JPH10290137A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノイズフィルタのノイズ減衰特性の向上及び実
装作業の簡略化を図る。 【解決手段】コイル用コア１６と、それぞれの軸方向が
コイル用コア１６の軸方向と同じとされた３個の貫通コ
ンデンサ１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとの組み合わせから
なる一つの組合せ体２０を貫通する３本の金属棒２２
ａ、２２ｂ及び２２ｃとを有するコモンモードコイルで
形成されるフィルタ組立体１２を具備して構成する。そ
して、一方が開口２４とされた筒状のハウジング１４内
に前記フィルタ組立体１２を収容させ、３本の金属棒２
２ａ、２２ｂ及び２２ｃの両端部をそれぞれ端子部とし
て兼用させ、ハウジング１４の底部１４Ａを該ハウジン
グ１４の取付部として兼用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパワーエレ
クトロニクス機器に使用されるノイズフィルタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源使用効率が高いことが着目さ
れて、スイッチングレギュレータを利用した直流電源発
生回路、又はモータを駆動するインバータ回路が多用さ
れている。

【０００３】これらの回路は、スイッチング回路を含む
ため、伝導ノイズ、輻射ノイズを発生するノイズ発生源
となりうる。例えば、ＡＣ電源に前記ノイズ発生源をＡ
Ｃコードを介して直接接続した場合、前記スイッチング
回路（ノイズ発生源）で発生したノイズがＡＣコードを
介してＡＣ電源側に伝導ノイズとして戻り、その際、Ａ
Ｃコードからの輻射ノイズも発生する。伝導ノイズは、
前記ＡＣ電源に接続されている他の電気機器（電子機
器）に影響を与えたり、また、輻射ノイズは、ＡＶ（Au
dio Visuial ）機器に影響を与えたりする。

【０００４】そこで、このノイズ発生源から発生する伝
導ノイズ、輻射ノイズは、ＶＣＣＩ規格、ＣＩＳＰＲ規
格、ＦＣＣ規格等の諸規格における、いわゆるＥＭＩ
（Electromagnetic Interference）規制の対象となって
おり、所定以下のレベルに抑制することが要請されてい
る。

【０００５】このノイズを抑制するために、従来から種
々のノイズフィルタが開発され、実用化されている。ノ
イズフィルタは、公知のように、例えば、金属ケース又
はプリント配線基板上に受動部品であるＬ（コイル、イ
ンダクタ）Ｃ（コンデンサ）回路が実装され、必要に応
じて、これらＬＣ回路が実装された端子台又はプリント
配線基板が直方体状のシールドケースにより遮蔽され、
１個の電気部品として市場に提供されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ノイズフィルタにおいては、ノイズ減衰特性の更なる向
上並びに実装作業の簡略化が急務であり、これらの実現
に向けて各種メーカにおいて開発が進められている。

【０００７】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、ノイズ減衰特性の向上及び実装作業の簡
略化を図ることができるノイズフィルタを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るノイズフィ
ルタは、少なくとも１つのコイル用コアと、それぞれの
軸方向が前記コアの軸方向と同じとされたｍ個（ｍ＝
２，３，…）の貫通コンデンサとの組み合わせからなる
一つの組合せ体をｎ組配列（ｎ＝１，２，…）させ、更
に、これらｎ組の組合せ体を一連に貫通するｍ本の導体
とを有するコモンモードコイルで形成されるフィルタ組
立体を具備して構成する。

【０００９】通常、コイル用コアに貫通させた導体に電
流を流すと、コイル用コアに磁束が発生する。磁束が多
くなるほどインダクタンスが低下し、やがて磁気飽和が
発生することになる。この場合、コイル用コアとして
は、ダストコア等の低透磁率のものや、高透磁率のコア
の一部をカットして透磁率を下げたものしか使用できな
いという不都合があり、ノイズ減衰特性の向上には限界
がある。

【００１０】しかし、本発明では、少なくとも１つのコ
イル用コアにｍ本の導体を貫通させるようにしているた
め、ｍで示す本数から導かれる互いに位相の異なる信号
を供給すると、コイル用コアには磁束が発生するが、こ
の場合、互いに打ち消すように磁束が発生するため、前
記のような磁気飽和は発生しない。従って、コイル用コ
アとしてフェライト系、アモルファス系、その他の高透
磁率材料を使用することが可能となり、ノイズ減衰特性
の更なる向上を図ることができる。

