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技術 ノイズ除去用チョークコイル

出願人 株式会社デンソー
発明者 平島茂雄
出願日 2006年1月23日 (14年10ヶ月経過) 出願番号 2006-013840
公開日 2007年8月2日 (13年3ヶ月経過) 公開番号 2007-194564
状態 特許登録済
技術分野 一般用変成器のコイル 変成器又はリアクトル一般 通信用コイル・変成器
主要キーワード コイル保持板 巻き線方向 放熱プレート フィン付き 自然空冷 エッジワイズ状 ノイズ除去用 コア断面積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年8月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

チョークコイルは、発熱を抑えるためにコイル線径を太くする必要があり、そのために体格が大きくなっていた。

解決手段

ノイズ除去用チョークコイルは、発熱する電子部品10が配置され貫通孔34が形成された本体部33と、本体部の一面に立設された複数のフィン36とを含む放熱器32と;貫通孔を覆うように取り付けられたコイル保持板50と;フィンにより区画される空洞部47内に配置されたコイル部42と、コイル部の両端から延びコイル保持板に保持された一対の引出し部45とを含むコイル40と;から成る。放熱器のフィン間で区画される空洞部内にコイル部が配置されているので、フィン間を流通する流体によりコイル部が冷却される。このため、コイルの線径を小さくすることが可能となり、チョークコイルの体格が小さくなる。

概要

背景

電源ライン等にスイッチング素子を含む機器(例えば電力変換器)が挿入されている場合、スイッチング時にノイズが発生する。このノイズは、伝導放射により伝搬し、他の機器に悪影響を及ぼす。電源ライン等ではノイズを除去するために種々のノイズフィルタが使用されており、その一種チョークコイルコンデンサとを含むノイズフィルタがある。たとえば従来のコンバータ平滑回路(特許文献1参照)は、二つのノイズ除去用チョークコイルと二つのコンデンサとを含む4次フィルタを採用している。

チョークコイルは通常コアコイルとから成る。しかし、場合によってはコアを含まない空芯コイルを採用することがある(特許文献2参照)。たとえば、ノイズフィルタが二つのチョークコイルを直列に有する場合、低体格かつ低コストを実現するために、片方のチョークコイルを空芯コイルとすることがある。
特開2001−218948号公報
特開2002−280860号公報

概要

チョークコイルは、発熱を抑えるためにコイルの線径を太くする必要があり、そのために体格が大きくなっていた。ノイズ除去用チョークコイルは、発熱する電子部品10が配置され貫通孔34が形成された本体部33と、本体部の一面に立設された複数のフィン36とを含む放熱器32と;貫通孔を覆うように取り付けられたコイル保持板50と;フィンにより区画される空洞部47内に配置されたコイル部42と、コイル部の両端から延びコイル保持板に保持された一対の引出し部45とを含むコイル40と;から成る。放熱器のフィン間で区画される空洞部内にコイル部が配置されているので、フィン間を流通する流体によりコイル部が冷却される。このため、コイルの線径を小さくすることが可能となり、チョークコイルの体格が小さくなる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

発熱する電子部品等が配置された本体部と、該本体部に立設されたフィン部とを含む放熱器と、該放熱器に貫通孔が施され、その空間に配置されたコイル部と、から成り、該放熱器のフィンを冷却する流体により該コイル部も冷却することを特徴とするチョークコイル

請求項2

該放熱器のフィンに流れる該流体の流れ方向と、該コイル部の巻き方向とが略同じである請求項1に記載のチョークコイル。

技術分野

0001

本発明は電力変換器等で発生するノイズを除去するノイズ除去用チョークコイルに関する。

背景技術

0002

電源ライン等にスイッチング素子を含む機器(例えば電力変換器)が挿入されている場合、スイッチング時にノイズが発生する。このノイズは、伝導放射により伝搬し、他の機器に悪影響を及ぼす。電源ライン等ではノイズを除去するために種々のノイズフィルタが使用されており、その一種チョークコイルコンデンサとを含むノイズフィルタがある。たとえば従来のコンバータ平滑回路(特許文献1参照)は、二つのノイズ除去用チョークコイルと二つのコンデンサとを含む4次フィルタを採用している。

0003

チョークコイルは通常コアコイルとから成る。しかし、場合によってはコアを含まない空芯コイルを採用することがある(特許文献2参照)。たとえば、ノイズフィルタが二つのチョークコイルを直列に有する場合、低体格かつ低コストを実現するために、片方のチョークコイルを空芯コイルとすることがある。
特開2001−218948号公報
特開2002−280860号公報

