JP2011124553A - Noise filter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise filter which does not require a middle leg and can be miniaturized, in a small filter for reducing normal mode noise and common mode noise. <P>SOLUTION: The noise filter has two magnetic legs, a soft magnetic core having two flanges for connecting ends of the two magnetic legs, and coils prepared at each of the two magnetic legs. The peripheral part of the flange is extruded to the outside more than the outside exposed surface of the coil. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減する小型フィルタに関するものである。   The present invention relates to a small filter that reduces normal mode noise and common mode noise.

近年、車載電子機器の高性能化が進んでいる。更に、これら車載電子機器を、互いにLIN(Local Interconnect Network)やCAN(Controller Area Network)等の車載LANネットワークで繋いだ車が一般化しつつある。このため、車1台当たりのECU(Electronic Control Unit)搭載数が増加し、電子部品数が大幅に伸びている。このような状況の中で、ノイズ対策部品に対して、より高性能化、小型化が求められている。   In recent years, the performance of in-vehicle electronic devices has been improved. Furthermore, vehicles in which these in-vehicle electronic devices are connected to each other via an in-vehicle LAN network such as a LIN (Local Interconnect Network) or a CAN (Controller Area Network) are becoming common. For this reason, the number of ECUs (Electronic Control Units) mounted per vehicle has increased, and the number of electronic components has greatly increased. Under such circumstances, higher performance and smaller size are required for noise countermeasure components.

前記、電子機器のノイズ対策部品として、一般に軟磁性材料からなるコアに導線を巻回することによりコイルを形成した部品が使用されている。
図7に、コイル部品を使用したノイズ対策の一例を示す。軟磁性トロイダルコア12を使用したコモンモードチョークコイル11と、棒状の軟磁性コア14を使用したノーマルモードチョークコイル13を用いたノイズフィルタである。コモンモードチョークコイル11は、線路AA´とGND間のコモンモードノイズの低減に効果があり、ノーマルモードチョークコイル13は、線路AA´のノーマルモードノイズの低減に効果がある。
ノーマルモードチョークコイル13に使用する軟磁性コア14は、直流重畳特性を有する必要があり、高い飽和磁束密度を持つFe系合金の軟磁性材料が好ましいが、図7に示すように開磁路にすることで直流重畳特性を向上させ、安価なソフトフェライト材が使用できる。
In general, as a noise countermeasure component of an electronic device, a component in which a coil is formed by winding a conductive wire around a core made of a soft magnetic material is used.
FIG. 7 shows an example of noise countermeasures using coil components. This is a noise filter using a common mode choke coil 11 using a soft magnetic toroidal core 12 and a normal mode choke coil 13 using a rod-like soft magnetic core 14. The common mode choke coil 11 is effective in reducing common mode noise between the lines AA ′ and GND, and the normal mode choke coil 13 is effective in reducing normal mode noise in the line AA ′.
The soft magnetic core 14 used for the normal mode choke coil 13 needs to have a DC superposition characteristic, and is preferably an Fe-based alloy soft magnetic material having a high saturation magnetic flux density. However, as shown in FIG. By doing so, the DC superposition characteristics can be improved and an inexpensive soft ferrite material can be used.

しかし、図7の構成では少なくともコモンモードノイズ用部品とノーマルモード用部品が必要であり、前記からなるノイズフィルタの取付には、広い面積を要し、搭載する機器の小型化を制限していた。
そこで、前記問題を解決するものとして、特許文献1に記載されている、コモンモードチョークコイルにノーマルモードチョークコイルの機能を付加し、コイル部品1個にてコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズを対策したものが、図8に示すコモンモードノイズフィルタである。
However, the configuration of FIG. 7 requires at least a common mode noise component and a normal mode component, and mounting a noise filter composed of the above requires a large area, which limits the downsizing of the mounted device. .
In order to solve the above problem, the function of the normal mode choke coil is added to the common mode choke coil described in Patent Document 1, and common mode noise and normal mode noise are dealt with by one coil component. The one is the common mode noise filter shown in FIG.

図8のコモンモードノイズフィルタ20は、使用する軟磁性コア21が磁脚を3つ有し、中脚22は一部に空隙ギャップを有し、2つの側脚23、24にはコイル25、26がそれぞれ設けられている。このコモンモードノイズフィルタ20は、使用する軟磁性コア21内において、側脚23と側脚24を経路とする磁路27(一点波線表示)の磁束によって、コイル25あるいはコイル26がインピーダンスを発生させて、コモンモードノイズを低減する。また、各コイルに重畳するノーマルモードノイズに対しては、軟磁性コア21内において、中脚22と空隙ギャップを共通の磁路とする磁路28(点線表示)の磁束によって、コイル25およびコイル26にインピーダンスが発生して、ノーマルモードノイズを低減する。   In the common mode noise filter 20 of FIG. 8, the soft magnetic core 21 used has three magnetic legs, the middle leg 22 has a gap gap in part, the two side legs 23, 24 have coils 25, 26 are provided. In the common mode noise filter 20, the coil 25 or the coil 26 generates an impedance by the magnetic flux of the magnetic path 27 (indicated by a one-dot dashed line) having the side legs 23 and the side legs 24 as paths in the soft magnetic core 21 to be used. Reduce common mode noise. In addition, with respect to normal mode noise superimposed on each coil, the coil 25 and the coil 25 are caused by the magnetic flux in the magnetic path 28 (shown by dotted lines) having a common magnetic path as the middle leg 22 and the gap gap in the soft magnetic core 21. Impedance is generated at 26 to reduce normal mode noise.

特許文献2には、特許文献1に記載のコモンモードノイズフィルタの2コイル間の絶縁性を向上させることにより、より小型化する提案がされている。   Patent Document 2 proposes further miniaturization by improving the insulation between the two coils of the common mode noise filter described in Patent Document 1.

