JP2014207373A - フィルタ部品 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、コモンモードチョークコイルの巻数は、第1巻線と第2巻線の巻数により決定され、リアクトルの巻数は、第1巻線と第3巻線の巻数により決定される。このため、第1巻線と第2巻線の巻数を変えることなく第3巻線の巻数を変えることにより、コモンモードチョークコイルの巻数を変えることなくリアクトルの巻数を変えることができる。
以下に本発明の第1実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のフィルタ部品1は、図1に示すように、磁心2と巻線3,4を備える。
そして巻線3は、巻線3の一端31から他端32に向けて電流が流れる場合に(図1中の矢印I3を参照)、まず左辺部材11に巻き回されている部分から電流が流れ、その後に中足磁心部材21,22に巻き回されている部分に電流が流れるように巻き回されている。
フィルタ部品1内の磁束は、互いに独立した磁束φAと磁束φBの重ね合わせとして表すことができる。
そして、式(1)より、下式(2)の関係を得ることができる。
I3 = I4 ・・・(2)
また、磁束φAの磁束量を一定にした状態で磁束φBを変化させたときに巻線3a,4に発生する誘導電圧V3a,V4は、下式(3)で表される。
磁束φAは、図1に示すように、巻線3,4への通電で生じ、磁気経路MP2,MP3を形成する。
また、磁気経路MP2,MP3上には、ギャップ23が存在するため、磁束φAのループ磁気経路(すなわち、磁気経路MP2,MP3)上において磁気抵抗が大きい。
磁束φAにより形成される磁気経路MP2,MP3でアンペールの法則を適用すると、下式(4)の関係を得ることができる。ここで、Rは、ギャップ23により形成される磁気抵抗の値である。
また、磁束φBの磁束量を一定にした状態で磁束φAを変化させたときに巻線3a,3b,4に発生する誘導電圧V3a,V3b,V4は、下式(5),(6)で表される。
リアクトル53は、磁束φAが、巻数が(N’+N)である巻線53aに鎖交するとともに、磁気抵抗を形成するギャップ53bを通過するように構成されている。
さらに、コモンモードチョークコイルの巻数は、巻線3aと巻線4の巻数により決定され、リアクトルの巻数は、巻線3aと巻線3bの巻数により決定される。このため、巻線3aと巻線4の巻数を変えることなく巻線3bの巻数を変えることにより、コモンモードチョークコイルの巻数を変えることなくリアクトルの巻数を変えることができる。
また、巻線3aが磁気経路MP1に鎖交する巻数は、巻線4が磁気経路MP1に鎖交する巻数に等しい。これにより、巻線3aと巻線4に同じ大きさの電圧が印加された場合に、巻線3aと巻線4で発生する磁束量を等しくすることができる。このため、巻線3aと巻線4にディファレンシャルモードノイズが印加された場合に、ディファレンシャルモードノイズが巻線3aに印加されたことにより発生する磁束と、ディファレンシャルモードノイズが巻線4に印加されたことにより発生する磁束とを互いに打ち消しあうことができる。したがって、フィルタ部品1を構成するコモンモードチョークコイルは、ディファレンシャルモードノイズの伝達を抑制することなくコモンモードノイズの伝達を抑制することができる能力を向上させることができる。
これによりフィルタ部品1は、磁気経路MP2により形成されるリアクトルに加えて、磁気経路MP3により形成されるリアクトルが追加されるため、ディファレンシャルモードノイズの伝達を抑制する能力を向上させることができる。なお図3のリアクトル53は、これら二つのリアクトルを併せた回路機能を等価的に一個のリアクトルとして表現したものである。
以下に本発明の第2実施形態を図面とともに説明する。なお第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。
巻線3は、左辺部材11および中足磁心部材21のそれぞれに巻き回される。なお、左辺部材11における巻線3の巻数はN(Nは正の整数)、中足磁心部材21における巻線3の巻数はN’(N’は正の整数)である。
そして巻線3は、巻線3の一端31から他端32に向けて電流が流れる場合に(図4中の矢印I3を参照)、まず左辺部材11に巻き回されている部分から電流が流れ、その後に中足磁心部材21に巻き回されている部分に電流が流れるように巻き回されている。
そして巻線4は、巻線4の一端41から他端42に向けて電流が流れる場合に(図4中の矢印I4を参照)、まず中足磁心部材22に巻き回されている部分から電流が流れ、その後に右辺部材12に巻き回されている部分に電流が流れるように巻き回されている。
(第3実施形態)
以下に本発明の第3実施形態を図面とともに説明する。なお第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。
巻線3は、左辺部材11および中足磁心部材22のそれぞれに巻き回される。なお、左辺部材11における巻線3の巻数はN(Nは正の整数)、中足磁心部材22における巻線3の巻数はN’(N’は正の整数)である。
