(57)【要約】  この発明によるコモンモードチョークコイルは、磁性体コア２と、上記磁性体コアの巻線部４に巻かれた一対のコイル５と、を備え、上記一対のコイル５は、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイル６と第２の極コイル７とを備え、上記第１の極コイル６と第２の極コイル７とは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部４に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部４の長さ方向から見て、互いに重なる並走部１１と、上記巻線部４の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部１２と、を備え、但し、Ｎは１以上の整数である。
2020003565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、但し、Ｎは１以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
上記巻線部の長さ方向から見て、上記巻線部の一方の側に位置する上記一対のコイルの外周部を保持する金属部材をさらに備え、
上記非並走部は、上記一対のコイルの上記巻線部の上記金属部材と反対側に配置されている請求項１記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
上記金属部材は、上記一対のコイルを冷却するヒートシンクである請求項２記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項４】
補助磁性体コアが、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項５】
放熱部材が、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源と負荷装置との間に設けられて、負荷装置側で発生して電源側へ伝搬されるノイズを低減するコモンモードチョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷装置である交流駆動モータを制御する電力変換装置においては、電力変換装置のインバータの高速スイッチング動作により、ＥＭＩノイズ（Ｅｌｅｃｔｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ）が発生する。このＥＭＩノイズが、伝導ノイズとなって、電源ラインおよびアースを流れるために、他の電気機器に伝わって誤動作を起こさせるなどの悪影響を及ぼす可能性がある。ノイズには、電源と負荷装置との間の伝送路を伝搬するノーマルモードノイズと、伝送路とアースとの間を伝搬するコモンモードノイズとの２種類がある。コモンモードチョークコイルは、コモンモードインダクタンスを持ち、主にコモンモードノイズの低減に用いられるが、漏れ磁束に起因するノーマルモードインダクタンス、すなわち漏れインダクタンスも備えているため、ノーマルモードノイズの低減にも効果がある。【０００３】
通常、コモンモードチョークコイルは、磁性体コアと一対のコイルとからなり、磁性体コアに一対のコイルのそれぞれを個別に巻く分割巻きの構成をとる。しかし、そのような構成では、コモンモードチョークコイルに流す電流が大きくなると、磁性体コアが磁気飽和してしまい、コモンモードインダクタンスが低下してしまう。【０００４】
そこで、従来は、磁性体コアと一対のコイルとから構成されるコモンモードチョークコイルにおいて、一対のコイルをバイファイラ巻きすることにより、磁気飽和を抑制する手法が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
特許文献１による従来のコモンモードチョークコイルにおいては、バイファイラ巻きを用いることで一対のコイルから生じる磁束が打ち消され、磁性体コアの磁気飽和が抑制される。しかしながら、漏れ磁束が小さくなるため、ノーマルモードインダクタンスが小さくなってしまい、ノーマルモードノイズの低減性能が悪化してしまう。【０００６】
このような状況を鑑み、磁性体コアと一対のコイルとから構成されるコモンモードチョークコイルにおいて、バイファイラ巻きと分割巻きとを併用することにより、磁気飽和を抑制しつつ、ノーマルモードノイズの低減性能を改善する手法が提案されていた（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−０２９７７５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１４２２９号公報