【００１１】しかも、本発明では、少なくとも１つのコ
イル用コアとｍ個の貫通コンデンサとの組合せ体をｍ本
の導体にて貫通させた構成にしているため、構造がコン
パクトになり、取付面積の縮小化を図ることができる。
また、ノイズフィルタを電源筐体や配電盤等に取り付け
る場合に、ノイズフィルタを取り付けるための取付け穴
の個数を削減することができ、取付け作業が非常に楽に
なると共に、コスト削減に有利となる。

【００１２】そして、前記構成において、前記フィルタ
組立体が収容可能とされ、かつ、一方が開口とされた筒
状のハウジングを具備し、前記複数の導体の両端部をそ
れぞれ端子部として兼用させ、前記ハウジングの底部を
該ハウジングの取付部として兼用させるようにしてもよ
い。

【００１３】この場合、前記フィルタ組立体は、各組合
せ体のうち、前記複数の貫通コンデンサを前記ハウジン
グの底部側に位置決めし、前記コイル用コアを前記ハウ
ジングの開口側に位置決めして前記ハウジング内に収容
することが好ましい。

【００１４】また、前記ハウジングの開口部近傍に前記
フィルタ組立体を前記ハウジング内に収めるためのキャ
ップを取り付けるようにしてもよい。また、前記ハウジ
ングの開口を通じて突出する複数の端子部と前記ハウジ
ングの側壁の間にそれぞれＹコンデンサを電気的に接続
させるようにしてもよい。

【００１５】前記フィルタ組立体を構成する前記組合せ
体が２つ以上存在する場合は、各組合せ体間に仕切板を
挿入することが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るノイズフィル
タを例えばパワーエレクトロニクス機器に使用されるノ
イズフィルタに適用したいくつかの実施の形態例を図１
〜図１０を参照しながら説明する。

【００１７】まず、図１Ｂに示すように、第１の実施の
形態に係るノイズフィルタ１０Ａは、例えば３相１段型
のノイズフィルタであり、フィルタ組立体１２がハウジ
ング１４内に収容されて構成されている。

【００１８】フィルタ組立体１２は、１つのコイル用コ
ア１６と、それぞれの軸方向がコイル用コア１６の軸方
向と同じとされた３個の貫通コンデンサ１８ａ、１８ｂ
及び１８ｃ（総称していう場合は、貫通コンデンサ１８
と記す）との組み合わせからなる一つの組合せ体２０
と、該組合せ体２０を貫通する３本の金属棒２２ａ、２
２ｂ及び２２ｃ（総称していう場合は、金属棒２２と記
す）とで構成されている。

【００１９】ハウジング１４は、例えば金属製にて構成
され、一方が開口２４とされた円筒状の形状を有し、底
部１４Ａが厚肉にて形成され、筒部１４Ｂは薄肉に形成
されている。また、このハウジング１４は、図示しない
が、その底部１４Ａに前記３本の金属棒２２ａ、２２ｂ
及び２２ｃが挿通される貫通孔を有する。各貫通孔の径
は、対応する金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの外径よ
りも大きく設定されており、それぞれ対応する金属棒２
２ａ、２２ｂ及び２２ｃとの電気的絶縁をとるための円
筒状の絶縁ブシュが介在されるようになっている。な
お、例えば貫通コンデンサ１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの
絶縁体を貫通孔側に引き延ばして前記絶縁ブシュの代わ
りに利用してもよい。

【００２０】３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃ
は、それぞれ対応する貫通コンデンサ１８ａ、１８ｂ及
び１８ｃを貫通し、その配置関係は、図１Ｃに示すよう
に、ハウジング１４の中心点Ｏから半径ｒの円周上であ
って、互いの中心角が１２０°となるような間隔で配置
されている。半径ｒは、図１Ａに示すように、各貫通コ
ンデンサ１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとの間にある程度の
距離が確保できる程度の長さであって、かつ、３本の金
属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃがコイル用コア１６の内
壁面に接触しない程度の長さに設定される。

【００２１】ハウジング１４の底部１４Ａには、その外
面側から開口方向に３つの取付け用ねじ穴２６ａ、２６
ｂ及び２６ｃが形成されている。各ねじ穴２６ａ、２６
ｂ及び２６ｃの配置関係は、図１Ｃに示すように、ハウ
ジング１４の中心点Ｏから半径Ｒ（＞半径ｒ）の円周上
であって、互いの中心角が１２０°となるような間隔
で、かつ、３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃとは
互いに相補の関係となる位置に配置されている。

