KR20190019947A - 공통 모드 초크 코일 - Google Patents

공통 모드 초크 코일 Download PDF

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KR20190019947A
KR20190019947A KR1020187036737A KR20187036737A KR20190019947A KR 20190019947 A KR20190019947 A KR 20190019947A KR 1020187036737 A KR1020187036737 A KR 1020187036737A KR 20187036737 A KR20187036737 A KR 20187036737A KR 20190019947 A KR20190019947 A KR 20190019947A
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bobbin
core
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choke coil
mode choke
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KR1020187036737A
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즈네츠구 이마니시
야스오미 다카하시
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가부시끼가이샤 에스애취티
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Abstract

본 발명은, 발열을 억제할 수 있는 보빈 형상을 구비한 공랭식 공통 모드 초크 코일을 제공한다. 본 발명에 따른 공랭식 공통 모드 초크 코일(10)은, 환상의 코어(30)를 환상의 보빈(20)에 수용하고, 상기 보빈(20)의 외주에 코일(40)이 권취 장착되어 이루어지는 공통 모드 초크 코일(10)이며, 상기 보빈(20)과 상기 코어(30)의 사이에 공기류 B가 유통 가능한 공기 유로 A가 형성되고, 상기 보빈(20)은, 상기 공기 유로 A에 연통하는 1 또는 복수의 개구(21, 22)를 갖고, 상기 개구(21, 22)의 주연에는, 플랜지(23, 24)가 돌출 설치되어 있다. 상기 개구(21, 22)는, 상기 보빈(20)의 외주면과 그 상하면에 걸쳐서 형성하는 것이 바람직하다.

Description

공통 모드 초크 코일
본 발명은, 전원 회로나 인버터 등의 교류 기기에 있어서의 정류 회로, 잡음 방지 회로, 파형 정형 회로, 공진 회로, 각종 스위칭 회로 등에 장비되는 공통 모드 초크 코일에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 방열성을 높여서 온도 상승을 억제할 수 있는 공랭식 공통 모드 초크 코일에 관한 것이다.
각종 교류 기기의 회로에 탑재되는 공통 모드 초크 코일은, 환상의 코어에 절연된 상태에서 코일을 권취 장착하여 구성된다. 코어로서, 산화 자성재를 가압 후에 소결하여 이루어지는 페라이트 코어가 제안되어 있다. 코어는, 수지제의 보빈에 수용되고, 보빈의 외주로부터 코일을 권취 장착하여 공통 모드 초크 코일이 형성된다 (예를 들어 특허문헌 1).
일본 특허공개 제2012-59754호 공보
공통 모드 초크 코일은, 상용 교류 전원 회로에 사용하는 경우, 코일에 대한 통전에 의해 코일에 줄 열이 발생하여 발열한다. 코어 자체는 거의 자기 발열되지 않지만, 코어를 보빈에 수용한 공통 모드 초크 코일에 있어서는, 코일에 의한 발열의 전도, 복사, 대류에 의해 승온해버린다. 코어가 승온하여 자성 재료의 퀴리 온도 Tc를 초과해버리면 자기 특성이 대폭 저하되어, 노이즈 억제 효과가 상실된다. 이 때문에, 자성 재료로서, 퀴리 온도 Tc가 높은 재료를 코어에 채용하거나, 코일의 발열을 억제하기 위해서 인가하는 전류를 낮게 설정할 필요가 있었다.
한편, 코어에는 폭넓은 주파수 대역으로의 노이즈 억제 효과를 확보하면서, 소형화, 경량화, 저비용화를 도모하기 위해서 높은 비투자율 ㎲의 자성 재료를 채용함으로써, 보다 적은 감기 횟수의 코일로 인덕턴스 값을 얻을 수 있게 된다고 하는 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 일반적으로 고투자율의 자성 재료는 퀴리 온도 Tc가 낮기 때문에, 코어의 승온을 억제할 수 있는 공통 모드 초크 코일이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 방열 특성을 높여서 온도 상승을 억제할 수 있는 보빈 형상을 구비한 공랭식 공통 모드 초크 코일을 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 공랭식 공통 모드 초크 코일은,
환상의 코어를 환상의 보빈에 수용하고, 상기 보빈의 외주에 코일이 권취 장착되어 이루어지는 공통 모드 초크 코일이며,
상기 보빈과 상기 코어의 사이에 공기류가 유통 가능한 공기 유로가 형성되고,
상기 보빈은, 상기 공기 유로에 연통하는 1 또는 복수의 개구를 갖고, 상기 개구의 주연에는, 플랜지가 돌출 설치되어 있다.
