JP2014216997A

JP2014216997A - ノイズフィルタ

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Publication number: JP2014216997A
Application number: JP2013095405A
Authority: JP
Inventors: 武治依田; Takeji Yoda; 賢二佐塚; Kenji Sazuka; 横田　英俊; Hidetoshi Yokota; 英俊横田; 亮野口; Akira Noguchi
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-11-17
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP6189084B2

Abstract

【課題】サイズの大型化を招くことなく、簡易な構造で、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアすることができるノイズフィルタを提供する。【解決手段】入力端子１２ａ〜１２ｃと出力端子１４ａ〜１４ｃ間に配線された電源ライン１６ａ〜１６ｃに接続された少なくともＸコンデンサＣ１〜Ｃ３とコモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３と、電源ライン１６ａ〜１６ｃからグランドＧＮＤに向かう接地ライン１８ａ〜１８ｃに接続されたＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７とを有するノイズフィルタ１０において、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３の出力側において電源ライン１６ａ〜１６ｃに接続される第１コイルＬ４〜Ｌ６と、接地ライン１８ａ〜１８ｃに接続される第２コイルＬ７〜Ｌ９とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源と電気機器間に接続されるノイズフィルタに関する。詳しくは、欧州ノイズ規格ＥＮ５５０１１Ｇｒｏｕｐ１ＣｌａｓｓＢ（以下、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢと記す。）をクリアするノイズフィルタに関する。

電源と電気機器間に接続されるノイズフィルタとしては、１００ｋＨｚ付近から１０数ＭＨｚ帯域のノイズを減衰する場合、例えば、図７に示すノイズフィルタ１００を使用するのが一般的である。このノイズフィルタ１００は、入力端子１０２ａ〜１０２ｃと出力端子１０４ａ〜１０４ｃ間に配線された電源ライン１０６ａ〜１０６ｃに接続された少なくともＸコンデンサＣ１〜Ｃ３（相間コンデンサ）とコモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３と、電源ライン１０６ａ〜１０６ｃからグランドＧＮＤに向かう接地ライン１０８ａ〜１０８ｃに接続されたＸコンデンサＣ４〜Ｃ６（相間コンデンサ）とＹコンデンサＣ７（接地コンデンサ）をスター結線したコンデンサ（以下、ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７と記す。）とを有する。コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３は、例えばフェライトにて構成された円形のトロイダルコア１１０に３つの電源ライン１０６ａ〜１０６ｃがそれぞれ２ターン以上巻回されて構成されている。また、ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７は、スター結線ではなく、デルタ結線で構成する場合もあるし、ＸコンデンサＣ４〜Ｃ６（相間コンデンサ）を省略し、接地ライン１０８ａ〜１０８ｃの各々にＹコンデンサＣ７（接地コンデンサ）を接続する場合もある。

ノイズフィルタ１００は、電気機器から発せられるノイズレベルにもよるが、ノイズフィルタ１００のＸコンデンサＣ１〜Ｃ３、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３及びＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７の各定数を適宜設定することで、欧州ノイズ規格ＥＮ５５０１１Ｇｒｏｕｐ１ＣｌａｓｓＡをクリアすることができる。

そして、主に数１００ｋＨｚから１０数ＭＨｚの高周波・広帯域のノイズ減衰量をさらに増加させ、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアするためには、例えば、図８のノイズフィルタ２００に示すように、図７に示すノイズフィルタ１００の出力側にコイルＬ４〜Ｌ６を追加する等の構成が挙げられる。そして、例えば、特許文献１〜４に開示されたノイズフィルタが知られている。

特許文献１には、通常のノイズフィルタの出力側に、第２のコモンモードチョークコイルを追加し、通常のノイズフィルタ内のコモンモードチョークコイルと第２のコモンモードチョークコイルとの間にＹコンデンサを接続した例が記載されている。

特許文献２には、通常のノイズフィルタの出力側に、第２のノイズフィルタを追加した例が記載されている。第２のノイズフィルタは、コモンモードチョークコイルと、該コモンモードチョークコイルの出力側に接続されたＹコンデンサとを有する。

特許文献３には、通常のノイズフィルタの出力側に、第２の平衡型インダクタンスコイルを追加した例が記載されている。

特許文献４には、２段構成のノイズフィルタの入力側に第３のコイルを追加した例が記載されている。

特開２０００−３４０４３７号公報特開平０９−１１６３６７号公報特開平０７−２１２１６５号公報特開平０５−２９２６６９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のノイズフィルタは、外付けで第２のコモンモードチョークコイルを付加すると、サイズが大きくなり、筐体に内蔵するようにしても、通常のノイズフィルタ内のコモンモードチョークコイルと第２のコモンモードチョークコイルとの間にＹコンデンサ（接地コンデンサ）を接続しなければならず、その接続端子の分、サイズが大きくなり、部品点数も増え、結線作業工数も増加するという問題がある。

