JP2000165173A - Line noise filter and power converter using the same - Google Patents

Line noise filter and power converter using the same

Info

Publication number
JP2000165173A
JP2000165173A JP10335565A JP33556598A JP2000165173A JP 2000165173 A JP2000165173 A JP 2000165173A JP 10335565 A JP10335565 A JP 10335565A JP 33556598 A JP33556598 A JP 33556598A JP 2000165173 A JP2000165173 A JP 2000165173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
noise filter
line
line noise
filter
magnetic alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10335565A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4305788B2 (en
Inventor
Susumu Nakajima
晋 中島
Katsuhiro Ogura
克廣 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP33556598A priority Critical patent/JP4305788B2/en
Publication of JP2000165173A publication Critical patent/JP2000165173A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4305788B2 publication Critical patent/JP4305788B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize a filter and to suppress noise by constituting structuring material of a magnetic core to constitute the filter of Fe based soft magnetic alloy and specifying dimension of a crystal grain to constitute the Fe base soft magnetic alloy and existence ratio of system with specified grain diameter. SOLUTION: A noise filter is provided with the crystal grains whose average of the grain diameter measured by maximum dimension is equal to or less than 50 nm and is a line noise filter constituted by using the magnetic core constituted of the Fe based soft magnetic alloy in which the crystal grains occupies at least 50% of the system. Capacitors 21, 22, 23 are connected between power lines on the input side of the filter. The capacitors are preferably connected between respective lines on the output side of the line noise filter and in addition, at least one crystal grain micronization element which is selected from a group consisting of Si and/or B, Cu, Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf, V and Ti is preferably included in the Fe based magnetic alloy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電力変換装置の電源
ライン側に挿入されるEMI(Electro-MagneticInterfe
rence)対策用のライン・ノイズ・フィルタおよびこれを
用いたインバータ、DC−DCコンバータ、スイッチン
グ電源などの電力変換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an EMI (Electro-Magnetic Interface) inserted into a power supply line of a power converter.
The present invention relates to a line noise filter for countermeasures (rence) and a power conversion device such as an inverter, a DC-DC converter, and a switching power supply using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体スイッチング素子の高性能化の進
展にともない、インバータ、DC−DCコンバータ、ス
イッチング電源などの電力変換装置が急速に普及してい
る。特に、IGBTやMOS−FETに代表される高周
波化対応の大出力用半導体スイッチ素子の開発により、
スイッチング周波数を可聴周波数帯の上限以上とした低
騒音インバータを始めとして、大容量電力変換装置の高
周波化が急速に図られつつある。
2. Description of the Related Art Power conversion devices such as inverters, DC-DC converters, and switching power supplies have rapidly become widespread as semiconductor switching devices have become more sophisticated. In particular, with the development of high-output semiconductor switch elements for high frequencies represented by IGBTs and MOS-FETs,
High-capacity power converters are rapidly increasing in frequency, including low-noise inverters whose switching frequency is equal to or higher than the upper limit of the audible frequency band.

【0003】このような電力変換装置の普及にともな
い、半導体スイッチ素子のスイッチング動作により発生
する高周波ノイズが電源ラインに伝搬されて同一の電源
ラインに接続される他の電子機器に障害を与えてしまう
問題がある。そこでスイッチング動作を行う装置から電
源ラインに伝搬される高周波ノイズを抑制する様に、電
源と負荷を駆動する電力変換装置との間にライン・ノイ
ズ・フィルタを挿入したり、高周波ノイズの抑制が充分
でない場合には、さらに零相リアクトルを電力変換装置
と負荷の間に挿入する方法が一般的に採用されている。
[0003] With the spread of such power converters, high frequency noise generated by the switching operation of the semiconductor switch elements is propagated to the power supply line and causes other electronic devices connected to the same power supply line to be damaged. There's a problem. Therefore, a line noise filter is inserted between the power supply and the power converter that drives the load, and the high-frequency noise is sufficiently suppressed so as to suppress the high-frequency noise transmitted from the device performing the switching operation to the power supply line. If not, a method of further inserting a zero-phase reactor between the power converter and the load is generally adopted.

