率半径の丸みを設けてもよい。

《内コア及びボビンの芯体についての他の形態》
また、上記実施形態において、図１に示すボビン１３の芯体１３ａ及び内コア１２の断面形状は楕円とした。これは前述のようにコイル１４を巻き付け易い利点がある。しかしながら、断面形状は楕円に限定されない。例えば、円も可能であり、円や楕円に近似した曲線でもよい。また、長方形等の多角形でも、角を円弧状に丸めた輪郭とすれば好適である。

総括的には、ボビン１３の芯体及び内コア１２の断面形状（輪郭）は、円及び楕円を含む、丸みを帯びた外側に凸な曲線、又は、角を丸めた多角形であればよい。これらの形状は、断面形状が四角形等の、角のある多角形である場合と比べると、角が無いのでコイルを密着させ易い。また、長方形の角を丸めた形状は、巻き方向に辺の長さの変化があるので、巻き付けたコイルが緩みにくい。従って、コイルの巻き付けが容易である。
なお、前述のように、芯体１３ａの断面形状と、内コア１２の断面形状とは、互いに相似の関係にすることが、コイル１４と内コア１２との間の磁気的な距離の均一性を維持するために好適である。

図７は、内コア１２及びボビン１３の芯体１３ａの断面形状の２つの例を示す概略図である。（ａ）に示すように、図１に示したような断面形状が楕円の内コア１２及び芯体１３ａの場合、コイル１４を巻くのは容易であるが、コイル１４の最外周部が放熱シート１６に直接接触する面積が小さく、コイル１４から放熱シート１６への直接の放熱性は、さほど良くない。これは、断面形状が円であっても同じである。断面形状を長方形にすれば、コイル１４を、広い面積にわたって放熱シート１６に接触させることができるが、角があると、コイル１４を巻き付けるのが容易でない。

そこで、（ｂ）に示すように、断面形状は、長方形を基調として、角を丸めた形態が、より好適である。この場合、コイル１４を、広い面積にわたって放熱シート１６に接触させることができるとともに、コイル１４の巻き付けも容易である。実験の結果、長辺の長さＷ、短辺の長さＢ、角の曲率半径Ｒｂの関係は、
Ｗ＝１．５×Ｂ
Ｒｂ＝Ｂ／３
であることが好ましい。

《内コア等についての他の形態》
図８は、内コア１２についての他の構成を示す斜視図である。上記実施形態では、内コア１２を１本の心棒状（図１）に形成したが、図８に示すように中心軸Ａの軸方向に分割して、それらの間にスペーサ１８を挟む構成としてもよい。これは２分割の例であるが、３分割あるいはそれ以上に分割することも可能である。この場合、スペーサ１８を、例えば非磁性体である樹脂製とすることにより、スペーサ１８の厚さで磁気的なギャップを確保することができる。

すなわち、この場合、図２，図３に示したようにボビン１３の構造によって磁気的なギャップを確保することは必ずしも必要では無くなるので、ボビン１３の有底穴１３ｄは貫通穴に変更し、内コア１２の両端面を外コア１１に当接させる構成とすることも可能である。但し、図２に示すようなボビン１３の有底穴１３ｄの底の厚さでギャップを確保する構成と、内コア１２にスペーサ１８を挟む図８のような構成とを、併用してもよい。その場合には、有底穴１３ｄの底の厚さとスペーサ１８の厚さとの合計にて、必要量の磁気的なギャップを確保することになる。また、スペーサ１８は、必ずしも非磁性体でなくてもよい。例えば、磁性体ではあるが、内コア１２よりも磁気抵抗の大きい材質を選択することによって、ギャップに近似した作用（磁気飽和抑制）を持たせることもできる。

《ボビンについての他の形態》
図９は、他の形態に係るボビン１３を示す斜視図である。基本的な特徴として、ボビン１３が芯体１３ａ及びその両端の鍔部によって構成されている点、芯体１３ａに有底穴１３ｄが形成されている点、及び、鍔部に位置決め部１３ｃが形成されている点は、図１のボビン１３と同様である。但し、芯体１３ａの断面形状（輪郭）は楕円ではなく、図７の（ｂ）に示したような四隅を丸めた長方形である例を示している。