そして巻線3は、巻線3の一端31から他端32に向けて電流が流れる場合に(図6中の矢印I3を参照)、まず左辺部材11に巻き回されている部分から電流が流れ、その後に中足磁心部材22に巻き回されている部分に電流が流れるように巻き回されている。
磁束φCは、巻線3,4への通電で生じ、磁気経路MP11を形成する。磁気経路MP11は、左辺部材11と右辺部材12と上辺部材13と下辺部材14の内部を通過する閉磁路である。
磁束φDは、巻線3,4への通電で生じ、磁気経路MP12,MP13を形成する。
磁気経路MP12は、左辺部材11と、中足磁心部材21,22と、上辺部材13および下辺部材14における中足磁心部材21,22を挟んで左側の部分の内部を通過する閉磁路である。
また、磁気経路MP12,MP13上には、ギャップ23が存在するため、磁束φDのループ磁気経路(すなわち、磁気経路MP12,MP13)上において磁気抵抗が大きい。
このように構成されたフィルタ部品1では、磁心2は、少なくとも、磁心2に巻線が巻き回される部分の全て(すなわち、巻線3,4)を含む第1磁心部(すなわち、左辺部材11と中足磁心部材21,22)と、巻線が全く巻き回されていない第2磁心部(すなわち、上辺部材13、下辺部材14、および右辺部材12)とにより構成されている。そして、第2磁心部は一区間を残して、第1磁心部の外縁を周回するように配置されている。これにより、巻線が全く巻き回されていない第2磁心部が、第1磁心部から磁束が漏れるのを防ぐ磁気シールドとして機能し、フィルタ部品1と、フィルタ部品1の周辺に配置された回路との間で電磁的干渉が発生するのを抑制することができる。
以下に本発明の第4実施形態を図面とともに説明する。なお第4実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。
磁心2は、枠状磁心部材10と中足磁心部材21,22と中足磁心部材24とから構成されている。
そして巻線3は、巻線3の一端31から他端32に向けて電流が流れる場合に(図7中の矢印I3を参照)、まず中足磁心部材24に巻き回されている部分から電流が流れ、その後に中足磁心部材22に巻き回されている部分に電流が流れるように巻き回されている。
磁束φEは、巻線3,4への通電で生じ、磁気経路MP21を形成する。磁気経路MP21は、中足磁心部材24と、右辺部材12と、上辺部材13および下辺部材14における中足磁心部材24を挟んで右側の部分の内部を通過する閉磁路である。
磁束φFは、巻線3,4への通電で生じ、磁気経路MP22,MP23を形成する。
磁気経路MP22は、中足磁心部材24と、中足磁心部材21,22と、上辺部材13および下辺部材14における中足磁心部材24と中足磁心部材21,22との間の部分の内部を通過する閉磁路である。
また、磁気経路MP22,MP23上には、ギャップ23が存在するため、磁束φFのループ磁気経路(すなわち、磁気経路MP22,MP23)上において磁気抵抗が大きい。
このように構成されたフィルタ部品1では、磁心2は、少なくとも、磁心2に巻線が巻き回される部分の全て(すなわち、巻線3,4)を含む第1磁心部(すなわち、中足磁心部材21,22,24)と、巻線が全く巻き回されていない第2磁心部(すなわち、上辺部材13、下辺部材14、左辺部材11および右辺部材12)とにより構成されている。そして、第2磁心部は第1磁心部の外縁を周回するように配置されている。これにより、巻線が全く巻き回されていない第2磁心部が、第1磁心部から磁束が漏れるのを防ぐ磁気シールドとして機能し、フィルタ部品1と、フィルタ部品1の周辺に配置された回路との間で電磁的干渉が発生するのを抑制することができる。
以下に本発明の第5実施形態を図面とともに説明する。なお第5実施形態では、第3実施形態と異なる部分を説明する。
磁心2は、枠状磁心部材10と、中足磁心部材21,22と、中足磁心部材25,26とから構成されている。
以下に本発明の第6実施形態を図面とともに説明する。なお第6実施形態では、第3実施形態と異なる部分を説明する。
磁心2は、枠状磁心部材10と、中足磁心部材21,22と、中足磁心部材28とから構成されている。
以下に本発明の第7実施形態を図面とともに説明する。なお第7実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。
コモンモードノイズ除去コンデンサ回路71は、コンデンサ72とコンデンサ73を備える。コンデンサ72は、一端が、巻線3において巻線3aから巻線3bに到るまでの電流経路の間に接続されるとともに、他端がグランドGNDに接地される。コンデンサ73は、一端が、巻線4において一端41から右辺部材12に巻き回されるまでの電流経路の間に接続されるとともに、他端がグランドGNDに接地される。
図11に示すように、コモンモードノイズ除去コンデンサ回路71は、カップルドインダクタ52の中点タップに配置されている。このため、ノイズ電流がコモンモードノイズ除去コンデンサ回路71を介して巻線3と巻線4との間で流れる場合には、コンデンサにより平滑できる周波数成分に対してカップルドインダクタ52はリアクトルの機能を果たさない。これが問題となる場合にはコモンモードノイズ除去コンデンサ回路71に付与するコンデンサの容量を十分に小さくしなくてはならない。
(第8実施形態)
以下に本発明の第8実施形態を図面とともに説明する。なお第8実施形態では、第7実施形態と異なる部分を説明する。
