JP2016072374A - Magnetic material core and cable connector using the same - Google Patents
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Description
本発明はケーブル等から輻射及び伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズ(ノーマルモードノイズ)との双方を低減する磁性体コア及びこれを用いたケーブルコネクタに関する。 The present invention relates to a magnetic core for reducing both common mode noise and differential mode noise (normal mode noise) radiated and conducted from a cable or the like, and a cable connector using the same.
ケーブルから輻射及び伝導するノイズを除去させる場合、フェライトコア(例えば、特許文献1等)を使用することがある。 When removing noise radiated and conducted from a cable, a ferrite core (for example, Patent Document 1) may be used.
フェライトコアのノイズ除去の原理については、低周波領域ではコア自体のX成分が支配的であることから、インダクタとして機能しノイズを反射する一方、高周波領域ではコア自体のR成分が支配的であることから、抵抗として機能しノイズを熱に変換して吸収することに基づいている。 Regarding the principle of noise removal of the ferrite core, since the X component of the core itself is dominant in the low frequency region, it functions as an inductor and reflects noise, while in the high frequency region, the R component of the core itself is dominant. Therefore, it is based on functioning as a resistor and converting noise into heat and absorbing it.
例えば、単相電源用の2線のケーブルについては、2線まとめてフェライトコアの穴に通すようにすると、コモンモードノイズが除去可能となる。 For example, for a two-wire cable for a single-phase power supply, common mode noise can be removed if the two wires are put together through a hole in a ferrite core.
しかしながら、かかる場合、ディファレンシャルモードノイズを除去することができない。同ノイズを除去するには、コアを2個用意し、ケーブル1線毎にコアの穴に通すことが必要になる。多相になると、コアの個数が相数に応じて増えることから、低コスト化を図ることが困難になる。また、信号電流が相殺されないことからコアが磁気飽和し易くなる。コアが磁気飽和すると、インピーダンスの低下によりノイズ除去効果が大きく低下する。特に、電流値の大きい電源ケーブルには、ディファレンシャルモードのノイズ対策にフェライトコアを使用されないのが一般的であった。 However, in such a case, the differential mode noise cannot be removed. In order to remove the noise, it is necessary to prepare two cores and pass them through the core holes for each cable. When the number of phases increases, the number of cores increases according to the number of phases, which makes it difficult to reduce the cost. Further, since the signal current is not canceled out, the core is easily magnetically saturated. When the core is magnetically saturated, the noise reduction effect is greatly reduced due to the impedance reduction. In particular, a power cable having a large current value generally does not use a ferrite core as a countermeasure for differential mode noise.
本発明は上記背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、大電流下であっても磁気飽和を起こし難く、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの双方を効果的に除去可能な磁性体コア及びこれを用いたケーブルコネクタを提供することにある。 The present invention was created under the above background, and the object of the present invention is to hardly cause magnetic saturation even under a large current, and effectively eliminates both common mode noise and differential mode noise. It is an object of the present invention to provide a removable magnetic core and a cable connector using the same.
本発明に係る磁性体コアは、ケーブル又はバスラインを挿通した状態でケーブル等のライン上に乗ったノイズを除去するコアであって、前記ケーブル等を挿通するための中央開口を有した環状本体部と、前記環状本体部に連なって形成されており且つ当該ケーブル等のライン同士を仕切る内壁部とを備え、前記内壁部にはエアギャップが形成されている。 The magnetic core according to the present invention is a core for removing noise riding on a cable or the like in a state where a cable or a bus line is inserted, and an annular main body having a central opening for inserting the cable or the like And an inner wall part that is formed continuously with the annular main body part and partitions lines of the cable or the like, and an air gap is formed in the inner wall part.
上記発明によると、ケーブル又はバスラインを環状本体部の中央開口に挿入するとともに、ケーブル等の端部から取り出した各ライン同士の間を内壁部で仕切られるようにし、この状態でケーブル等に信号又は電源の電流が流されると、ケーブル等に乗ったノイズが下記の通りに除去される。 According to the above invention, the cable or the bus line is inserted into the central opening of the annular main body portion, and the lines taken out from the end portion of the cable or the like are partitioned by the inner wall portion. Alternatively, when the current of the power source is supplied, noise on the cable or the like is removed as follows.
