JP2006332475A - 広域周波数帯用フェライトコア - Google Patents

Abstract

【課題】
低周波から高周波までの広帯域のノイズを除去することができる広域周波数帯用フェライトコアを提供する。
【解決方法】
電気・電子機器に接続されるケーブル１００，１００に装着されて電磁ノイズを減衰させる広域周波数帯用フェライトコアが前記ケーブルを上下から挟んでケーブル表面に密着して包囲するようにケーブル収容溝が形成されたフェライトコア半割体２０ａ，２０ｂに形成され、一方のフェライトコア半割体２０ａは低周波数帯用のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトから形成され、他方のフェライトコア半割体２０ｂは高周波数帯用のＮｉ−Ｚｎ系のフェライトから形成されている。

【選択図】 図１

Description

本発明は、電気・電子機器に接続されるケーブルに装着されて電磁ノイズを減衰させるフェライトコアに関し、更に詳しくは２種類のフェライトコア半割体を組み合わせた広域周波数帯用フェライトコアに関する。

近年、車載用の機器は多様性を増し、高性能、多機能化が急速に進められてきており、これら個々の機器には電源用及び信号伝送用のケーブルがコネクタを介して接続されて、複数のケーブルがとりまとめたワイヤハーネスの状態でエンジンルーム内を配索されている。従来から、これらのケーブルが、機器の金属筐体、内部基板から発生する比較的高周波のコモンモードノイズや、モータやファン等の電気機器のスイッチング動作により発生する比較的低周波のノーマルモードノイズを受けて、ケーブル自体がアンテナのような役割を果たして輻射ノイズを放射し、周辺機器の制御に悪影響を及ぼすことは知られている。

このようなノイズへの対策として、特許文献１および特許文献２に示すように、異なる周波数特性を備えた磁性体を組み合わせて、安定した周波数特性を示すハイブリッドコアが挙げられる。

特許文献１記載のハイブリッドコアは、図４に示すように、円筒形状の２つのコアを組み合わせたもので、軟磁性体と有機結合材からなる複合磁性体コア６０ａとフェライトコア６０ｂを縦列に配置したハイブリッドコア６０である。また、この特許文献１にはこれら２種類の複合磁性体コア６０ａとフェライトコア６０ｂとを、ケーブルに対して同心円状に配置したものも記載されている。さらに、この円筒状のコアを半円筒状に分割して、分割型コアとすることも記載されている。

また、特許文献２記載のハイブリッドコアは、図５に示すように、前記軟磁性体と有機結合材からなる複合磁性体とフェライト材料の２つ以上の異なる磁気特性を有する磁性体からなるもので、前記フェライト材料からなる円筒状のフェライトコアをその軸方向に分割した半割体７０，７０に形成し、その半割体の壁内に中孔部７２を設けて、この中孔部内に前記複合磁性材料７４を収容してなるものである。

特開２０００−８２６２０号公報 特開２０００−３０６７３５号公報

しかし、上記のようなハイブリッドコアは、主に電子計算機等の信号伝送用に１００ＭＨｚ付近の高周波帯域でのノイズ除去特性を特に改良したもので、前記のような車載用の機器において要求される周波数帯域とは必ずしも一致していない。例えば、車載用のラジオにおいては１５０ｋＨｚから１０８ＭＨｚ付近の周波数帯でのノイズ除去が重要となるが、前記特許文献１および特許文献２に記載されたようなハイブリッドコアでは、１５０ｋＨｚ付近の低い周波数帯では十分なノイズ除去特性が得られない。また、このように２種類の磁性体が一体に形成されたハイブリッドコアでは、コアの成形時にその周波数特性が決められてしまい、ケーブルへの装着時に所定の周波数帯域に特性を調整することができない。また、このようなフェライトコアをケーブルに装着した際に、フェライトコア内を通り抜けるケーブルの長さが長いほど、ノイズ除去効果が高いことが知られているが、特許文献１記載のハイブリッドフェライトコアのように、２種類のフェライトコアを前後に組み合わせたものでは、コアが大型化してしまうという問題がある。

そこで本発明の解決しようとする課題は、電気・電子機器に装着して、ラジオ周波数帯全体をカバーするような低周波から高周波までの広帯域のノイズを除去することができる広域周波数帯用フェライトコアを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る広域周波数帯用フェライトコアは、電気・電子機器に接続されるケーブルに装着されて電磁ノイズを減衰させるフェライトコアであって、前記ケーブルを上下から挟んでケーブル表面に密着して包囲するようにケーブル収容溝が形成された一対のフェライトコア半割体により構成され、一方のフェライトコア半割体は低周波数帯用のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトから形成され、他方のフェライトコア半割体は高周波数帯用のＮｉ−Ｚｎ系のフェライトから形成されていることを要旨とするものである。

また、請求項２記載の広域周波数帯用フェライトコアは、前記両フェライトコア半割体には複数のケーブルを上下から挟んで前記複数のケーブルの各々の表面に密着して包囲するようにケーブルの本数に見合った複数のケーブル収容溝を備えてなることを要旨とするものである。

上記請求項１に記載される広域周波数帯用フェライトコアによれば、対をなすフェライトコア半割体がケーブルを上下から挟んでケーブル表面に密着して包囲するように形成されており、その一方のフェライトコア半割体に低周波数帯でノイズ除去効果の高いＭｎ−Ｚｎ系のフェライトを、他方のフェライトコア半割体に高周波数帯域でノイズ除去効果の高いＮｉ−Ｚｎ系のフェライトを用いているので、低周波数帯域から高周波数帯域までの広域周波数帯で良好なノイズ除去特性を得ることができる。また、これら２種類のフェライト材を組み合わせることによって、それぞれのフェライト材特有のノイズ除効果の周波数依存性が平滑化されて、周波数依存性の低い広域周波数帯用フェライトコアを得ることができる。また、この広域周波数帯用フェライトコアは、２種類のフェライトコア半割体を組み合わせて、ケーブルを上下から挟むという構成であるので、このフェライト材の組み合わせを変えるだけで、幅広い周波数帯域のノイズに対応することができ、例えば、ケーブルが装着される機器の種類や周辺環境等に応じて、機器の動作試験を行いながら最適な組み合わせを選ぶことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、このフェライトコアホルダを複数のケーブルに一度に装着できるようになっているので、その取り付け作業が容易になり、組み付け作業性が良い。

以下に本発明の実施の形態について図１〜３を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態で、フェライトコアとそのホルダの分解斜視図である。

このフェライトコア２０ａ，２０ｂは、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化金属の粉体を混合し、成形して焼成した一般的に知られているフェライトコアであり、２本並んだケーブルを上下から挟んで、ケーブル表面に密着して包囲するように半円柱状のケーブル収容溝２２，２２が形成された半割体に形成されている。そしてこのケーブル収容溝２２，２２の間には切り欠２４が形成されており、ホルダ本体１０のフェライトコア収容部１４内に設けられたフェライトコア係合片１４Ｃと係合して、半割体のフェライトコア２０ａ，２０ｂがフェライトコア収容部１４から抜落するのが防がれる。

これら対をなすフェライトコア半割体の一方のフェライトコア半割体２０ａは、低周波数帯域でノイズ除去効果の高いＭｎ−Ｚｎ系のフェライト材料から形成されており、他方のフェライトコア半割体２０ｂは高周波数帯域のノイズ除去効果の高いＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材料から形成されている。

一方、フェライトコアホルダ１０は合成樹脂材料により一体に形成されており、前記半割体のフェライトコア２０ａ，２０ｂを収容するフェライトコア収容部１４，１４が形成された、ホルダ半割体１２、１２がヒンジ１６で連結されて開閉可能に形成されている。このフェライトコア収容部１４内には、前記フェライトコア２０ａ又は２０ｂを係止するためのフェライトコア係止片１４Ｃが可撓性の薄壁１４ｂの先端に形成されている。また、フェライトコア収容部１４の底壁は、その一部が内側に切り立てられており、同じく可撓性の押圧片１４ａが形成されている。この押圧片１４ａは、半割体のフェライトコア２０ａ，２０ｂがケーブルを上下から挟んで包囲する際に、その突き合わせ面２６同士および、ケーブル表面とケーブル収容溝２２の間に隙間が生じないように、フェライトコア２０ａ，２０ｂを押さえつけるように作用する。

このホルダ半割体１２，１２のヒンジ１６，１６によって連結されていない側の辺には互いに嵌合してホルダ本体１２，１２を閉じた状態で固定するための嵌合突起１２ｃと嵌合爪１２ｂが対応する位置に設けられている。

また、フェライトコア２０ａ、２０ｂのケーブル収容溝２２，２２に対応する位置には同じく半円状のケーブル挿通孔１２ａ，１２ａが設けられて、ホルダ半割体１２，１２が互いに嵌合した際に、ケーブルがフェライトコア２０，２０内を挿通するようにになっている。

このフェライトコア２０ａ，２０ｂを機器に接続されたケーブル１００，１００に装着する過程を図２に示す。まず、図２（ａ）に示すように、一方のホルダ半割体１２に収容されたフェライトコア半割体２０ａのケーブル収容溝２２，２２に、コネクタに接続されたケーブル１００，１００を載置し、他方のホルダ本体１２をヒンジ１６を介して回転させて、ホルダ半割体１２，１２を閉じて、嵌合爪１２ｂと嵌合突起１２ｃを嵌合させて固定する。

前記フェライトコア収容部１４内に収容されたフェライトコア半割体２０ａ，２０ｂは、ホルダ半割体１２，１２の外壁の端面よりも、若干上方に突出して、フェライトコア収容部１４，１４に収容されており、ホルダ本体１２，１２が閉じた状態で嵌合したときに、ケーブルとより密着しやすい構造となっている。

一般にこのようなフェライトコアによるノイズ除去特性はそのフェライトコアの示すインピーダンスによって比較され、インピーダンスの高い方がノイズ除去効果が高いことが知られている。そこで、本発明の実施形態であるＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体とＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせたものと、従来のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体同士を組み合わせたもの及びＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体同士を組み合わせたもののインピーダンスの周波数特性を図３に示す。

図３（ａ）は前記フェライトコアホルダ１０のフェライトコア収容部１４，１４の一方にＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体２０ａ（比透磁率μ＝２３００）を収容し、他方のフェライトコア収容部にはＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体２０ｂ（比透磁率μ＝６００）を収容したもの（実施例１）のインピーダンスの周波数依存性と、前記フェライトコア収容部１４，１４の両方に前記Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体２０ａを収容したもの（比較例１）のインピーダンスの周波数依存性とを比較したものである。図３（ｂ）は、前記実施例１のインピーダンスの周波数依存性と前記フェライトコア収容部１４，１４の両方に前記Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体２０ａを収容したもの（比較例２）のインピーダンスの周波数依存性とを比較したものである。

図３（ａ）に示すように、比較例１のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体同士を組み合わせた場合は、周波数の増加に伴ってインピーダンスは徐々に増加するが、３ＭＨｚ付近で飽和した後は１００ＭＨｚ付近まで緩やかに低下し、更に周波数が上昇すると再びインピーダンスも増加する。一方、実施例１のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体とＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせたもののインピーダンスは、周波数の増加に伴って比例的に上昇していき、３ＭＨｚ以降もその増加の割合は小さくなるものの、ほぼ一定の割合で増加していく。７ＭＨｚ付近までは比較例１の方が、実施例１よりも高いインピーダンスを示しているが、それ以上の周波数では実施例１のインピーダンスが比較例１のインピーダンスを上回り、前記比較例１のように１００ＭＨｚ付近で低下してしまうこともない。

図３（ｂ）に示すように、比較例２のＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体同士を組み合わせた場合は、周波数の増加に伴ってインピーダンスは徐々に上昇していき、１００ＭＨｚ付近で飽和する。これを実施例１のインピーダンスと比較すると、７ＭＨｚ以上では比較例２の方が高いインピーダンスを示しているが、７ＭＨｚ以下の周波数では、実施例１のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体とＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせたフェライトコアが高いインピーダンスを示している。

このように、実施例１のフェライトコアにおいては、比較例１のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコアが示す１０ＭＨｚ以上でインピーダンスが低下するという特性が、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせることによって補正され、さらに、比較例２のＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコアが示す１０ＭＨｚ以下でインピーダンスが低いという特性が、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体と組み合わせることによって補正されることになる。これにより、実施例１のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体とＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせたフェライトコアは、１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ付近までの幅広い周波数帯域のノイズを効率良く除去することができる。

また、電気・電子機器の実装に際しては、事前にどのような周波数のノイズが発生するか、正確に予測することは困難であり、動作試験等を繰り返しながら最適な磁性体コアを選ぶ必要がある。本発明に係るフェライトコアは異なる磁性体がそれぞれフェライトコア半割体に形成されており、これらを組み合わせるというものであるので、この組み合わせを変えるだけで、機器の実際の使用状態で発生するノイズに対応することができる。

以上説明したように、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体とＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコア半割体を組み合わせてケーブルに装着すれば、それぞれのフェライトコア特有の周波数特性が平滑化され、１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ付近までの幅広い周波数帯で、周波数依存性の小さい安定したノイズ除去性能を発揮する広域周波数帯用フェライトコアとすることができる。また、この広域周波数帯用フェライトコアは、２種類のフェライトコア半割体を組み合わせて、ケーブルを上下から挟むという構成であるので、このフェライト材の組み合わせを変えるだけで、幅広い周波数帯域のノイズに対応することができ、例えば、ケーブルが装着される機器の種類や周辺環境等に応じて、機器の動作試験を行いながら最適な組み合わせを選ぶことができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本実施形態では、２本のケーブルが並んで配置された場合の例を示したが、ケーブルの本数は１本でも、２本以上でも良いことは言うまでもない。

また、フェライトコア半割体の材料も、本実施例で用いた以外の組成および磁性を持ったＮｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトでも適用でき、さらに、フェライト以外の磁性体でも、異なる周波数特性を備えたコア半割体を組み合わせてケーブルに装着することで、所定の周波数帯域のノイズに対応することが可能である。

さらに、本発明に係るフェライトコアホルダは、モータ等の電源コネクタに接続されるケーブルだけでなく、差動電線等の信号線にも取り付けることができ、また車載用のケーブルだけに限らず、その他にもコネクタに接続されたケーブルであれば好適に用いることができる。

本発明に係るフェライトコアホルダは、取り付けが容易な、電線の端末に接続されたコネクタに固定可能なフェライトコアホルダとして、例えば、自動車用ワイヤハーネス等に好適に利用することができる。

は本発明の第１の実施形態で、フェライトコアホルダの分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１に示したフェライトコアをケーブルに装着する過程を示した斜視図である。 （ａ）は実施例１と比較例１のインピーダンスの周波数依存性とを比較したものであり、図３（ｂ）は実施例１と比較例２のインピーダンスの周波数特性を比較したものである。 特許文献１に記載された従来のハイブリッドコアの一例である。 特許文献２に記載された従来のハイブリッドコアの一例である。

符号の説明

１０ フェライトコアホルダ（ホルダ本体）
１２，１２ ホルダ半割体
１２ｂ 嵌合爪
１２ｃ 嵌合突起
１４ フェライトコア収容部
１６ ヒンジ
２０ａ Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコア半割体
２０ｂ Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア半割体
１００ ケーブル

Claims (2)

1. 電気・電子機器に接続されるケーブルに装着されて電磁ノイズを減衰させるフェライトコアであって、前記ケーブルを上下から挟んでケーブル表面に密着して包囲するようにケーブル収容溝が形成された一対のフェライトコア半割体により構成され、一方のフェライトコア半割体は低周波数帯用のＭｎ−Ｚｎ系のフェライトから形成され、他方のフェライトコア半割体は高周波数帯用のＮｉ−Ｚｎ系のフェライトから形成されていることを特徴とする広域周波数帯用フェライトコア。
2. 前記両フェライトコア半割体には複数のケーブルを上下から挟んでこれら複数のケーブルの各々の表面に密着して包囲するようにケーブルの本数に見合った複数のケーブル収容溝を備えてなることを特徴とする請求項１記載の広域周波数帯用フェライトコア。

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