(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより上記各巻線間が仕切られ、
上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、
上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用し、
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設け、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させたことを特徴とするフィルタリアクトル。
【請求項２】
上記支持部材は、磁性体により形成される棒状あるいは断面線状の支持部材であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタリアクトル。
【請求項３】
上記支持部材は、磁性体により形成されるくさび形の支持部材であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタリアクトル。
【請求項４】
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とは異なる材質により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項５】
上記支持部材は、非磁性体により形成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタリアクトル。
【請求項６】
上記漏れ磁束用鉄心の材質は上記共通鉄心より磁束飽和密度が高い材質で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタリアクトル。
【請求項７】
上記漏れ磁束用鉄心の材質は上記共通鉄心より高温下での磁気特性が高い材質で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタリアクトル。
【請求項８】
上記漏れ磁束用鉄心は冷却孔を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項９】
上記共通鉄心は筒状であり、上記共通鉄心の中心軸方向長さより上記漏れ磁束用鉄心の中心軸方向の長さが長いことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項１０】
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間の上記隙間の幅は、上記ノーマルモード電流に対する所望のインダクタンス値に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項１１】
上記共通鉄心は筒状であり、複数の共通鉄心片を中心軸方向に積層して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項１２】
上記共通鉄心は筒状であり、上記漏れ磁束用鉄心は、複数の漏れ磁束用鉄心片を上記共通鉄心の中心軸方向に積層して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のフィルタリアクトル。
【請求項１３】
複数個の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより上記各巻線間が仕切られ、
上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、
上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用し、
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設けたフィルタリアクトルの製造方法であって、
上記漏れ磁束用鉄心を上記環状の共通鉄心内に挿入して上記共通鉄心と隙間を介して配置する工程と、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させる工程と、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより仕切られた空間に上記各巻線をそれぞれ巻回する工程とを備えることを特徴とするフィルタリアクトルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば交流電源に接続され任意の交流電圧を出力する電力変換装置等で発生する高周波電流を低減するフィルタリアクトルおよびフィルタリアクトルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の雑音防止フィルタとして、複数個のコイルを共通磁心に各々独立させて巻装し、かつ各コイルに漏洩磁路を設け、多相電流に対しては漏洩インダクタンスが、零相電流に対しては各コイルの自己インダクタンスが有効に作用するようにしてなる多相用チョークコイルが用いられている。共通磁心は環状磁心であり、漏洩磁路は環状磁心のほぼ１２０°位置から突出して先端で互いに突き合わせられる磁心である。そして、漏洩磁路の磁気抵抗を調整する場合、磁心の突き合わせ部に空隙を設ける（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−０７３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の多相用チョークコイルは、漏洩磁路の磁気抵抗を調整するには漏洩磁路の突き合わせ部に空隙を設けるため、磁心の形状が複雑となり突き合わせ部の各空隙の幅を均一とすることが難しいという問題があった。従って、各相漏洩磁路の磁気抵抗を均等に調整することが難しいという問題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な鉄心形状でありながら漏洩磁路の磁気抵抗を容易かつ均等に調整することができるフィルタリアクトルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るフィルタリアクトルは、複数の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより上記各巻線間が仕切られている。上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。そして、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設け、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させる。