また、出力端子台の下にＹコンデンサを収容して小型化しようとすると、上述の接続端子から配線を引き回さなければならず、その配線の引き回し方によっては、特性が変化するおそれがある。そのため、各定数の設定の仕方によっては、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢを達成できる可能性はあるが、その範囲は狭く、設計の自由度が小さいという問題もある。

特許文献２に記載のノイズフィルタは、通常のノイズフィルタの出力側に、第２のノイズフィルタを追加して多段構成にしているため、サイズが通常のノイズフィルタの２倍近くになると予想される。

特許文献３に記載のノイズフィルタは、通常のノイズフィルタの出力側に接続される第２の平衡型インダクタンスコイルもトロイダルコアを使用していることより、特許文献１よりもサイズが大きくなるおそれがある。

特許文献４に記載のノイズフィルタは、２段構成のノイズフィルタの入力側に第３のコイルを接続する多段構成であることから、３つのコイルを接続しなければならず、サイズは通常のノイズフィルタの２倍以上になると予想される。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、サイズの大型化を招くことなく、簡易な構造で、数１００ｋＨｚから１０数ＭＨｚの高周波・広帯域のノイズ減衰量をさらに増加し、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアする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。

［１］本発明に係るノイズフィルタは、入力端子と出力端子間に配線された電源ラインに接続された少なくとも相間コンデンサとコモンモードチョークコイルと、前記電源ラインからグランドに向かう接地ラインに接続された接地コンデンサとを有するノイズフィルタにおいて、前記コモンモードチョークコイルの出力側において前記電源ラインに接続される第１コイルと、前記接地ラインに接続される第２コイルとを有し、前記第１コイルのコアと前記第２コイルのコアとが１つの共通のコアで構成され、前記接地ラインは、前記出力端子とグランド間に配線されていることを特徴とする。

［２］この場合、前記第１コイルは、前記電源ラインが前記共通のコアを貫通する第１貫通型コイルであり、前記第２コイルは、前記接地ラインが前記共通のコアを貫通する第２貫通型コイルであってもよい。

［３］また、前記入力端子が設置された入力端子台と、前記出力端子が設置された出力端子台とを有し、前記コモンモードチョークコイルが前記入力端子台と前記出力端子台との間に設置され、前記共通のコアが前記コモンモードチョークコイルと前記出力端子台との間に設置されていてもよい。

［４］この場合、前記コモンモードチョークコイルのコアがトロイダルコアであり、前記トロイダルコアは、縦向きに配置されていてもよい。

本発明に係るノイズフィルタによれば、サイズの大型化を招くことなく、簡易な構造で、数１００ｋＨｚから１０数ＭＨｚの高周波・広帯域のノイズ減衰量をさらに増加し、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアすることができる。

本実施の形態に係るノイズフィルタの構成を示す回路図である。第１コイル（第１貫通型コイル）及び第２コイル（第２貫通型コイル）の例を一部省略して示す斜視図である。本実施の形態に係るノイズフィルタの構成例を一部省略して示す縦断面図である。本実施の形態に係るノイズフィルタの構成例を一部省略して示す平面図である。図５Ａ及び図５Ｂはコモンモードチョークコイルを構成するトロイダルコアを縦向きに配置した例を示す説明図である。雑音端子妨害電圧（ＣｏｎｄｕｃｔｅｄＥｍｉｓｓｏｎ）を測定したグラフである。一般的なノイズフィルタの構成の従来例を示す回路図である。一般的なノイズフィルタの出力側に外付けでコイルを接続し、改善した従来例を示す回路図である。

以下、本発明に係るノイズフィルタを例えば三相３線式のノイズフィルタに適用した実施の形態例を図１〜図６を参照しながら説明する。

本実施の形態に係るノイズフィルタ１０は、図１に示すように、入力端子１２ａ〜１２ｃと出力端子１４ａ〜１４ｃ間に配線された電源ライン１６ａ〜１６ｃに接続された少なくともＸコンデンサＣ１〜Ｃ３（相間コンデンサ）とコモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３と、電源ライン１６ａ〜１６ｃからグランドＧＮＤに向かう接地ライン１８ａ〜１８ｃに接続されたＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７とを有する。コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３は、例えばフェライトにて構成された円形のトロイダルコア２０に３つの電源ライン１６ａ〜１６ｃがそれぞれ２ターン以上巻回されて構成されている。また、ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７は、スター結線ではなく、デルタ結線で構成してもよいし、ＸコンデンサＣ４〜Ｃ６（相間コンデンサ）を省略し、接地ライン１８ａ〜１８ｃの各々にＹコンデンサＣ７（接地コンデンサ）を接続してもよい。

