特開 2023-178762 三相用コモンモードチョークコイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178762

(43)【公開日】2023-12-18

(54)【発明の名称】三相用コモンモードチョークコイル

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20231211BHJP

   H01F 5/02 20060101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 N

H01F37/00 A

H01F37/00 E

H01F37/00 C

H01F5/02 J

H01F5/02 H

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091645

(22)【出願日】2022-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】514172895

【氏名又は名称】ＣＫＳ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】507215367

【氏名又は名称】ＴＭＰ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000958

【氏名又は名称】弁理士法人インテクト国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100120189

【弁理士】

【氏名又は名称】奥 和幸

(74)【代理人】

【識別番号】100173510

【弁理士】

【氏名又は名称】美川 公司

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 右幾

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 勉

(57)【要約】

【課題】従来よりも更なる高出力化及びノイズの高減衰化が可能な三相用コモンモードチョークコイルを提供する。
【解決手段】コイルが巻回される巻線軸１と、共通軸２と、巻線軸１の端部と共通軸２の端部とを接続する天面３と、をそれぞれに備えたコアＣ１等であって、各巻線軸１の天面３に接続された端部と反対の端部同士、及び、各共通軸２の天面３に接続された端部と反対の端部同士がそれぞれ突合するように、三個ずつが対向して配置される六個の同形状のコアＣ１等と、ボビンと、突合された各巻線軸１にボビンを介してそれぞれ巻回される三個のコイルと、を備え、各コイルに電流が流されたとき、各巻線軸１内、各天面３内及び各共通軸２内を通る一の連続した閉ループとして磁束Ｍが発生し、当該閉ループをなす磁束Ｍにより、三相用コモンモードチョークコイルとして備えるべきコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスを発生させる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性のボビンを介してコイルが巻回され且つ柱状の第１軸と、
前記第１軸と平行で且つ柱状の第２軸と、
前記第１軸の端部と、当該端部に対応した前記第２軸の端部と、を接続する板状の接続部であって、前記コイルに流れる電流により発生する磁束を前記第１軸及び前記第２軸に通すための接続部と、
をそれぞれに備えたコアであって、各前記第１軸の前記接続部に接続された前記端部と反対の端部同士、及び、各前記第２軸の前記接続部に接続された前記端部と反対の端部同士がそれぞれ突合するように、三個ずつが対向して配置される六個の同形状のコアと、
前記第１軸が内側に通され且つ前記コイルが外側に巻回される前記ボビンと、
突合された各前記第１軸に前記ボビンを介してそれぞれ巻回される三個の前記コイルと、
を備え、
各前記コイルに前記電流がそれぞれ流されたとき、各前記第１軸内、各前記接続部内及び各前記第２軸内を通る一の連続した閉ループとして前記磁束が発生し、
当該閉ループをなす前記磁束により、三相用コモンモードチョークコイルとして備えるべきコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスを発生させることを特徴とする三相用コモンモードチョークコイル。

【請求項2】

請求項１に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、
一の前記コアに備えられた少なくとも前記第１軸及び前記第２軸の、前記磁束の方向に垂直な断面の面積が同一であることを特徴とする三相用コモンモードチョークコイル。

【請求項3】

請求項２に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、
一の前記コアに備えられた前記接続部の前記断面の面積が、当該一のコアに備えられた前記第１軸及び前記第２軸の前記断面の面積と同一であることを特徴とする三相用コモンモードチョークコイル。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、
各前記第２軸が、
当該第２軸が備えられた前記コアに備えられた前記第１軸より細い円柱部と、
当該円柱部から当該コアの中心側に延びた板状部と、
からなることを特徴とする三相用コモンモードチョークコイル。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、
各前記第１軸をそれぞれ通すと共に当該第１軸が備えられた前記コアの位置を各前記コアごとに決定する三個の第１軸孔であって、当該各第１軸がそれぞれ通される三個の前記ボビンにそれぞれ接続された第１軸孔と、
各前記第２軸をそれぞれ通すと共に当該第２軸が備えられた前記コアの位置を各前記コアごとに決定する三個の第２軸孔と、
を備える枠体を更に備え、
各前記第１軸孔及び各前記第２軸孔並びに各前記ボビンが一体成型されて当該枠体が形成されていることを特徴とする三相用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、三相用コモンモードチョークコイルの技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