【特許文献３】特開２００２−２４６２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２，３による従来のコモンモードチョークコイルでは、磁気飽和を抑制しつつノーマルモードノイズの低減性能を改善するために、バイファイラ巻きと分割巻きとを併用して一対のコイルを構成していた。そのため、巻線部が磁性体コアの磁路長さ方向に伸長してしまい、磁性体コアが大型化するという課題があった。【０００９】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、巻線部を磁路長さ方向に伸長させることなく磁気飽和を抑制し、かつノーマルモードノイズの低減性能を改善することができる小型のコモンモードチョークコイルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるコモンモードチョークコイルは、磁性体コアと、上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備える。上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、上記第１の極コイルと第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備えている。但し、Ｎは１以上の整数である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、一対のコイルを構成する第１の極コイルと第２の極コイルは、Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように巻線部に配置されている。これにより、巻線部を磁路長さ方向に伸長させることなく磁気飽和を抑制できる。
隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、第１の極コイルと第２の極コイルは、巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備えている。これにより、非並走部がノーマルモードインダクタンスに寄与し、ノーマルモードノイズの低減性能を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルのコイルに流れる電流と、それにより生じる磁束を示す模式図である。
【図７】１ターンのコイルの形状を示す模式図である。
【図８】特許文献１に示される従来のコモンモードチョークコイルにおける、隣り合うコイルから鎖交する磁束を示した模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルにおける、隣り合うコイルから鎖交する磁束を示した模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルと金属筐体とを示す側面図である。
【図１４】比較例のコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルと金属筐体とを示す側面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図である。
【図１７】この発明の実施の形態５に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図である。
【図１９】この発明の実施の形態６に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す斜視図である。
【図２０】この発明の実施の形態６に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明に係るコモンモードチョークコイルの好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す斜視図、図２は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図、図３は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図、図４は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図、図５は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図である。
【００１５】
図１から図５において、コモンモードチョークコイル１は、Ｕ形コア３およびＩ形コア４からなる磁性体コア２と、第１の極コイルである正極コイル６および第２の極コイルである負極コイル７からなる一対のコイル５と、備える。各図において、Ｘ方向は、磁性体コア２の磁路長さ方向である。磁性体コア２の磁路長さ方向は、一対のコイル５の巻線部であるＩ形コア４を通る磁束の方向であり、Ｉ形コア４の長さ方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向と直交する方向であり、Ｕ形コア３がＩ形コア４に連結される方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向との直交する方向である。
【００１６】
Ｕ形コア３とＩ形コア４とは、フェライトなどの磁性材料で構成される。磁性体コア２は、Ｉ形コア４がＵ形コア３の両側脚部を連結するように配置されて、閉磁路に構成されている。正極コイル６と負極コイル７とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、銅製の平角導体を螺旋状にＩ形コア４に７ターンずつ巻いて構成されている。正極コイル６と負極コイル７は、同じコイル形状に構成され、図４中、Ｙ方向にずれて、Ｉ形コア４に巻かれている。これにより、正極コイル６と負極コイル７は、図５に示されるように、Ｘ方向から見て、互いに重なる重畳領域である並走部１１と、互いに重ならない非重畳領域である非並走部１２と、を備える。なお、Ｘ方向から見て、正極コイル６と負極コイル７とが互いに重ならない非重畳領域とは、正極コイル６と負極コイル７とがＸ方向と直交する方向に互いに離れている領域である。なお、Ｘ方向とは、螺旋状に巻かれた一対のコイル５のコイル軸方向とも表現できる。