コモンモードノイズについては、ケーブル等に含まれる2本のラインに同方向に流れるノイズ電流による各磁束が環状本体部でノイズが吸収される。一方、ディファレンシャルモードノイズについては、ケーブル等に含まれる2本のラインに逆方向に流れる信号電流及びノイズ電流による発生する各磁束が内壁部によって吸収される。その結果、ケーブル等に乗ったコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの双方を効果的に除去可能になる。従来とは異なり多種類のフェライトコアを組み合わせることなくノイズ除去効果が得られることから、コスト面での効果が得られる。 As for common mode noise, each magnetic flux caused by a noise current flowing in the same direction in two lines included in a cable or the like is absorbed by the annular main body. On the other hand, as for differential mode noise, each magnetic flux generated by the signal current and the noise current flowing in the opposite directions in the two lines included in the cable or the like is absorbed by the inner wall portion. As a result, both common mode noise and differential mode noise riding on a cable or the like can be effectively removed. Since the noise removal effect can be obtained without combining various types of ferrite cores unlike the conventional one, a cost effect can be obtained.
更に、磁性体コアの内壁部にエアギャップが形成されていることから、大電流下であっても磁気飽和が起こり難い。また、環状部のエアギャップが設けられてあるフェライトコアはディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり易いが、本発明の場合、環状本体部にエアギャップがなく内壁部のみにエアギャップがある為モード変換が起こり難くなる。これらの点で高いノイズ除去効果が得られる。特に、輻射効率が高いコモンモードノイズの発生を低く抑えることが可能であることから、ノイズを低くすることが可能になる。 Further, since an air gap is formed in the inner wall portion of the magnetic core, magnetic saturation hardly occurs even under a large current. In addition, the ferrite core provided with the air gap in the annular portion is likely to undergo mode conversion from the differential mode to the common mode. However, in the present invention, there is no air gap in the annular main body portion and there is an air gap only in the inner wall portion. Therefore, mode conversion is difficult to occur. In these respects, a high noise removal effect can be obtained. In particular, since it is possible to suppress the occurrence of common mode noise with high radiation efficiency, it is possible to reduce noise.
好ましくは、前記内壁部の中央部位に前記エアギャップが形成された構成にすると良い。 Preferably, the air gap is formed in a central portion of the inner wall portion.
上記形態の発明によると、コア左右(信号入力側出力側)から見た回路がいずれも平衡回路となることから、回路に不要な電圧が生じず、これに伴ってモード変換が起こらず、一層高いノイズ除去効果が得られる。仮に、環状本体部にエアギャップがあると、リターンノイズに対して不平衡になるため、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換されて輻射される結果になるが、磁性体コア30によると、このような事態が回避されることから、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。 According to the above aspect of the invention, since the circuits viewed from the left and right sides of the core (signal input side output side) are all balanced circuits, no unnecessary voltage is generated in the circuit, and mode conversion does not occur accordingly. A high noise removal effect can be obtained. If there is an air gap in the annular main body, it becomes unbalanced with respect to the return noise, so that the noise that is not originally radiated in the differential mode is converted into the common mode and radiated. Since this situation is avoided, there is a great merit in reducing noise.
上記磁性体コアを電子機器のケーブル又はバスラインに使用する場合、好ましくは、前記電子機器の筐体内に配置する構成にすると良い。 When the magnetic core is used for a cable or a bus line of an electronic device, it is preferable that the magnetic core is arranged in a casing of the electronic device.
上記形態の発明によると、磁性体コアが電子機器のノイズ発生源に近いことから、高いノイズ除去効果が得られ、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。 According to the invention of the above embodiment, since the magnetic core is close to the noise generation source of the electronic device, a high noise removal effect can be obtained, and there is a great merit in reducing the noise.
本発明に係るケーブルコネクタは、電源用又は信号用のケーブルに使用されるコネクタであって、前記磁性体コアが設けられている。 The cable connector which concerns on this invention is a connector used for the cable for power supplies or signals, Comprising: The said magnetic body core is provided.
上記発明によると、電源用ケーブル等に大電流が流れる場合であってもコモンモードノイズ及びディファレンシャルモードノイズが効果的に除去され、電子機器/電気機器のEMC対策を容易に図ることが可能となる。 According to the above invention, even when a large current flows through a power cable or the like, common mode noise and differential mode noise are effectively removed, and it is possible to easily take EMC countermeasures for electronic devices / electric devices. .
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここでは、車載用電子機器に使用される場合を例として掲げることにする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where it is used for a vehicle-mounted electronic device is mentioned as an example.