電子部品としてのチョークコイルは様々な装置に広く用いられている。このようなチョークコイルの例としては、例えば下記特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。

【0003】

このとき、下記特許文献１に開示されているチョークコイルは、第１脚部、第２脚部及び第３脚部並びにこれら３本の脚部の両端をそれぞれ連結する連結部を備えた第１磁気コアと、第１磁気コアの連結部同士を接続する第２磁気コアと、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線と、を備えている。そして、第１脚部には、一方の端部から他方の端部に向かって順に第１Ｕ相巻線、第１Ｖ相巻線及び第１Ｗ相巻線が巻かれており、第２脚部には、一方の端部から他方の端部に向かって順に第２Ｗ相巻線、第２Ｕ相巻線及び第２Ｖ相巻線が巻かれており、第３脚部には、一方の端部から他方の端部に向かって順に第３Ｖ相巻線、第３Ｗ相巻線及び第３Ｕ相巻線が巻かれている。

【0004】

一方、下記特許文献２に開示されているチョークコイルは、トロイダルコイル型３相コモンモードチョークコイルであって、トロイダルコアをＸ形中央仕切板及び仕切台のある４個の巻回区画に分割した絶縁ケースとし、対向する２個の巻回区画に１個の巻線を中途で中央仕切板の中心の溝を渡して巻き回す構成とされている。また、他方の対向する巻回区画の一方に１個の巻線が巻き回されている。更に、巻回区画の残り１個には巻回内仕切を設けて１個の巻回を巻線内仕切から巻き始め、中途で巻線内仕切を越えて戻し、巻線内仕切に向かって巻き回すことで、トロイダルコイル型３相コモンモードチョークコイルとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１４４７９５公報

【特許文献2】実開平４－９６８３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、昨今の電子部品に対する高出力化及びノイズの高減衰化等の要請を鑑みると、上記特許文献１及び特許文献２に開示されている各チョークコイルからの更なる高出力化及びノイズの高減衰化が望まれる。

【0007】

また、例えば産業用の電源供給システムの入力段に用いられるフィルタ用のチョークコイルに関しては、いわゆる三相用で且つ大電流に用いられるチョークコイルにおけるノイズの高減衰化の要請が特に強い。

【0008】

そこで本発明は、上記の各要請に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、従来よりも更なる高出力化及びノイズの高減衰化が可能な三相用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】

【0009】

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、絶縁性のボビンを介してコイルが巻回され且つ柱状の第１軸と、前記第１軸と平行で且つ柱状の第２軸と、前記第１軸の端部と、当該端部に対応した前記第２軸の端部と、を接続する板状の接続部であって、前記コイルに流れる電流により発生する磁束を前記第１軸及び前記第２軸に通すための接続部と、をそれぞれに備えたコアであって、各前記第１軸の前記接続部に接続された前記端部と反対の端部同士、及び、各前記第２軸の前記接続部に接続された前記端部と反対の端部同士がそれぞれ突合するように、三個ずつが対向して配置される六個の同形状のコアと、前記第１軸が内側に通され且つ前記コイルが外側に巻回される前記ボビンと、突合された各前記第１軸に前記ボビンを介してそれぞれ巻回される三個の前記コイルと、を備え、各前記コイルに前記電流がそれぞれ流されたとき、各前記第１軸内、各前記接続部内及び各前記第２軸内を通る一の連続した閉ループとして前記磁束が発生し、当該閉ループをなす前記磁束により、三相用コモンモードチョークコイルとして備えるべきコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスを発生させるように構成される。

【0010】

請求項１に記載の発明によれば、第１軸、第２軸及び接続部をそれぞれに備えると共に第１軸同士及び第２軸同士がそれぞれ突合するように対向して配置される六個の同形状のコアと、ボビンと、三個のコイルと、を備え、各コイルに電流がそれぞれ流されたとき、各第１軸内、各接続部内及び各第２軸内を連続して通る一の閉ループとして磁束が発生し、当該閉ループをなす磁束により、三相用コモンモードチョークコイルとしてのコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスが発生する。よって、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の双方を発生させることが可能な大容量向けの三相用コモンモードチョークコイルを、従来の三相用コモンモードチョークコイルよりも大型化することなく実現でき、例えば三相用ノイズフィルタとしての高出力化及びノイズの高減衰化が可能となる。