【００２２】また、前記ハウジング１４には、その開口
近傍に例えば合成樹脂にて構成されたリング状の薄肉の
キャップ２８がはめ込まれている。このキャップ２８の
内径は、前記３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの
各中心を結ぶ円周を形成する前記半径ｒよりもわずかに
大となるように設定されている。

【００２３】前記ハウジング１４及びキャップ２８の材
質としては、例えば銅、真鍮、アルミニウムや鉄などを
使用することができ、仕上げとして、ニッケルめっき、
半田めっき、アルマイト加工（アルミニウム）等を用い
ることができる。

【００２４】そして、前記組合せ体２０をハウジング１
４内に収容する場合は、前記３個の貫通コンデンサ１８
ａ、１８ｂ及び１８ｃがハウジング１４の底部１４Ａ側
に位置決めされ、前記コイル用コア１６がハウジング１
４の開口２４側に位置決めされて、前記組合せ体２０が
ハウジング１４内に収容される。このとき、３本の金属
棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃは、各一端がハウジング１
４の開口２４より外方に突出し、各他端がハウジング１
４の底部１４Ａより外方に突出した状態とされ、これら
外方に突出した各一端並びに各他端がこの第１の実施の
形態に係るノイズフィルタ１０Ａの端子部を構成するよ
うになっている。各端子部は、ねじ切り加工され、配線
を接続するためのナット部材３０がねじ込まれるように
なっている。

【００２５】更に、この第１の実施の形態に係るノイズ
フィルタ１０Ａは、ハウジング１４の開口２４から外方
に突出する３つの端子部とハウジング１４の開口近傍と
の間にそれぞれＹコンデンサ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃ
（総称していう場合は、Ｙコンデンサ３２と記す）が例
えば半田付け等によって電気的に接続されている。

【００２６】なお、ここでは図示しないが、フィルタ組
立体１２をエポキシ、シリコーン、ウレタンなどの樹脂
にて固定するようにしてもよい。

【００２７】第１の実施の形態に係るノイズフィルタ１
０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用効果について説明する。

【００２８】通常、図２Ａ及びＢに示すように、コイル
用コア１６に貫通させた導体に電流を流すと（電流方向
は矢印参照）、コイル用コア１６に磁束が発生する。磁
束が多くなるほどインダクタンスが低下し、やがて磁気
飽和が発生することになる。この場合、コイル用コア１
６としては、ダストコア等の低透磁率のものや、高透磁
率のコアの一部をカットして透磁率を下げたものしか使
用できないという不都合があり、ノイズ減衰特性の向上
には限界がある。

【００２９】しかし、前記第１の実施の形態に係るノイ
ズフィルタ１０Ａでは、図１に示すように、コイル用コ
ア１６に３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃを貫通
させるようにしているため、各金属棒２２ａ、２２ｂ及
び２２ｃに互いに１２０°ほど位相が異なる信号を供給
すると、コイル用コア１６には磁束が発生するが、この
場合、図３に示すように、互いに打ち消すように磁束が
発生するため、前記のような磁気飽和は発生しない。従
って、コイル用コア１６としてフェライト系、アモルフ
ァス系、その他の高透磁率材料を使用することが可能と
なり、ノイズ減衰特性の更なる向上を図ることができ
る。

【００３０】ここで、一つの実験例を示す。この実験例
は、第１の実施の形態に係るノイズフィルタ１０Ａと同
じ構成を有する実施例（図４Ａ及びＢ参照）と、従来の
単相一線式のノイズフィルタを３つ揃えたもの（比較
例：図５Ａ及びＢ参照）を用意し、それぞれのノイズ減
衰特性を測定したものである。なお、貫通コンデンサ１
８及びＹコンデンサ３２の容量は、それぞれ０．０１μ
Ｆ及び２２００ｐＦである。実施例の測定結果を図６に
示し、比較例の測定結果を図７に示す。

【００３１】これらの測定結果から、実施例において
は、３つの単相一線式ノイズフィルタをブロック化して
３相三線式に構成するようにしたので、比較例と比し
て、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ帯において５〜１０ｄＢの特
性改善がみられ、３０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ帯で２０ｄＢ
ほど特性改善がみられた。

