(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ字状コア(３)と、Ｃ字状コア(３)の周囲に巻装されたチョークコイル(４)と、Ｃ字状コア(３)を共通の磁路としてチョークコイル(４)と磁気的に結合されるべき検出コイル(５)とから構成され、検出コイル(５)は、ボビン(51)に巻き線(52)を施して構成され、その巻き軸方向の幅ＸがＣ字状コア(３)のギャップ部の幅Ｇよりも僅かに小さく形成されて、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対向するコア端面に平行な姿勢で、検出コイル(５)の全体若しくは一部がＣ字状コア(３)のギャップ部に挿入されている、電流検出機能を具えたコイル装置。
【請求項２】
Ｃ字状コア(３)と、Ｃ字状コア(３)の周囲に巻装されたチョークコイル(４)と、Ｃ字状コア(３)を共通の磁路としてチョークコイル(４)と磁気的に結合されるべき検出コイル(５)とから構成され、検出コイル(５)は、ボビン(51)に巻き線(52)を施して構成され、その巻き軸とは直交する面内の巻き厚ＱｂがＣ字状コア(３)のギャップ部の幅Ｇよりも僅かに小さく形成されて、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対向するコア端面に垂直な姿勢で、検出コイル(５)の一部がＣ字状コア(３)のギャップ部に収容されている、電流検出機能を具えたコイル装置。
【請求項３】
Ｃ字状コア(３)のギャップ部は、Ｃ字状コア(３)の中心軸と直交する断面における貫通方向がＣ字状コア(３)の半径方向に対して傾斜している請求項２に記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズフィルタ等に用いるチョークコイルと、該チョークコイルに流れる電流を検出して機器の出力制御や過電流検出による安全保護動作のための検出コイルとを組み合わせて構成される、電流検出機能を具えたコイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、交流電力を直流電力に変換してその出力をスイッチングするスイッチングレギュレータ等においては、ノイズ対策として、チョークコイルを用いることによって交流入力にスイッチング電流が戻らないようにしている。
【０００３】
例えば図１０に示す如く、交流電源(７)から供給される交流電力を整流器(10)を経て平滑回路(９)に供給し、これによって得られる直流出力をスイッチングして負荷(101)に供給する装置においては、その交流側の回路に、チョークコイル(40)と電流検出用トランス(８)とが接続され、該電流検出用トランス(８)を構成する検出コイル(50)に対して並列に接続された電流検出抵抗(６)の検出値に基づいて、制御回路(100)が動作し、過電流保護等の各種保護動作及び制御動作が行なわれる。
【０００４】
しかしながら、図１０に示す装置においては、チョークコイル(40)と電流検出用トランス(８)とがそれぞれ別個の部品として構成されていたため、部品点数が増大して、装置が大型となる問題があった。
そこで、出願人は、従来のチョークコイル(40)と電流検出用トランス(８)とを一体化してなる小型のコイル装置を開発した(特開平12-36425号)。該コイル装置においては、図９に示す如くチョークコイル(４)と検出コイル(５)とが共通のコア(３)により磁気的に連結されて、一体のコイル装置(１)が構成されている。具体的には、図１１に示す如く、チョークコイルを巻装すべきＣ字状のコア(３)の周囲に、ボビン(51)に巻線(52)を施してなる検出コイル(５)が装着される。これによって、電流検出機能を具えた小型のコイル装置が実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機器の出力制御や過電流検出による安全保護動作のための電流検出用トランスにおいては、交流側回路に流れる電流を高い精度で検出する必要がある。しかしながら、従来の電流検出用トランスにおいては、使用するコア等の磁気特性、コアの焼鈍状態や積層状態により、出力電圧に５〜１０％のバラツキがあり、これをユーザの要求する２〜３％の特性とするために、コア素材の選別、焼鈍条件の調整、コアの積層状態の管理等の方策が構じられているが、それによっても要求が満たされない場合があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、電流検出機能を具えたコイル装置において、小型化を図ると共に、出力電圧の調整が可能な構造とすることによって、所望の入出力特性を得ることが出来るコイル装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る電流検出機能を具えたコイル装置は、Ｃ字状コア(３)と、Ｃ字状コア(３)の周囲に巻装されたチョークコイル(４)と、Ｃ字状コア(３)を共通の磁路としてチョークコイル(４)と磁気的に結合されるべき検出コイル(５)とから構成され、検出コイル(５)は、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に全体若しくは一部が収容されて配置されている。