【０００６】
この発明に係るフィルタリアクトルの製造方法は、複数個の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより上記各巻線間が仕切られ、上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設けたフィルタリアクトルの製造方法である。そして、上記漏れ磁束用鉄心を上記環状の共通鉄心内に挿入して上記共通鉄心と隙間を介して配置する工程と、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させる工程と、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより仕切られた空間に上記各巻線をそれぞれ巻回する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るフィルタリアクトルは、複数の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設け、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させている。このため、漏れ磁束用鉄心を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用する隙間を簡単な鉄心形状で設けることができ、漏洩磁路の磁気抵抗を容易かつ均等に調整することができる。さらに、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間の隙間を支持棒のような簡単な構成で保持することができ、製造が容易である。
【０００８】
また、この発明に係るフィルタリアクトルの製造方法は、複数個の巻線がそれぞれ独立して巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心とを備え、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより上記各巻線間が仕切られ、上記漏れ磁束用鉄心には上記各巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じ、上記巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に隙間を設けたフィルタリアクトルの製造方法であって、上記漏れ磁束用鉄心を上記環状の共通鉄心内に挿入して上記共通鉄心と隙間を介して配置する工程と、上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心に向かって差し込んで配置させる工程と、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより仕切られた空間に上記各巻線をそれぞれ巻回する工程とを備えたため、漏れ磁束用鉄心を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用する隙間を簡単な鉄心形状で設けることができ、漏洩磁路の磁気抵抗を容易かつ均等に調整することができる。さらに、上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間の隙間を支持棒のような簡単な構成で保持することができ、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるチョークコイルの接続例を示す接続図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態３におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態４におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態５におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図および斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態６におけるチョークコイルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態６の別例のチョークコイルの構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるフィルタリアクトルとしてのチョークコイル１の接続例を示す接続図、図２はチョークコイル１の構成を模式的に示す平面図である。
図１に示すように、フィルタリアクトルとしてのチョークコイル１は、例えば三相の交流電源２と負荷３との間に、交流電源２と負荷３とを接続する三相の電源線４Ｒ、４Ｓ、４Ｔを介して挿入され、交流電源２から電源線４Ｒ、４Ｓ、４Ｔを流れる電流の高周波成分を低減する。
【００１１】
図２に示すように、チョークコイル１の鉄心は、環状の共通鉄心としての略円筒状の共通鉄心１１と、共通鉄心１１とは別に形成され共通鉄心１１の内側に配置される漏れ磁束用鉄心１２とにより構成されている。共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２の中心軸方向の長さはほぼ同じであり、共通鉄心１１の内部に漏れ磁束用鉄心１２が収まるように配置されている。なお、中心軸方向とは、筒状の共通鉄心１１の中心軸の伸びる方向であり、以下軸方向とする。
