(57)【要約】【課題】  飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れ、かつ透磁率の大きいトロイダルコアを備えたノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルを提供する。【解決手段】  ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は、トロイダルコア３と、ノーマルモードチョークコイル部１Ｎとコモンモードチョークコイル部１Ｃからなる第１のコイル１と、コモンモードチョークコイル部２Ｃからなる第２のコイル２を備え、トロイダルコア３は、Ｆｅ‐Ｎｉを主成分とする圧粉磁心からなり、ギャップが設けられておらず、第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃと第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃは巻数が同じであり、第１のコイル１のノーマルモードチョークコイル部１Ｎとコモンモードチョークコイル部１Ｃは巻回方向が同じであるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロイダルコアと、
前記トロイダルコアに巻回された、ノーマルモードチョークコイル部とコモンモードチョークコイル部からなる第１のコイルと、
前記トロイダルコアに巻回された、コモンモードチョークコイル部からなる第２のコイルを備え、
前記トロイダルコアは、Ｆｅ‐Ｎｉを主成分とする圧粉磁心からなり、ギャップが設けられておらず、
前記第１のコイルのコモンモードチョークコイル部と前記第２のコイルのコモンモードチョークコイル部は、巻数が同じであり、
前記第１のコイルのノーマルモードチョークコイル部と前記第１のコイルのコモンモードチョークコイル部は、巻回方向が同じであるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル。
【請求項２】
前記圧粉磁心が、表面に絶縁被膜が被覆されたＦｅ‐Ｎｉ合金を原料に作製されている、請求項１に記載されたノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルに関し、更に詳しくは、飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れ、かつ透磁率の大きいトロイダルコアを備えた、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器、電子機器においては、外部からノイズを受けて誤作動することがないように、また他の機器にノイズを与えて誤作動させることがないように、例えば、電源ラインや、信号ラインに、ノーマルモードチョークコイル及びコモンモードチョークコイルが使われている。ノーマルモードチョークコイルはノーマルモードノイズを除去するためのもの、コモンモードチョークコイルはコモンモードノイズを除去するためのものである。
【０００３】
従来、ノーマルモードチョークコイルとコモンモードチョークコイルは、互いに別部品として構成され、それぞれ別々に、電源ラインや信号ラインに挿入されていた。しかしながら、両機能を１つの部品にまとめると、機器に使用する部品点数を削減でき、材料費用を削減できるなどの利点があるため、両機能を兼ね備えたチョークコイルが開発されている。例えば、特許文献１（実開平４‐６７３０９号出願明細書）には、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルが開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示されたノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルは、ドーナツ状のトロイダルコアを備え、トロイダルコアの半分に、第１のコイルが巻回され、トロイダルコアの残りの半分に、第２のコイルが巻回されている。第１のコイルと第２のコイルは巻数が異なり、例えば、第１のコイルの巻数は第２のコイルの巻数よりも多い。
【０００５】
特許文献１のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルは、電源ラインや信号ラインの、一方のラインに第１のコイルが挿入され、他方のラインに第２のコイルが挿入されて使用される。そして、ノーマルモードノイズに対しては、第１のコイルの巻数から、第２のコイルの巻数を差し引いた、第１のコイルの残りの巻数部分が、ノーマルモードチョークコイルとして機能する。一方、コモンモードノイズに対しては、第２のコイルと、第１のコイルの第２のコイルの巻数と同数の巻数部分が、コモンモードチョークコイルとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４‐６７３０９号出願明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルには、次のような問題があった。
【０００８】
すなわち、トロイダルコアの材料として、Ｍｎ‐Ｚｎ系フェライト、アモルファス材、珪素鋼板などを用いると、透磁率は大きいが、電流が大きくなると磁気飽和により直流重畳特性が悪くなり、ノーマルモードチョークコイルとして機能しなくなるという問題があった。このため、コアにギャップを設け、直流重畳特性の改善を図ることが行われているが、コアにギャップを設けると、使用中にギャップ部分が振動して異常音が発生する、いわゆる“鳴き現象”が発生するという別の問題があった。
【０００９】