特開2005−116792号公報JP 2005-116792 A 特開2008−5171号公報JP 2008-5171 A

発明者は特許文献1に記載のコア構造(図8)において、コアのサイズに注目し、小型化の検討を行ったが、ノーマルモードノイズの低減に非常に有効な中脚の存在によって、小型化に限界があるという認識に至った。   The inventor focused on the size of the core in the core structure described in Patent Document 1 (FIG. 8) and studied to reduce the size, but due to the presence of a middle leg that is very effective in reducing normal mode noise, It came to the recognition that there is a limit to the conversion.

そこで、発明者は、前記問題点を鑑み、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減する小型フィルタにおいて、中脚が不要で、小型化が可能なノイズフィルタを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the inventor has an object of providing a noise filter that can be reduced in size without a middle leg in a small filter that reduces normal mode noise and common mode noise.

発明者は、コア形状を検討し、コアの中脚が無くても、磁脚両端にツバ部を形成することにより、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズのいずれに対しても低減効果が顕著で、かつ中脚が無いため、より小型化が可能なノイズフィルタを見出したものである。   The inventor examines the core shape, and even if there is no core leg of the core, the effect of reducing both the normal mode noise and the common mode noise is remarkable by forming the flange portions at both ends of the magnetic leg. And since there is no middle leg, the present inventors have found a noise filter that can be further downsized.

本発明は、2つの磁脚と、前記2つの磁脚の端部間を接続する2つのツバ部を有する軟磁性コアと、前記2つの磁脚のそれぞれに設けられたコイルと、を備えるノイズフィルタであって、
前記ツバ部の周辺部は、前記コイルの外側露出表面よりも、外側に張り出していることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記ツバ部の、前記コイルの外側露出表面よりも外側に張り出している面積率Fを、
F=(S−L)/Sと定義したとき、
(ここで、
Sはツバ部の磁脚軸方向に垂直な断面積、
Lは磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計、である。)
F≧0.25であることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記2磁脚の断面積をそれぞれa、bとしたとき、a≧b≧0.2aである関係を満足することを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記軟磁性コアは、2磁脚の軸方向の中央部分に分割面を有し、前記分割面にて2分割される前記軟磁性コアは、分割面に対して面対称であり、かつ、前記2分割面が、互いに全面にて対面していることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記2磁脚にそれぞれ導線を巻回したコイルのターン数、及び導線の断面積が同値であることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、軟磁性コアがMnZnフェライトコアであり、巻回したコイルと前記MnZnフェライトコアとの間に絶縁フィルムを有することを特徴とするノイズフィルタである。
The present invention provides a noise comprising: two magnetic legs; a soft magnetic core having two flange parts connecting the ends of the two magnetic legs; and a coil provided on each of the two magnetic legs. A filter,
The noise filter is characterized in that the peripheral portion of the flange portion protrudes outward from the outer exposed surface of the coil.
In the present invention, the area ratio F of the brim portion that projects outward from the outer exposed surface of the coil is
When F = (S−L) / S is defined,
(here,
S is a cross-sectional area perpendicular to the magnetic leg axis direction of the brim portion,
L is the total area of the coil part including the magnetic leg to the outermost periphery projected onto the flange part in the magnetic leg axis direction. )
It is a noise filter characterized by F ≧ 0.25.
Further, the present invention is a noise filter characterized by satisfying a relationship of a ≧ b ≧ 0.2a, where a and b are cross-sectional areas of the two magnetic legs, respectively.
Further, according to the present invention, the soft magnetic core has a split surface at a central portion in the axial direction of two magnetic legs, and the soft magnetic core divided into two by the split surface is plane-symmetric with respect to the split surface. In addition, the noise filter is characterized in that the two divided surfaces face each other over the entire surface.
The present invention is the noise filter characterized in that the number of turns of the coil in which the conducting wire is wound around each of the two magnetic legs and the sectional area of the conducting wire are equivalent.
The present invention also provides a noise filter, wherein the soft magnetic core is an MnZn ferrite core, and an insulating film is provided between the wound coil and the MnZn ferrite core.

本発明によれば、特許文献1、2に記載されているような軟磁性コアの中脚が不要となるため、従来に比べて、コア形状、フィルタ形状をより小型化できる。
磁脚の両端のツバ部が、対向するツバ部分と空間で磁路を形成し、従来技術における中脚の作用を有している。
また、従来構造では、図8に示すようにコイル部分がコア外形から出っ張るためにコイル部分を保護し、固定するためにツバ部を有するボビン29が必要であったが(特許文献1の図4の23、24、特許文献2の図1の14b参照)、本発明ではボビンが不要となり、より小型化が可能となる。
According to the present invention, since the middle legs of the soft magnetic core as described in Patent Documents 1 and 2 are not required, the core shape and the filter shape can be further reduced as compared with the prior art.
The brim portions at both ends of the magnetic leg form a magnetic path between the opposite brim portions and the space, and have the function of the middle leg in the prior art.
Further, in the conventional structure, as shown in FIG. 8, since the coil portion protrudes from the core outer shape, the bobbin 29 having the flange portion is required to protect and fix the coil portion (FIG. 4 of Patent Document 1). 23, 24, 14b of FIG. 1 of Patent Document 2), the present invention eliminates the need for a bobbin and enables further miniaturization.

本発明実施例1のノイズフィルタの斜視図The perspective view of the noise filter of Example 1 of the present invention. 本発明実施例1のノイズフィルタのa方向及びb方向からの概略図Schematic from the a direction and b direction of the noise filter of Example 1 of the present invention. 本発明実施例1のノイズフィルタの直流重畳特性を示す特性図Characteristic diagram showing DC superposition characteristics of noise filter of embodiment 1 of the present invention 本発明実施例2のノイズフィルタのa方向及びb方向からの概略図Schematic from the a direction and b direction of the noise filter of Example 2 of the present invention. 本発明実施例3のノイズフィルタのa方向及びb方向からの概略図Schematic from the a direction and b direction of the noise filter of Example 3 of the present invention. ノイズフィルタ評価時のコイル結線状態を示す説明図Explanatory drawing showing coil connection state at the time of noise filter evaluation 従来のノイズフィルタの概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional noise filter 従来のノイズフィルタの概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional noise filter 本発明で規定する面積率Sの説明図Explanatory drawing of area ratio S prescribed | regulated by this invention

本発明者は、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズのいずれに対してもノイズ低減効果に優れる小型ノイズフィルタの構造について検討し、2磁脚の両端にツバ部を形成することにより、従来の中脚を有する構造のノイズフィルタに比べて、いっそうの小型化が可能であるという顕著な効果を見出したものである。   The present inventor has examined the structure of a small noise filter that is excellent in noise reduction effect for both normal mode noise and common mode noise, and by forming a flange portion at both ends of the two magnetic legs, As compared with the noise filter having the structure, the remarkable effect that further downsizing is possible has been found.