상기 개구는, 상기 보빈의 외주면에 형성할 수 있다.
상기 개구는, 상기 보빈의 외주면과 그 상하면에 걸쳐 형성하는 것이 바람직하다.
상기 플랜지는, 상기 개구에 대해서 외주를 향해 넓어지도록 경사져 있는 것이 바람직하다.
상기 개구는 한 쌍이며, 상기 보빈의 직경 상에 대칭으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 코어는, 종단면이 직사각형이며, 코너부를 상기 보빈의 내면에 접촉시켜 지지할 수 있다.
상기 보빈의 내면에 보스 또는 리브가 돌출 설치되어 있으며,
상기 코어는, 상기 보스 또는 상기 리브에 접촉시켜 지지할 수 있다.
상기 코어는, 페라이트 코어로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 공통 모드 초크 코일을 실장한 전기 기기는,
케이싱의 내부에 수용된 기판에, 상기 기재된 공통 모드 초크 코일을 실장한 전기 기기이며,
상기 케이싱에는, 흡기구와 배기용 팬을 구비하고,
상기 공통 모드 초크 코일은, 상기 흡기구와 상기 배기용 팬에 의해 형성되는 공기류의 상류측에 상기 개구의 하나가 향해져 있다.
본 발명에 따른 공랭식 공통 모드 초크 코일에 의하면, 보빈에 형성된 개구에 공기류를 도입함으로써, 보빈 내부의 열을 개구로부터 방출할 수 있어, 코일의 발열에 의한 코어의 승온을 가급적 억제할 수 있다. 이에 의해, 코어의 자성 재료로서, 퀴리 온도가 낮은 고투자율 재료를 채용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 공랭식 공통 모드 초크 코일의 사시도이다.
도 2는, 공랭식 공통 모드 초크 코일을 코어의 높이 방향 대략 중앙에서 절단한 단면도이다.
도 3은, 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 단면도이다.
도 4는, 보빈과 코어의 사이에 형성되는 공기 유로를 확대해서 나타내는 단면도이다.
도 5는, 보빈의 내면에 보스를 형성한 실시 형태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은, 보빈의 내부를 통과하는 공기류를 나타내는 설명도이며, 코어의 상면에서 공통 모드 초크 코일을 절단한 단면도이다.
도 7은, 실시예에서 사용한 실험 장치의 설명도이다.
도 8은, 발명예의 코일에 인가된 직류 전류와 코어 및 코일의 온도 상승과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 비교예의 코일에 인가된 직류 전류와 코어 및 코일의 온도 상승과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 본 발명을 삼상용 공통 모드 초크 코일에 적용한 실시예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 공랭식 공통 모드 초크 코일(10)에 대하여, 도면을 참조하면서 설명을 행한다. 또한, 공통 모드 초크 코일(10)은, 한 쌍의 코일(40, 40)을 권회한 단상용 공통 모드 초크 코일을 예시한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공통 모드 초크 코일(10)의 외관 사시도, 도 2는, 공통 모드 초크 코일(10)을 코어(30)의 폭 방향 중앙에서 절단한 횡단면도, 도 3은, 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 단면도, 도 4는 공통 모드 초크 코일(10)의 확대 단면도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공통 모드 초크 코일(10)은, 환상의 코어(30)를 보빈(20)에 수용하고, 보빈(20)의 둘레면에 한 쌍의 코일(40, 40)을 권취 장착하여 구성된다. 보빈(20)에는, 외부의 공기류를 보빈(20)의 내부에 유통시키는 개구(21, 22)가 형성된다.
코어(30)는, 자성 재료로 형성된 환상체이며, 단면 형상은 한정되지 않지만 도시한 코어(30)는 단면이 대략 직사각형으로 되어 있다. 코어(30)는, Mn-Zn계 페라이트 코어, Ni-Zn계 페라이트 코어 재료 등, 가압 성형의 후 소결한 코어(이하 「소결 코어」라고 칭함)를 예시할 수 있다.
