JP2018018865A

JP2018018865A - コモンモードチョークコイル

Info

Publication number: JP2018018865A
Application number: JP2016145852A
Authority: JP
Inventors: 秀昭堂口; Hideaki Doguchi
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP6604917B2

Abstract

【課題】コストアップや製品外形を大型化することなく、外部から飛び込む磁束の影響を低減可能とするコモンモードチョークコイルを提供する。【解決手段】トロイダルコアを覆う樹脂ケース１６に、ノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように一対の巻線１８ａ、１８ｂが巻き回されており、トロイダルコアの周囲を囲んでループ状に銅箔テープ２２が配置される。銅箔テープは、トロイダルコアの周囲を囲んで配置された絶縁物として機能する樹脂ケース２０の外側に張り付けられてテープ端部が電気的に接合されており、ループ状の銅箔テープの軸心線３０と同方向からの外部磁束２６を受けると、銅箔テープのループに誘導電流が流れることで、巻線をシールドする。【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズフィルタに設けられてノイズを除去するコモンモードチョークコイルに関する。

従来、コモンモードチョークコイルとコンデンサで構成されるノイズフィルタは、電源ラインや通信ライン等を経由して外部から電子機器内に侵入するノイズにより電子機器が誤動作することを防止する装置であり、電子機器にとって必要不可欠である。

図７に正面及び側面で示すように、ノイズフィルタに使用されるコモンモードチョークコイル１００は、樹脂ケース１０２にトロイダルコアが収納されており、トロイダルコアを覆うコア樹脂ケース１０２に一対の巻線１０４ａ，１０４ｂがノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように巻き回されており、端子１０８が取り出された台座１０６に取り付けられている。

図８はコモンモードチョークコイルを使用したノイズフィルタ回路であり、ＡＣ入力端子１１０ａ，１１０ｂとＡＣ出力端子１１２ａ，１１２ｂの間には、コモンモードチョークコイル１００を挟んで、相間コンデンサ１１４をライン間に接続し、各ラインは接地コンデンサ１１６を介してＦＧ端子により接地されている。コモンモードチョークコイル１００はＡＣ入力端子１１０ａ，１１０ｂとＡＣ出力端子１１２ａ，１１２ｂの間に接続されて低域のコモンモードノイズを減衰させる。

相間コンデンサ１１４はコモンモードチョークコイル１００の入力側及び出力側のライン間に接続されて主に低域のノーマルモードノイズを減衰させる。接地コンデンサ１１６はライン・グランド間に接続されて主に高域のコモンモードノイズを減衰させる。

特開２０１２−１００００２号公報特開２００２−０５７０４７号公報

しかしながら、このような従来のコモンモードチョークコイルにあっては、トロイダルコアに巻き回された巻線１０４ａ，１０４ｂの向きが一方向ではなく多数の方向を向いており、外部から飛び込む磁束の影響を受けやすい構造となっていたため、外部からの磁束は、巻線１０４ａ，１０４ｂによって電流に変換され、交流電源ラインにノイズとして流してしまう問題点があった。

図８（Ａ）は外部からの磁束１２０がコモンモードチョークコイル１００の巻線１０４ａ，１０４ｂに均等に飛び込む場合であり、磁束１２０によって巻線１０４ａ，１０４ｂに発生する電流の向きはノーマルモード電流ｉ１となって交流電源ラインに流れる。

図８（Ｂ）は、外部から磁束１２０がコモンモードチョークコイル１００の一方の巻線１０４ａに飛び込み、巻線１０４ａ，１０４ｂに飛び込む磁束のバランスが崩れた場合であり、磁束１２０によって巻線１０４ａに発生する電流の向きはコモンモード電流ｉ２となって交流電源ラインに流れる。

この問題に対して、コモンモードチョークコイルに外部から磁束が飛び込まないように、周辺を強磁性体で覆う方法、磁束の発生源から遠ざける方法、相間コンデンサや接地コンデンサの容量を大きくする方法といった対策をとっているが、部品材料のコストアップ、製品外形の大型化といった問題を発生させている。

