JPWO2017169621A1 - コモンモードチョークコイル - Google Patents

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Abstract

コモンモードチョークコイルは、環状のコアと、互いに対向するように前記コアに巻回された第１コイルおよび第２コイルとを有する。コアの形状は、コアの中心軸方向からみて、正方形または長軸および短軸を含む長形形状である。第１コイルおよび第２コイルは、それぞれ、単層巻である。コアの周方向に直交する横断面の面積は、コアの周方向に沿って一定である。コアの横断面の形状は、四角形である。

Description

本発明は、コモンモードチョークコイルに関する。
従来、コイル部品としては、特開２００６−１６５２１２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。図８に示すように、このコイル部品１００は、円環状のコア１０１と、互いに対向するようにコア１０１に巻回された第１コイル１１０および第２コイル１２０とを有する。第１コイル１１０および第２コイル１２０は、コア１０１の内径孔部に位置する内側ワイヤ部材１１１，１２１と、コア１０１の径方向外側に位置する外側ワイヤ部材１１２，１２２と、内側ワイヤ部材１１１，１２１と外側ワイヤ部材１１２，１２２とを接続する配線１１３，１２３とを有する。
特開２００６−１６５２１２号公報
ところで、前記従来のコイル部品１００では、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とを、コア１０１の内周面１０１ａに沿って、配列すると、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが、周方向に接近する。つまり、コア１０１の内径孔部で第１、第２コイル１１０，１２０の内側に、デッドスペースＤが存在する。
ここで、コア１０１の径方向の幅を大きくして、コイル部品１００のＬ値を大きくしようとすると、コア１０１を径方向内側に広げ、または、コア１０１を径方向外側に広げることが考えられる。
ところが、コア１０１を径方向外側に広げようとすると、コイル部品１００の外形寸法の制約を受けて、コア１０１を径方向外側に広げることができない。
一方、コア１０１を径方向内側に広げようとすると、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが、周方向に接触して、コア１０１を径方向内側に広げることができない。つまり、コア１０１の内径を小さくしていくと、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが周方向に接触して、デッドスペースＤを低減できない。
そこで、本発明の課題は、コアの径方向の断面積を増加してＬ値を大きくすることができるコモンモードチョークコイルを提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のコモンモードチョークコイルは、
環状のコアと、
互いに対向するように前記コアに巻回された第１コイルおよび第２コイルと
を備え、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形または長軸および短軸を含む長形形状であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、それぞれ、単層巻であり、
前記コアの周方向に直交する横断面の面積は、前記コアの周方向に沿って一定であり、前記コアの横断面の形状は、四角形である。
ここで、長形形状とは、長方形、長円形および楕円形を含む。正方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。コアの横断面の四角形の四隅の形状は、直角のみならず曲面（Ｒ面）を含む。
ここで、単層巻とは、コイルがコアに１層分巻かれていることを意味する。
本発明のコモンモードチョークコイルによれば、コアの形状は、正方形または長形形状であり、第１コイルおよび第２コイルは、互いに対向するようにコアに巻回されている。これにより、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回すことができ、または、第１コイルおよび第２コイルを、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回すことができる。
これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向または長形形状の長軸方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向または長形形状の短軸方向に接近させることができる。つまり、第１コイルおよび第２コイルが一辺が延びる方向または短軸方向に接触するまで、コアの内径孔部を一辺が延びる方向または短軸方向に小さくして、コアの内径孔部のデッドスペースを低減できる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。
前記実施形態によれば、コアの形状は、正方形であり、第１コイルおよび第２コイルは、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向に接近させることができる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回される。
前記実施形態によれば、コアの形状は、長形形状であり、第１コイルおよび第２コイルは、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回される。これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、長形形状の長軸方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、長形形状の短軸方向に接近させることができる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、前記第１コイル４１および前記第２コイルは、それぞれ、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸方向の最外形より内側に配置されている。
前記実施形態によれば、コモンモードチョークコイルにおける長軸方向の大きさを低減できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアを収納するケースを有し、
前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、矩形であり、
前記コアの形状が正方形であるとき、前記コアは、前記コアの一辺が延びる方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納され、
一方、前記コアの形状が長形形状であるとき、前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される。
前記実施形態によれば、ケースの形状は、矩形であり、コアは、コアの一辺が延びる方向または長軸方向とケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケースに収納される。これにより、コアの外面とケースの内面との間に、第１コイルと第２コイルとを配置できるスペースを確保しつつ、コアの外面とケースの内面との間のデッドスペースを低減するようにコアを外径側に広げることができる。この結果、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長方形であり、
前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの長軸方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される。
前記実施形態によれば、コアは、コアの長軸方向とケースの長軸方向が同じ方向となるように、ケースに収納されるので、コアのケースに対する占積率を増加できるように、コアをケースに収納することができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、複数のワイヤ部材が接続されてなり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルに取り付けられ、前記ケースの隅に配置された筒状のフェライトビーズを有し、
前記複数のワイヤ部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ワイヤ部材と、略直線状に延在された直線ワイヤ部材とを含み、
前記コアには、前記折曲ワイヤ部材と前記直線ワイヤ部材とが交互に接続されて巻回され、
