JP2018074485A - ローパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】銅損が少なく、且つ、小型化が可能なローパスフィルタを提供する。
【解決手段】ローパスフィルタであって、帯状の導体２２が所定軸線２０ａ周りに複数回巻かれたコイル２０と、一方の端子が導体２２に接続されており、他方の端子が接地部位３３に接続されるコンデンサ３０と、コイル２０の所定軸線２０ａ方向の端面側に当接している冷却部材と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波のノイズを除去するローパスフィルタに関する。

従来、電気回路中に生じた高周波ノイズを除去すべく、回路中にローパスフィルタを設けることが広く一般的に行われている。

このようなローパスフィルタが設けられる機器として、例えば、特許文献１に記載されたプラズマ発生装置がある。特許文献１に記載のプラズマ発生装置では、装置の内部に設けられた電熱機器が高周波ノイズを受信するため、その機器から電源等への高周波ノイズの侵入を抑制すべく、機器と電源との間にローパスフィルタを設けて高周波ノイズを除去している。

特開２０１０−１０２１４号公報

ローパスフィルタは、除去すべき周波数である除去対象周波数に対して、十分に大きなインピーダンスを有することが必要となる。このインピーダンスがピーク値をとる周波数は、コイルのインダクタンスが大きくなるほど低周波数側へと遷移し、コイルのインダクタンスが小さくなるほど高い周波数側へと遷移する。すなわち、除去対象周波数が小さいほどコイルのインダクタンスを大きくする必要がある。コイルのインダクタンスを大きくするには、コイルの巻数を多くしたり、銅損を少なくすべくコイルの断面積を大きくしたりする必要があるため、ローパスフィルタ全体の大型化が問題となる。また、コイルを大きくするほど、そのコイルに生じた熱の除去が必要になる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、銅損が少なく、且つ、小型化が可能なローパスフィルタを提供することにある。

第１の構成は、ローパスフィルタであって、帯状の導体が所定軸線周りに複数回巻かれたコイルと、一方の端子が前記導体に接続されており、他方の端子が接地部位に接続されるコンデンサと、前記コイルの前記所定軸線方向の端面側に当接している冷却部材と、を備える。

上記構成では、コイルとして帯状の導体を所定軸線周りに巻いたものを用いているため、所定軸線方向では、導体どうしの間に絶縁部材などが設けられていない。そして、コイルを構成する導体に生じた熱を所定軸線方向の端部まで伝達して、所定軸線方向の端面側に設けられた冷却部材により、効率よく除熱することができる。加えて、導体どうしの絶縁は、コイルの径方向の絶縁のみでよいため、コイル全体の体積に対する導体の体積の割合を示す占積率が大きくなる。したがって、単位体積当たりのコイルの抵抗値が下がり、より小さな体積で規定の電流を流すことができるため、コイル全体の体積をより小さくすることができる。

その結果、抜熱性が良好であり、且つ、小型化が可能なローパスフィルタを提供することができる。

第２の構成では、第１の構成に加えて、前記コイルは、前記導体、絶縁部材、接着部材の順に積層された積層体が前記所定軸線周りに複数回巻かれている。

導体同士を絶縁する構造が予め定められている一般的なコイルでは、導体の線径や巻数を変えることでしか、コイルのインダクタンスとインピーダンス特性を変化させることができない。この点、上記構成では、絶縁部材の厚みによりコイルのインピーダンス特性を変化させることができるため、除去対象周波数に応じて適切なインピーダンスのコイルを提供することができる。ひいては、除去対象周波数におけるコイルのインピーダンスを高くすることが可能となる。

第３の構成では、第２の構成に加えて、前記コイルのインピーダンスと周波数との関係を示す周波数特性が、前記コイルの巻数、前記導体の幅、及び前記絶縁部材の厚みにより調整されている。

上記構成では、コイルの大きさを決定する複数の要因を調節することでインピーダンスの周波数特性を設定しているため、除去対象周波数に対して適切な大きさのコイルを提供することができる。特に、コイルの巻数や導体の幅等に制約があったとしても、絶縁部材の厚みの調節によりインピーダンスの周波数特性を設定することができるため、除去対象周波数に応じて適切なインピーダンスのコイルを提供することができる。

第４の構成では、第１〜第３のいずれか構成に加えて、除去対象のノイズの周波数が除去対象周波数として予め定められており、前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数が前記除去対象周波数から所定周波数ずれている。