具体的には、図6に示すように2つのコイルを結線し、インダクタンス及び直流抵抗を測定した。2つのコイルの直列接続したインダクタンスをNML、直流抵抗をRdcとし、2つのコイルの並列接続したインダクタンスをCMLとし、NMLが2μH以上、CMLが25μH以上、Rdcが5mΩ以下の仕様を満足するようにコア形状、コイルのターン数、コイルを形成する導線線径を種々検討した。その結果、前記仕様を満足するための外形寸法としては、図8に示す構成の場合、磁脚方向の長さAが26mm、2磁脚に直交方向の長さBが30mm、高さCが21mm、が限界であり(比較例参照)、より小型化できないという問題があった。本発明者は、その小型化できない問題に対して、小型化を実現するための構成を見出した。ここで、磁脚方向の長さA、2磁脚に直交方向の長さB、高さCとは図8に示す通りである。   Specifically, as shown in FIG. 6, two coils were connected, and inductance and DC resistance were measured. The inductance of the two coils connected in series is NML, the DC resistance is Rdc, the inductance of the two coils connected in parallel is CML, NML is 2 μH or more, CML is 25 μH or more, and Rdc is 5 mΩ or less. Various studies were made on the core shape, the number of turns of the coil, and the diameter of the conductive wire forming the coil. As a result, the external dimensions for satisfying the above specifications are as follows. In the configuration shown in FIG. 8, the length A in the magnetic leg direction is 26 mm, the length B in the orthogonal direction to the magnetic leg is 30 mm, and the height C is 21 mm is the limit (see comparative example), and there is a problem that it cannot be further downsized. The present inventor has found a configuration for realizing the miniaturization with respect to the problem that cannot be miniaturized. Here, the length A in the magnetic leg direction, the length B in the direction orthogonal to the magnetic leg, and the height C are as shown in FIG.

本発明では、2磁脚の両端に、ツバ部が2磁脚にわたり連続して形成されている。また、前記ツバ部の周辺部は、巻回されている2つのコイルの外側露出表面よりも、外側に張り出している。前記コイルの外側に張り出したツバ部周辺部は、対向するツバ部周辺部間で、ツバ部の間隔がギャップとなる磁路が形成される。
従って、ツバ部は、軟磁性コアの一部として機能しているため、コイル外側露出表面からの張り出しが大きいほど磁路形成能力が高くなる。ツバ部の厚さは、軟磁性コア材料の飽和磁束密度と2磁脚に接続されているツバ部の断面積から磁束が飽和しないように設計されるものである。前記含めて、フィルタのサイズと必要とするノイズ低減効果等を考慮して、軟磁性コアの形状は適宜決定されるものである。
In the present invention, the flanges are formed continuously at both ends of the two magnetic legs over the two magnetic legs. Moreover, the peripheral part of the collar part protrudes outward from the outer exposed surface of the two coils that are wound. In the periphery of the flange portion that protrudes to the outside of the coil, a magnetic path is formed in which the gap between the flange portions forms a gap between the periphery of the opposite flange portions.
Therefore, since the brim portion functions as a part of the soft magnetic core, the larger the overhang from the coil outer exposed surface, the higher the magnetic path forming ability. The thickness of the brim portion is designed so that the magnetic flux is not saturated from the saturation magnetic flux density of the soft magnetic core material and the cross-sectional area of the brim portion connected to the two magnetic legs. Including the above, the shape of the soft magnetic core is appropriately determined in consideration of the size of the filter and the required noise reduction effect.

本発明では、前記板状ツバ部の、前記巻回されている2コイルの外側露出表面よりも、外側に張り出している面積率Fを、
F=(S−L))/Sと定義したとき、
(ここで、
Sはツバ部の磁脚軸方向に垂直な断面積、
Lは磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計、である。)
前記、面積率F、ツバ部の磁脚軸方向に垂直な断面積S、磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計Lについて説明する。
図9に、図2(b)の図を例にして説明する。Sはツバ部の長辺Bと短辺Cの積で表される。磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計Lは図9中の網目部分15となる。コイルのリード部分は網目部分には含まれない。従って、(S−L)は、図9のツバ部の磁脚軸方向に垂直な面積S(長辺Bと短辺Cの積)から、網目部分15の面積を減じた部分であって、斜線部分16である。よって面積率Fは、面積S(長辺Bと短辺Cの積)に対する、斜線部分16の率となる。
F≧0.25を満足すれば、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズのいずれに対しても優れたノイズ低減効果を得ることができる。
より好ましくは、F≧0.3であり、ノイズ低減効果がいっそう大きくなる。
また、Fが増加することは、ツバ部の張り出し量が磁脚とコイル巻回部の断面積に対して大きくなると解されるが、この場合、ノイズフィルタの組み立て時や、ハンドリング時に、外部からの応力によってツバ部周辺への欠けやクラックの発生の恐れがある。このため、Fの上限として0.7未満が好ましい。
In the present invention, the area ratio F projecting outward from the outer exposed surface of the two wound coils of the plate-shaped brim portion is
When defined as F = (S−L)) / S,
(here,
S is a cross-sectional area perpendicular to the magnetic leg axis direction of the brim portion,
L is the total area of the coil part including the magnetic leg to the outermost periphery projected onto the flange part in the magnetic leg axis direction. )
The area ratio F, the cross-sectional area S perpendicular to the magnetic leg axis direction of the brim part, and the total L of the area up to the outermost periphery projected from the coil part including the magnetic leg to the brim part in the magnetic leg axis direction will be described. .
FIG. 9 will be described with reference to FIG. 2B as an example. S is represented by the product of the long side B and the short side C of the brim portion. The total area L up to the outermost periphery of the coil portion including the magnetic leg projected onto the collar portion in the magnetic leg axis direction is the mesh portion 15 in FIG. The lead portion of the coil is not included in the mesh portion. Therefore, (SL) is a portion obtained by subtracting the area of the mesh portion 15 from the area S (product of the long side B and the short side C) perpendicular to the magnetic leg axis direction of the collar portion of FIG. A hatched portion 16 is shown. Therefore, the area ratio F is the ratio of the shaded portion 16 to the area S (the product of the long side B and the short side C).
If F ≧ 0.25 is satisfied, an excellent noise reduction effect can be obtained for both normal mode noise and common mode noise.
More preferably, F ≧ 0.3, and the noise reduction effect is further increased.
Further, it is understood that F increases when the amount of protrusion of the flange portion becomes larger than the cross-sectional area of the magnetic leg and the coil winding portion. In this case, when assembling the noise filter or handling, There is a risk of chipping or cracking around the flange due to the stress of. For this reason, the upper limit of F is preferably less than 0.7.