共通鉄心１１は、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトにより形成されている。共通鉄心１１には３個の巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔがそれぞれ独立して巻回され、３個の巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔは、三相の電源線４Ｒ、４Ｓ、４Ｔにそれぞれ直列に接続されている。それぞれの巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの巻き方向は同一で、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔを流れるコモンモード電流による磁束が打ち消し合わない方向に生じるように共通鉄心１１に巻かれている。本実施の形態１では各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔはそれぞれ４ターンずつ共通鉄心１１に巻回されており、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの断面を図中●印で示している。
漏れ磁束用鉄心１２は、３本の脚部１２０、１２１、１２２から形成された断面略Ｙ字形状の鉄心であり、各脚部１２０、１２１、１２２により共通鉄心１１内側の各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ間を仕切っている。漏れ磁束用鉄心１２の材質は、共通鉄心１１の材質より磁束飽和密度の高い材質、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトにより形成されている。
なお、本実施の形態１では環状の共通鉄心として略円筒状の共通鉄心１１を用いているが、共通鉄心の形状は略円筒状に限られるものではない。例えば三角形や、六角形など多角形の筒状であってもよく、内側に各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔを巻回するための各スペースを設けることができればよい。
【００１２】
共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間には、一枚のシート状の非磁性体を円筒状にして形成された支持部材５が配置されている。この支持部材５を配置することにより、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２との間に均一な幅の隙間が保持された状態で、共通鉄心１１に漏れ磁束用鉄心１２が支持される。支持部材５の厚みはチョークコイル１全体の大きさや必要な隙間の幅に応じて適宜決定すればよい。なお、本実施の形態１では、円筒状の支持部材５を用いたが、支持部材５の形状はこれに限られるものではない。例えば共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２との近接する部分にのみシート状の支持部材５を配置する構成としてもよい。
【００１３】
このようなチョークコイル１の製造は、例えば以下のように行う。
まず、共通鉄心１１の内側の面に沿うように円筒状の支持部材５を配置する。次に、共通鉄心１１内に漏れ磁束用鉄心１２を挿入する。最後に、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とにより仕切られた各スペースに各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔをそれぞれ巻回する。
【００１４】
次に、このような構成のチョークコイル１の作用効果について説明する。
三相の交流電源２から電源線４Ｒ、４Ｓ、４Ｔを介して各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔにノーマルモード電流、コモンモード電流が流れるとする。ここで、ノーマルモード電流は、電源電流などの低周波成分とノーマルモードのノイズ電流である高周波成分との両方を含む電流であり、コモンモード電流は、ノイズ電流である高周波成分の電流のみである。
コモンモード電流について検討する。上述の通り、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔは全て同じ方向に巻回されている。このため、コモンモード電流による磁束Φ１は、共通鉄心１１による閉磁路に発生し、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔがコモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。よって、高周波成分の電流であるコモンモード電流を低減することができる。
ノーマルモード電流について検討する。各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔは全て同じ方向に巻回され、各相のノーマルモード電流は位相がずれているため、共通鉄心１１による閉磁路では、ノーマルモード電流による磁束の大部分が互いに打ち消される。しかし、漏れ磁束用鉄心１２により各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの漏洩磁路が設けられているため、ノーマルモード電流による各相毎の磁束Φ２〜Φ４は、共通鉄心１１から漏れ磁束用鉄心１２を経由する漏洩磁路にそれぞれ発生し、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔがノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用する。このため、ノーマルモード電流のうち高周波成分であるノーマルモードのノイズ電流を低減することができる。なお、図２中磁束Φ２〜Φ４の矢印は、ある時点における磁束の流れる向きを示すものであり、交流電源２から流れる各相の電流の状態に応じて磁束の流れる向きは順次変化する。
【００１５】
次に、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設けたことについての作用効果について説明する。
