JP2011109499A

JP2011109499A - ノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2011109499A
Application number: JP2009263694A
Authority: JP
Inventors: Keiko Kobayashi; 恵子小林
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: JP5507974B2

Abstract

【課題】定格温度の低い部品の温度上昇を抑えると共に、コモンチョークコイルの放熱性が良好で、且つポッティング材の使用量を減少させ軽量化を図ったノイズフィルタを提供する。
【解決手段】ケース内にコイル及びコンデンサを収納したノイズフィルタに於いて、ケース本体１８は、外気と接触する円筒状の外壁４２ａ、４２ｂを有したコイル収納部４２と、コイル収納部４２に隣接して配置したコンデンサ収納部４６、４８と、コイル収納部４２とコンデンサ収納部４６、４８との対峙する壁面間の少なくとも一部に形成する外気からなる断熱部５８、６０、６２、６４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電源ラインなどを経由して電子機器等に侵入するノイズを除去するノイズフィルタに係り、特に、定格温度の低い部品の温度上昇を抑制すると共にコイルの放熱性を向上させる構造としたことを特徴とするノイズフィルタに関する。

チョークコイルとコンデンサで構成されるノイズフィルタは、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動作することを防止する装置であり、電子機器にとって必要不可欠である。

従来、この種のノイズフィルタとしては図７の外観図に示すように、接地端子２１４を設けた金属製の底板２１２の上に、両端に入力端子台２２０及び出力端子台２２２を設け合成樹脂等の絶縁材で形成されたケース本体２１８を配置し、ケース本体２１８の上部にカバー２２４を装着したものが一般的である。

図８は、図７に示す従来例を上方から見た説明図で、図８（Ａ）はカバー２２４を外した状態のノイズフィルタ２１０の平面図、図８（Ｂ）はケース本体２１８の高さ方向中央付近の断面を示した断面図である。

図８（Ａ）に示すように、ノイズフィルタ２１０は、ケース本体２１８の両端に設けた入力端子台２２０と出力端子台２２２の間に、フィルタ回路の構成部品として、コモンモードチョークコイル２３２、Ｘコンデンサ２３４、２３６及びＹコンデンサ２３８、２４０を備えている。

コモンモードチョークコイル２３２は、ケース本体２１８に設けられたコイル収納部２４２の底部に置かれ、ポッティング材２４４（網掛け部）をコイル収納部２４２に充填して固定され、Ｘコンデンサ２３４、２３６及びＹコンデンサ２３８、２４０は、各々ケース本体２１８に設けられたコンデンサ収納部２４６、２４８の所定の位置に組み付けて配線されている。

実開平２００２−２８０２３４号公報

しかしながら、図８に示すような従来のノイズフィルタ２１０にあっては、コモンモードチョークコイル２３２を設置しているケース本体２１８のコイル収納部２４２は、製品形状に合わせた直方体状の空間、上方から見た場合は、図８（Ｂ）に示すように四角形の領域となっている。

このように、コイル収納部２４２の直方体状（四角形）の領域に円筒状（円形）のコモンチョークコイル２３２が配置されているため、コモンチョークコイル２３２と外気との距離が遠くなっている。

すなわち、コモンチョークコイル２３２の外周部とコイル収納部２４２の外気と接触している外壁２４２ａ、２４２ｂとの距離が、コンデンサ収納部２４６、２４８に近い位置ほど離れており、ノイズフィルタ２１０の使用時にコモンチョークコイル２３２が放熱しにくい構造となっている。

また、ノイズフィルタ２１０は、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、コイル収納部２４２とコンデンサ収納部２４６、２４８が隔壁２４６ａ、２４８ａで区切られているが、隔壁２４６ａ、２４８ａの全面にコイル収納部２４２に充填されたポッティング材２４４が直接接触しているため、コモンチョークコイル２３２からＸコンデンサ２３４、２３６やＹコンデンサ２３８、２４０への熱伝導が大きい構造となっている。

従って、従来のノイズフィルタには、発熱部品であるコモンチョークコイルの放熱性が悪い上に、コモンチョークコイルの発熱が定格温度の低い他部品へ伝導しやすいという性能上の問題がある。

更に、ノイズフィルタ２１０は、コイル収納部２４２の直方体状の領域に円筒状のコモンチョークコイル２３２を配置するために、コイル収納部２４２の四角形の四隅付近とコモンチョークコイル２３２の円形の外周部との間には大きな空間が存在し、ポッティング材２４４の使用量が必要以上に多くなっている。