そして、このノイズフィルタ１０は、さらに、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３の出力側において電源ライン１６ａ〜１６ｃに接続される第１コイルＬ４〜Ｌ６と、接地ライン１８ａ〜１８ｃに接続される第２コイルＬ７〜Ｌ９とを有する。

接地ライン１８ａ〜１８ｃは、出力端子１４ａ〜１４ｃとグランドＧＮＤ間に配線されている。ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７は、第２コイルＬ７〜Ｌ９とグランドＧＮＤ間に接続されている。

第１コイルＬ４〜Ｌ６のコアと第２コイルＬ７〜Ｌ９のコアは、例えばフェライトにて構成された１つの共通のコア（以下、共通コア２２と記す）で構成されている。共通コア２２としているため、第１コイルＬ４〜Ｌ６と第２コイルＬ７〜Ｌ９が、ＸＹコンデンサの寄生インダクタンスをキャンセルする効果があり、その見地から、第１コイルＬ４〜Ｌ６と第２コイルＬ７〜Ｌ９のコイル条件は同等であることが望ましい。

共通コア２２は、例えば図２に示すように、トラック形状のトロイダルコアにて構成されている。つまり、第１コイルＬ４〜Ｌ６は、電源ライン１６ａ〜１６ｃが共通コア２２を貫通する第１貫通型コイルであり、第２コイルＬ７〜Ｌ９は、接地ライン１８ａ〜１８ｃが共通コア２２を貫通する第２貫通型コイルである。

第１コイルＬ４〜Ｌ６と第２コイルＬ７〜Ｌ９は、各ライン間の浮遊容量を小さくするため、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３よりもインダクタンス値を低くしてもよい。それにより、第１貫通型コイル及び第２貫通型コイルで構成が可能となる。

ここで、本実施の形態に係るノイズフィルタ１０の構成例を図３〜図５を参照しながら説明する。図３及び図４では、筐体の上ケースとＸコンデンサＣ１〜Ｃ３の図示を省略してある。

ノイズフィルタ１０は、図３及び図４に示すように、箱型の筐体２４を有する。筐体２４は、底板２６と、該底板２６の一方の端部上に設けられ、且つ、入力端子１２ａ〜１２ｃが設置された入力端子台２８と、底板２６の他方の端部上に設けられ、且つ、出力端子１４ａ〜１４ｃが設置された出力端子台３０とを有する。

コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３は、入力端子台２８と出力端子台３０間の収容空間３２に設置されている。特に、本実施の形態では、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３を構成するトロイダルコア２０が縦向きに配置されている。縦向きとは、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、トロイダルコア２０の軸線Ｄａの方向が水平線Ｄｈとほぼ平行の位置関係にあり、例えば軸線Ｄａの方向と水平線Ｄｈとのなす角θが−４５°〜＋４５°の関係である。コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３は、トロイダルコア２０の軸線Ｄａの方向が水平線Ｄｈとほぼ垂直の位置関係にある横向きに配置されていてもよい。この場合、低背型のノイズフィルタに有利である。

トロイダルコア２０を縦向きに設置することで、図３に示すように、トロイダルコア２０のうち、出力端子台３０と対向する部分より上部に広い空間３４が形成されることから、該広い空間３４に共通コア２２を設置することが可能となる。これにより、第１コイルＬ４〜Ｌ６及び第２コイルＬ７〜Ｌ９を設けるための新たな収容空間を別途設ける必要がなく、しかも、外付けで設ける必要もない。その結果、ノイズフィルタ１０のサイズの大型化を回避することができ、筐体の底板面積の小さな低底面型のノイズフィルタとすることができる。

さらに、接地ライン１８ａ〜１８ｃは、出力端子１４ａ〜１４ｃとグランドＧＮＤ（例えば底板２６）との間に配線される。つまり、出力端子１４ａ〜１４ｃは、電源ライン１６ａ〜１６ｃの出力側と接地ライン１８ａ〜１８ｃとの共通端子として機能する。従って、電源ライン１６ａ〜１６ｃ各々に接地ライン１８ａ〜１８ｃを接続するための新たな端子台を設ける必要がなくなり、ノイズフィルタ１０のサイズの大型化を回避することができ、簡易な構造となる。