【００１７】
実施の形態１によるコモンモードチョークコイル１においては、一対のコイル５を構成する正極コイル６と負極コイル７とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、Ｉ形コア４に螺旋状に巻かれて構成されている。すなわち、一対のコイル５は、バイファイラ巻により構成されている。そこで、コモンモードチョークコイル１は、バイファイラ巻と分割巻とを併用して一対のコイルを構成している特許文献２，３による従来のコモンモードチョークコイルに比べて、Ｘ方向の寸法を縮小でき、小型化が図られる。
【００１８】
つぎに、正極コイル６と負極コイル７が並走部１１と非並走部１２とを備えることによる効果について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルのコイルに流れる電流と、それにより生じる磁束を示す模式図である。なお、図６中、Ｉは電流、Φは磁束を示している。
【００１９】
並走部１１においては、電流Ｉは、正極コイル６と負極コイル７とに逆向きに、かつ近接して流れる。これにより、電流Ｉが正極コイル６と負極コイル７とを流れることにより発生する磁束Φが互いに打ち消し合い、磁性体コア２の磁気飽和を抑制する。ただし、並走部１１は、ノーマルモードインダクタンスへの寄与は小さい。
【００２０】
一方、非並走部１２においては、電流Ｉは、正極コイル６と負極コイル７とに逆向きに、かつ離れて流れる。これにより、電流Ｉが正極コイル６と負極コイル７とを流れることにより発生する磁束Φの一部が打ち消されずに残り、ノーマルモードインダクタンスに寄与する。ただし、非並走部１２は、磁性体コア２の磁気飽和の抑制への寄与は小さい。
【００２１】
このように、コモンモードチョークコイル１においては、一対のコイル５は、磁性体コア２の磁気飽和の抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備えている。これにより、コモンモードチョークコイル１は、磁性体コア２の磁気飽和を抑制して、ノーマルモードノイズの低減性能を改善することができる。
【００２２】
ここで、実施の形態１におけるノーマルモードインダクタンスと、特許文献１におけるバイファイラ巻きを一対のコイルに適用した場合のノーマルモードインダクタンスと、を比較する。図７は、１ターンのコイル８の形状を示す模式図である。
【００２３】
１ターンのコイル８の部分自己インダクタンス、および部分相互インダクタンスは、式１で表される。
【００２４】
【数１】
2020003565.tif 000003
【００２５】
ここで、i, jは、それぞれ１，２，３，４のいずれかの値をとり、図７に示される区画番号に対応する。Ｌpijは、ｉ＝ｊのとき、部分自己インダクタンスを示し、ｉ≠ｊのとき、部分相互インダクタンスを示す。μ0は真空の透磁率、ｌはコイル８の長さ、ｄは、ｉ＝ｊのとき、コイル８の幅、ｉ≠ｊのとき、ｉ番目の区画のコイル８とｊ番目の区画のコイル８との間の距離である。このとき、１ターンのコイル８のループインダクタンスは、式２で表される。
【００２６】
【数２】
2020003565.tif 000004
【００２７】
図７に示されるに、各区画におけるコイル８の幅を２ｍｍ、１番目と３番目の区画のコイル８間距離を５０ｍｍ、２番目と４番目の区画のコイル８間距離を２０ｍｍとすると、Ｌloop＝５４．８ｎＨとなる。実施の形態１では、正極コイル６と負極コイル７とのターン数が７ターンであり、正極コイル６と負極コイル７との２つのコイルがあることを考慮すると、ノーマルモードインダクタンスは、５４．８ｎＨ×７×２＝７６７ｎＨとなる。
但し、これは、本実施の形態におけるコイルの並走部１１、もしくは特許文献１に示されるバイファイラ巻きにおける隣り合うコイルの影響を考慮していない値である。
【００２８】
部分相互インダクタンスは、１番目と３番目との区画の組み合わせと、２番目と４番目との区画の組み合わせとのみを計算した。これは、１番目および２番目の区画の組み合わせと、３番目および４番目の区画の組み合わせとにおける部分相互インダクタンスは、ベクトルポテンシャルの向きとコイル８の向きとが直交し、０になるためである。
【００２９】
つぎに、隣り合うコイルの影響を考慮してノーマルモードインダクタンスを比較する。図８は、特許文献１に示される従来のコモンモードチョークコイルにおける、隣り合うコイルから鎖交する磁束を示した模式図、図９は、実施の形態１に係るコモンモードチョークコイルにおける、隣り合うコイルから鎖交する磁束を示した模式図である。なお、図８における正極コイル６０，７０は、正極コイル６と負極コイル７と同一のコイル形状に構成されている。
【００３０】
式３は、コイルのループインダクタンスとコイルを鎖交する磁束との関係を示す。
【００３１】
【数３】
2020003565.tif 000005
【００３２】
Φはコイルを鎖交する磁束、Ｂはコイルを鎖交する磁束密度、ｓはコイルで囲まれた面、Ｉはコイルを流れる電流である。
【００３３】
