(57)【要約】 【課題】  低背構造で、かつ漏れ磁束の小さい磁気的結合を高めたコモンモードチョークコイルを提供すること。【解決手段】  コモンモードチョークコイルは、ロ字状閉磁路磁芯１の対向する磁脚部の双方へあらかじめ等分割された偶数個の巻線部を有するコイルボビン２、３を装着し、該等分割された各巻線部に施されたコイル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、対向するコイル４ａと４ｂ、及び４ｃと４ｄを各々直列接続して、２つの隣接したコイルを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロ字状閉磁路磁芯の対向する２つの磁脚部に各々コイルボビンを嵌合してなり、前記閉磁路磁芯と前記コイルボビンを格納する、複数の接続端子が植設された台座を有するコモンチョークコイルであって、前記コイルボビンは両端と中央を含む奇数個の鍔と、前記鍔により分割された偶数個の巻線部と、前記奇数個の鍔の少なくとも１つに併設された歯車を有し、前記コイルボビンのうちの一方のコイルボビンの前記巻線部に形成された複数のコイルのうちの１つと、他方のコイルボビンの前記巻線部に形成された複数のコイルのうちの１つを各々直列接続してなることを特徴とするコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
前記コイルボビンのうちの一方のコイルボビンに形成された前記複数のコイルと、他方のコイルボビンに形成された複数のコイルは、各々逆向きに巻回されていることを特徴とする請求項１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】
本発明は、電子機器等に使用されるコモンモードチョークコイル（以下、「ＣＭＣ」とも呼ぶ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＣは、スイッチング電源などの電子機器内部に有する電源ラインや信号ラインに挿入し、ラインとアース間に流れる不平衡モード、すなわちコモンモードの電磁ノイズを除去し、装置の誤動作を防止するための電子部品として広く使用されている。
【０００３】
また、ＣＭＣは、上記コモンモードノイズを除去するため、磁芯と２つの巻線コイルとを有する電子部品であり、具体的には、閉磁路磁芯に同一巻回方向に同一巻数のコイルを２個形成した構成で、電子機器の電源ラインや信号ラインと負荷を結ぶ往復２本のラインにそれぞれのコイルを同相に結線して使用される。
【０００４】
ＣＭＣは、電源あるいは信号源から負荷へ向かい、負荷から逆向きに戻ってくる動作電流、すなわちノーマルモード電流に対しては、それぞれのコイルに発生する磁束は逆向きで打ち消し合うため作用しない。一方、外部から飛来し、上記往復２ラインの各々とアース間に流れる同相のノイズ電流、すなわちコモンモードノイズ電流に対しては、それぞれのコイルに発生する磁束は同じ向きで強め合うため、そのノイズ電流を除去するように作用する。
【０００５】
また、従来、ＣＭＣに要求される磁気特性は、上記コモンモードノイズの除去作用を担うコモンモードインダクタンスのみであり、各コイル間の漏洩インダクタンスに関しては元々小さな値で無視できるレベルであるため、特に規制はなかった。
【０００６】
しかし、専用伝送線の新設が不要で、インフラ整備されている媒体が利用でき、装置間の通信ケーブル配線が不要である、高速電力線通信システムが近年注目されている。
【０００７】
本通信システムは、一般宅内に配設されている電力線に高周波の情報信号を重畳させてデータ通信を行うものである。電力線は、元来、電力線の内外からの多種多様の電磁ノイズが重畳し易いという欠点があり、この内外ノイズが宅内で使用する家電機器及び電子機器間の伝送信号の減衰、誤動作の原因となるため、その除去を目的にＣＭＣが用いられてきた。
【０００８】
更に、ＣＭＣ自身が持つ小さな漏洩インダクタンスによって発生する微小なノイズをも抑制する必要性から、これまで以上にＣＭＣに対する耐ノイズ性要求、特に漏洩インダクタンスの更なる低減化要求が厳しくなっている。また同時に電子機器の薄型化に伴う電子部品の低背化要求も高まっている。
【０００９】
従来のＣＭＣについて、図３、図４、図５を用いて以下に記述する。
【００１０】
図３、図４は、従来のＣＭＣの第１例の説明図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は左側面図を、図４は巻線配線図をそれぞれ示す。