従って、従来のノイズフィルタには、ポッティング材の充填や硬化に時間がかかりポッティング加工の作業性が低下するという製造上の問題や、製品重量が増加するという使用上の問題もある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、定格温度の低い部品の温度上昇を抑えると共にコモンチョークコイルの放熱性が良好であり、且つポッティング材の使用量を減少させ軽量化を図ったノイズフィルタを提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、ケース内にコイル及びコンデンサを収納したノイズフィルタに於いて、ケースは、外気と接触する外壁を有してコイルを収納するコイル収納部と、コイル収納部に隣接して配置しコンデンサを収納するコンデンサ収納部と、コイル収納部とコンデンサ収納部との対峙する壁面間の少なくとも一部に形成する外気からなる断熱部とを備えることを特徴とする。

ここで、ケースは、コイル収納部とコンデンサ収納部とを一体に形成したケース本体を備え、コイル収納部は、コイルの外形に沿った形状の外壁を有し、少なくとも外気と接触する外壁をコイルの径方向の外形に沿った円筒状とする。

更に、コイル収納部と収納したコイルとの間に形成される空間に、少なくとも熱伝導性を有する充填材を充填する。

本発明によれば、ケース本体のコイル収納部とコンデンサ収納部の間をケース本体外の空間を介して隔離したことにより、チョークコイルと定格温度の低いコンデンサとの間に外気の層ができ、チョークコイルの発熱がコンデンサに伝導し難くなりコンデンサの温度上昇を抑えることができる。

また、本発明によれば、コイル収納部の外気と接触する外壁をコイルの径方向の外形に沿った円筒状とすることにより、チョークコイルと外気との距離が近くなり、チョークコイルの放熱性が向上する。

更に、本発明によれば、コイル収納部の外壁をコイルの外形に沿った形状とすることにより、壁面とコイルとの隙間が必要最低限にでき、コイル収納部に充填するポッティング材の使用量が減少してノイズフィルタの軽量化が図れる。

本発明によるノイズフィルタの実施形態を示す外観図図１に示す実施形態の回路図図１に示す実施形態のカバーを外した状態の説明図図１に示す実施形態のケース本体の断面図本発明によるノイズフィルタの他の実施形態を示す説明図図５に示す実施形態のケース本体の断面図従来のノイズフィルタの一例を示す説明図図７に示す従来例の説明図

図１は、本発明によるノイズフィルタの実施形態を示す外観図である。本実施形態では、上記の従来例に対して本発明を適用した場合の単相交流用ノイズフィルタについて説明する。

図１に示すように、ノイズフィルタ１０は、ケースとケース内に備わるフィルタ回路からなり、ケースは、接地端子１４を設けた金属製の底板１２と、底板１２の上に配置した入力端子台２０及び出力端子台２２を設けたケース本体１８と、ケース本体１８の上部に装着したカバー２４で構成され、フィルタ回路はケース本体１８に組み込まれている。

図２は、図１の実施形態の回路図である。図２に示すように、フィルタ回路１０ａは、入力端子２０ａ、２０ｂと出力端子２２ａ、２２ｂの間に、トロイダルコア２６に導線２８、３０を巻いて形成した低域のコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョークコイル３２と、コモンモードチョークコイル３２の入力側及び出力側のライン間に接続されたＸコンデンサ（アクロス・ザ・ライン・コンデンサ）３４、３６と、高域のコモンモードノイズとノーマルモードノイズを減衰させるために出力側のライン−グランド間に接続されるＹコンデンサ（ライン・バイパス・コンデンサ）３８、４０を備えている。

本実施形態では、コモンモードチョークコイル３２を１つ備えたものを示しているが、コモンモードチョークコイル３２を２つ備えてもよく、また図示していないが、電源切断時にコンデンサの蓄積電荷を放電させるブリーダー抵抗をライン間に備えてもよい。

図３は、図１の実施形態のケース本体１８の内部構造を示した説明図で、図３（Ａ）は、カバー２４を外した状態の平面図、図３（Ｂ）は、ケース本体１８を図３（Ａ）の断面Ｃ−Ｃで示したノイズフィルタ１０の正面図である。

図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ケース本体１８は、両端に入力端子台２０と出力端子台２２を合成樹脂等の絶縁材で一体に形成し、入力端子台２０と出力端子台２２の間には、コモンモードチョークコイル３２、Ｘコンデンサ３４、３６及びＹコンデンサ３８、４０を配置している。