本発明では、2つの磁脚は同一の断面積である必要は無い。即ち、片側の断面積を小さくすることで、特性の劣化を起こさず、さらに小型化することができる。つまり、目標とするフィルタ形状(取付面積、フィルタ体積)と、必要なノイズ低減効果を検討することで、より小型化が可能となる。ここで、2つの磁脚の断面積をそれぞれa、bとしたとき、a≧b≧0.2aである関係を満足することが好ましい。bが0.2a未満となるとコモンモードノイズに対するノイズ低減効果が十分得られない。また、磁脚の断面形状は円である必要は無く、2つのコイル間の絶縁を考慮して、楕円形状や角丸長方形なども可能である。前記、角丸長方形とは、後述の(実施例3)に記載のように、長方形の2長辺を、前記長辺長を直径とする2つの半円で挟んだ形状を意味している。   In the present invention, the two magnetic legs need not have the same cross-sectional area. That is, by reducing the cross-sectional area on one side, the size can be further reduced without causing deterioration of characteristics. That is, the size can be further reduced by examining the target filter shape (mounting area, filter volume) and the necessary noise reduction effect. Here, it is preferable to satisfy the relationship of a ≧ b ≧ 0.2a, where a and b are the cross-sectional areas of the two magnetic legs. If b is less than 0.2a, a sufficient noise reduction effect for common mode noise cannot be obtained. The cross-sectional shape of the magnetic leg need not be a circle, and an elliptical shape or a rounded rectangular shape is also possible in consideration of insulation between two coils. The rounded rectangle means a shape in which two long sides of a rectangle are sandwiched between two semicircles having the long side length as a diameter, as described in (Example 3) described later.

本発明の軟磁性コアにおいて、2磁脚の軸方向の中央部分に分割面を有し、前記分割面にて2分割される前記軟磁性コアは、分割面に対して面対称であり、かつ、前記2分割面が、互いに全面にて対面していることが好ましい。
前記構造にすることにより、予め巻回したコイルに対して、コイル両端から、磁脚部分を挿入することにより容易に組み立てが可能となる。
また、必要に応じて、前記2つの分割面の間に、非磁性のスペーサを挿入することで容易に磁気ギャップを形成することができる。
In the soft magnetic core of the present invention, the soft magnetic core having a split surface at an axially central portion of the two magnetic legs, the soft magnetic core divided into two by the split surface is plane-symmetric with respect to the split surface, and The two split surfaces preferably face each other over the entire surface.
With this structure, it is possible to easily assemble a coil wound in advance by inserting magnetic leg portions from both ends of the coil.
If necessary, a magnetic gap can be easily formed by inserting a nonmagnetic spacer between the two divided surfaces.

本発明のノイズフィルタにおいて、2磁脚にそれぞれ導線を巻回したコイルのターン数、及び導線の断面積が同値であることが好ましい。コモンモードノイズに対して、2つのコイルのターン数、及び導線の断面積が等しくすることによって、十分なノイズ低減効果を得ることができる。   In the noise filter of the present invention, it is preferable that the number of turns of the coil in which the conducting wire is wound around the two magnetic legs and the sectional area of the conducting wire are the same value. A sufficient noise reduction effect can be obtained by making the number of turns of the two coils equal to the cross-sectional area of the conducting wire with respect to the common mode noise.

軟磁性コアとして、Mn系、またはNi系フェライトはプレス成形後焼成によって作製されるため、形状の自由度が高く、安価であり好ましい。Mn系フェライトは、比抵抗が小さいので、絶縁皮膜導線を巻回したコイルとの間の絶縁を十分確保するために、絶縁フィルムを介するのが好ましい。   As the soft magnetic core, Mn-based or Ni-based ferrite is produced by firing after press molding, so that it has a high degree of freedom in shape and is preferable because it is inexpensive. Since Mn-based ferrite has a small specific resistance, it is preferable to use an insulating film in order to ensure sufficient insulation with the coil wound with the insulating film conductor.

絶縁フィルムとしては、耐熱性と強度の点から、ノーメックス(登録商標)ペーパーなどのアラミド紙やカプトン(登録商標)などのポリイミドフィルムが好ましい。   The insulating film is preferably an aramid paper such as Nomex (registered trademark) or a polyimide film such as Kapton (registered trademark) from the viewpoint of heat resistance and strength.