前記フェライトビーズには、前記直線ワイヤ部材が挿入されている。
前記実施形態によれば、コアには、折曲ワイヤ部材と直線ワイヤ部材とが交互に接続されて巻回され、フェライトビーズには、直線ワイヤ部材が挿入されている。これにより、折曲ワイヤ部材は、コアにのみ配置されることになり、折曲ワイヤ部材の種類を１種類とできる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
Φdw<2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
(Φdw＋2Cc-p)＞2Rinである。
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
前記実施形態によれば、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
Φdw≧2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
(4−πΦdw＋4Cp-p)<(2π−2Cc-p＋2(4−π)Rin)である。
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
前記実施形態によれば、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸に交差しない。
前記実施形態によれば、第１コイルと第２コイルの間に、コアの長軸に沿った絶縁スペースを確保できる。
本発明のコモンモードチョークコイルによれば、コアは、正方形または長形形状の環状であり、第１コイルおよび第２コイルは、複数のワイヤ部材からなって、互いに対向するようにコアに巻回されているので、コアの径方向の断面積を増加して、Ｌ値を大きくすることができる。
本発明の第１実施形態のコモンモードチョークコイルを示す上方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの下方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの内部を示す上方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの分解斜視図である。 コモンモードチョークコイルの平面図である。 円形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す平面図である。 長形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す平面図である。 本発明のコモンモードチョークコイルの第２実施形態を示す平面図である。 従来のコイル部品を示す平面図である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のコモンモードチョークコイルを示す上方斜視図である。図２は、コモンモードチョークコイルの下方斜視図である。図３は、コモンモードチョークコイルの内部を示す上方斜視図である。図４は、コモンモードチョークコイルの分解斜視図である。図５は、コモンモードチョークコイルの平面図である。
図１から図５に示すように、コモンモードチョークコイル１は、ケース２と、ケース２内に収納された環状のコア３と、互いに対向するようにコア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２と、第１コイル４１および第２コイル４２に取り付けられた第１〜第４フェライトビーズ６１〜６４とを有する。
ケース２は、底板部２１と、底板部２１を覆う箱状の蓋部２２とを有する。ケース２は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂、または、セラミックスから構成される。底板部２１には、コア３が設置されている。底板部２１には、コア３の中心軸Ｃが直交するように、コア３が設置されている。コア３の中心軸Ｃとは、コア３の内径孔部の中心軸をいう。ケース２（底板部２１および蓋部２２）の形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、矩形である。この実施形態では、ケース２の形状は、正方形である。なお、ケース２の形状は、長方形であってもよい。
底板部２１には、電極端子５１〜５４が取り付けられている。第１電極端子５１と第２電極端子５２は、底板部２１の矩形の互いに対向する２つの隅に位置し、第３電極端子５３と第４電極端子５４は、底板部２１の矩形の互いに対向する２つの隅に位置している。第１電極端子５１と第３電極端子５３は、互いに対向し、第２電極端子５２と第４電極端子５４は、互いに対向している。
電極端子５１〜５４は、底板部２１の底面に取り付けられている。底板部２１には、ケース２の外側と内側を貫通する孔部２１ａが設けられている。電極端子５１〜５４は、孔部２１ａと重なり、孔部２１ａからケース２の内側に露出している。
コア３の形状（つまり、コア３の内周面および外周面の形状）は、中心軸Ｃ方向からみて、長軸Ｌおよび短軸Ｓを含む長形形状である。長軸Ｌとは、長径または長辺方向で中心軸Ｃと交差する対称軸をいい、短軸Ｓとは、短径または短辺方向で中心軸Ｃと交差する対称軸をいう。コア３は、中心軸Ｃ方向からみて、長軸Ｌに沿って延在し対向する一対の長手部分３１と、短軸Ｓに沿って延在し対向する一対の短手部分３２とを含む。この実施形態では、コア３の形状は、長円形である。なお、コア３の形状は、長方形または楕円形であってもよく、円形を除く。長方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。また、コアの形状は、正方形であってもよい。正方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。コア３の周方向に直交する横断面の面積は、コア３の周方向に沿って一定であり、コア３の横断面の形状は、四角形である。コア３の横断面の四角形の四隅の形状は、直角のみならず曲面（Ｒ面）を含む。
コア３は、例えば、フェライトなどのセラミックコア、または、金属系コアから構成される。コア３は、中心軸Ｃ方向に対向する２つの端面を有する。一方の端面は、底板部２１の内面に対向する。他方の端面は、蓋部２２の内面に対向する。コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２（底板部２１）の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケース２に収納される。
第１コイル４１は、第１電極端子５１と第２電極端子５２との間で、コア３に巻回されている。第１コイル４１の一端は、第１電極端子５１に接続される。第１コイル４１の他端は、第２電極端子５２に接続される。
第２コイル４２は、第３電極端子５３と第４電極端子５４との間で、コア３に巻回されている。第２コイル４２の一端は、第３電極端子５３に接続される。第２コイル４２の他端は、第４電極端子５４に接続される。
第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の長形形状の短軸Ｓ方向に対向するように、長形形状の長軸Ｌ方向に沿って巻回される。つまり、第１コイル４１は、コア３の一方の長手部分３１に巻回され、第２コイル４２は、コア３の他方の長手部分３１に巻回される。第１コイル４１のコア３に対する巻方向と第２コイル４２のコア３に対する巻方向とは、逆方向となる。第１コイル４１の巻数と第２コイル４２の巻数とは、同じである。第１コイル４１および第２コイル４２は、それぞれ、単層巻である。第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、コア３の長軸Ｌに交差しない。このように、第１コイル４１と第２コイル４２の間に、コア３の長軸Ｌに沿った絶縁スペースを確保できる。第１コイル４１および第２コイル４２は、それぞれ、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、コア３の長軸Ｌ方向の最外形より内側に配置されている。これにより、コモンモードチョークコイル１における長軸Ｌ方向の大きさを低減できる。
第１〜第４フェライトビーズ６１〜６４は、例えば、ＮｉＺｎ，ＭｎＺｎなどの磁性体から構成される。フェライトビーズ６１〜６４は、筒状に形成され、ケース２の四隅に配置されている。フェライトビーズ６１〜６４のそれぞれの軸は、コア３の中心軸Ｃと平行である。フェライトビーズ６１〜６４は、コア３の径方向外側に位置する。
第１フェライトビーズ６１は、第１コイル４１の一端側（第１電極端子５１側）に位置する。第２フェライトビーズ６２は、第１コイル４１の他端側（第２電極端子５２側）に位置する。第３フェライトビーズ６３は、第２コイル４２の一端側（第３電極端子５３側）に位置する。第４フェライトビーズ６４は、第２コイル４２の他端側（第４電極端子５４側）に位置する。