【0004】図4に従来のライン・ノイズ・フィルタの
回路構成を示す。このライン・ノイズ・フィルタは、電
源に接続される入力端子11,12,13、入力側電源
ライン間コンデンサ21,22,23、コモンモードチ
ョークコイル31、出力側電源ライン間コンデンサ4
1,42,43、電源ラインとグランド間コンデンサ5
1,52,53、電力変換装置に接続される出力端子6
1,62,63、グランドに接続されるグランド端子7
1を有する。前記コモンモードチョークコイル31には
高透磁率Mn―Znフェライト磁心、高透磁率Co基非
晶質軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心、あるいは、特開平
3―19303号公報に記載される組織の少なくとも5
0%が最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体
心立方格子構造を有する結晶粒が含まれるFe基軟磁性
合金薄帯を用いた巻磁心が用いられている。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a conventional line noise filter. The line noise filter includes input terminals 11, 12, 13 connected to a power supply, input side power supply line capacitors 21, 22, 23, common mode choke coil 31, and output side power supply line capacitor 4.
1, 42, 43, capacitor 5 between power supply line and ground
1, 52, 53, output terminal 6 connected to the power converter
1, 62, 63, ground terminal 7 connected to ground
One. The common mode choke coil 31 has a high permeability Mn-Zn ferrite core, a wound core using a high permeability Co-based amorphous soft magnetic alloy ribbon, or a structure described in JP-A-3-19303. At least 5
A wound core using a Fe-based soft magnetic alloy ribbon containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure having an average particle diameter of 0 nm or less measured at 0% in a maximum dimension is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】IGBTを用いた低騒
音タイプの高周波インバータあるいは、通常の電源機器
で用いられているコンデンサ・インプット型整流回路の
欠点である高調波電流の発生を抑えるためアクティブ・
フィルタを付加したスイッチング電源のように、高レベ
ルの高調波ノイズを発生する装置について、FCC(米
国連邦通信委員会) Part 15、FTZ VDE
(ドイツ郵政省 ドイツ電気技術者協会)0871、V
CCI(情報処理装置等電波障害自主規制協議会)ある
いはCISPR(国際無線障害特別委員会)などのノイ
ズ規格を満足させようとすると、特に上記規格で定めら
れる低周波領域のノイズを規格値以下とするために、コ
モン・モード・チョーク・コイル31のインダクタンスを
大きくしたり、電源ラインとグランド間コンデンサ5
1、52、53の容量を大きくする必要がある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to suppress the generation of harmonic current, which is a drawback of a low-noise type high-frequency inverter using an IGBT or a capacitor input type rectifier circuit used in ordinary power supply equipment, an active-type inverter is used.
For devices that generate high levels of harmonic noise, such as switching power supplies with filters, FCC (United States Federal Communications Commission) Part 15, FTZ VDE
(German Electrician Association of Germany) 0871, V
In order to satisfy noise standards such as the CCI (Voluntary Control Council for Interference by Information Processing Equipment) or CISPR (International Special Committee on Radio Interference), noise in the low-frequency region specified by the above standards is reduced to below the standard value. To increase the inductance of the common mode choke coil 31 or to provide a capacitor 5 between the power supply line and the ground.
It is necessary to increase the capacity of 1, 52 and 53.

【0006】しかしながら、電源ラインとグランド間コ
ンデンサ51、52、53の容量を大きくすると、必然
的に各ラインからグランドに流れる漏れ電流が多くな
る。この漏れ電流は感電につながるため、例えば電機用
品取締法で一般の電気機器では1mA以下とするように
規定されている。したがって従来のライン・ノイズ・フ
ィルタでは電源ラインとグランド間コンデンサ51、5
2、53の容量は前記漏れ電流の規定値によって制限さ
れるので、コモンモードチョークコイル31のインダク
タンスを大きくせざるを得ず、コモンモードチョークコ
イル31が大型化し、結果ライン・ノイズ・フィルタが
大型化するという問題があった。またノイズの抑制も十
分ではなかった。
However, if the capacitances of the capacitors 51, 52, 53 between the power supply line and the ground are increased, the leakage current flowing from each line to the ground naturally increases. Since this leakage current leads to an electric shock, for example, it is regulated to be 1 mA or less in general electric equipment by the Electrical Appliance and Material Control Law. Therefore, in the conventional line noise filter, the capacitors 51, 5
Since the capacitances 2 and 53 are limited by the specified value of the leakage current, the inductance of the common mode choke coil 31 must be increased, and the common mode choke coil 31 becomes large, resulting in a large line noise filter. There was a problem of becoming. Also, noise suppression was not sufficient.

【0007】[0007]

【発明を解決するための手段】第1の発明は、最大寸法
で測定した粒径の平均が50nm以下の結晶粒を有し、
前記結晶粒が組織の少なくとも50%を占めるFe基軟
磁性合金で構成された磁心を用いたライン・ノイズ・フ
ィルタであって、前記ライン・ノイズ・フィルタの入力
側の各ライン間にコンデンサを接続するライン・ノイズ
・フィルタである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided crystal grains having an average grain size of 50 nm or less measured at the largest dimension,
A line noise filter using a magnetic core composed of an Fe-based soft magnetic alloy in which the crystal grains occupy at least 50% of the structure, wherein a capacitor is connected between each line on the input side of the line noise filter. A line noise filter.