本発明は、2つの磁脚と、前記2つの磁脚の端部間を接続する2つのツバ部を有する軟磁性コアと、前記2つの磁脚のそれぞれに設けられたコイルと、を備えるノイズフィルタであって、
前記ツバ部の周辺部は、前記コイルの外側露出表面よりも、外側に張り出していることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記ツバ部の、前記コイルの外側露出表面よりも外側に張り出している面積率Fを、
F=(S−L)/Sと定義したとき、
(ここで、
Sはツバ部の磁脚軸方向に垂直な断面積、
Lは磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計、である。)
F≧0.25であることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記2磁脚の断面積をそれぞれa、bとしたとき、a≧b≧0.2aである関係を満足することを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記軟磁性コアは、2磁脚の軸方向の中央部分に分割面を有し、前記分割面にて2分割される前記軟磁性コアは、分割面に対して面対称であり、かつ、前記2分割面が、互いに全面にて対面していることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、前記2磁脚にそれぞれ導線を巻回したコイルのターン数、及び導線の断面積が同値であることを特徴とするノイズフィルタである。
また、本発明は、軟磁性コアがMnZnフェライトコアであり、巻回したコイルと前記MnZnフェライトコアとの間に絶縁フィルムを有することを特徴とするノイズフィルタである。
The present invention provides a noise comprising: two magnetic legs; a soft magnetic core having two flange parts connecting the ends of the two magnetic legs; and a coil provided on each of the two magnetic legs. A filter,
The noise filter is characterized in that the peripheral portion of the flange portion protrudes outward from the outer exposed surface of the coil.
In the present invention, the area ratio F of the brim portion that projects outward from the outer exposed surface of the coil is
When F = (S−L) / S is defined,
(here,
S is a cross-sectional area perpendicular to the magnetic leg axis direction of the brim portion,
L is the total area of the coil part including the magnetic leg to the outermost periphery projected onto the flange part in the magnetic leg axis direction. )
It is a noise filter characterized by F ≧ 0.25.
Further, the present invention is a noise filter characterized by satisfying a relationship of a ≧ b ≧ 0.2a, where a and b are cross-sectional areas of the two magnetic legs, respectively.
Further, according to the present invention, the soft magnetic core has a split surface at a central portion in the axial direction of two magnetic legs, and the soft magnetic core divided into two by the split surface is plane-symmetric with respect to the split surface. In addition, the noise filter is characterized in that the two divided surfaces face each other over the entire surface.
The present invention is the noise filter characterized in that the number of turns of the coil in which the conducting wire is wound around each of the two magnetic legs and the sectional area of the conducting wire are equivalent.
The present invention also provides a noise filter, wherein the soft magnetic core is an MnZn ferrite core, and an insulating film is provided between the wound coil and the MnZn ferrite core.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に述べる。以下に記載の軟磁性コア材料として、日立金属株式会社製のMnZnフェライトコア材MT30Dを使用した。
(比較例)
図8に示す軟磁性コアを含むノイズフィルタにおいて、NML=2.5μH、CML=40.0μH、Rdcが4.5mΩを得るには、A=26mm、B=30mm、C=21mmの外形寸法が必要であった。尚、中脚の軸方向の大きさは7mm角であった。
ここで、NML、CML、Rdcとは、図6に示すように2つのコイルを結線し、インダクタンス及び直流抵抗を測定し、2つのコイルの直列接続したインダクタンスがNML、直流抵抗がRdcであり、2つのコイルの並列接続したインダクタンスがCMLである。
前記軟磁性コアは、面対称になるように、外側2磁脚の中央部分で分割されていて、前記分割面全面で対面するように、対向する磁脚のベース部分の外側部分同士を、2磁脚及びボビンの外側を挟んで、テープで固定している。
また、前記NML及びCMLのインダクタンスとRdcを得るために、直径1.8mmの絶縁皮膜導線を6ターン巻回したコイルをボビンに形成し、外側の2磁脚がコイルボビンに挿入されるよう作製した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. As a soft magnetic core material described below, MnZn ferrite core material MT30D manufactured by Hitachi Metals, Ltd. was used.
(Comparative example)
In the noise filter including the soft magnetic core shown in FIG. 8, in order to obtain NML = 2.5 μH, CML = 40.0 μH, and Rdc of 4.5 mΩ, the outer dimensions of A = 26 mm, B = 30 mm, and C = 21 mm are required. It was necessary. The size of the middle leg in the axial direction was 7 mm square.
Here, as shown in FIG. 6, NML, CML, and Rdc connect two coils, measure the inductance and DC resistance, and the inductance of the two coils connected in series is NML, and the DC resistance is Rdc, An inductance in which two coils are connected in parallel is CML.
The soft magnetic core is divided at the center part of the outer two magnetic legs so as to be plane-symmetric, and the outer parts of the base parts of the opposing magnetic legs are arranged so as to face each other on the entire divided surface. It is fixed with tape across the outside of the magnetic leg and bobbin.
Also, in order to obtain the inductance and Rdc of the NML and CML, a coil in which an insulating film conductor having a diameter of 1.8 mm was wound for 6 turns was formed on the bobbin, and the outer two magnetic legs were inserted into the coil bobbin. .

