JP2010182875A - Common mode choke coil and noise filter - Google Patents
Common mode choke coil and noise filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010182875A JP2010182875A JP2009025057A JP2009025057A JP2010182875A JP 2010182875 A JP2010182875 A JP 2010182875A JP 2009025057 A JP2009025057 A JP 2009025057A JP 2009025057 A JP2009025057 A JP 2009025057A JP 2010182875 A JP2010182875 A JP 2010182875A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- common mode
- mode choke
- choke coil
- gap
- noise filter
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば、商用電源や電源系統内部の電力線、またはアース線に接続され、電源側から流出する高周波の脈動成分やノイズを抑制するために用いられるノイズフィルタ、および、このようなノイズフィルタに適用されるコモンモードチョークコイルに関する。 The present invention relates to, for example, a noise filter that is connected to a commercial power supply, a power line inside a power supply system, or a ground line, and is used to suppress high-frequency pulsation components and noise flowing out from the power supply side, and such a noise filter. The present invention relates to a common mode choke coil applied to the above.
半導体電力変換装置などの電源装置に使用されるノイズフィルタであるフィルタリアクトルとして、コモンモードノイズ(漏れ電流)対策用のコモンモードチョークコイルと、スイッチングリプル低減用のノーマルモードチョークコイルとの2種類のものがよく知られている。
図8は、一般的なコモンモードチョークコイルとノーマルモードチョークコイルを用いた従来のノイズフィルタの構成例を表す回路図である。
図8において、ノイズフィルタ80には、入力側端子Ri、Si、Eiと出力側端子Ro、So、Eoの間に、図示のようにコモンモードチョークコイルLc1とノーマルモードチョークコイルLn1が設けられている。入力側端子Ri、Si、Eiは電源81に接続され、出力側端子Ro、So、Eoは図示しない電気機器に接続される。
Two types of filter reactors, which are noise filters used in power supply devices such as semiconductor power converters, are a common mode choke coil for countermeasures against common mode noise (leakage current) and a normal mode choke coil for reducing switching ripple. Things are well known.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional noise filter using a general common mode choke coil and a normal mode choke coil.
In FIG. 8, the
また、ノイズ低減用のコンデンサCx1がコモンモードチョークコイルLc1の電源81側における入力側端子Ri、Si間に接続されている。
また、コモンモードチョークコイルLc1の出力側のS相のラインと接地間にノイズ低減用のコンデンサCy1が接続され、コモンモードチョークコイルLc1の出力側のR相のラインと接地間にノイズ低減用のコンデンサCy2が接続されている。
更に、コモンモードチョークコイルLc1の出力側のS相のラインとR相のライン間には、ノイズ低減用のコンデンサCx2が接続されている。
図8のノイズフィルタにおけるようにコモンモードチョークコイルLc1を配置することは、特許文献によっても公知の技術である(例えば、特許文献1参照)。
A noise reducing capacitor Cx1 is connected between the input side terminals Ri and Si on the
A noise reducing capacitor Cy1 is connected between the S-phase line on the output side of the common mode choke coil Lc1 and the ground, and a noise reducing capacitor is connected between the R-phase line on the output side of the common mode choke coil Lc1 and the ground. A capacitor Cy2 is connected.
Further, a noise reduction capacitor Cx2 is connected between the S-phase line and the R-phase line on the output side of the common mode choke coil Lc1.
Arranging the common mode choke coil Lc1 as in the noise filter of FIG. 8 is a known technique even in the patent literature (see, for example, patent literature 1).
また、図8のノイズフィルタにおけるようにノーマルモードチョークコイルLn1を配置することも、特許文献によっても公知の技術である(例えば、特許文献2参照)。
コモンモードチョークコイルは従来より種々改良が提案されている。以下に、それらの提案のうちの数例について説明する。
(ノーマルモードチョークコイルとの一体化)
コモンモードチョークコイルは、本来コモンモードのノイズを低減するためのノイズ対策部品であるが、その漏れインダクタンス成分を利用してノーマルモードのノイズを低減するためにも用いられる。
Further, the arrangement of the normal mode choke coil Ln1 as in the noise filter of FIG. 8 is also a known technique according to the patent literature (see, for example, patent literature 2).
Various improvements have been proposed for the common mode choke coil. Below, some examples of those proposals will be described.
(Integrated with normal mode choke coil)
The common mode choke coil is originally a noise countermeasure component for reducing common mode noise, but is also used for reducing normal mode noise by utilizing its leakage inductance component.
しかしながら、ノーマルモード成分のノイズが大きく、漏れインダクタンス成分を利用した抑圧だけでは、十分に低減できない場合がある。このような場合には、図8に示されたようにコモンモードチョークコイルとノーマルモードチョークコイルの双方のコイルが必要となり、部品点数増加や装置の大型化といった問題が発生する。
上述のような大型化の問題に対処するために、図9に示すように電力変換装置の整流ダイオード後段の直流部にチョークコイルを配置してノイズフィルタを構成するといった技術が既に提案されている(例えば、特許文献3参照)。
However, the noise of the normal mode component is large, and there are cases where it cannot be sufficiently reduced only by suppression using the leakage inductance component. In such a case, both the common mode choke coil and the normal mode choke coil are required as shown in FIG. 8, and problems such as an increase in the number of parts and an increase in the size of the apparatus occur.