【0008】さらに高周波領域でのノイズ抑制効果を向
上するには、前記ライン・ノイズ・フィルタの出力側の
各ライン間にコンデンサを接続するのが好ましく、また
前記Fe基軟磁性合金はSiおよび/またはBと、C
u、Nb、Ta、W、Mo、Zr、Hf、VおよびTi
からなる群から選ばれた少なくとも1つの結晶粒微細化
元素とを含有するのが好ましい。
In order to further improve the noise suppression effect in the high frequency region, it is preferable to connect a capacitor between the lines on the output side of the line noise filter, and the Fe-based soft magnetic alloy is made of Si and / or Or B and C
u, Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf, V and Ti
And at least one crystal grain refining element selected from the group consisting of:

【0009】上記のように構成することにより、少ない
部品点数かつ小型のコモン・モード・チョーク・コイルを
使用して、 FCC Part 15、FTZ VDE 0
871、VCCIあるいはCISPRなどのノイズ規格
における低周波領域の規格値を満足でき、ライン・ノイ
ズ・フィルタを小型化できる。しかも、電源ラインとグ
ランド間コンデンサを使用しないためため漏れ電流も極
めて少なくすることができ好ましい。
With the above-described configuration, the FCC Part 15, the FTZ VDE 0 using a small number of parts and a small common mode choke coil can be used.
871, VCCI or CISPR can satisfy the standard value in the low frequency region in the noise standard, and the line noise filter can be downsized. Moreover, since a capacitor between the power supply line and the ground is not used, the leakage current can be extremely reduced, which is preferable.

【0010】第2の発明は、第1の発明のライン・ノイ
ズ・フィルタを電源ライン側に有する電力変換装置であ
る。さらに前記電力変換装置の負荷側に零相リアクトル
を有することで、高周波ノイズを抑制することが出来好
ましい。ここで、零相リアクトルをSiおよび/または
Bと、Cu、Nb、Ta、W、Mo、Zr、Hf、Vお
よびTiからなる群から選ばれた少なくとも1つの結晶
粒微細化元素とを含有し、最大寸法で測定した粒径の平
均が50nm以下の結晶粒を有し、前記結晶粒が組織の
少なくとも50%を占めるFe基軟磁性合金で構成され
た磁心を用ると、零相リアクトルが小型化できるので電
力変換装置の大きさも小型化でき好ましい。
A second invention is a power converter having the line noise filter of the first invention on a power supply line side. Further, it is preferable that a zero-phase reactor is provided on the load side of the power conversion device because high-frequency noise can be suppressed. Here, the zero-phase reactor contains Si and / or B and at least one crystal grain refinement element selected from the group consisting of Cu, Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf, V and Ti. When a magnetic core composed of an Fe-based soft magnetic alloy having crystal grains having an average particle diameter of 50 nm or less measured at the largest dimension and the crystal grains occupying at least 50% of the structure is used, the zero-phase reactor becomes Since the size can be reduced, the size of the power converter can be reduced, which is preferable.

【0011】本発明のライン・ノイズ・フィルタを電力
変換装置の電源ライン側に挿入したことを特徴とする電
力変換装置は、小型で漏れ電流が少ないにもかかわらず
前記ノイズ規格を満足することができ好ましい。前記電
力変換装置の負荷側に零相リアクトルを挿入した電力変
換装置は、特にMHz帯以上の周波数領域のノイズを効
果的に抑制することができ好ましい。
[0011] The power converter, characterized in that the line noise filter of the present invention is inserted on the power supply line side of the power converter, satisfies the noise standard despite its small size and low leakage current. It is preferable. A power converter in which a zero-phase reactor is inserted on the load side of the power converter is preferable because it can effectively suppress noise particularly in a frequency range of the MHz band or higher.