(実施例1)
前記比較例と同等のNML=2.5μH、CML=40.0μH、Rdcが4.5mΩを得るためのノイズフィルタ形状を検討した。
その結果、図1、図2(図1のa、b方向からの概略図)に示すように、形状がA=24mm、B=30mm、C=20mm、d(磁脚の直径)=11mm、ツバ部4、5の厚さが2mmである軟磁性コア1の2磁脚2、3に、それぞれ直径1.8mmの絶縁皮膜導線8を6ターン巻いてコイル6、7を形成することにより、前記比較例と同等のNML、CML、Rdcを得ることができた。
実施例1において、前述の面積率Fを計算する。ツバ部断面積S=30mm×24mm=720mmで、L=334.8mm(直径(11mm+1.6mm+1.6mm)の円の面積の2倍)となるので、F=(S−L)/S=0.535となることがわかる。 比較例に比べて、Aが2mm、Cが1mm小さくなっている。(Bは同値)
前記軟磁性コアは、面対称になるように、2磁脚のそれぞれの中央部分で分割されていて、前記分割面全面で対面するように、対向する2ツバ部4、5の外側部分同士を、2磁脚及びコイルの外側を挟んで、テープで固定している。また、コイル6、7とツバ部4、5との間、及びコイル6、7と磁脚2、3の間にはそれぞれ絶縁フィルム9としてポリイミドフィルムを挟んでいる。
図3に本実施例のノイズフィルタを、室温22℃、周波数100kHz、OSCレベル1Vの条件でNMLを測定した直流重畳特性を示す。直流電流値Idc=70A付近まで、2つのコイルを直列接続したインダクタンスNMLの低下は認められず、優れた直流重畳特性であることが分かる。
Example 1
A noise filter shape for obtaining NML = 2.5 μH, CML = 40.0 μH, and Rdc of 4.5 mΩ equivalent to the comparative example was examined.
As a result, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 (schematic diagrams from directions a and b in FIG. 1), the shape is A = 24 mm, B = 30 mm, C = 20 mm, d (diameter of magnetic leg) = 11 mm, By winding 6 turns of the insulating film conductor 8 having a diameter of 1.8 mm around the two magnetic legs 2 and 3 of the soft magnetic core 1 having a thickness of the flanges 4 and 5 to form the coils 6 and 7, NML, CML, and Rdc equivalent to the comparative example were obtained.
In Example 1, the area ratio F described above is calculated. The cross-sectional area of the flange S = 30 mm × 24 mm = 720 mm 2 and L = 334.8 mm 2 (twice the area of the circle of diameter (11 mm + 1.6 mm + 1.6 mm)), so F = (S−L) / S = 0.535. Compared to the comparative example, A is 2 mm and C is 1 mm smaller. (B is the same value)
The soft magnetic core is divided at each central portion of the two magnetic legs so as to be plane-symmetric, and the outer portions of the two flange portions 4 and 5 facing each other so as to face each other on the entire divided surface. Two magnetic legs and the outside of the coil are sandwiched and fixed with tape. A polyimide film is sandwiched between the coils 6 and 7 and the flanges 4 and 5 and between the coils 6 and 7 and the magnetic legs 2 and 3 as an insulating film 9.
FIG. 3 shows DC superposition characteristics obtained by measuring NML of the noise filter of this example under conditions of a room temperature of 22 ° C., a frequency of 100 kHz, and an OSC level of 1V. It can be seen that the direct current value Idc = 70 A is close to 70 A, and no decrease in the inductance NML in which the two coils are connected in series is observed, indicating excellent direct current superposition characteristics.

(実施例2)
前記実施例1に比べて、より小型化のため、磁脚の断面積を検討した。その結果、2磁脚の両方の断面積を小さくすると、断面積を小さくするに伴って、NML及びCMLのインダクタンスが減少して特性が劣化するが、片方のみの断面積を小さくしても、NML、CMLには変化しないということが分かった。そこで、実施例1では、両磁脚の直径dが11mmであるが、片側のみの直径を小さくして、同等の特性が得られる限界を調べた。
その結果、片側の直径11mmを4.92mmにしても同等の特性(NML=2.5μH、CML=40.0μH、Rdcが4.5mΩ)が得られることが分かった。この場合、実施例1に比べて、コイルの直径を1.8mmから1.3mmと小さくし、ターン数を6から5と1つ減少させている。
実施例2において、前述の面積率Fを計算する。ツバ部断面積S=24mm×20mm=480mmで、L=322.9mm(直径(11mm+1.3mm+1.3mm)の円の面積と直径(4.92mm+1.3mm+1.3mm)の円の面積の合計)となるので、F=(S−L)/S=0.327となることがわかる。
尚、片側の磁脚の直径を4.92mm未満にすると、CMLが急減することが分かった。
図4に示すように、磁脚2の直径を11mm(d1)、磁脚3の直径を4.92mm(d2)として、形状がA=14mm、B=24mm、C=20mm、ツバ部4、5の厚さが2mmである軟磁性コア1の2磁脚2、3に、それぞれ直径1.3mmの絶縁皮膜導線8を5ターン巻いてコイル6、7を形成することによりフィルタを作製した。実施例1と同様に前記軟磁性コアは2分割され、テープで固定されている。
比較例に比べて、Aが12mm、Bが6mm、Cが1mm小さくなっている。また、実施例1に比べて、Aが10mm、Bが6mm小さくなっている。(Cは同値。)
実施例2では、2つの磁脚の断面形状は円であるが、断面積が異なっていて、直径の比が11:4.92であることより、断面積比は、5:1である。
実施例2のノイズフィルタを、実施例1と同様の条件で直流重畳特性を測定したところ、実施例1と同等の結果であった。
(Example 2)
Compared to Example 1, the cross-sectional area of the magnetic leg was examined for further miniaturization. As a result, if the cross-sectional area of both of the two magnetic legs is reduced, the inductance of NML and CML is reduced and the characteristics are deteriorated as the cross-sectional area is reduced. It turned out that it does not change to NML and CML. Therefore, in Example 1, the diameter d of both magnetic legs is 11 mm. However, the diameter on only one side is reduced, and the limit at which equivalent characteristics can be obtained was investigated.
As a result, it was found that equivalent characteristics (NML = 2.5 μH, CML = 40.0 μH, Rdc 4.5 mΩ) can be obtained even when the diameter on one side is 11 mm and 4.92 mm. In this case, compared with the first embodiment, the coil diameter is reduced from 1.8 mm to 1.3 mm, and the number of turns is reduced by one from 6 to 5.
In Example 2, the area ratio F described above is calculated. The cross-sectional area of the flange portion S = 24 mm × 20 mm = 480 mm 2 and L = 322.9 mm 2 (total of the area of the circle of diameter (11 mm + 1.3 mm + 1.3 mm) and the area of the circle of diameter (4.92 mm + 1.3 mm + 1.3 mm) Therefore, it can be seen that F = (S−L) /S=0.327.
In addition, when the diameter of the magnetic leg of one side was made less than 4.92 mm, it turned out that CML reduces rapidly.
4, the diameter of the magnetic leg 2 is 11 mm (d1), the diameter of the magnetic leg 3 is 4.92 mm (d2), and the shape is A = 14 mm, B = 24 mm, C = 20 mm, the flange part 4, A filter was prepared by winding coils 2 and 2 on the two magnetic legs 2 and 3 of the soft magnetic core 1 having a thickness of 5 mm and winding the insulating film conductor 8 having a diameter of 1.3 mm for 5 turns. As in Example 1, the soft magnetic core is divided into two parts and fixed with tape.
Compared to the comparative example, A is 12 mm, B is 6 mm, and C is 1 mm smaller. Compared to Example 1, A is 10 mm and B is 6 mm smaller. (C is the same value.)
In Example 2, the cross-sectional shape of the two magnetic legs is a circle, but since the cross-sectional areas are different and the ratio of the diameters is 11: 4.92, the cross-sectional area ratio is 5: 1.
When the direct current superposition characteristics of the noise filter of Example 2 were measured under the same conditions as in Example 1, the results were the same as in Example 1.