【００３２】また、この第１の実施の形態に係るノイズ
フィルタ１０Ａでは、コイル用コア１６と３個の貫通コ
ンデンサ１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとの組合せ体２０を
３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃにて貫通させた
構成にしているため、構造がコンパクトになり、取付面
積の縮小化を図ることができる。

【００３３】ここで、前記第１の実施の形態に係るノイ
ズフィルタ１０Ａを実装する場合の効果を従来の単相一
線式のノイズフィルタを３つ揃えて実装する場合と比較
して説明すると、従来の場合は、図９に示すように、ノ
イズフィルタ１００を３つ揃えて実装する必要から、取
付け板５０にノイズフィルタ１００を取り付けるための
スペースを広く取る必要があり、また、取付け板５０に
取付け穴５２を多く開ける必要がある（１つのノイズフ
ィルタ１００に対して３つの取付け穴５２を開ける場
合、９つの取付け穴５２を設ける必要がある）。また、
取付けに時間がかかり、取付け作業も煩雑になる。しか
も、多数個使うことからコストアップにつながる。

【００３４】これに対して、第１の実施の形態に係るノ
イズフィルタ１０Ａにおいては、図８に示すように、単
体構造のノイズフィルタ１０Ａを取付け板５０に取り付
けるだけでよいため、取付け板５０に対するノイズフィ
ルタ１０Ａの取付け面積を縮小化することができ、ま
た、取付け板５０に対して３つの取付け穴５２を開ける
だけでよい。これにより、取付け時間の短縮化を有効に
図ることができ、取付け作業も容易になる。しかも、単
体で済むためコストの低廉化に有利になる。

【００３５】次に、図１０を参照しながら第２の実施の
形態に係るノイズフィルタ１０Ｂについて説明する。

【００３６】この第２の実施の形態に係るノイズフィル
タ１０Ｂは、図１０Ｂに示すように、前記第１の実施の
形態に係るノイズフィルタ１０Ａとほぼ同じ構成を有す
るが、フィルタ組立体１２が３つの組合せ体２０Ａ、２
０Ｂ及び２０Ｃにて構成されている点、即ち、３相３段
型のノイズフィルタである点で異なる。

【００３７】更に、この第２の実施の形態に係るノイズ
フィルタ１０Ｂは、組合せ体２０Ａ及び２０Ｂ間並びに
２０Ｂ及び２０Ｃ間にそれぞれ合成樹脂製の仕切り薄板
４０Ａ並びに４０Ｂが挿入され、各仕切り薄板４０Ａ及
び４０Ｂには３本の金属棒２２ａ、２２ｂ及び２２ｃが
挿通される貫通孔（図示せず）が形成されている。

【００３８】この第２の実施の形態に係るノイズフィル
タ１０Ｂにおいては、前記第１の実施の形態に係るノイ
ズフィルタ１０Ａと比して段数が増えている分、ノイズ
減衰特性を向上させることができ、特に、高域でのノイ
ズ減衰が必要な機器に使用しても好適となる。

【００３９】前記第１及び第２の実施の形態に係るノイ
ズフィルタ１０Ａ、１０Ｂにおいては、３相３線に適用
した例を示したが、その他、単相２線や３相４線等にも
適用させることができる。例えば単相２線に適用させる
場合は、貫通コンデンサとして２個、金属棒として２本
用意し、各金属棒に供給すべき信号の位相差を１８０°
とすればよい。また、３相４線に適用させる場合は、貫
通コンデンサとして４個、金属棒として４本用意し、各
金属棒に供給すべき信号の位相差を１本が基準０°とす
るとき、他の３本が１２０°となるようにすればよい。

【００４０】なお、この発明に係るノイズフィルタは、
上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱する
ことなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るノイ
ズフィルタによれば、少なくとも１つのコイル用コア
と、それぞれの軸方向が前記コアの軸方向と同じとされ
たｍ個（ｍ＝２，３，…）の貫通コンデンサとの組み合
わせからなる一つの組合せ体がｎ組配列（ｎ＝１，２，
…）され、かつ、前記配列されたｎ組の組合せ体を一連
に貫通するｍ本の導体とを有するコモンモードのフィル
タ組立体を具備するようにしている。