まず、漏れ磁束用鉄心１２は構造上磁束飽和が生じやすいが、この理由について説明する。
第１に、漏れ磁束用鉄心１２は共通鉄心１１の内側に配置されるため、漏れ磁束用鉄心１２の断面積は、共通鉄心１１の内径および使用する巻線の線径によって大きく制限されてしまう。例えば直径５ｍｍの各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔと、内径３０ｍｍの共通鉄心１１の場合、漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２の幅は７ｍｍ程度に制限されてしまう。漏れ磁束用鉄心１２の断面積が制限されると、ノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４により磁束飽和が生じやすい。なお、共通鉄心１１に発生する磁束量はコモンモード電流による磁束Φ１の分だけ漏れ磁束用鉄心１２に発生する磁束量よりも多い。しかし、コモンモード電流は高周波成分の小さい電流であるため起磁力が小さいこと、また共通鉄心１１の断面積は共通鉄心１１の外径を大きくすることにより調整できることから、共通鉄心１１では磁束飽和は生じにくい。
第２に、漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２を流れるノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４は、弱め合う方向だけでなく強め合う方向にも生じる。例えば図２の例では漏れ磁束用鉄心１２の脚部１２１と脚部１２２において磁束が強めあう方向に生じている。強め合う方向に磁束が生じると当然磁束量は多くなるため、漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２は磁束飽和が生じやすい。
共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設ける、すなわち、漏れ磁束用鉄心１２を経由する漏洩磁路内に隙間を設けると、この隙間が漏洩磁路の磁気抵抗として作用する。隙間の幅を変えることで漏洩磁路を流れる磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整することができる。仮に漏れ磁束用鉄心１２が磁束飽和してしまうと、ノーマルモード電流に対するインダクタンス値が低下してしまうが、本実施の形態１のように隙間により磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整することで、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和を防止することができる。また、隙間を設けることにより磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整できるため、ノーマルモード電流に対するインダクタンス値を調整できる。なお、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間の幅は、ノーマルモード電流に対する所望のインダクタンス値に基づき決定されている。
【００１６】
次に、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とを異なる材質、本実施の形態では共通鉄心１１をＮｉ−Ｚｎ系フェライト、漏れ磁束用鉄心１２をＭｎ−Ｚｎ系フェライトにより形成したことによる効果について説明する。一般に、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトよりも磁束飽和密度が高い材質である。
上述の通り、漏れ磁束用鉄心１２は構造上磁束飽和が生じやすいが、漏れ磁束用鉄心１２の材質を磁束飽和密度が高い材質にすることにより、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和を防止することができる。
また、上述の通り、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設けることで、漏洩磁路を流れる磁束Φ２〜Φ４の磁束量が大きくなりすぎることを防止できる。しかし、隙間の幅を大きくしすぎると、磁束量が減るためノーマルモード電流に対するインダクタンス値が低下する。インダクタンス値が低下すると、ノーマルモード電流の高周波成分を効果的に低減することができなくなる。そこで、本実施の形態１のように漏れ磁束用鉄心１２の材質を磁束飽和密度が高い材質で形成すると、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和に達するまでの磁束量が増えるため、隙間の幅を小さく抑えてインダクタンス値の低下を防止することができる。
なお、本実施の形態１では共通鉄心１１の材質をＮｉ−Ｚｎ系フェライト、漏れ磁束用鉄心１２の材質をＭｎ−Ｚｎ系フェライトとしたが、鉄心の材質はこれらに限られるものではなく、例えば鉄系の材質を用いることもできる。
【００１７】
以上のように、本実施の形態１では、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設けたので、上記隙間が漏れ磁束用鉄心１２を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２に発生する磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整することができる。このため、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和によるインダクタンスの低下を防止し、ノーマルモード電流の高周波成分の低減を確実に行うことができる。
【００１８】
また、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とが別々に形成され、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に環状の支持部材５を配置することにより、均一な幅の隙間が保持された状態で共通鉄心１１に漏れ磁束用鉄心１２が支持される。このため、簡単な形状の共通鉄心１１や漏れ磁束用鉄心１２により、各漏洩磁路に均等な隙間を容易に設けることができる。従って、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの漏洩磁路の磁気抵抗が全て均一に保たれ、三相の不平衡なくフィルタリアクトルとしてのチョークコイル１が形成される。