(実施例3)
前記実施例2に比べて、更に小型化のため、2磁脚の内、断面積が大きい磁脚の断面形状を検討した。その結果、断面積不変のままで、B方向の磁脚の厚さを小さくすることで、更なる小型化が可能であることが分かった。
即ち、図5に示すように、形状がA=14mm、B=22mm、C=20mm、d11=9mm、d12=12.5mm、d2=4.92mm、ツバ部4、5の厚さが2mmである軟磁性コア1の2磁脚2、3に、それぞれ直径1.3mmの絶縁皮膜導線8を6ターン巻いてコイルを形成することにより作製したフィルタにおいても、同等特性:NML=2.5μH、CML=40.0μH、Rdcが4.5mΩ、が得られた。実施例1と同様に前記軟磁性コア1は2分割され、テープで固定されている。
実施例3において、前述の面積率Fを計算する。ツバ部断面積S=22mm×20mm=440mmで、L=190.7mm(長辺(9mm+1.3mm+1.3mm)×短辺3.5mmの長方形と直径(9mm+1.3mm+1.3mm)の円の面積と、直径(4.92mm+1.3mm+1.3mm)の円の面積の合計)となるので、F=(S−L)/S=0.566となり、大きな値であることがわかる。
実施例3では、2つの磁脚2、3の内、断面積の小さい磁脚3の断面形状は円(直径5mm)であるが、断面積の大きい磁脚2の断面形状は、3.5mm×9mmの長方形の2長辺を、直径9mmの半円で挟んだ形状となっている。この断面積は、実施例1、2での直径11mmの円と同値の約95mmである。
実施例2と実施例3で、断面積の大きい磁脚の形状は異なるが、断面積は約95mmで同値である。
比較例に比べて、Aが12mm、Bが8mm、Cが1mm小さくなっている。また、実施例1に比べて、Aが10mm、Bが8mm小さくなっている。(Cは同値。)更に、実施例2に比べて、Bが2mm小さくなっている。(A、Cは同値。)
実施例3のノイズフィルタを、実施例1と同様の条件で直流重畳特性を測定したところ、実施例1と同等の結果であった。
(Example 3)
Compared to Example 2, the cross-sectional shape of the magnetic leg having a larger cross-sectional area among the two magnetic legs was examined for further miniaturization. As a result, it was found that further downsizing is possible by reducing the thickness of the magnetic leg in the B direction while keeping the cross-sectional area unchanged.
That is, as shown in FIG. 5, the shape is A = 14 mm, B = 22 mm, C = 20 mm, d11 = 9 mm, d12 = 12.5 mm, d2 = 4.92 mm, and the thickness of the flange portions 4 and 5 is 2 mm. Even in a filter produced by winding a coil 2 by winding 6 turns of an insulating film conductor 8 having a diameter of 1.3 mm around the two magnetic legs 2 and 3 of a certain soft magnetic core 1, equivalent characteristics: NML = 2.5 μH, CML = 40.0 μH and Rdc of 4.5 mΩ were obtained. Similar to the first embodiment, the soft magnetic core 1 is divided into two parts and fixed with tape.
In Example 3, the area ratio F described above is calculated. The flange cross-sectional area S = 22 mm × 20 mm = 440 mm 2 and L = 190.7 mm 2 (long side (9 mm + 1.3 mm + 1.3 mm) × short side 3.5 mm rectangle and diameter (9 mm + 1.3 mm + 1.3 mm)) Since it is the area and the sum of the areas of the circles having a diameter (4.92 mm + 1.3 mm + 1.3 mm), it can be seen that F = (S−L) /S=0.666, which is a large value.
In Example 3, the cross-sectional shape of the magnetic leg 3 having a small cross-sectional area out of the two magnetic legs 2 and 3 is a circle (diameter 5 mm), but the cross-sectional shape of the magnetic leg 2 having a large cross-sectional area is 3.5 mm. It has a shape in which two long sides of a rectangle of × 9 mm are sandwiched between semicircles with a diameter of 9 mm. This cross-sectional area is about 95 mm 2, which is equivalent to a circle with a diameter of 11 mm in Examples 1 and 2 .
In Example 2 and Example 3, the shape of the magnetic leg having a large cross-sectional area is different, but the cross-sectional area is about 95 mm 2 and is equivalent.
Compared to the comparative example, A is 12 mm, B is 8 mm, and C is 1 mm smaller. Compared to Example 1, A is 10 mm and B is 8 mm smaller. (C is the same value.) Furthermore, B is 2 mm smaller than Example 2. (A and C are the same value.)
When the direct current superposition characteristics of the noise filter of Example 3 were measured under the same conditions as in Example 1, the results were the same as in Example 1.