【0011】

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、一の前記コアに備えられた少なくとも前記第１軸及び前記第２軸の、前記磁束の方向に垂直な断面の面積が同一であるように構成される。

【0012】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、一のコアに備えられた少なくとも第１軸及び第２軸の磁束の方向に垂直な断面の面積が同一であるので、必要なノーマルモードインダクタンスを確実に発生させることができる。

【0013】

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、一の前記コアに備えられた前記接続部の前記断面の面積が、当該一のコアに備えられた前記第１軸及び前記第２軸の前記断面の面積と同一であるように構成される。

【0014】

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、一のコアに備えられた接続部の断面の面積が、当該一のコアに備えられた第１軸及び第２軸の断面の面積と同一であるので、必要なノーマルモードインダクタンスを更に確実に発生させることができる。

【0015】

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、各前記第２軸が、当該第２軸が備えられた前記コアに備えられた前記第１軸より細い円柱部と、当該円柱部から当該コアの中心側に延びた板状部と、からなるように構成される。

【0016】

請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、各第２軸が、当該第２軸が備えられたコアに備えられた第１軸より細い円柱部と、当該円柱部から当該コアの中心側に延びた板状部と、からなるので、各モードのインダクタンスを発生させることができる三相用チョークコイルを小型化することができる。

【0017】

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の三相用コモンモードチョークコイルにおいて、各前記第１軸をそれぞれ通すと共に当該第１軸が備えられた前記コアの位置を各前記コアごとに決定する三個の第１軸孔であって、当該各第１軸がそれぞれ通される三個の前記ボビンにそれぞれ接続された第１軸孔と、各前記第２軸をそれぞれ通すと共に当該第２軸が備えられた前記コアの位置を各前記コアごとに決定する三個の第２軸孔と、を備える枠体を更に備え、各前記第１軸孔及び各前記第２軸孔並びに各前記ボビンが一体成型されて当該枠体が形成されている。

【0018】

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明の作用に加えて、各第１軸がそれぞれ通され且つ対応するボビンに接続された三個の第１軸孔と、各第２軸がそれぞれ通される三個の第２軸孔と、各ボビンと、が一体成型されてなる枠体を更に備えるので、各モードのインダクタンスを発生させることができる三相用チョークコイルを簡易に組み立てることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、第１軸、第２軸及び接続部をそれぞれに備えると共に第１軸同士及び第２軸同士がそれぞれ突合するように対向して配置される六個の同形状のコアと、ボビンと、三個のコイルと、を備え、各コイルに電流がそれぞれ流されたとき、各第１軸内、各接続部内及び各第２軸内を連続して通る一の閉ループとして磁束が発生し、当該閉ループをなす磁束により、三相用コモンモードチョークコイルとしてのコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスが発生する。

【0020】

従って、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の双方を発生させることが可能な大容量向けの三相用コモンモードチョークコイルを、従来の三相用コモンモードチョークコイルよりも大型化することなく実現でき、例えば三相用ノイズフィルタとしての高出力化及びノイズの高減衰化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態の三相用コモンモードチョークコイルに用いられている各コアの構造を示す外観斜視図である。

【図2】実施形態の三相用コモンモードチョークコイルの組立時における六個のコアの位置関係を示す外観斜視図である。

【図3】実施形態のコア一個分の構造を示す図であり、（ａ）は当該構造を示す平面図であり、（ｂ）は当該構造を示す正面図であり、（ｃ）は当該構造を示す左側面図であり、（ｄ）は当該構造を示す右側面図であり、（ｅ）は当該構造を示す底面図であり、（ｆ）は当該構造を示す外観斜視図である。

【図4】実施形態の三相用コモンモードチョークコイル全体の構造（各コア及び各コイルのみ）を示す外観斜視図である。

【図5】実施形態の三相用コモンモードチョークコイル全体の構造を示す組み立て図である。

【図6】実施形態の三相用コモンモードチョークコイル全体の組立後の構造を示す外観斜視図である。

【図7】実施形態の三相用コモンモードチョークコイル等の等価回路を示す図であり、（ａ）は従来の三相用コモンモードチョークコイルの等価回路であり、（ｂ）は実施形態の三相用コモンモードチョークコイルの等価回路である。