図１に示すボビン１３との主要な違いは、まず、一方の鍔部１３ｂより他方の鍔部１３ｆの方が、厚肉になっている点、及び、その鍔部１３ｆに、その他の面より低くなる凹部１３ｇが形成されている点である。鍔部１３ｆの厚さに余裕があることによって、このような凹部１３ｇを容易に形成することができる。この凹部１３ｇ及びその端壁１３ｈにコイル１４の巻端を沿わせることにより、コイル１４の巻き付けが容易になる。

図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線断面図である。有底穴１３ｄの底が厚さｔ２の磁気的なギャップを構成する点は、図２と同様であるが、このギャップ側の鍔部１３ｆは、厚さが例えばｔ３であり、左側の鍔部１３ｂの厚さｔ１より分厚い。

図１１は、図１０に示すボビン１３にコイル１４を巻回したものを、外コア１１内に装着した状態を示す部分断面図である。図中の矢印付きの線は、内コア１２から外コア１１へ流れ込むべき磁束が外側へ漏れて、漏れ磁束φとなっている状態を示している。コイル１４の内周・右端寄りの電線がこのような漏れ磁束φを浴びると、電線に渦電流損が発生する。従って、なるべく漏れ磁束φを浴びないようにするのが好ましいのであるが、ギャップ側の鍔部１３ｆを分厚くしたことによって、その分、漏れ磁束φから離れるように電線が左方へ引いた形となり、結果的に、電線が浴びる漏れ磁束の量が少なくなる。従って、チョークコイル１０の損失が低減される。

図１２は、さらに他の形態に係るボビン１３を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は鍔部１３ｆ側から見た側面図である。このボビン１３は、内コアを収容する穴１３ｊの底が抜けており、底孔１３ｋが形成されている。なお、ここでは一例として、内コアは円柱状であり、穴１３ｊも、それに対応した形状であるとする。底孔１３ｋの直径は、穴１３ｊの内径より小さく、従って、底孔１３ｋの縁１３ｋ１が、内コアを当接させるストッパとなる。また、縁１３ｋ１の厚さ（ｔ２）により、磁気的なギャップが形成される。このような底孔１３ｋを形成することによって、ボビン１３にコイルを巻く際にボビン１３の回転軸となる治具を通すことができる利点が生じる。コイルを巻回した後の底孔１３ｋの空間は、何も入れずに空間として存置してもよいし、放熱材や樹脂を充填してもよい。

なお、ボビン１３の鍔部１３ｂ（位置決め部１３ｃも含む。）又は１３ｆは、外コア１１への安定装着や位置決めの便宜、さらには放熱性向上のためには、図１，図９，又は図１２の形状（四角い形状）が好適であるが、図１５に示したような環状鍔部（１０２ａ）を有するボビン（内コアは円柱状）も採用可能ではある。この場合も、外コアと内コアとが互いに別部材であることによって各々は形状が単純化され、成形が容易であり、ダストコアであっても機械的強度の確保が容易である、という基本的作用効果は得られる。

《ボビンの固定》
図１３は、図１２のタイプのボビン１３を用いた場合の、チョークコイル１０の断面図である。ボビン１３は本来、外コア１１内への緊密な装着によって、安定して外コア１１に保持される。また、位置決め部１３ｃの存在によって図の下方向には動かない。しかし、より確実に外コア１１とボビン１３とを相互に固定するには、接着剤１９の塗布後に外コア１１にボビン１３を挿入することが好ましい。接着剤としては、シリコン系が好ましいが、エポキシ系も使用可能である。