【０００８】
従来の電流検出機能を具えたコイル装置においては、Ｃ字状コアの周囲にチョークコイルと検出コイルの両方を巻装する必要があるため、所定の巻き数を有するチョークコイルを形成するためには、検出コイルの分だけＣ字状コアが大きくなって、コイル装置が大型化することになる。これに対して、上記本発明のコイル装置においては、通常は巻き線に利用することの出来ないＣ字状コア(３)のギャップ部に、検出コイルの全体若しくは一部が収容されて、スペースの有効活用が図られている。従って、従来よりも装置が小型化されることになる。
【０００９】
又、本発明に係るコイル装置においては、チョークコイル(４)に電流を流すことによって発生する磁力線が検出コイル(５)を貫通して、検出コイル(５)からは入力電流に応じた電圧が出力されるが、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対する検出コイル(５)の位置をずらすことによって、検出コイル(５)を貫通する磁束の数が変化するため、チョークコイル(４)に対する入力電流と検出コイル(５)の出力電圧との関係に変化が生じることになる。そこで、本発明に係るコイル装置においては、チョークコイル(４)に対する入力電流と検出コイル(５)の出力電圧との間に所定の関係が得られる様、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対する検出コイル(５)の位置を調整することによって、コアの磁気特性、焼鈍状態、積層状態等による出力電圧のバラツキを吸収することが出来る。
【００１０】
具体的構成において、検出コイル(５)は、ボビン(51)に巻き線(52)を施して構成され、その巻き軸方向の幅ＸがＣ字状コア(３)のギャップ部の幅Ｇよりも僅かに小さく形成されて、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対向するコア端面に平行な姿勢で、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に挿入されている。
【００１１】
又、他の具体的構成において、検出コイル(５)は、ボビン(51)に巻き線(52)を施して構成され、その巻き軸とは直交する面内の巻き厚ＱｂがＣ字状コア(３)のギャップ部の幅Ｇよりも僅かに小さく形成されて、Ｃ字状コア(３)のギャップ部に対向するコア端面に垂直な姿勢で、検出コイル(５)の一部がＣ字状コア(３)のギャップ部に収容されている。
【００１２】
更に他の具体的な構成において、Ｃ字状コア(３)のギャップ部は、Ｃ字状コア(３)の中心軸と直交する断面における貫通方向がＣ字状コア(３)の半径方向に対して傾斜している。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係る電流検出機能を具えたコイル装置によれば、チョークコイル(４)と検出コイル(５)とがコンパクトに一体化されて、装置の小型化が図られると共に、検出コイルの位置調整によって所望の入出力特性を実現することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
第１実施例
本実施例のコイル装置(１)は、図１及び図２に示す如く、コアアセンブリ(２)の周囲にチョークコイル(４)を巻装すると共に、所定幅Ｇを有するギャップ部に検出コイル(５)を配置したものである。ここで、コアアセンブリ(２)は、図５(ｂ)に示す如くＣ字状コア(３)の表面を樹脂層(21)で覆ったものであり、検出コイル(５)は、樹脂製ボビン(51)に巻き線(51)を施したものである。
【００１５】
図９は、交流電源(７)から供給される交流電力を整流器(10)を経て平滑回路(９)に供給し、これによって得られる直流出力をスイッチングして負荷(101)に供給する装置において、その交流側の回路に、上記本発明のコイル装置(１)を接続したものであって、該コイル装置(１)の検出コイル(５)に対して並列に接続された電流検出抵抗(６)の検出値に基づいて、制御回路(100)が動作し、過電流保護等の各種保護動作及び制御動作が行なわれる。
【００１６】
図５(ａ)(ｂ)(ｃ)は、上記本発明のコイル装置(１)の製造工程を表わしており、先ず同図(ａ)の如くコアアセンブリ(２)の周囲に巻き線(41)を施して、同図(ｂ)の如くチョークコイル(４)を形成した後、コアアセンブリ(２)のギャップ部Ｇに検出コイル(５)を挿入し、同図(ｃ)に示すコイル装置(１)を完成する。
ここで、検出コイル(５)は、ボビン(51)の幅ＸがＣ字状コア(３)のギャップ部Ｇの幅と同一若しくは僅かに小さく形成されており、Ｃ字状コア(３)のギャップ部Ｇに対向するコア端面に平行な姿勢で、Ｃ字状コア(３)のギャップ部Ｇに挿入され、接着剤等によって固定されている。
【００１７】
第２実施例