コイル２０のインピーダンスの周波数特性は、実際には個体差が生ずるものであるため、コイル２０のインピーダンスが最大となる周波数が除去対象周波数に一致するように設計したとしても、実際には、コイル２０のインピーダンスが除去対象周波数において最大値とならない場合がある。この点、本実施形態は、コイル２０のインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数からずれるように設定しているため、コイル２０のインピーダンスの周波数特性に個体差が生じていたとしても、周波数特性の傾向に変化が生じにくい。したがって、コイル２０のインピーダンスの周波数特性に個体差が生じたとしても、ローパスフィルタ１０全体の、ノイズ除去性能を担保することができる。

第５の構成では、第４の構成に加えて、前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数は、前記除去対象周波数よりも前記所定周波数大きい。

コイルのインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数よりも小さくするには、コイルの内径を大きくしたり、コイルの巻数を増やしたりする必要があるため、コイルがより大型化する。この点、上記構成では、コイルのインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数よりも大きくしているため、コイルの大型化を抑制することができる。

第６の構成では、第４の構成に加えて、前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数は、前記除去対象周波数よりも前記所定周波数小さい。

コイルのインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数よりも大きくするには、コイルの絶縁部材の厚みをより厚くする必要があるため、コイルがより大型化する。この点、上記構成では、コイルのインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数よりも小さくしているため、コイルの大型化を抑制することができる。

第７の構成では、第４〜第６のいずれかの構成に加えて、前記除去対象周波数は、１００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚである。

上記構成では、ノイズの除去を行ううえでより大きなインダクタンスが必要となる周波数を除去対象周波数としているため、冷却効率にすぐれ、且つ小型化が可能なローパスフィルタをより好適に用いることができる。

第８の構成では、第１〜第７のいずれかの構成に加えて、前記コンデンサを複数備え、複数の前記コンデンサが並列接続されている。

上記構成では、コンデンサ単体でのインピーダンスの最小値及びその最小値をとる周波数を維持しつつ、コンデンサ全体のインピーダンスをより小さくすることができる。したがって、よりノイズ除去性能にすぐれたローパスフィルタを提供することができる。

第９の構成では、第１〜第８のいずれかの構成に加えて、前記コイルは、前記所定軸線方向の端面に、表面が平坦なセラミック層を有し、前記セラミック層の前記表面が前記冷却部材に接触している。

コイルを所定軸線周りに複数回巻く場合、所定軸線方向の端面では、導体同士の間にへこみが形成されたり、一部の導体が突出したりする。このため、コイルの軸線方向端面に冷却板を当てた場合に、コイルから冷却板への熱伝達性が低下することとなる。この点、上記構成では、コイルが所定軸線方向の端面に表面が平坦なセラミック層を有するものとしているため、そのセラミック層の平坦な面と冷却部材との密着性が増す。したがって、冷却部材による放熱効率を向上させることができる。

第１０の構成では、第１〜９のいずれかの構成に加えて、前記冷却部材は、内部に流路が設けられている。

上記構成では、冷却部材に形成された流路に水や空気等の冷媒を流すことができるため、より冷却効果を向上させることができる。

第１１の構成では、第１〜１０のいずれかの構成に加えて、ひとつの前記冷却部材に複数の前記コイルが当接している。

高周波ノイズを受信しやすい機器を複数設ける場合、近傍に位置する機器に対して設けられたコイルをひとつの冷却部材に纏めて当接させることができるため、ローパスフィルタ全体の形状の小型化が可能となる。また、高周波ノイズを受信しやすい機器と、電源や制御回路等とを接続する場合、機器の正極側及び負極側のそれぞれの回路中にコイル及びコンデンサの組を設ける必要がある。この点、上記構成では、機器の正極側に設けられるコイルと負極側に設けられるコイルとを共通の冷却部材に当接させることができ、ローパスフィルタ全体の形状の小型化が可能となる。

第１２の構成では、第１１の構成に加えて、前記冷却部材の形状は板状であり、その表裏のそれぞれに少なくともひとつの前記コイルが当接している。

上記構成では、冷却部材の両面にコイルを当接させるものとしているため、ローパスフィルタ全体の大きさをより小型化することができる。また、高周波ノイズを受信しやすい機器と、電源や制御回路等とを接続する場合、機器の正極側及び負極側のそれぞれの回路中にコイル及びコンデンサの組を設ける必要がある。この点、上記構成では、一方のコイルを冷却部材の第１側に当接させ、他方のコイルを冷却部材の第２側に当接させることができる。

