JP2011205210A

JP2011205210A - ノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2011205210A
Application number: JP2010068170A
Authority: JP
Inventors: Okiomi Ko; 興臣黄
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-10-13

Abstract

【課題】チョークコイルとしてトロイダルコイルを使用し、両側の１次側，２次側ライン構造部を円盤状に組み付けることにより、全体として円筒状構造体に構成でき、また、電子・電気機器に実装する際にも、円筒状の狭いスペースに有効に組み込むことができるノイズフィルタを提供する。
【解決手段】トロイダルコイル７の端面両側にコンデンサを配置したノイズフィルタにおいて、コンデンサを含む１次側および２次側のライン構造部２２，２３をそれぞれ円盤状に組み付け、トロイダルコイル７およびライン構造部２２，２３を全体として円筒状構造体に構成した。この円筒状構造体は円筒状の絶縁ケース２５内に収容し、このケース２５を円筒状構造体に対して回転可能とし、円筒状構造体の周縁に形成した端子部をケース２５の回転位置により開閉するようにすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子・電気機器に組み込まれるノイズフィルタに関し、特に、トロイダルコイルとライン構造部をコンパクトに組み込んだ円筒型ノイズフィルタに関する。

この種のノイズフィルタは一般に、チョークコイルの両側に１次側ラインと２次側ラインが引き出され、これらの１次側および２次側ラインにそれぞれライン間コンデンサ（Ｃｘコンデンサ）が設けられ、さらに２次側ラインにライン・グラウンド間コンデンサ（Ｃｙコンデンサ）が設けられている。例えば特許文献１に示されるノイズフィルタは、ライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるためのトロイダル形磁心に巻線されたコモンモードチョークコイルと、コモンモードチョークコイルで除去できないコモンモードノイズを減衰させるＣｙコンデンサと、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるＣｘコンデンサとを備えたノイズフィルタが開示されている。

また、特許文献２では、電源ラインの相間に接続されるＣｘコンデンサと、前記電源ラインの各相とグラウンド間に接続されるＣｙコンデンサとを有するノイズフィルタにおいて、前記Ｃｙコンデンサとグラウンド間に開閉可能なスイッチ手段を設け、前記Ｃｙコンデンサの容量が大きく、Ｃｙコンデンサからの漏洩電流が大きい仕様のものでも、各国それぞれの事情（電源事情）で、例えば小さな漏洩電流しか対応しない電源環境の下で一時的に使用する場合に、前記スイッチ手段によって前記Ｃｙコンデンサとグラウンド間を切断することにより漏洩電流をなくし、漏洩遮断器が作動しないようにしている。

そのほか、ＬＣ複合部品を小型の素子体に構成して電子回路を小形化し、ノイズ或いは増幅器の高調波除去のためのローパスフィルタとしての機能を確保したＬＣ複合部品も開示されている（例えば特許文献３）。

特開２００２−２５２５３５号公報特開２００５−１８４０７４号公報特開２００５−３４８０１３号公報

ノイズフィルタを電子・電気機器や大型の電機設備に組み込む場合、その組込箇所によっては筒状のスペースに組み込まなければならない場合があり、ノイズフィルタの外形形状が角形のものでは、その周囲に無駄な空間が生じる。また、ノイズフィルタのチョークコイルがトロイダルコイルの形状の場合、外殻を成す筐体が直方体等角形の形状では、トロイダルコイルの周囲およびその両端側のコンデンサを含む１次、２次ライン構造部の上下あるいは左右に空隙が生じ、全体として外形の大きなノイズフィルタとなってしまう。

上述した特許文献１，２のノイズフィルタはいずれも外形が角形のケース内に配置されており、チョークコイルの側方あるいは上下方向に空間が生じる。また、これらの文献では角形ケースの両端に端子台が形成され、接続端子が端子台から常時露出した構造となっており、端子ねじの汚れや腐食が生じるおそれがある。

さらに、従来のノイズフィルタはチョークコイルおよび１次，２次ライン構造部が一体に構成されてケース内に収容され、それぞれノイズフィルタごとにフィルタ定数や特性値の仕様が定まっており、使用箇所に応じて内蔵するコンデンサなどを交換して所望の特性値のものを得るということは不可能である。ノイズフィルタの定数や特性値を変えるためには、別の仕様のノイズフィルタと取り換え必要があり、機器設計の自由度が制約されていた。