【００１１】
ロ字状閉磁路磁芯１の１辺の磁脚部１１ａに２等分割された巻線部を有するコイルボビン１２を嵌装し、外部接続端子１５ａ、１５ｂ、１５ｄ、１５ｅが植設された台座１４に組み込む。その後、該コイルボビンに設置された歯車１６を利用して各巻線部に同一方向、同一巻数のコイル１３ａ、１３ｂをそれぞれ巻線する。そして、コイル１３ａの巻き始めを外部接続端子１５ａに、巻き終わりを外部接続端子１５ｄに接続し、コイル１３ｂの巻き始めを外部接続端子１５ｂに、巻き終わりを外部接続端子１５ｅに接続して２つのコイルを構成する。
【００１２】
一方、図５は従来のＣＭＣの第２例の説明図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は巻線配線図をそれぞれ示す。
【００１３】
ロ字状閉磁路磁芯１の対向する２辺の磁脚部１１ａにそれぞれコイルボビン（図示せず）を嵌装し、外部接続端子１５ａ、１５ｂ、１５ｄ、１５ｅが植設された台座（図示せず）に組み込む。その後、該各コイルボビンに併設された歯車（図示せず）を利用して各巻線部に同一方向、同一巻数のコイル１３ａ、１３ｂをそれぞれ巻線する。そして、コイル１３ａの巻き始めを外部接続端子１５ａに、巻き終わりを外部接続端子１５ｄに接続し、コイル１３ｂの巻き始めを外部接続端子１５ｂに、巻き終わりを外部接続端子１５ｅに接続して２つのコイルを構成する。これらのＣＭＣは、例えば特許文献１または特許文献２に開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−２３３３２７号公報
【特許文献２】特開平０９−１８０９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図３に示すように、閉磁路磁芯の１辺の磁脚部１１ａに２つのコイルを構成するＣＭＣでは、要求特性であるコモンモードインダクタンスを大きくするためには、巻数を増やす必要がある。そのためにはコイルボビンの巻線部を大きくすればよいが、該コイルボビンの大きさには限界があるため、巻幅方向に広げることができない。従って、鍔の外径寸法を大きくせざるを得ず、製品高さが高くなるという問題があった。
【００１６】
一方、図５に示すように、閉磁路磁芯の対向する２辺の磁脚部１１ａに各コイルを構成する場合は、コモンモードインダクタンスを大きくするために、コイルボビンの巻線部を巻幅方向に広げて巻数を増やすことはできる。しかしながら、磁気回路上、各コイルが離れてしまいコイル相互間の鎖交磁束が減少、つまり漏れ磁束が増大し、磁気的結合が低下するという問題があった。
【００１７】
即ち、本発明の課題は、低背構造で、かつ漏れ磁束の小さい磁気的結合を高めたコモンモードチョークコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によるコモンモードチョークコイルによれば、閉磁路磁芯の対向する磁脚部に２組のコイルボビンを組毎に２分割して嵌合し、組毎の各分割ボビンには逆向きの巻線コイルを形成し、各々を中継端子を介して直列接続して１つのコイルとして、それを２組隣接して構成することで、２分割による鍔外径寸法を小さくできるので高さを低くすることが可能となり、かつ上記分割して直列接続したコイル間、及び隣接する２組のコイル相互間の双方の磁気的結合が高められ、漏洩インダクタンスを小さく抑える事が可能である。
【００１９】
本発明によれば、ロ字状閉磁路磁芯の対向する２つの磁脚部に各々コイルボビンを嵌合してなり、前記閉磁路磁芯と前記コイルボビンを格納する、複数の接続端子が植設された台座を有するコモンチョークコイルであって、前記コイルボビンは両端と中央を含む奇数個の鍔と、前記鍔により分割された偶数個の巻線部と、前記奇数個の鍔の少なくとも１つに併設された歯車を有し、前記コイルボビンのうちの一方のコイルボビンの前記巻線部に形成された複数のコイルのうちの１つと、他方のコイルボビンの前記巻線部に形成された複数のコイルのうちの１つを各々直列接続してなることを特徴とするコモンモードチョークコイルが得られる。
【００２０】
