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JP2567360Y2 - ノイズ防止チョークコイル - Google Patents

ノイズ防止チョークコイル

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Publication number
JP2567360Y2
JP2567360Y2 JP8346691U JP8346691U JP2567360Y2 JP 2567360 Y2 JP2567360 Y2 JP 2567360Y2 JP 8346691 U JP8346691 U JP 8346691U JP 8346691 U JP8346691 U JP 8346691U JP 2567360 Y2 JP2567360 Y2 JP 2567360Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
magnetic
choke coil
noise
magnetic path
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP8346691U
Other languages
English (en)
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JPH0536821U (ja
Inventor
信 手嶋
哲郎 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP8346691U priority Critical patent/JP2567360Y2/ja
Publication of JPH0536821U publication Critical patent/JPH0536821U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2567360Y2 publication Critical patent/JP2567360Y2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は主として電子機器等の電
源入力部にノイズフィルタ回路の一部として使用される
ノイズ防止チョークコイルに関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の電源入力部に挿入されている
コイルは、例えばスイッチング電源から発生するスイッ
チングノイズを防止する目的で使用されるコモンモード
チョークコイルがもっとも多い。また、最近電力系統の
電圧歪みを起こすことで問題化している高調波(高調波
とは50または60Hzに対し、2次〜20次位までの周
波数を言い、一部の機器では障害が顕在化しているため
IEC規格pub−555−2等で国際的に規制されつ
つある。)を抑制するために、大インダクタンス(1mH
〜10mH)のノーマルモードインダクタンスを有するリ
アクトルが使われている。
【0003】図12において、リアクトル102が無い
時の電源整流回路100のn次の高調波電流の比率を示
す理論式は次式のようになる。 in /ii =2 sinnπ /2・( sinnπα・ cosπα−n cosnπα sinπα) /n(n2 −1)(πα− sinπα・ cosπα) 但しα=(π−2γ)/2π γ:通流開始角 一方、リアクトル102を挿入すると上式での通流開始
角を早め、高調波電流を抑制することが出来る。また、
コモンモードチョークコイル101を挿入することでコ
モンモードインピーダンスを大きくしてコモンモードノ
イズ電流を抑制することが出来る。
【0004】図12に示す高調波電流抑制用のリアクト
ル102およびコモンモードチョークコイル101を構
成する場合、従来は図13に示すようにフェライトまた
はアモルファス磁性体でなるコア113に巻線111、
112を同相に巻装してコモンモードチョークコイル1
01を構成する。さらに、このコモンモードチョークコ
イル101と直列にケイ素鋼等でなるコア121に巻線
122を巻装した高調波抑制用のリアクトル102を接
続していた。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上述のように、従来は
コモンモードチョークコイル101および高調波抑制用
のリアクトル102をそれぞれ互いに独立した個別の部
品として構成し、接続することにより図12に示す電源
回路を構成していた。従って、3個の巻線、2個のコア
を必要とするうえこれらの間の結線作業が必要である。
また、部品数が複数になるため実装面積が大きくなり、
高価で且つ装置が大型になるという欠点を持っていた。
【0006】本考案は上述する欠点を除き電子機器の電
源回路に使用した場合に、コモンモードノイズおよび高
調波抑制作用を持ち、小型で実装スペースも小さく、安