In order to cope with the problem of the enlargement as described above, a technique has already been proposed in which a noise filter is configured by arranging a choke coil in the direct current portion of the rectifier diode in the power converter as shown in FIG. (For example, refer to Patent Document 3).
この提案は、即ち、直流部の高圧側と低圧側とのラインに分割してチョークコイルを配置してフィルタを構成するものであり、コモンモード成分とノーマルモード成分の両方の減衰特性が得られるように一体化して謂わば複合特性を有すチョークコイルを構成するというものである。
上述における複合特性を有すチョークコイルは、具体的には次のように構成することが提案されている。
図10は、コモンモードチョークコイルと同様に巻線を巻装しながら、漏れインダクタンスを増大させてノイズフィルタ部の小型化を図ったものである(例えば、特許文献4参照)。
In this proposal, that is, a filter is configured by dividing a choke coil into a high-voltage side and a low-voltage side line of the DC section, and attenuation characteristics of both a common mode component and a normal mode component can be obtained. In this way, a choke coil having a so-called composite characteristic is constructed.
Specifically, the choke coil having the composite characteristics described above has been proposed to be configured as follows.
FIG. 10 shows a reduction in the size of the noise filter unit by increasing the leakage inductance while winding the winding in the same manner as the common mode choke coil (see, for example, Patent Document 4).
図10のノイズフィルタでは、巻線111および112を巻装するコア121におけるコイルの巻装に利用されない対向部分から相互に突出して接近するような対を成す突起部122および123を形成し、これらの突起部122および123に積極的に漏れ磁束が通るようにして、各巻線111および112毎に独立した閉磁路が形成されるようにする。これにより、一般的なコモンモードチョークコイルよりも大きな漏れインダクタンスを形成できることから、ノイズのノーマルモード成分を抑圧できる。
In the noise filter of FIG. 10, a pair of
以上の他にも、大きなコモンモードインダクタンスとノーマルモードインダクタンスとを合わせ持った小型のコモンモードノイズ、ノーマルモードノイズ、および、高周波ノイズを抑制することが可能なノイズ防止チョークコイルを実現するための技術が提案されている。
例えば、同径の2つの有底筒状容器の様な外筒コア同士と、外筒の中軸と同軸の同径の2つの中空状内筒コア同士を、それらの各一方の開口側を対向させて、環状のギャップスペーサを介して組み合わせると共に、内部空間に環状の巻線を収納した構造のノイズ防止チョークコイルも提案されている(例えば、特許文献5等参照)。
In addition to the above, a technology for realizing a noise prevention choke coil that can suppress small common mode noise, normal mode noise, and high frequency noise that have both large common mode inductance and normal mode inductance Has been proposed.
For example, two outer cylindrical cores such as two bottomed cylindrical containers having the same diameter and two hollow inner cylindrical cores having the same diameter coaxial with the central axis of the outer cylinder are opposed to each other on the opening side. In addition, a noise preventing choke coil having a structure in which an annular winding is housed in an internal space while being combined via an annular gap spacer has been proposed (see, for example, Patent Document 5).
(磁気飽和の回避)
一方、コモンモードチョークコイルは、ノーマル成分の電流による磁束を打ち消す向きにコアに巻線を施すことから、磁気飽和しにくい構成となっている。しかしながら、外部からコモンモード成分のノイズがコモンモードチョークコイルに印加されると磁気飽和してしまう。
ここに、コモンモード成分のノイズとは、例えば、 JEM-TR177 産業用に用いる電気機器の方形波インパルスノイズイミュニティ試験指針(日本電機工業会技術資料…非特許文献1)に記載されているようなノイズである。
上述のようなノイズを回避するために、コモンモードチョークコイルにギャップを設ける提案がされている(例えば、特許文献6参照)。
(Avoiding magnetic saturation)
On the other hand, the common mode choke coil has a configuration in which magnetic saturation is difficult because the winding is applied to the core in a direction to cancel the magnetic flux caused by the current of the normal component. However, when noise of a common mode component is applied to the common mode choke coil from the outside, magnetic saturation occurs.
Here, the noise of the common mode component is, for example, as described in JEM-TR177 Guidelines for Square Wave Impulse Noise Immunity Test for Electrical Equipment Used for Industrial Use (Technical Document of the Japan Electrical Manufacturers' Association, Non-Patent Document 1) It is noise.
In order to avoid the noise as described above, a proposal has been made to provide a gap in the common mode choke coil (see, for example, Patent Document 6).
特許文献6における提案では、図11および図12に示すように2つのコモンモードチョークコイル131a、131bのコア132a、132bの対応する各端部を対向させ数μm程度の微小ギャップ133a、133b介して接合した構造のものとし、大電流が流れてもコアが飽和しないように直流頂上特性を改善している。
しかしながら、ギャップを設けることでインダクタンスが小さくなるため、複数個のコモンモードチョークコイルを直列接続して用いることが必要となる。
数百kHzのノイズを低減することを想定した場合には、ギャップを有しない場合と同等のインダクタンス値を得ることが必要であり、直列接続して用いることが必須である。
In the proposal in Patent Document 6, as shown in FIGS. 11 and 12, the corresponding ends of the
However, since the inductance is reduced by providing the gap, it is necessary to use a plurality of common mode choke coils connected in series.
When it is assumed that noise of several hundred kHz is reduced, it is necessary to obtain an inductance value equivalent to the case where there is no gap, and it is essential to use them in series connection.