(実施例4)
実施例1の軟磁性コア1は、面対称になるように、2磁脚2、3の中央部分で分割され、前記分割面全面で対面するように、対向する2ツバ部4、5の外側部分同士を2磁脚2、3及びコイル6、7の外側を挟んで、テープで固定しているものであったが、実施例4では、プレス成形金型を用いて、図1、図2に示されているC寸法の方向にMnZnフェライト顆粒をプレス成形後、焼成することによって、前記実施例1と同形状の軟磁性コアを得た。前記軟磁性コアに実施例1と同様にコイルを形成し、ノイズフィルタを作製し、実施例1と同等の結果が得られた。
実施例4のコア作製方法では、コアにコイルを直接巻回する必要があるため、コイル形成工数が大きいという欠点があるが、量産時の特性ばらつきは低減されるという利点を有している。
Example 4
The soft magnetic core 1 according to the first embodiment is divided at the central portion of the two magnetic legs 2 and 3 so as to be plane-symmetrical, and outside the two flange portions 4 and 5 facing each other so as to face the entire divided surface. The parts were fixed with tape across the outer sides of the two magnetic legs 2 and 3 and the coils 6 and 7, but in Example 4, a press mold was used, and FIG. A soft magnetic core having the same shape as in Example 1 was obtained by press-molding MnZn ferrite granules in the direction of C dimension shown in FIG. A coil was formed on the soft magnetic core in the same manner as in Example 1 to produce a noise filter, and the same results as in Example 1 were obtained.
The core manufacturing method according to the fourth embodiment has a disadvantage that the number of coil forming steps is large because the coil needs to be wound directly around the core, but has an advantage that characteristic variation during mass production is reduced.

(実施例5)
実施例1の軟磁性コア1は、面対称になるように、2磁脚2、3の中央部分で分割され、前記分割面全面で対面するように、対向する2ツバ部4、5の外側部分同士を2磁脚2、3及びコイル6、7の外側を挟んで、テープで固定しているものであったが、実施例5では、(片側ツバ部)と(2磁脚+片側ツバ部)の非対称に分割できる軟磁性コアを用いて、ノイズフィルタを作製した。その結果、実施例1と同様の結果が得られた。
(Example 5)
The soft magnetic core 1 according to the first embodiment is divided at the central portion of the two magnetic legs 2 and 3 so as to be plane-symmetrical, and outside the two flange portions 4 and 5 facing each other so as to face the entire divided surface. The parts were fixed with tape across the outer sides of the two magnetic legs 2 and 3 and the coils 6 and 7, but in Example 5, (one side flange) and (2 magnetic legs + one side flange) The noise filter was manufactured using a soft magnetic core that can be divided asymmetrically. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.

以上、実施例1〜3及び比較例のNML、CML、Rdc、A、B、Cを表1に示す。

Figure 2011124553
Table 1 shows NML, CML, Rdc, A, B, and C of Examples 1 to 3 and Comparative Example.
Figure 2011124553

1 軟磁性コア
2、3 磁脚
4、5 ツバ部
6、7 コイル
8 絶縁皮膜導線
9 絶縁フィルム
10 ノイズフィルタ
1 Soft magnetic core 2, 3 Magnetic legs
4, 5 brim
6, 7 Coil 8 Insulating film conductor 9 Insulating film 10 Noise filter

Claims (6)

2つの磁脚と、前記2つの磁脚の端部間を接続する2つのツバ部を有する軟磁性コアと、前記2つの磁脚のそれぞれに設けられたコイルと、を備えるノイズフィルタであって、
前記ツバ部の周辺部は、前記コイルの外側露出表面よりも、外側に張り出していることを特徴とするノイズフィルタ。
A noise filter comprising two magnetic legs, a soft magnetic core having two flange parts connecting between the ends of the two magnetic legs, and a coil provided on each of the two magnetic legs. ,
The noise filter according to claim 1, wherein a peripheral portion of the flange portion protrudes outward from an outer exposed surface of the coil.
前記ツバ部の、前記コイルの外側露出表面よりも外側に張り出している面積率Fを、
F=(S−L)/Sと定義したとき、
(ここで、
Sはツバ部の磁脚軸方向に垂直な断面積、
Lは磁脚を含めたコイル部を磁脚軸方向でツバ部に投影された最外周までの面積の合計、である。)
F≧0.25であることを特徴とする請求項1に記載のノイズフィルタ。
An area ratio F of the brim portion that protrudes outward from the outer exposed surface of the coil,
When F = (S−L) / S is defined,
(here,
S is a cross-sectional area perpendicular to the magnetic leg axis direction of the brim portion,
L is the total area of the coil part including the magnetic leg to the outermost periphery projected onto the flange part in the magnetic leg axis direction. )
The noise filter according to claim 1, wherein F ≧ 0.25.
前記2磁脚の断面積をそれぞれa、bとしたとき、a≧b≧0.2aである関係を満足することを特徴とする請求項1または2に記載にノイズフィルタ。 3. The noise filter according to claim 1, wherein a relationship of a ≧ b ≧ 0.2a is satisfied, where a and b are cross-sectional areas of the two magnetic legs, respectively. 前記軟磁性コアは、2磁脚の軸方向の中央部分に分割面を有し、前記分割面にて2分割される前記軟磁性コアは、分割面に対して面対称であり、かつ、前記2分割面が、互いに全面にて対面していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のノイズフィルタ。 The soft magnetic core has a split surface at an axial center portion of two magnetic legs, the soft magnetic core divided into two by the split surface is plane-symmetric with respect to the split surface, and The noise filter according to claim 1, wherein the two divided surfaces face each other over the entire surface. 前記2磁脚にそれぞれ導線を巻回したコイルのターン数、及び導線の断面積が同値であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of turns of a coil in which a conducting wire is wound around each of the two magnetic legs and the cross-sectional area of the conducting wire are equivalent. 軟磁性コアがMnZnフェライトコアであり、巻回したコイルと前記MnZnフェライトコアとの間に絶縁フィルムを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the soft magnetic core is a MnZn ferrite core, and an insulating film is provided between the wound coil and the MnZn ferrite core.
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