また、別の方法として、コアに、飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れた、圧粉磁心（ダストコア）を用いることも行われている。圧粉磁心は、強磁性体粉末の表面を絶縁被膜で覆った上で、加圧成形しで形成したものである。圧粉磁心は、飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れる。しかしながら、圧粉磁心は透磁率が小さいため、圧粉磁心をトロイダルコアに用いた場合には、コイルの巻数を多くしなければならず、製造に手間がかかる、コイル線材の費用が大きくなる、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルが大型化するなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した従来のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルの問題点を改善するためになされたものである。その手段として、本発明のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルは、トロイダルコアと、トロイダルコアに巻回された、ノーマルモードチョークコイル部とコモンモードチョークコイル部からなる第１のコイルと、トロイダルコアに巻回された、コモンモードチョークコイル部からなる第２のコイルを備え、トロイダルコアは、Ｆｅ‐Ｎｉを主成分とする圧粉磁心からなり、ギャップが設けられておらず、第１のコイルのコモンモードチョークコイル部と第２のコイルのコモンモードチョークコイル部は、巻数が同じであり、第１のコイルのノーマルモードチョークコイル部と第１のコイルのコモンモードチョークコイル部は、巻回方向が同じであるようにした。
【００１１】
なお、上記の圧粉磁心は、例えば、表面に絶縁被膜が被覆されたＦｅ‐Ｎｉ合金を原料にして作製することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルは、トロイダルコアに圧粉磁心を用いており、飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れているため、電流が大きくなっても、ノーマルモードチョークコイルとしての機能が損なわれることがない。従って、トロイダルコアにギャップを設ける必要がなく、使用中に“鳴き現象”が問題になることがない。
【００１３】
また、本発明のノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイルは、トロイダルコアの圧粉磁粉の主成分は、透磁率の大きいＦｅ‐Ｎｉを用いているため、第１のコイル及び第２のコイルの巻数を多くする必要がなく、全体が大型化してしまったり、製造に手間がかかったり、コイル線材の費用が大きくなってしまったりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１６】
本実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は、第１のコイル１と、第２のコイル２が、トロイダルコア３に巻回された構造からなる。
【００１７】
トロイダルコア３は、Ｆｅ‐Ｎｉを主成分とした圧粉磁心からなり、ドーナツ状で、ギャップは有していない。トロイダルコア３の大きさは、例えば、厚み１０ｍｍ、内径３０ｍｍ、外径５０ｍｍとされる。
【００１８】
トロイダルコア３は、圧粉磁心により構成されているため、飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れているため、大きな電流が流れても飽和せず、ノーマルモードチョークコイルとしての機能が損なわれることがない。従って、トロイダルコア３には、ギャップを設ける必要がない。
【００１９】
また、トロイダルコア３には、主成分に透磁率の大きいＦｅ‐Ｎｉの圧粉磁粉が用いられており、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は、第１のコイル１及び第２のコイル２の巻数を多くしなくても、ノーマルモードチョークコイルやコモンモードチョークコイルとして機能する。
【００２０】
第１のコイル１及び第２のコイル２には、例えば、直径がΦ１．３からなる、ポリエステル銅線が用いられる。
【００２１】
第１のコイル１の巻数は、第２のコイル２の巻数よりも多い。例えば、第１のコイル１の巻数は１５ターン、第２のコイル２の巻数は１０ターンとされる。
【００２２】
第１のコイル１は、ノーマルモードチョークコイル部１Ｎと、コモンモードチョークコイル部１Ｃからなる。
【００２３】
第２のコイル２は、コモンモードチョークコイル部２Ｃのみからなる。従って、第２のコイルのコモンモードチョークコイル部２Ｃの巻数は１０ターンである。
【００２４】
第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃの巻数は、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃの巻数と同じである。すなわち、上記の例では、第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃの巻数は、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃの巻数と同じ１０ターンとされる。そして、第１のコイル１の巻数である１５ターンから、コモンモードチョークコイル部１Ｃの巻数である１０ターンを引いた残りの５ターンが、第１のコイル１のノーマルモードチョークコイル部１Ｎの巻数となる。
【００２５】