【図8】実施形態の三相用コモンモードチョークコイルとしての効果を示す図であり、（ａ）は当該効果としての直流駆動電流とノーマルモード成分との関係を示すグラフ図であり、（ｂ）は当該効果としての駆動周波数とインピーダンス及びインダクタンスとの関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお以下に説明する実施形態は、例えば産業用電源供給システムの入力段に用いられる三相用コモンモードチョークコイルに対して本発明を適用した場合の実施形態である。

【0023】

初めに、本発明の実施形態の三相用コモンモードチョークコイルに用いられるコアの構造等について、図１乃至図３を用いて説明する。なお、図１は実施形態の三相用コモンモードチョークコイルに用いられている各コアの構造を示す外観斜視図であり、図２は当該三相用コモンモードチョークコイルの組立時における六個のコアの位置関係を示す外観斜視図であり、図３は当該コア一個分の構造を示す図である。

【0024】

実施形態の三相用コモンモードチョークコイル（以下、単に「コモンモードチョークコイル」と称する）ＣＫでは、図１及び図２にそれぞれの外観が示される三個のコアＣ１乃至コアＣ３と、同様に外観が示される三個のコアＣ１１乃至コアＣ１３と、が、それぞれに備えられた巻線軸１の端面同士及び共通軸２の端面同士がそれぞれ対向して突合するように、例えば左右に組み合わされて用いられる（図２白矢印参照）。このとき、コアＣ１乃至コアＣ３及びコアＣ１１乃至コアＣ１３は、相互に同形状とされており、それぞれ、巻線軸１、共通軸２及び天面３を備えている。なお以下の説明において、実施形態のコアＣ１乃至コアＣ３及びコアＣ１１乃至コアＣ１３に共通の事項を説明する場合、これらを纏めて単に「コアＣ１等」と称する。

【0025】

ここで、コアＣ１等のそれぞれを形成する材料は、当該コアＣ１等が用いられるコモンモードチョークコイルＣＫの発振周波数（換言すれば、必要とされるコアＣ１等の透磁率）及び製造コスト等に基づいて決定され、より具体的に例えば、フェライト材料等が用いられる。

【0026】

図１及び図２に外観斜視図を示し、更に図３に平面図等を示すように、実施形態のコアＣ１等は、コモンモードチョークコイルＣＫが収められるべき例えば図示しない基板上の空間に合せて外縁の形状が成型されている平板状の天面３と、それぞれが柱状の巻線軸１及び共通軸２と、が一体成形されて形成されている。そして図１及び図２に示すように、上記コアＣ１等の対応する軸同士（即ち、例えば、図１に示すコアＣ１の巻線軸１の端面と同じくコアＣ１３の巻線軸１の端面同士、及び同じくコアＣ１の共通軸２の端面とコアＣ１１の共通軸２の端面同士）が対向して突合するように、コアＣ１乃至コアＣ３とコアＣ１１乃至コアＣ１３とがそれぞれ例えば左右に組み合わされて（図２白矢印参照）、コモンモードチョークコイルＣＫに用いられる。

【0027】

なお、上述の構成において、巻線軸１が本発明の「第１軸」の一例に相当し、共通軸２が本発明の「第２軸」の一例に相当し、天面３が本発明の「接続部」の一例に相当する。

【0028】

一方、実施形態のコアＣ１乃至コアＣ１３それぞれの巻線軸１には、後述する実施形態のボビンを介して、コモンモードチョークコイルＣＫとして必要な三個の後述する実施形態のコイルが、それぞれ一個ずつ巻回される。そして、実施形態のコアＣ１乃至コアＣ１３では、図１に破線で示すように、上記コイルに電流が流れることによりコモンモードチョークコイルＣＫ内に発生する磁束Ｍが、各コアＣ１等を通じて連続するように当該コアＣ１乃至コアＣ１３が組み合わされる。すなわち、当該磁束Ｍが、図１に破線で示すように、コアＣ１の巻線軸１内→コアＣ１の天面３内→コアＣ１の共通軸２内→コアＣ１１の共通軸２内→コアＣ１１の天面３内→コアＣ１１の巻線軸１内→コアＣ２の巻線軸１内→コアＣ２の天面３内→コアＣ２の共通軸２内→コアＣ１２の共通軸２内→コアＣ１２の天面３内→コアＣ１２の巻線軸１内→コアＣ３の巻線軸１内→コアＣ３の天面３内→コアＣ３の共通軸２内→コアＣ１３の共通軸２内→コアＣ１３の天面３内→コアＣ１３の巻線軸１→コアＣ１の巻線軸１内、のように連続して形成されるように、相互に同形状のコアＣ１乃至コアＣ３及びコアＣ１１乃至コアＣ１３が、対向する共通軸２同士及び対向する巻線軸１同士が突合して組み合わされる（図１及び図２参照）。この結果、磁束Ｍとしては、コアＣ１内→コアＣ１１内→コアＣ２内→コアＣ１２内→コアＣ３内→コアＣ１３内→コアＣ１１内を順に通る、いわゆる閉ループを構成する。そして、当該閉ループを構成してコアＣ１内等に磁束Ｍが形成されることにより、結果として、コモンモードチョークコイルＣＫとしてのコモンモードインダクタンスが発生する。