【００４２】このため、ノイズ減衰特性の向上及び実装
作業の簡略化を図ることができるという効果が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａは第１の実施の形態に係るノイズフィル
タの平面図であり、図１Ｂは図１ＡにおけるＡ−Ａ線上
の断面図であり（コイル用コアを破断して示す）、図１
Ｃは第１の実施の形態に係るノイズフィルタの底面図で
ある。

【図２】図２Ａはコイル用コアに対して一方向（左方
向）に電流を流した場合に発生する磁束の作用を説明す
るための図であり、図２Ｂはコイル用コアに対して他方
向（右方向）に電流を流した場合に発生する磁束の作用
を説明するための図である。

【図３】第１の実施の形態に係るノイズフィルタのコイ
ル用コアに発生する磁束の作用を模式的に示す説明図で
ある。

【図４】図４Ａはノイズ減衰特性を調べるために使用し
た実施例の構成を示す斜視図であり、図４Ｂはその等価
回路図である。

【図５】図５Ａはノイズ減衰特性を調べるために使用し
た比較例の構成を示す斜視図であり、図５Ｂはその等価
回路図である。

【図６】図４Ａ及びＢに示す実施例に係るノイズフィル
タのノイズ減衰特性を示す図である。

【図７】図５Ａ及びＢに示す比較例に係るノイズフィル
タのノイズ減衰特性を示す図である。

【図８】第１の実施の形態に係るノイズフィルタを取付
け板に取り付ける場合の利点を説明するための図であ
る。

【図９】従来例に係るノイズフィルタを取付け板に取り
付ける場合の欠点を説明するための図である。

【図１０】図１０Ａは第２の実施の形態に係るノイズフ
ィルタの平面図であり、図１０Ｂは図１０ＡにおけるＢ
−Ｂ線上の断面図であり（コイル用コアを破断して示
す）、図１０Ｃは第２の実施の形態に係るノイズフィル
タの底面図である。

【符号の説明】

１０Ａ、１０Ｂ…ノイズフィルタ １２…フィルタ
組立体 １４…ハウジング １６…コイル用
コア １８ａ、１８ｂ、１８ｃ…貫通コンデンサ ２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…組合せ体 ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…金属棒 ２４…開口 ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…ねじ穴 ２８…キャップ ３０…ナット部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのコイル用コアと、それぞ
   れの軸方向が前記コアの軸方向と同じとされたｍ個（ｍ
   ＝２，３，…）の貫通コンデンサとの組み合わせからな
   る一つの組合せ体がｎ組配列（ｎ＝１，２，…）され、
   かつ、前記配列されたｎ組の組合せ体を一連に貫通する
   ｍ本の導体とを有するコモンモードコイルで形成される
   フィルタ組立体を具備することを特徴とするノイズフィ
   ルタ。
2. 【請求項２】請求項１記載のノイズフィルタにおいて、 前記フィルタ組立体が収容可能とされ、かつ、一方が開
   口とされた筒状のハウジングを具備し、 前記複数の導体の両端部がそれぞれ端子部として兼用さ
   れ、前記ハウジングの底部が該ハウジングの取付部とし
   て兼用されていることを特徴とするノイズフィルタ。
3. 【請求項３】請求項２記載のノイズフィルタにおいて、 前記フィルタ組立体は、各組合せ体のうち、前記複数の
   貫通コンデンサが前記ハウジングの底部側に位置決めさ
   れ、前記コイル用コアが前記ハウジングの開口側に位置
   決めされて前記ハウジング内に収容されることを特徴と
   するノイズフィルタ。
4. 【請求項４】請求項３記載のノイズフィルタにおいて、 前記ハウジングの開口部近傍に前記フィルタ組立体を前
   記ハウジング内に収めるためのキャップが取り付けられ
   ていることを特徴とするノイズフィルタ。
5. 【請求項５】請求項３又は４記載のノイズフィルタにお
   いて、 前記ハウジングの開口を通じて突出する複数の端子部と
   前記ハウジングの側壁の間にそれぞれＹコンデンサが電
   気的に接続されていることを特徴とするノイズフィル
   タ。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載のノイ
   ズフィルタにおいて、 前記フィルタ組立体を構成する前記組合せ体が２つ以上
   存在し、かつ、各組合せ体間に仕切板が挿入されている
   ことを特徴とするノイズフィルタ。