コモンモードチョークコイル３２は、ケース本体１８の中央部に設けられたコイル収納部４２の底部に置かれ、振動によるがたつきの防止や放熱を考慮してポッティング加工を施し、すなわち放熱性の良好なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等のポッティング材４４（網掛け部）をコイル収納部４２に充填して硬化させることで固定している。

Ｘコンデンサ３４は、入力端子台２０とコイル収納部４２の間に設けたコンデンサ収納部４６に組み付け、Ｘコンデンサ３６及びＹコンデンサ３８、４０は、コイル収納部４２と出力端子台２２との間に設けたコンデンサ収納部４８の所定の位置に組み付けている。

コモンモードチョークコイル３２、Ｘコンデンサ３４は、入力端子台２０に埋め込まれた端子金具５０、５２の接続部に、トロイダルコア２６に巻かれた導線２８、３０の入力側接続端子、Ｘコンデンサ３４の両リード端子をカシメやハンダ付け等により固定して、端子金具５０、５２に電気的に接続している。

また、コモンモードチョークコイル３２、Ｘコンデンサ３６、Ｙコンデンサ３８、４０は、出力端子台２２に埋め込まれた端子金具５４、５６の接続部に、導線２８、３０の出力側接続端子、Ｘコンデンサ３６の両リード端子、Ｙコンデンサ３８、４０の一方のリード端子をカシメやハンダ付け等により固定して、端子金具５４、５６に電気的に接続している。

更に、Ｙコンデンサ３８、４０は、他方のリード端子を、ケース本体１８の底面に配置された底板１２から立ち上がった接続端子１６にカラゲやハンダ付け等により固定して、底板１２に電気的に接続している。

図３（Ａ）に示すように、コイル収納部４２の外気と接触する外壁４２ａ、４２ｂは、コモンモードチョークコイル３２の径方向の外形に沿った円弧状の曲面、より詳しくは断面が円弧状である円筒の一部であり、コモンモードチョークコイル３２との間隔は、ポッティング加工に必要な最小限となっている。

ノイズフィルタ１０は、コイル収納部４２をこのような円弧状の壁面形状とすることで、コモンモードチョークコイル３２と外気との距離を短縮すると共に外気との接触面積も増やしてコモンモードチョークコイル３２の放熱性を向上させ、更にポッティング材の使用料を減少させている。

また、コイル収納部４２の外壁４２ａ、４２ｂとコンデンサ収納部４６、４８との間に、外気からなる空間である断熱部５８、６０、６２、６４を構成することで、コモンモードチョークコイル３２の発熱が、定格温度が低いＸコンデンサ３４、３６やＹコンデンサ３８、４０に伝導し難くなっている。

本実施形態では、コモンモードチョークコイル３２をポッティング加工によってコイル収納部４２に固定しているが、ノイズフィルタ１０の仕様によってはコモンモードチョークコイル３２の発熱量が比較的少ない場合があり、このような場合には、コモンモードチョークコイル３２と外気との距離が短いため、ポッティング加工を省略してノイズフィルタ１０を更に軽量化することも可能である。

ポッティング加工を省略する場合には、コモンモードチョークコイル３２の底面をコイル収納部４２に接着して、あるいはコイル収納部４２に固定用爪を設けコモンモードチョークコイル３２を固定する等の他の固定方法を用いればよく、何れの方法もポッティング加工に比べると手間が少ないために、組立工数の削減によるノイズフィルタ１０のコストダウンも図れる。

本実施形態では、ケース本体１８は、コモンチョークコイル３２と同様に、Ｘコンデンサ３４、３６をケース本体１８の上方（カバー２４側）から組み込む構造となっているが、Ｘコンデンサ３４、３６をケース本体１８の下方（底板１２側）から組み込む構造としても構わない。

なお、本発明の発明者は、本実施形態のノイズフィルタによる実験において、コモンチョークコイルの温度が、常温での使用状態で従来例に対して約３℃下がることを確認している。

図４は、図１の実施形態のケース本体１８の断面図で、図４（Ａ）は、ケース本体１８を図３（Ｂ）の断面Ｄ−Ｄで示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す本実施形態と図８（Ｂ）に示す従来例とのポッティング材の使用料を比較した説明図である。なお、図４（Ｂ）は、本実施形態と従来例を比較するために、図４（Ａ）の断面と図８（Ｂ）の断面をコイル収納部４２の形状以外は同形状として重ね合わせている。

