(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルパターンが形成された高透磁率の材料からなるシートを積層した電流の往路となる第１の積層コイル部、
コイルパターンが形成された高透磁率の材料からなるシートを積層した電流の復路となる第２の積層コイル部、
前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部に用いられる前記シートより低い透磁率を有する材料を用いて、前記第１の積層コイル部と前記第２の積層コイル部との間において耐電圧性を得るために十分な厚みをもって形成される中間部、
前記第１の積層コイル部、前記第２の積層コイル部および前記中間部のほぼ中央部に形成された貫通孔に挿通されるとともに、前記第１の積層コイル部、前記第２の積層コイル部および前記中間部を含む積層体の４つの角部が露出するようにして前記積層体を囲むように形成されるコア、および
前記積層体の４つの角部に形成され、前記コイルパターンに接続される外部電極を含み、
前記第１の積層コイル部と前記第２の積層コイル部にノーマルモードノイズ電流が流れたときに、前記コア内で磁束が打ち消し合い、前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部の周囲を磁束が通るとともに、前記第１の積層コイル部と前記第２の積層コイル部にコモンモードノイズ電流が流れたときに、前記コアに閉磁路が形成されるように、前記第１の積層コイル部と前記第２の積層コイル部とが巻回された、チョークコイル。
【請求項２】
前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部に用いられる前記シートは、Ｎｉ−Ｚｎ系またはＭｇ−Ｚｎ系のフェライト材料で形成される、請求項１に記載のチョークコイル。
【請求項３】
前記中間部は、アルミナガラス系の絶縁物、またはガラスとフェライトとの混合物で形成される、請求項１または請求項２に記載のチョークコイル。
【請求項４】
前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部と外部との絶縁を得るために前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部の外側に形成され、かつ前記コアを挿通するための貫通孔が形成された外層部を含み、
前記第１の積層コイル部、前記第２の積層コイル部、前記中間部および前記外層部に形成された貫通孔に前記コアが挿通されるとともに、前記第１の積層コイル部、前記第２の積層コイル部、前記中間部および前記外層部を含む積層体の４つの角部が露出するようにして前記積層体を囲むように前記コアが形成され、かつ前記コイルパターンに接続される外部電極が前記積層体の４つの角部に形成された、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のチョークコイル。
【請求項５】
前記外層部は、アルミナガラス系の絶縁物、またはガラスとフェライトとの混合物で形成され、前記第１の積層コイル部および前記第２の積層コイル部に用いられる前記シートより低い透磁率を有する、請求項４に記載のチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はチョークコイルに関し、特にたとえば、積層型の小型チョークコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のチョークコイルの一例を示す斜視図である。チョークコイル１は、コイル部２を含む。コイル部２は、図１１に示すように、複数のシート３ａ〜３ｅを含む。シート３ａ〜３ｅとしては、たとえばＮｉ−Ｚｎ系フェライトシートが用いられる。これらのシート３ａ〜３ｄ上には、それぞれ導電材料でコイルパターン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成される。そして、シート３ｂに形成されたスルーホール５ａを介して、コイルパターン４ａ，４ｃが接続される。また、シート３ｃに形成されたスルーホール５ｂを介して、コイルパターン４ｂ，４ｄが接続される。これらのシート３ａ〜３ｅを積層することによって、コイル部２が形成される。
【０００３】