図中1はケーブルコネクタであって、本案例では高圧三相3線の電力ケーブル100の先端側に接続された樹脂製のプラグである。プラグ本体10の先端部には、栓刃である接続端子20A,20B,20Cが設けられている。接続端子20A,20B,20Cには、電力ケーブル100の先端側から引き出されたA相、B相、C相のライン101,102,103が各々電気接続されている。プラグ本体10には電気機器のEMC対策を図るために磁性体コア30が埋め込まれている。
In the figure,
磁性体コア30は、電力ケーブル100を挿通した状態で同ケーブル100に乗ったノイズを除去するフラットタイプのコアであって、電力ケーブル100のライン101,102,103を挿通するための中央開口311を有した環状本体部31と、環状本体部31に連なって形成されており且つ電力ケーブル100内のライン101,102,103同士を仕切る内壁部32,33とを具備している。開口311内における内壁部32,33の間隔は均等にされており、内壁部32,33の中央部位にはエアギャップ321,331が各々形成されている。
The
本案例においては、磁性体コア30の材質としてフェライトを用いており、20A以上の三相交流電流が流れる電力ケーブル100に使用されている。
In this example, ferrite is used as the material of the
上記のように構成された磁性体コア30の周波数特性は図4に示されている通りであり、電線単体時(W/O ferrite)に比べてインピーダンスが高い。コモンモードノイズだけでなくディファレンシャルモードノイズについてもノイズ除去の効果が得られる。
The frequency characteristics of the
磁性体コア30によりノイズ除去の効果が得られる基本原理について図5を参照して説明する。ここでは説明の都合上、電力ケーブル100に含まれる ライン20A,20Bに乗るノイズについて説明するものとする。
The basic principle by which the noise removal effect can be obtained by the
コモンモードノイズについては、図5(a)に示されているように、ライン20Aに流れるノイズ電流Aとライン20Bに流れるノイズ電流Bとは方向が同一であるため、同電流による各磁束(図中一点破線はノイズ電流Aによる磁束の方向を示し、図中破線はノイズ電流Bによる磁束の方向を示す)が磁性体コア30の環状本体部31を通りこの過程でノイズ吸収される。一方、ディファレンシャルモードノイズについては、図5(b)に示されているように、ライン20Aに流れるノイズ電流Aとライン20Bに流れるノイズ電流Bとは方向が逆であるため、同電流による各磁束(図中一点破線はノイズ電流Aによる磁束の方向を示し、図中破線はノイズ電流Bによる磁束の方向を示す)が磁性体コア30の内壁部32,33を通りこの過程でノイズ吸収される。
As for the common mode noise, as shown in FIG. 5 (a), the noise current A flowing through the
これは、電力ケーブル100に含まれるライン20B、20Cに乗るノイズについても全く同様である。
The same applies to the noise on the
このように電力ケーブル100に流れるノイズ電流に係るコモンモードノイズ及びディファレンシャルモードノイズが効果的に除去可能になった。なお、ノイズ電流は信号電流に比べて小さいため、電力ケーブル100に流れる最大許容電流を考慮する必要はない。
As described above, the common mode noise and the differential mode noise related to the noise current flowing in the
しかも、磁性体コア30の内壁部32、33にエアギャップ321、331が形成されていることから、電力ケーブル100に大電流が流れるときであっても磁気飽和が起こり難い。また、通常のエアギャップが設けられているフェライトコアについてはディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり易いが、磁性体コア30の場合、環状本体部31にエアギャップがなく内壁部32,33のみにエアギャップ321,331があることから、モード変換が起こり難くなっている。
In addition, since the air gaps 321 and 331 are formed in the
この点は図6が、ディファレンシャルモードからコモンモードに変換するモード変換のインピーダンスを示しており、本案例の磁性体コア30のインピーダンスが1000Ωより高く設定されていることからも明らかである。
FIG. 6 shows the impedance of the mode conversion for converting from the differential mode to the common mode, and this is also clear from the fact that the impedance of the
エアギャップ321,331が内壁部32,33に形成されていることについてもモード変換が起こり難くなった理由の一つである。仮に、エアギャップ321,331が環状本体部31に形成されているとすれば、逆にモード変換し易くなり、コモンモードノイズが放射される恐れがある。
The fact that the air gaps 321 and 331 are formed in the
更に、エアギャップ321,331の寸法を最適値(本案例では1mm)に設定している点についてもモード変換が起こり難くなっている理由の一つである。エアギャップ321,331の寸法が短いほど、ディファレンシャルモードノイズに対してノイズ低減効果が高くなる一方、その寸法が長いほど、磁気飽和する電流値が高くなるだけでなくディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり難くなる。 Furthermore, the fact that the air gaps 321 and 331 are set to the optimum values (1 mm in this example) is one of the reasons that mode conversion is difficult to occur. The shorter the size of the air gaps 321 and 331, the higher the noise reduction effect against differential mode noise. On the other hand, the longer the size, the higher the magnetic saturation current value, as well as the mode from differential mode to common mode. Conversion is unlikely to occur.