特許文献１による従来のコモンモードチョークコイルにおいては、バイファイラ巻きに巻かれた正極コイル６０と負極コイル７０とは、Ｘ方向から見て、互いに重なっている重畳領域のみを有している。すなわち、従来のコモンモードチョークコイルにおいては、正極コイル６０と負極コイル７０とは、並走部１１のみを有し、非並走部１２を有していない。そして、図８に示されるように、隣り合う正極コイル６０と負極コイル７０とに流れる電流Ｉは逆向きであり、鎖交する磁束Φは逆向きとなる。これにより、隣り合う正極コイル６０と負極コイル７０とに鎖交する磁束Φは、互いに打ち消される。正極コイル６０と負極コイル７０とを鎖交する全磁束Φに対する、打ち消される磁束Φの割合をｎとすると、Ｌloopの値、すなわちノーマルモードインダクタンスは、（１−ｎ）倍となる。但し、ｎは、０＜ｎ＜１である。例えば、ｎ＝０．９とすると、上記式２から算出したノーマルモードインダクタンスは、７６７ｎＨ×（１−０．９）＝７６．７ｎＨとなる。
【００３４】
実施の形態１によるコモンモードチョークコイル１においては、正極コイル６と負極コイル７とが並走部１１と非並走部１２とを備えているので、隣り合う正極コイル６と負極コイル７との対向面積は、非並走部１２が存在する分小さくなる。ここで、非並走部１２の存在により、隣り合う正極コイル６と負極コイル７との対向面積が、並走部１１のみを有する隣り合う正極コイル６０，７０の対向面積のｍ倍になったとする。その結果、隣り合う正極コイル６と負極コイル７とに鎖交する全磁束Φに対する打ち消される磁束Φの割合は、（ｎ×ｍ）倍となる。但し、ｍは、０＜ｍ＜１である。実施の形態１では、正極コイル６と負極コイル７との対向面積は、非並走部１２を設けることで、特許文献１において正極コイル６０，７０の対向面積が２０ｍｍ×５０ｍｍであったものが、２０ｍｍ×４５ｍｍとなった。そこで、ｍ＝０．９となる。実施の形態１においてもｎ＝０．９とすると、ノーマルモードインダクタンスは、７６７ｎＨ×（１−０．９×０．９）＝１４６ｎＨとなる。このように、実施の形態１によれば、一対のコイルに並走部１１のみを有するバイファイラ巻きを適用した特許文献１に比べて、ノーマルモードインダクタンスを改善できることがわかる。
【００３５】
ここでは、計算の簡単化のため、磁束密度Ｂが正極コイル６と負極コイル７とで囲われた面に対して垂直で、位置によらず一定とした。
【００３６】
以上のように、実施の形態１によれば、一対のコイル５は、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、磁性体コア２のＩ形コア４に螺旋状に巻かれた正極コイル６と負極コイル７とからなる。正極コイル６と負極コイル７とは、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。これにより、磁性体コア２をＸ方向に伸長することなく、磁気飽和を抑制でき、ノーマルモードノイズの低減性能を改善することが可能となる、小型のコモンモードチョークコイル１を実現できる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１では、正極コイル６と負極コイル７とが同じコイル形状に構成されているものとしているが、正極コイル６と負極コイル７とは、異なるコイル形状に構成されてよい。
また、上記実施の形態１では、隣り合う正極コイル６と負極コイル７とは、７ターンの全てにおいて、並走部１１と非並走部１２とを備えているが、隣り合う正極コイル６と負極コイル７とは、７ターンのなかの少なくとも１ターンにおいて、並走部１１と非並走部１２とを備えていればよい。
【００３８】
実施の形態２．
図１０は、この発明を実施するための実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図、図１１は、実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図、図１２は、実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図、図１３は、実施の形態２に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルと金属筐体とを示す側面図、図１４は、比較例のコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルと金属筐体とを示す側面図である。
【００３９】
図１０から図１２において、一対のコイル２１は、第１の極コイルである正極コイル２２と第２の極コイルである負極コイル２３とを備える。正極コイル２２のターン部は、負極コイル２３のターン部よりＺ方向に大きい形状に構成されている。正極コイル２２と負極コイル２３は、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、Ｉ形コア４に７ターンずつ巻かれている。金属部材である金属筐体２５が、Ｚ方向のＩ形コア４のＵ形コア３と反対側に配置されている。そして、正極コイル２２と負極コイル２３は、Ｚ方向のＩ形コア４のＵ形コア３と反対側に位置する外周部を金属筐体２５に平板状の絶縁体２４を介して接するように配置されて、金属筐体２５に保持されている。そこで、正極コイル２２は、負極コイル２３に対して、Ｚ方向の金属筐体２５と反対側に突出している。これにより、正極コイル２２と負極コイル２３は、図１２に示されるように、Ｘ方向から見て、互いに重なる重畳領域である並走部１１と、互いに重ならない非重畳領域である非並走部１２と、を備える。ここで、金属筐体２５には、銅、鉄、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４０】
