JP2006261578A - 大電流ノイズフィルタ及びコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルの製造が容易で且つ製造コストの低減を図ることができると共に、製造時に平角線が損傷することなく、電気絶縁性を十分に確保することが可能な大電流ノイズフィルタ及びコイルの製造方法を提供する。
【解決手段】 コア４０は、基部４４から同方向に延びる中脚部４６及び外脚部４８を有する。コイル７０は、平角線をエッジワイズ巻きすることにより形成され、中脚部４６の側面に沿う筒形状とされたコイル部７２と当該コイル部７２の両端部分からそれぞれ伸びる引出部７４を有する。引出部７４は、端子部２１に接続される。コイル７０は、コイル部７２が中脚部４６に挿通された状態で当該中脚部４６の延びる方向に並置されている。中脚部４６及び外脚部４８が延びる方向に垂直な断面において、中脚部４６は長円形状を呈していると共に、中脚部４６の断面積は外脚部４８の断面積よりも大きい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、大電流ノイズフィルタ及びコイルの製造方法に関するものである。

従来の大電流ノイズフィルタの一種として、例えば特許文献１に記載されているように、断面矩形状あるいは断面台形状の平角線からなるめがね形巻線（コイル）を備えたものが知られている。
特開平７−１３０５６０号公報

めがね形巻線を形成するには、平角線を該平角線の幅方向が巻線の中心を向くように筒形に巻回するだけでなく、８の字状に巻回しなければならない。更に、８の字状に巻回した後、再び筒形に巻回しなくてはならない。そのため、巻線の製造工程が複雑になると共に、製造コストがかかってしまう。また、８の字状に巻回する際に、平角線に過大な負荷が作用し、平角線の絶縁被覆が損傷する懼れがある。絶縁被覆が損傷すると、巻線間や他の金属部品との間での電気絶縁性が十分に確保し難くなる。大電流ノイズフィルタにあっては、大電流対応の観点からも、電気絶縁性の確保の要請は極めて高い。

そこで、本発明は、コイルの製造が容易で且つ製造コストの低減を図ることができると共に、製造時に平角線が損傷することなく、電気絶縁性を十分に確保することが可能な大電流ノイズフィルタ及びコイルの製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る大電流ノイズフィルタは、基部と、当該基部から同方向に延びる中脚部及び外脚部とを有するコアと、平角線をエッジワイズ巻きすることにより形成され、中脚部の側面に沿う形状とされたコイル部と当該コイル部の両端部分からそれぞれ伸びる引出部とを有する複数のコイルと、それぞれが複数のコイルの対応する引出部と接続される複数の端子部と、を備え、複数のコイルは、コイル部が中脚部に挿通された状態で当該中脚部の延びる方向に並置されており、中脚部及び外脚部が延びる方向に垂直な断面において、中脚部は長円形状を呈していると共に、中脚部の断面積は外脚部の断面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る大電流ノイズフィルタでは、コイルが平角線をエッジワイズ巻きすることにより形成されるので、当該コイルを容易に且つ低コストで製造することができる。また、コイルを形成するに際して、８の字状に巻回する工程が不要となるため、平角線に過大な負荷がかかることがない。よって、平角線の絶縁被覆が損傷するのを防止することができ、電気絶縁性を十分に確保することができる。

ところで、特開平７−１３０５６０号公報に記載された大電流ノイズフィルタでは、コイルをめがね形巻線とし、筒形状とされたコイル部を分割することにより、コイルのインダクタンスを高めるようにしている。これに対して、本発明では、コイル部は、中脚部及び外脚部が延びる方向に垂直な断面において長円形状を呈していると共にその断面積が外脚部の断面積よりも大きい中脚部の側面に沿う形状とされている。これにより、コイル部の内側断面形状は中脚部の断面形状に対応して長円形状となり、コイル部は比較的大きな内側断面積を有することとなる。この結果、本発明に係る大電流ノイズフィルタが備えるコイルは、めがね形巻線と同等のインダクタンスを得ることができる。