第１コイル４１は、複数のワイヤ部材が接続されてなる。複数のワイヤ部材は、プリント配線でなく、棒状部材である。ワイヤ部材は、剛性を有してもよく、または、可撓性を有してもよい。複数のワイヤ部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ワイヤ部材４１０と、略直線状に延在された直線ワイヤ部材４１１，４１２，４１３とを含む。第１コイル４１は、一端から他端に順に、第１直線ワイヤ部材４１１と、第２直線ワイヤ部材４１２と、複数組（この実施形態では５組）の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３と、第１直線ワイヤ部材４１１とを含む。第１、第２、第３直線ワイヤ部材４１１，４１２，４１３の長さは、互いに異なる。
ワイヤ部材４１０〜４１３は、例えば、ポリアミドイミド銅線であり、銅線と銅線を覆う絶縁被膜とを有する。絶縁被膜の厚みは、例えば、０．０２９ｍｍ〜０．０７２ｍｍである。また、絶縁被膜は、絶縁コートに覆われており、絶縁コートの材料は、ポリオレフィン樹脂である。
折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３は、交互に接続される。折曲ワイヤ部材４１０の一端に第３直線ワイヤ部材４１３の一端を接続し、第３直線ワイヤ部材４１３の他端を他の折曲ワイヤ部材４１０の一端に接続する。これを繰り返すことにより、複数の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３は、コア３に螺旋状に巻回される。つまり、１組の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３によって、１ターンの単位要素が構成される。図５中、折曲ワイヤ部材４１０の中の数字は、ターン数を示す。第１コイル４１は、コア３に５ターン巻回されている。
第１、第２フェライトビーズ６１，６２には、第１直線ワイヤ部材４１１が挿入されている。第１フェライトビーズ６１に挿入された第１直線ワイヤ部材４１１は、第１電極端子５１に接続される。第２フェライトビーズ６２に挿入された第１直線ワイヤ部材４１１は、第２電極端子５２に接続される。
第２コイル４２は、第１コイル４１と同様に、複数のワイヤ部材から構成される。つまり、第２コイル４２は、一端から他端に順に、第１直線ワイヤ部材４２１と、第２直線ワイヤ部材４２２と、複数組（この実施形態では５組）の折曲ワイヤ部材４２０および第３直線ワイヤ部材４２３と、第１直線ワイヤ部材４２１とを含む。コア３には、折曲ワイヤ部材４２０および第３直線ワイヤ部材４２３が交互に接続されて巻回されている。第２コイル４２は、コア３に５ターン巻回されている。第３、第４フェライトビーズ６３，６４には、第１直線ワイヤ部材４２１が挿入されている。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３の形状は、長形形状であり、第１コイル４１および第２コイル４２は、複数のワイヤ部材からなって、互いに対向するようにコア３に巻回されている。そして、第１コイル４１および第２コイル４２は、長形形状の短軸Ｓ方向に対向するように、長形形状の長軸Ｌ方向に沿って巻回される。
これにより、コア３の内径孔部に位置する第１コイル４１のワイヤ部材（折曲ワイヤ部材４１０の一部）および第２コイル４２のワイヤ部材（折曲ワイヤ部材４２０の一部）を、コア３の内面に沿って、長形形状の長軸Ｌ方向に配列することができる。そして、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、長形形状の短軸Ｓ方向に接近させることができる。つまり、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材が短軸Ｓ方向に接触するまで、コア３の内径孔部を短軸Ｓ方向に小さくして、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減できる。したがって、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減するようにコア３を内径孔部側に広げることができ、コア３の径方向の断面積（つまり、コア３の中心軸Ｃに直交する方向の断面積）を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
Ｌ値について説明する。インダクタンスＬは、以下の（式１）に基づいている。
L=(μ0μT2Se)/Le （式１）
L：インダクタンス[H]
μ0：空気透磁率[H/m]
μ：比透磁率(コア)[-]
T：各コイルの巻数[-]
Se：コア断面積(コアの中心軸に直交する断面の面積)[m2]
Le：磁路長[m]
長形コアを用いることで、コアに囲まれた内側の面積を小さくできるので、その分コアの断面積を大きくできる。それによって、Ｌ値を向上できる。長形コアの構造によれば、円形コアに比べて、磁路長Leが長くなりＬ値向上には不利になる場合があるが、それ以上にコア断面積Seを向上させることができる。その結果、Ｌ値を向上できる。
ここで、長形コアの磁路長が、円形コアの磁路長よりも短くなるとき、Ｌ値を一層向上できる。このときの条件について説明する。
図６Ａは、円形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す。図６Ａに示すように、コモンモードチョークコイル１００は、円形コア１０１と、円形コア１０１に巻回された第１コイル１１０および第２コイル１２０とを有する。図６Ａに示すように寸法を定義し、コア寸法やコア磁路長を一般式にすると、
Φdcc=2／π(lz＋TΦdw＋Cp-p(T−1))
Φdci=Φdcc＋Φdw＋2Cc-p
Le2=π(Φdci＋Wa)
となる。
Le2：コアの磁路長(コアの径方向の幅の中心を通るコアの周方向の長さ)[mm]
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス(コア内面とワイヤ部材の間の距離)[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス(コア内面において隣接するワイヤ部材間の距離)[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Wa：コアの径方向の幅[mm]
T：各コイルの巻数[-]
Φdci：コアの内径[mm]
Φdcc：コア内面におけるコイルの中心径[mm]
図６Ｂは、長形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す。図６Ｂに示すように、コモンモードチョークコイル１は、長形コア３と、長形コア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２とを有する。図６Ｂに示すように寸法を定義し、コア磁路長を一般式にすると、
Le1=2Lci＋2Wci＋πWa＋2(π−4)Rin
Φdw<2Rinであるとき、Lci=（T−1）（Φdw＋Cp-p）＋2Rinとなり、
Φdw≧2Rinであるとき、Lci=TΦdw＋(T＋1)Cp-pとなり、
(lz＋2Φdw＋Cc-p)<2Rinであるとき、Wci=2Rinとなり、
(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、Wci=lz＋2(Φdw＋Cp-p)となる。
Le1：コアの磁路長(コアの径方向の幅の中心を通るコアの周方向の長さ)[mm]
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス(コア内面とワイヤ部材の表面の間の距離)[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス(コア内面において隣接するワイヤ部材の表面間の距離)[mm]
lz：コア内面における第１コイル表面と第２コイル表面の間の最短距離[mm]
Wa：コアの径方向の幅[mm]
T：各コイルの巻数[-]
Rin：コア内面の４隅の曲率半径[mm]
Lci：コア内面の長軸方向の内径[mm]
Wci：コア内面の短軸方向の内径[mm]
ここで、Φdw,Cc-p,Cp-p,lz,Wa,Tについて、円形コア（図６Ａ）と長形コア（図６Ｂ）は、同じ値である。
そして、長形コアの磁路長Le1が、円形コアの磁路長Le2よりも短いと、Ｌ値を一層向上できる。つまり、ΔLe=Le2−Le1としたとき、ΔLe>0であると、Ｌ値を一層向上できる。
具体的に述べると、
Φdw<2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
(Φdw＋2Cc-p)＞2Rinである。・・・式(１)
Φdw≧2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
(4−πΦdw＋4Cp-p)<(2π−2Cc-p＋2(4−π)Rin)である。・・・式(２)
