JP2014207367A - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】コモンモードノイズを効果的に除去できるコモンモードチョークコイルを提供することである。
【解決手段】所定方向に延在するコア１２と、コア１２に巻きつけられている巻線１４及び巻線１６と、を備えており、コア１２上に巻線１６が巻きつけられかつ巻線１６上に巻線１４に巻きつけられてなる領域Ｅ１と、コア１２上に巻線１４が巻きつけられかつ巻線１４上に巻線１６に巻きつけられてなる領域Ｅ２とが、コア１２に設けられていること、を特徴とするコモンモードチョークコイル１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、コモンモードチョークコイルに関し、例えば、巻線型のコモンモードチョークコイルに関する。

従来のコモンモードチョークコイルに関する発明としては、例えば、特許文献１に記載のコモンモードフィルタが知られている。該コモンモードフィルタでは、ドラムコアに第１の巻線が巻き付けられ、該第１の巻線上に第２の巻線が巻き付けられている。

しかしながら、特許文献１に記載のコモンモードチョークコイルでは、コモンモードノイズを効果的に除去できないおそれがある。図５は、第１の巻線の位置と電位との関係及び第２の巻線の位置と電位との関係を示したグラフである。

該コモンモードチョークコイルでは、第１の巻線上に第２の巻線が巻き付けられている。そのため、第２の巻線の長さは、第１の巻線の長さよりも長くなる。この場合、第１の巻線及び第２の巻線にデファレンシャルモード信号が伝送されると、図５に示すように、第１の巻線の一端及び第２の巻線の一端において電位の絶対値がそろうものの、第１の巻線の他端及び第２の巻線の他端において電位の絶対値が常に揃うとは限らない。そのため、デファレンシャルモード信号がコモンモードノイズとして出力されてしまう。

特開２００５−５６９３４号公報

そこで、本発明の目的は、コモンモードノイズを効果的に除去できるコモンモードチョークコイルを提供することである。

本発明の一形態に係るコモンモードチョークコイルは、所定方向に延在するコアと、前記コアに巻きつけられている第１の巻線及び前記第２の巻線と、を備えており、前記コア上に前記第２の巻線が巻きつけられかつ該第２の巻線上に前記第１の巻線に巻きつけられてなる第１の領域と、該コア上に該第１の巻線が巻きつけられかつ該第１の巻線上に該第２の巻線に巻きつけられてなる第２の領域とが、設けられていること、を特徴とする。

本発明によれば、コモンモードノイズを効果的に除去できる。

一実施形態に係るコモンモードチョークコイルの上面図である。 一実施形態に係るコモンモードチョークコイルの側面図である。 一実施形態に係るコモンモードチョークコイルの下面図である。 図１ＡのＡ−Ａにおける断面構造図である。 比較例に係るコモンモードチョークコイルの下面図である。 比較例に係るコモンモードチョークコイルの断面構造図である。 コモンモードチョークコイルにデファレンシャルモード信号が入力した際の巻線の電位を示したグラフである。 周波数とＳｃｄ１２との関係を示したグラフである。 周波数とＳｄｄ１１との関係を示したグラフである。

以下に、本発明の実施形態に係るコモンモードチョークコイルについて説明する。

（コモンモードチョークコイルの構成）
以下に、一実施形態に係るコモンモードチョークコイル１０の構成について図面を参照しながら説明する。図１Ａは、一実施形態に係るコモンモードチョークコイル１０の上面図である。図１Ｂは、一実施形態に係るコモンモードチョークコイル１０の側面図である。図１Ｃは、一実施形態に係るコモンモードチョークコイル１０の下面図である。図２は、図１ＡのＡ−Ａにおける断面構造図である。以下では、コモンモードチョークコイル１０の長手方向を左右方向と定義し、該左右方向に直交する方向を上下方向及び前後方向と定義する。

コモンモードチョークコイル１０は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図２に示すように、コア１２、巻線１４，１６及び外部電極１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂを備えている。

コア１２は、磁性体材料（例えば、ＮｉＣｕＺｎ系フェライト）により作製され、上側、下側、前側及び後ろ側から平面視したときに、Ｈ字型状をなしている。コア１２は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図２に示すように、巻芯部１２ａ及び鍔部１２ｂ，１２ｃを含んでいる。