また、本発明に係るコイルの製造方法は、巻軸部の外周面に沿って平角線をエッジワイズ巻きさせることでコイルを製造する方法であって、巻軸部の外周面の一部には切欠部が設けられており、平角線を把持部材と切欠部との間に把持する把持工程と、平角線を把持した状態で巻軸部を回転させ、巻軸部が所定の角度回転する毎に、把持部材で平角線を切欠部に押し付ける巻回工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係るコイルの製造方法では、平角線を把持した状態で巻軸部を回転させることにより、該巻軸部に平角線を巻きつかせる。この際、エッジワイズ巻きとしているため、製造が容易であり、且つ製造コストも低く抑えることができる。また、８の字状に巻回する工程が不要であるため、過大な負荷をによる平角線の絶縁被覆の損傷を未然に防げ、電気絶縁性を十分に確保することができる。巻軸部が所定の角度回転する毎に、把持部材が平角線を切欠部に押し付けるので、巻き付け時に発生し得る平角線のスプリングバックを確実に抑制することができる。その結果、巻き緩みのないコイルを製造できる。

また、巻軸部は、第１の軸を有する第１の回転部材と、第１回転部材と並列配置されると共に第２の軸を有する第２の回転部材とを備え、切欠部は第２の回転部材に設けられており、巻回工程は、平角線が巻軸部の外周面に沿って巻回するように、第１の軸を中心として巻軸部を１／２周回転させたのち、把持部材で平角線を切欠部に押し付ける第１の工程と、平角線が巻軸部の外周面に沿って更に巻回するように、第２の軸を中心として巻軸部を更に１／２周回転させたのち、把持部材で平角線を切欠部に再度押し付ける第２の工程と、を有することが好ましい。

このように、２つの軸を用いて巻軸部を回転させるので、例えば巻軸部の断面が真円ではなく長円の形状を呈している場合であっても、巻軸部を円滑に回転させることができる。その結果、平角線をスムーズに巻き取ることができる。巻軸部を１／２周回転させる毎に平角線を切欠部に押し付けるので、平角線のスプリングバックをより確実に抑制することができる。

本発明によれば、製造コストを低減でき、且つ製造時に平角線に対して損傷を与えることのない大電流ノイズフィルタ及びコイルの製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る大電流ノイズフィルタ１は、電子機器内部で発生したノイズを除去すると共に、電子機器外部から侵入するノイズを遮断するためのものである。より具体的には、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタは、コンピュータと三相交流電源とを繋ぐ電源ライン中に介在されるノイズフィルタである。以下、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタ１の構成を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる本体部を示す斜視図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる本体を示す側面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）のIIIb−IIIb線に沿った断面図である。図４は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコア及びコイルを示す斜視図である。図５（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコアのコア部品を示す側面図である。図６（ａ）は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる仕切り板を示す側面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）のVIb−VIb線に沿った断面図である。図７（ａ）は、本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコアホルダを示す側面図であり、図７（ｂ）は、（ａ）のVIIb−VIIb線に沿った断面図である。

大電流ノイズフィルタ１は、図１に示されるように、箱形状を呈しており、フィルタ本体１０と、カバー８０とを備えている。カバー８０はフィルタ本体１０を保護するためのものであり、カバー８０の側面から後述するフィルタ本体１０の端子台２０が露出するようになっている。カバー８０には、フィルタ本体１０に取り付けるためのねじ穴８２が設けられている。

図２に示されるように、フィルタ本体１０は、ベース１２と、一対の端子台２０と、一対の回路部３０と、コア４０と、一対のコアホルダ５０と、２枚の仕切り板６０と、３つのコイル７０とを有している。

ベース１２は、上面及び下面が水平な、長方形の金属板である。以下、ベース１２の長辺方向をＸ軸方向、ベース１２の短辺方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向と定義して説明する。ベース１２のＹ軸方向に沿って対向する側面には、Ｚ軸方向に延びる側壁１４がそれぞれ設けられている。側壁１４には、カバー８０をねじ止めするためのねじ穴２８が形成されている。

図３にも示されるように、ベース１２上面のＸ軸方向に沿って対向した両端には、端子台２０がそれぞれ設けられている。端子台２０の上面には、３つの端子部２１がＹ軸方向に沿って配設されており、３つの端子部２１の間は、リブ２４により仕切られている。端子部２１は、ボルト２２及び導電板２６を有している。導電板２６は、後述するコイル７０の引出部７４と共にボルト２２で端子台２０の上面に固定されている。一方の端子台２０の横には、アース端子部の端子台２５が設けられている。