(高周波対策用コイル)
また、コモンモードチョークコイルの高周波特性を改善するために、巻線間浮遊容量を低減するような巻線の巻装方法も提案されている。
図13は、インダクタの巻線の巻装方法に関する従来の提案の一例を示す図である。図13では、巻線の各ターンに番号が附されている。図13の例では、1ターン目から10ターン目がひとまとまりのコイルを成し、同様に、11ターン目から20ターン目、および、21ターン目から30ターン目が各ひとまとまりのコイルを成している。
巻線の巻き始めから、巻き終わりまで、巻き線が重ならないように巻くことで、巻き線間浮遊容量を低減し高周波特性を改善している(例えば、非特許文献2参照)。
(High-frequency coil)
Further, in order to improve the high frequency characteristics of the common mode choke coil, a winding winding method that reduces the stray capacitance between the windings has been proposed.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a conventional proposal relating to a winding method of an inductor winding. In FIG. 13, each turn of the winding is numbered. In the example of FIG. 13, the first to tenth turns form a group of coils, and similarly, the eleventh to twentieth turns and the twenty-first turn to the thirty turns form a group of coils. is doing.
By winding so that the windings do not overlap from the beginning of winding to the end of winding, the inter-winding stray capacitance is reduced and high-frequency characteristics are improved (for example, see Non-Patent Document 2).
しかしながら、コモンモードチョークコイルにおいては、同じ巻線構造であってもコア材によって高周波特性が大きく異なる。
一般に、コモンモードチョークコイルは100kHz以下の低周波領域では、インダクタンス特性(誘導性)を示すものの、周波数が高くなると、或る周波数からリアクタンスは誘導性から容量性のものへと転じ、リアクトルでなくなる状況を呈する。
このようにコイルがリアクトルでなくなる周波数は「自己共振周波数」と呼ばれ、この周波数はコア材に応じて異なる。
However, in the common mode choke coil, the high frequency characteristics vary greatly depending on the core material even if the winding structure is the same.
In general, a common mode choke coil exhibits an inductance characteristic (inductivity) in a low frequency region of 100 kHz or less. However, when the frequency is increased, the reactance is changed from inductive to capacitive and is no longer a reactor. Present the situation.
The frequency at which the coil is no longer a reactor is called a “self-resonant frequency”, and this frequency varies depending on the core material.
以下にフェライト材の例を挙げるが、フェライトであっても、自己共振周波数の値は種類によって大きく特性が異なる。
Mn−Zn系フェライトでは、自己共振周波数は1MHz弱であり、一方、初透磁率は数1000[H/m]である。
Ni−Zn系フェライトでは、自己共振周波数は100MHz超であり、一方、初透磁率は数100[H/m]である。
Examples of ferrite materials are given below. Even for ferrite, the value of the self-resonant frequency varies greatly depending on the type.
In the Mn—Zn-based ferrite, the self-resonance frequency is a little less than 1 MHz, while the initial permeability is several thousand [H / m].
In the Ni—Zn-based ferrite, the self-resonance frequency is over 100 MHz, while the initial permeability is several hundreds [H / m].
上記に示すような自己共振周波数と初透磁率の関係から、それぞれのノイズ対策用途が異なるのが一般的である。即ち、150kHz〜30MHzが規制の対象となる伝導ノイズ(雑音端子電圧)を対策するには、Mn−Zn系フェライト(フェライト系でない場合には、アモルファスやファインメット)をコア材にするコモンモードチョークコイルが必要となり、30MHz〜1GHzが規制の対象となる放射ノイズ(放射電界強度)を対策するには、Ni−Zn系フェライトを適用することが必要となる。 In general, each noise application is different from the relationship between the self-resonance frequency and the initial permeability as described above. That is, common mode chokes using Mn-Zn ferrite (amorphous or finemet if not ferrite) as a core material to prevent conduction noise (noise terminal voltage) subject to regulation at 150 kHz to 30 MHz. A coil is required, and Ni—Zn-based ferrite needs to be applied in order to take measures against radiation noise (radiation electric field strength) that is subject to regulation at 30 MHz to 1 GHz.
以上のように、コモンモードチョークコイルの特性を改善するための種々の提案が既になされている。
しかしながら、コモンモードチョークコイルの特性を改善に関しては、今なお残されたままの課題も少なくない。例えば、雑音端子電圧(150kHz〜30MHz)と放射電界強度(30MHz〜1GHz)の両方の規制を満足するためには、前述のMn−Zn系フェライトコアを用いたものと、Ni−Zn系フェライトコアを用いたものとの2つ以上のコモンモードチョークコイルが必要となる。即ち、複数種類の部材を確保しなければならないことになる。
As described above, various proposals for improving the characteristics of the common mode choke coil have already been made.
However, there are a number of problems that still remain regarding the improvement of the characteristics of the common mode choke coil. For example, in order to satisfy both regulations of noise terminal voltage (150 kHz to 30 MHz) and radiation electric field strength (30 MHz to 1 GHz), those using the aforementioned Mn—Zn ferrite core and Ni—Zn ferrite core Two or more common mode choke coils with those using That is, a plurality of types of members must be secured.