コイル部２の４つの角部には、それぞれ外部電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成される。そして、コイルパターン４ａが外部電極６ａに接続され、コイルパターン４ｂが外部電極６ｄに接続され、コイルパターン４ｃが外部電極６ｂに接続され、コイルパターン４ｄが外部電極６ｃに接続される。このチョークコイル１では、コイルパターン４ａ，４ｃが第１のコイルを形成し、コイルパターン４ｂ，４ｄが第２のコイルを形成している。第１のコイルは、外部電極６ａから外部電極６ｂに向かって、たとえば左回りとなるように巻回される。このとき、第２のコイルは、外部電極６ｃから外部電極６ｄに向かって、右回りとなるように巻回される。そして、外部電極６ａ，６ｄに信号源が接続され、外部電極６ｂ，６ｃに負荷が接続される。負荷にコモンモードノイズが流れるとき、外部電極６ａから外部電極６ｂにむかってノイズが伝わるとともに、外部電極６ｄから外部電極６ｃに向かってノイズが伝わる。このノイズによって第１のコイルに生じる磁束および第２のコイルによって生じる磁束は、各コイルの中央部において同じ向きとなり、第１のコイルおよび第２のコイルの両方を囲むような磁束が形成される。そのため、第１のコイルおよび第２のコイルにインダクタンスが形成され、コモンモードノイズが除去される。
【０００４】
このチョークコイル１では、第１のコイルのコイルパターン４ａ，４ｃと第２のコイルのコイルパターン４ｂ，４ｄとが、互いに交互に積層されてバイファイラ巻きとなっているため、第１のコイルと第２のコイルとの間の結合が大きく、コモンモードノイズを効率よく除去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノーマルモードノイズは、外部電極６ａから外部電極６ｂに向かって伝わるとともに、外部電極６ｃから外部電極６ｄに向かって伝わる。この場合、第１のコイルによって発生する磁束と第２のコイルによって発生する磁束とは、各コイルの中央部において互いに逆向きとなる。しかも、このチョークコイル１では、第１のコイルと第２のコイルとがバイファイラ巻きとなっているため、第１のコイルと第２のコイルとの結合が大きく、各コイルによって発生する磁束が互いに打ち消しあって、インダクタンスを得ることができない。そのため、ノーマルモードノイズを除去することが困難である。
【０００６】
また、第１のコイルと第２のコイルとがバイファイラ巻きとなっているため、これらのコイル間において、良好な耐電圧性を得ることが困難である。そこで、良好な耐電圧性を得るためには、シートの厚みを大きくして、第１のコイル用のコイルパターンと第２のコイル用のコイルパターンとの間隔を大きくする必要がある。そのため、良好な耐電圧性を得ようとすれば、チョークコイルが大型化するという問題がある。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で、コモンモードノイズとノーマルモードノイズの両方を除去することができるチョークコイルを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、コイルパターンが形成された高透磁率の材料からなるシートを積層した電流の往路となる第１の積層コイル部と、コイルパターンが形成された高透磁率の材料からなるシートを積層した電流の復路となる第２の積層コイル部と、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部に用いられるシートより低い透磁率を有する材料を用いて、第１の積層コイル部と第２の積層コイル部との間において耐電圧性を得るために十分な厚みをもって形成される中間部と、第１の積層コイル部、第２の積層コイル部および中間部のほぼ中央部に形成された貫通孔に挿通されるとともに、第１の積層コイル部、第２の積層コイル部および中間部を含む積層体の４つの角部が露出するようにして積層体を囲むように形成されるコアと、積層体の４つの角部に形成され、コイルパターンに接続される外部電極とを含み、第１の積層コイル部と第２の積層コイル部にノーマルモードノイズ電流が流れたときに、コア内で磁束が打ち消し合い、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部の周囲を磁束が通るとともに、第１の積層コイル部と第２の積層コイル部にコモンモードノイズ電流が流れたときに、コアに閉磁路が形成されるように、第１の積層コイル部と第２の積層コイル部とが巻回された、チョークコイルである。
このチョークコイルにおいて、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部に用いられるシートは、たとえばＮｉ−Ｚｎ系またはＭｇ−Ｚｎ系のフェライト材料で形成される。
また、中間部は、たとえばアルミナガラス系の絶縁物、またはガラスとフェライトとの混合物で形成される。
さらに、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部と外部との絶縁を得るために第１の積層コイル部および第２の積層コイル部の外側に形成され、かつコアを挿通するための貫通孔が形成された外層部を含んでいてもよく、この場合、第１の積層コイル部、第２の積層コイル部、中間部および外層部に形成された貫通孔にコアが挿通されるとともに、第１の積層コイル部、第２の積層コイル部、中間部および外層部を含む積層体の４つの角部が露出するようにして積層体を囲むようにコアが形成され、かつコイルパターンに接続される外部電極が積層体の４つの角部に形成される。