図４（Ａ）に示すように、コンデンサ収納部４６、４８とコイル収納部４２とは、一部が隔壁４６ａ、４８ａで繋がっており、この部分でコイル収納部４２からコンデンサ収納部４６、４８への熱伝導がある。

しかし、隔壁４６ａの両側のコンデンサ収納部４６の外壁４６ｂ、４６ｃとコイル収納部４２の外壁４２ａ、４２ｂの間に外気からなる断熱部５８、６０があり、また隔壁４８ａの両側のコンデンサ収納部４８の外壁４８ｂ、４８ｃとコイル収納部４２の外壁４２ａ、４２ｂの間には外気からなる断熱部６２、６４がある。

ノイズフィルタの一般的な使用状態において外気とは空気であり、空気は熱伝導率がポッティング材に比べて非常に小さいため、本実施形態は図８（Ｂ）に示す従来例より、コモンチョークコイルからコンデンサへの熱伝導が小さい構造となっている。

また、図４（Ｂ）に示すように、本実施形態は図８に示す従来例に対して、ポッティング材の充填面積が減少部６６、６８の領域分小さくなるため、コイル収納部４２に充填するポッティング材の使用量がその分減少し、ノイズフィルタ１０が軽量化される。

図５は、本発明によるノイズフィルタの他の実施形態を示す説明図で、カバーを外した状態のノイズフィルタの平面を示している。本実施形態のノイズフィルタ１１０は、図１−４に示す実施形態と回路構成は同じであるが、ケースの幅（図の上下方向）を狭くした構造となっている。

図５に示すように、接地端子１１４を設けた金属製の底板１１２の上にケース本体１１８を配置し、ケース本体１１８は両端に入力端子台１２０と出力端子台１２２を合成樹脂等の絶縁材で一体に形成し、入力端子台１２０と出力端子台１２２の間には、コモンモードチョークコイル１３２、Ｘコンデンサ１３４、１３６及びＹコンデンサ１３８、１４０を配置している。

コモンモードチョークコイル１３２は、ケース本体１１８の中央部に設けられたコイル収納部１４２の底部に置かれ、振動によるがたつきの防止や放熱を考慮して、ポッティング材１４４（網掛け部）をコイル収納部１４２に充填して硬化させ固定している。

Ｘコンデンサ１３４は、入力端子台１２０とコイル収納部１４２の間に設けたコンデンサ収納部１４６に組み付け、Ｘコンデンサ１３６及びＹコンデンサ１３８、１４０は、コイル収納部１４２と出力端子台１２２との間に設けたコンデンサ収納部１４８の所定の位置に組み付けている。

コモンモードチョークコイル１３２、Ｘコンデンサ１３４は、入力端子台１２０に埋め込まれた端子金具１５０、１５２の接続部に、トロイダルコア１２６に巻かれた導線１２８、１３０の入力側接続端子、Ｘコンデンサ１３４の両リード端子をカシメやハンダ付け等により固定して、端子金具１５０、１５２に電気的に接続している。

また、コモンモードチョークコイル１３２、Ｘコンデンサ１３６、Ｙコンデンサ１３８、１４０は、出力端子台１２２に埋め込まれた端子金具１５４、１５６の接続部に、導線１２８、１３０の出力側接続端子、Ｘコンデンサ１３６の両リード端子、Ｙコンデンサ１３８、１４０の一方のリード端子をカシメやハンダ付け等により固定して、端子金具１５４、１５６に電気的に接続している。

更に、Ｙコンデンサ１３８、１４０は、他方のリード端子を、ケース本体１１８の底面に配置された底板１１２から立ち上がった接続端子１１６にカシメやハンダ付け等により固定して、底板１１２に電気的に接続している。

図５に示すように、コモンモードチョークコイル１３２の径方向の外周に面したコイル収納部１４２の外壁１４２ａは、コモンモードチョークコイル１３２の外形に沿った円筒状で全周が外気と接触している。またコイル収納部１４２の円筒状の外壁１４２ａとコモンモードチョークコイル１３２との間隔は、ポッティング加工に必要な最小限となっている。

ノイズフィルタ１１０は、コイル収納部１４２をこのような円筒状の壁面形状とすることで、コモンモードチョークコイル１３２と外気との距離を短縮すると共に外気との接触面積も増やしてコモンモードチョークコイル１３２の放熱性を向上させ、更にポッティング材の使用料を減少させている。