このように、上記２つの関係式(１)(２)の少なくとも１つの関係式を満たすと、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３の形状が、正方形であるとき、第１コイル４１および第２コイル４２は、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。これにより、コア３の内径孔部に位置する第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、コア３の内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向に配列することができる。そして、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、正方形の一辺が延びる方向に接近させることができる。したがって、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減するようにコア３を内径孔部側に広げることができ、コア３の径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、ケース２の形状は、矩形であり、コア３の形状は、長形形状である。コア３は、コア３の長軸方向とケース２の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケース２に収納される。これにより、コア３の外面とケース２の内面との間に、第１コイル４１のワイヤ部材と第２コイル４２のワイヤ部材とを配置できるスペースを確保しつつ、コア３の外面とケース２の内面との間のデッドスペースＤを低減するようにコア３を外径側に広げることができる。この結果、コア３の径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。なお、コア３の形状が正方形であるとき、コア３の一辺が延びる方向とケース２の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、コア３をケース２に収納することで、同様の効果を有する。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３には、折曲ワイヤ部材４１０，４２０と第３直線ワイヤ部材４１３，４２３とが交互に接続されて巻回され、フェライトビーズ６１〜６４には、第１直線ワイヤ部材４１１が挿入されている。これにより、折曲ワイヤ部材４１０，４２０は、コア３にのみ配置されることになり、折曲ワイヤ部材４１０，４２０の種類を１種類とできる。これに対して、折曲ワイヤ部材を、コアおよびフェライトビーズにともに巻回すように取り付けると、折曲ワイヤ部材の種類が増加する。
（第２実施形態）
図７は、本発明のコモンモードチョークコイルの第２実施形態を示す平面図である。第２実施形態は、第１実施形態とは、ケースの形状が相違する。この相違する構成を以下に説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号は、第１実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
図７に示すように、ケース２Ａの形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、長方形である。コア３の形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、長形形状（この実施形態では、長円形）である。コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２Ａの長軸方向が同じ方向となるように、ケース２Ａに収納される。なお、図７では、コイルおよびフェライトビーズを省略して描いている。
したがって、コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２Ａの長軸方向が同じ方向となるように、ケース２Ａに収納されるので、コア３のケース２Ａに対する占積率を増加できるように、コア３をケース２Ａに収納することができる。
（実施例）
次に、表１に、本実施例の長円形コアを用いたコモンモードチョークコイルと、従来の円形コアを用いたコモンモードチョークコイルとの比較を示す。
［表１］
Figure 2017169621
長円形コアおよび円形コアにおいて、コイルの線径の直径を１．８ｍｍとし、コイルの巻数を５ターンとした。ケースの外形寸法を２０ｍｍ×２０ｍｍ×１１．５ｍｍとし、ケースの内形寸法を１９ｍｍ×１９ｍｍ×１０．５ｍｍとした。コアの材料をＭｎＺｎ（μ´＝１００００）とした。フェライトビーズをケースの四隅に配置した。長円形コアの内側四隅のＲ寸法は、３ｍｍとした。
また、第１コイルおよび第２コイルは、それぞれ、単層巻である。コアの周方向に直交する横断面の面積は、コアの周方向に沿って一定である。コアの横断面の形状は、四角形である。第１コイルと第２コイルの間に、絶縁距離を設けている。コアの中心軸方向の高さは、コアの周方向に沿って一定である。隣接するワイヤ部材の間に距離を設けている。コイル（ワイヤ部材）の線径は、一定である。Ｌ値は、上記（式１）に基づいて計算した。
表１から分かるように、Ｌ値とＲｄｃにおいて、長円形コアが円形コアよりも大きくなった。長円形コアのＬ値は、円形コアのＬ値よりも６．１％高くなった。この理由として、長円形コアの磁路長は、円形コアの磁路長よりも９％大きいものの、長円形コアの断面積は、円形コアの断面積よりも１４％大きいためである。断面積を増加させたことによるＬ値向上の効果が、磁路長が大きくなったことによるＬ値低減の効果を上回るため、Ｌ値は高くなる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、第１と第２実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
前記実施形態では、フェライトビーズの数量は、４つであるが、増減してもよい。フェライトビーズは、コアの径方向外側に位置しているが、コアの径方向内側に位置してもよい。ケースは、矩形であるが、円形などであってもよい。
長形形状のコア及び矩形のケースを用いて、長形形状の短軸方向に対向するようにワイヤ部材を配置する場合において、フェライトビーズを用いないときは、コアの短手部分の断面積を大きくすることにより、磁性体の断面積を大きくすることができる。
１ コモンモードチョークコイル
２，２Ａ ケース
２１ 底板部
２１ａ 孔部
２２ 蓋部
３ コア
３１ 長手部分
３２ 短手部分
４１ 第１コイル
４１０ 折曲ワイヤ部材
４１１〜４１３ 第１〜第３直線ワイヤ部材
４２ 第２コイル
４２０ 折曲ワイヤ部材
４２１〜４２３ 第１〜第３直線ワイヤ部材
５１〜５４ 第１〜第４電極端子
６１〜６４ 第１〜第４フェライトビーズ
Ｃ 中心軸
Ｄ デッドスペース
Ｌ 長軸
Ｓ 短軸
本発明は、コモンモードチョークコイルに関する。
従来、コイル部品としては、特開２００６−１６５２１２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。図８に示すように、このコイル部品１００は、円環状のコア１０１と、互いに対向するようにコア１０１に巻回された第１コイル１１０および第２コイル１２０とを有する。第１コイル１１０および第２コイル１２０は、コア１０１の内径孔部に位置する内側ワイヤ部材１１１，１２１と、コア１０１の径方向外側に位置する外側ワイヤ部材１１２，１２２と、内側ワイヤ部材１１１，１２１と外側ワイヤ部材１１２，１２２とを接続する配線１１３，１２３とを有する。
特開２００６−１６５２１２号公報
ところで、前記従来のコイル部品１００では、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とを、コア１０１の内周面１０１ａに沿って、配列すると、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが、周方向に接近する。つまり、コア１０１の内径孔部で第１、第２コイル１１０，１２０の内側に、デッドスペースＤが存在する。
ここで、コア１０１の径方向の幅を大きくして、コイル部品１００のＬ値を大きくしようとすると、コア１０１を径方向内側に広げ、または、コア１０１を径方向外側に広げることが考えられる。
ところが、コア１０１を径方向外側に広げようとすると、コイル部品１００の外形寸法の制約を受けて、コア１０１を径方向外側に広げることができない。
一方、コア１０１を径方向内側に広げようとすると、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが、周方向に接触して、コア１０１を径方向内側に広げることができない。つまり、コア１０１の内径を小さくしていくと、第１コイル１１０の内側ワイヤ部材１１１と第２コイル１２０の内側ワイヤ部材１２１とが周方向に接触して、デッドスペースＤを低減できない。