본 발명은, 소결 코어 중에서도 비투자율 ㎲가 높은 페라이트 코어에 적용하는 것이 특히 적합하다. 페라이트 코어의 비투자율 ㎲는 일반적으로 Mn-Zn계, Ni-Zn계를 포함해 500 내지 5000 정도이고, 퀴리 온도 Tc는 180℃ 내지 250℃이지만, 한편으로, Mn-Zn계 등을 중심으로 한 비투자율 ㎲가 높은 코어(30)의 비투자율 ㎲는 10000 내지 18000으로 높기 때문에, 동일 권회 수여도 인덕턴스 값은 2 내지 3배 확보할 수 있지만, 그 자성 재료의 퀴리 온도 Tc가 110℃ 내지 150℃로 높은 비투자율 ㎲가 될수록 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, 코어(30)는, 퀴리 온도 Tc 이상으로 승온시키지 않고 사용하는 것이 필요해진다.
보빈(20)은, 내부에 코어(30)를 수용하고, 코일(40, 40)과의 전기적 절연을 확보한다. 보빈(20)은, 절연성의 수지 케이스로 구성할 수 있다. 도시한 실시 형태에서는, 보빈(20)은, 기판 등으로 설치 가능한 코일대(50)에 장착 가능하게 되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 보빈(20)은, 코어(30)의 형상에 맞춘 환상 형상이며, 중앙에 상하로 관통하는 관통 구멍부(25)를 갖고, 둘레면의 1 또는 복수 개소에 개구(21, 22)를 갖고 있다. 보빈(20)의 내면은, 코어(30)의 단면보다도 크게 형성되고, 코어(30)를 보빈(20)에 수용한 상태에서, 코어(30)와 보빈(20)의 사이에 공기의 유통이 가능한 공기 유로 A가 형성된다.
개구(21, 22)는, 보빈(20)의 둘레면에 형성된다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 개구(21, 22)는, 보빈(20)의 외주측에 형성할 수 있다. 개구(21, 22)는, 공기류의 출입구가 되기 때문에 크게 형성하는 것이 바람직하지만, 개구(21, 22)가 커지면, 보빈(20)에 권회할 수 있는 코일(40, 40)의 감기 수 혹은 리드선 직경에 제한을 받는다. 따라서, 개구(21, 22)는, 보빈(20)에 권회되는 코일(40, 40)의 감기 수나 리드선 직경에 따른 최대의 개구 폭으로 하는 것이 적합하다. 도시한 실시 형태에서는, 개구(21, 22)를 크게 형성하기 위해서, 개구(21, 22)가 보빈(20)의 상하면에 일부가 걸치도록 구성하고 있다.
개구(21, 22)는, 공기 유로 A로의 공기의 유입, 또한 공기 유로 A로부터의 공기의 유출을 원활하게 행할 수 있도록, 보빈(20)의 직경 위의 대향하는 위치에 형성하는 것이 적합하다. 또한, 개구(21, 22)는, 보빈(20)에 2개 형성하는 것이 가장 바람직하지만, 개구를 1개만 형성한 경우라도, 보빈(20) 내의 공기 유로 A에 공기류가 침입 가능하기 때문에, 어느 정도의 공랭 효과는 기대할 수 있다.
개구(21, 22)에는, 주연에 플랜지(23, 24)를 돌출 설치하고 있다. 개구(21, 22)의 좌우의 플랜지(23)는, 코어(30)와 보빈(20)의 외주에 권회되는 코일(40, 40) 사이의 전기적 절연, 및 코일(40, 40)끼리의 전기적 절연을 도모하고, 이들이 전기적으로 접촉하거나, 이들 사이가 단락하여 스파크 등이 발생해버리는 일이 없도록, 안전 규격에 준거한 연면 거리 및 공간 거리를 확보한다. 이 때문에, 플랜지(23)는, 플랜지(23)의 근방에 권회되는 코일(40, 40)의 높이 이상으로 형성하고, 안전 규격으로 규정된 치수를 확보하는 설계로 하고 있다.