また、コイル収納部１４２の外壁１４２ａとコンデンサ収納部１４６、１４８との間に、外気からなる空間である断熱部１５８、１６０を構成することで、コモンモードチョークコイル１３２の発熱が、定格温度が低いＸコンデンサ１３４、１３６やＹコンデンサ１３８、１４０に伝導し難くなっている。

図１−４に示す実施形態では、コイル収納部４２とコンデンサ収納部４６、４８の対峙する壁面の一部が接しているが（隔壁４６ａ、４８ａ）、本実施形態では、断熱部１５８、１６０がコイル収納部１４２とコンデンサ収納部１４６、１４８との対峙する壁面間の全域にわたっているため、コイル収納部１４２からコンデンサ収納部１４６、１４８への熱伝導を更に抑えることができる。

図６は、図５に示す実施形態のケース本体１１８の断面図で、図６（Ａ）は、ケース本体１１８を図５の断面Ｅ−Ｅで示し、図６（Ｂ）は、ケース本体１１８を図６（Ａ）の断面Ｆ−Ｆで示している。

図６（Ａ）に示すように、コンデンサ収納部１４６、１４８とコイル収納部１４２とは、対峙する壁面１４２ａ−１４６ａ、１４２ａ−１４８ａの高さ方向の全域（コンデンサ収納部１４６、１４８とコイル収納部１４２との接続箇所を除く）が断熱部１５８、１６０によって外気で隔離しているため、ケース本体１１８は、コンデンサ収納部１４６、１４８とコイル収納部１４２を外壁１４２ａ、１４６ａ、１４８ａ以外の接続箇所１１８ａで接続して一体としている。

本実施形態では、接続箇所１１８ａをコンデンサ収納部１４６、１４８とコイル収納部１４２の上部に設けているが、接続箇所１１８ａはコンデンサ収納部１４６、１４８とコイル収納部１４２の下部でも、あるいは中間部でも構わない。

また、図６（Ｂ）に示すように、コイル収納部１４２の円筒状の外壁１４２ａの全体が外気と接触している上に、断熱部１５８、１６０がケース本体１１８の両側面側（図の上下方向）に貫通しているため、この部分の外気の対流によって更に放熱性が向上する。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、例えば三相交流用ノイズフィルタ等のコイルとコンデンサを備えたあらゆるノイズフィルタに適用可能であり、またその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。

１０、１１０、２１０：ノイズフィルタ
１２、１１２、２１２：底板
１４、１１４、２１４：接地端子
１６、１１６：接続端子
１８、１１８、２１８：ケース本体
２０、１２０、２２０：入力端子台
２２、１２２、２２２：出力端子台
２４、１２４、２２４：カバー
２６、１２６：トロイダルコア
２８、３０、１２８、１３０：導線
３２、１３２、２３２：コモンモードチョークコイル
３４、３６、１３４、１３６、２３４、２３６：Ｘコンデンサ
３８、４０、１３８、１４０、２３８、２４０：Ｙコンデンサ
４２、１４２、２４２：コイル収納部
４４、１４４、２４４：ポッティング材
４６、４８、１４６、１４８、２４６、２４８：コンデンサ収納部
５０、５２、５４、５６、１５０、１５２、１５４、１５６：端子金具
５８、６０、６２、６４、１５８、１６０：断熱部
６６、６８：減少部

Claims

ケース内にコイル及びコンデンサを収納したノイズフィルタに於いて、前記ケースは、
外気と接触する外壁を有して前記コイルを収納するコイル収納部と、
前記コイル収納部に隣接して配置し前記コンデンサを収納するコンデンサ収納部と、
前記コイル収納部と前記コンデンサ収納部との対峙する壁面間の少なくとも一部に形成する外気からなる断熱部と、
を備えることを特徴とするノイズフィルタ。
請求項１記載のノイズフィルタに於いて、前記ケースは、
前記コイル収納部と前記コンデンサ収納部とを一体に形成したケース本体を備えることを特徴とするノイズフィルタ。
請求項２記載のノイズフィルタに於いて、前記コイル収納部は、
前記コイルの外形に沿った形状の外壁を有することを特徴とするノイズフィルタ。
請求項３記載のノイズフィルタに於いて、前記コイル収納部は、
少なくとも前記外気と接触する外壁が、前記コイルの径方向の外形に沿った円筒状であることを特徴とするノイズフィルタ。
請求項１記載のノイズフィルタに於いて、前記コイル収納部は、
前記コイルとの間に形成される空間に、少なくとも熱伝導性を有する充填材を充填することを特徴とするノイズフィルタ。