そこで、本発明の課題は、コアの径方向の断面積を増加してＬ値を大きくすることができるコモンモードチョークコイルを提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のコモンモードチョークコイルは、
環状のコアと、
互いに対向するように前記コアに巻回された第１コイルおよび第２コイルと
を備え、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形または長軸および短軸を含む長形形状であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、それぞれ、単層巻であり、
前記コアの周方向に直交する横断面の面積は、前記コアの周方向に沿って一定であり、前記コアの横断面の形状は、四角形である。
ここで、長形形状とは、長方形、長円形および楕円形を含む。正方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。コアの横断面の四角形の四隅の形状は、直角のみならず曲面（Ｒ面）を含む。
ここで、単層巻とは、コイルがコアに１層分巻かれていることを意味する。
本発明のコモンモードチョークコイルによれば、コアの形状は、正方形または長形形状であり、第１コイルおよび第２コイルは、互いに対向するようにコアに巻回されている。これにより、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回すことができ、または、第１コイルおよび第２コイルを、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回すことができる。
これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向または長形形状の長軸方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向または長形形状の短軸方向に接近させることができる。つまり、第１コイルおよび第２コイルが一辺が延びる方向または短軸方向に接触するまで、コアの内径孔部を一辺が延びる方向または短軸方向に小さくして、コアの内径孔部のデッドスペースを低減できる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。
前記実施形態によれば、コアの形状は、正方形であり、第１コイルおよび第２コイルは、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、正方形の一辺が延びる方向に接近させることができる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回される。
前記実施形態によれば、コアの形状は、長形形状であり、第１コイルおよび第２コイルは、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回される。これにより、コアの内径孔部に位置する第１コイルおよび第２コイルを、コアの内面に沿って、長形形状の長軸方向に配列することができる。そして、第１コイルおよび第２コイルを、長形形状の短軸方向に接近させることができる。したがって、コアの内径孔部のデッドスペースを低減するようにコアを内径孔部側に広げることができ、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、前記第１コイル４１および前記第２コイルは、それぞれ、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸方向の最外形より内側に配置されている。
前記実施形態によれば、コモンモードチョークコイルにおける長軸方向の大きさを低減できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアを収納するケースを有し、
前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、矩形であり、
前記コアの形状が正方形であるとき、前記コアは、前記コアの一辺が延びる方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納され、
一方、前記コアの形状が長形形状であるとき、前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される。
前記実施形態によれば、ケースの形状は、矩形であり、コアは、コアの一辺が延びる方向または長軸方向とケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケースに収納される。これにより、コアの外面とケースの内面との間に、第１コイルと第２コイルとを配置できるスペースを確保しつつ、コアの外面とケースの内面との間のデッドスペースを低減するようにコアを外径側に広げることができる。この結果、コアの径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長方形であり、
前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの長軸方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される。
前記実施形態によれば、コアは、コアの長軸方向とケースの長軸方向が同じ方向となるように、ケースに収納されるので、コアのケースに対する占積率を増加できるように、コアをケースに収納することができる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、複数のワイヤ部材が接続されてなり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルに取り付けられ、前記ケースの隅に配置された筒状のフェライトビーズを有し、
前記複数のワイヤ部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ワイヤ部材と、略直線状に延在された直線ワイヤ部材とを含み、
前記コアには、前記折曲ワイヤ部材と前記直線ワイヤ部材とが交互に接続されて巻回され、
前記フェライトビーズには、前記直線ワイヤ部材が挿入されている。
前記実施形態によれば、コアには、折曲ワイヤ部材と直線ワイヤ部材とが交互に接続されて巻回され、フェライトビーズには、直線ワイヤ部材が挿入されている。これにより、折曲ワイヤ部材は、コアにのみ配置されることになり、折曲ワイヤ部材の種類を１種類とできる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
Φdw<2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋2Cc-p)≧2Rinであるとき、
(Φdw＋2Cc-p)＞2Rinである。
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
前記実施形態によれば、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、
Φdw≧2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋2Cc-p)≧2Rinであるとき、
((4−π)Φdw＋4Cp-p)<((2π−4)Cc-p＋2(4−π)Rin)である。
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
前記実施形態によれば、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
また、コモンモードチョークコイルの一実施形態では、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸に交差しない。
前記実施形態によれば、第１コイルと第２コイルの間に、コアの長軸に沿った絶縁スペースを確保できる。
本発明のコモンモードチョークコイルによれば、コアは、正方形または長形形状の環状であり、第１コイルおよび第２コイルは、複数のワイヤ部材からなって、互いに対向するようにコアに巻回されているので、コアの径方向の断面積を増加して、Ｌ値を大きくすることができる。
本発明の第１実施形態のコモンモードチョークコイルを示す上方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの下方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの内部を示す上方斜視図である。 コモンモードチョークコイルの分解斜視図である。 コモンモードチョークコイルの平面図である。 円形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す平面図である。 長形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す平面図である。 本発明のコモンモードチョークコイルの第２実施形態を示す平面図である。 従来のコイル部品を示す平面図である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のコモンモードチョークコイルを示す上方斜視図である。図２は、コモンモードチョークコイルの下方斜視図である。図３は、コモンモードチョークコイルの内部を示す上方斜視図である。図４は、コモンモードチョークコイルの分解斜視図である。図５は、コモンモードチョークコイルの平面図である。
