JP2005198146A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】導線がトロイダルコアに巻回しやすく、かつ巻回状態で隣接導線間に生じる空間を少なくして導線の巻数を増すことができるノイズフィルタの提供を目的とする。
【解決手段】トロイダル形の磁芯２に導線３を巻回したコモンモードチョ−クコイル４を電源ラインに接続することでラインに流れるノイズを減衰させるノイズフィルタ１において、コモンモードチョ−クコイルのトロイダル形の磁芯に巻回される導線として、絶縁被覆銅線を複数本撚り合わせて形成したリッツ線を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に産業機械等に組み込まれるノイズフィルタに係り、特にトロイダル形のコモンモードチョークコイルに巻回する導線に工夫を凝らすことで特性を改良することができるノイズフィルタに関するものである。

従来、電源ラインや通信ライン等を経由して外部から電子機器内に侵入するノイズにより電子機器が誤作動することを防止するため、種々のノイズフィルタが案出されている。図２は、そのノイズフィルタの内部構造を表し、図３は一例の回路図を示している。このノイズフィルタ５１は、ライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル５２と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべくライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ、すなわちＸコンデンサ５３と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために各ラインとグラウンド間に接続されるライン・バイパス・コンデンサ、すなわちＹコンデンサ５４を備えている。
コモンモードチョ−クコイル５２は、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｆｅ基アモルファス合金或いはＣｏ基アモルファス合金等により形成されたトロイダル形の磁心５５に、綿巻銅線５６をバイファイラ巻きして形成している。綿巻銅線５６は、図９に示すごとく、複数本の撚り合わせた軟銅線５７の外周に細い綿糸５８を緻密に巻回して被覆した繊維被覆電線の一種であり、同一の断面積の単線と比較して可撓性に優れることから、トロイダルコアに好適にバイファイラ巻きすることができ、また繊維の被覆厚が小さいので仕上外径に対する導体径の比率である占積率も高く、効率的に巻回することができる。
特開２００２−２５２５３５公報

従来のコモンモードチョ−クコイル５２の綿巻銅線５６は、トロイダルコアにバイファイラ巻きしやすい特徴がある一方で、繊維で外周を強固に締められているのでトロイダルコアに巻回された状態でもその断面形状は略円形のままであり、巻回状態での隣接導線間に無駄な空間が生じていた。そのため、巻数をさらに増して特性を向上させるという要求には応じることは難しかった。

そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、導線がトロイダルコアに巻回しやすく、かつ巻回状態で隣接導線間に生じる空間を少なくして導線の巻数を増すことができるノイズフィルタの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のノイズフィルタは、トロイダル形の磁芯に導線を巻回してなるコモンモードチョ−クコイルを電源ラインに接続してノイズを減衰させるノイズフィルタにおいて、上記コモンモードチョ−クコイルのトロイダル形の磁芯に巻回される導線は絶縁被覆銅線を複数本撚り合わせて形成したことを特徴とする。

また、絶縁被覆銅線はエナメル被覆銅線とすることを特徴とする。

本発明のノイズフィルタによれば、トロイダル形の磁芯に導線を巻回してなるコモンモードチョ−クコイルを電源ラインに接続してノイズを減衰させるノイズフィルタにおいて、上記コモンモードチョ−クコイルのトロイダル形の磁芯に巻回される導線は絶縁被覆銅線を複数本撚り合わせて形成したことで、導線は可撓性を備えトロイダル形の磁芯に巻回しやすく、かつ巻回した状態では複数本の導線が必ずしも断面円形を保持することなく応力により断面形状を変形させることで隣接する導線間の空間を埋めて緻密に巻回することができる。これにより、トロイダル形の磁芯に巻回する導線の巻数を増やしてコイルの特性を向上させることができる。さらに、導線を断面積が同一の綿巻銅線と比較すると、綿巻銅線では断面積が大きくなると表皮効果で交流抵抗が増して温度が上昇するのに対し、導線は導体全体の断面積が綿巻銅線と同じでも各導線の絶縁被覆で導体が分割され個々の導線の断面積が小さくなることで、表皮効果を抑制してコイルの温度上昇を抑え特性の向上に寄与するものである。