ベース１２上面において、一対の端子台２０の間には、コア４０が配置されている。コア４０は、Ｙ軸方向に沿って対向する両端をコアホルダ５０によって支えられている。コア４０は、閉磁路コアである。より具体的には、コア４０は磁性体（例えば、フェライト等）からなる２つのコア部材４２を連結させたものであり、このコア部材４２は略Ｕ字形状を呈している。図４及び図５に示されるように、各コア部材４２は、基部４４と、中脚部４６と、外脚部４８とを有している。中脚部４６及び外脚部４８は基部４４から同方向、つまりＹ軸方向に延びている。

中脚部４６は、後述するコイル７０が挿通される部分である。図５に示されるように、中脚部４６及び外脚部４８が延びる方向、つまりＹ軸方向、に垂直な断面において、中脚部４６は略長円形状を呈している。中脚部４６を角のない形状とすることで、コイル７０の円滑な挿通が可能となる。上述の断面において、外脚部４８は略四角形状を呈している。外脚部４８を略四角形状とすることで、略円形状とした場合に比べて外脚部４８の断面積を大きく取ることが可能となり、その結果、コア４０の閉磁路としての特性をより良好なものとすることができる。

また、この断面において、中脚部４６の断面積は外脚部４８の断面積よりも大きく、約２倍となっている。より具体的には、図５に示されるように、中脚部４６のＸ軸方向の長さＬ１は約５６ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＬ２は約３２ｍｍとなっている。外脚部４８のＸ軸方向の長さＬ３及びＺ軸方向の長さＬ４は共に約３０ｍｍとなっている。

Ｘ軸方向において、外脚部４８と中脚部４６との間の距離Ｌ６は、平角線７１の幅よりも少し広い程度となっている。より具体的には、平角線７１の幅が約１４ｍｍである場合には、中脚部４６と外脚部４８との間の距離Ｌ６は約２０ｍｍとなっている。例えば、めがね形巻線を用いる大電流ノイズフィルタでは、脚部と脚部との間を、２本平角線が通れる程度に隔てる必要がある。これは、閉磁路コアの２本の脚部それぞれにめがね形巻線の巻線部が挿通されるためである。本実施形態の大電流ノイズフィルタ１では、コイル７０は中脚部４６のみに挿通されるため、外脚部４８と中脚部４６との間は、１本の平角線が通れる程度であればよい。このように、外脚部４８と中脚部４６との間を狭めることができるので、その分中脚部４６の断面積を大きくすることができる。

各コイル７０は、絶縁被覆を有する平角線７１をエッジワイズ巻きすることにより形成された空芯コイルである。各コイル７０は、中脚部４６の側面（外周面）に沿う筒形状とされたコイル部７２と当該コイル部７２の両端部分からそれぞれ伸びる引出部７４とを有している。各コイル７０は、図４に示されるように、コイル部７２が中脚部４６に挿通された状態で当該中脚部４６の延びる方向に並置されている。平角線７１は、その断面形状が矩形あるいは台形である。図３（ｂ）に示されるように、コイル部７２の内周は、Ｘ軸方向に沿った断面において、中脚部４６の外周と沿うよう長円形状を呈している。従って、コイル部７２の内側断面形状も、長円形状を呈することとなる。このようなコイル７０の製造方法については、後に詳しく述べる。

引出部７４それぞれは、引き出し方向に位置している端子台２０に向かって伸びている。各コイル７０のそれぞれの引出部７４は、コイル部７２の軸心方向（Ｙ軸方向）から見て、互いに直線状となるように、当該コイル部７２から伸びている。引出部７４の先端部分は、幅広面がＺ軸方向に対向するよう９０度捩られている。この引出部７４の先端部分はコイル７０の端子部として、各コイル７０に対応した導電板２６と共にボルト止めされることにより、当該導電板２６に接続されることとなる。

図２に示されるように、３つのコイル７０それぞれを仕切るように、２枚の仕切り板６０がコア４０に設置されている。図６に示されるように、仕切り板６０は、第１の貫通孔６２と、第２の貫通孔６４とを有している。第１の貫通孔６２にはコア４０の中脚部４６が挿通され、第２の貫通孔６４にはコア４０の外脚部４８が挿通される。

図２及び図３に示されるように、コア４０のＹ軸方向に沿った両端には、コアホルダ５０が設けられている。図７に示されるように、コアホルダ５０は、第１の貫通孔５２と、第２の貫通孔５４と、当接壁５６とを有している。第１の貫通孔５２にはコア４０の中脚部４６が挿通され、第２の貫通孔５４には外脚部４８が挿通される。当接壁５６は、第１の貫通孔５２と第２の貫通孔５４との間に設けられている。当接壁５６の面５６ａは、基部４４の、中脚部４６と外脚部４８との間の面４４ａと対向している。