図１から図５に示すように、コモンモードチョークコイル１は、ケース２と、ケース２内に収納された環状のコア３と、互いに対向するようにコア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２と、第１コイル４１および第２コイル４２に取り付けられた第１〜第４フェライトビーズ６１〜６４とを有する。
ケース２は、底板部２１と、底板部２１を覆う箱状の蓋部２２とを有する。ケース２は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂、または、セラミックスから構成される。底板部２１には、コア３が設置されている。底板部２１には、コア３の中心軸Ｃが直交するように、コア３が設置されている。コア３の中心軸Ｃとは、コア３の内径孔部の中心軸をいう。ケース２（底板部２１および蓋部２２）の形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、矩形である。この実施形態では、ケース２の形状は、正方形である。なお、ケース２の形状は、長方形であってもよい。
底板部２１には、電極端子５１〜５４が取り付けられている。第１電極端子５１と第２電極端子５２は、底板部２１の矩形の互いに対向する２つの隅に位置し、第３電極端子５３と第４電極端子５４は、底板部２１の矩形の互いに対向する２つの隅に位置している。第１電極端子５１と第３電極端子５３は、互いに対向し、第２電極端子５２と第４電極端子５４は、互いに対向している。
電極端子５１〜５４は、底板部２１の底面に取り付けられている。底板部２１には、ケース２の外側と内側を貫通する孔部２１ａが設けられている。電極端子５１〜５４は、孔部２１ａと重なり、孔部２１ａからケース２の内側に露出している。
コア３の形状（つまり、コア３の内周面および外周面の形状）は、中心軸Ｃ方向からみて、長軸Ｌおよび短軸Ｓを含む長形形状である。長軸Ｌとは、長径または長辺方向で中心軸Ｃと交差する対称軸をいい、短軸Ｓとは、短径または短辺方向で中心軸Ｃと交差する対称軸をいう。コア３は、中心軸Ｃ方向からみて、長軸Ｌに沿って延在し対向する一対の長手部分３１と、短軸Ｓに沿って延在し対向する一対の短手部分３２とを含む。この実施形態では、コア３の形状は、長円形である。なお、コア３の形状は、長方形または楕円形であってもよく、円形を除く。長方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。また、コアの形状は、正方形であってもよい。正方形の四隅の形状は、直角のみならず湾曲を含む。コア３の周方向に直交する横断面の面積は、コア３の周方向に沿って一定であり、コア３の横断面の形状は、四角形である。コア３の横断面の四角形の四隅の形状は、直角のみならず曲面（Ｒ面）を含む。
コア３は、例えば、フェライトなどのセラミックコア、または、金属系コアから構成される。コア３は、中心軸Ｃ方向に対向する２つの端面を有する。一方の端面は、底板部２１の内面に対向する。他方の端面は、蓋部２２の内面に対向する。コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２（底板部２１）の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケース２に収納される。
第１コイル４１は、第１電極端子５１と第２電極端子５２との間で、コア３に巻回されている。第１コイル４１の一端は、第１電極端子５１に接続される。第１コイル４１の他端は、第２電極端子５２に接続される。
第２コイル４２は、第３電極端子５３と第４電極端子５４との間で、コア３に巻回されている。第２コイル４２の一端は、第３電極端子５３に接続される。第２コイル４２の他端は、第４電極端子５４に接続される。
第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の長形形状の短軸Ｓ方向に対向するように、長形形状の長軸Ｌ方向に沿って巻回される。つまり、第１コイル４１は、コア３の一方の長手部分３１に巻回され、第２コイル４２は、コア３の他方の長手部分３１に巻回される。第１コイル４１のコア３に対する巻方向と第２コイル４２のコア３に対する巻方向とは、逆方向となる。第１コイル４１の巻数と第２コイル４２の巻数とは、同じである。第１コイル４１および第２コイル４２は、それぞれ、単層巻である。第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、コア３の長軸Ｌに交差しない。このように、第１コイル４１と第２コイル４２の間に、コア３の長軸Ｌに沿った絶縁スペースを確保できる。第１コイル４１および第２コイル４２は、それぞれ、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、コア３の長軸Ｌ方向の最外形より内側に配置されている。これにより、コモンモードチョークコイル１における長軸Ｌ方向の大きさを低減できる。
第１〜第４フェライトビーズ６１〜６４は、例えば、ＮｉＺｎ，ＭｎＺｎなどの磁性体から構成される。フェライトビーズ６１〜６４は、筒状に形成され、ケース２の四隅に配置されている。フェライトビーズ６１〜６４のそれぞれの軸は、コア３の中心軸Ｃと平行である。フェライトビーズ６１〜６４は、コア３の径方向外側に位置する。
第１フェライトビーズ６１は、第１コイル４１の一端側（第１電極端子５１側）に位置する。第２フェライトビーズ６２は、第１コイル４１の他端側（第２電極端子５２側）に位置する。第３フェライトビーズ６３は、第２コイル４２の一端側（第３電極端子５３側）に位置する。第４フェライトビーズ６４は、第２コイル４２の他端側（第４電極端子５４側）に位置する。
第１コイル４１は、複数のワイヤ部材が接続されてなる。複数のワイヤ部材は、プリント配線でなく、棒状部材である。ワイヤ部材は、剛性を有してもよく、または、可撓性を有してもよい。複数のワイヤ部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ワイヤ部材４１０と、略直線状に延在された直線ワイヤ部材４１１，４１２，４１３とを含む。第１コイル４１は、一端から他端に順に、第１直線ワイヤ部材４１１と、第２直線ワイヤ部材４１２と、複数組（この実施形態では５組）の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３と、第１直線ワイヤ部材４１１とを含む。第１、第２、第３直線ワイヤ部材４１１，４１２，４１３の長さは、互いに異なる。
ワイヤ部材４１０〜４１３は、例えば、ポリアミドイミド銅線であり、銅線と銅線を覆う絶縁被膜とを有する。絶縁被膜の厚みは、例えば、０．０２９ｍｍ〜０．０７２ｍｍである。また、絶縁被膜は、絶縁コートに覆われており、絶縁コートの材料は、ポリオレフィン樹脂である。
折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３は、交互に接続される。折曲ワイヤ部材４１０の一端に第３直線ワイヤ部材４１３の一端を接続し、第３直線ワイヤ部材４１３の他端を他の折曲ワイヤ部材４１０の一端に接続する。これを繰り返すことにより、複数の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３は、コア３に螺旋状に巻回される。つまり、１組の折曲ワイヤ部材４１０および第３直線ワイヤ部材４１３によって、１ターンの単位要素が構成される。図５中、折曲ワイヤ部材４１０の中の数字は、ターン数を示す。第１コイル４１は、コア３に５ターン巻回されている。
第１、第２フェライトビーズ６１，６２には、第１直線ワイヤ部材４１１が挿入されている。第１フェライトビーズ６１に挿入された第１直線ワイヤ部材４１１は、第１電極端子５１に接続される。第２フェライトビーズ６２に挿入された第１直線ワイヤ部材４１１は、第２電極端子５２に接続される。