そしてコモンモードノイズ除去コンデンサ回路71は、コモンモードチョークコイル74が追加された点以外は第7実施形態と同じである。
以下に本発明の第9実施形態を図面とともに説明する。なお第9実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。
巻線8は、右辺部材12に巻き回される。なお、右辺部材12における巻線8の巻数はNである。そして巻線8は、巻線8の一端82から他端81に向けて電流I8が流れる場合に(図14中の矢印I8を参照)、図14において右辺部材12の上面を右側から左側に向けて電流が流れるように、右辺部材12に巻き回されている。
(第10実施形態)
以下に本発明の第10実施形態を図面とともに説明する。
磁心102は、上辺磁心部材111、下辺磁心部材112、外足磁心部材113,114,115,116および中足磁心部材117,118を備える。
以下、巻線103のうち、中足磁心部材118に巻き回されている部分を巻線103a、中足磁心部材117,118の両方に巻き回されている部分を巻線103bという。
以下、巻線104のうち、中足磁心部材117に巻き回されている部分を巻線104a、中足磁心部材117,118の両方に巻き回されている部分を巻線104bという。
磁束φIは、巻線103,104への通電で生じ、磁気経路MP31を形成する。磁気経路MP31は、中足磁心部材117,118と、上辺磁心部材111および下辺磁心部材112における中足磁心部材117と中足磁心部材118の部分の内部を通過する閉磁路である。
磁束φJは、巻線103,104への通電で生じ、磁気経路MP32,MP33を形成する。
以上説明した実施形態において、巻線103aは本発明における第1巻線、巻線104aは本発明における第2巻線、巻線103bは本発明における第3巻線、巻線104bは本発明における第4巻線、磁心102は本発明における磁心、磁気経路MP31は本発明における第1磁気経路、磁気経路MP32は本発明における第2磁気経路、磁気経路MP33は本発明における第3磁気経路である。
以下に本発明の第11実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のフィルタ部品201は、図17に示すように、トロイダルコア202,203,204と巻線205,206を備える。
巻線205は、トロイダルコア202,203に鎖交するように巻き回される(巻数はN)とともに、トロイダルコア203,204に鎖交するように巻き回される(巻数はN’)。
以上説明した実施形態において、巻線205は本発明における第1巻線および第3巻線、巻線206は本発明における第2巻線および第4巻線、トロイダルコア202,203,204は本発明における磁心である。
以下に、本実施形態のフィルタ部品の適用例を図面とともに説明する。
まず図18に示すように、リアクトルとコモンモードチョークコイルの機能を有するフィルタ部品301を車載バッテリ充電回路(絶縁コンバータ)360とバッテリ370との間の電流経路に設けるようにしてもよい。
例えば上記第7,8実施形態では、コモンモードノイズ除去コンデンサ回路71,72を備えたものを示したが、コモンモードノイズ除去コンデンサ回路71,72の何れか一方を備えるようにしてもよい。
Claims (11)
- 導線を巻き回して形成された第1巻線(3,3a,3c,3e,3g,103a,205)と、
前記第1巻線とは別に通電され、導線を巻き回して形成された第2巻線(4,4d,8,104a,206)と、
導線を巻き回して形成され、前記第1巻線に対して直列接続される第3巻線(3b,3f,3h,103b,205)と、
前記第1巻線、前記第2巻線および前記第3巻線が巻き回されて、前記第1巻線、前記第2巻線および前記第3巻線への通電で生じる磁束により磁路が形成される磁心(2,102,202,203,204)とを備え、
前記磁心は、その内部に、前記第1巻線および前記第2巻線が鎖交するとともに前記第3巻線が鎖交することなく前記磁心を磁束が周回する第1磁気経路(MP1,MP11,MP21,MP31)と、前記第1巻線および前記第3巻線が鎖交するとともに前記第2巻線が鎖交することなく前記磁心を磁束が周回する第2磁気経路(MP2,MP12,MP22,MP32)とを形成することが可能な形状に形成され、
前記第1巻線および前記第2巻線は、前記第1巻線から前記第2巻線にかけて通電した場合に、前記第1磁気経路に囲まれた開口部に電流が流れ込む向きが互いに逆となるように前記磁心に巻き回され、
前記第1巻線および前記第3巻線は、互いに直列に接続された前記第1巻線および前記第3巻線に通電した場合に、前記第2磁気経路に囲まれた開口部に電流が流れ込む向きが互いに同じとなるように前記磁心に巻き回される
ことを特徴とするフィルタ部品(1,101,201)。 - 前記磁心は、その内部に、前記第1磁気経路および前記第2磁気経路に加えて、前記第2巻線および前記第3巻線が鎖交するとともに前記第1巻線が鎖交することなく前記磁心の内部を磁束が周回する第3磁気経路(MP3,MP13,MP23,MP33)を形成することが可能な形状に形成され、
前記第2巻線および前記第3巻線は、前記第3磁気経路に囲まれた開口部に電流が流れ込む向きが互いに同じとなるように前記磁心に巻き回される