ローパスフィルタの外観を示す図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図２の領域Ｂの拡大図。 コイルとコンデンサとの電気的な接続状態を示す図。 ローパスフィルタの回路図。 コイル及びコンデンサのインピーダンスの周波数特性を示す図。 コイルの巻数を変化させた場合の、インピーダンスの周波数特性を示す図。 コイルの巻数を変化させた場合の、ローパスフィルタのゲインを示す図。 コイルの内径を変化させた場合の、インピーダンスの周波数特性を示す図。 コイルの層間を変化させた場合の、インピーダンスの周波数特性を示す図。 コンデンサを複数設ける場合の、インピーダンスの周波数特性を示す図。

＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照してローパスフィルタ１０の構造について説明する。ローパスフィルタ１０は、帯状の導体を含む積層体２１が所定軸線２０ａ周りに複数回巻かれたコイル２０と、このコイル２０に接続されるコンデンサ３０と、を備えている。

これらコイル２０及びコンデンサ３０は、板状の冷却部材４０に取り付けられている。具体的には、冷却部材４０の表裏のそれぞれにおいて、２つのコイル２０が冷却部材４０の長手方向に間隔を開けて設けられており、コイル２０の所定軸線２０ａ方向の端面側が冷却部材４０に当接している。また、冷却部材４０の表裏のそれぞれにおいて、２つのコンデンサ３０が、コイル２０の間で幅方向に間隔を開けて設けられている。

冷却部材４０は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ）で形成されており、その内部に液体又は気体である冷媒を流通可能な流路が形成されている。冷却部材４０の長手方向の側面には、冷媒の入口である流路入口４１、及び、冷媒の出口である流路出口４２が設けられている。なお本実施形態では、冷媒として水を用いるものとしている。

図３の拡大断面図に示すように、積層体２１は、帯状の導体２２、帯状の絶縁部材２３及び帯状の接着部材２４を含んで構成されており、導体２２、絶縁部材２３、接着部材２４の順に積層されている。導体２２は銅で形成されている。絶縁部材２３は例えばポリイミドで形成されている。接着部材２４は例えばシリコーン系接着剤で形成されている。

このようにコイル２０を形成するうえで、コイル２０の所定軸線２０ａ方向の端面には、一部の導体２２や絶縁部材２３が突出して、導体２２どうしの間に凹みが生ずる。そこで、図３の拡大断面図に示すように、コイル２０の軸線方向の端面には、導体２２どうしの間の凹みを埋めるように、アルミナの溶射によりセラミック層２５が形成されている。これにより、コイル２０の軸線方向端面は、セラミック層２５により覆われている。アルミナは絶縁体であるため、導体２２にアルミナを溶射したとしても、導体２２どうしが短絡することを防ぐことができる。セラミック層２５の所定軸線方向の表面は、研削により平坦化されており、所定の平滑度に仕上げられている。

このセラミック層２５の所定軸線方向の表面と冷却部材４０とは、熱伝導性を有する接着部材２６で接着されている。この接着部材２６は、例えばシリコーン系接着剤であり、冷却部材４０とは線膨張係数が概ね等しくされている。

続いて、ローパスフィルタ１０におけるコイル２０とコンデンサ３０との電気的な接続について、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４では、電気機器６０及び直流電源５０の負極側に設けられるローパスフィルタ１０については図示を省略している。コイル２０を構成する導体２２の長手方向の端部の両端のそれぞれには、第１端子２７、第２端子２８が設けられている。上述した通り、コイル２０は導体２２を所定軸線２０ａ周りに巻いたものであるため、第１端子２７はコイル２０の最外周に設けられることとなり、第２端子２８はコイル２０の最内周に設けられることとなる。また、コンデンサ３０には、第１端子３１及び第２端子３２が設けられている。

コイル２０の第１端子２７には、コンデンサ３０の第１端子３１及び直流電源５０が接続されている。コイル２０の第２端子２８には、電気機器６０が接続されている。また、コンデンサ３０の第２端子３２は、接地部位３３に接続されている。このようにローパスフィルタ１０と直流電源５０及び電気機器６０とが接続されているため、電気機器６０において生じた電気ノイズ、又は電気機器６０が受信した電気ノイズを、ローパスフィルタ１０により除去することができる。