第２コイル４２は、第１コイル４１と同様に、複数のワイヤ部材から構成される。つまり、第２コイル４２は、一端から他端に順に、第１直線ワイヤ部材４２１と、第２直線ワイヤ部材４２２と、複数組（この実施形態では５組）の折曲ワイヤ部材４２０および第３直線ワイヤ部材４２３と、第１直線ワイヤ部材４２１とを含む。コア３には、折曲ワイヤ部材４２０および第３直線ワイヤ部材４２３が交互に接続されて巻回されている。第２コイル４２は、コア３に５ターン巻回されている。第３、第４フェライトビーズ６３，６４には、第１直線ワイヤ部材４２１が挿入されている。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３の形状は、長形形状であり、第１コイル４１および第２コイル４２は、複数のワイヤ部材からなって、互いに対向するようにコア３に巻回されている。そして、第１コイル４１および第２コイル４２は、長形形状の短軸Ｓ方向に対向するように、長形形状の長軸Ｌ方向に沿って巻回される。
これにより、コア３の内径孔部に位置する第１コイル４１のワイヤ部材（折曲ワイヤ部材４１０の一部）および第２コイル４２のワイヤ部材（折曲ワイヤ部材４２０の一部）を、コア３の内面に沿って、長形形状の長軸Ｌ方向に配列することができる。そして、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、長形形状の短軸Ｓ方向に接近させることができる。つまり、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材が短軸Ｓ方向に接触するまで、コア３の内径孔部を短軸Ｓ方向に小さくして、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減できる。したがって、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減するようにコア３を内径孔部側に広げることができ、コア３の径方向の断面積（つまり、コア３の中心軸Ｃに直交する方向の断面積）を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
Ｌ値について説明する。インダクタンスＬは、以下の（式１）に基づいている。
L=(μ0μT2Se)/Le （式１）
L：インダクタンス[H]
μ0：空気透磁率[H/m]
μ：比透磁率(コア)[-]
T：各コイルの巻数[-]
Se：コア断面積(コアの中心軸に直交する断面の面積)[m2]
Le：磁路長[m]
長形コアを用いることで、コアに囲まれた内側の面積を小さくできるので、その分コアの断面積を大きくできる。それによって、Ｌ値を向上できる。長形コアの構造によれば、円形コアに比べて、磁路長Leが長くなりＬ値向上には不利になる場合があるが、それ以上にコア断面積Seを向上させることができる。その結果、Ｌ値を向上できる。
ここで、長形コアの磁路長が、円形コアの磁路長よりも短くなるとき、Ｌ値を一層向上できる。このときの条件について説明する。
図６Ａは、円形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す。図６Ａに示すように、コモンモードチョークコイル１００は、円形コア１０１と、円形コア１０１に巻回された第１コイル１１０および第２コイル１２０とを有する。図６Ａに示すように寸法を定義し、コア寸法やコア磁路長を一般式にすると、
Φdcc=2／π(lz＋TΦdw＋Cp-p(T−1))
Φdci=Φdcc＋Φdw＋2Cc-p
Le2=π(Φdci＋Wa)
となる。
Le2：コアの磁路長(コアの径方向の幅の中心を通るコアの周方向の長さ)[mm]
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス(コア内面とワイヤ部材の間の距離)[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス(コア内面において隣接するワイヤ部材間の距離)[mm]
lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
Wa：コアの径方向の幅[mm]
T：各コイルの巻数[-]
Φdci：コアの内径[mm]
Φdcc：コア内面におけるコイルの中心径[mm]
図６Ｂは、長形コアを含むコモンモードチョークコイルを示す。図６Ｂに示すように、コモンモードチョークコイル１は、長形コア３と、長形コア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２とを有する。図６Ｂに示すように寸法を定義し、コア磁路長を一般式にすると、
Le1=2Lci＋2Wci＋πWa＋2(π−4)Rin
Φdw<2Rinであるとき、Lci=（T−1）（Φdw＋Cp-p）＋2Rinとなり、
Φdw≧2Rinであるとき、Lci=TΦdw＋(T＋1)Cp-pとなり、
(lz＋2Φdw＋2Cc-p)<2Rinであるとき、Wci=2Rinとなり、
(lz＋2Φdw＋2Cc-p)≧2Rinであるとき、Wci=lz＋2(Φdw＋Cc-p)となる。
Le1：コアの磁路長(コアの径方向の幅の中心を通るコアの周方向の長さ)[mm]
Φdw：コイルの線径[mm]
Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス(コア内面とワイヤ部材の表面の間の距離)[mm]
Cp-p：コイルのクリアランス(コア内面において隣接するワイヤ部材の表面間の距離)[mm]
lz：コア内面における第１コイル表面と第２コイル表面の間の最短距離[mm]
Wa：コアの径方向の幅[mm]
T：各コイルの巻数[-]
Rin：コア内面の４隅の曲率半径[mm]
Lci：コア内面の長軸方向の内径[mm]
Wci：コア内面の短軸方向の内径[mm]
ここで、Φdw,Cc-p,Cp-p,lz,Wa,Tについて、円形コア（図６Ａ）と長形コア（図６Ｂ）は、同じ値である。
そして、長形コアの磁路長Le1が、円形コアの磁路長Le2よりも短いと、Ｌ値を一層向上できる。つまり、ΔLe=Le2−Le1としたとき、ΔLe>0であると、Ｌ値を一層向上できる。
具体的に述べると、
Φdw<2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋2Cc-p)≧2Rinであるとき、
(Φdw＋2Cc-p)＞2Rinである。・・・式(１)
Φdw≧2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋2Cc-p)≧2Rinであるとき、
((4−π)Φdw＋4Cp-p)<((2π−4)Cc-p＋2(4−π)Rin)である。・・・式(２)
このように、上記２つの関係式(１)(２)の少なくとも１つの関係式を満たすと、長形コアの磁路長を円形コアの磁路長よりも短くできて、Ｌ値を一層向上できる。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３の形状が、正方形であるとき、第１コイル４１および第２コイル４２は、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される。これにより、コア３の内径孔部に位置する第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、コア３の内面に沿って、正方形の他辺が延びる方向に配列することができる。そして、第１コイル４１のワイヤ部材および第２コイル４２のワイヤ部材を、正方形の一辺が延びる方向に接近させることができる。したがって、コア３の内径孔部のデッドスペースＤを低減するようにコア３を内径孔部側に広げることができ、コア３の径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、ケース２の形状は、矩形であり、コア３の形状は、長形形状である。コア３は、コア３の長軸方向とケース２の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、ケース２に収納される。これにより、コア３の外面とケース２の内面との間に、第１コイル４１のワイヤ部材と第２コイル４２のワイヤ部材とを配置できるスペースを確保しつつ、コア３の外面とケース２の内面との間のデッドスペースＤを低減するようにコア３を外径側に広げることができる。この結果、コア３の径方向の断面積を増加できて、この結果、Ｌ値を大きくすることができる。なお、コア３の形状が正方形であるとき、コア３の一辺が延びる方向とケース２の一辺が延びる方向が同じ方向となるように、コア３をケース２に収納することで、同様の効果を有する。
前記構成のコモンモードチョークコイル１によれば、コア３には、折曲ワイヤ部材４１０，４２０と第３直線ワイヤ部材４１３，４２３とが交互に接続されて巻回され、フェライトビーズ６１〜６４には、第１直線ワイヤ部材４１１が挿入されている。これにより、折曲ワイヤ部材４１０，４２０は、コア３にのみ配置されることになり、折曲ワイヤ部材４１０，４２０の種類を１種類とできる。これに対して、折曲ワイヤ部材を、コアおよびフェライトビーズにともに巻回すように取り付けると、折曲ワイヤ部材の種類が増加する。
（第２実施形態）
図７は、本発明のコモンモードチョークコイルの第２実施形態を示す平面図である。第２実施形態は、第１実施形態とは、ケースの形状が相違する。この相違する構成を以下に説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号は、第１実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