実施の形態２によるコモンモードチョークコイル１Ａでは、正極コイル２２と負極コイル２３とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、磁性体コア２のＩ形コア４に螺旋状に巻かれている。また、正極コイル２２と負極コイル２３とは、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４１】
並走部１１では、電流が隣り合う正極コイル２２と負極コイル２３とに流れることにより発生する磁束Φは、互いに打ち消しあう。一方、非並走部１２では、電流が隣り合う正極コイル２２と負極コイル２３とに流れることにより発生する磁束Φは、互いに打ち消しあわない。そのため、図１３および図１４に示されるように、漏れ磁束が生じる。
【００４２】
比較例のコモンモードチョークコイルにおいては、図１４に示されるように、一対のコイル２１Ａにおける非並走部１２が金属筐体２５に近い位置に配置されている。そこで、漏れ磁束が金属筐体２５に鎖交するため、漏れ磁束が遮蔽されるので、ノーマルモードインダクタンスへの寄与が小さくなる。
【００４３】
一方、実施の形態２によるコモンモードチョークコイル１Ａでは、図１３に示めされるように、一対のコイル２１における非並走部１２が金属筐体２５から離れた位置に配置されている。そこで、漏れ磁束が金属筐体２５に鎖交しないため、漏れ磁束が遮蔽されることがないので、ノーマルモードインダクタンスへの寄与が大きくなる。
【００４４】
このように、実施の形態２によれば、一対のコイル２１における非並走部１２が、金属筐体２５から離れた位置に配置されている。そこで、非並走部１２における漏れ磁束が金属筐体２５に鎖交しないので、漏れ磁束が金属筐体２５に鎖交する場合に比べて、ノーマルモードインダクタンスの改善がより効果的になる。
【００４５】
なお、上記実施の形態２では、金属筐体２５が一対のコイル２１のＩ形コア４のＵ形コア３と反対側に配置されているが、金属筐体２５は、一対のコイル２１のＩ形コア４のＵ形コア３側、又は一対のコイル２１のＹ方向の片側に配置されてもよい。この場合においても、非並走部１２は、Ｉ形コア４の金属筐体２５と反対側に配置される。
【００４６】
また、上記実施の形態２では、一対のコイル２１を保持する金属部材として専用の金属筐体２５を用いているが、金属部材は、コモンモードチョークコイルを実装する装置の筐体、コモンモードチョークコイルを冷却するヒートシンク、コモンモードチョークコイルを実装する基板のグラウンドなどを用いてもよい。この場合においても、一対のコイルは、絶縁体を介してこれらの金属部材に保持される。また、一対のコイル２１の非並走部１２は、Ｉ形コアの筐体、ヒートシンク、基板のグランドなどの金属部材と反対側に配置されていればよい。
【００４７】
実施の形態３．
図１５は、この発明を実施するための実施の形態３に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図である。
【００４８】
図１５において、矩形の四角柱に構成された補助磁性体コア３０が、非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に、当該空間のＸ方向の一端から他端に至るように挿入されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４９】
実施の形態３によるコモンモードチョークコイル１Ｂにおいても、正極コイル６と負極コイル７とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、磁性体コア２のＩ形コア４に螺旋状に巻かれている。また、正極コイル６と負極コイル７とは、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５０】
コモンモードチョークコイル１Ｂでは、補助磁性体コア３０が、非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に配置されている。これにより、実施の形態３によるコモンモードチョークコイル１Ｂは、補助磁性体コア３０が非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に配置されていない実施の形態１に比べ、体積を増加させることなく、より効果的にノーマルモードインダクタンスを改善できる。
【００５１】
なお、上記実施の形態３では、実施の形態１によるコモンモードチョークコイル１における非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に補助磁性体コア３０を配置しているが、他の実施の形態によるコモンモードチョークコイルにおける非並走部の正極コイルと負極コイルとで囲まれた空間内に補助磁性体コア３０を配置しても、同様の効果が得られる。
【００５２】
また、実施の形態３において、補助磁性体コア３０は磁性体コア２と同じ磁性材料で構成してもよいし、異なる磁性材料で構成してもよい。
【００５３】
実施の形態４．