図１〜図３は、本発明の第１の実施例のノイズフィルタ１を示しており、本実施例では三端子を一次側と二次側にそれぞれ設けた三相式のノイズフィルタについて説明する。このノイズフィルタ１は、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｆｅ基アモルファス合金或いはＣｏ基アモルファス合金等により形成されたトロイダル形の磁心２に、エナメル被覆した絶縁銅線を複数本撚り合わせたリッツ線３を巻回して形成しライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル４（１ｍＨ）と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべく一次側と二次側の各ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ、すなわちＸコンデンサ５（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンド（シャーシ・グラウンドを経由して接地）Ｇ間に接続されるライン・バイパス・コンデンサ、すなわちＹコンデンサ６（１．５μＦ）を備えている。

また、トロイダル形の磁心２に巻回する導線としては、前述した従来の綿巻銅線の代わりにエナメル被覆した細い絶縁銅線７を複数本撚りあわせた、図４に示す所謂リッツ線３を用いる。このリッツ線３は、従来用いていた綿巻銅線と断面積を同一にして比較した場合に、絶縁被覆で導体を分割し個々の導線の断面積を小さくすることで、表皮効果による交流抵抗の上昇を抑制してコイルの温度上昇を抑える効果を発揮することができるものである。さらに、リッツ線３はその外周を縛るものがないことから、トロイダル形の磁心２に巻回する際に隙間を埋めるようにある程度変形してリッツ線同士が緻密に巻回され、これにより綿巻銅線よりも巻数を多くして特性を向上させることができる。

図５は、本発明の第２の実施例のノイズフィルタ１１の回路図を示しており、このノイズフィルタ１１は、トロイダル形の磁心にリッツ線を巻回して形成したコモンモードチョ−クコイル１２（１ｍＨ）と、一次側と二次側でそれぞれライン間に接続されるＸコンデンサ１３（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンドＧ間に接続される容量の大きいＹコンデンサ１４（１．５μＦ）と、このＹコンデンサ１４とグラウンドＧ間に介在する開閉自在なスイッチ１５を備えている。またこれ以外に、図示しない電源切断時にコンデンサの蓄積電荷を放電させるためのブリーダー抵抗、グラウンドからのノイズの侵入を抑制するアース・インダクタ等を備えてもよい。このノイズフィルタ１１を組み込んだ機械を漏電遮断器が作動しないようにして作動確認する際には、スイッチ１５を開にすることで、Ｙコンデンサ１４を機能させずに漏洩電流を０にすることができる。

図６は、本発明の第３の実施例のノイズフィルタ２１の回路図を示しており、このノイズフィルタ２１は、トロイダル形の磁心にリッツ線を巻回して形成したコモンモードチョ−クコイル２２（１ｍＨ）と、一次側と二次側でそれぞれライン間に接続されるＸコンデンサ２３（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンドＧ間に接続される容量の大きいＹ₁コンデンサ２４（１．５μＦ）と、同じく二次側の各ラインとグラウンド間に接続される容量の小さいＹ₂コンデンサ２５（０．０４７μＦ）と、このＹ₁コンデンサ２４とＹ₂コンデンサ２５の何れかをグラウンドＧに接続する切換自在なスイッチ２６を備えている。このノイズフィルタ２１をヨーロッパの電源環境で用いた場合、スイッチ２６を切り換えて容量１．５μＦの上記Ｙ₁コンデンサ２４を選択すると漏洩電流は約８００ｍＡと大きく、また上記Ｙ₂コンデンサ２５を選択した時の漏洩電流は約３．５ｍＡとかなり小さくなる。

このような構成のノイズフィルタ２１とすることで、ヨーロッパなどの漏洩電流が大きくてもよい電源環境下では容量の大きいＹ₁コンデンサ２４を選択すべくスイッチ２６を切り換え、また漏洩電流を小さくしないと漏電遮断器が作動してしまう日本などの電源環境下ではＹ₂コンデンサ２５を選択すべくスイッチ２６を切り換えることで、ノイズフィルタ２１を問題なく使用することができるものである。