このとき、外層部は、たとえばアルミナガラス系の絶縁物、またはガラスとフェライトとの混合物で形成され、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部に用いられるシートより低い透磁率を有することが好ましい。
【０００９】
第１の積層コイル部と第２の積層コイル部との間に中間部が形成され、これらの積層コイル部間において耐電圧性を得るのに十分な厚みを有しているため、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部を形成するシートを薄くすることができる。そのため、バイファイラ巻きのチョークコイルに比べて、全体としての厚みを小さくすることができる。
【００１０】
また、第１の積層コイル部に往路の電流が流れ、第２の積層コイル部に復路の電流が流れたとき、コアに発生する磁束が互いに打ち消し合う。しかしながら、第１の積層コイル部と第２の積層コイル部とが中間部を介して離れて形成されているため、第１の積層コイル部の周囲および第２の積層コイル部の周囲に、それぞれ磁束が形成される。このような電流の向きは、ノーマルモードノイズが伝わる向きと同じであるため、ノーマルモードノイズに対しても、インダクタンスを得ることができる。さらに、コモンモードノイズについては、コアに発生する磁束が同じ向きとなり、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部の両方を囲むようにして磁束が発生し、コモンモードノイズに対しても、インダクタンスを得ることができる。
【００１１】
第１の積層コイル部および第２の積層コイル部に用いられるシートの材料として、Ｎｉ−Ｚｎ系またはＭｇ−Ｚｎ系のフェライト材料を用いることにより、この部分を通る磁束を大きくすることができる。さらに、中間部の材料として、第１の積層コイル部および第２の積層コイル部に用いられるシートより低透磁率の材料を用いることにより、これらの積層コイル部に大きい電流が流れても飽和しにくくなり、通電時においてもノーマルモードノイズに対するインダクタンスを得ることができる。
【００１２】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のチョークコイルの一例を示す斜視図である。チョークコイル１０は、中央部に貫通孔１２が形成された積層体１４を含む。積層体１４は、図２に示すように、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８を含む。第１の積層コイル部１６と第２の積層コイル部との間には中間部２０が積層され、外側には外層部２２，２４が積層される。
【００１４】
第１の積層コイル部１６は、図３に示すように、第１のシート２６，第２のシート２８および第３のシート３０を含む。第１のシート２６上には、その１つの角部ａ付近から貫通孔１２の周囲をほぼ半周するようにして、第１のコイルパターン３２が形成される。つまり、第１のシート２６の角部ａ付近に第１のコイルパターン３２の一端が露出するように配置され、第１のシート２６の中間部に第１のコイルパターン３２の他端が配置される。
【００１５】
また、第２のシート２８上には、第１のコイルパターン３２の一端が形成された角部ａに対向する角部ｂ付近から貫通孔１２の周囲をほぼ半周するようにして、第２のコイルパターン３４が形成される。つまり、第２のシート２８の角部ｂ付近に第２のコイルパターン３４の一端が露出するように配置され、第１のコイルパターン３２の他端に対応する部分に第２のコイルパターン３４の他端が配置される。そして、第２のコイルパターン３４の他端において、第２のシート２８にスルーホールが形成され、点線で示すように、スルーホールを介して第１のコイルパターン３２と第２のコイルパターン３４とが接続される。そして、第１のシート２６，第２のシート２８および第３のシート３０が積層されることによって、第１の積層コイル部１６が形成される。なお、この第１の積層コイル部１６では、第２のコイルパターン３４の一端が露出した角部ｂから第１のコイルパターン３２の一端が露出した角部ａに向かって、右巻きとなるように、第１および第２のコイルパターン３２，３４が形成されている。
【００１６】
第２の積層コイル部１８は、図４に示すように、第４のシート３８，第５のシート４０および第６のシート４２を含む。第４のシート３８上には、第１のコイルパターン３２が露出した側面と同じ側面において、角部ａに対向する角部ｃ付近から貫通孔１２の周囲をほぼ３／４周するようにして、第３のコイルパターン４４が形成される。つまり、第４のシート３８の角部ｃ付近に第３のコイルパターン４４の一端が露出するように配置され、第４のシート３８の中間部に第３のコイルパターン４４の他端が配置される。