加えて、磁性体コア30のコア左右(信号入力側出力側)から見た回路がいずれも平衡回路になっていることから、回路に不要な電圧が生じず、この点でもモード変換が起こり難くなっている。仮に、環状本体部31にエアギャップがあると、リターンノイズに対して不平衡になるため、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換される結果になる。
In addition, since the circuits viewed from the left and right sides of the magnetic core 30 (signal input side output side) are all balanced circuits, no unnecessary voltage is generated in the circuit, and mode conversion hardly occurs in this respect. It has become. If there is an air gap in the annular
磁性体コア30においては、上記の通りモード変換が起こり難いことから、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換されて輻射されるという事態が回避される。よって、輻射効率が高いコモンモードノイズの発生を低く抑えることが可能になり、ノイズを低くすることが可能になる。
Since the
このような特徴を有した磁性体コア30が備えられたケーブルコネクタ1を車載用電子機器に使用すると、その電子機器のEMC/ノイズ対策を容易に図ることが可能となる。
When the
ただ、磁性体コア30については、図7に示されるような形状に設計変更(コア内の開口を丸い形状等にすることを含める)しても構わない。図7に示す例は単相用であるが、3相以上の多相にも適用可能であることから、その相数に応じて適宜設計変更すると良い。また、磁性体コア30をケーブルコネクタ1に内蔵する使用形態ではなく、当然にケーブル20に単に挿入する使用形態であっても良い。
However, the
図8は、インバータECU又はDC−DCコンバータECU等の電子機器2の電力ケープル100に磁性体コア30を挿入した使用上の具体例を示している。図8(a)は電子機器2の筐体21内に配置した例、 図8(b)は電子機器2の筐体外に配置した例である。特に、図8(a)に示されている例については、磁性体コア30をノイズ発生源22(例えば、スイッチング回路基板等)に近い位置にあることから、高いノイズ除去効果が得られ、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。
FIG. 8 shows a practical example in which the
なお、本発明に係る磁性体コアについては、上記実施形態に限定されず、電力ケーブルのラインだけなく信号ケーブルのラインについても同様にノイズ除去が可能である。また、ケーブルに挿入する形態だけではなくバスラインに挿入する形態についても同様に適用可能である。磁性体コアの材質については、パーマロイ、アモルファス等が使用可能であり、その形状、寸法及び材質等については、適用対象(電流の流れ方・モード、ノイズのレベル及び周波数等)に応じて適宜設計変更(環状本体部の形状をフラット状ではなくリング状に設計変更することも含める)すると良い。本発明に係るケーブルコネクタについては、その種類がソケット等であっても良く、ケーブルのラインが挿通する限り、磁性体コアの位置関係等についても問われることがない。 In addition, about the magnetic body core which concerns on this invention, it is not limited to the said embodiment, Noise removal is possible not only about the line of a power cable but the line of a signal cable similarly. Further, the present invention can be similarly applied not only to the form inserted into the cable but also to the form inserted into the bus line. Permalloy, amorphous, etc. can be used for the material of the magnetic core, and the shape, dimensions, material, etc. are appropriately designed according to the application target (current flow / mode, noise level, frequency, etc.) It is preferable to change (including changing the shape of the annular main body to a ring shape instead of a flat shape). About the cable connector which concerns on this invention, the kind may be a socket etc., and as long as the line of a cable penetrates, it will not ask about the positional relationship of a magnetic body core.
1 ケーブルコネクタ
100 電力ケーブル
101,102,103 ライン
30 磁性体コア
31 環状本体部
311 中央開口
32,33 内壁部
321,331 エアギャップ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
A cable connector used for a power supply or signal cable, wherein the magnetic core according to claim 1 or 2 is provided.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014198809A JP2016072374A (en) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Magnetic material core and cable connector using the same |
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JP (1) | JP2016072374A (en) |
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- 2014-09-29 JP JP2014198809A patent/JP2016072374A/en active Pending
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Legal Events
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