また、従来技術として、コモンモードチョークコイル自身が発生する漏洩磁束を、漏洩磁束の方向に沿って設けられた帯状の磁気シールド部材によって吸収させるものがある（特許文献２）。

しかしながら、コモンモードチョークコイルの一部分を磁気シールドで覆った構造では、磁気シールドから露出している巻線の部分に外部からの磁束が飛び込んだ場合、図７及び図８に示した従来のコモンモードチョークコイル１００と同様、飛び込んだ磁束を電流に変換し、交流電源ラインにノイズ電流として流してしまう問題がある。

本発明は、コストアップや製品外形を大型化することなく、外部から飛び込む磁束影響を低減可能とするコモンモードチョークコイルを提供することを目的とする。

（コモンモードチョークコイル）
本発明は、トロイダルコアを覆う樹脂ケースに、ノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように複数の巻線が巻き回されたコモンモードチョークコイルに於いて、
複数の巻線が巻き回されたトロイダルコアの周囲を囲んでループ状に導電体が配置されたことを特徴とする。

（トロイダルコアと導電体の配置関係）
導電体は、トロイダルコアの軸心線に対し導電体ループの軸心線が直交するように配置され、導電体の軸心線と同方向からの外部磁界により導電体ループに誘導電流を流して巻線をシールドするように構成される。

（導電体の材質）
導電体は非強磁性材質の金属で作られる。

（銅箔テープ）
導電体は銅箔テープであり、トロイダルコアの周囲を囲んで配置された絶縁テープを含む絶縁物の樹脂ケースの外側に貼り付けられてテープ端部が電気的に接合される。

（銅板又は銅箔）
導電体は銅板又は銅箔であり、トロイダルコアの周囲を囲んで配置された矩形の樹脂ケースの外側に配置される。

（基本的な効果）
本発明は、トロイダルコアを覆う樹脂ケースに、ノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように複数の巻線が巻き回されたコモンモードチョークコイルに於いて、複数の巻線が巻き回されたトロイダルの周囲を囲んでループ状に導電体が配置されたため、外部からの磁束が導電体に飛び込むと、導電体で誘導電流に変換されてループ電流が流れ、これによって巻線に到達する磁束が弱められ、交流電源ラインに流れるノイズ電流を低減できる。また、トロイダルコアの周囲を囲んでループ状に導電体を配置するだけで良いことから、構造が簡単であり、部品材料のコストアップや製品外形の大型化といった問題を抑制することができる。

（トロイダルコアと導電体の配置関係による効果）
また、導電体は、トロイダルコアの軸心線に対し導電体ループの軸心線が直交するように配置され、導電体の軸心線と同方向からの外部磁界により導電体ループに誘導電流を流して巻線をシールドするように構成したため、導電体の軸心線と同方向からの外部磁界の飛び込みに対し効率よくループ電流に変換して、巻線に対する磁束の影響を弱めて交流電源ラインに流れるノイズ電流を低減できる。

（導電体の材質による効果）
また、導電体は銅などの導電性の高い非強磁性材質の金属で作られているため、外部から受けた磁束を効率よく導電体ループに流れる誘導電流に変換することで、巻線に対する磁束の影響を弱めることを可能とする。

（銅箔テープによる効果）
また、導電体は銅箔テープであり、トロイダルコアの周囲を囲んで配置された絶縁テープを含む絶縁物の外側に貼り付けられてテープ端部が電気的に接合されるようにしたため、トロイダルコアの外側に配置される樹脂ケースに銅箔テープを巻くという簡単な構造により実現でき、部品材料のコストアップや製品外形の大型化といった問題を抑制することができる。

（銅板又は銅箔による効果）
また、導電体は銅板又は銅箔であり、トロイダルコアの周囲を囲んで配置された矩形の樹脂ケースの外側に配置されるようにしたため、トロイダルコアの外側に配置される樹脂ケースの外側に銅板や銅箔を配置するという簡単な構造により実現でき、銅箔テープの場合と同様、部品材料のコストアップや製品外形の大型化といった問題を抑制することができる。