図１６は、この発明を実施するための実施の形態４に係るコモンモードチョークコイルを示す側面図である。
【００５４】
図１６において、矩形の四角筒体の構造を有する放熱部材である金属板３１が、非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に、当該空間のＸ方向の一端から他端に至るように挿入されている。さらに、金属板３１は、絶縁体３２を介して当該空間を構成する正極コイル６および負極コイル７の内周壁面に接する状態で、当該空間に挿入されている。ここで、金属板３１には、銅、鉄、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
実施の形態４によるコモンモードチョークコイル１Ｃにおいても、正極コイル６と負極コイル７とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、磁性体コア２のＩ形コア４に螺旋状に巻かれている。また、正極コイル６と負極コイル７とは、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５６】
コモンモードチョークコイル１Ｃでは、金属板３１が、非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に、絶縁体３２を介して正極コイル６および負極コイル７に接するように配置されている。これにより、実施の形態４によるコモンモードチョークコイル１Ｃは、金属板３１が非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に配置されていない実施の形態１に比べ、体積を増加させることなく、一対のコイル５の放熱性を改善することができる。また、金属板３１は、非並走部１２から生じる漏れ磁束を遮蔽しないので、非並走部１２を設けることによるノーマルモードインダクタンスを改善する効果を阻害しない。
【００５７】
なお、上記実施の形態４では、実施の形態１によるコモンモードチョークコイル１における非並走部１２の正極コイル６と負極コイル７とで囲まれた空間内に金属板３１を挿入しているが、他の実施の形態によるコモンモードチョークコイルにおける非並走部の正極コイルと負極コイルとで囲まれた空間内に金属板３１を挿入しても、同様の効果が得られる。
【００５８】
また、上記実施の形態４では、金属板３１の内部を空洞としているが、金属板３１内に樹脂材料を充填してもよく、実施の形態３における補助磁性体コア３０を金属板３１内に挿入してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態１−４では、正極コイルと負極コイルとは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、Ｉ形コアに螺旋状に７ターンずつ巻かれているが、正極コイルと負極コイルとは、７ターン限定されず、複数ターンであればよい。
【００６０】
実施の形態５．
図１７は、この発明を実施するための実施の形態５に係るコモンモードチョークコイルを示す正面図、図１８は、実施の形態５に係るコモンモードチョークコイルを示す下面図である。
【００６１】
図１７および図１８において、正極コイル６と負極コイル７とは、７ターンのうち、６ターンがＸ方向に交互に並ぶように、銅製の平角導体を螺旋状にＩ形コア４に巻いて構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６２】
実施の形態５によるコモンモードチョークコイル１Ｄでは、正極コイル６と負極コイル７とは、ターン部がＸ方向に交互に並ぶように、磁性体コア２のＩ形コア４に螺旋状に巻かれている。また、正極コイル６と負極コイル７とは、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。したがって、実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６３】
コモンモードチョークコイル１Ｄでは、正極コイル６と負極コイル７とが、Ｘ方向に１ターン分ずれて、Ｉ形コア４に配置されている。すなわち、正極コイル６と負極コイル７とが、バイファイラ巻きと分割巻きとを併用して構成されているので、磁気飽和を抑制しつつ、ノーマルモードノイズの低減性能を改善することができる。
【００６４】
上記実施の形態５では、正極コイル６と負極コイル７とは、全７ターンのうち、６ターンがＸ方向に交互に並ぶように配置され、残る１ターンが自身のコイルと隣り合うように配置されている。すなわち、正極コイル６と負極コイル７とは、全７ターンのうち、６ターンが異なる極のコイルと隣り合うように配置され、残る１ターンが同じ極のコイルと隣り合うように配置されている。しかし、全７ターンのうち、異なる極のコイルが隣り合うターン数は６ターンに限定されず、６ターンから１ターンであればよい。また、正極コイル６と負極コイル７のターン数は７ターンに限定されない。すなわち、正極コイル６と負極コイル７とは、全Ｎターンのうち、Ｍターンが異なる極のコイルと隣り合うように配置され、（Ｎ−Ｍ）ターンが同じ極のコイルと隣り合うように配置されればよい。但し、Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上、（Ｎ−１）以下の整数である。
【００６５】