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ部品。 - 導線を巻き回して形成され、前記第2巻線に対して直列接続される第4巻線(4c,104b,206)を備え、
前記第4巻線は、前記第3磁気経路に鎖交し、
前記第2巻線および前記第4巻線は、互いに直列に接続された前記第2巻線および前記第4巻線に通電した場合に、前記第3磁気経路に囲まれた開口部に電流が流れ込む向きが互いに同じとなるように前記磁心に巻き回される
ことを特徴とする請求項2に記載のフィルタ部品。 - 前記第1巻線が前記第1磁気経路に鎖交する巻数は、前記第2巻線が前記第1磁気経路に鎖交する巻数数に等しい
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のフィルタ部品。 - 前記第2磁気経路の磁気抵抗は、前記第1磁気経路の磁気抵抗より大きい
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のフィルタ部品。 - 前記磁心は、少なくとも、
前記磁心に巻線が巻き回される部分の全てを含む第1磁心部と、
巻線が全く巻き回されていない部分である第2磁心部とにより構成され、
前記第2磁心部は前記第1磁心部の少なくとも一区間を除く全ての外縁を周回するように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のフィルタ部品。 - 前記第1巻線および前記第2巻線は、その一端部および他端部の少なくとも一方が、容量性のインピーダンスを有する素子または回路で構成されるノイズ除去部(72,73,77,78)を介して接地されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のフィルタ部品。 - 前記第1巻線の一端部および他端部のうち前記第3巻線と接続される側の端部が、容量性のインピーダンスを有する素子または回路で構成される第1ノイズ除去部(72)を介して接地され、
前記第2巻線の一端部が、容量性のインピーダンスを有する素子または回路で構成される第2ノイズ除去部(73)を介して接地され、
前記第1巻線から前記第1ノイズ除去部を通ってグランドに至るまでの通電経路を第1通電経路とし、前記第2巻線から前記第2ノイズ除去部を通って前記グランドに至るまでの通電経路を第2通電経路として、前記第1通電経路および前記第2通電経路の何れか一方を経由してグランドに流れる電流を許容し、前記第1巻線から前記第2巻線にかけて前記第1巻線と前記第3巻線の間の前記端部と、前記第2巻線の前記一端部との間を結ぶように前記第1通電経路および前記第2通電経路の両方を経由して流れる電流を阻止する通電阻止部(74)を備える
ことを特徴とする請求項7に記載のフィルタ部品。 - 前記磁心は、少なくとも、
前記第1巻線が巻き回され、前記第1巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第1巻線用部材(11)と、
前記第2巻線が巻き回され、前記第2巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第2巻線用部材(12)と、
前記第3巻線が巻き回され、前記第3巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第3巻線用部材(21,22)と、
前記第1巻線用部材の一端、前記第2巻線用部材の一端および前記第3巻線用部材の一端と連結される第1連結部材(13)と、
前記第1巻線用部材の他端、前記第2巻線用部材の他端および前記第3巻線用部材の他端と連結される第2連結部材(14)とから構成される
ことを特徴とする請求項1〜請求項8の何れか1項に記載のフィルタ部品。 - 前記第1巻線が巻き回され、前記第1巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第1巻線用部材と、
前記第2巻線が巻き回され、前記第2巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第2巻線用部材と、
前記第3巻線と第4巻線が巻き回され、前記第3巻線および前記第4巻線への通電で生じる磁束の方向に沿って一端と他端を有する形状に形成された第4巻線用部材(21,22)と、
前記第1巻線用部材の一端、前記第2巻線用部材の一端および前記第4巻線用部材の一端と連結される第3連結部材(13)と、
前記第1巻線用部材の他端、前記第2巻線用部材の他端および前記第4巻線用部材の他端と連結される第4連結部材(14)とから構成される
ことを特徴とする請求項3に記載のフィルタ部品。 - 前記第1巻線および前記第2巻線とは別に通電され、導線を巻き回して形成された第5巻線(9)を備え、
前記第5巻線は、前記第1磁気経路に鎖交するように前記磁心に巻き回される
ことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか1項に記載のフィルタ部品。
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