本発明は、上述した問題点を解決し、チョークコイルとしてトロイダルコイルを使用し、両側の１次側，２次側ライン構造部を円盤状に組み付けることにより、全体として円筒状構造体に構成でき、また、電子・電気機器に実装する際にも、円筒状の狭いスペースに有効に組み込むことができるノイズフィルタを提供することを目的とする。

本発明はまた、チョークコイルを挟む両側のライン回路構造部をユニット化して、この部分のみを交換したり、チョークコイルとライン回路構造部の組み合せを任意に変えることができ、これによって特性の異なる仕様に容易に変更できるノイズフィルタを提供することにある。

本発明はさらに、接続端子部を外殻の円筒状のケースで開閉可能に覆うことができるようにして端子部の保護を図ったノイズフィルタを提供することにある。

本発明によれば、トロイダルコイルの端面両側にコンデンサを配置したノイズフィルタであって、前記コンデンサを含む１次側および２次側のライン構造部をそれぞれ円盤状に組み付け、前記トロイダルコイルおよび前記ライン構造部を全体として円筒状構造体に構成したノイズフィルタが提供される。

本発明の１つの実施形態では、前記トロイダルコイルおよび前記１次側，２次側のライン構造部を円筒状の絶縁ケースで一体に囲包したことを特徴とする。

本発明の他の実施形態では、前記トロイダルコイルの一方の端面側に配置されるＣｘコンデンサを含む１次側ライン構造部、および前記トロイダルコイルの他方の端面側に配置されるＣｘコンデンサとＣｙコンデンサを含む２次側ライン構造部をそれぞれ脱着可能なユニットとして構成されている。

本発明のさらに他の実施形態では、前記ライン構造部の周部に接続端子部を形成し、前記絶縁ケースを内部の円筒状構造体に対して回転可能に形成するとともに該ケースの周部に前記接続端子部が露出可能な開口部を形成し、前記絶縁ケースの回転位置によって前記接続端子部が遮蔽されるようにしている。

本発明に係るノイズフィルタは、１次側，２次側のライン構造部が円盤状に組み付けられているので、チョークコイルとなるトロイダルコイルとともに内部に無駄な空間を生じることなく全体として円筒状の構造体に構成でき、軸線方向の寸法を小さくでき、小形化が図られる。電子・電機機器に組み込む場合にも、機器側のフィルタ組込部を筒形にすることにより、その筒形の内周部に無駄なく収まり、機器自体を小形化できる。

本発明に係るノイズフィルタの三相回路を示す図である。図１に示す三相回路の変形例を示す図である。本発明に係るノイズフィルタの単相回路を示す図である。本発明の実施例１による円柱状ノイズフィルタの外観斜視図である。本発明の実施例１によるノイズフィルタのケースを除去した状態における斜視図である。本発明に係るノイズフィルタの１次側ライン構造部の斜視図である。図６に示す１次側ライン構造部の平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。本発明の実施例１によるノイズフィルタの２次側ライン構造部の斜視図である。図８に示す２次側ライン構造部の平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。本発明の実施例１に係るノイズフィルタの各種取付例を示す図である。本発明の実施例２に係るノイズフィルタを組み込んだマイクロフォンの一部分裁断した側面図である。従来の角形ノイズフィルタの外観斜視図である。

次に、本発明の各種の実施例について図面を参照しつつ説明する。本発明に係るノイズフィルタは三相回路または単相回路として構成される。まず本発明が適用される三相回路について説明すれば、図１において、三相式のノイズフィルタは１次側ライン構造部１０，２次側ライン構造部１１にそれぞれ３端子部１〜６およびアース端子を有している。本発明ではチョークコイルとしてトロイダルコイル７が使用され、トロイダル形の磁心に巻線してライン−グラウンド間に流れる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と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべく１次側と２次側の各ライン間にそれぞれ接続されるＣｘコンデンサ１２，１３と、コモンモードノイズを減衰させる２次側の各ラインとグラウンドＧ間に接続されるＣｙコンデンサ１４と、１次側の各ライン間に接続されるコンデンサ放電用のブリーダ抵抗１５とを有している。なお、グラウンドからのノイズの侵入を抑制するアースインダクタなどを備えてもよい。

図１に示す三相回路の変形例として、図２に示すように、容量の大きいＣｙコンデンサと容量の小さいＣｙコンデンサを組にして並列に接続し、３組のＣｙコンデンサ１６としてライン−グラウンド間に配置している。その他の構成は図１と同様である。