巻芯部１２ａは、左右方向に延在する四角柱状をなしている。ただし、巻芯部１２ａは、円柱状等の他の柱状をなしていてもよい。

鍔部１２ｂは、直方体状をなしており、巻芯部１２ａの左端に接続されている。鍔部１２ｂは、左側から平面視したときに、上下方向及び前後方向に巻芯部１２ａから張り出している。

鍔部１２ｃは、直方体状をなしており、巻芯部１２ａの右端に接続されている。鍔部１２ｃは、右側から平面視したときに、上下方向及び前後方向に巻芯部１２ａから張り出している。

外部電極１８ａは、鍔部１２ｂの底面において前後方向の中央よりも前側に設けられており、長方形状をなしている。外部電極１８ａは、Ａｇからなる下地電極上にＮｉめっき及びＳｎめっきが施されて構成されている。

外部電極１８ｂは、鍔部１２ｃの底面において前後方向の中央よりも前側に設けられており、長方形状をなしている。外部電極１８ｂは、Ａｇからなる下地電極上にＮｉめっき及びＳｎめっきが施されて構成されている。

外部電極２０ａは、鍔部１２ｂの底面において前後方向の中央よりも後ろ側に設けられており、長方形状をなしている。外部電極２０ａは、Ａｇからなる下地電極上にＮｉめっき及びＳｎめっきが施されて構成されている。

外部電極２０ｂは、鍔部１２ｃの底面において前後方向の中央よりも後ろ側に設けられており、長方形状をなしている。外部電極２０ｂは、Ａｇからなる下地電極上にＮｉめっき及びＳｎめっきが施されて構成されている。

巻線１４，１６はそれぞれ、コア１２の巻芯部１２ａの周囲に同じ方向に周回するように巻き付けられている。本実施形態では、巻線１４，１６は、左方向から平面視したときに、同一方向に周回しながら進行するように巻き付けられている。

また、コモンモードチョークコイル１０では、領域Ｅ１，Ｅ２が設けられている。領域Ｅ１と領域Ｅ２とは、左右方向において隣り合っている。領域Ｅ１は、巻芯部１２ａの左半分を占める領域である。領域Ｅ２は、巻芯部１２ａの右半分を占める領域である。したがって、領域Ｅ１の左右方向における長さと領域Ｅ２の左右方向における長さとは等しい。

領域Ｅ１では、図２に示すように、巻芯部１２ａ上に巻線１６が巻きつけられ、かつ、巻線１６上に巻線１４が巻き付けられている。すなわち、巻線１６が巻線１４よりも内周側に位置している。これにより、領域Ｅ１では、巻線１４の周回半径が巻線１６の周回半径よりも大きくなっている。

一方、領域Ｅ２では、図２に示すように、巻芯部１２ａ上に巻線１４が巻きつけられ、かつ、巻線１４上に巻線１６が巻き付けられている。すなわち、巻線１４が巻線１６よりも内周側に位置している。これにより、領域Ｅ２では、巻線１６の周回半径が巻線１４の周回半径よりも大きくなっている。

また、巻線１４の両端は、巻芯部１２ａから引き出されている。巻線１４の左端は、外部電極１８ａに接続されている。巻線１４の右端は、外部電極１８ｂに接続されている。

また、巻線１６の両端は、巻芯部１２ａから引き出されている。巻線１６の左端は、外部電極２０ａに接続されている。巻線１６の右端は、外部電極２０ｂに接続されている。

以上のように構成されたコモンモードチョークコイル１０では、巻線１４，１６は、右側から平面視したときに重なっている。これにより、巻線１４が発生した磁束が巻線１６に囲まれた空間を通過するようになり、巻線１６が発生した磁束が巻線１４に囲まれた空間を通過するようになる。したがって、巻線１４と巻線１６とが磁気結合するようになり、巻線１４と巻線１６とがコモンモードチョークコイルを構成するようになる。そして、例えば外部電極１８ａ，２０ａが入力端子として用いられ、外部電極１８ｂ，２０ｂが出力端子として用いられる。すなわち、デファレンシャルモード信号が、外部電極１８ａ，２０ａから入力し、外部電極１８ｂ，２０ｂから出力する。そして、デファレンシャルモード信号にコモンモードノイズが含まれている場合には、巻線１４，１６は、コモンモードノイズにより、同じ方向に磁束を発生する。そのため、磁束同士が強め合うようになり、コモンモードに対するインピーダンスが発生し、コモンモードノイズは、巻線１４，１６を通過することが妨げられる。

（コイル部品の製造方法）
次に、コモンモードチョークコイル１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。