なお、図５で示したように、ローパスフィルタ１０では、直流電源５０の正極側及び負極側のそれぞれにコイル２０とコンデンサ３０の対を設けるものとしている。したがって、図１〜図３で示したローパスフィルタ１０の構成において、冷却部材４０の一方の面に直流電源５０の正極側に設けられるコイル２０及びコンデンサ３０を設けるものとし、他方の面に直流電源の負極側に設けられるコイル２０及びコンデンサ３０を設けるものとすればよい。また、冷却部材４０の一方の面に、直流電源５０の正極側及び負極側に設けられるコイル２０及びコンデンサ３０を設けるものとしてもよい。

以上のように構成されるローパスフィルタ１０では、除去すべき周波数である除去対象周波数のノイズの利得（Ｇａｉｎ）を大きくすべく、コイル２０のインピーダンス特性、及びコンデンサ３０のインピーダンス特性を設定する必要がある。

ローパスフィルタ１０に入力される電圧をＶｉｎ、ローパスフィルタ１０から出力される電圧をＶｏｕｔ、コイル２０のインピーダンスをＺＬ、コンデンサ３０のインピーダンスをＺＣとすれば、次式（１）が成立する。

すなわち、コイル２０のインピーダンスであるＺＬが大きくなるほど、出力される電圧であるＶｏｕｔは小さくなるし、コンデンサ３０のインピーダンスが小さくなるほど、出力される電圧であるＶｏｕｔは小さくなる。

コイル２０のインピーダンスと周波数との関係を示す周波数特性と、コンデンサ３０の周波数特性について、図６を参照して説明する。コンデンサ３０のインピーダンスの周波数特性は、周波数が大きくなるほどインピーダンスが小さくなり、ある周波数でインピーダンスの最小値をとった後、周波数が大きくなるほど、インピーダンスが大きくなる。

一方、コイル２０のインピーダンスの周波数特性は、周波数が大きくなるほどインピーダンスが大きくなり、ある周波数でインピーダンスの最大値をとった後、周波数が大きくなるほど、インピーダンスが小さくなる。

上述した通り、除去対象周波数のノイズを十分に減衰させるには、コイル２０のインピーダンスをより大きくし、コンデンサ３０のインピーダンスをより小さくする必要がある。すなわち、除去対象周波数の近傍でコイル２０のインピーダンスが最大値をとるようにし、除去対象周波数近傍で、コンデンサ３０のインピーダンスが最小値をとるようにすれば、除去対象周波数を好適に除去することができる。例えば、図６に示すように、除去対象周波数を１３．６ＭＨｚとすれば、コンデンサ３０のインピーダンスが最小値となる周波数を除去対象周波数よりも高い周波数に設定し、コイル２０のインピーダンスが最大値となる周波数を除去対象周波数よりも低い周波数に設定することにより、除去対象周波数のノイズを好適に除去することができる。

ところで、本実施形態では、コンデンサ３０としては、インピーダンスの周波数特性が予め定められたものとしている。そこで、本実施形態に係るローパスフィルタ１０では、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を除去対象周波数に近づけるべく、コイル２０を設計する。具体的には、図６で示すように、コンデンサ３０のインピーダンスが最小値をとる周波数が、除去対象周波数よりも第１所定値だけ大きいものであるならば、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を除去対象周波数よりも第２所定値だけ小さい周波数となるように、コイル２０を設計する。

図７は、コイル２０のインピーダンスの周波数特性と、コイル２０の巻数との関係を示している。図７では、コイル２０の巻数がａ（Ｔ）、ｂ（Ｔ）、ｃ（Ｔ）（ただし、ａ＞ｂ＞ｃ）である場合の周波数特性を示している。図７に示されるとおり、巻数が多くなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が低周波数側へとシフトし、巻数が少なくなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が高周波数側へとシフトする。すなわち、除去対象周波数が小さくなるほど、巻数を多くする必要が生ずる。

図８は、コンデンサ３０の静電容量を一定とし、コイル２０の巻数を変化させた場合の、ローパスフィルタ１０の利得（Ｇａｉｎ）を示している。図８では、ローパスフィルタ１０で十分なノイズの除去が可能な利得を閾値Ｇｔｈとして定めている。