本発明によれば、前記コイルボビンのうちの一方のコイルボビンに形成された前記複数のコイルと、他方のコイルボビンに形成された複数のコイルは、各々逆向きに巻回されていることを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイルが得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように本発明により、前記閉磁路磁芯の対向する磁脚部の双方へあらかじめ等分割された偶数個の巻線部を有するコイルボビンを装着することで、巻線スペースを減らすことなく、各コイルボビンの鍔外径寸法を小さくできるので低背構造が可能となる。また、該等分割された各巻線部に施されたコイルは、対向するコイル同士を中継接続端子を経由して直列接続し１つのコイルとして、それを２つ隣接形成することで各々のコイルの磁気的結合を高め、漏れ磁束が少ないコモンモードチョークコイルの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１、図２は、本発明のコモンモードチョークコイルを説明する図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は右側面図、図１（ｄ）は下面図、図２は巻線配線図で、ドットマークは各コイルの極性９を、実線矢印は電流方向８を、破線矢印は磁束方向１０をそれぞれ示す。
【００２４】
図１（ａ）で示すように、ロ字状閉磁路磁芯１の対向する磁脚部１ａに、コイルボビン２及び３をそれぞれ嵌合し、コイル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを各々巻線し、それぞれのコイルの巻き始めと巻き終わりを台座５に植設された外部接続端子６ａ、６ｂ、６ｄ、６ｅ、直列接続用中継端子６ｃ、６ｆに接続し構成している。
【００２５】
図１（ｂ）に示すコイルボビン２及び３は、図１（ｃ）に示すようにそれぞれ円筒軸方向に２分割した構造であり、前記ロ字状閉磁路磁芯１の磁脚部１ａに嵌合されると、分割面の凹凸が密嵌されて一体となる。また、前記コイルボビン２、３は各々の両側鍔及び中央鍔の少なくとも一箇所に形成された、図示しない歯車を介して回転する構造となっている。
【００２６】
図１（ｂ）に示した様に、直列接続用中継端子６ｃ、６ｆは、前記コイルボビン２、３の各中央部の鍔２ｂ、３ｂ側の台座５に植設され、長さはスタンドオフ７よりも短い。また外部接続端子６ａ、６ｂ、６ｄ、６ｅの長さは、スタンドオフ７よりも長い。
【００２７】
図１（ａ）に示すコイル４ａは、前記コイルボビン２の鍔２ａ、２ｂに囲まれた巻線部に巻かれ、コイル４ｃは、前記コイルボビン２の鍔２ｂ、２ｃに囲まれた巻線部に巻かれ、コイル４ｂは、前記コイルボビン３の鍔３ａ、３ｂに囲まれた巻線部に巻かれ、コイル４ｄは、前記コイルボビン３の鍔３ｂ、３ｃに囲まれた巻線部に巻かれ、コイル４ａとコイル４ｃ、コイル４ｂとコイル４ｄは各々同じ巻方向で同じ巻数である。
【００２８】
これらの対向するコイルボビン２及び３への巻線は、個別若しくは、同時に巻線され、図１（ｂ）の矢印方向に各コイルボビンが回転することで巻線が行われる。従って、対向するコイル４ａとコイル４ｂ、及びコイル４ｃとコイル４ｄの巻方向は逆向きとなる。
【００２９】
図１（ｄ）及び、図２に示したように、コイル４ａの巻き始めを外部接続端子６ａに、コイル４ａの巻き終わりを直列接続用中継端子６ｃに各々接続する。また、コイル４ｂの巻き始めを直列接続用中継端子６ｃに、コイル４ｂの巻き終わりを外部接続端子６ｂに各々接続する。従って、コイル４ａとコイル４ｂは直列接続用中継端子６ｃを介して一つのコイルを形成する。一方、同様に、コイル４ｃの巻き始めを外部接続端子６ｄに、コイル４ｃの巻き終わりを直列接続用中継端子６ｆに各々接続する。また、コイル４ｄの巻き始めを直列接続用中継端子６ｆに、コイル４ｄの巻き終わりを外部接続端子６ｅに各々接続し、直列接続用中継端子６ｆを介してコイル４ｃとコイル４ｄは一つのコイルを形成する。このように構成することで、電気的特性上、相等しいコイルが二つ形成される。
【００３０】
図２に示すように、コイル４ａ、４ｂで誘導される磁束は、各コイルの巻線方向が逆向きなので電流方向８に対して、破線の磁束方向１０が発生する。一方、コイル４ｃ、４ｄについても同様に、図示した電流方向８と磁束方向１０の関係となる。上記の電流方向８はコモンモードノイズ電流そのものであり、各々の電流方向８によって閉磁路磁芯に発生する磁束方向１０は同一で強め合うため、該ノイズ電流を除去するように作用することがわかる。
【００３１】
上述の直列接続する逆向きのコイル同士は、対向する２つのコイルボビンに各々巻回された向かい合うコイル同士であればどんな組み合わせでもよく、対角状の向かい合うコイル同士を接続してもよい。