価な高調波抑制機能付ノイズ防止チョークコイルを提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本考案によれば、電源2
電線と負荷との間に各々のラインに接続される2つの巻
線を有し、該巻線を貫通して磁気回路(外側磁路)を構
成する2ライン用チョークコイルにおいて、前記外側磁
路は一部に磁気ギヤップを有した外側コアで形成され、
該外側磁路を短絡するための短絡磁路を構成する中足コ
アを設けたことを特徴とするノイズ防止チョークコイル
が得られる。
【0008】本考案によればまた、電源2電線と負荷と
の間に各々のラインに接続される2つの巻線を有し、該
巻線を貫通して磁気回路(外側磁路)を構成する2ライ
ン用チョークコイルにおいて、前記外側磁路は外側コ
ア、磁気ギヤップ、中足コアの一部を介して形成され、
該中足コアは前記外側磁路を短絡するようにしたことを
特徴とするノイズ防止チョークコイルが得られる。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、ギャップを有する外側磁
路は大振幅の基本波あるいは高調波電流による磁気飽和
を防止しながら高調波抑制のためのノーマルモードのイ
ンダクタンスを確保する磁路として作用し、中足コアは
コモンモードノイズ防止用のコモンモードインダクタン
スを得るための磁路として作用する。
【0010】
【実施例】高調波を抑制するには前述のように大きなノ
ーマルモードインダクタンスが必要で、しかも振幅の大
きい基本波あるいは高調波電流で飽和しないことが必要
である。一方、コモンモードノイズを防止するために相
応な大きさのインダクタンス(例えば1mH〜10mH)と
高周波特性(例えば10kHz 〜30MHz )を有したコモ
ンモードインダクタンスが必要である。
【0011】図1は本考案の第1の実施例の概略を示す
図である。図1において、コアAおよびコアBは、例え
ば比較的、飽和磁束密度の高い磁性材料であるケイ素
鋼、アモルファス磁性材、フェライト等を打ち抜き・積
層或いは粉体プレス・焼結等の手段により構成したE字
形のコアである。これらのコアは両側の脚部が中央脚部
よりも長さが短くなっており、コアAおよびコアBの中
央脚部を突き合わせて配置すると、互いに対向し合う両
側脚部間に磁気ギャップ3が形成される。両側の脚部は
これらを連結しているコア本体部と共に磁気ギャップ3
を有した外側磁路4を形成のための外側コアとして作用
する。また中央の脚部は外側磁路4を短絡する短絡磁路
5を形成するための中足コアとして作用している。
【0012】外側コアの脚部41および42にはそれぞ
れ巻線6、7が各々の入力端61、71または出力端6
2、72から見た巻方向が互いに同方向になるように巻
装されている。実際には、巻線6、7はボビンに巻装さ
れ、このボビンに外側コアの脚部41および42が挿入
される。
【0013】このノイズ防止チョークコイル1を電源ラ
インと負荷間の2本のラインに直列に挿入した場合、基
本波および高調波電流を含む通電電流Iにより巻線6、
7に発生した磁束Φ1 およびΦ2 の一部(Φ1 −Φ3
よびΦ2 −Φ4 )は外側磁路4部を経てそれぞれ巻線
7、6部分でΦ2 およびΦ1 と相加わるように、その他
(Φ3 およびΦ4 )は短絡磁路5部で互いに打ち消し合
う方向に流れる。この場合、相加わる磁束となる磁束の
量(Φ1 −Φ3 およびΦ2 −Φ4 )と打ち消し合う磁束
となる磁束の量(Φ3 およびΦ4 )の大きさは両側脚部
の磁気ギャップ3の長さ、断面積、中足コアの断面積、
短絡磁路5部、外側磁路4部の磁路長等の関係で決ま
る。実際には外側磁路4には磁気ギャップ3を設けてあ
るため、磁気抵抗が大きくΦ2 −Φ4 は実質上0および
Φ1 −Φ3 も実質上0と考えて良い。
【0014】このようにして、基本波および高調波電流
にたいして効果を示すノーマルモードインダクタンスは
外側コアの巻線6部に流れる磁束Φ1 および巻線7部に
流れる磁束Φ2 によって各々の巻線に発生するインダク
タンスの和となる。コモンモードノイズ成分の電流が流
れた場合には、巻線6に流れるコモンモードノイズ成分
の電流による磁束Φ5 および巻線7に流れるコモンモー
ドノイズ成分の電流による磁束Φ6 の各々の磁束の一部
はΦ7 、Φ8 として中足コア部に重畳して、外側コアの
巻線7部ではΦ5 −Φ7 としてΦ6 と反対方向に、巻線
6部ではΦ6 −Φ8 としてΦ5 と反対方向に流れる。
【0015】一方、外側磁路4部には磁気ギャップ3が
あるため、ノーマルモードノイズの場合と同様に磁気抵
抗が大きく、Φ5 −Φ7 は実質上0、Φ6 −Φ8 も実質
上0とみなして良い。従って、コモンモードインダクタ
ンスは短絡磁路5と各々の巻線6または7を有する外側
磁路の一部に流れる磁束によって各々の巻線に発生する
インダクタンスとなる。したがって、理論上コモンモー
ドインダクタンスはノーマルモードインダクタンスの1
/2となる。中足コア部はコモンモードノイズに対して
は発生する磁束が重畳されるが、コモンモードノイズは
基本波や高調波電流(例えば1A〜10A)に比べて微
