JP3207529U - チョークコイル用磁心 - Google Patents

Abstract

【課題】２系統インターリーブ方式力率改善コンバータで使用するチョークコイルにおいて、２個のチョークコイルを一体化することにより、小型化が可能なチョークコイル用磁心を提供する。【解決手段】２系統インターリーブ方式力率改善コンバータで使用するチョークコイルにおいて、２個のコイル３が巻回される２か所の磁心部１を複数に分割し、それぞれ３か所以上の空隙部４を設けたものである。【選択図】図２

Description

本考案は、スイッチング電源等で用いられる、２系統インターリーブ方式力率改善コンバータで使用する一体型チョークコイルに関するものである。

各種電子機器の電源部では、高調波対策として、力率改善を目的に力率改善コンバータが使用されている。力率改善コンバータとは、機器の電源部における入力電流波形を入力電圧と同様の波形に制御することにより、無効電力の発生を抑制するものである。力率改善コンバータを小型で高効率かつ低価格で実現する手段として、インターリーブ方式がある。インターリーブ制御方式は、電源を複数系統に分けてスイッチングを行い、各系統に位相差をもたせ、リップルを互いに打ち消しあう制御方式である。２相のインターリーブ方式では、電流位相が１８０度の位相差（逆相）を持つことでリップルが相殺され、ノイズフィルタなどの部品の小型化が可能となる。インターリーブ方式では電源部の部品点数は増えるが、個々のチョークコイルや出力コンデンサ、スイッチング素子などの小型化が可能となる。

図５にインターリーブ方式力率改善コンバータの概略図を示す。チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１からなる回路と、チョークコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２からなる回路とを並列に接続した構成である。スイッチング素子はＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等が用いられる。２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は制御ＩＣにより１８０度位相をずらして動作する。

２系統インターリーブ方式力率改善コンバータでは、各系統毎にチョークコイルが１つ必要であり、合計２つのチョークコイルが必要である。特許文献１には、２つのチョークコイルを一体化することによる小型化、実装スペースの削減について提案している。

特開２０１０−２５８３９５号公報

前記特許文献１に記載の構造での一体型インターリーブ方式力率改善コンバータ用チョークコイルでは、磁心材料としてフェライトを使用しているが、磁路に比較的大きな空隙（非磁性部分）が必要であり、直流重畳特性が低下する。したがって、チョークコイルの小型化に限界があった。
また、空隙部の漏れ磁束による銅損が大きいので、この対策としてリッツ線を使用することがあるが、銅占有率の低下による大型化とチョークコイルの価格上昇の要因となっている。

そこで、考案者は、前記問題点を鑑み、２系統インターリーブ方式力率改善コンバータで使用するチョークコイルおいて、２個のチョークコイルを一体化することにより、小型化が可能なチョークコイルを提供することを目的とするものである。

考案者は、前記コアとして、２個のコイルが巻回される２か所の磁心部に、それぞれ３か所以上の空隙部を設けたものである。

つまり、本考案は、コイルが巻回される磁心部を複数に分割し、３か所以上の空隙部を設けたものである。
また、磁心の空隙寸法ｄ１は、磁心とコイルの距離ｄ２より小さい寸法で構成し、漏れ磁束のコイルに与える影響を小さくした。
また、本考案は、前記磁気空隙の一部は、非磁性の無機物質と有機材料の組み合わせで形成されている磁心である。
また、本考案は、２系統インターリーブ方式の力率改善コンバータ用であることを特徴するチョークコイル用磁心である。