【0029】

一方、コモンモードチョークコイルＣＫでは、コアＣ１乃至コアＣ３及びコアＣ１１乃至コアＣ１３それぞれの中を通る磁束Ｍの全長（総延長）が、コモンモードチョークコイルＣＫとして有すべきノーマルモードインダクタンスに対応している。なお以下の説明では、当該磁束Ｍの全長（総延長）を、単に「磁路長」と称する。

【0030】

ここで、コモンモードチョークコイルＣＫにおける上記ノーマルモードインダクタンスの大きさは、一のコアＣ１等の少なくとも巻線軸１及び共通軸２それぞれにおける磁束Ｍの方向に垂直な断面積と、後述する実施形態のコイルＷ１乃至コイルＷ３それぞれの巻き数と、上記磁路長（換言すれば、コアＣ１等が上記突合して組み合わされた状態における各巻線軸１及び各共通軸２それぞれの中心軸間の距離）によって決定される。そこでコモンモードチョークコイルＣＫでは、所望される大きさの当該ノーマルモードインダクタンスを発生させるべく、コアＣ１等それぞれの大きさ及び形状が、必要な長さの上記磁路長が得られるような大きさ及び形状とされている。これに加えてコモンモードチョークコイルＣＫでは、同様に必要な大きさのノーマルモードインダクタンスを発生させるべく、コアＣ１等それぞれの大きさ及び形状が、上記磁束Ｍの方向に垂直な断面積が少なくとも当該巻線軸１及び共通軸２について必要な大きさで全て同一となるような大きさ及び形状とされている。このとき、一のコアＣ１等の天面３における磁束Ｍの方向に垂直な断面積は、当該巻線軸１及び共通軸２の当該断面積と同一であってもよいし、これより小さくてもよい。

【0031】

次に、一の共通軸２の形状の詳細について説明する。すなわち、図１乃至図３（特に図３（ａ）及び図３（ｆ）参照）に示すように、当該共通軸２は、当該共通軸２が備えられたコアＣ１等の巻線軸１より細い円柱部２１と、当該円柱部２１から当該コアＣ１等の中心側に延びた板状部２２と、により構成されている。そして、当該円柱部２１と当該板状部２２とを合せた磁束Ｍの方向に垂直な断面積が、上述したように当該コアＣ１等における少なくとも巻線軸１の当該断面積と同一とされている。

【0032】

次に、上述してきたコアＣ１等の組合せを含むコモンモードチョークコイルＣＫ全体の構成について、図４乃至図６を用いて更に説明する。なお、図４はコモンモードチョークコイルＣＫ全体の構造（各コア及び各コイルのみ）を示す外観斜視図であり、図５はコモンモードチョークコイルＣＫ全体の構造を示す組み立て図であり、図６はコモンモードチョークコイルＣＫ全体の組立後の構造を示す外観斜視図である。

【0033】

先ず、後述する実施形態のボビンを除いた状態を図４に示すように、コモンモードチョークコイルＣＫでは、図１乃至図３で説明した態様で組み合わされたコアＣ１乃至コアＣ３及びコアＣ１１乃至コアＣ１３それぞれの巻線軸１に上記三個のコイルＷ１乃至コイルＷ３が上記ボビンを介して巻回され、それぞれの端部が端子Ｔ１乃至端子Ｔ３として外部に引き出される。このとき、コイルＷ１乃至コイルＷ３を構成する導線は、その断面が円形状の導線の他に、図４乃至図６に例示するような平角線でもよい。また、コイルＷ１乃至コイルＷ３それぞれにおける上記導線の巻き数は、コモンモードチョークコイルＣＫとして所望されるノーマルモードインダクタンスの大きさに基づき、一のコアＣ１等における磁束Ｍの方向に垂直な上記断面積と、上記磁路長と、に基づいて決定される。