図８に示すように、除去対象周波数が１３．５ＭＨｚであれば、巻数がｂ（Ｔ）である場合、及び巻数がｃ（Ｔ）である場合には、利得が閾値Ｇｔｈよりも小さくなり、巻数がａ（Ｔ）であれば、利得が閾値Ｇｔｈよりも大きくなる。一方、除去対象周波数が６ＭＨｚであれば、巻数がａ（Ｔ）である場合には、利得が閾値Ｇｔｈよりも小さくなるが、巻数がｂ（Ｔ）である場合、及び巻数がｃ（Ｔ）である場合には、利得が閾値Ｇｔｈよりも大きくなる。

このように、除去対象周波数における利得を閾値Ｇｔｈよりも小さくするうえで、コイル２０の巻数を変化させる代わりに、コイル２０の内径を変化させてもよい。

図９は、コイル２０のインピーダンスの周波数特性と、コイル２０の内径との関係を示している。図９では、コイル２０の内径がｄ（ｍｍ）、ｅ（ｍｍ）（ただし、ｄ＞ｅ）である場合の周波数特性を示している。図９に示されるとおり、内径が大きくなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が低周波数側へとシフトし、内径が小さくなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が高周波数側へとシフトする。すなわち、除去対象周波数が小さくなるほど、内径を大きくする必要が生ずる。

以上のように、コイル２０のインピーダンスの周波数特性は、コイル２０の巻数、及びコイル２０の内径を変化させることにより、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を除去対象周波数に近づけることができる。

ところが、除去対象周波数が小さくなるほど、コイル２０の巻数をより大きくする必要があるし、コイル２０の内径をより大きくする必要がある。この場合には、コイル２０を構成する導体２２がより長くなり、これにより、コイル２０の抵抗値が上昇する。すなわち、コイル２０の銅損が増加する。そこで、本実施形態では、コイル２０の巻数及び内径に加えて、絶縁部材２３の厚みを変化させることにより、インピーダンスの周波数特性を変化させる。

コイル２０のインピーダンスの周波数特性と導体２２の層間との関係について、図１０を参照して説明する。上述した通り、導体２２の層間には絶縁部材２３及び接着部材２４が設けられているため、この層間を変化させるには、絶縁部材２３の厚みを変化させればよい。図１０では、層間がｆ（μｍ）、ｇ（μｍ）、ｈ（μｍ）（ただし、ｆ＜ｇ＜ｈ）である場合の周波数特性を示している。図１０に示されるとおり、層間が大きくなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が高周波数側へとシフトし、層間が小さくなるほどインピーダンスが最大値をとる周波数が低周波数側へとシフトする。すなわち、絶縁部材２３を厚くすることで、インピーダンスが最大値をとる周波数が高周波数側へとシフトさせることができ、絶縁部材２３を薄くすることで、インピーダンスが最大値をとる周波数が低周波数側へとシフトさせることができる。

上記構成により、本実施形態に係るローパスフィルタ１０は以下の効果を奏する。

・コイル２０として帯状の導体２２を所定軸線周りに巻いたものを用いているため、所定軸線方向では、導体２２どうしの間に絶縁部材２３などが設けられていない。そして、コイル２０を構成する導体２２に生じた熱を所定軸線方向の端部まで伝達して、所定軸線方向の端面側に設けられた冷却部材４０により、効率よく除熱することができる。加えて、導体２２どうしの絶縁は、コイル２０の径方向の絶縁のみでよいため、コイル２０全体の体積に対する導体２２の体積の割合を示す占積率が大きくなる。したがって、単位体積当たりのコイル２０の抵抗値が下がり、より小さな体積で規定の電流を流すことができるため、コイル２０全体の体積をより小さくすることができる。その結果、抜熱性が良好であり、且つ、小型化が可能なローパスフィルタ１０を提供することができる。

・導体２２どうしを絶縁する構造が予め定められている一般的なコイル２０では、導体２２の線径や巻数を変えることでしか、コイル２０のインダクタンスとインピーダンス特性を変化させることができない。この点、本実施形態では、絶縁部材２３の厚みによりコイル２０のインピーダンス特性を変化させることができるため、除去対象周波数に応じて適切なインピーダンスのコイル２０を提供することができる。ひいては、除去対象周波数におけるコイル２０のインピーダンスを高くすることが可能となる。

・除去対象周波数が小さくなるほど、コイル２０の巻数を多くしたり、コイル２０の内径を大きくしたりする必要が生じ、これにより銅損が大きくなる。この点、本実施形態では、コイル２０の巻数及びコイル２０の内径の調整に加えて、導体間に設けられる絶縁部材２３の厚みも調節することで、インピーダンスの最大値を除去対象周波数に近づけている。これにより、コイル２０の銅損を抑制しつつ、インピーダンスの最大値を除去対象周波数に近づけることができる。