また、Mn−Zn系フェライトのコモンモードチョークコイルは、多くの供給元があり比較的容易に入手可能であるが、Ni−Zn系フェライトのコモンモードチョークコイルは、供給元が限定されており、入手が困難で高価であるといった問題がある。
特に電力変換装置(所謂パワーエレクトロニクス機器)の場合には、10MHz以上の周波数帯の雑音端子電圧よりも、数MHz付近の雑音端子電圧を規制値以下にすることに苦慮する場合が多い。
In addition, the common mode choke coil of Mn—Zn ferrite has many suppliers and is relatively easily available. However, the common mode choke coil of Ni—Zn ferrite has a limited supplier. There is a problem that it is difficult to obtain and expensive.
In particular, in the case of a power converter (so-called power electronics equipment), it is often difficult to make the noise terminal voltage near several MHz lower than the regulation value rather than the noise terminal voltage in the frequency band of 10 MHz or higher.
これは、半導体デバイスのスイッチングに起因する共振が発生しやすい周波数帯であることと、Mn−Zn系フェライトをコア材とするコモンモードチョークコイルによるノイズ低減効果が得られなくなってしまう周波数帯であることがその原因である。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたものであり、入手が容易なコア材を用いつつ周波数特性の改善が図られたコモンモードチョークコイルおよびこのようなコモンモードチョークコイルを適用したノイズフィルタを提供することを目的としている。
This is a frequency band in which resonance due to switching of a semiconductor device is likely to occur, and a frequency band in which a noise reduction effect by a common mode choke coil using Mn—Zn based ferrite as a core material cannot be obtained. That is the cause.
The present invention has been made in view of the above situation, and a common mode choke coil whose frequency characteristics are improved while using an easily available core material, and noise to which such a common mode choke coil is applied. The purpose is to provide a filter.
上述した課題を解決するために、本願では次に列記するような技術を提案する。
(1)透磁率の実用上限周波数が1MHz前後の磁性体で成るコアに巻線を巻装してチョークコイルを構成し、且つ、前記磁性体により形成される閉磁路の所定部にギャップを設けることによりインダクタンスとして機能する上限周波数を数MHz以上となるように当該ギャップのギャップ長を選択したことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
上記(1)のコモンモードチョークコイルでは、コアが透磁率の実用上限周波数が1MHz前後の磁性体である、例えば、Mn−Zn系フェライトで成るものであるため製作に当たって材料の入手が容易である。
In order to solve the above-described problems, the present application proposes the following techniques.
(1) A choke coil is formed by winding a winding around a core made of a magnetic material having a practical upper limit frequency of magnetic permeability of about 1 MHz, and a gap is provided in a predetermined portion of a closed magnetic circuit formed by the magnetic material. Thus, the common mode choke coil is characterized in that the gap length of the gap is selected so that the upper limit frequency that functions as an inductance is several MHz or more.
In the common mode choke coil of the above (1), the core is a magnetic substance having a practical upper limit frequency of permeability of about 1 MHz, for example, made of Mn—Zn ferrite, so that it is easy to obtain materials for production. .
また、インダクタンスとして機能する上限周波数が数MHz以上となるように当該ギャップのギャップ長が選択されたギャップがコアの磁性体により形成される閉磁路の所定部に設けられているため、特に電力変換装置等に特に適合した自己共振周波数を呈する。
(2)複数のコモンモードチョークコイルと複数のコンデンサとを含んで構成されたノイズフィルタであって、前記複数のコモンモードチョークコイルのうちの少なくとも一のものは、透磁率の実用上限周波数が1MHz前後の磁性体で成るコアに巻線を巻装して構成され、且つ、前記磁性体により形成される閉磁路の所定部にギャップを設けることによりインダクタンスとして機能する上限周波数が数MHz以上となるように当該ギャップのギャップ長が選択されている有ギャップコア型コモンモードチョークコイルであることを特徴とするノイズフィルタ。
Moreover, since the gap whose gap length is selected so that the upper limit frequency functioning as an inductance is several MHz or more is provided in a predetermined part of the closed magnetic circuit formed by the magnetic body of the core, power conversion is particularly performed. It exhibits a self-resonant frequency that is particularly suited to devices.
(2) A noise filter including a plurality of common mode choke coils and a plurality of capacitors, wherein at least one of the plurality of common mode choke coils has a practical upper limit frequency of magnetic permeability of 1 MHz. The upper limit frequency that functions as an inductance becomes several MHz or more by forming a gap in a predetermined part of a closed magnetic circuit formed by winding a winding around cores made of front and rear magnetic bodies. Thus, a noise filter characterized by being a gap core type common mode choke coil in which the gap length of the gap is selected.
上記(2)のノイズフィルタでは、複数のコモンモードチョークコイルと複数のコンデンサとを含んで構成されたノイズフィルタであって、前記複数のコモンモードチョークコイルのうちの少なくとも一のものは、上記(1)のコモンモードチョークコイルたる有ギャップコア型コモンモードチョークコイルであるため、製作に当たって材料の入手が容易である。
また、有ギャップコア型コモンモードチョークコイルがインダクタンスとして機能する上限周波数が数MHz以上となるように当該ギャップのギャップ長が選択されたギャップがコアの磁性体により形成される閉磁路の所定部に設けられているため、特に電力変換装置等に特に適合した自己共振周波数が得られる。
The noise filter of the above (2) is a noise filter configured to include a plurality of common mode choke coils and a plurality of capacitors, and at least one of the plurality of common mode choke coils is the above ( Since it is a gap-core type common mode choke coil that is a common mode choke coil of 1), it is easy to obtain materials for manufacturing.