【0034】

次に、実施形態のボビンを含むコモンモードチョークコイルＣＫ全体の構成について、図５及び図６を用いて説明する。

【0035】

図５に示すように、コモンモードチョークコイルＣＫは、対向して突合された状態でコアＣ１等の巻線軸１と当該各巻線軸１に巻回されるコイルＷ１乃至コイルＷ３との間に介在することとなるボビンＢを備えた円板状の枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２を備えている。より具体的に、枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２のそれぞれは、各コアＣ１等の巻線軸１をそれぞれ通すと共に当該巻線軸１が備えられた各コアＣ１等の位置をコアＣ１等ごとに決定する三個の巻線軸孔Ｈ１であって当該各巻線軸１がその内部にそれぞれ通される三個の円筒形状のボビンＢがそれぞれ接続された巻線軸孔Ｈ１と、各コアＣ１等の共通軸２をそれぞれ通すと共に当該共通軸２が備えられたコアＣ１等の位置をコアＣ１等ごとに決定する三個の共通軸孔Ｈ２であって当該各共通軸２がその内部にそれぞれ通される三個の筒状の挿入部ＩＳがそれぞれ接続された共通軸孔Ｈ２と、を備えて構成されている。このとき、各巻線軸孔Ｈ１及び各共通軸孔Ｈ２並びに各ボビンＢ及び各挿入部ＩＳが例えば樹脂材料等を用いて一体成型されて、枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２が形成されている。更に、各ボビンＢの内径は対応する巻線軸１が挿入可能な長さとされており、各ボビンＢの外径はコイルＷ１乃至コイルＷ３内に挿入可能な長さとされている。更にまた、共通軸孔Ｈ２の平面形状及び挿入部ＩＳの共通軸２の中心軸の方向に垂直な断面の形状は、対応する共通軸２が挿入可能な形状とされている。

【0036】

なお、上記巻線軸孔Ｈ１が本発明の「第１軸孔」の一例に相当し、上記共通軸孔Ｈ２が本発明の「第２軸孔」の一例に相当する。

【0037】

そして図５に示すように、コモンモードチョークコイルＣＫでは、対応するボビンＢがコイルＷ１乃至コイルＷ３の内側にそれぞれ挿入されるように、上述した構成を有する枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２が当該コイルＷ１乃至コイルＷ３を挟み込んで固定され（図５ハッチング矢印参照）、更にその外側から、対応する巻線軸１及び共通軸２が各巻線軸孔Ｈ１及び各共通軸孔Ｈ２内にそれぞれ挿入されるように、各コアＣ１等が枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２に挿入されて固定される（図５白抜き矢印参照）。

【0038】

以上の態様の組立により、最終的には、図６に示すように、相互に対向して突合された三個の巻線軸１にボビンＢを介してコイルＷ１乃至コイルＷ３がそれぞれ巻回されており、更に当該各巻線軸１と共にそのコアＣ１等に備えられた共通軸２が対向して突合されたコモンモードチョークコイルＣＫが形成される。そして、各コイルＷ１乃至コイルＷ３それぞれの端子Ｔ１乃至端子Ｔ３が必要な回路に接続されることで、コモンモードチョークコイルＣＫが、例えば産業用の電源供給システムの入力段に用いられるフィルタとして用いられる。

【実施例0039】

次に、上記コアＣ１等を含む実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫにおいて、
（ｉ）当該コモンモードチョークコイルＣＫに発生する磁束Ｍの磁路長、
（ii）一のコアＣ１等の少なくとも巻線軸１及び共通軸２それぞれにおける磁束Ｍの方向に垂直な断面積、及び
（iii）コイルＷ１乃至コイルＷ３それぞれの巻き数、
の三つが、コモンモードチョークコイルＣＫとして有すべきノーマルモードインダクタンスに対応していることによる効果等を示す実施例について、図７及び図８を用いて具体的に説明する。