《コイルの種類》
図１４は、コイルの断面形状の種類を示す図である。図２その他に示したコイル１４の電線（絶縁電線）は、（ａ）に示すように、断面が円形の丸線であるが、その他、（ｂ）に示すような断面が正方形状の平角線コイル１４ｆや、（ｃ）に示すような、断面が長方形状の平角線の短辺を内径面として巻いたエッジワイズコイル１４ｗも使用可能である。エッジワイズコイルは、（ａ）の丸線、（ｂ）の平角線に比べて巻きにくいが、占積率が大きく、大電流には好適である。

《その他》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ チョークコイル
１１ 外コア
１１ｂ 平面
１１ｄ 端面
１２ 内コア
１３ ボビン
１３ａ 芯体
１３ｂ，１３ｆ 鍔部
１３ｃ 位置決め部
１３ｄ 有底穴
１３ｇ 凹部
１３ｊ 穴
１４ コイル
１５ 放熱部材
１７ モールド部
１８ スペーサ

（５）また、上記（４）のチョークコイルにおいて、上記一端の鍔部に、コイルの巻端を沿わせる凹部が形成されていてもよい。
この場合、厚肉の鍔部は厚さに余裕があるので、凹部を容易に形成することができる。

図４は、図３に示した放熱シート１６とは異なる他の、放熱のための構成を設けた例を示す断面図である。図において、コイル１４全体及びボビン１３は、外コア１１の枠の両端面間に例えばエポキシ樹脂を充填することによりモールドされる。このモールドによって、外コア１１内の空間部分はエポキシ樹脂で満たされ、上下の端面１１ｃ，１１ｄと同じ平面にモールド部１７の表面がある状態（チョークコイル全体の外面にモールド部１７の表面が出ている状態）となる。

Claims (11)

1. ダストコアであって、少なくとも内面側の形状が方形枠状の外コアと、
   コイルが巻回された状態で前記外コアの枠内に装着されたボビンと、
   前記ボビンの磁心となるダストコアであって、前記コイルの巻回軸方向と平行な中心軸を有する心棒状の形状を有し、当該中心軸が前記外コアの内面で互いに対向する２平面に直交する方向となるように当該２平面間に介挿されている内コアと
   を備えていることを特徴とするチョークコイル。
2. 前記内コアは、前記ボビンの中央に形成された穴に挿入されて所定の位置に収められることによって、当該内コアの中心軸方向の一端部が前記２平面のうち一方の平面に当接し、他端部は、磁気的な所定のギャップを形成しつつ他方の平面に対向する請求項１記載のチョークコイル。
3. 前記穴は有底穴であり、前記他端部は、当該有底穴の底の厚さを介して前記他方の平面に対向する請求項２記載のチョークコイル。
4. 前記ボビンの両端には鍔部が形成され、一端の鍔部は他端の鍔部より厚肉であり、当該一端の鍔部側に前記ギャップが存在する請求項２又は３に記載のチョークコイル。
5. 前記一端の鍔部に、前記コイルの巻端を沿わせる凹部が形成されている請求項４記載のチョークコイル。
6. 前記内コアは、その中心軸の方向において複数片に分割され、当該複数片の相互間に磁気的なギャップとなる部材を挟んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。
7. 前記ボビンには、前記内コアの中心軸を、前記２平面の中心に合わせる位置決め部が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。
8. 前記ボビンに巻回されたコイルの最外層の一部は、前記外コアの枠の一端面側に露出し、かつ、当該一端面よりも当該外コアの内方にあり、当該一端面及び当該最外層の一部に対向して放熱部材が設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。
9. 前記外コア及び前記内コアを形成するダストコアは、絶縁皮膜で覆われた軟磁性粉末を圧縮成形及び熱処理したものであり、当該軟磁性粉末の平均粒径は約１５０μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。
10. 前記ボビンにおいて前記コイルを巻き付ける部位の、前記巻回軸方向に直交する断面形状は、円及び楕円を含む、丸みを帯びた外側に凸な曲線、又は、角を丸めた多角形である請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。
11. 前記外コアの枠の両端面間に樹脂を充填して前記コイル及び前記ボビンをモールドした請求項１〜３のいずれか１項に記載のチョークコイル。

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