【００３２】
ここでは、各コイルボビンの巻線部は各々２つとしているが、４個以上の偶数個の場合でもよく、その際は中央鍔を境にした片側毎の複数の巻線部に各々連続してコイルを巻線する。従って、この場合も１つのコイルボビンには、中央鍔で分離された２つの相等しいコイルが形成される。
【００３３】
上述の閉磁路磁芯の外形形状は、略ロ字状としているが、対向する２つの直線部を有する形状であればどんな形状でもよく、長円形状、長多角形状でもよい。また、閉磁路磁芯の断面形状は多角形、円形、楕円形、長円形等、どんな形状でもよい。
【実施例】
【００３４】
ロ字状閉磁路磁芯１は、透磁率７００、外形１５×１２ｍｍ、内径１０×７ｍｍ、高さ２.５ｍｍのフェライトコアを用いて、線材は線径φ０.４ｍｍのポリウレタン被覆銅線を用意し、コイル巻数は各１０ターンとして、図１に示した本発明による構造と、比較例として図３に示した従来構造１と、図５に示した従来構造２のコモンモードチョークコイルを各々作製した。図１の本発明の構造においては、コイル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄはそれぞれ巻数５ターンとし、コイル４ａと４ｂ、コイル４ｃと４ｄをそれぞれ直列接続してトータル１０Ｔとした。なお、図３の従来構造１、図５の従来構造２においては、コイル１３ａ、１３ｂはそれぞれ巻数１０ターンとした。
【００３５】
上記の条件で作製した、本発明による構造および従来構造１、２のコモンモードチョークコイルの電磁特性値及び製品高さを比較した結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示す通り、本発明によるコモンモードチョークコイルでは、従来構造のものと比べ、コモンモードインダクタンスは同一巻数のため殆ど差異はないが、漏洩インダクタンスが約５０％低減でき、かつ、製品高さが２５％低減できることが分かった。
【００３８】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のコモンモードチョークコイルにより、一般家電機器及び電子機器等の電源ラインから生じる電磁ノイズの防止対策のみに止まらず、より厳しい耐ノイズ特性と低背化が求められる高速電力線通信システムの構築にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】発明のコモンモードチョークコイルの説明図、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は右側面図、図１（ｄ）は下面図。
【図２】本発明のコモンモードチョークコイルの巻線配線図。
【図３】従来のコモンモードチョークコイルの第１例の説明図、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は左側面図。
【図４】従来のコモンモードチョークコイルの第１例の巻線配線図。
【図５】従来のコモンモードチョークコイルの第２例の説明図、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は巻線配線図。
【符号の説明】
【００４１】
１  ロ字状閉磁路磁芯
１ａ  磁脚部
１ｂ  橋絡部
２，３  コイルボビン
２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃ  鍔
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  コイル
５  台座
６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｅ  外部接続端子
６ｃ，６ｆ  直列接続用中継端子
７  スタンドオフ
８  電流方向
９  極性
１０  磁束方向
１１ａ  ロ字状閉磁路磁芯磁脚部
１２  コイルボビン
１３ａ，１３ｂ  コイル
１４  台座
１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ  外部接続端子
１６  歯車
１７  鍔
【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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