図３に示す実施例の単相回路の場合も基本的には三相回路と同様であり、トロイダルコイル７の１次側に２端子部１７，１８と、１次側ライン間に配置されるＣｘコンデンサ１２、ブリーダ抵抗１５、および２次側の２端子部１９，２０と２次側ライン間に配置されるＣｘコンデンサ１２、グラウンドＧと２次側各ライン間に設けられるＣｙコンデンサ１４を備えている。

図４は本発明の実施例１に係る円柱状ノイズフィルタの外観斜視図であり、同図（Ａ）は接続端子部を露呈した状態、同図（Ｂ）は接続端子部をケース内に遮蔽した状態を示している。この実施例１ではトロイダルコイルの両端側に設けられる１次側，２次側のライン構造部２２，２３が後述するように円盤状に形成され、その外周部がトロイダルコイルを含めて円筒形の絶縁ケース２５内に収容されている。１次側，２次側ともライン構造部の３つの端子部２６，２７は円盤状の外周部に周方向等間隔（６０°間隔）で形成されている。また、円筒形の絶縁ケース２５はその両端部にそれぞれライン構造部の各端子部に対応するように切欠き状の開口部が形成されている。この絶縁ケース２５は内部構造物、つまりトロイダルコイルおよび両側のライン構造部に対して周方向に或る程度の摩擦力で回転可能となっており、したがって、ケース２５を回転させることによってライン構造部周囲の接続端子部の端子ねじ２９をケース周面で閉塞、あるいは露出させ得る。端子ねじ２９をケース２５で閉塞した状態で外部との接続線はライン構造部の外端面から引き出される。

１次側ライン構造部
次に、図５〜図７を参照して１次側ライン構造部についてさらに説明する。
図５は本発明の実施例１によるノイズフィルタのケースを除去した状態における斜視図であり、２次側ライン構造部２３の外端面側からみたものである。また、図６は１次側ライン構造部２２の斜視図であり、その裏面側、つまりトロイダルコイル７（図５）に対面する側からみた状態を示している。図７は図６に示す１次側ライン構造部の平面図および側面図である。なお、図７の（Ａ）は１次側ライン構造部２２の外端面からみた平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の矢視Ｆからみた側面図である。これらの図を参照すれば、ノイズフィルタの１次側ライン構造部２２はトロイダルコイル７に対して脱着可能にユニット化された構造となっている。１次側ライン構造部２２は、外面に露出する１次側端板３１の裏面（コイル側）の周囲に、３個の円弧状側部をもつ側柱３２が形成され、各円弧状側部の頂部には、トロイダルコイル７を保持する保持枠５３と脱着可能に係合する係合孔３９が形成されている。この係合孔３９と対向する保持枠５３の係合部と係合し、または、係合孔３９をねじ止めする等の手法により側柱３２と保持枠５３とは、脱着可能に係合するようになっている。さらに中心部には、トロイダルコイル７の磁心端面と接する中心支柱３３が形成されている。３４は中心支柱３３に形成された放熱孔である。

隣接した側柱同士の間に３個の導体板３５が設けられ、この導体板３５の外側部にそれぞれトロイダルコイルに接続されるコイル端子ねじ３６および１次側導線ラインに接続されるライン端子ねじ３７が設けられている。また、円周方向に隣接した３個の導体板３５の間に３個の抵抗素子３８および３個のＣｘコンデンサ４０が配置されている。図示のように、コイル端子ねじ３６およびライン端子ねじ３７は各側柱３２の間から外周側に露出している。このようにユニット化された１次側ライン構造部２２は抵抗素子３８およびＣｘコンデンサ４０でもたらされるフィルタ定数およびフィルタ特性値の異なる仕様のものが複数個用意されるが、いずれの仕様のものも３個の側柱３２で構成されるライン構造部２２の外径（および端板外形）、軸線方向の幅厚みＬは同一に形成される。