【0040】

なお、図７はコモンモードチョークコイルＣＫ等の等価回路を示す図であり、図８は当該コモンモードチョークコイルＣＫとしての効果を示す図である。ここで図８は、当該効果についての本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を示す図である。このとき図８に結果を示す実験では、コモンモードチョークコイルＣＫに用いるコアＣ１等の材料として透磁率が７０００マイクロヘンリーのフェライト材料を用い、コイルＷ１乃至コイルＷ３それぞれの巻回数が各々１７回とされ、磁束Ｍの方向に垂直な巻線軸１の直径が１６ミリメートルとされている。そして、当該巻線軸１、天面３及び共通軸２について磁束Ｍの方向に垂直な断面積は全て同一とされている。

【0041】

すなわち、透過回路として図７に例示する三個の交流入力部ＩＮ、コンデンサＣＤＩＮ１及びコンデンサＣＤＩＮ２、コンデンサＣＤＯＵＴ１及びコンデンサＣＤＯＵＴ２並びに三個の交流出力部ＯＵＴを備える三相用の入力フィルタ回路を用いて広周波数帯域（数キロヘルツ乃至３０メガヘルツ程度）に渡って雑音を低減させる際に、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の双方を発生させようとする場合、従来は、図７（ａ）に例示するような、ノーマルモードチョークコイルＣＫＸ１、ノーマルモードチョークコイルＣＫＸ２及びノーマルモードチョークコイルＣＫＸ３、並びにコモンモードチョークコイルＣＫＸ４の四つのチョークコイルが必要とされ、これに伴って入力フィルタ回路自体も大型化せざるを得なかった。これに対し、実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫの場合は、上記（ｉ）乃至（iii）が当該コモンモードチョークコイルＣＫとして有すべきノーマルモードインダクタンスの大きさに基づいていることにより、図７（ｂ）に例示するように、一つのコモンモードチョークコイルＣＫを設けるのみで、コモンモードインダクタンスに加えて、必要な値のノーマルモードインダクタンスが得られる。これにより、二つのモードのインダクタンスを発生させることが可能で且つ産業用の電源供給システムの入力段等の大電力用途として使用可能な三相用コモンモードチョークコイルにおけるノイズの高減衰化を実現することができるのである。

【0042】

一方、上記コアＣ１等を含む実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫにおける（ｉ）乃至（iii）が、コモンモードチョークコイルＣＫとして有すべきノーマルモードインダクタンスの大きさに基づいていることによる効果については、本願の発明者らにより、図８にそれぞれ例示する実験結果が得られている。

【0043】

このとき、図８（ａ）に直流（ＤＣ）駆動電流とノーマルモード成分としてのインダクタンスとの関係を示すように、コモンモードチョークコイルＣＫの場合に、駆動電流に対する平坦性のよいノーマルモードインダクタンスが発生していることが判る。このとき図８（ａ）では、磁束Ｍの磁路長との関係については、当該磁路長が短いほど直流駆動電流の値が大きくなるまでノーマルモードインダクタンスとしての平坦性が伸びていることが判る（図８（ａ）クロスハッチング矢印参照）。

【0044】

一方、図８（ｂ）に駆動周波数とインピーダンス及びインダクタンスとの関係を示すように、実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫについては、本願の発明者により以下の実験結果が得られている。
（ア）コモンモードチョークコイルＣＫのノーマルモードインダクタンス成分は、巻線軸１及び共通軸２における磁束Ｍの方向に垂直な断面積を大きくすると、より広い直流駆動電流の範囲に渡って直流重畳特性が平坦となる（すなわち、直流重畳特性が高周波数側に延びている）。
（イ）コモンモードチョークコイルＣＫにおいては、磁束Ｍの磁路長を変化させた場合でも、コモンモードインダクタンス成分は大きくは変化しない。
（ウ）コモンモードチョークコイルＣＫにおける駆動周波数とインピーダンスとの関係については、駆動周波数が５００キロヘルツである時をピークにインピーダンスは一旦下がるが、駆動周波数が２乃至３メガヘルツ辺りで再度上昇し始め、駆動周波数が７乃至８メガヘルツ近辺でインピーダンスが再度ピーク値となる（図８（ｂ）の「（１）」の部分参照）。このコモンモードチョークコイルＣＫの駆動周波数－インピーダンス特性は、従来の三相用コモンモードチョークコイルを含む一般的なラインフィルタでは観測されない特性であり、実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫ特有の構造によるものである。なお、従来の三相用チョークコイルの場合は、図８（ｂ）に「（２）」として示す破線のような特性を有する。
（エ）コモンモードチョークコイルＣＫの駆動周波数とコモンモードインダクタンス成分との関係については、図８（ｂ）に「（３）」として示すように、駆動周波数が２乃至６メガヘルツの近辺で、再度、コモンモードインダクタンス成分が発生する。