まず、コア１２の材料となるフェライトを主成分とした粉末を準備する。そして、準備したフェライト粉末を、雌型に充填する。充填した粉末を雄型で加圧することによって、巻芯部１２ａの形状及び鍔部１２ｂ，１２ｃの形状を成形する。更に、コア１２を焼成する。これにより、コア１２が完成する。

そして、コア１２の鍔部１２ｂ，１２ｃの底面に外部電極１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂを形成する。具体的には、Ａｇペーストが満たされた容器にコア１２の鍔部１２ｂ，１２ｃの底面を浸漬させて、底面にＡｇペーストを付着させる。次に、付着したＡｇペーストを乾燥及び焼成することによって、鍔部１２ｂ，１２ｃの底面に下地電極を形成する。更に、電気めっきなどにより、Ｎｉ系合金の金属膜及びＳｎ系合金の金属膜を下地電極上に形成する。以上により、外部電極１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂが形成される。

次に、コア１２の巻芯部１２ａに巻線１４，１６を巻きつける。具体的には、領域Ｅ１において巻線１６を巻芯部１２ａに巻きつけた後に、領域Ｅ１において巻線１６上に巻線１４を巻きつける。次に、領域Ｅ２において巻線１４を巻芯部１２ａに巻きつけた後に、領域Ｅ２において巻線１４上に巻線１６を巻きつける。なお、巻線１４，１６を巻芯部１２ａに巻きつける際には、巻線１４，１６の両端を所定量だけ巻芯部１２ａから引き出しておく。

最後に、巻線１４，１６の引き出された部分を外部電極１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂに対して熱圧着により接続する。以上のような工程を経て、コモンモードチョークコイル１０が完成する。

（効果）
以上のように構成されたコモンモードチョークコイル１０によれば、コモンモードノイズを効果的に除去できる。図３は、比較例に係るコモンモードチョークコイル１１０の下面図である。図４は、比較例に係るコモンモードチョークコイル１１０の断面構造図である。図５は、コモンモードチョークコイル１１０にデファレンシャルモード信号が入力した際の巻線１１４，１１６の電位を示したグラフである。

コモンモードチョークコイル１１０は、コア１１２及び巻線１１４，１１６を備えている。巻線１１６は、コア１１２の周囲に巻きつけられており、巻線１１４は、巻線１１６上に巻きつけられている。

前記比較例に係るコモンモードチョークコイル１１０では、巻線１１４の長さＬ１は、巻線１１６の長さＬ２よりも長くなる。この場合、巻線１１４及び巻線１１６にデファレンシャルモード信号が伝送されると、図５に示すように、巻線１１４の左端及び巻線１１６の左端において電位の絶対値がそろうものの、巻線１１４の右端及び巻線１１６の右端において電位の絶対値が常に揃うとは限らない。そのため、デファレンシャルモード信号がコモンモードノイズとして出力されてしまう。

一方、コモンモードチョークコイル１０では、領域Ｅ１では、図２に示すように、巻芯部１２ａ上に巻線１６が巻きつけられ、かつ、巻線１６上に巻線１４が巻き付けられている。これにより、領域Ｅ１では、巻線１４の周回半径が巻線１６の周回半径よりも大きくなっている。また、領域Ｅ２では、図２に示すように、巻芯部１２ａ上に巻線１４が巻きつけられ、かつ、巻線１４上に巻線１６が巻き付けられている。これにより、領域Ｅ２では、巻線１６の周回半径が巻線１４の周回半径よりも大きくなっている。これにより、巻線１４の長さと巻線１６の長さとが近づくようになる。本実施形態では、領域Ｅ１の左右方向における長さと領域Ｅ２の左右方向における長さとが等しいので、巻線１４の長さと巻線１６の長さとが略等しくなる。その結果、巻線１４及び巻線１６にデファレンシャルモード信号が伝送されると、巻線１４の左端及び巻線１６の左端において各時間における電位の絶対値がそろうと共に、巻線１４の右端及び巻線１６の右端において各時間における電位の絶対値がそろう。そのため、デファレンシャルモード信号がコモンモードノイズとして出力されることが抑制される。以上より、コモンモードチョークコイル１０では、コモンモードノイズを効果的に除去できる。

ここで、本願発明者は、コモンモードチョークコイルが奏する効果をより明確にするために、以下に説明する実験を行った。まず、第１のサンプルとして、図３及び図４に示すコモンモードチョークコイル１１０を作製し、第２のサンプルとして、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図２に示すコモンモードチョークコイル１０を作製した。なお、第１のサンプル及び第２のサンプルの条件は以下の通りである。