【００１７】
また、第５のシート４０上には、第３のコイルパターン４４の一端が形成された角部ｃに対向する角部ｄ付近から貫通孔１２の周囲をほぼ３／４周するようにして、第４のコイルパターン４６が形成される。つまり、第５のシート４０の角部ｄ付近に第４のコイルパターン４６の一端が露出するように配置され、第３のコイルパターン４４の他端に対応する部分に第４のコイルパターン４６の他端が配置される。そして、第４のコイルパターン４６の他端において、第５のシート４０にスルーホールが形成され、点線で示すように、スルーホールを介して第３のコイルパターン４４と第４のコイルパターン４６とが接続される。そして、第４のシート３８，第５のシート４０および第６のシート４２が積層されることによって、第２の積層コイル部１８が形成される。なお、この第２の積層コイル部１８では、第３のコイルパターン４４の一端が露出した角部ｃから第４のコイルパターン４６の一端が露出した角部ｄに向かって、左巻きとなるように、第３および第４のコイルパターン４４，４６が形成されている。
【００１８】
第１の積層コイル部１６に用いられるシート２６，２８，３０および第２の積層コイル部１８に用いられるシート３８，４０，４２の材料としては、たとえばＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料またはＭｇ−Ｚｎ系フェライト材料などの高透磁率の材料が用いられる。また、中間部２０および外層部２２，２４は、たとえばアルミナガラス系の絶縁材料、またはガラスとフェライト材料との混合物などが用いられ、第１の積層コイル部１６や第２の積層コイル部１８のシートに用いられる材料より透磁率の低い材料が用いられる。これらの第１の積層コイル部１６，第２の積層コイル部１８，中間部２０および外層部２２，２４を積層することにより、積層体１４が形成される。なお、中間部２０は、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８の間において、十分な耐電圧性を有する厚みとなるように、適当な枚数の低透磁率材料のシートが積層される。
【００１９】
積層体１４の４つの角部には、それぞれ外部電極５０，５２，５４，５６が形成される。そして、角部ｂにおいて外部電極５０に第２のコイルパターン３４が接続され、角部ａにおいて外部電極５２に第１のコイルパターン３２が接続され、角部ｃにおいて外部電極５４に第３のコイルパターン４４が接続され、角部ｄにおいて外部電極５６に第４のコイルパターン４６が接続される。さらに、積層体１４には、図５に示すように、積層体１４の貫通孔１２に中央の脚部が挿入されるようにして、２つのＥ型コア５８ａ，５８ｂが取り付けられる。
【００２０】
このチョークコイル１０では、外部電極５０，５６に信号源が接続され、外部電極５２，５４に負荷が接続される。そして、外部電極５０から外部電極５２に向かって往路の電流が流れ、外部電極５４から外部電極５６に向かって復路の電流が流れる。つまり、第１および第２のコイルパターン３２，３４に往路の電流が流れ、第３および第４のコイルパターン４４，４６に復路の電流が流れる。
【００２１】
ここで、コモンモードノイズがある場合、第１および第２のコイルパターン３２，３４と、第３および第４のコイルパターン４４，４６には、同相のノイズが伝達される。したがって、コモンモードノイズが、外部電極５０側から外部電極５２側に向かって伝わるとともに、外部電極５６側から外部電極５４側に向かって伝わる。このような電流によって生じる磁束は、図６に示すように、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８の間の中間部２０部分で打ち消し合い、Ｅ型コア５８ａ，５８ｂ中央部で同じ向きとなって、第１の積層コイル部１６と第２の積層コイル部１８の両方を囲むようにして形成される。つまり、磁束は、Ｅ型コア５８ａ，５８ｂで形成される閉磁路を通る。この磁束により、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８にはインダクタンスが形成され、このインダクタンスによってコモンモードノイズが除去される。
【００２２】
また、ノーマルモードの電流が流れる場合、たとえば外部電極５０側から第２のコイルパターン３４および第１のコイルパターン３２を通って外部電極５２側に電流が流れ、さらに外部電極５４側から第３のコイルパターン４４および第４のコイルパターン４６を通って外部電極５６側に電流が流れる。このような電流によって生じる磁束は、図７に示すように、Ｅ型コア５８ａ，５８ｂ内で打ち消し合い、それぞれの積層コイル部１６，１８の周囲を磁束が通る。この場合、第１の積層コイル部１６と第２の積層コイル部１８とが中間部２０を介して離れて配置されているため、互いの積層コイル部１６，１８の周囲に形成された磁束が重なることがなく、これらの磁束が打ち消されることがない。そのため、ノーマルモードノイズに対しても、インダクタンスを得ることができ、ノーマルモードノイズを除去することができる。