【００１９】
また、漏れ磁束用鉄心１２の材質を磁束飽和密度が高い材質にすることにより、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和を抑制することができる。そして、漏れ磁束用鉄心１２の断面積が小さくても、磁束飽和に達するまでの磁束量を大きくすることができるため、隙間の幅を小さく抑えてインダクタンス値の低下を防止することができる。従って、ノーマルモード電流の高周波成分を効果的に低減することができる。
また、漏れ磁束用鉄心１２の断面積を小さくできるため、チョークコイル１全体の小型化を図ることができる。
また、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とが別々に形成される別部材であるため、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２の材質を異なるものとすることが容易にでき、共通鉄心１１、漏れ磁束用鉄心１２の材質を自由に設定することができる。
【００２０】
本実施の形態１では、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和を防止するため、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設け、さらに共通鉄心１１より漏れ磁束用鉄心１２の材質を磁束飽和密度の高い材質としているが、必ずしも両方の構成を備えなくてもよい。共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２の材質を同じ材質とし、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に隙間を設ける構成のみにより磁束飽和を抑制してもよい。
なお、隙間を設けた構成でなくても、漏れ磁束用鉄心１２の材質を磁束飽和密度の高い材質にすることで、漏れ磁束用鉄心１２の磁束飽和を抑制する効果は得られる。
【００２１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２におけるチョークコイル１Ａの構成を模式的に示す平面図である。実施の形態２は支持部材の構成が実施の形態１とは異なっている。それ以外の構成については上記実施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、本実施の形態２では共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間に支持部材としてピンのような棒状の支持棒５Ａが配置されている。支持棒５Ａは磁性体で形成されており、一端が共通鉄心１１に、他端が漏れ磁束用鉄心１２に固定されることにより、共通鉄心１１に漏れ磁束用鉄心１２を均一な幅の隙間を保持して支持している。このようなチョークコイル１Ａの製造方法は、円筒状の共通鉄心１１内に漏れ磁束用鉄心１２を挿入した後、例えば、共通鉄心１１の外周側から漏れ磁束用鉄心１２の各脚部１２０、１２１、１２２に向かって、軸方向の上方側に３箇所、下方側に３箇所、支持棒５Ａを差し込んで共通鉄心１１に漏れ磁束用鉄心１２を隙間を介して支持する。最後に、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とにより仕切られた各スペースに各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔをそれぞれ巻回する。
【００２２】
次に、支持部材として支持棒５Ａを用いることによる作用効果について説明する。
各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔにノーマルモード電流が流れると上記実施の形態１と同様漏れ磁束用鉄心１２を経由する漏洩磁路には磁束Φ２〜Φ４が発生する。流れるノーマルモード電流が小さい場合には、発生する磁束量が小さく、磁束Φ２〜Φ４は磁性体である支持棒５Ａ内を通過するように流れる。従って、漏洩磁路の磁気抵抗は小さい。流れるノーマルモード電流が大きくなると、発生する磁束量が大きくなるため、断面積の小さい支持棒５Ａの磁束飽和が起こる。そして支持棒５Ａの磁束飽和後は、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を磁束Φ２〜Φ４が通ることとなり、隙間により漏洩磁路の磁気抵抗が大きくなる。
つまり、支持部材として支持棒５Ａを用いると、流れるノーマルモード電流が大きく支持棒５Ａの磁束飽和が生じた場合に、隙間が漏れ磁束用鉄心１２を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、上記実施の形態１と同様の効果を有する。さらに、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を支持棒５Ａのような簡単な構成で保持することができ、製造が容易である。