ここで、正極コイル６と負極コイル７とが並走部１１のみを備えている場合には、ノーマルモードインダクタンスの調整が、ターン数ＮとＭの比でしか調整できない。その結果、ノーマルモードインダクタンスは、離散的な値しか取れない。
【００６６】
実施の形態５では、正極コイル６と負極コイル７とが並走部１１と非並走部１２とを備えているので、ノーマルモードインダクタンスを任意の値に調整可能となる。
【００６７】
なお、上記実施の形態５では、実施の形態１によるコモンモードチョークコイル１における正極コイル６と負極コイル７を、全７ターンのうち、６ターンがＸ方向に交互に並ぶように配置され、残る１ターンが同じ極のコイルと隣り合うように配置しているが、他の実施の形態によるコモンモードチョークコイルにおける正極コイルと負極コイルを、全７ターンのうち、６ターンがＸ方向に交互に並ぶように配置され、残る１ターンが同じ極のコイルと隣り合うように配置しても、同様の効果が得られる。
【００６８】
実施の形態６．
図１９は、この発明を実施するための実施の形態６に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す斜視図、図２０は、実施の形態６に係るコモンモードチョークコイルにおける一対のコイルを示す側面図である。
【００６９】
図１９および図２０に示されるように、一対のコイル４０は、１ターンの第１の極コイルである正極コイル４１と、１ターンの第２の極コイルである負極コイル４２と、を備える。正極コイル４１と負極コイル４２とは、図示されていないが、隣り合うように磁性体コアの巻線部であるＩ形コアに巻かれている。さらに、正極コイル４１と負極コイル４２とは、Ｘ方向から見て、互いに重なる重畳領域である並走部１１と、互いに重ならない非重畳領域である非並走部１２と、を備える。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７０】
実施の形態６においても、それぞれ１ターンの正極コイル４１と負極コイル４２とが、Ｘ方向に隣り合うように磁性体コアのＩ形コアに巻かれている。また、正極コイル４１と負極コイル４２とは、１ターンのなかで、磁気飽和抑制に寄与する並走部１１と、ノーマルモードインダクタンスに寄与する非並走部１２と、を備える。したがって、実施の形態６においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７１】
なお、実施の形態６で説明したように、正極コイルと負極コイルとが１ターンである場合においても、本発明の効果が得られる。したがって、本発明は、正極コイルと負極コイルとは、Ｉ形コアの長さ方向に螺旋状に１ターン以上巻かれ、正極コイルと負極コイルとは、１ターン以上が隣り合うようにＩ形コアに配置され、隣り合う正極コイルと負極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、並走部と非並走部とを備えていればよい。
【００７２】
また、上記実施の形態６においても、上記実施の形態２と同様に、金属筐体２５が一対のコイル４０における非並走部１２から離れた位置に配置されてもよい。
また、上記実施の形態６においても、補助磁性体コア３０が、非並走部１２の正極コイル４１と負極コイル４２とで囲まれた空間内に挿入されてもよい。
さらに、上記実施の形態６においても、金属板３１が、非並走部１２の正極コイル４１と負極コイル４２とで囲まれた空間内に、絶縁体３２を介して正極コイル４１および負極コイル４２に接するように配置されてもよい。
【００７３】
また、上記各実施の形態では、Ｕ形コアとＩ形コアとから構成されている磁性体コアを用いているが、磁性体コアは、Ｕ形コアとＩ形コアとを組み合わせたコアに限定されず、例えば、Ｕ形コアとＵ形コアとを組み合わせたコア、トロイダルコアなどを用いてもよい。
【００７４】
また、上記各実施の形態では、正極コイルおよび負極コイルの材料として、銅製の平角導体を用いているが、他の良導電性の材料、例えばアルミ製の平角導体を用いてもよい。また、正極コイルおよび負極コイルの材料として平角導体を用いているが、円形断面の導体を用いてもよい。
【００７５】
また、上記各実施の形態では、正極コイルおよび負極コイルは、矩形筒状のコイル形状に構成されているが、コイル形状は、矩形筒状に限定されない。
【符号の説明】
【００７６】
２  磁性体コア、４  Ｉ形コア（巻線部）、５  一対のコイル、６  正極コイル、７  負極コイル、１１  並走部、１２  非並走部、２１  一対のコイル、２２  正極コイル、２３  負極コイル、２５  金属筐体（金属部材）、３０  補助磁性体コア、３１  金属板（放熱部材）、４０  一対のコイル、４１  正極コイル、４２  負極コイル。
【図１】
2020003565.tif 000006
【図２】
2020003565.tif 000007
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020003565.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月10日(2019.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、複数ターンが交互に並ぶように上記巻線部に配置されており、上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの上記複数ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、但し、Ｎは２以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、