개구(21, 22)의 좌우의 플랜지(23)는, 개구(21, 22)를 통과한 공기류의 유통을 증대시키기 위해서, 개구(21, 22)에 대해서 외주를 향해서 넓어지는 경사 형상으로 하고, 또한, 개구(21, 22)의 상하의 플랜지(24)는, 개구(21, 22)로의 공기의 유입량을 증대하고, 원활한 도입을 도모하기 위해서 상하로 넓어지는 방향으로 경사진 형상으로 하는 것이 바람직하고, 특히 팬 등에 의한 강제 공랭 시에 유효하다.
보빈(20)의 내면은, 전술한 바와 같이, 코어(30)의 단면적보다도 큰 단면 공간을 갖고, 코어(30)와 보빈(20)의 내면과의 사이에 형성된 간극이 공기 유로 A로 되어 있다. 그리고, 공기 유로 A는 개구(21, 22)와 연통하고 있다.
보빈(20)은, 코어(30)의 기계적인 진동이나 충격으로 파손되거나, 부하 전류에 의해 발생하는 자속에 의해 자왜 맥놀이음을 억제하기 위해서, 내부에서 코어(30)가 진동하는 일이 없도록 보유 지지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 보빈(20)의 내면을 대략 타원형 형상으로 하고, 코어(30)의 일부, 도시에서는 코너부를 보빈(20)의 내면에 접촉시킴으로써, 코어(30)를 보빈(20)에 보유 지지하면서, 대략 타원 형상의 내면과 코어(30)의 사이에 공기 유로 A를 확보하고 있다.
또한, 코일(40, 40)을 손감기한 경우, 코일(40, 40)은 대략 타원 형상으로 볼록해진 형상으로 권회된다. 이 감기 형상에 맞춰서 보빈(20) 자체의 단면도 대략 타원 형상으로 함으로써, 보빈(20)에 공기 유로 A를 확보해도, 공통 모드 초크 코일(10)의 대형화는 피할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 보빈(20)의 내면에 보스(26)나 리브를 돌출 설치함으로써, 보빈(20)의 내면과 코어(30)의 사이에 공기 유로 A를 확보하면서, 코어(30)를 보스(26) 등으로 보유 지지할 수도 있다. 단, 보빈(20)의 내면에 보스(26) 등을 마련한 경우, 이들에 의해 공기 유로 A가 좁아지고, 또한, 공기 유로 A 중에서 난류가 발생해버리는 일이 있다. 이 때문에, 보스(26)나 리브를 형성할 때에는, 공기 유로 A 중에서 압력 손실을 가능한 한 저감할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 도 5에서는, 상하의 보스(26, 26)에 의해 코어(30)의 상하를 유지함과 함께, 코어(30)의 내주측을 보빈(20)의 내면에 접촉시킴으로써 좌우 방향을 보유 지지하고 있다.
상기 구성의 보빈(20)은, 도 1, 도 3 및 확대도 4에 도시한 바와 같이 상하로 분할된 보빈 반체(20a, 20b)로 구성할 수 있다. 이에 의해, 한쪽의 보빈 반체(20a)에 코어(30)를 수용한 후, 다른 쪽의 보빈 반체(20b)를 끼워맞춤으로써, 코어(30)를 보빈(20)에 수용할 수 있다.
보빈(20)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 코일대(50)에 장착해서 사용할 수 있다. 이 경우, 보빈(20)에는, 코일대(50)와 걸림 결합하기 위한 걸림 결합부(27, 27)를 구비한다. 도시한 실시 형태에서는, 걸림 결합부(27, 27)는, 관통 구멍부(25)의 내면을 상하 방향으로 연장하는 홈조이다.
코어(30)를 수용한 보빈(20)에는, 개구(21, 22) 사이의 동체부에 각각 코일(40, 40)이 권회되어 공통 모드 초크 코일(10)이 형성된다. 코일(40, 40)에 사용되는 리드로서, 외부가 절연 피복된 구리선을 예시할 수 있다. 물론, 리드는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
2개의 코일(40, 40)은 각각 개구(21, 22) 사이에 권선 방향이 부하 전류의 흐름 방향에 대해서 동일한 방향, 즉, 발생하는 각각의 자속이 상쇄하는 소위 공통 모드 감기로 권회할 수 있다.