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明の実施例について詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限るものではない。 (実施例1)出力400Wの3相誘導電動機駆動用の単
相AC200V入力、定格容量1.2kVAのインバー
タの電源ライン側にライン・ノイズ・フィルタ2挿入
し、図2の構成として雑音端子電圧がCISPR Pu
b.11の規定値を満足するかどうかの実装試験を行っ
た。本実装試験では、図2の電力変換装置3に相当する
のがインバータ、負荷4に相当するのが3相誘導電動機
である。なお、インバータはIGBTを使用したIPM
(Intelligent Power Module)により基本周波数17
kHzのスイッチング動作を行っている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited to these embodiments. (Embodiment 1) A line noise filter 2 was inserted in the power supply line side of an inverter having a rated capacity of 1.2 kVA and a single-phase AC 200 V input for driving a three-phase induction motor having an output of 400 W, and the noise terminal voltage was reduced as shown in FIG. CISPR Pu
A mounting test was performed to determine whether the specified value of b.11 was satisfied. In this mounting test, an inverter corresponds to the power converter 3 in FIG. 2 and a three-phase induction motor corresponds to the load 4. The inverter is an IPM using IGBT.
(Intelligent Power Module) with basic frequency 17
A switching operation of kHz is performed.

【0013】ライン・ノイズ・フィルタとして、図1の
回路構成のライン・ノイズ・フィルタを使用した。図1
の入力側電源ライン間コンデンサ21、22および23
には静電容量0.22μFのメタライズド・ポリ・エステ
ル・フィルム・コンデンサを使用した。
As the line noise filter, a line noise filter having the circuit configuration shown in FIG. 1 was used. FIG.
Input side inter-line power line capacitors 21, 22 and 23
Used a metallized polyester film capacitor having a capacitance of 0.22 μF.

【0014】図1のコモン・モード・チョーク・コイル3
1には、単ロール法で製造した組成の異なる幅15m
m、板厚約20μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用い、外
径42mm、内径25mm、高さ15mmのトロイダル
形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶粒微細化
温度で熱処理後、徐冷することによって製造された、最
大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格
子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心を、ポリ・
エチレン・テレフタレート製の絶縁体ケースに挿入し、
同絶縁体ケースの上から線径1.4mmのポリウレタン
絶縁被覆の施された銅線を各相ともに15ターン巻いた
#1から#11を使用した。
The common mode choke coil 3 shown in FIG.
1 has a width of 15 m with a different composition manufactured by the single roll method.
m, a toroidal wound core having an outer diameter of 42 mm, an inner diameter of 25 mm, and a height of 15 mm was manufactured using an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a thickness of about 20 μm, and then the wound core was heat-treated at a crystal grain refinement temperature. Thereafter, a wound core containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average particle size measured at the largest dimension of 50 nm or less, which is manufactured by slow cooling, is
Insert it into an insulation case made of ethylene terephthalate,
From the top of the insulator case, # 1 to # 11 in which a copper wire having a wire diameter of 1.4 mm coated with a polyurethane insulating coating was wound 15 turns for each phase was used.

【0015】また、図1のコモン・モード・チョーク・コ
イル31には、比較例として、単ロール法で製造した組
成の異なる幅15mm、板厚約25μmの非晶質軟磁性
合金薄帯を用い、トロイダル形状の巻磁心を製作した
後、この巻磁心を結晶化温度以下で熱処理後、徐冷する
ことによって製造された巻磁心を用いた他は寸法と構造
は前記#1から#11と同一の#Aと#B、およびMn
−Znフェライト磁心を用いた他は寸法と構造は前記#
1から#11と同一構造とした#Cを用いた場合につい
ても検討した。
For the common mode choke coil 31 shown in FIG. 1, as a comparative example, an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 25 μm and having a different composition manufactured by a single roll method was used. The dimensions and structure are the same as those of # 1 to # 11 except that a toroidal-shaped wound core is manufactured, the wound core is heat-treated at a crystallization temperature or lower, and then slowly cooled. #A and #B, and Mn
-The dimensions and structure are the same as those described above except that a Zn ferrite core is used.
The case where #C having the same structure as # 1 to # 11 was used was also examined.

【0016】雑音端子電圧の測定結果を表1に示す。表
1において、雑音端子電圧はその値が特に大きかった1
50kHz、1.7MHz、4MHz、10MHzの周
波数で比較した。
Table 1 shows the measurement results of the noise terminal voltage. In Table 1, the noise terminal voltage was particularly large 1
The comparison was made at frequencies of 50 kHz, 1.7 MHz, 4 MHz, and 10 MHz.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】本発明によれば、CISPR Pub.1
1 CLASS Aの雑音端子電圧の規格である150
kHzから500kHzで79dBμV以下、500k
Hzから30MHzで73dBμV以下を満足すること
ができ、表1に示す4つの周波数では、規格に対し3d
BμV以上の余裕度を持っていることがわかる。
According to the present invention, CISPR Pub. 1
1 Class A noise terminal voltage standard of 150
79dBμV or less from 500kHz to 500kHz, 500k
From 30 Hz to 30 MHz, it is possible to satisfy 73 dBμV or less.
It can be seen that there is a margin of BμV or more.