図７は、本発明の第４の実施例のノイズフィルタ３１の構造を表しており、ノイズフィルタ３１のケース内の略中心にはコモンモードチョ−クコイル３２が配置され、その両脇の端子台３３の下部にはＸコンデンサ３４とＹコンデンサ３５が配置されており、そしてこれらをケースに固定しかつ素子からの熱を伝導して放熱するために合成樹脂３６をケース内に流し込んで硬化させている。コモンモードチョ−クコイル３２の放熱を考慮した場合には、コイルの高さの２／３以上を覆うことが望ましく、そのために従来は図８に示すごとく、ケースの高さの約半分程度まで合成樹脂３６を流し込んでいた。ただし、Ｘコンデンサ３４とＹコンデンサ３５については、あまり発熱しないことから、ケースに固定するだけのわずかな量の合成樹脂でも充分であった。

しかし、このように多量の合成樹脂を用いた場合には、ノイズフィルタは不必要なまでに重くなって取り扱いに苦慮するとともに、ケースの貼り合わせ部から合成樹脂が滲み出る恐れもあることから、その製造には多大な手間を要していた。そこで、本実施例ではコモンモードチョ−クコイル３２の周囲を多少大径な筒体３７で覆うとともに、その下部をケース底面に密接（又は固定）させ、この状態で筒体３７内に合成樹脂３６を流し込んでいく。筒体３７の上部にまで合成樹脂３６が満ちてもさらに投入し、合成樹脂３６が筒体３７外にあふれてケース底面をある程度覆ったところで、合成樹脂３６の投入を止める。これにより、図７に示すごとく、Ｘコンデンサ３４とＹコンデンサ３５は筒体３７からあふれ出た僅かな量の合成樹脂３６でケースに固定されることとなる。

尚、上述した各実施例のスイッチは、上述したごとくシャーシ外に露出させて切り換え自在なシーソータイプに限られることなく、外からシャーシ内部にキーやネジを挿脱してシャーシ内の接点を切り換えるタイプとしたり、ジャンパーピン・ジャンパー端子を接離して切り換えるタイプとしたりすることができる。
また、上述した各実施例にあっては、電源ラインの相構造として三相電源用の一次側、二次側とも３端子を備えた三相式のノイズフィルタについて説明したが、これに限定されることなく、二相式のノイズフィルタにも適用することができるものである。

本発明のノイズフィルタの斜視図である。 本発明のノイズフィルタの第１の実施例を示す断面図である。 本発明のノイズフィルタの第１の実施例を示す回路図である。 本発明のノイズフィルタに用いるリッツ線の説明図である。 本発明のノイズフィルタの第２の実施例を示す回路図である。 本発明のノイズフィルタの第３の実施例を示す回路図である。 本発明のノイズフィルタの製造方法を示す説明図である。 従来のノイズフィルタの製造方法を示す説明図である。 従来のノイズフィルタに用いる導線の説明図である。

符号の説明

１ ノイズフィルタ
２ 磁芯
３ リッツ線
４ コモンモードチョ−クコイル
５ Ｘコンデンサ
６ Ｙコンデンサ
７ 絶縁銅線
１１ ノイズフィルタ
１２ コモンモードチョ−クコイル
１３ Ｘコンデンサ
１４ Ｙコンデンサ
１６ スイッチ
１７ 絶縁被覆
１８ リッツ線
２１ ノイズフィルタ
２２ コモンモードチョ−クコイル
２３ Ｘコンデンサ
２４ Ｙ₁コンデンサ
２５ Ｙ₂コンデンサ
２６ スイッチ
２５ 筒体
３１ ノイズフィルタ
３２ コモンモードチョ−クコイル
３４ Ｘコンデンサ
３５ Ｙコンデンサ
３６ 合成樹脂
３７ 筒体

Claims (2)

1. トロイダル形の磁芯に導線を巻回してなるコモンモードチョ−クコイルを電源ラインに接続してノイズを減衰させるノイズフィルタにおいて、上記コモンモードチョ−クコイルのトロイダル形の磁芯に巻回される導線は絶縁被覆銅線を複数本撚り合わせて形成したことを特徴とするノイズフィルタ。
2. 絶縁被覆銅線はエナメル被覆銅線とすることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ。