JP2009252938A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】効率のよい冷却機構を備えたノイズフィルタの提供。
【解決手段】、導線４２が巻回されたコア４１と、コア４１に巻回された導線４２に絶縁体の樹脂シート３３を介して当接する金属フィン３と、コア４１及び金属フィン３を収容するベース２及びカバーと、ベース２及びカバー内に大気を取り込むと共に金属フィン３に形成された複数の羽根を備えるフィン部３２上で取り込んだ大気を流動させるファン５と、を備え、導線４２と金属フィン３との間には、注型樹脂が充填されたノイズフィルタを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明はノイズフィルタに関し、特に冷却機構を備えたノイズフィルタに関する。

従来、例えば２００Ａの大電流を扱う電気機器において、コアとコイルとを備えたノイズフィルタが用いられている。大電流が流れるノイズフィルタにおいては、ジュール熱等により発熱する場合があり、この発熱を抑える為、保護兼放熱板として金属ケースを備えたノイズフィルタが公知となっている。またより冷却性を増す為に、特許文献１に示されるように、ケース内に冷却用のファンを備えたノイズフィルタが開示されている。
実開平５−２１５２５号公報

特許文献１に示されるノイズフィルタでは、ケース内に気流を発生させてケース外に廃棄することによりコイル等の発熱個所を冷却することはできる。しかし、コイルに対する気流に無駄があり、十分な冷却効果を上げることができずにいた。そこで、本発明は、効率のよい冷却機構を備えたノイズフィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、導線が巻回されたコアと、コアに巻回された導線に少なくとも一部が絶縁体を介して当接する金属フィンと、コア及び金属フィンを収容するケースと、ケース内に大気を取り込むと共に金属フィンの表面上で取り込んだ大気を流動させるファンと、を備えたノイズフィルタを提供する。

このような構成によると、コアに巻回された導線等からの発熱を金属フィンに伝達させるとともに金属フィン表面に大気を流動させることができる。よって金属フィンを介して、好適にノイズフィルタの熱を大気中に発散することができる。

上記構成のノイズフィルタにおいて、絶縁体は固体状の樹脂素材、好ましくは樹脂シートから構成されていることが好ましい。

このような構成によると、金属フィンと導線との間に、固体状の絶縁体が配置されるため、確実に金属フィンと導線とを絶縁することができる。

またケースは金属製であると共に金属フィンと接触していることが好ましい。このような構成によると、ケースの熱伝導率が高くなり、かつ金属フィンからケースへと熱伝導により多量の熱量を移動させることができる。よってケースを放熱板として好適に利用することができ、より冷却効率を高めることができる。

またコアに巻回された導線と金属フィンの間には、注型樹脂が充填されていることが好ましい。

このような構成によると、導線と金属フィンとの間のエアギャップをなくすことができ、導線から金属フィンへの熱伝導効率を増してより冷却効率を高めることができる。

またケース内において、大気の流動における金属フィンの上流側に配置される電子部品を更に備えていることが好ましい。

このような構成によると、電子部品を未だ熱交換が行われていない大気により冷却することができ、電子部品に導線等からの熱が大気を介して伝熱されることが抑制される。

またファンと金属フィンとの間には、導風板が設けられていることが好ましい。このような構成によると、ファンに起因して発生する気流の大部分を金属板の表面に流すことができ、金属フィンの冷却効率をより高めることができる。

また導線は断面が略長方形の平角線から構成されると共に、複数本の平角線が重ね合わされて構成されていることが好ましい。

このような構成によると、導線の断面積を大きく取ることができるため、直流抵抗を減じることができる。よって導線の発熱を低減することができる。

また金属フィンは、底壁部と、底壁部の一端縁及び他端縁からそれぞれ上方に立設される一対の羽根列とを有し、コアは、一対の羽根列の間であって底壁部上に載置され、ファンは、コア上方に配置され、ケースは複数の壁から構成され、ファン上方に位置する壁と、金属フィンに対して一端縁の外側と他端縁の外側とに位置する壁とにそれぞれ開口が形成されていてもよい。

このような構成によると、開口からケース内に流入する大気が好適に金属フィン表面を流れることができる。

また金属フィンは、コア上に載置され、ケース内においてコアは、ケースの一端と他端との間に載置され、ケース内においてファンは、コアより一端側に配置され、ケースは、コアより一端側かつファン近傍位置とコアより他端側位置とにそれぞれ開口が形成されていてもよい。

このような構成によると、ファンをケース端部のデッドスペースに配置することができ、ノイズフィルタを低背化することができる。

本発明のによれば、効率よく冷却されるノイズフィルタを提供することができる。

以下、本発明の第一の実施の形態に係るノイズフィルタについて、図１から図３に基づき説明する。図１に示されるノイズフィルタ１は、電源用のノイズフィルタであり、ベース２とカバー７とから筐体であるケースが規定されており、カバー７によってベース２上を覆って構成されている。図２に示されるように、ベース２上には、金属フィン３と、コイル部４と、ファン５とが主に載置されている。

ベース２は、板状の金属板が折り曲げられて構成されており、略長方形の底壁部２１と、底壁部２１の長手方向の両端縁から上方へ向けて立設される一対の第一側壁部２２，２２とを備えている。また一対の第一側壁部２２，２２には、図示せぬ電源及び電子機器に接続される端子台２３，２３がそれぞれ設けられている。

金属フィン３は、アルミ等の熱伝導性が優れる素材から構成されており、図３に示されるように底部３１と底部３１の両端から上方へと向けて延出される一対のフィン部３２，３２とを備えている。底部３１は、底壁部２１と面当接可能に構成されており、金属フィン３がベース２上に載置された状態で、底壁部２１と当接する。このような構成により、金属フィン３からベース２に熱を伝えることができ、ベース２を放熱板として好適に利用することができる。一対のフィン部３２，３２には、それぞれ上下方向に延びる複数のリブ状の羽根部３２Ａ、３２Ａが設けられており、羽根部３２Ａ，３２Ａを設けることによりフィン部３２，３２の表面積を増加させている。また図３に示されるように、金属フィン３において底部３１の上面には、絶縁性及び良熱伝導性の樹脂シート３３が設けられている。

コイル部４は、コア４１と、三本の導線４２と、枠体４３とから主に構成されている。コア４１は、略コの字状の一対の分割コアから構成されており、略コの字形状の先端部分をそれぞれ枠体４３内に挿入して突き合わせることにより閉磁路を構成している。導線４２は、平角線を二本合わせて構成されており、コア４１の周囲に巻回されるコイル４２Ａと、コイル４２Ａの両端に設けられて端子台２３，２３にそれぞれ接続される継線部４２Ｂ、４２Ｂとから主に構成されている。導線４２は、平角線を二本合わせて構成されているが、この構成により導線４２の断面積を大きく取ることができ、直流抵抗を減じることができる。コイル４２Ａは、通電時に発熱個所になるが、直流抵抗が低いため、コイル４２Ａでの発熱を低減することができる。また一般に導線は、同じ断面積であるならば、一本の太い導線より、複数本の細い線からなる導線の方が柔軟性は増すため、二本の平角線を合わせて導線４２を構成することにより、巻回して構成されるコイル４２Ａを容易に構成することができる。枠体４３は、コア４１が挿入されると共にコイル４２Ａが装着される図示せぬ筒部と、三本のコイル４２Ａを区分けする複数の鍔部４３Ａとから構成されている。図二に示されるようにコイル部４を金属フィン３上に載置する際には、コイル４２Ａと底壁部２１との間に樹脂シート３３が挟まれるため、コイル４２Ａと金属フィン３とが短絡することは抑制される。またコイル部４と金属フィン３との間には、図示せぬ注型樹脂が充填されている。よってコイル４２Ａと金属フィン３との間にエアギャップが形成されることが抑制され、コイル４２Ａから金属フィン３に図示せぬ注型樹脂を介して熱を伝達することができる。

ファン５は、図２及び図３に示されるように回転駆動される羽根部５１と、羽根部５１を支持する台部５２とを備えており、台部５２が金属フィン３上に載置されて、羽根部５１がコイル４２Ａの上方に位置するよう、構成されている。また羽根部５１には、羽根部５１を駆動するモータへの電力供給用のコード５２Ａが設けられている。

図２に示されるように、金属フィン３と、コイル部４と、ファン５とを、底壁部２１上に載置した状態で、一方側のフィン部３２と一方側の第一側壁部２２との間、及び他方側のフィン部３２と他方側の第一側壁部２２との間には、それぞれ電子部品であるコンデンサ６，６が、配置されており、これらコンデンサ６，６はそれぞれ端子台２３，２３で導線４２の一方側の継線部４２Ｂと他方側の継線部４２Ｂとにそれぞれ接続されている。

図１に示されるように、カバー７は、略長方形の上壁部７１と、上壁部７１の短手方向の両端縁から垂下される一対の第二側壁部７２，７２とを備えて構成されている。ファン５等をベース２に装着した状態で上壁部７１の羽根部５１（図２）上方となる位置には、流出孔７１ａが形成されている。また第二側壁部７２の下端近傍には、一方側の第一側壁部２２側位置から他方側の第一側壁部２２側位置にかけて流入口７２ａが形成されている。

上記構成のノイズフィルタ１において、ファン５を駆動し、冷却する際には、ファン５を流出孔７１ａからノイズフィルタ１内の空気が大気中に流出するように駆動してカバー７内を負圧にして、流入口７２ａから外気を取り入れる。流入口７２ａからノイズフィルタ１内に流入した外気は、金属フィン３のフィン部３２の表面を通過した後に羽根部５１により流出孔７１ａからノイズフィルタ１外に流出するため、金属フィン３は常に外気により冷却されることになる。金属フィン３には、コイル部４での発熱が伝達されている為、金属フィン３が冷却されることによってコイル部４も冷却され、好適にノイズフィルタ１を冷却することができる。

またコンデンサ６，６は、流入口７２ａから流出孔７１ａまでの通路においてフィン部３２より上流側に位置している。よってコンデンサ６，６にフィン部３２での熱交換により暖められた外気が当たることは抑制され、コンデンサ６，６が暖められることは抑制される。

次に本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタ１０１について、図４から図８に基づき説明する。図４に示されるノイズフィルタ１０１は、主な構成において、第一の実施の形態に係るノイズフィルタ１と同じであり、図５に示されるように、ベース１０２と、金属フィン１０３と、コイル部１０４と、ファン１０５と、コンデンサ１０６と、カバー１０７（図４）とを備えている。

ベース１０２は、板状の金属板が折り曲げられて構成されており、略長方形の底壁部１２１と、底壁部１２１の長手方向の両端縁から上方へ向けて立設される一対の第一側壁部１２２，１２２とを備えている。一対の第一側壁部１２２，１２２には、図示せぬ電源及び電子機器に接続される端子台１２３，１２３がそれぞれ設けられている。また一方の第一側壁部１２２から、底壁部１２１の短手方向の縁部に沿って延設されるファン支持部１２２Ａが設けられており、ファン支持部１２２Ａには、孔１２２ａが形成されている。

コイル部１０４は、第一の実施の形態のコイル部１０４と略同じ構成であり、図６に示されるように、コア１４１と、三本の導線１４２と、枠体１４３とから主に構成され、導線１４２は、コイル１４２Ａと継線部１４２Ｂ、１４２Ｂを備えている。

金属フィン１０３は、アルミ等の熱伝導性が優れる素材から構成されており、一方縁と他方縁とがＲ状に構成され一方側の縁部から他方側の縁部に向かって延びる複数のリブ状の羽根１３１Ａを備えるフィン部１３１と、フィン部１３１の四隅から下方へと向けて延出される四本の足部１３２とを備えている。この四本の足部１３２が枠体１４３上に載置された状態で、金属フィン１０３がコイル部１０４上に配置される。またフィン部１３１の図示せぬ下面には、図示せぬ樹脂シートが配置されてコイル１４２Ａと金属フィン１０３との絶縁を保ち、かつ図５に示される状態において、金属フィン１０３とコイル部１０４との間には、注型樹脂が充填されて、コイル１４２Ａの発熱を金属フィン１０３に好適に伝達可能にしている。

金属フィン１０３が載置されたコイル部１０４をベース１０２の長手方向の略中央に載置した状態で、金属フィン１０３及びコイル部１０４と、一方の第一側壁部１２２との間に位置するファン支持部１２２Ａにおいて孔１２２ａ位置にファン１０５が装着されている。