導電体として銅箔テープを用いたコモンモードチョークコイルの第１実施形態を正面及び側面から示した説明図図１の実施形態の製造組立の例を示した説明図導電体として銅板を用いたコモンモードチョークコイルの第２実施形態を正面及び側面から示した説明図図３の実施形態の組立分解状態を示した説明図図４の銅板を外周に配置した樹脂ケースを取り出して正面、平面及び側面から示した説明図トロイダルコアを横に配置したコモンモードチョークコイルの第３実施形態を示した説明図従来のコモンモードチョークコイルを正面及び側面から示した説明図コモンモードチョークコイルを用いたノイズフィルタ回路を示した回路図

［コモンモードチョークコイルの第１実施形態］
図１は導電体として銅箔テープを用いたコモンモードチョークコイルの第１実施形態を正面及び側面から示した説明図である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１０は、端子１４を備えた台座１２の上に、一対の巻線１８ａ，１８ｂが巻き回まわされ、内部にトロイダルコアを収納したコア樹脂ケース１６が取付けられている。コア樹脂ケース１６の巻線１８ａ，１８ｂは、ノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように巻き回されている。

巻線１８ａ，１８ｂが巻き回されたトロイダルコアのコア樹脂ケース１６の周囲を囲んで、上下に開口した箱形の樹脂ケース２０が配置され、樹脂ケース２０の外側には、ループ状の導電体として機能する銅箔テープ２２が貼り付けられており、銅箔テープ２２は図１（Ｂ）に示すように、テープ端部が接合部２４により電気的に接合されており、帯状の導電体矩形ループ状が形成されている。

ここで、ループ状に配置された銅箔テープ２２は、コア樹脂ケース１６の中心、即ちトロイダルコアの中心を横方向に通る軸心線に対し、銅箔テープ２２のループ中心を縦方向に通る軸心線３０が直交するように配置され、銅箔テープ２２のループ中心の軸心線３０と同方向からの外部磁束２６を受けた場合に、銅箔テープ２２のループに誘導電流が流れるように構成している。

また、銅箔テープ２２は非強磁性材質であり、導体ループに直交する方向から磁束を受けた場合に、磁束に直交する導体ループに誘導電流が流れることになり、これにより外部からの磁束のエネルギーは銅箔テープ２２のループを流れる誘導電流に変換されて弱まり、その内に配置されているコア樹脂ケース１６に巻かれた巻線１８ａ，１８ｂを外部磁束２６からシールドすることができ、交流電源ラインに流れるノイズ電流を抑制可能とする。

図２は図１の実施形態の製造組立の例を示した説明図である。図２に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１０の製造組立は、従来と同様に、端子１４を備えた台座１２に、一対の巻線１８ａ，１８ｂが巻き回まわされ、内部にトロイダルコアを収納したコア樹脂ケース１６を取付けたコイルアッセンブリィ１０ａを準備し、また、上下に開口した樹脂ケース２０の外側に、銅箔テープ２２を貼り付け、テープ端部をはんだ付け等により接合して準備する。

続いて、銅箔テープ２２が貼り付けられた樹脂ケース２０を、コイルアッセンブリィ１０ａにおけるコア樹脂ケース１６の外側に嵌め入れて台座１２側に固定する。

このように本実施形態は、従来のコモンモードチョークコイルと同じ構成のコイルアッセンブリィ１０ａの外側に、銅箔テープ２２を張り付けた樹脂ケース２０を配置するという簡単な構造で済み、部品材料の増加は僅かで済むことからコストアップが少なく、製品外形が大型化することもない。

［コモンモードチョークコイルの第２実施形態］
図３は導電体として銅板を用いたコモンモードチョークコイルの第２実施形態を正面及び側面から示した説明図、図４は図３の実施形態の組立分解状態を示した説明図、図５は図４の銅板を外周に配置した樹脂ケースを取り出して正面、平面及び側面から示した説明図である。

図３に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１０は、トロイダルコアを収納したコア樹脂ケース１６の外側を囲んでループ状に配置する導電体として、樹脂ケース２０の外側に、矩形に形成された薄い銅板２８を嵌合したことを特徴とする。なお、銅板２８に代えて、矩形に形成された銅箔を嵌合しても良い。それ以外の構成は図１の第１実施形態と同じになる。