In addition, a gap whose gap length is selected so that the upper limit frequency at which the gap-core common mode choke coil functions as an inductance is several MHz or more is a predetermined part of the closed magnetic circuit formed by the core magnetic body. Since it is provided, it is possible to obtain a self-resonant frequency particularly suitable for a power converter or the like.
(3)前記有ギャップコア型コモンモードチョークコイルは、電源装置から電気機器への給電経路中に当該ノイズフィルタが介挿される場合における前記複数のコモンモードチョークコイルのうち前記電源装置から相対的に大きく離隔した当該ノイズフィルタの回路上の位置に配置されていることを特徴とする(2)のノイズフィルタ。
上記(3)のノイズフィルタでは、(2)のノイズフィルタにおいて特に、有ギャップコア型コモンモードチョークコイルは、電源装置から電気機器への給電経路中に当該ノイズフィルタが介挿される場合における前記複数のコモンモードチョークコイルのうち前記電源装置から相対的に大きく離隔した当該ノイズフィルタの回路上の位置に配置されているため、上述の有ギャップコア型コモンモードチョークコイルと他のコモンモードチョークコイルとの間で適切にノイズ抑圧の周波数帯域を分担することが可能になる。
(3) The gap core type common mode choke coil is relatively positioned relative to the power supply device among the plurality of common mode choke coils when the noise filter is inserted in a power supply path from the power supply device to the electrical device. The noise filter according to (2), wherein the noise filter is disposed at a position on the circuit of the noise filter that is largely separated.
In the noise filter of (3) above, in particular, in the noise filter of (2), the gap core type common mode choke coil is a plurality of the plurality of the noise filters in the case where the noise filter is inserted in the power supply path from the power supply device to the electric device. The common mode choke coil is disposed at a position on the circuit of the noise filter relatively far away from the power supply device, so that the above-mentioned gap core type common mode choke coil and other common mode choke coils Thus, it is possible to appropriately share the frequency band of noise suppression between the two.
入手が容易なコア材を用いつつ周波数特性の改善が図られたコモンモードチョークコイルおよびこのようなコモンモードチョークコイルを適用したノイズフィルタを実現することができる。 A common mode choke coil whose frequency characteristics are improved while using an easily available core material and a noise filter to which such a common mode choke coil is applied can be realized.
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態としてのコモンモードチョークコイルを表す図である。
図1において、本発明の実施の形態としてのコモンモードチョークコイル1は、透磁率の実用上限周波数が1MHz前後(より具体的には、例えば、500kHz〜1MHz)の磁性体で成る環状のコア2に巻線3を巻装してチョークコイルを構成している。
透磁率の実用上限周波数が上述の1MHz前後の磁性体は、例えば、Mn−Zn系フェライトで成る磁性体がこれに該当する。
コア2を成す上述のような磁性体4a,4bにより形成される閉磁路の所定部にギャップ5a,5bが設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a common mode choke coil as an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a common
The magnetic material having a practical upper limit frequency of permeability of about 1 MHz described above corresponds to, for example, a magnetic material made of Mn—Zn ferrite.
即ち、環状のコア2は、平面投影形状が概略弧状の2つの磁性体4a,4bがギャップ5a,5bを介して両者の各対応する端部が接合されるようにして構成されている。
巻線3には、磁性体4aに巻装された第1巻線31と、磁性体4bに巻装された第2巻線32とが含まれる。
第1巻線31は、その入力端31aから出力端31bに到る一本の導体が磁性体4aに巻装されてなり、第2巻線32の入力端32aから出力端32bに到る一本の導体が磁性体4aに巻装されてなる。
That is, the
The winding 3 includes a first winding 31 wound around the
The first winding 31 is formed by winding one conductor from the
上述のギャップ5a,5bは、それらによって、コア2を成す磁性体が外部磁界の強さに応じて磁気飽和に到る現象を緩和させるように作用するが、この実施の形態では、特に、コモンモードチョークコイル1がインダクタンスとして機能する上限周波数(自己共振周波数)が数MHz以上(より具体的には、例えば、1MHz〜10MHz付近)となるように当該ギャップのギャップ長が選択されている。
上述のようなコモンモードチョークコイル1では、コア2が透磁率の実用上限周波数が1MHz前後の磁性体である、例えば、Mn−Zn系フェライトで成るものであるため製作に当たって材料の入手が容易である。
The above-described
In the common
また、インダクタンスとして機能する上限周波数が既述のとおり数MHz以上となるように当該ギャップのギャップ長が選択されたギャップがコアの磁性体により形成される閉磁路の所定部に設けられているため、特に電力変換装置等に特に適合した自己共振周波数を呈する。
図2および図3は、図1のコモンモードチョークコイルの特性を説明するための図である。
図2は図3との対比において、図1のコモンモードチョークコイルの特質を理解し易くするために、ギャップを設けない場合のコモンモードチョークコイルのインダクタンスの周波数特性図である。
In addition, because the gap whose gap length is selected so that the upper limit frequency functioning as an inductance is several MHz or more as described above is provided in a predetermined part of the closed magnetic circuit formed by the core magnetic body. In particular, it exhibits a self-resonant frequency that is particularly suited to power converters and the like.
2 and 3 are diagrams for explaining the characteristics of the common mode choke coil of FIG.
FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the inductance of the common mode choke coil when no gap is provided in order to facilitate understanding of the characteristics of the common mode choke coil of FIG. 1 in comparison with FIG.
これに対し、図3は、図1のようにギャップを設けた場合のコモンモードチョークコイルのインダクタンスの周波数特性図である。
尚、図2および図3は、図1のような環状のコモンモードチョークコイルの特性に準じた特性を呈すると推定される図4のような形状のコモンモードチョークコイル40について計測した場合の特性を表している。
図4のコモンモードチョークコイル40は、図示のような直方体状のコア部材の両端部位から同幅の両脚部が垂下したような形状のコイル巻装コア41に対し、ギャップ42a,42bを介して閉磁路形成用コア部材43が近接対向して構成されている。
On the other hand, FIG. 3 is a frequency characteristic diagram of the inductance of the common mode choke coil when a gap is provided as shown in FIG.
2 and 3 show the characteristics when the common
The common
コイル巻装コア41の上述の両脚部に、各独立に巻線44aおよび44bが巻装されている。
図4に示された上述のコモンモードチョークコイルについて計測を行った結果としての図2および図3の特性を比較すると、次のようなことが判読される。
即ち、ギャップを設けない場合には、図2のとおり550kHz付近でインダクタンスが最大となり、それ以上の周波数では急激にインダクタンスが小さくなる。
Comparing the characteristics shown in FIGS. 2 and 3 as a result of measuring the above-described common mode choke coil shown in FIG. 4, the following can be understood.
That is, when no gap is provided, the inductance becomes maximum near 550 kHz as shown in FIG. 2, and the inductance decreases rapidly at frequencies higher than that.
これに対し、ギャップを設けた場合には、図3のとおり2MHz付近まで一定の値となり、それ以上の周波数でも100nH以上のインダクタンスを保っていることが確認できる。
また、ギャップ設けない場合には、低周波領域ではインダクタンスが大きいものの、約1.1MHz付近でギャップ設けた場合のインダクタンスの方が大きくなることが確認できる。
以上の考察から、コモンモードチョークコイルのコア材にギャップを設けると、低周波領域のインダクタンスは小さくなるものの、使用する周波数の全域について見ると、周波数特性が改善されていることがわかる。
On the other hand, when a gap is provided, it becomes a constant value up to around 2 MHz as shown in FIG. 3, and it can be confirmed that an inductance of 100 nH or more is maintained even at a higher frequency.
Further, when no gap is provided, it can be confirmed that although the inductance is large in the low frequency region, the inductance when the gap is provided in the vicinity of about 1.1 MHz becomes larger.
From the above considerations, it can be seen that when the gap is provided in the core material of the common mode choke coil, the inductance in the low frequency region is reduced, but the frequency characteristics are improved when viewed over the entire frequency range to be used.
このような知見に基づいて、コモンモードチョークコイルのギャップを調整することによって、自己共振周波数(インダクタンス特性を示す上限周波数)を数MHz以上に設定することが可能になり、数MHz付近のノイズを効果的に抑制できることになる。
尚、既述の特許文献6に開示されたコモンモードチョークコイル(特許文献6にはコモンコイルと表記のもの)においてもフェライトコアに微小ギャップを設ける点が開示されている。
しかしながら、特許文献6は数百kHz以下の比較的低周波のノイズ低減を目的としているため大きなインダクタンスが必須となり、コモンモードチョークコイルを複数個直列に接続することを必須とする点で構成が異なる。
Based on such knowledge, by adjusting the gap of the common mode choke coil, it becomes possible to set the self-resonance frequency (upper limit frequency indicating inductance characteristics) to several MHz or more, and to reduce the noise around several MHz. It can be effectively suppressed.
Note that the common mode choke coil disclosed in Patent Document 6 described above (referred to as a common coil in Patent Document 6) also discloses that a fine gap is provided in the ferrite core.
However, since Patent Document 6 aims to reduce noise at a relatively low frequency of several hundred kHz or less, a large inductance is essential, and the configuration is different in that it is essential to connect a plurality of common mode choke coils in series. .
これに対し、本実施の形態のコモンモードチョークコイルでは、数MHz付近の比較的高周波のノイズ低減を目的としているために、大きなインダクタンスは必要とせず、単体で使用しても効果が得られる。
また、特許文献6の場合では、インダクタンスはできる限り大きいことが望まれることからギャップ長の一般的な長さを数μm程度としているが、本実施の形態のコモンモードチョークコイルでは、対策したい周波数が高い場合には、極端に大きなギャップを設けても効果が得られる。
On the other hand, the common mode choke coil according to the present embodiment is intended to reduce noise at a relatively high frequency in the vicinity of several MHz. Therefore, a large inductance is not required, and an effect can be obtained even when used alone.
In the case of Patent Document 6, since the inductance is desired to be as large as possible, the general length of the gap length is set to about several μm. However, in the common mode choke coil according to the present embodiment, the frequency to be countered When the value is high, an effect can be obtained even if an extremely large gap is provided.
即ち、コアの一部を削除するような構成を採ることにより、より高い周波数までインダクタンスとして機能し得る。
図5は、図4中の閉磁路形成用コア部材43を設けない構成を採ったコモンモードチョークコイルについて計測を行なった場合のインダクタンスの周波数特性図である。
図5より判読される通り、インダクタンスはギャップが大きいほど小さくなってしまうものの、周波数特性は、前掲の図3におけるようなギャップを有するコモンモードチョークコイルよりも改善できている。
That is, by adopting a configuration in which a part of the core is deleted, it can function as an inductance up to a higher frequency.
FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of inductance when measurement is performed on a common mode choke coil having a configuration in which the closed magnetic circuit forming
As can be seen from FIG. 5, although the inductance becomes smaller as the gap becomes larger, the frequency characteristic can be improved as compared with the common mode choke coil having the gap as shown in FIG.
尚、図6は、コアを全く用いない(空芯コア)のコモンモードチョークコイルに関して計測を行なった場合のインダクタンスの周波数特性図である。
図5の特性を図6と対比して明らかなように、閉磁路形成用コア部材43を用いないといった極端な状態にしても、30MHz以下のインダクタンスは、コアを全く用いない(空芯コア)のコモンモードチョークコイルよりも大きく、ノイズ対策効果が得られることが確認できる。
FIG. 6 is a frequency characteristic diagram of inductance when measurement is performed for a common mode choke coil that does not use a core at all (air core).
As is clear from the comparison of the characteristics of FIG. 5 with FIG. 6, even in an extreme state where the
以上のように、本発明の実施の形態では、コモンモードチョークコイルの磁性体で成るコアにギャップを設けることにより、高周波特性を改善でき、インダクタンスとして機能する上限周波数を数MHz以上に設定するようになる。
これによって、Ni−Zn系フェライト等の入手が困難で高価なコア材を用いることなく、数MHz付近の伝導ノイズを対策するためのコモンモードチョークコイル、および、それを用いたノイズフィルタを実現できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, by providing a gap in the core made of the magnetic material of the common mode choke coil, the high frequency characteristics can be improved, and the upper limit frequency that functions as the inductance is set to several MHz or more. become.
As a result, it is possible to realize a common mode choke coil and a noise filter using the same to prevent conduction noise in the vicinity of several MHz without using an expensive core material that is difficult to obtain such as Ni—Zn ferrite. .
また、本発明の実施の形態において、磁性体により形成される閉磁路の所定部に設けるギャップは、一般的なギャップつきインダクタンス(フライバックトランスやノーマルモードチョークコイル)と同様に誘電体を挟む等により構成すればよい。
図7は、本発明の一つの実施の形態としてのノイズフィルタを表す回路図である。図7におけるノイズフィルタ70は、図示のように、複数のコモンモードチョークコイル(本例では、Lc1およびLc2の2個)と複数のコンデンサ(本例では、アクロスザラインコンデンサCx1、Cx2、および、ラインバイパスコンデンサCy1、Cy2)とを含んで構成されている。
In the embodiment of the present invention, the gap provided in the predetermined part of the closed magnetic circuit formed of the magnetic material sandwiches the dielectric material in the same manner as a general inductance with a gap (flyback transformer or normal mode choke coil). What is necessary is just to comprise.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a noise filter as one embodiment of the present invention. The
上述の複数のコモンモードチョークコイルのうち一のもの(本例ではLc1)は、透磁率の実用上限周波数が1MHz前後(より具体的には、例えば、500kHz〜1MHz)の磁性体で成るコアに巻線を巻装して構成され、且つ、この磁性体により形成される閉磁路の所定部にギャップを設けることによりインダクタンスとして機能する上限周波数が数MHz以上(より具体的には、例えば、1MHz〜10MHz付近)となるように当該ギャップのギャップ長が選択されている有ギャップコア型コモンモードチョークコイルである。 One of the above-mentioned common mode choke coils (Lc1 in this example) is a core made of a magnetic material having a practical upper limit frequency of about 1 MHz (more specifically, for example, 500 kHz to 1 MHz). An upper limit frequency that functions as an inductance by providing a gap in a predetermined part of a closed magnetic circuit formed by the magnetic material and having a winding is wound over several MHz (more specifically, for example, 1 MHz A gap-core type common mode choke coil in which the gap length of the gap is selected so as to be around 10 MHz.
この場合における有ギャップコア型コモンモードチョークコイルは、図1乃至図6を参照して詳述したコモンモードチョークコイルと同様の構成を有するものである。
特に、図7の実施の形態においては、この有ギャップコア型コモンモードチョークコイルLc1は、電源(入力側端子Ri、Si、Eiに接続されるが不図示)から電気機器(出力側端子Ro、So、Eoに接続されるが不図示)への給電経路中に当該ノイズフィルタ70が介挿される場合における複数のコモンモードチョークコイル(本例では、Lc1およびLc2の2個)のうち前記電源から相対的に大きく離隔した当該ノイズフィルタ70の回路上の位置に配置されている。
The gap core type common mode choke coil in this case has the same configuration as the common mode choke coil described in detail with reference to FIGS.
In particular, in the embodiment of FIG. 7, the gap core type common mode choke coil Lc1 is connected to an electric device (output side terminal Ro, connected to the input side terminals Ri, Si, Ei but not shown). From the power source among a plurality of common mode choke coils (in this example, two of Lc1 and Lc2) when the
このような配置を採ることによって、例えば、コモンモードチョークコイルLc2をギャップを有しないタイプのものとして構成して1MHz以下のノイズを低減するように機能させる一方、有ギャップコア型コモンモードチョークコイルLc1を数MHz帯のノイズを低減するように十分に機能させることが可能になる。
即ち、上述の有ギャップコア型コモンモードチョークコイルLc1と他のコモンモードチョークコイルLc2との間で適切にノイズ抑圧の周波数帯域を分担することが可能になる。
尚、図7ではアクロスザラインコンデンサCx1、Cx2、および、ラインバイパスコンデンサCy1、Cy2)とを含む構成が開示されているが、ノイズフィルタとしてはこの配置に限定されるものではない。
By adopting such an arrangement, for example, the common mode choke coil Lc2 is configured as a type having no gap and functions so as to reduce noise of 1 MHz or less, while a gap core type common mode choke coil Lc1 is used. Can function sufficiently to reduce noise in the several MHz band.