コンデンサ１０６は、金属フィン１０３が載置されたコイル部１０４をベース１０２の長手方向の略中央に載置した状態で、金属フィン１０３及びコイル部１０４と、一方の第一側壁部１２２との間、及び他方の第一側壁部１２２との間のそれぞれに配置されており、これらコンデンサ１０６，１０６はそれぞれ端子台１２３，１２３で導線１４２の一方側の継線部１４２Ｂと他方側の継線部１４２Ｂとにそれぞれ接続されている。

また金属フィン１０３が載置されたコイル部１０４をベース１０２の長手方向の略中央に載置した状態で、図７に示されるように、金属フィン１０３及びコイル部１０４と一方の第一側壁部１２２との間の空間、及び他方の第一側壁部１２２との間の空間をそれぞれ覆うように、導風板１０８、１０８がそれぞれ設けられている。一方側の導風板１０８には、ファン支持部１２２Ａに装着されたファン１０５が内蔵される為、導風板１０８で覆われた空間内の空気はファン１０５により孔１２２ａから排出することができる。この時に導風板１０８内は負圧になる為、導風板１０８と金属フィン１０３との間の隙間であるフィン部１３１の羽根１３１Ａの隙間から導風板１０８内に空気が流入する。また図８に示されるように、他方の導風板１０８の側面部分には、開孔１０８ａが形成されており、開孔１０８ａから導風板１０８内部に流入した空気は、導風板１０８とフィン部１３１の羽根１３１Ａの隙間から流出可能である。よって、ベース２において、金属フィン１０３及びコイル部１０４と一方の導風板１０８とで区切られる空間と、金属フィン１０３及びコイル部１０４と他方の導風板１０８とで区切られる空間は、フィン部１３１の羽根の間に形成される隙間により連通する。

図４に示されるように、カバー１０７は、略長方形の上壁部１７１と、上壁部１７１の短手方向の両端縁から垂下される一対の第二側壁部１７２，１７２とを備えて構成されている。カバー１０７をベース１０２に装着した状態でファン支持部１２２Ａと重なる一方の第二側壁部１７２において、孔１２２ａ位置には、流出孔１７２ａが形成されている。また他方の第二側壁部１７２において、開孔１０８ａと重なる位置には、図示せぬ流入口が形成されている。

上記構成のノイズフィルタ１０１において、ファン１０５を駆動し冷却する際には、流出孔１７２ａから一方の導風板１０８内の空気が大気中に流出するようにファン１０５を駆動し、一方の導風板１０８内を負圧にする。他方の導風板１０８内の空間は、図示せぬ流入口及び開孔１０８ａで外気と連通すると共に、フィン部１３１の羽根の間の隙間を通じて一方の導風板１０８内の空間に連通しているため、一方の導風板１０８内の空間が負圧になることにより、他方の導風板内の空気がフィン部１３１を介して一方の導風板１０８内に流入し、この時に金属フィン１０３がフィン部１３１を流れる空気により冷却される。一方と他方との導風板１０８，１０８が有ることにより、図示せぬ流入口からノイズフィルタ１０１内に流入した外気の大部分を金属フィン１０３のフィン部１３１に流通させることができ、金属フィン１０３での冷却効率をより高めることができる。またファン１０５は、ベース２内の本来はデッドスペースとなるところに配置されているため、第一の実施の形態のノイズフィルタ１に比べて低背化することができ、より小型化することができる。

また第二の実施の形態の変形例として、図９に示されるような、金属フィン２０３を金属フィン１０３に換えて用いてもよい。この金属フィン２０３は、略正方形の金属板に一方側の縁部から他方側の縁部に向かって延びる複数のリブ状の羽根２３１Ａが設けられた構成を採っている。このような構成によると、金属フィンの形状をより単純化することができ、生産性を増すことができる。

一般に大電流が流れるノイズフィルタにおいては、筐体を大きくすることにより発熱を発散している。しかし、第一及び第二の実施の形態に示されるノイズフィルタのように金属フィンとファンとで強制的に冷却することにより、例えば従来の１００Ａ程度に用いられるノイズフィルタの大きさで、２００Ａに耐えられるノイズフィルタを提供することができ、従来のノイズフィルタに比べてより小型化を図ることができる。