【００２３】
このチョークコイル１０の等価回路が図８に示される。図８に示すように、このチョークコイル１０では、コモンモードノイズに対するインダクタンス６０とノーマルモードノイズに対するインダクタンス６２とが形成されている。したがって、このチョークコイル１０では、コモンモードノイズおよびノーマルモードノイズの両方を除去することができる。しかも、第１の積層コイル部１６と第２の積層コイル部１８との間において耐電圧性が得られるように、十分な厚みを有する中間部２０が形成されているため、バイファイラ巻きのコイル部を有するチョークコイルのように、各コイルパターン間のシートを厚くする必要がない。そのため、バイファイラ巻きを採用した従来のチョークコイルに比べて、チョークコイル全体として小型化を図ることができる。
【００２４】
ここで、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８に用いられるシートとして、透磁率の高い材料を用いることにより、大きいインダクタンスを得ることができる。また、中間部２０および外層部２２，２４の材料として、透磁率の低い材料を用いることにより、ノーマルモードの電流が流れたときに中間部２０および外層部２２，２４を通る磁束の密度が下がり、高い値の電流が流れても飽和しにくくなる。そのため、通電時においてもインダクタンスを得ることができ、ノーマルモードノイズを除去することができる。なお、中間部２０，コイル部１６，１８および外層部２２，２４として、ガラスとフェライト材料との混合物を用いれば、その配合を調整することにより、透磁率および絶縁性の調整をすることが容易である。
【００２５】
また、第１の積層コイル部１６および第２の積層コイル部１８の巻数は、コイルパターンを形成したシートの積層枚数を調整することにより変更することができる。したがって、必要なインダクタンスが得られるように、シートの積層枚数を調整することができる。また、コアの形状としては、Ｅ型コアに限らず、図９に示すように、２つのコ字状コア６４ａ，６４ｂを組み合わせて、１つの閉磁路を形成してもよい。さらに、Ｅ型コアとＩ型コアとを組み合わせたり、コ字状コアとＩ型コアとを組み合わせて、１つの閉磁路を形成してもよい。このように、コアの形状は、任意に変更可能である。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、往路の電流が通る第１の積層コイル部と復路の電流が通る第２の積層コイル部とを、中間部を挟んで形成することにより、コモンモードノイズおよびノーマルモードノイズの両方を除去することができ、しかも小型のチョークコイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のチョークコイルの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すチョークコイルの積層体を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示す積層体の中の第１の積層コイル部を示す分解斜視図である。
【図４】図２に示す積層体の中の第２の積層コイル部を示す分解斜視図である。
【図５】図２に示す積層体にＥ型コアを取り付ける状態を示す図解図である。
【図６】図１に示すチョークコイルにコモンモードノイズが伝わったときの磁束の状態を示す図解図である。
【図７】図１に示すチョークコイルにノーマルモードの電流が流れたときの磁束の状態を示す図解図である。
【図８】図１に示すチョークコイルの等価回路図である。
【図９】図１に示すチョークコイルの変形例を示す斜視図である。
【図１０】従来のチョークコイルの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す従来のチョークコイルの分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  チョークコイル
１２  貫通孔
１４  積層体
１６  第１の積層コイル部
１８  第２の積層コイル部
２０  中間部
２２  外層部
２４  外層部
２６  第１のシート
２８  第２のシート
３０  第３のシート
３２  第１のコイルパターン
３４  第２のコイルパターン
３８  第４のシート
４０  第５のシート
４２  第６のシート
４４  第３のコイルパターン
４６  第４のコイルパターン
５０，５２，５４，５６  外部電極
５８ａ，５８ｂ  Ｅ型コア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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