回路部３０は、コンデンサや抵抗器等の回路素子を有している。回路部３０は、先述した導電板２６と継線されており、この導電板２６を介してコイル７０の引出部７４と電気的に接続されている。ところで、コイル７０は、図２及び図３に示されるように、Ｚ軸方向に見て、引出部７４とベース１２との間にコイル部７２が位置するように配されている。これにより、引出部７４とベース１２との間には、コイル部７２のＺ軸方向での幅に対応した空間Ｓが形成されることとなる。回路部３０は空間Ｓを利用して当該空間Ｓに配されており、大電流ノイズフィルタ１の小型化が図られている。

ここで、コイル７０の製造方法について説明する。図８〜図１３は、コイル７０の製造方法を示す図である。図８〜図１３の（ａ）は、コイル７０を製造する際に用いられる製造装置の一部を示す上面図であって、（ｂ）はかかる製造装置の一部を示す側面図である。この製造装置は、平角線７１を製造装置の巻軸部１０２に巻き付けつつ、この巻軸部１０２を軸方向にずらすことでエッジワイズ巻した空芯コイルを製造する。

製造装置は、ワイヤガイド１０１と、巻軸部１０２と、クランプ（把持部材）１１０とを有している。ワイヤガイド１０１は、ボビン（図示せず）から供給された平角線７１を、巻軸部１０２に案内する部分である。

巻軸部１０２は、ワイヤガイド１０１により案内された平角線７１を巻き取る部分である。巻軸部１０２は、第１の軸１０３を有する第１の回転部材１０４と、第２の軸１０５を有する第２の回転部材１０６と、主回転部材１０７とを備えている。第１の回転部材１０４及び第２の回転部材１０６は、円柱の側面を切り欠いた形状を呈している。第１の回転部材１０４及び第２の回転部材１０６は、それぞれの切欠面１０４ａ及び１０６ａを対向させた状態で、並列配置されている。第２の回転部材１０６には切欠部１０８が設けられている。第２の回転部材１０６の切欠部１０８の下にはクランプ１１０が設けられている。クランプ１１０は、平角線７１を巻軸部１０２に沿うようクランプする部分である。平角線７１は、クランプ１１０と切欠部１０８との間に把持されることとなる。クランプ１１０は、巻軸部１０２と共に回転する。

主回転部材１０７は、第１の回転部材１０４及び第２の回転部材１０６のいずれか一方と接続される。第１の回転部材１０４及び第２の回転部材１０６のうち、主回転部材１０７と接続された方の軸を中心として、巻軸部１０２は回転する。

コイル７０は、以下のようにして製造される。まず、製造装置のボビンから引き出した平角線７１を、平角線７１の幅の狭い方の面が巻軸部１０２の下面に沿うようワイヤガイド１０１で案内する。案内された平角線７１の、切欠部１０８の下に位置する部分を、クランプ１１０によってクランプする。図８に示されるように、主回転部材１０７を第１の回転部材１０４に接続し、クランプ１１０により平角線７１をクランプさせた状態で、第１の軸１０３を中心として巻軸部１０２を矢印Ａ方向に９０度回転させる。矢印Ａ方向に回転させることにより、平角線７１は巻軸部１０２の外周に沿って巻回されることとなる。

９０度回転させた後、図９に示されるように、巻軸部１０２を矢印Ａ方向に更に９０度回転させる。つまり、巻軸部１０２を図８の状態から１／２周回転させる。回転後、図１０に示されるように、クランプ１１０で平角線７１を切欠部１０８方向に押圧する。これにより平角線７１は切欠部１０８に押し付けられることとなり、平角線７１のスプリングバックを抑制することができる。

平角線７１を押圧後、図１１（ｂ）に示されるように、クランプ１１０を元の位置に戻す。それと共に、図１１（ａ）に示されるように、主回転部材１０７を移動させ、接続先を第１の回転部材１０４から第２の回転部材１０６に変更する。そして、クランプ１１０により平角線７１をクランプさせた状態で、今度は第２の軸を中心として巻軸部１０２を矢印Ａ方向に９０度回転させる。