本実施例のコイル装置(１)においては、図６に示す如く、コアアセンブリ(２)のギャップ部が、コアアセンブリ(２)の中心軸Ｃと直交する断面における貫通方向がコアアセンブリ(２)の半径方向に対して傾斜している。又、チョークコイル(４)は、予め空芯コイル(41)として巻き線されており、コアアセンブリ(２)のギャップ部を利用して、コアアセンブリ(２)に装着される。
ここで、コアアセンブリ(２)のギャップ部の幅をＧ、該ギャップ部に対向する一対の端面の高さをＨ、一方の端面と外周面との間の垂直距離をＷとし、チョークコイル(４)の内寸高さをＹａ、内寸幅をＺａ、コイル線の巻き厚をＱａとすると、Ｚａ＞Ｗ、Ｙａ＞Ｈ、Ｑａ＜Ｇの関係が成り立つ。従って、図３に示す様に、コアアセンブリ(２)の外周面にチョークコイル(４)を装着することが可能である。
【００１８】
第１実施例と同様に、検出コイル(５)は、ボビン(51)の幅ＸがＣ字状コア(３)のギャップ部の幅Ｇと同一若しくは僅かに小さく形成されており、Ｃ字状コア(３)のギャップ部Ｇに対向するコア端面に平行な姿勢で、Ｃ字状コア(３)のギャップ部Ｇに挿入され、接着剤等によって固定されている。
【００１９】
第３実施例
本実施例のコイル装置(１)においては、図４に示す如く、第２実施例と同じ構造のコアアセンブリ(２)を採用しており、検出コイル(５)は、コアアセンブリ(２)のギャップ部に対向するコア端面に垂直な姿勢で、検出コイル(５)の一部がコアアセンブリ(２)のギャップ部に収容されている。
ここで、検出コイル(５)は、図６に示す如く内寸高さをＹｂ、巻き軸とは直交する面内の巻き厚をＱｂとすると、Ｙｂ＞Ｈ、Ｑｂ＜Ｇに形成されている。従って、図４に示す様に、コアアセンブリ(２)のギャップ部に検出コイル(５)の一部を挿入することが来る。尚、図６に示す検出コイル(５)の内寸幅Ｚｂは、コアアセンブリ(２)の幅Ｗよりも大きい必要はない。
【００２０】
応用例
図７は、上記第３実施例のコイル装置(１)において検出コイル(５)をギャップ部に沿って移動させている様子(ａ、ｂ、ｃ)と、上記第２実施例のコイル装置(１)において検出コイル(５)をギャップ部に沿って移動させている様子(ｄ、ｅ、ｆ、ｇ)を示している。これら７つの異なる配置例において、入出力特性を調べたところ、図８に示す結果が得られた。
尚、測定条件は、ギャップ部の幅が２ｍｍ、チョークコイルの巻数が３１ターン、検出コイルの巻数が１００ターンである。
【００２１】
図８から明らかな様に、検出コイル(５)の姿勢と位置によって異なる入出力特性が得られており、例えば入力電流が１０Ａのとき、ａ、ｂ及びｃの位置変化によって、最大０.９５Ｖ、最小０.５５Ｖの範囲で出力電圧の調整が可能であり、ｄ、ｅ、ｆ及びｇの位置変化によって、最大０.５Ｖ、最小０.２５Ｖの範囲で出力電圧の調整が可能である。この様に、検出コイル(５)の姿勢と位置を変えることによって、微調整のみならず、広い範囲で入出力特性を調整することが出来る。
従って、仮にコアの磁気特性、焼鈍状態、積層状態等によって出力電圧に大きなバラツキがあったとしても、検出コイル(５)の姿勢及び位置を変えることによって、所望の入出力特性を得ることが可能である。
又、同じ仕様のＣ字状コア(３)、チョークコイル(４)及び検出コイル(５)を用いて、異なる特性のコイル装置(１)を実現することが出来、これによって機種対応の幅を広げることが可能である。
【００２２】
更に又、図３及び図４に示す検出コイル(５)の配置によれば、コアアセンブリ(２)に装着されたチョークコイル(４)のスプリングバックによる移動を受け止めることも可能である。
【００２３】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、Ｃ字状コア(３)を包囲する樹脂層(21)は、樹脂成型によってコイルケースを作製した後、該コイルケース内にＣ字状コアを収納することによって形成することが出来るが、これに限らず、Ｃ字状コア(３)の表面をモールド樹脂によって覆う方法で形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例のコイル装置の斜視図である。
【図２】該コイル装置の平面図である。
【図３】第２実施例のコイル装置の平面図である。
【図４】第３実施例のコイル装置の平面図である。
【図５】第１実施例のコイル装置の製造方法を表わす工程図である。
【図６】第２実施例或いは第３実施例のコイル装置の製造方法を表わす斜視図である。
【図７】検出コイルの姿勢及び位置を変化させた応用例のコイル装置の要部を表わす平面図である。
【図８】コイル装置の入出力特性を表わすグラフである。
【図９】本発明のコイル装置を用いて構成した電源装置の回路構成を表わすブロック図である。
【図１０】従来の電流検出用トランスを用いて構成した電源装置の回路構成を表わすブロック図である。
【図１１】出願人が以前に開発したコイル装置の斜視図である。
【符号の説明】
(１)  コイル装置
(２)  コアアセンブリ
(21)  樹脂層
(３)  Ｃ字状コア
(４)  チョークコイル
(５)  検出コイル
【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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