【0019】一方、#Aを使用した比較例では表1に示
すように150kHzの周波数において、#Cを使用し
た比較例では表1に示すように150kHzと4MHz
において、それぞれ前記雑音端子電圧の規格を満足する
ことができなかった。
On the other hand, the comparative example using #A has a frequency of 150 kHz as shown in Table 1, and the comparative example using #C has 150 kHz and 4 MHz as shown in Table 1.
In each case, the standard of the noise terminal voltage could not be satisfied.

【0020】また、#Bを使用した比較例では、前記雑
音端子電圧の規格を満足することができたが、インバー
タを1000時間連続運転試験後に、再度雑音端子電圧
の測定を行ったところ、150kHzの周波数における
雑音端子電圧が前記規格値を満足することができなかっ
た。この原因について調査したところ、#Bのコイルの
インダクタンスが連続運転開始直前のときの値に対し、
1/4に低下してしまったためであることがわかった。
このため#Cは、経時変化の問題から使用できないこと
がわかった。なお、#Bを除く他のコイルを使用した場
合には、この様な経時変化の問題はなかった。
In the comparative example using #B, the standard of the noise terminal voltage could be satisfied. However, after the inverter was operated continuously for 1000 hours, the noise terminal voltage was measured again. The noise terminal voltage at the frequency of could not satisfy the standard value. Investigation of this cause revealed that the inductance of coil #B was lower than the value immediately before the start of continuous operation.
It was found that the reason was that it was reduced to 1/4.
Therefore, it was found that #C could not be used due to the problem of aging. When other coils other than #B were used, there was no such a problem with time.

【0021】そこで、#Cを除く各コイルを用いて図4
の構成のライン・ノイズ・フィルタを構成し、前記表1
の場合と同様にして雑音端子電圧を測定した結果を表2
に示す。なお、図4の入力側電源ライン間コンデンサ2
1、22、23および出力側電源ライン間コンデンサ4
1、42、43には静電容量0.22μFのメタライズ
ド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサ、電源ラインと
グランド間コンデンサには静電容量4,700pFのセ
ラミックコンデンサを使用した。
Therefore, using each coil except #C, FIG.
The line noise filter having the configuration shown in FIG.
Table 2 shows the results of measuring the noise terminal voltage in the same manner as
Shown in Note that the input side power supply line capacitor 2 shown in FIG.
1, 22, 23 and output side power line capacitor 4
Metallized polyester film capacitors having a capacitance of 0.22 μF were used for 1, 42 and 43, and ceramic capacitors having a capacitance of 4,700 pF were used for a capacitor between the power supply line and the ground.

【0022】表2に示す比較例では、いずれも周波数1
50kHzにおいて、前記雑音端子電圧の規格を満足で
きないことがわかる。なお、#1から#11を用いた場
合、図1の構成の本発明のライン・ノイズ・フィルタ
は、図4の構成とした比較例に比べて、特に、低周波の
領域で雑音端子電圧の抑制効果が大きく、表1と表2か
らもわかるように、その差は10dBμVにも及ぶこと
がわかる。
In the comparative examples shown in Table 2, the frequency 1
It can be seen that the standard of the noise terminal voltage cannot be satisfied at 50 kHz. In the case where # 1 to # 11 are used, the line noise filter of the present invention having the configuration of FIG. 1 has a lower noise terminal voltage especially in a low frequency region than the comparative example having the configuration of FIG. As can be seen from Tables 1 and 2, the difference is as large as 10 dBμV.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】(実施例2)出力400Wの3相誘導電動
機駆動用の単相AC200V入力、定格容量1.2kV
Aのインバータの電源ライン側にライン・ノイズ・フィ
ルタ2、負荷である3相誘導電動機側に零相リアクトル
5を挿入し、図3のような構成として雑音端子電圧がC
ISPR Pub.11の規定値を満足するかどうかの実
装試験を行った。本実装試験では、図3の電力変換装置
3に相当するのがインバータ、負荷4に相当するのが3
相誘導電動機である。なお、インバータはIGBTを使
用したIPM(Intelligent Power Module)により基本
周波数17kHzのスイッチング動作を行っている。
(Embodiment 2) Single-phase 200V AC input for driving a three-phase induction motor with an output of 400W, rated capacity 1.2kV
A line noise filter 2 is inserted on the power supply line side of the inverter A and a zero-phase reactor 5 is inserted on the three-phase induction motor side as a load, and the noise terminal voltage becomes C as shown in FIG.
A mounting test was performed to determine whether the specified value of ISPR Pub.11 was satisfied. In this mounting test, the inverter and the load 4 correspond to the power converter 3 in FIG.
It is a phase induction motor. The inverter performs a switching operation at a fundamental frequency of 17 kHz by an IPM (Intelligent Power Module) using an IGBT.