本考案によれば、空隙部を分散することにより、磁路に対する空隙の合計寸法は、空隙を１か所に集中した場合と比較して約６０％程度となる。このことにより、磁心体積の減少が小さく、直流重畳特性が改善され、小型化が可能となる。
また、漏れ磁束によるコイルへの影響が小さくなり、コイルの温度上昇が抑えられることで、従来のコイルのリッツ線から単線を使用することが可能となり、小型化と信頼性が向上し、チョークコイルの価格低減が可能となる。
従来のコイルは空隙が１か所に集中した構造のため、巻き位置の変動に対するインダクタンスのばらつきが大きい。本溝造の空隙を分散した溝造の磁心を採用することにより、インダクタンスのばらつきが少ないチョークコイルが可能となる
従来の２個のチョークコイルを一体化した磁心は空隙を１か所に集中したことにより、巻き位置の僅かな変動により２個のコイルのインダクタンスのばらつきが大きいという問題があった。
本考案の磁心を採用することにより、ばらつきの少ない２個のチョークコイルを一体化したインターリーブ方式力率改善コンバータに適したチョークコイルが容易に製造できるものである。

本考案の実施例を示す。 本考案の実施例とコイルを組み合わせたチョークコイルの縦断面図。 本考案の漏れ磁束のコイルに与える影響の模式図。 従来例の漏れ磁束のコイルに与える影響の模式図。 本考案のインターリーブ方式力率改善コンバータの概略例。 本考案の他の実施例を示す。 本考案の他の実施例を示す。 本考案の直流重畳特性と従来例の直流重畳特性の比較を示す。

本考案は、２系統インターリーブ方式力率改善コンバータでの使用に好適なチョークコイルにおいて、２個のコイルが巻回される２個の磁心部を複数に分割し、それぞれ３か所以上の空隙部を設けることにより、小型化、実装スペースの削減を可能とするものである。

本考案を実施例実施例に基づいて詳細に述べる。
（実施例）
磁心材料は、ＪＦＥフェライト製ＭＢ３を使用した。
図１において、コイルが巻き回される磁心部の寸法はφ１５ｍｍとした。
分割された磁心の寸法はφ１５ｘ４ｍｍの磁心を４個とした。
したがって、空隙の数は５か所である。
巻き回される磁心部の長さは３０ｍｍとした。
巻き回される磁心部の断面積は１７７ｍｍ２である。
図１のＡ−Ａ断面図において、台形部の断面積は２００ｍｍ２である。
コイルが巻き回される磁心部と台形部を接続する、天板部の厚さは５ｍｍとした。
コイルは、φ１．６ｍｍの銅線を、８６回巻き回した。

本考案の磁心の空隙寸法ｄ１は、磁心とコイルの距離ｄ２より小さい寸法で構成し、漏れ磁束のコイルに与える影響を小さくした。
本実施例では、空隙部ｄ１＝０．８ｍｍを５か所、コイルの巻き芯部の肉厚ｄ２＝１．０ｍｍとした。

また、本考案の前記磁気空隙の一部は、非磁性の無機物質と有機材料の組み合わせで形成されている磁心である。
無機物質として、球形のセラミック０．８ｍｍを使用した。
有機材料として、エポキシ系接着剤を使用した。
球形セラミックとエポキシ系接着剤を混錬して、空隙部に充填した。

本考案の実施例と、従来例である空隙を１か所に集中した場合の、直流重畳特性の比較を図８に示す。

本考案は、チョークコイルを製造する産業で利用される。

１‥‥‥‥‥磁心
２‥‥‥‥‥巻線ボビン
３‥‥‥‥‥コイル
４‥‥‥‥‥空隙
５‥‥‥‥‥漏れ磁束
ｄ１‥‥‥‥‥空隙の距離
ｄ２‥‥‥‥‥磁心とコイルの距離

Claims (4)

1. コイルの巻かれる２個の脚とそれ以外の脚を含め３脚以上とし、これらの脚を契合する部分から磁気回路を構成する略Ｅ型のチョークコイル用磁心。
2. 請求項１の磁心で、コイルの巻かれる２個の脚部に夫々３個以上の非磁性の空隙を有する略Ｅ型のチョークコイル用磁心。
3. 請求項２のコイル部の磁心の空隙の大きさが、磁心とコイルの距離より小さいことを特長とする略Ｅ型のチョークコイル用磁心。
4. 請求項３のコイル部の磁心の空隙部の一部が、非磁性の無機物質と有機材料の組み合わせで形成されている磁心。

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