２次側ライン構造部
次に、２次側ライン構造部の構成を図８および図９を参照して説明する。図８は本発明の実施例１によるノイズフィルタの２次側ライン構造部２３の斜視図であり、図６と同様にその裏面側、つまりトロイダルコイルに対面する側からみた状態を示している。図９は図８に示す２次側ライン構造部２３の平面図および側面図である。なお、図９（Ａ）は２次側ライン構造部２３の外端面からみた平面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の矢視Ｅからみた側面図である。１次側ライン構造部と同様に、２次側ライン構造部もトロイダルコイルに対して脱着可能にユニット化された構造となっている。２次側ライン構造部２３は、ノイズフィルタの外面に露出する２次側端板４１の裏面（コイル側）の周囲に、３個の円弧状側部をもつ側柱３２が形成され、各円弧状側部の頂部には、トロイダルコイル７を保持する保持枠５３と脱着可能に係合する係合孔３９が形成されている。この係合孔３９と対向する保持枠５３の係合部と係合し、または、係合孔３９をねじ止めする等の手法により側柱３２と保持枠５３とは、脱着可能に係合するようになっている。さらに中心部には、トロイダルコイル７の磁心端面と接する中心支柱３３が形成されている。４２は中心支柱３３に形成された放熱孔である。

隣接した側柱３２同士の間に３個の導体板３５が設けられ、この導体板３５の外側部にそれぞれトロイダルコイルに接続されるコイル端子ねじ３６および２次側導線ラインに接続されるライン端子ねじ３７が設けられている。また、この円周方向に隣接した３個の導体板の間に３個のＣｘコンデンサ４０および３組のＣｙコンデンサ４３が配置されている。なお、この実施例は図２の回路図に示すノイズフィルタに対する例であり、Ｃｙコンデンサ４３は各組２個の並列接続したコンデンサを３組接続して構成されているが、図１の回路図に係るノイズフィルタでは全体で３個のＣｙコンデンサが設けられる。また、２次側ライン構造部２３の端板４１の外面にはグラウンドに接続するアース端子板４４が設けられ、その中心にはアース導線をつなぐアース端子ねじ４５が設けられている。

図示のように、コイル端子ねじ３６およびライン端子ねじ３７は各側柱３２の間から外周側に露出している。このようにユニット化された２次側ライン構造部２３は、１次側ライン構造部２２のユニットと同様に、Ｃｘコンデンサ４０およびＣｙコンデンサ４３でもたらされるフィルタ定数およびフィルタ特性値の異なる仕様のものが複数個用意されるが、いずれの仕様のものも３個の側柱３２で構成されるライン構造部の外径（および端板外形）、軸線方向の幅厚みＨ、および中心支柱３３のトロイダル形磁心との係合部は同一に形成される。

本発明に係るノイズフィルタの回路は、上述の実施例１のように図１または図２に示す三相回路で構成した場合だけでなく、図３に示すような単相回路の場合にも同様に１次側，２次側とも円盤状ライン構造部に構成され、対応する回路構成によってＣｘコンデンサ、Ｃｙコンデンサ、ブリーダ抵抗やアースインダクタなどが前記側柱や端板を利用して取り付けられる。

円筒状の絶縁ケース２５を有する実施例１のノイズフィルタは、電子・電気機器内の円筒状スペースに直接収容することができるが、円筒状のケース２５の部分を利用して任意の外部機器や外部の取付台にも容易に取り付けることが可能である。図１０（Ａ）は吊下げ式の取付例であり、円筒状ケース２５の周部に帯材４６を巻き付け、この帯材４６を吊下げロッド４７に連結して外部機器の外面に吊り下げることができる。図１０（Ｂ）はケースの周部に締め付けた帯材４６を取付台あるいは取付座に固着した例である。ケース２５に対して内部のライン構造部およびトロイダルコイル側を回転させることにより、接続端子部の開閉が可能である。

上述の実施例はいずれも円筒状のケース内にトロイダルコイルおよび１次側，２次側ライン構造部を収容した構成としたが、ノイズフィルタの組み込み箇所によっては必ずしも円筒状ケースを用いなくてもよい。図１１は本発明の実施例２に係るケースのないノイズフィルタの適用例を示した図である。この例では手持ち式のマイクロフォン５０の筒状掴み部５１に円筒状ケースのないノイズフィルタ５２を内蔵したものであり、筒状掴み部５１自体がノイズフィルタ５２の円筒状ケースを兼ねるため、ノイズフィルタ５２はトロイダルコイルと１次側，２次側ライン構造部を一体にした図５のような状態で直接マイクロフォン５０の筒状掴み部５１内に収容される。このほかの例として、例えば電動ドライバや半田ごての把持部内に円筒状ケースなしでノイズフィルタを収容することもでき、この種の手持ち式のコンパクトな機器にも無駄なスペースを生じることなく内蔵させることができる。