That is, it is possible to appropriately share the frequency band for noise suppression between the above-described gap core type common mode choke coil Lc1 and the other common mode choke coil Lc2.
Although FIG. 7 discloses a configuration including across-the-line capacitors Cx1, Cx2 and line bypass capacitors Cy1, Cy2), the noise filter is not limited to this arrangement.
1,40,131a,131b コモンモードチョークコイル
2,132a,132b コア
3,44a,44b,111,112 巻線
4a,4b 磁性体
5a,5b,42a,42b ギャップ
31 第1巻線
31a,32a 入力端
31b,32b 出力端
32 第2巻線
41 コイル巻装コア
43 閉磁路形成用コア部材
70,80 ノイズフィルタ
122,123 突起部
1, 40, 131a, 131b Common
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025057A JP2010182875A (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Common mode choke coil and noise filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025057A JP2010182875A (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Common mode choke coil and noise filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010182875A true JP2010182875A (en) | 2010-08-19 |
Family
ID=42764213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009025057A Pending JP2010182875A (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Common mode choke coil and noise filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010182875A (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5854612A (en) * | 1981-09-29 | 1983-03-31 | Fujitsu Ltd | Inductance element |
JPH04133506A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Mesh antenna |
JPH07504556A (en) * | 1992-10-30 | 1995-05-18 | オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド | Integrated EMI/RFI filter magnetic device |
JPH08138947A (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-31 | Tohoku Ricoh Co Ltd | High-frequency inductor core |
JPH08264325A (en) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | Chip-type inductor |
JPH11354312A (en) * | 1998-06-10 | 1999-12-24 | Alps Electric Co Ltd | Common-mode choke coil |
JP2001518702A (en) * | 1997-09-29 | 2001-10-16 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Method of increasing operating frequency of magnetic circuit and magnetic circuit thereof |
JP3105799U (en) * | 2004-06-09 | 2004-11-25 | 秋田県 | Normal mode choke coil for current |
-
2009
- 2009-02-05 JP JP2009025057A patent/JP2010182875A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5854612A (en) * | 1981-09-29 | 1983-03-31 | Fujitsu Ltd | Inductance element |
JPH04133506A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Mesh antenna |
JPH07504556A (en) * | 1992-10-30 | 1995-05-18 | オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド | Integrated EMI/RFI filter magnetic device |
JPH08138947A (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-31 | Tohoku Ricoh Co Ltd | High-frequency inductor core |
JPH08264325A (en) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | Chip-type inductor |
JP2001518702A (en) * | 1997-09-29 | 2001-10-16 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Method of increasing operating frequency of magnetic circuit and magnetic circuit thereof |
JPH11354312A (en) * | 1998-06-10 | 1999-12-24 | Alps Electric Co Ltd | Common-mode choke coil |
JP3105799U (en) * | 2004-06-09 | 2004-11-25 | 秋田県 | Normal mode choke coil for current |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109390118B (en) | Magnetic assembly and power conversion device applicable to same | |
CN109391156B (en) | Power supply conversion device | |
TWI497908B (en) | Method of improving performance of wave filter and power conversion device using same | |
EP2689433B1 (en) | An integrated inductor and a method for reduction of losses in an integrated inductor | |
US8416050B2 (en) | Inductor | |
US20130049918A1 (en) | Common Mode Choke Apparatus and Method | |
EP2624260B1 (en) | Forward converter with magnetic component | |
JP7126210B2 (en) | reactor, power circuit | |
US7915989B2 (en) | Magnetic element and magnetic core assembly having reduced winding loss | |
US11621123B2 (en) | Multi-coil inductor | |
WO2013031711A1 (en) | Reactor and electrical device | |
US9202619B2 (en) | Coiled power device comprising a winding of a first coiling and a winding of a second coiling which cover the same portion of a magnetic core member | |
US20140286054A1 (en) | Inductive component and use | |
US20220165484A1 (en) | Hybrid inductive device | |
US20220223328A1 (en) | Choke for a Multi-Conductor System | |
US20170040097A1 (en) | Switching converter circuit with an integrated transformer | |
JP6251221B2 (en) | Noise filter device | |
CN112152444A (en) | Power factor correction circuit, circuit board and air conditioner | |
EP2998971B1 (en) | Power converter comprising and inductance device with shielding | |
CN214541851U (en) | Hybrid inductor device | |
JP2010182875A (en) | Common mode choke coil and noise filter | |
CN111433867A (en) | Common-mode differential-mode choke for an electrically operated motor vehicle | |
JP6956400B2 (en) | Magnetically coated coil and transformer using this | |
CN210403487U (en) | Common mode inductor and power supply integrating differential mode | |
US20220115173A1 (en) | A common mode choke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20111212 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20120627 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120710 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130319 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130709 |