상기 구성의 공통 모드 초크 코일(10)은, 기판에 직접 배치할 수도 있고, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 코일대(50)에 장착할 수 있다. 코일대(50)는, 공통 모드 초크 코일(10)이 적재되는 베이스(51)와 베이스(51)로부터 상방을 향해서 돌출 설치된 설치부(52)를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 설치부(52)는, 보빈(20)의 걸림 결합부(27, 27)와 걸림 결합하고, 공통 모드 초크 코일(10)을 코일대(50)에 고정한다. 설치부(52)는, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 평판 형상의 설치부(52)를 예시할 수 있다. 설치부(52)는, 보빈(20)의 관통 구멍부(25)에 형성된 홈조의 걸림 결합부(27, 27)에 끼워서 공통 모드 초크 코일(10)을 코일대(50)에 설치할 수 있다. 보빈(20)의 관통 구멍부(25)에 설치부(52)가 끼워짐으로써, 공통 모드 초크 코일(10)이 코일대(50)에 장착됨과 함께, 설치부(52)는, 대향하는 코일(40, 40) 사이의 절연벽의 역할을 담당한다.
코일대(50)에는, 코일(40, 40)의 리드 단부(41, 41)를 하방을 향해서 인출하기 위한 삽입 관통 구멍(53, 53)을 형성할 수 있다. 그리고, 리드 단부(41, 41)는, 코일대(50)를 도시하지 않은 배선 기판에 배치했을 때, 기판과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 이하에서는, 적절히 코일대(50)를 포함해서 공통 모드 초크 코일(10)이라고 칭한다.
상기 구성의 공통 모드 초크 코일(10)은, 전기 기기의 배선 기판에 실장할 수 있다. 전기 기기의 케이싱에는, 공통 모드 초크 코일(10)을 포함한 다른 전자 부품의 승온을 억제하기 위한 흡기구와 배기용 팬, 혹은 흡기용 팬과 배기구를 구비하고, 전자 기기 내에 강제적으로 공기류를 발생시킨다. 전기 기기로서, IH 쿠킹 히터, IH 취반기, 전자레인지, 차량 탑재용 등의 DC-DC, AC-DC 컨버터 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 공통 모드 초크 코일(10)은, 그 공기류의 경로상에 개구(21, 22)가 향하도록 배치한다. 공통 모드 초크 코일(10)에 개구(21, 22)가 2개 형성되어 있는 경우에는, 한쪽의 개구(21)가 공기류의 상류측, 다른 쪽의 개구(22)가 하류측을 향하도록 배치한다. 개구가 1개인 경우에는, 당해 개구가 공기류의 상류측을 향하도록 배치한다.
이에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이, 공통 모드 초크 코일(10)은, 개구(21)로부터 침입하고, 보빈(20)의 내면과 코어(30)의 사이에 형성된 공기 유로 A를 경유하여, 다른 쪽의 개구(22)로부터 배출되는 공기류 B가 발생하고, 보빈(20)이나 코어(30)로부터 열을 빼앗아, 코일(40)이나 코어(30)의 승온을 억제할 수 있다.
보다 상세하게는, 공통 모드 초크 코일(10)의 코일(40, 40)에 전류를 공급하면, 코일(40, 40)은 전자기 유도에 의해 자속을 발생하지만, 자속이 상쇄하는 방향으로 권취하고 있으므로 자기 포화는 억제되고, 공통 모드 노이즈의 통과에 대해서는 자기 유도 작용에 의한 인덕턴스에 의해 노이즈의 통과를 제한한다. 이때, 통전에 의해 코일(40, 40)에 줄 열이 발생하여 발열한다. 그리고, 코일(40, 40)에 의한 발열이 보빈(20)을 통해 코어(30)에 전도, 복사, 대류에 의해 전달되고, 코어(30)가 승온하게 되지만, 본 발명의 공통 모드 초크 코일(10)은, 개구(21)로부터 공기 유로 A에 공기류 B가 유입되고, 다른 쪽의 개구(22)로부터 배출됨으로써, 발열한 보빈(20) 및 코어(30)가 공기류 B와 열교환하여 냉각된다.