磁性体の支持棒５Ａを用いた本実施の形態２のチョークコイル１Ａは、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔに流れるノーマルモード電流が支持棒５Ａの磁束飽和が生じる程度に大きい場合に効果的に用いることができ、ノーマルモード電流の高周波成分を低減することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態２では支持棒としてピンのような棒状の支持棒５Ａを用いたが、支持棒の形状はこれに限られるものではない。支持棒は、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との隙間の幅を均一に保持することができる形状であればよく、磁性体である支持棒は、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間の効果を発揮するために、断面が細長い断面線状であればよい。これにより各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔを流れるノーマルモード電流が大きくなった場合、支持棒部分が磁束飽和を起こし、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間の効果を得ることができる。このような支持棒の軸方向長さは、共通鉄心１１や漏れ磁束用鉄心１２の軸方向長さと同じであってもよいし、軸方向に短いものであってもよい。例えば、断面線状で、軸方向長さが共通鉄心１１と同じ長さの薄板状の磁性体を支持棒として用い、円筒状の共通鉄心１１内に漏れ磁束用鉄心１２を挿入した後、薄板状の支持棒を軸方向一方側から差し込んで、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を保持することとしてもよい。また、断面線状で軸方向に短いくさび形の磁性体を支持棒として用い、円筒状の共通鉄心１１内に漏れ磁束用鉄心１２を挿入した後、軸方向両端側からくさび形の支持棒を打ち込み、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を保持してもよい。くさび形の支持棒を隙間に対して直交する方向に配置して打ち込むことで隙間を保持してもよく、隙間に挟まれるように周方向に配置して打ち込むことで隙間を保持してもよい。上記例に限らず、共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２とへの支持棒の配置の方法、差し込みの方向等は、支持棒の形状に応じて適宜決定すればよい。
また、支持棒５Ａを共通鉄心１１又は漏れ磁束用鉄心１２の一部として形成してもよい。例えば共通鉄心１１又は漏れ磁束用鉄心１２に凸部を設け、この凸部を支持棒として共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を保持することができる。
また、上記磁性体の支持棒５Ａの代わりに、同様の形状の非磁性体の支持棒を用いてもよい。その場合、支持棒内に磁束は流れないため、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔに流れるノーマルモード電流の大きさにかかわらず共通鉄心１１と漏れ磁束用鉄心１２との間の隙間を磁束が通ることとなり、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態３では、共通鉄心と漏れ磁束用鉄心の形状の変形例について説明する。図４はこの発明の実施の形態３におけるチョークコイル１Ｂ〜１Ｈの構成を模式的に示す平面図であり、各チョークコイル１Ｂ〜１Ｈの共通鉄心をそれぞれ共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈ、漏れ磁束用鉄心をそれぞれ漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈとする。上記実施の形態１と同様、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔは共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈに巻回されているが、共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈの外側の各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの配置に関しては図示を省略している。また、共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈとの間には、上記実施の形態１、２に記載の支持部材５や、支持部材としての支持棒５Ａが配置されるが、図示を省略している。
【００２５】
例えばチョークコイル１Ｂでは共通鉄心１１Ｂの形状は上記実施の形態１の共通鉄心１と同様であるが、漏れ磁束用鉄心１２Ｂの形状が実施の形態１の漏れ磁束用鉄心１２と異なっている。漏れ磁束用鉄心１２Ｂの形状は断面略三角形の各頂点部分が面取りされたような形状であり、共通鉄心１１Ｂと漏れ磁束用鉄心１２Ｂとにより共通鉄心１１Ｂの内側の各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ間が仕切られている。共通鉄心１１Ｂと漏れ磁束用鉄心１２Ｂの各面取り部１２０Ｂ、１２１Ｂ、１２２Ｂとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４が流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。この隙間が、漏れ磁束用鉄心１２Ｂを経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、ノーマルモード電流により発生する磁束量を調整することができる。
【００２６】
チョークコイル１Ｃ〜１Ｇも、チョークコイル１Ｂの場合と同様であり、共通鉄心１１Ｃ〜１１Ｇの形状が上記実施の形態１の共通鉄心１１と同じ、漏れ磁束用鉄心１２Ｃ〜１２Ｇの形状が実施の形態１の漏れ磁束用鉄心１２と異なっている。漏れ磁束用鉄心１２Ｃ〜１２Ｇのいずれの形状についても、共通鉄心１１Ｃ〜１１Ｇの内側に漏れ磁束用鉄心１２Ｃ〜１２Ｇが配置されることで各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ間が仕切られるような形状である。そして、共通鉄心１１Ｃ〜１１Ｇと漏れ磁束用鉄心１２Ｃ〜１２Ｇとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４が流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。なお、チョークコイル１Ｃ〜１Ｇについては磁束Φ２〜Φ４の図示を省略している。
【００２７】
チョークコイル１Ｈは、共通鉄心１１Ｈ、漏れ磁束用鉄心１２Ｈともに、上記実施の形態１の共通鉄心１１、漏れ磁束用鉄心１２の形状と異なっている。