発明が解決しようとする課題

0004

チョークコイルにおいて所定のインダクタンスを確保する場合、コアの断面積を大きくしたり、コイルの巻き数を多くする必要があるが、いずれの場合においてもコイルの配線長が長くなる。その場合、コイルの電気抵抗が増加するため、発熱が大きくなる。

0005

これに対して、上記特許文献2の従来の空芯コイルから成るチョークコイルは密閉されたケース内にコイルが収容されており、放熱性が良いとは言えない。発熱量を抑えるためにはコイルの線径を太くして断面積を大きくしなければならず、その結果、チョークコイルの体格が大きくなる。

課題を解決するための手段

0006

本願の発明者は、チョークコイルを機器の外部に配置すること、即ち電子部品等の発熱を放散する放熱器フィン周辺にチョークコイルを取り付けることで、フィンを冷却する流体によりコイル部も冷却できることを着目した。本発明によるノイズ除去用チョークコイルは、請求項1に記載したように、発熱する電子部品等が配置された本体部と、該本体部に立設されたフィン部とを含む放熱器と、該放熱器に貫通孔が施され、その空間に配置されたコイル部と、から成る。また、コイル部はコイルのみの空芯コイルが望ましいが、コアを含んで構成する場合もある。

0007

請求項2のチョークコイルは、放熱器のフィンに流れる流体の流れる方向と、コイル部の巻き方向とが略同じである。

発明の効果

0008

本発明にかかるノイズ除去用チョークコイルによれば、機器の外部に配置されたチョークコイルが放熱されることで温度が下がるので、発熱量を抑制できる。また発熱量が抑制されるので銅線を細くすることができる。また、コアを使用する場合にはコアの温度も下がるのでコア断面積を低減することが可能であり、それによりコイルの配線長を低減することができる。以上より、チョークコイルの体格を小さくできる。

0009

請求項2のノイズ除去用チョークコイルによれば、放熱器のフィン間に介在する流体の流れを妨げないようにコイルが配置されている。このため、チョークコイルの挿入よる圧損の増加は少ないため、フィン部の放熱性を低減することも少ない。

発明を実施するための最良の形態

0010

<ノイズ除去用チョークコイル>
本発明のノイズ除去用チョークコイルは放熱器、保持板及びコイルにより構成する。スイッチング素子を含む機器(例えば電力変換器等)の近くに配置され、これらを流れる電流リプルを除いて電流を平滑することにより、電力変換器等の外部へノイズが放出されることを防止する。

0011

(イ)放熱器
放熱器は放熱性の良い材料から成り、発熱する電子部品(たとえばスイッチング素子)の発熱を放散するもので、本体部と、その一面に形成された多数のフィンとを含む。本体部は例えば矩形板状を持ち、その一部に貫通孔が形成されている。貫通孔の位置は本体部の中央でも中央から何れかの方向にずれていても良く、形状は矩形状でも円形状でも良い。本体部の貫通孔以外の部分即ち周辺部にフィンが立設されている。よって、本体部の一部に形成された貫通孔にフィンは形成されておらず、たとえば直方体形状の空洞部が区画されている。また、放熱する形態は自然空冷強制空冷のどちらでも良い。

0012

(ロ)コイル保持板
コイル保持板はチョークコイルの一対の引出し部を保持するものであり、例えば樹脂から成る。一対の引き出し部はコイル保持板の成形時に型内にセットすることもできる。電力変換器などの機器の内部を外部から密封する必要があれば、放熱板の上面又は下面に貫通孔を覆う状態で載置することもでき、貫通孔を覆うことができれば矩形状でも円形状でも良い。

0013

(ハ)コイル
コイルはエッジワイズ状のコイル部とその両端から引き出された一対の引出部を含み、上記フィンが区画する空洞部に配置され、引出し部は保持板により保持されている。コイルとフィン間が同一直線上に整列していること、及びコイル部の巻き線方向とフィンの方向とが同じ向きでありフィン間を流れる流体が妨げられないように構成されることが望ましい(請求項2)。

0014

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。これは、DC−DCコンバータ出力側に配置されたノイズフィルタのチョークコイルに本発明が適用された場合である。