따라서, 코어(30)의 승온을 억제할 수 있기 때문에, 퀴리 온도 Tc가 낮은 페라이트 코어 등의 높은 비투자율 ㎲의 재료를 채용할 수 있고, 또한, 코일(40, 40)에 고전류를 인가할 수 있다. 코어(30)에 높은 비투자율 ㎲의 재료를 채용할 수 있음으로써, 동일 인덕턴스 값을 확보하면서도, 코일(40, 40)의 감기 수를 저감시키거나 리드선 직경을 가늘게 할 수 있으므로, 공통 모드 초크 코일(10)의 소형화가 도모되게 된다. 또한, 반대로 공통 모드 초크 코일(10)을 동일 사이즈로 하면, 코일(40, 40)의 권회 수를 증가시켜 인덕턴스 값을 높게 설계할 수 있게 되기 때문에, 노이즈의 저감도 달성된다.
실시예
보빈(20)에 2개의 개구(21, 22)를 설치한 본 발명의 공통 모드 초크 코일(10)과, 이들 개구(21, 22)를 0.5㎜ 두께의 아라미드 섬유 시트(상품명: 노멕스(등록상표))로 막은 비교예의 공통 모드 초크 코일을, 강제적으로 공기류 C를 발생시키는 풍동통(60)에 배치하고, 코일(40, 40)에 인가하는 직류 전류와 코일(40) 및 코어(30)의 온도 상승의 관계를 측정하였다.
공통 모드 초크 코일(10)은, 이하의 구성이다.
코어(30)
자성 재료: JFE 페라이트 가부시키가이샤제의 페라이트 코어 MA120A(비투자율 ㎲ 12000)
내경/외경: 18.5㎜/31.5㎜
높이: 13.4㎜
단면적/단면 형상: 87.1㎟/직사각형
퀴리 온도 Tc: 120℃
보빈(20)
재질: 폴리카르보네이트 수지
내경/외경: 17.0㎜/33.0㎜
높이: 14.6㎜
단면적/단면 형상: 104.0㎟/타원형
개구 면적: 각 135.1㎟(직경 상에 2군데)
공기 유로 A의 단면적: 16.9㎟(보빈 단면적-코어 단면적)
코일(40)
리드 재질: 폴리에스테르 구리선(PEW)
리드선 직경: 1.8㎜
감기 수: 각 13T
직류 저항: 5.2mΩ×2
풍동통(60)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 내부에 열전달 계수가 작은 목대(61)를 배치하고, 목대(61)로부터 상방으로 35㎜ 이격된 위치에 개구(21)가 공기류 C의 상류측, 개구(22)가 공기류 C의 하류측이 되도록 공통 모드 초크 코일(10)(도 1 참조)을 배치하였다. 또한, 공통 모드 초크 코일(10)로부터 하류측 100㎜의 위치에 배기용 팬(62)을 배치하였다. 코어(30) 및 코일(40)의 온도는, 열전대(63, 64)에 의해 각각 측정하고, 풍동통(60) 내의 풍속은, 공통 모드 초크 코일(10)의 중앙으로부터 50㎜의 위치에 설치한 풍량계(65)의 측정값을 기초로, 배기용 팬(62)의 출력을 조정함으로써 설정하였다.
실험은, 25℃ 분위기 중에 풍동통(60)을 배치하여 행하고, 무풍(배기용 팬 정지 상태)으로부터 풍속 1.2m/초까지 풍속을 바꿔, 인가하는 직류 전류를 0A, 10A, 20A, 30A(단 무풍만 보빈 재료의 내열성을 고려해 0A, 10A, 20A)로 하였다.
발명예, 비교예의 실측 데이터를 각각 표 1, 표 2에 나타낸다. 또한, 표 1 및 표 2 중, 최상단은 인가한 직류 전류값(A), 좌측 칸은 풍속과 측정 개소, 그 밖의 수치는 분위기(25℃)로부터의 상승 온도(℃)이다. 표에는 나타내지 않았지만, 인가하는 직류 전류가 0A에 있어서의 코어(30) 및 코일(40)의 온도는 분위기와 동일한 25℃이고, 상승 온도는 0℃이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 표 1과 표 2에 의해 얻어진 발명예의 코어(30)와 코일(40)의 측정 결과의 그래프를 도 8, 비교예의 측정 결과의 그래프를 도 9에 나타낸다.