小な電流(数十mA〜数百mA)であり、また、ノーマルモ
ードノイズに対しては発生する磁束が互いに打ち消し合
う方向であるため磁気飽和は起こりにくく、その断面積
は外側コアの断面積に比べ十分に小さくできる。
【0016】なお、外側コアを2個のU字形コアとし、
中足コアを1本のI字形コアを用いて図1と同様な磁気
回路を形成してもインダクタンスの面では同様な効果が
得られる。また、2つのコアによらずに図1に示す形状
のものをはじめからケイ素鋼、アモルファス磁性材、フ
ェライト等を打ち抜き・積層或いは粉体プレス・焼結等
の手段によってつくっても良い。しかし、本考案の第1
の実施例に於いて示すように、外側コアおよび中足コア
をケイ素鋼、アモルファス磁性材を打ち抜き・積層、あ
るいはフェライトの粉体プレス・焼結等により一体構造
としたコアで形成する方がさらに安価であり組み立て上
の効果も大きい。
【0017】図2は本考案の第2実施例を示す斜視図で
ある。外側磁路は2個のU字形の外側コア14、1個の
I字形の中足コア15の一部、および磁気ギャップ3で
構成される。また、巻線は外側コア14における2つの
脚部の連結部であるコア本体部に、入力端あるいは出力
端から見た巻方向が同方向になるように巻装している。
本実施例の磁束の状況およびノーマルモードインダクタ
ンス、コモンモードインダクタンスは第1の実施例と同
様であるので説明を省略する。
【0018】第2の実施例の特徴は中足コア15を外側
コア14と完全に分離し、中足コア5として、外側コア
14と異なる磁気特性のコアを使用出来ることである。
前述のように高調波の抑制およびコモンモードノイズの
抑制のためには大きなノーマルモードインダクタンス、
大きなコモンモードインダクタンスが必要であるのに対
し、外側磁路には磁気飽和を防止するための磁気ギャッ
プを設けてあるため実効的透磁率が低下しており、必要
なインダクタンスを得るために多くの巻線を行う必要が
ある。従って、巻線のための所謂窓面積を大きくする必
要があり、必然的に大きなチョークコイルとなる。これ
に対し、出来るだけ小さなチョークコイルにするために
は、如何にして巻線のための窓面積を効果的に確保する
かが重要になる。本第2の実施例はさらにこの問題も解
決するものである。即ち、中足コア15の透磁率を外側
コア14の透磁率よりも大きくすることにより、第1の
実施例の説明で述べたように、中足コア15の断面積を
さらに小さく出来、外側磁路を同寸法にした場合、外側
コア14の脚部の長さを長くすることが可能となり、そ
の分、広い窓面積を確保出来る。
【0019】図2に示すノイズ防止チョークコイル1′
において、外側コア14にはアモルファスコア、中足コ
ア15にフェライトコアを用いて磁気ギャップ3は0.
3mmとし、コイルA、Bにそれぞれ線径0.5mmの導線
を75ターン巻装し、図3に示す測定回路でノーマルモ
ードインダクタンスの直流電流重畳特性を、図4に示す
測定回路でコモンモードインダクタンスの直流電流重畳
特性を各々測定した結果を図5に示す。図5には比較の
ため、従来知られている図6に示すノーマルモードイン
ダクタンスとコモンモードインダクタンスとを併せ持つ
チョークコイルの直流電流重畳特性を示した。例示した
従来チョークコイルは、外側コア61を磁気ギャップの
ない無端状高透磁率のフェライトで形成し、中足コア6
2にはフェライトよりも透磁率の低い圧粉鉄磁芯を使用
している。コイルA、Bは入力端、出力端から見た巻方
向が互いに逆方向となるように巻装してコモンモードイ
ンダクタンスおよびノーマルモードインダクタンスを得
ている。
【0020】従来方式のチョークコイルでは、図5に示
されるように、ノーマルモードインダクタンスはコモン
モードインダクタンスの10%程度しか得られない。ま
た、使用磁性材料の差異を考慮しても直流電流重畳によ
る両インダクタンスの低下も著しく、高調波抑制用の効
果は極めて低い。この原因は外側コア部61に高透磁率
のフェライトを磁気ギャップを設けずに使用しているた
めで、直流重畳電流が無い時には大きなコモンモードイ
ンダクタンスが得られているが、重畳電流が増大するに
従って急激に外側コア61が飽和しインダクタンスが低
下するためである。これに対し、本考案によるノイズ防
止チョークコイルは、例えば定格電流2Aまでノーマル
モードインダクタンス、コモンモードインダクタンスの
低下は全く起こらず、しかもコモンモードインダクタン
スの大きさはノーマルモードインダクタンスのほぼ50
%の値を確保しており、従来例では決して得られないイ
ンダクタンスを得ている。
【0021】通常、高調波抑制用のリアクタンスとして
必要なインダクタンスの値は1mH〜10mHと言われてお
り(通刊第232号、電気協同研究第46巻第2号「電
力系統における高調波とその対策」)、ノイズ抑制のた
めのコモンモードインダクタンスも一般に1mH〜10mH
の範囲のインダクタンスが多く使用されている。従っ
て、ノーマルモードインダクタンスの50%のコモンモ
ードインダクタンスが得られ、かつ直流重畳性の良い本
考案によるチョークコイルの構成は従来の方法に比べ非