図７に示すように、ケース２Ａの形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、長方形である。コア３の形状は、コア３の中心軸Ｃ方向からみて、長形形状（この実施形態では、長円形）である。コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２Ａの長軸方向が同じ方向となるように、ケース２Ａに収納される。なお、図７では、コイルおよびフェライトビーズを省略して描いている。
したがって、コア３は、コア３の長軸Ｌ方向とケース２Ａの長軸方向が同じ方向となるように、ケース２Ａに収納されるので、コア３のケース２Ａに対する占積率を増加できるように、コア３をケース２Ａに収納することができる。
（実施例）
次に、表１に、本実施例の長円形コアを用いたコモンモードチョークコイルと、従来の円形コアを用いたコモンモードチョークコイルとの比較を示す。
［表１］
Figure 2017169621
長円形コアおよび円形コアにおいて、コイルの線径の直径を１．８ｍｍとし、コイルの巻数を５ターンとした。ケースの外形寸法を２０ｍｍ×２０ｍｍ×１１．５ｍｍとし、ケースの内形寸法を１９ｍｍ×１９ｍｍ×１０．５ｍｍとした。コアの材料をＭｎＺｎ（μ´＝１００００）とした。フェライトビーズをケースの四隅に配置した。長円形コアの内側四隅のＲ寸法は、３ｍｍとした。
また、第１コイルおよび第２コイルは、それぞれ、単層巻である。コアの周方向に直交する横断面の面積は、コアの周方向に沿って一定である。コアの横断面の形状は、四角形である。第１コイルと第２コイルの間に、絶縁距離を設けている。コアの中心軸方向の高さは、コアの周方向に沿って一定である。隣接するワイヤ部材の間に距離を設けている。コイル（ワイヤ部材）の線径は、一定である。Ｌ値は、上記（式１）に基づいて計算した。
表１から分かるように、Ｌ値において、長円形コアが円形コアよりも大きくなった。長円形コアのＬ値は、円形コアのＬ値よりも６．１％高くなった。この理由として、長円形コアの磁路長は、円形コアの磁路長よりも９％大きいものの、長円形コアの断面積は、円形コアの断面積よりも１４％大きいためである。断面積を増加させたことによるＬ値向上の効果が、磁路長が大きくなったことによるＬ値低減の効果を上回るため、Ｌ値は高くなる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、第１と第２実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
前記実施形態では、フェライトビーズの数量は、４つであるが、増減してもよい。フェライトビーズは、コアの径方向外側に位置しているが、コアの径方向内側に位置してもよい。ケースは、矩形であるが、円形などであってもよい。
長形形状のコア及び矩形のケースを用いて、長形形状の短軸方向に対向するようにワイヤ部材を配置する場合において、フェライトビーズを用いないときは、コアの短手部分の断面積を大きくすることにより、磁性体の断面積を大きくすることができる。
１ コモンモードチョークコイル
２，２Ａ ケース
２１ 底板部
２１ａ 孔部
２２ 蓋部
３ コア
３１ 長手部分
３２ 短手部分
４１ 第１コイル
４１０ 折曲ワイヤ部材
４１１〜４１３ 第１〜第３直線ワイヤ部材
４２ 第２コイル
４２０ 折曲ワイヤ部材
４２１〜４２３ 第１〜第３直線ワイヤ部材
５１〜５４ 第１〜第４電極端子
６１〜６４ 第１〜第４フェライトビーズ
Ｃ 中心軸
Ｄ デッドスペース
Ｌ 長軸
Ｓ 短軸

Claims (10)

  1. 環状のコアと、
    互いに対向するように前記コアに巻回された第１コイルおよび第２コイルと
    を備え、
    前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形または長軸および短軸を含む長形形状であり、
    前記第１コイルおよび前記第２コイルは、それぞれ、単層巻であり、
    前記コアの周方向に直交する横断面の面積は、前記コアの周方向に沿って一定であり、前記コアの横断面の形状は、四角形である、コモンモードチョークコイル。
  2. 前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、正方形であり、
    前記第１コイルおよび前記第２コイルは、正方形の一辺が延びる方向に対向するように、正方形の他辺が延びる方向に沿って巻回される、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
  3. 前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
    前記第１コイルおよび前記第２コイルは、長形形状の短軸方向に対向するように、長形形状の長軸方向に沿って巻回される、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
  4. 前記第１コイル４１および前記第２コイルは、それぞれ、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸方向の最外形より内側に配置されている、請求項３に記載のコモンモードチョークコイル。
  5. 前記コアを収納するケースを有し、
    前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、矩形であり、
    前記コアの形状が正方形であるとき、前記コアは、前記コアの一辺が延びる方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納され、
    一方、前記コアの形状が長形形状であるとき、前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの一辺が延びる方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
  6. 前記コアの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長形形状であり、
    前記ケースの形状は、前記コアの中心軸方向からみて、長方形であり、
    前記コアは、前記コアの長軸方向と前記ケースの長軸方向が同じ方向となるように、前記ケースに収納される、請求項５に記載のコモンモードチョークコイル。
  7. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、複数のワイヤ部材が接続されてなり、
    前記第１コイルおよび前記第２コイルに取り付けられ、前記ケースの隅に配置された筒状のフェライトビーズを有し、
    前記複数のワイヤ部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ワイヤ部材と、略直線状に延在された直線ワイヤ部材とを含み、
    前記コアには、前記折曲ワイヤ部材と前記直線ワイヤ部材とが交互に接続されて巻回され、
    前記フェライトビーズには、前記直線ワイヤ部材が挿入されている、請求項５または６に記載のコモンモードチョークコイル。
  8. Φdw<2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
    (Φdw＋2Cc-p)＞2Rinである、請求項１から７の何れか一つに記載のコモンモードチョークコイル。
    Φdw：コイルの線径[mm]
    Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
    lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
    Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
  9. Φdw≧2Rinであり、かつ、(lz＋2Φdw＋Cc-p)≧2Rinであるとき、
    (4−πΦdw＋4Cp-p)<(2π−2Cc-p＋2(4−π)Rin)である、請求項１から８の何れか一つに記載のコモンモードチョークコイル。
    Φdw：コイルの線径[mm]
    Cc-p：コア内面とコイルのクリアランス[mm]
    Cp-p：コイルのクリアランス[mm]
    lz：コア内面における第１コイルと第２コイルの間の最短距離[mm]
    Rin：コア内面の隅の曲率半径[mm]
  10. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記コアの中心軸方向からみて、前記コアの長軸に交差しない、請求項３に記載のコモンモードチョークコイル。
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