도 8, 도 9를 참조하면, 발명예는, 무풍으로부터 풍속 1.2m/초의 모든 풍속 조건에 있어서, 동일한 직류 전류를 인가했을 때의 온도 상승이 비교예보다도 억제되고 있음을 알 수 있다. 특히, 도 8과 도 9를 비교하면, 발명예는, 동일한 측정 조건에 있어서의 코어(30)와 코일(40)의 온도차가 비교예에 비해서 커져 있으며, 코어(30)의 온도 상승을 억제할 수 있었음을 알 수 있다.
발명예의 공통 모드 초크 코일(10)은, 도 6에 도시한 바와 같이 상류측의 개구(21)로부터 공기 유로 A를 통과하여 하류측의 개구(22)로부터 배출되는 공기류 B가 형성되고, 이에 의해, 코어(30)가 공랭됨과 함께, 보빈(20)도 내측으로부터 공랭되었기 때문이다. 그 공랭 효과는, 특히 코어(30)에 현저하게 나타나 있다. 코일(40)의 온도 저하는, 보빈(20)이 냉각됨으로써, 보빈(20)으로부터 냉각을 받은 것에 의한다.
한편, 비교예의 공통 모드 초크 코일은, 개구가 막혀 있기 때문에 코일의 발열이 보빈을 통해 코어에 전달되고, 보빈 내에 열이 가득 차 있기 때문에, 코어도 코일과 마찬가지로 온도 상승하고 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 공통 모드 초크 코일(10)에 의하면, 보빈(20)에 개구(21, 22) 및 코어(30) 사이의 공기 유로 A를 형성함으로써, 코어(30) 및 코일(40, 40)의 온도 상승, 특히 코어(30)의 온도 상승이 억제되었음을 알 수 있다. 이에 의해, 코어(30)로서 퀴리 온도의 비교적 낮은 자성 재료를 채용한 경우라도, 큰 전류를 인가할 수 있어, 공통 모드 초크 코일(10)의 특성을 높일 수 있다.
상기 설명은, 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 청구범위에 기재된 발명을 한정하거나, 혹은 범위를 한정 축소하도록 이해해서는 안 된다. 또한, 본 발명의 각부 구성은, 상기 실시예로 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 기술적 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 전기 기기의 케이싱에 있어서, 흡기구와 배기용 팬이 구비된 사례를 나타내 왔지만, 표 1, 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은, 무풍 상태여도 효과가 있음은 명백하다.
또한, 상기에서는 단상용 공통 모드 초크 코일(10)에 대하여 설명하고 있지만, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 보빈(20)에 3개의 코일(40, 40, 40)을 권회한 삼상용 공통 모드 초크 코일(10') 등에도 적용할 수 있다. 이 경우, 개구는, 각 코일(40, 40, 49) 사이에 부호 21, 22, 22'로 나타내는 3개로 할 수 있으며, 예를 들어 개구(21)를 공기류의 상류측을 향함으로써, 보빈(20) 내에 개구(21)로부터 공기 유로 A를 통해서 개구(22, 22')로부터 배출되는 공기류 B가 형성되고, 공랭 효과를 얻을 수 있다. 또한, 개구(22, 22') 간에서는, 개구(22, 22')로부터 유출되는 공기류에 의한 공기 유로 A'가 부압으로 되고, 보빈(20)의 내주측의 공기 유로 A"로부터 공기 유로 A'를 거쳐서 개구(22, 22')를 향하는 공기류 B'가 형성되어, 마찬가지로 공랭 효과를 얻을 수 있다.