【0025】ライン・ノイズ・フィルタとして、前記実
施例1と同様に図1の回路構成のライン・ノイズ・フィ
ルタを使用した。図1の入力側電源ライン間コンデンサ
21、22および23には静電容量0.22μFのメタ
ライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサを使用し
た。また、図1のコモン・モード・チョーク・コイル31
には前記実施例1で使用した#1を使用した。
As the line noise filter, a line noise filter having the circuit configuration shown in FIG. 1 was used as in the first embodiment. As the capacitors 21, 22 and 23 between the input-side power supply lines in FIG. 1, metalized polyester film capacitors having a capacitance of 0.22 μF were used. Also, the common mode choke coil 31 of FIG.
# 1 used in Example 1 was used.

【0026】零相リアクトル5には単ロール法で製造し
た組成の異なる幅15mm、板厚約20μmの非晶質軟
磁性合金薄帯を用い、外径60mm、内径45mm、高
さ20mmのトロイダル形状の巻磁心を製作した後、こ
の巻磁心を結晶粒微細化温度で熱処理後、徐冷すること
によって製造された、最大寸法で測定した平均粒径が5
0nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれ
ている巻磁心を、ポリ・エチレン・テレフタレート製の絶
縁体ケースに挿入し、同絶縁体ケースの上からインバー
タと3相誘導電動機を接続する出力ケーブルを4ターン
巻き付けた#21から#31、単ロール法で製造した幅
15mm、板厚約25μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用
い、トロイダル形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心
を結晶化温度以下で熱処理後、徐冷することによって製
造された巻磁心を用いた他は寸法と構造は前記#21か
ら#31と同一の#D、およびMn−Znフェライト磁
心を用いた他は寸法と構造は前記#21から#31と同
一構造とした#Eを使用した。
As the zero-phase reactor 5, an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 20 μm and having a different composition manufactured by a single roll method is used, and a toroidal shape having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 45 mm and a height of 20 mm is used. After the core was manufactured, the core was heat-treated at a crystal grain refining temperature, and then gradually cooled.
A core wound with crystal grains having a body-centered cubic lattice structure of 0 nm or less is inserted into an insulator case made of polyethylene terephthalate, and an inverter and a three-phase induction motor are connected from above the insulator case. A toroidal wound core was manufactured using an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 25 μm manufactured by a single roll method using # 21 to # 31 wound around the output cable for 4 turns. Except for using a wound core manufactured by heat-treating the wound core at a temperature lower than the crystallization temperature and then gradually cooling, the dimensions and structure are the same as those of # 21 to # 31 using the same #D and Mn-Zn ferrite core. Other than the above, #E having the same size and structure as those of # 21 to # 31 was used.

【0027】コモン・モード・チョーク・コイル31に#
1を使用し、零相リアクトル5を使用しない場合、零相
リアクトル5に前記#21から#31、#Dおよび#E
を用いたときの雑音端子電圧の測定結果を表3に示す。
表3において、雑音端子電圧は特にその値が大きかった
150kHz、1.7MHz、4MHz、10MHzの
周波数で比較した。なお、表3において、零相リアクト
ルの名称がなしと記載されているのが零相リアクトル5
を使用しないときの結果である。
The common mode choke coil 31 has #
1 and the zero-phase reactor 5 is not used, the zero-phase reactor 5 is replaced with # 21 to # 31, #D and #E.
Table 3 shows the measurement results of the noise terminal voltage when using.
In Table 3, the noise terminal voltage was compared at frequencies of 150 kHz, 1.7 MHz, 4 MHz, and 10 MHz, which were particularly large. In Table 3, the name of the zero-phase reactor is indicated as “none” by the zero-phase reactor 5.
Is the result when not using.