また、ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７は、図３に示すように、コンデンサブロック３６として、筐体２４のうち、出力端子台３０と底板２６の空間に収容することで、ＸＹコンデンサＣ４〜Ｃ７を設置するための新たな収容空間を設ける必要がなくなり、ノイズフィルタ１０のサイズの大型化を回避することができる。

このように、本実施の形態に係るノイズフィルタ１０は、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３の出力側において電源ライン１６ａ〜１６ｃに接続された第１コイルＬ４〜Ｌ６と、接地ライン１８ａ〜１８ｃに接続された第２コイルＬ７〜Ｌ９とを有し、第１コイルＬ４〜Ｌ６のコアと第２コイルＬ７〜Ｌ９のコアを１つの共通コア２２で構成したので、ノイズフィルタ１０のサイズの大型化を招くことなく、簡易な構造で、数１００ｋＨｚから１０数ＭＨｚの高周波・広帯域のノイズ減衰量をさらに増加し、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアすることができる。

ここで、実施例、従来例について雑音端子妨害電圧（ＣｏｎｄｕｃｔｅｄＥｍｉｓｓｏｎ）を測定した結果を図６を参照しながら説明する。図６は、雑音端子妨害電圧（ＣｏｎｄｕｃｔｅｄＥｍｉｓｓｏｎ）を測定したグラフであり、曲線Ａは、電源ライン１６ａ〜１６ｃにノイズフィルタ１０を接続しない、すなわち、無対策の場合の測定結果を示し、電気機器が発するノイズレベルである。曲線Ｂは、図７の回路構成を示す従来例のノイズフィルタ１００の測定結果を示し、曲線Ｃは、図１の回路構成を示す実施例のノイズフィルタ１０の測定結果を示す。なお、実施例及び従来例共に、同じサイズで同形状である。

実施例における曲線Ｃは、従来例における曲線Ｂより、特に４００ｋＨｚから１０数ＭＨｚの帯域でノイズ減衰量が大きく、ノイズ規格ＣｌａｓｓＢをクリアする結果となっている。

上述の実施の形態では、貫通型コイルの構成としたが、第１コイルＬ４〜Ｌ６及び第２コイルＬ７〜Ｌ９のインダクタンス値の設定値により、コアを複数にした貫通型コイルとしてもよいし、コアに巻回する構成としてもよい。

なお、本発明に係るノイズフィルタは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…ノイズフィルタ１２ａ〜１２ｃ…入力端子
１４ａ〜１４ｃ…出力端子１６ａ〜１６ｃ…電源ライン
１８ａ〜１８ｃ…接地ライン２０…トロイダルコア
２２…共通コア２８…入力端子台
３０…出力端子台３４…空間
３６…コンデンサブロックＣ１〜Ｃ３…Ｘコンデンサ
Ｃ４〜Ｃ７…ＸＹコンデンサＧＮＤ…グランド
Ｌ１〜Ｌ３…コモンモードチョークコイルＬ４〜Ｌ６…第１コイル
Ｌ７〜Ｌ９…第２コイル

Claims

入力端子と出力端子間に配線された電源ラインに接続された少なくとも相間コンデンサとコモンモードチョークコイルと、前記電源ラインからグランドに向かう接地ラインに接続された接地コンデンサとを有するノイズフィルタにおいて、
前記コモンモードチョークコイルの出力側において前記電源ラインに接続される第１コイルと、前記接地ラインに接続される第２コイルとを有し、
前記第１コイルのコアと前記第２コイルのコアとが１つの共通のコアで構成され、
前記接地ラインは、前記出力端子とグランド間に配線されてい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おいて、
前記第１コイルは、前記電源ラインが前記共通のコアを貫通する第１貫通型コイルであり、
前記第２コイルは、前記接地ラインが前記共通のコアを貫通する第２貫通型コイルであることを特徴とするノイズフィルタ。
請求項１又は２記載のノイズフィルタにおいて、
前記入力端子が設置された入力端子台と、
前記出力端子が設置された出力端子台と、を有し、
前記コモンモードチョークコイルが前記入力端子台と前記出力端子台との間に設置され、
前記共通のコアが前記コモンモードチョークコイルと前記出力端子台との間に設置されてい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おいて、
前記コモンモードチョークコイルのコアがトロイダルコアであり、
前記トロイダルコアは、縦向きに配置されていることを特徴とするノイズフィルタ。