10: 공통 모드 초크 코일
20: 보빈
21: 개구
22: 개구
23: 플랜지
24: 플랜지
30: 코어
40: 코일
A: 공기 유로
B: 공기류

Claims (9)

  1. 환상의 코어를 환상의 보빈에 수용하고, 상기 보빈의 외주에 코일이 권취 장착되어 이루어지는 공통 모드 초크 코일이며,
    상기 보빈과 상기 코어의 사이에 공기류가 유통 가능한 공기 유로가 형성되고,
    상기 보빈은, 상기 공기 유로에 연통하는 1 또는 복수의 개구를 갖고, 상기 개구의 주연에는, 플랜지가 돌출 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공통 모드 초크 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구는, 상기 보빈의 외주면에 형성되어 있는, 공통 모드 초크 코일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구는, 상기 보빈의 외주면과 그 상하면에 걸쳐서 형성되어 있는, 공통 모드 초크 코일.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 개구에 대해서 외주를 향해서 넓어지도록 경사져 있는, 공통 모드 초크 코일.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구는 한 쌍이며, 상기 보빈의 직경 상에 대칭으로 형성되어 있는, 공통 모드 초크 코일.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는 종단면이 직사각형이며, 코너부가 상기 보빈의 내면에 접촉하여 지지되어 있는, 공통 모드 초크 코일.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보빈의 내면에 보스 또는 리브가 돌출 설치되어 있으며,
    상기 코어는, 상기 보스 또는 상기 리브에 접촉하여 지지되어 있는, 공통 모드 초크 코일.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는 페라이트 코어인, 공통 모드 초크 코일.
  9. 케이싱의 내부에 수용된 기판에, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 공통 모드 초크 코일을 실장한 전기 기기이며,
    상기 케이싱에는, 흡기구와 배기용 팬을 구비하고,
    상기 공통 모드 초크 코일은, 상기 흡기구와 상기 배기용 팬에 의해 형성되는 공기류의 상류측에 상기 개구의 하나가 향해져 있는 것을 특징으로 하는, 공통 모드 초크 코일을 실장한 전기 기기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230002162U (ko) * 2022-05-04 2023-11-13 티아이케이 주식회사 커먼모드 초크 코일

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6814105B2 (ja) * 2017-06-30 2021-01-13 株式会社豊田自動織機 インダクタンス素子及びｌｃフィルタ
KR102562561B1 (ko) * 2018-01-10 2023-08-02 삼성전자주식회사 공기조화기
DE102018115283A1 (de) 2018-02-28 2019-08-29 Hanon Systems Drosselanordnung und Aufnahme für die Drosselanordnung
DE102019215514A1 (de) * 2019-10-10 2021-04-15 Robert Bosch Gmbh Gleichtaktdrossel
CN110993254B (zh) * 2019-12-24 2021-06-29 江苏晨朗电子集团有限公司 多种频率段磁性材料集成差共模滤波器
CN111986887B (zh) * 2020-08-21 2023-03-21 安徽华林磁电科技有限公司 高磁导率滤波磁芯
EP4060693A1 (en) 2021-03-17 2022-09-21 Premo, S.A. Liquid cooled bobbin for a wire wound magnetic device
CN113380492B (zh) * 2021-06-11 2023-02-10 西安电子科技大学 用于直流逆变供电系统的交直流耦合式共模电感
CN113808814B (zh) * 2021-11-19 2022-04-05 山东晨宇电气股份有限公司 一种节能型抗短路冲击的海上风电变压器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012059754A (ja) 2010-09-06 2012-03-22 Mitsubishi Electric Corp コモンモードチョークコイル

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51116929A (en) * 1975-04-04 1976-10-14 Tokyo Keidenki Kk Manufacturing method of winding core transformer
JPH01153606U (ko) * 1988-04-01 1989-10-23
JPH11186060A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Mitsubishi Electric Corp インダクタ
JP2000036425A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Sht:Kk 電流検出機能を具えたコイル装置
US6771157B2 (en) * 2001-10-19 2004-08-03 Murata Manufacturing Co., Ltd Wire-wound coil
JP2004342749A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Yasuhiko Okubo 鉄心
WO2009044676A1 (ja) * 2007-10-02 2009-04-09 Sht Corporation Limited コイル装置及びその製造方法
JP2012004258A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Konica Minolta Business Technologies Inc ノイズフィルタ装置、ノイズ低減方法、チョークコイル装置および画像形成装置
JP6293563B2 (ja) * 2014-04-18 2018-03-14 新電元工業株式会社 磁性部品

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012059754A (ja) 2010-09-06 2012-03-22 Mitsubishi Electric Corp コモンモードチョークコイル

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230002162U (ko) * 2022-05-04 2023-11-13 티아이케이 주식회사 커먼모드 초크 코일

Also Published As

Publication number Publication date
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