上記巻線部の長さ方向から見て、上記巻線部の一方の側に位置する上記一対のコイルの外周部を保持する金属部材と、備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、
上記非並走部は、上記一対のコイルの上記巻線部の上記金属部材と反対側に配置されており、但し、Ｎは１以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
上記金属部材は、上記一対のコイルを冷却するヒートシンクである請求項２記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項４】
補助磁性体コアが、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項５】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、
放熱部材が、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されており、但し、Ｎは１以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月30日(2019.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、矩形筒状の形状を有し上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、複数ターンが隣り合うように上記巻線部に配置されており、上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの上記複数ターンを上記巻線部の長さ方向から見て、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、但し、Ｎは２以上の整数であり、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記矩形筒状を成す４辺のうち対向する２辺に上記並走部を有するコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記並走部を、上記２辺と、さらに１辺とに有する請求項１のコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、
上記巻線部の長さ方向から見て、上記巻線部の一方の側に位置する上記一対のコイルの外周部を保持する金属部材と、備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、
上記非並走部は、上記一対のコイルの上記巻線部の上記金属部材と反対側に配置されており、但し、Ｎは１以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【請求項４】
上記金属部材は、上記一対のコイルを冷却するヒートシンクである請求項３記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項５】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、複数ターンが交互に並ぶように上記巻線部に配置されており、上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの上記複数ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、但し、Ｎは２以上の整数であり、
補助磁性体コアが、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されているコモンモードチョークコイル。
【請求項６】
磁性体コアと、
上記磁性体コアの巻線部に巻かれた一対のコイルと、を備え、
上記一対のコイルは、それぞれ、上記巻線部に上記巻線部の長さ方向に螺旋状にＮターン巻かれた第１の極コイルと第２の極コイルとを備え、
上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとは、上記Ｎターンのうち、１ターン以上が隣り合うように上記巻線部に配置されており、隣り合う上記第１の極コイルと上記第２の極コイルとの少なくとも１ターンにおいて、上記巻線部の長さ方向から見て、互いに重なる並走部と、上記巻線部の長さ方向と直交する方向に互いに離れる非並走部と、を備え、
放熱部材が、上記非並走部で囲まれた空間内に挿入されており、但し、Ｎは１以上の整数であるコモンモードチョークコイル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
特許文献１：特開平７−０２９７５５号公報
特許文献２：特開平１１−２１４２２９号公報
特許文献３：特開２００２−２４６２４４号公報
【国際調査報告】
2020003565.tif 000026
2020003565.tif 000027
2020003565.tif 000028
2020003565.tif 000029