【0028】表3からわかるように、零相リアクトル5
を挿入することにより、4つの周波数の全てにおいて雑
音端子電圧を低下でき、特に1.7MHzと4MHzで
の低減効果が大きいことがわかる。また、最大寸法で測
定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有
する結晶粒が含まれている巻磁心を使用して構成した零
相リアクトル#21から#31を使用した場合にはCI
SPR Pub.11 CLASS Bの雑音端子電圧
の規格である150kHzで66dBμV以下、500
kHzから30MHzで56dBμV以下の規格値を満
足することができることがわかる。
As can be seen from Table 3, the zero-phase reactor 5
It can be seen that the noise terminal voltage can be reduced at all four frequencies by inserting, and the reduction effect is particularly large at 1.7 MHz and 4 MHz. Further, when zero-phase reactors # 21 to # 31 formed using a wound magnetic core including crystal grains having a body-centered cubic lattice structure having an average particle diameter measured at the largest dimension of 50 nm or less are used. CI
SPR Pub. 11 CLASS B 66 dBμV or less at 150 kHz which is the standard of the noise terminal voltage of 500, 500
It can be seen that the standard value of 56 dBμV or less can be satisfied from kHz to 30 MHz.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】なお、本実施例では、最大寸法で測定した
平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結
晶粒が含まれている巻磁心として所定の形状の巻磁心を
製作した後、この巻磁心を結晶粒微細化温度で熱処理
後、徐冷することによって製造したものを使用した場合
について説明したが、前記巻磁心の磁路と垂直方向に磁
場を加えながら熱処理して磁心の直流磁気特性における
角型比を低下させた磁心の場合にも、全く同様の効果が
得られることは言うまでもない。
In this embodiment, after a core having a predetermined shape is manufactured as a core containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average particle diameter measured at the maximum dimension of 50 nm or less, The case where the wound core is manufactured by heat-treating the core at a crystal grain refining temperature and then gradually cooling is described, but the heat treatment is performed while applying a magnetic field in a direction perpendicular to the magnetic path of the core. It goes without saying that the same effect can be obtained in the case of a magnetic core having a reduced squareness ratio in the magnetic characteristics.

【0031】また、本実施例では最大寸法で測定した平
均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶
粒が含まれている巻磁心を構成する軟磁性合金薄帯とし
て、その板厚が約20μmのものを使用したが、30μ
m以下の板厚であればコモン・モード・チョーク・コイル
あるいは零相リアクトルの機能に支障を生じるような渦
電流の影響はない。
In the present embodiment, the soft magnetic alloy ribbon constituting the wound core containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure having an average particle size measured at the largest dimension of 50 nm or less is used. Was about 20 μm, but 30 μm
If the plate thickness is less than m, there is no influence of the eddy current which may impair the function of the common mode choke coil or the zero-phase reactor.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明のライン・ノ
イズ・フィルタを用いれば、広い周波数帯域に渡って高
いノイズ減衰特性を有する小型で高性能かつ経時安定性
にも優れた極めて信頼性の高いライン・ノイズ・フィル
タを実現でき、零相リアクトルを追加することによって
さらに大きなノイズ減衰効果が得られる他、本発明のラ
イン・ノイズ・フィルタを使用した電力変換装置は小型
で低漏れ電流でノイズ規格を満足することができるなど
実用上の効果は極めて大きい。
As described above, the use of the line noise filter of the present invention makes it possible to provide a small, high-performance, highly stable device having high noise attenuation characteristics over a wide frequency band. A high line noise filter can be realized, and a larger noise attenuation effect can be obtained by adding a zero-phase reactor.In addition, the power converter using the line noise filter of the present invention has a small size, low leakage current and noise. Practical effects are extremely large, such as the ability to meet standards.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるライン・ノイズ・フィルタの回路
構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a line noise filter according to the present invention.

【図2】ライン・ノイズ・フィルタを挿入したときの電
源、電力変換装置および負荷の接続構成を示すブロック
図。
FIG. 2 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power conversion device, and a load when a line noise filter is inserted.

【図3】ライン・ノイズ・フィルタと零相リアクトルを
挿入したときの電源、電力変換装置および負荷の接続構
成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power conversion device, and a load when a line noise filter and a zero-phase reactor are inserted.

【図4】従来のライン・ノイズ・フィルタの回路構成を
示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional line noise filter.