0015

(構成)
図1のDC−DCコンバータにおいて、トランス10の1次コイル11と直列にスイッチング素子(トランジスタ)15が接続され、このスイッチング素子15は制御回路(不図示)により所定の周波数オンオフされる。トランス10の2次コイル12には整流用第1ダイオード17及び第2ダイオード18が接続され、その下流にノイズフィルタ(平滑回路)20が配置されている。ノイズフィルタ20は高位ライン21に挿入された上流側のノイズ除去用第1チョークコイル24及び下流側の第2チョークコイル30と、高位ライン21と低位ライン22との間に挿入された第1コンデンサ26及び第2コンデンサ27とを含む。

0016

図2及び図3に下流側の第2チョークコイル30の詳細を示す。この第2チョークコイル30はフィン付き放熱プレート32、コイル保持板50及び空芯コイル40から成る。放熱プレート32は電子部品(不図示)の発熱を放散するもので、矩形板状の本体部33と、その下面に形成された多数のフィン36とを含む。

0017

図2(a)(b)及び(c)並びに図3(a)(b)から分かるように、本体部33は中央に矩形状の貫通孔34を備えており、フィン36は本体部33の下面の周辺部に形成されている。より詳しくは、本体部33の一端(左端)33a及び他端(右端)33bに全幅に形成されたフィン部37a及び37bと、貫通孔34の両側33cに形成されたフィン部37cとを含む。

0018

空芯コイル40は環形状のコイル部42と、その両端から延びた一対の引出し部45とを含む。フィン36で区画される直方体形状の空洞部47内にコイル部42が収容され、その周囲をフィン36が包囲している。コイル部42も、フィン36と同様に外部に露出して配置されている。両側のフィン部37cの延在方向(図3(a)で上下方向)と、コイル部42の巻き方向とはほぼ一致し、かつ、フィン37c間のピッチとコイル部42のピッチが同一もしくは整数倍である。放熱プレート32の本体部33の貫通孔34を貫通して上方に延びた一対の引出し部45が樹脂製のコイル保持板50に保持されている。コイル保持板50は本体部33の貫通孔34よりも大きい矩形状を持ち、貫通孔34を覆いその周縁に載置されている。なお、引出し部は45はコイル保持板50の成形時にこれに保持されたものである。

0019

(作用)
このDC−DCコンバータにおいてトランジスタ15がオンしている期間は、トランス10の1次コイル11に入力電圧印加され、2次コイル12に電圧誘起される。この誘起電圧は第1ダイオード17の順方向電圧となり、負荷(不図示)に電流が流れ、第1及び第2チョークコイル24及び30にエネルギが蓄えられる。トランジスタ15がオフすると、1次コイル11への電力供給が停止し、第1、第2チョークコイル24,30に蓄えられたエネルギが第2ダイオード18を通して負荷に流れる。

0020

DC−DCコンバータの動作時にトランジスタ15等で発生する熱は放熱プレート32のフィン36を介して外気に放熱される。また、空芯コイル40で発生する熱はコイル部42を介して外気に放熱される。

0021

(効果)
このノイズ除去用第2チョークコイル30によれば、以下の効果が得られる。第1に、空芯コイル40のコイル部42が積極的に冷却(空冷)される。その理由は、放熱プレート32のフィン36と同様、空芯コイル40のコイル部42をDC−DCコンバータの外部に露出させて空気に接触可能としたためである。その結果、空冷により空芯コイル40の温度上昇が抑制されるので、線径を太くすることが不要となり、体格の小型化が可能である。また、空芯コイル40のコイル部42の回りを空気が流れ易くし、冷却効率を良くしたことにより、フィンの冷却能力を損なわないことである。これは、空芯コイル40のコイル部42の巻き線方向と放熱プレート32のフィン36のフィン部37cとが同じ方向を向き、外気は図3(b)に矢印で示す方向に流れやすいためである。また、更にコイルを冷却させる場合には、フィン部37c間のすきま37dに、コイル部42の端部が配置すれば、コイルの冷却効率も上昇する。

図面の簡単な説明

0022

本発明のノイズ除去用チョークコイルを含むDC−DCコンバータの回路説明図である。
(a)は本発明の実施例を示す正面図、(b)は同じく平面図、(c)は図2(a)のA−A断面図である。
(a)は図2(a)のB−B断面図、(b)は図2(a)のC−C断面図である。

符号の説明

0023

10:トランス15:トランジスタ
20:ノイズフィルタ24,30:チョークコイル
32:放熱器33:本体部
34:貫通孔36:フィン
40:空芯コイル42:コイル部
45:引出し部 47:空洞部
50:コイル保持板

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