図１２に示すような角形形状を成す従来のノイズフィルタ６０ではマイクロフォンや電動ドライバのような筒形の握り部内に緊密に組み込むことができないが、本発明に係るノイズフィルタは、ケースが有る場合、無い場合のいずれも外形が円柱状を成すため、このような狭い筒状のスペースでも有効に活用して無駄なく収容できる。

また、例えば工場の電力コントロール室のような大型設備では、内部の複雑な電気装置、電気配線が入っているが、このような内部装置の間に互いにノイズの影響を及ばせたくない時に、本発明に係る円柱状のノイズフィルタは大きなスペースを取らずに、簡単に配線ケーブルの中継ぎとして、機器内部に分散配置することができる。そのほか、このような円柱状のノイズフィルタは、薄型テレビ、インバータ蛍光灯などのフレーム部分、あるいは車載装置などにも無駄なスペースを生じることなく内蔵することが可能となる。

本発明に係るノイズフィルタは、１次側、２次側のライン構造部をユニット化することで、フィルタの定数や特性値の仕様変更があっても、１次側ユニット２２や２次側ユニット２３の交換によって容易に対応が可能である。例えば、使用する電源環境下で、１次側および２次側のＣｘコンデンサの容量をそれぞれ３．３μＦ、２次側のＣｙコンデンサの容量を１．５μＦで使用している通常の状態から、電源まわりの大ノイズを除去する必要性が生じて、１次側のＣｘコンデンサの容量を２．２μＦ、２次側のＣｘコンデンサの容量を０．２２μＦ、２次側のＣｙコンデンサの容量０．２２μＦとする仕様変更があったとき、これに対応する種類のコンデンサを採用した１次側、２次側ユニットと交換することで迅速に対応できる。

また、逆に、例えば微少ノイズを除去するために１次側、２次側のＣｘコンデンサを２．２μＦ、２次側のＣｙコンデンサを３３００ｐＦにする必要があったような場合にも、これに対応したセラミックコンデンサを用いた１次側、２次側ユニットと交換することで、ノイズフィルタ全体を取り換えることなく、容易かつ迅速に対応できる。また、例えば２次側のＣｙコンデンサの容量を０．４７μＦ、１次側、２次側のＣｘコンデンサの容量を２．２μＦの特性をもつユニット、そのほか種々の特性値のユニットを用意しておくだけで電源環境の変更にも容易に対処できる。1次側、２次側の組み合わせの実施例を表１に示す。

７トロイダルコイル
１０，２２１次側ライン構造部
１１，２３２次側ライン構造部
１２，１３，４０Ｃｘコンデンサ
１４，１６，４３Ｃｙコンデンサ
１５ブリーダ抵抗
１７，１８，１９，２０端子部
２５円筒形の絶縁ケース
２６端子部
２７端子部
２９端子ねじ
３１端板
３２側柱
３３中心支柱
３４係合部
３５導体板
３６コイル端子ねじ
３７ライン端子ねじ
３８抵抗素子
３９係合孔
４０Ｃｘコンデンサ
４１端板
４２放熱孔
４３Ｃｙコンデンサ
４４アース端子板
４５アース端子ねじ
４６帯材
４７ロッド
５０マイクロフォン
５１筒状掴み部
５２ノイズフィルタ
５３保持枠
６０ノイズフィルタ

Claims

トロイダルコイルの端面両側にコンデンサを配置したノイズフィルタであって、前記コンデンサを含む１次側および２次側のライン構造部をそれぞれ円盤状に組み付け、前記トロイダルコイルおよび前記ライン構造部を全体として円筒状構造体に構成したことを特徴とするノイズフィルタ。
前記トロイダルコイルおよび前記１次側，２次側のライン構造部を円筒状の絶縁ケースで一体に囲包したことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
前記トロイダルコイルの一方の端面側に配置されるＣｘコンデンサを含む１次側ライン構造部、および前記トロイダルコイルの他方の端面側に配置されるＣｘコンデンサとＣｙコンデンサを含む２次側ライン構造部をそれぞれ脱着可能なユニットとして構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のノイズフィルタ。
前記ライン構造部の周部に接続端子部を形成し、前記絶縁ケースを内部の構造部に対して回転可能に形成するとともに該ケースの周部に前記接続端子部が露出可能な開口部を形成し、前記絶縁ケースの回転位置によって前記接続端子部が遮蔽されるようにしたことを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載のノイズフィルタ。