【0045】

以上の図８に示す実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫの特性（特に図８（ｂ）として示す当該コモンモードチョークコイルＣＫの特性）は、従来の三相用コモンモードチョークコイル等のコモンモードインダクタンス成分と比較した場合、駆動周波数が１０メガヘルツ近辺のノイズ（伝導ノイズ）が大幅に減衰（改善）することを示している。また、図８（ｂ）の「（１）」の部分で示されるインピーダンス特性と、図８（ｂ）の「（３）」の部分で示されるコモンモードインダクタンスの特性と、により、コモンモードチョークコイルＣＫにおいて特に高周波領域でのノイズの高減衰化が実現できていることが判る。

【0046】

以上実施形態及び実施例として説明したように、実施形態のコモンモードチョークコイルＣＫの構造によれば、巻線軸１、共通軸２及び天面３をそれぞれに備えると共に巻線軸１同士及び共通軸２同士がそれぞれ突合するように対向して配置される六個の同形状のコアＣ１等と、ボビンＢと、三個のコイルＷ１乃至コイルＷ３と、を備え、コイルＷ１乃至コイルＷ３に電流がそれぞれ流されたとき、各巻線軸１内、各天面３内及び各共通軸２内を連続して通る一の閉ループとして磁束Ｍが発生し、当該閉ループをなす磁束Ｍにより、コモンモードチョークコイルＣＫとしてのコモンモードインダクタンス及びノーマルモードインダクタンスが発生する。よって、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の双方を発生させることが可能な大容量向けのコモンモードチョークコイルＣＫを、従来の三相用コモンモードチョークコイルよりも大型化することなく実現でき、例えば三相用ノイズフィルタとしての高出力化及びノイズの高減衰化が可能となる。

【0047】

また、一のコアに備えられた少なくとも巻線軸１及び共通軸２の磁束の方向に垂直な断面の面積が同一であるので、必要なノーマルモードインダクタンスを確実に発生させることができる。

【0048】

なお、一のコアＣ１等に備えられた天面３の断面の面積が、当該一のコアＣ１等に備えられた巻線軸１及び共通軸２の断面の面積と同一である場合は、必要なノーマルモードインダクタンスを更に確実に発生させることができる。

【0049】

更に、各共通軸２が、当該共通軸２が備えられたコアＣ１等に備えられた巻線軸１より細い円柱部２１と、当該円柱部２１から当該コアＣ１等の中心側に向けて延びた板状部２２と、からなるので、各モードのインダクタンスを発生させることができるコモンモードチョークコイルＣＫを小型化することができる。

【0050】

更にまた、各巻線軸１がそれぞれ通され且つ対応するボビンＢに接続された三個の巻線軸１孔と、各共通軸２がそれぞれ通される三個の共通軸２孔と、各ボビンＢと、が一体成型されてなる枠体Ｂ１及び枠体Ｂ２を更に備えるので、各モードのインダクタンスを発生させることができるコモンモードチョークコイルＣＫを簡易に組み立てることができる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

以上それぞれ説明したように、本発明は三相用コモンモードチョークコイルの分野に利用することが可能であり、特に大容量化及びノイズの高減衰化を目的とする三相用コモンモードチョークコイルの分野に適用すれば、特に顕著な効果が得られる。

【符号の説明】

【0052】

１ 巻線軸
２ 共通軸
３ 天面
２１ 円柱部
２２ 板状部
Ｂ ボビン
Ｍ 磁束
ＣＫ コモンモードチョークコイル
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３ コア
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 端子
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ コイル
Ｂ１、Ｂ２ 枠体
Ｈ１ 巻線軸孔
Ｈ２ 共通軸孔
ＩＳ 挿入部
ＩＮ 交流入力部
ＣＤＩＮ１、ＣＤＩＮ２、ＣＤＯＵＴ１、ＣＤＯＵＴ２ コンデンサ
ＯＵＴ 交流出力部
ＣＫＸ１、ＣＫＸ２、ＣＫＸ３ ノーマルモードチョークコイル
ＣＫＸ４ コモンモードチョークコイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】