図４に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１０の製造組立は、従来のコモンモードチョークコイルと同じ構成のコイルアッセンブリィ１０ａの外側に、銅板２８が嵌合された樹脂ケース２０を配置するという簡単な構造で済み、部品材料の増加は僅かで済ことからコストアップが少なく、製品外形が大型化することもない。

また図５に示すように、樹脂ケース２０は上下に開口した箱形ケースであり、その外側を囲んでループ状に銅板２８が嵌合されており、簡単な構造であることからコストアップも少なく、製品外形も大型化することもない。

［コモンモードチョークコイルの第３実施形態］
図６はトロイダルコアを横に配置したコモンモードチョークコイルの第３実施形態を示した説明図である。

図６に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１０は、端子１４を備えた台座１２の上に、一対の巻線１８ａ，１８ｂが巻き回まわされ、内部にトロイダルコアを収納したコア樹脂ケース１６が横置きして取付けられている。

台座１２に横置きされた巻線１８ａ，１８ｂが巻き回されたトロイダルコアのコア樹脂ケース１６に対しては、側方及び上側を囲んで下側に開口したコ字形の樹脂ケース３０が嵌め入れられ、樹脂ケース３０の外側から台座１２の下側にかけて銅箔テープ２２を巻きまわして貼り付け、例えば、台座１２の下側に位置するテープ端部を、はんだ付け等により電気的に接合している。

ここで、ループ状に縦置き配置された銅箔テープ２２は、コア樹脂ケース１６の中心、即ちトロイダルコアの中心を横方向に通る軸心線に対し、銅箔テープ２２のループ中心を横方向に通る軸心線３０が直交するように配置され、銅箔テープ２２のループ中心の軸心線３０と同方向からの外部磁束２６を受けた場合に、銅箔テープ２２のループに誘導電流が流れ、これにより外部からの磁束のエネルギーは銅箔テープ２２のループを流れる誘導電流に変換されて弱まり、その内に配置されているコア樹脂ケース１６に巻かれた巻線１８ａ，１８ｂを外部磁束２６からシールドすることができ、交流電源ラインに流れるノイズ電流を抑制可能とする。

［本発明の変形例］
上記の実施形態は単相のコモンモードチョークコイルを例にとっているが、これに限定されず、使用する交流の相数、巻線数に対応した適宜のコモンモードチョークコイルが含まれる。

また、上記の実施形態は導電体の材質として銅を例にとっているが、銅以外に銅合金やアルミニウム等の非磁性の導電材質としても良い。

また、図１及び図２に示した第１実施形態における樹脂ケース２０に代えて、絶縁テープとしても良い。

また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：コモンモードチョークコイル
１０ａ：コイルアッセンブリィ
１２：台座
１４：端子
１６：コア樹脂ケース
１８ａ，１８ｂ：巻線
２０，３０：樹脂ケース
２２：銅箔テープ
２４：接合部
２６：磁束方向

Claims

トロイダルコアを覆う樹脂ケースに、ノーマルモード電流に対し磁束が互いに打消しあうように複数の巻線が巻き回されたコモンモードチョークコイルに於いて、
前記複数の巻き線が巻き回された前記トロイダルコアの周囲を囲んでループ状に導電体が配置されたことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
請求項１記載のコモンモードチョークコイルに於いて、前記導電体は、前記トロイダルコアの軸心線に対し前記導電体の軸心線が直交するように配置され、導電体ループの軸心線と同方向からの外部磁界により前記導電体ループに誘導電流を流して前記巻線をシールドするように構成されたことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
請求項１記載のコモンモードチョークコイルに於いて、前記導電体は非強磁性材質の金属で作られたことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
請求項１記載のコモンモードチョークコイルに於いて、前記導電体は銅箔テープであり、前記トロイダルコアの周囲を囲んで配置された絶縁テープを含む絶縁物の外側に貼り付けられてテープ端部が電気的に接合されたことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
請求項１記載のコモンモードチョークコイルに於いて、前記導電体は銅板又は銅箔であり、前記トロイダルコアの周囲を囲んで配置された矩形の樹脂ケースの外側に配置されたことを特徴とするコモンモードチョークコイル。