サイズ：４．５×３．２×２．６ｍｍ
巻数：４６ターン
線径：０．０４ｍｍ

以上のような第１のサンプル及び第２のサンプルのＳパラメータを測定した。具体的には、第１のサンプル及び第２のサンプルのＳｃｄ１２及びＳｄｄ１１を演算した。Ｓｃｄ１２とは、外部電極１８ｂから入力されたデファレンシャルモード信号の強度に対する、外部電極１８ａから出力されるコモンモード信号の強度の比の値を示したパラメータである。すなわち、Ｓｃｄ１２は、デファレンシャルモード信号がコモンモード信号に変換された割合を示している。Ｓｄｄ１１は、外部電極１８ａから入力されるデファレンシャルモード信号の強度に対する、外部電極１８ａから出力されるデファレンシャルモード信号の強度の比の値を示したパラメータである。すなわち、Ｓｄｄ１１は、デファレンシャルモード信号の反射量を示している。図６は、周波数とＳｃｄ１２との関係を示したグラフである。縦軸はＳｃｄ１２を示し、横軸は周波数を示す。図７は、周波数とＳｄｄ１１との関係を示したグラフである。縦軸はＳｄｄ１１を示し、横軸は周波数を示す。

図６に示すように、第２のサンプルのＳｃｄ１２は、第１のサンプルのＳｃｄ１２よりも小さくなっていることが分かる。これにより、第２のサンプルでは、第１のサンプルよりも、デファレンシャルモード信号がコモンモード信号に変換されていないことが分かる。すなわち、コモンモードチョークコイル１０では、コモンモードチョークコイル１１０よりも、コモンモードノイズが効果的に除去されていることが分かる。

図７に示すように、第２のサンプルのＳｄｄ１１は、第１のサンプルのＳｄｄ１１よりも小さくなっていることが分かる。これにより、第２のサンプルでは、第１のサンプルよりも、デファレンシャルモード信号の反射が少ないことが分かる。以下に理由について説明する。Ｓｃｄ１２が小さくなると、同じ理由により、Ｓｄｃ１２も小さくなる。すなわち、外部電極１８ｂから入力されたコモンモード信号の強度に対する、外部電極１８ａから出力されるデファレンシャルモード信号の強度の比の値が小さくなる。これにより、外部電極１８ａから出力されるデファレンシャルモード信号の強度が小さくなっている。そのため、外部電極１８ｂから入力されたコモンモード信号の強度に対する、外部電極１８ａから出力されるデファレンシャルモード信号の強度の比の値（すなわち、Ｓｄｄ１１）も小さくなる。よって、第２のサンプルでは、第１のサンプルよりも、デファレンシャルモード信号の反射が少ない。

（その他の実施形態）
本発明に係るコモンモードチョークコイルは、コモンモードチョークコイル１０に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。

なお、領域Ｅ１の左右方向における長さと領域Ｅ２の左右方向における長さとは等しくなくてもよい。

また、１以上の領域Ｅ１と１以上の領域Ｅ２とが左右方向に交互に並んでいてもよい。この場合、領域Ｅ１の左右方向における長さの合計と領域Ｅ２の左右方向における長さの合計とが等しいことが望ましい。

以上のように、本発明は、コモンモードチョークコイルに有用であり、特に、コモンモードノイズを効果的に除去できる点で優れている。

１０ コモンモードチョークコイル
１２ コア
１４，１６ 巻線
１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ 外部電極
Ｅ１，Ｅ２ 領域

Claims (3)

1. 所定方向に延在するコアと、
   前記コアに巻きつけられている第１の巻線及び前記第２の巻線と、
   を備えており、
   前記コア上に前記第２の巻線が巻きつけられかつ該第２の巻線上に前記第１の巻線に巻きつけられてなる第１の領域と、該コア上に該第１の巻線が巻きつけられかつ該第１の巻線上に該第２の巻線に巻きつけられてなる第２の領域とが、設けられていること、
   を特徴とするコモンモードチョークコイル。
2. 前記第１の領域の所定方向における長さと前記第２の領域の所定方向における長さとが等しいこと、
   を特徴とする請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
3. 前記第１の巻線の両端のそれぞれに接続されている第１の外部電極及び第２の外部電極と、
   前記第２の巻線の両端のそれぞれに接続されている第３の外部電極及び第４の外部電極と、
   を備えていること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。