チョークコイル１Ｈでは、漏れ磁束用鉄心１２Ｈの断面は円形であり、共通鉄心１１Ｈは円筒状の鉄心の内側から漏れ磁束用鉄心１２Ｈに向かって突出する脚部１１０Ｈ、１１１Ｈ、１１２Ｈが設けられた略円筒形状である。共通鉄心１１Ｈの各脚部１１０Ｈ、１１１Ｈ、１１２Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｈとにより各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ間が仕切られている。そして、共通鉄心１１Ｈの各脚部１１０Ｈ、１１１Ｈ、１１２Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｈとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４の流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。
【００２８】
以上のように、チョークコイル１Ｂ〜１Ｈは、それぞれ形状が異なっているが、共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈとにより各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ間が仕切られ、共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈとの間に均一な幅の隙間が設けられている。このため、この隙間が、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈを経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
【００２９】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３で示すような構成のチョークコイルにおいて、共通鉄心および漏れ磁束用鉄心は、鉄損や各巻線の銅損により温度が上昇する。特に漏れ磁束用鉄心は、共通鉄心、巻線、支持部材に取り囲まれているため、外気に接する面積が小さく温度が上昇しやすい。温度が上昇すると漏れ磁束用鉄心の磁性が失われてしまい、ノーマルモード電流の高周波成分の低減が効果的に行われない場合がある。
本実施の形態４では、共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心の温度上昇の低減を図るために、漏れ磁束用鉄心に放熱用の冷却孔を設けたチョークコイルについて説明する。
【００３０】
図５は、この発明の実施の形態４におけるチョークコイルの構成を模式的に示す平面図であり、上記実施の形態３で説明したチョークコイル１Ｂ〜１Ｄ、１Ｇ、１Ｈの各漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈに、軸方向に伸びる冷却孔６を設けたものを示している。冷却孔６の個数は漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈの形状や断面積に応じて適宜設けることができる。
なお、図４において、共通鉄心１１Ｂ〜１１Ｄ、１１Ｇ、１１Ｈの外側の各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔの配置に関しては図示を省略している。また、共通鉄心１１Ｂ、１１Ｃと、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ、１２Ｃとの間には、例として上記実施の形態２に記載の支持棒５Ａを設けている。また、共通鉄心１１Ｇと漏れ磁束用鉄心１２Ｇとの間には、例として上記実施の形態１に記載のシート状で円筒状の支持部材５を設けている。また、共通鉄心１１Ｄ、１１Ｈと漏れ磁束用鉄心１２Ｄ、１２Ｈとの間には、例として上記実施の形態１に記載の共通鉄心と漏れ磁束用鉄心との近接する部分にのみに配置されるシート状の支持部材５を設けている。
【００３１】
以上のように、本実施の形態４では、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈに冷却孔６が設けられているため、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈが外気と接する面積が大きくなる。従って、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈの温度上昇を低減し、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｄ、１２Ｇ、１２Ｈの磁性の劣化を抑制する。
なお、本実施の形態４では例としてチョークコイル１Ｂ〜１Ｄ、１Ｇ、１Ｈについて冷却孔６を設ける構成としたが、チョークコイルの形状はこれに限られるものではなく、例えば上記実施の形態１、３に記載のチョークコイル１、１Ｅ、１Ｆに冷却孔６を設けても同様の効果が得られる。
【００３２】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、漏れ磁束用鉄心の温度上昇を低減するために漏れ磁束用鉄心に冷却孔を設ける構成としたが、本実施の形態５ではこれと異なる構成により漏れ磁束用鉄心の温度上昇の低減を図る。
【００３３】
図６は、この発明の実施の形態５におけるチョークコイル１Ｊの構成を模式的に示す平面図および斜視図である。
図に示すように、本実施の形態５のチョークコイル１Ｊは、漏れ磁束用鉄心１２Ｊの軸方向の長さが共通鉄心１１Ｊよりも長く形成されている。共通鉄心１１Ｊの軸方向両端から漏れ磁束用鉄心１２Ｊの両端部がはみ出るように配置されている。その他の構成は、上記実施の形態１のチョークコイル１と同様である。
漏れ磁束用鉄心１２Ｊの共通鉄心１１Ｊからはみ出た部分は外気と接するため、漏れ磁束用鉄心１２Ｊが外気と接する面積が大きくなり、漏れ磁束用鉄心１２Ｊの温度上昇を低減することができる。
【００３４】