【図5】ライン・ノイズ・フィルタと零相リアクトルを
挿入してないときの電源、電力変換装置および負荷の接
続構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power conversion device, and a load when a line noise filter and a zero-phase reactor are not inserted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:電源、2:ライン・ノイズ・フィルタ、3:電力変
換装置、4:負荷 5:零相リアクトル、12、13:ライン・ノイズ・フ
ィルタの入力端子、21、22、23:入力側電源ライ
ン間コンデンサ、31:コモン・モード・チョークコイ
ル、42、43:出力側電源ライン間コンデンサ、5
1、52、53:電源ラインとグランド間コンデンサ、
62、63:ライン・ノイズ・フィルタの出力端子、7
1:ライン・ノイズ・フィルタのグランド端子
1: power supply 2: line noise filter 3: power converter 4: load 5: zero-phase reactor 12, 13: input terminal of line noise filter, 21, 22, 23: input side power supply line Between capacitors, 31: common mode choke coil, 42, 43: capacitors between output side power supply lines, 5
1, 52, 53: capacitors between power supply line and ground,
62, 63: output terminal of line noise filter, 7
1: Ground terminal of line noise filter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 最大寸法で測定した粒径の平均が50n
m以下の結晶粒を有し、前記結晶粒が組織の少なくとも
50%を占めるFe基軟磁性合金で構成された磁心を用
いたライン・ノイズ・フィルタであって、前記ライン・
ノイズ・フィルタの入力側の各ライン間にコンデンサを
接続することを特徴とするライン・ノイズ・フィルタ。
1. The average particle size measured at the largest dimension is 50 n
A line noise filter using a magnetic core composed of an Fe-based soft magnetic alloy having crystal grains equal to or less than m, wherein the crystal grains occupy at least 50% of the structure.
A line noise filter comprising a capacitor connected between each line on the input side of the noise filter.
【請求項2】 前記ライン・ノイズ・フィルタの出力側
の各ライン間にコンデンサを接続することを特徴とする
請求項1に記載のライン・ノイズ・フィルタ。
2. The line noise filter according to claim 1, wherein a capacitor is connected between each line on the output side of the line noise filter.
【請求項3】 前記Fe基軟磁性合金がSiおよび/ま
たはBと、Cu、Nb、Ta、W、Mo、Zr、Hf、
VおよびTiからなる群から選ばれた少なくとも1つの
結晶粒微細化元素とを含有することを特徴とする請求項
1又は2に記載のライン・ノイズ・フィルタ。
3. The Fe-based soft magnetic alloy contains Si and / or B and Cu, Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf,
3. The line noise filter according to claim 1, further comprising at least one crystal grain refinement element selected from the group consisting of V and Ti.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
載されるライン・ノイズ・フィルタを電源ライン側に有
することを特徴とする電力変換装置。
4. A power converter comprising the line noise filter according to claim 1 on a power supply line side.
【請求項5】 前記電力変換装置の負荷側に零相リアク
トルを有することを特徴とする請求項4に記載の電力変
換装置。
5. The power conversion device according to claim 4, wherein a zero-phase reactor is provided on a load side of the power conversion device.
JP33556598A 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same Expired - Lifetime JP4305788B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33556598A JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33556598A JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000165173A true JP2000165173A (en) 2000-06-16
JP4305788B2 JP4305788B2 (en) 2009-07-29

Family

ID=18290013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33556598A Expired - Lifetime JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4305788B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019125670A (en) * 2018-01-16 2019-07-25 日立金属株式会社 Electronic circuit and noise filter installation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019125670A (en) * 2018-01-16 2019-07-25 日立金属株式会社 Electronic circuit and noise filter installation method
JP7082753B2 (en) 2018-01-16 2022-06-09 日立金属株式会社 How to install electronic circuits and noise filters

Also Published As

Publication number Publication date
JP4305788B2 (en) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9613745B2 (en) Adjustable integrated combined common mode and differential mode three phase inductors and methods of manufacture and use thereof
Dalessandro et al. Self-capacitance of high-voltage transformers
JP2922844B2 (en) Apparatus using inverter
US3683271A (en) Power supply filter for noise suppression
Inoue et al. Reduction in radiation noise level for inductive power transfer systems using spread spectrum techniques
US9571058B2 (en) Drive output harmonic mitigation devices and methods of use thereof
Roc’h et al. Nanocrystalline core material for high-performance common mode inductors
JP3163853B2 (en) noise filter
JP6207751B2 (en) Power converter
Takahashi et al. Review of modeling and suppression techniques for electromagnetic interference in power conversion systems
Dzhankhotov et al. A new passive hybrid air-core foil filter for modern power drives
JP2001231268A (en) Power conversion device
JP4305788B2 (en) Line noise filter and power converter using the same
Liu et al. THD and EMI performance study of foil-wound inductor of LCL filter for high power density converter
JPH08115830A (en) Line-noise filter
US6791268B2 (en) Noise filter for a high frequency generator
Movagharnejad et al. Design methodology for dimensioning EMI filters for traction drives with SiC inverters
JPH10172841A (en) Choke coil and noise filter using the coil
US6803726B2 (en) Noise filter of high frequency generator
JPH0823673A (en) Switching power unit and its insulating method
CN212322767U (en) Novel topological three-phase inverter EMI filter
CN216597259U (en) Transformer and switching power supply apparatus
Yagasaki Highly improved performance of a noise isolation transformer by a thin-film short-circuit ring
JP2002075753A (en) Transformer
JPH08167822A (en) Harmonic current suppressor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081118

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090120

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20090303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090410

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term