９０度回転させた後、図１２に示されるように、巻軸部１０２を矢印Ａ方向に更に９０度回転させる。つまり、巻軸部１０２を図１１の状態から更に１／２周回転させる。回転後、図１３に示されるように、クランプ１１０で平角線７１を切欠部１０８方向に押圧する。これにより平角線７１は切欠部１０８に再度押し付けられることとなり、平角線７１のスプリングバックをより確実に抑制することができる。平角線７１を押圧後、クランプ１１０を元の位置に戻す。それと共に、主回転部材１０７を移動させ、主回転部材１０７を第１の回転部材１０４に接続する。以後同様に巻軸部１０２を所定回数回転させることで、平角線７１がエッジワイズ巻きされ、巻き緩みのないコイル７０が製造される。

以上のように、本実施形態においては、コイル７０が平角線７１をエッジワイズ巻きすることにより形成されるので、当該コイル７０を容易に且つ低コストで製造することができる。また、コイル７０を形成するに際して、８の字状に巻回する工程が不要となるため、平角線７１に過大な負荷がかかることがない。よって、平角線７１の絶縁被覆が損傷するのを防止することができ、電気絶縁性を十分に確保することができる。

本実施形態において、コイル部は、中脚部４６及び外脚部４８が延びる方向に垂直な断面において長円形状を呈していると共にその断面積が外脚部４８の断面積よりも大きい中脚部４６の側面（外周面）に沿う形状とされている。これにより、コイル部の内側断面形状は中脚部４６の断面形状に対応して長円形状となり、コイル部は比較的大きな内側断面積を有することとなる。この結果、コイル７０は、めがね形巻線と同等のインダクタンスを得ることができる。

本実施形態に係る大電流ノイズフィルタを示す斜視図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる本体部を示す斜視図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる本体を示す側面図及び断面図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコア及びコイルを示す斜視図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコアを示す側面図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれる仕切り板を示す側面図及び断面図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコアホルダを示す側面図及び断面図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。 本実施形態に係る大電流ノイズフィルタに含まれるコイルの製造方法を示す図である。

符号の説明

１…大電流ノイズフィルタ、１０…本体、１２…ベース、２１…端子部、４０…コア、４４…基部、４６…中脚部、４８…外脚部、７０…コイル、７１…平角線、１０２…巻軸部、１０４…第１の回転部材、１０６…第２の回転部材、１０８…切欠部、１１０…クランプ。

Claims (3)

1. 基部と、当該基部から同方向に延びる中脚部及び外脚部とを有するコアと、
   それぞれが平角線をエッジワイズ巻きすることにより形成されると共に、前記中脚部の側面に沿う筒形状とされたコイル部と当該コイル部の両端部分からそれぞれ伸びる引出部とを有する複数のコイルと、
   それぞれが前記複数のコイルの対応する前記引出部と接続される複数の端子部と、を備え、
   前記複数のコイルは、前記コイル部が前記中脚部に挿通された状態で当該中脚部の延びる方向に並置されており、
   前記中脚部及び前記外脚部が延びる方向に垂直な断面において、前記中脚部は長円形状を呈していると共に、前記中脚部の断面積は前記外脚部の断面積よりも大きいことを特徴とする大電流ノイズフィルタ。
2. 巻軸部の外周面に沿って平角線をエッジワイズ巻きさせることでコイルを製造する方法であって、
   前記巻軸部の外周面の一部には切欠部が設けられており、
   前記平角線を把持部材と前記切欠部との間に把持する把持工程と、
   前記平角線を把持した状態で前記巻軸部を回転させ、前記巻軸部が所定の角度回転する毎に、前記把持部材で前記平角線を前記切欠部に押し付ける巻回工程と、
   を有することを特徴とするコイルの製造方法。
3. 前記巻軸部は、第１の軸を有する第１の回転部材と、前記第１回転部材と並列配置されると共に第２の軸を有する第２の回転部材とを備え、
   前記切欠部は前記第２の回転部材に設けられており、
   前記巻回工程は、
   前記平角線が前記巻軸部の外周面に沿って巻回するように、前記第１の軸を中心として前記巻軸部を１／２周回転させたのち、前記把持部材で前記平角線を前記切欠部に押し付ける第１の工程と、
   前記平角線が前記巻軸部の外周面に沿って更に巻回するように、前記第２の軸を中心として前記巻軸部を更に１／２周回転させたのち、前記把持部材で前記平角線を前記切欠部に再度押し付ける第２の工程と、
   を有することを特徴とする請求項２記載のコイルの製造方法。

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