ここで、漏れ磁束用鉄心１２Ｊの形状はチョークコイル１Ｂ〜１Ｈの漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈに比べて断面積を大きくとれない。このように断面積の狭い漏れ磁束用鉄心１２Ｊは、上記実施の形態４のように冷却孔６を設けると、断面積が小さくなりすぎてしまう場合がある。本実施の形態５の構成は、漏れ磁束用鉄心の断面積が小さく冷却孔を設けることができないような場合に、特に有効である。
なお、本実施の形態５では、漏れ磁束用鉄心１２Ｊの形状が断面略Ｙ字形状のチョークコイル１Ｊについて説明したが、チョークコイルの形状はこれに限られるものではない。例えば上記実施の形態３で説明したチョークコイル１Ｂ〜１Ｈについて、漏れ磁束用鉄心１２Ｂ〜１２Ｈを共通鉄心１１Ｂ〜１２Ｈより軸方向に長くする構成としてもよく、同様の効果が得られる。また、本実施の形態５の構成に加え、さらに上記実施の形態４に記載の冷却孔６を漏れ磁束用鉄心に設ける構成としてもよく、漏れ磁束用鉄心の温度上昇をより低減することができる。
【００３５】
上記実施の形態４、５では、漏れ磁束用鉄心の温度上昇を低減することにより、漏れ磁束用鉄心の磁性の劣化を抑制するものである。漏れ磁束用鉄心の磁性の劣化を抑制するために、上記実施の形態１〜５に記載した共通鉄心および漏れ磁束用鉄心の形状において、漏れ磁束用鉄心の材質を共通鉄心の材質よりも高温下で磁気特性の高い材質とする構成としてもよい。これにより、漏れ磁束用鉄心の温度が上昇しても磁性が失われることがなく、ノーマルモード電流の高周波成分の低減を確実に行うことができる。
【００３６】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６におけるチョークコイル１Ｋを模式的に示す斜視図であり、図中巻線は省略している。チョークコイル１Ｋの鉄心は、上記実施の形態１とほぼ同形状であり、略円筒状の共通鉄心１１Ｋおよび断面略Ｙ字形状の漏れ磁束用鉄心１２Ｋとにより構成されている。共通鉄心１１Ｋは軸方向に３分割された共通鉄心片１１Ｌを積層することにより形成されており、この点が上記実施の形態１と異なっている。
共通鉄心１１Ｋと漏れ磁束用鉄心１２Ｋとの間には均一な幅の隙間が設けられ、この隙間が漏れ磁束用鉄心１２Ｋを経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、ノーマルモード電流により発生する磁束量を調整する。均一な幅の隙間を設けるために、共通鉄心１１Ｋと漏れ磁束用鉄心１２Ｋの各表面は精度よく加工されることが求められる。しかし、特に、共通鉄心１１Ｋの内側表面の加工は軸方向の長さが長くなるほど難しくなる。本実施の形態６では、軸方向長さの短い共通鉄心片１１Ｌを積層することにより共通鉄心１１Ｋを形成しているため、共通鉄心１１Ｋの内側表面の加工精度を向上させることができる。
積層された共通鉄心１１Ｋが同じ中心軸上に共通鉄心片１１Ｌが複数積層される形状にすることにより、すべての積層部分において共通鉄心１１Ｋと漏れ磁束用鉄心１２Ｋとの隙間の幅が均一になるように積層される。
【００３７】
図８は、この発明の実施の形態６の別例のチョークコイル１Ｍの構成を模式的に示す斜視図である。この別例では、共通鉄心１１Ｍおよび漏れ磁束用鉄心１２Ｍともに、軸方向長さの短い共通鉄心片１１Ｎ、漏れ磁束用鉄心片１２Ｎを一セットとしたものを、軸方向に積層して形成されている。
図に示すように、一の共通鉄心片１１Ｎの内側に一の漏れ磁束用鉄心片１２Ｎを配置して一セットとし、これを複数セット（本実施の形態６の別例では２セット）積層してから全セット一緒に巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔが巻回されている。
この場合、セットとなる各々の共通鉄心片１１Ｎと漏れ磁束用鉄心片１２Ｎにおいて、共通鉄心片１１Ｎと漏れ磁束用鉄心片１２Ｎとの隙間が支持棒等の支持部材で維持されていればよく、各セットの中心を必ずしも同軸上に並べる必要はない。なお、漏れ磁束用鉄心１２Ｍは、Ｙ字形状にねじれなく積層されることにより、各巻線１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔのインピーダンスが均等となり望ましいが、ノーマルモード電流における磁路の磁気抵抗は、共通鉄心片１１Ｎと漏れ磁束用鉄心１２Ｎとの間の隙間が支配的となるため、これに制約されることはない。
このような構成により、共通鉄心１１Ｍだけでなく漏れ磁束用鉄心１２Ｍの加工精度を向上させることができ、より高精度なチョークコイル１Ｍを得ることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態６および実施の形態６の別例では、上記実施の形態１と同様の鉄心形状のチョークコイル１Ｋ、１Ｍについて説明したが、当然ながら他の実施の形態で示したチョークコイルの形状にも適用することができる。
また、本実施の形態６および実施の形態６の別例では、共通鉄心のみ、または共通鉄心と漏れ磁束用鉄心両方を積層構造とするものについて説明したが、必要に応じて、漏れ磁束用鉄心のみを積層構造としてもよい。
特に大きなリアクタンス値を必要とするチョークコイルを形成する場合は、チョークコイルの軸方向長さを長くする必要があるため、本実施の形態６のような構成が有効となる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１Ａ〜１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｍ  フィルタリアクトルとしてのチョークコイル、
５  支持部材、５Ａ  支持部材としての支持棒、６  冷却孔、
１１，１１Ｂ〜１１Ｈ，１１Ｊ，１１Ｋ，１１Ｍ  共通鉄心、
１１Ｌ，１１Ｎ  共通鉄心片、
１２，１２Ｂ〜１２Ｈ，１２Ｊ，１２Ｋ，１２Ｍ  漏れ磁束用鉄心、
１２Ｌ，１２Ｎ  漏れ磁束用鉄心片、１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔ  巻線、
Φ１〜Φ４  磁束。
【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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