常に有効である。また、図7に示すように、本考案の実
施例に示すチョークコイルのインダクタンスの周波数特
性はノーマルモードで1MHz 以上まで得られており、1
00Hz〜1kHz の高調波のみでなく、10kHz 〜1MHz
のノーマルモードノイズの抑制にも大きな効果が得られ
ることは言うまでもない。
【0022】次に、本考案のノイズ防止チョークコイル
に図8に示すように6800pFのコンデンサを2個接続
してノイズフィルタを構成した時の効果を説明する。こ
のノイズフィルタをMIL−STD−220Aにより測
定したコモンモードの減衰特性を図9に示す。図9より
150kHz で20dB以上、1MHz 〜30MHz では40dB
以上の減衰が得られていることが解る。また同じノイズ
フィルタをスイッチング電源に実装し、FCC規格によ
り雑音端子間電圧を測定した結果を図10に示した。5
00kHz 付近では30dB以上のスイッチングノイズの減
衰効果を示すとともに、450kHz 〜15MHz まで発生
していたスイッチングノイズを効果的に抑制しているこ
とが解る。その場合の高調波抑制効果を図11に示し
た。150Hz〜650Hzの測定範囲の高調波に対して、
9.5%〜75.6%の抑止効果が得られている。
【0023】
【考案の効果】以上述べてきたように本考案によれば、
1個の部品でありながらコモンモードノイズ、ノーマル
モードノイズおよび高調波をも効果的に抑制出来、小型
で、実装スペースも小さく且つ安価なノイズ防止チョー
クコイルを提供出来、より効果的な高調波およびノイズ
抑制機能を持った小型、低価格な電子機器の実現に対し
大きな貢献をするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案によるノイズ防止チョークコイルの第1
の実施例の構成を示す概要図。
【図2】本考案によるノイズ防止チョークコイルの第2
の実施例の構成を示す概要図。
【図3】本考案によるノイズ防止チョークコイルのノー
マルモードインダクタンスの測定回路。
【図4】本考案によるノイズ防止チョークコイルのコモ
ンモードノイズの測定回路図。
【図5】本考案によるノイズ防止チョークコイルおよび
従来方式のノイズ防止チョークコイルのコモン、ノーマ
ル両モードのインダクタンスの直流重畳特性の実測値を
示した図。
【図6】従来方式のコモン、ノーマル両モード兼用ノイ
ズ防止チョークコイルの一例の斜視図。
【図7】本考案によるノイズ防止チョークコイルのノー
マルモードインダクタンスの周波数特性を示した図。
【図8】本考案によるノイズ防止チョークコイルを用い
ノイズフィルタに構成した回路例。
【図9】図8に示すノイズフィルタのMIL−STD−
220Aによるコモンモードの減衰特性実測例を示した
図。
【図10】図8に示すノイズフィルタをスイッチング電
源に実装時の雑音端子間電圧の実測値即ちノイズ抑制効
果を示す例。
【図11】図8に示すノイズフィルタをスイッチング電
源に実装時の高調波抑制効果の実測値を示した図。
【図12】従来のチョークコイルによる電子機器への電
源入力回路の例を示す図。
【図13】従来方式のチョークコイルの具体的な結線状
態を示す図。
【符号の説明】
1,1′ 本考案によるノイズ防止チョークコイル 3 磁気ギャップ 4 外側磁路 5 短絡磁路 6,7 巻線 61,71 巻線入力端末

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源2電線と負荷との間に各々のライン
    に接続される2つの巻線を有し、該巻線を貫通して磁気
    回路(外側磁路)を構成する2ライン用チョークコイル
    において、前記外側磁路は一部に磁気ギヤップを有した
    外側コアで形成され、該外側磁路を短絡するための短絡
    磁路を構成する中足コアを設けたことを特徴とするノイ
    ズ防止チョークコイル。
  2. 【請求項2】 電源2電線と負荷との間に各々のライン
    に接続される2つの巻線を有し、該巻線を貫通して磁気
    回路(外側磁路)を構成する2ライン用チョークコイル
    において、前記外側磁路は外側コア、磁気ギヤップ、中
    足コアの一部を介して形成され、該中足コアは前記外側
    磁路を短絡するようにしたことを特徴とするノイズ防止
    チョークコイル。
  3. 【請求項3】 前記中足コアは、前記外側コアと同程度
    以上の透磁率の材料でつくられていることを特徴とする
    請求項1または2に記載のノイズ防止チョークコイル。
JP8346691U 1991-10-15 1991-10-15 ノイズ防止チョークコイル Expired - Lifetime JP2567360Y2 (ja)

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JPH0536821U JPH0536821U (ja) 1993-05-18
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