なお、第１のコイル１において、ノーマルモードチョークコイル部１Ｎがどの部分であり、コモンモードチョークコイル部１Ｃがどの部分であるかを、厳密に区別することはできない。あくまでも巻数として把握され、上記の例であれば、第１のコイル１のうち、５ターンがノーマルモードチョークコイル部１Ｎ、１０ターンがコモンモードチョークコイル部１Ｃとして把握される。
【００２６】
第１のコイルにおいて、ノーマルモードチョークコイル部１Ｎと、コモンモードチョークコイル部１Ｃは、巻回方向が同じである。これは、コモンモードノイズを受けた場合に、コモンモードチョークコイル部１Ｃで発生した磁束を、ノーマルモードチョークコイル部１Ｎで打ち消すことがないようにしたものである。
【００２７】
第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃと、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃは、コモンモードノイズを受けた場合に、それぞれがトロイダルコア３に発生させる磁束の向きが同じとなる方向に巻回されている。すなわち、例えば、図１に示すように、第１のコイル１の巻回方向と、第２のコイル２の巻回方向が、仮想線である破線Ａ‐Ａにより対象となるように巻回される。あるいは、これに代えて、第１のコイルと第２のコイルを平行にして、両者を同じ方向に巻回するようにしても良い。なお、第１のコイル１と第２のコイル２の絶縁性を確保するためには、前者の方法（図１に示す方法）が、後者の方法よりも優れている。
【００２８】
このような構造からなる本実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は、例えば、次の方法で製造される。
【００２９】
まず、トロイダルコア３の材料となる、Ｆｅ‐Ｎｉを主成分とする強磁性体粉を用意する。例えば、Ｄ５０が５０μｍ、Ｆｅが４５重量％、Ｎｉが５５重量％からなるＦｅ‐Ｎｉ合金の強磁性体粉を用意する。ただし、粒子径や、ＦｅとＮｉの比率は、上記には限られない。
【００３０】
次に、強磁性体粉の表面を、例えば、シリコーン樹脂からなる絶縁被膜で被覆する。ただし、絶縁被膜の種類は上記には限られず、他の種類の樹脂であっても良い。あるいは、リン酸処理などを施し、強磁性体の表面に酸化物絶縁体を形成するようにしても良い。
【００３１】
次に、絶縁被膜の被覆された強磁性体粉を、所望の形状からなる金型に充填し、加熱及び加圧して、トロイダルコア３を得る。加熱は例えば２５０℃、加圧は例えば７００ＭＰａとされるが、これらの値には限られない。
【００３２】
次に、汎用されている巻線装置を用いて、トロイダルコア３に、それぞれ所定の巻数からなる第１のコイル１及び第２のコイル２を巻回し、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は完成する。
【００３３】
本実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００は、電源ラインや信号ラインの、一方のラインに第１のコイル１が挿入され、他方のラインに第２のコイル２が挿入されて使用される。
【００３４】
そして、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００がノーマルモードノイズを受けた場合には、第１のコイル１のノーマルモードチョークコイル部１Ｎにインピーダンスが発生し、ノーマルモードチョークコイルとして機能する。このとき、第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃがトロイダルコア３に発生させる磁束と、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃがトロイダルコア３に発生させる磁束は、向きが逆となり、相互に打消し合うため、これらの部分は、ノーマルモードチョークコイルとしての機能にほとんど影響を与えない。
【００３５】
一方、ノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００がコモンモードノイズを受けた場合には、第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃと、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃは、トロイダルコア３に同じ向きの磁束を発生させ、両者は足し合わされるため、第１のコイル１のコモンモードチョークコイル部１Ｃと、第２のコイル２のコモンモードチョークコイル部２Ｃの両方にインピーダンスが発生し、コモンモードチョークコイルとして機能する。このとき、第１のコイル１のノーマルモードチョークコイル部１Ｎは、コモンモードチョークコイル部１Ｃを補足するように機能する。
【００３６】
以上、本発明の実施形態にかかるノーマルモード及びコモンモード兼用チョークコイル１００の構造、製造方法の一例、及び使用方法の一例について説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
【００３７】
例えば、トロイダルコア３の形状、大きさなどは任意であり、上述した内容には限られない。例えば、トロイダルコア３の形状は、上述したドーナツ状ではなく、中央に孔を有する多角形状であっても良い。
【００３８】
また、第１のコイル１及び第２のコイル２の材質、直径、巻数なども任意であり、上述した内容には限られない。
【符号の説明】
【００３９】
１：第１のコイル
１Ｎ：ノーマルモードチョークコイル部
１Ｃ：コモンモードチョークコイル部
２：第２のコイル
２Ｃ：コモンモードチョークコイル部
３：トロイダルコア
【図１】
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【図２】
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