また第一の実施の形態及び第二の実施の形態の何れにおいても、絶縁性の樹脂シートを備えているが、この樹脂シートは、例えばシリコーン樹脂を基材とした弾性変形してコイルと密着性の高いシートを用いることもできる。またシリコーン樹脂のシートは熱伝導性も優れるため、コイルから金属フィンへの熱伝達をより好適に行うことができる。

本発明の第一の実施の形態に係るノイズフィルタの斜視図。 本発明の第一の実施の形態に係るノイズフィルタの内部の斜視図。 本発明の第一の実施の形態に係るノイズフィルタのファンと金属フィンとコイル部とを示す分解斜視図。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの斜視図。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの内部の斜視図（導風板無し）。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの金属フィンとコイル部とを示す分解斜視図。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの内部の一方向から見た斜視図（導風板有り）。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの内部の他方向から見た斜視図（導風板有り）。 本発明の第二の実施の形態に係るノイズフィルタの金属フィンの他の変形例に係る斜視図。

符号の説明

１・・ノイズフィルタ ２・・べース ３・・金属フィン ４・・コイル部
５・・ファン ６・・コンデンサ ７・・カバー ２１・・底壁部 ２２・・第一側壁部
２３・・端子台 ３１・・底部 ３２・・フィン部 ３２Ａ・・羽根部
３３・・樹脂シート ４１・・コア ４２・・導線 ４２Ａ・・コイル
４２Ｂ・・継線部 ４３・・枠体 ４３Ａ・・鍔部 ５１・・羽根部 ５１Ａ・・コード
５２・・台部 ７１・・上壁部 ７１ａ・・流出孔 ７２・・第二側壁部
７２ａ・・流入口 １０１・・ノイズフィルタ １０２・・べース
１０３・・金属フィン １０４・・コイル部 １０５・・ファン １０６・・コンデンサ
１０７・・カバー １０８・・導風板 １０８ａ・・開孔 １２１・・底壁部
１２２Ａ・・ファン支持部 １２２・・第一側壁部 １２２ａ・・孔 １２３・・端子台
１３１・・フィン部 １３１Ａ・・羽根 １３２・・足部 １４１・・コア
１４２Ａ・・コイル １４２・・導線 １４２Ｂ・・継線部 １４３・・枠体
１７１・・上壁部 １７２ａ・・流出孔 １７２・・第二側壁部 ２０３・・金属フィン
２３１Ａ・・羽根

Claims (9)

1. 導線が巻回されたコアと、
   該コアに巻回された該導線に少なくとも一部が絶縁体を介して当接する金属フィンと、
   該コア及び該金属フィンを収容するケースと、
   該ケース内に大気を取り込むと共に該金属フィンの表面上で取り込んだ該大気を流動させるファンと、を備えることを特徴とするノイズフィルタ。
2. 該絶縁体は固体状の樹脂素材、好ましくは樹脂シートから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
3. 該ケースは金属製であると共に該金属フィンと接触していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のノイズフィルタ。
4. 該コアに巻回された導線と該金属フィンの間には、注型樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のノイズフィルタ。
5. 該ケース内において、該大気の流動における該金属フィンの上流側に配置される電子部品を更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載のノイズフィルタ。
6. 該ファンと該金属フィンとの間には、導風板が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載のノイズフィルタ。
7. 該導線は断面が略長方形の平角線から構成されると共に、複数本の該平角線が重ね合わされて構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一に記載のノイズフィルタ。
8. 該金属フィンは、底壁部と、該底壁部の一端縁及び他端縁からそれぞれ上方に立設される一対の羽根列とを有し、
   該コアは、該一対の羽根列の間であって該底壁部上に載置され、
   該ファンは、該コア上方に配置され、
   該ケースは複数の壁から構成され、該ファン上方に位置する壁と、該金属フィンに対して該一端縁の外側と該他端縁の外側とに位置する壁とにそれぞれ開口が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一に記載のノイズフィルタ。
9. 該金属フィンは、該コア上に載置され、
   該ケース内において該コアは、該ケースの一端と他端との間に載置され、
   該ケース内において該ファンは、該コアより一端側に配置され、
   該ケースは、該コアより一端側かつ該ファン近傍位置と該コアより該他端側位置とにそれぞれ開口が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一に記載のノイズフィルタ。

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