・コイル２０のインピーダンスの周波数特性は、実際には個体差が生ずるものであるため、コイル２０のインピーダンスが最大となる周波数が除去対象周波数に一致するように設計したとしても、実際には、コイル２０のインピーダンスが除去対象周波数において最大値とならない場合がある。この点、本実施形態は、コイル２０のインピーダンスが最大となる周波数を除去対象周波数からずれるように設定しているため、コイル２０のインピーダンスの周波数特性に個体差が生じていたとしても、周波数特性の傾向に変化が生じにくい。したがって、コイル２０のインピーダンスの周波数特性に個体差が生じたとしても、ローパスフィルタ１０全体の、ノイズ除去性能を担保することができる。

・コイル２０の大きさを決定する複数の要因を調節することでインピーダンスの周波数特性を設定しているため、除去対象周波数に対して適切な大きさのコイル２０を提供することができる。特に、コイル２０の巻数や内径等に制約があったとしても、絶縁部材２３の厚みの調節によりインピーダンスの周波数特性を設定することができるため、除去対象周波数に応じて適切なインピーダンスのコイル２０を提供することができる。

・コイル２０を所定軸線周りに複数回巻く場合、所定軸線方向の端面では、導体２２どうしの間にへこみが形成されたり、一部の導体２２が突出したりする。このため、コイル２０の軸線方向端面に冷却板を当てた場合に、コイル２０から冷却板への熱伝達性が低下することとなる。この点、本実施形態では、コイル２０が所定軸線方向の端面に表面が平坦なセラミック層２５を有するものとしているため、そのセラミック層２５の平坦な面と冷却部材４０との密着性が増す。したがって、冷却部材４０による放熱効率を向上させることができる。

・冷却部材４０に形成された流路に水を流す構造としているため、より冷却効果を向上させることができる。

・高周波ノイズを受信しやすい電気機器６０と、直流電源５０とを接続する場合、機器の正極側及び負極側のそれぞれの回路中にコイル及びコンデンサ３０の組を設ける必要がある。この点、本実施形態では、機器の正極側に設けられるコイル２０と負極側に設けられるコイル２０とを共通の冷却部材４０に当接させているため、ローパスフィルタ１０全体の形状の小型化が可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ひとつのコイル２０に対してひとつのコンデンサ３０を接続するものとした。この点、本実施形態では、ひとつのコイル２０に対して複数、具体的には２つのコンデンサ３０を接続している。

コンデンサ３０のインピーダンスの周波数特性について、図１１を参照して説明する。図１１は、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０をひとつ用いる場合、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０を２つ並列接続する場合、静電容量がβｐＦであるコンデンサ３０をひとつ用いる場合、及び、静電容量がβｐＦであるコンデンサ３０を２つ並列接続する場合を示している。なお、βはαのおよそ２倍の数である。

図１１に示すように、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０をひとつ用いる場合と、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０を２つ並列接続する場合とは、インピーダンスが最小値をとる周波数は概ね等しくなる。一方で、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０を２つ並列接続する場合のインピーダンスは、静電容量がβｐＦであるコンデンサ３０をひとつ用いる場合のインピーダンスと概ね等しくなる。すなわち、静電容量がαｐＦであるコンデンサ３０をひとつ用いる場合よりも、インピーダンスが小さくなる。

したがって、コンデンサ３０を複数並列に接続して用いることで、コンデンサ３０単体でのインピーダンスが最小値をとる周波数を維持しつつ、コンデンサ３０全体のインピーダンスをより小さくすることができ、よりノイズ除去性能にすぐれたローパスフィルタ１０を提供することができる。

＜変形例＞
・第１実施形態では、コンデンサ３０のインピーダンスが最小値をとる周波数を、除去対象周波数よりも大きくしたが、コンデンサ３０のインピーダンスが最小値をとる周波数を、除去対象周波数よりも小さくしてもよい。この場合には、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を、除去対象周波数よりも大きくすればよい。すなわち、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を、より大きくしてもよい。第１実施形態で説明したように、コイル２０のインピーダンスが最大値をとる周波数を大きくするには、巻数を少なくしたり、内径を小さくしたりすればよい。したがって、コイル２０をより小型化でき、銅損を小さくすることができる。

・第１実施形態では、除去対象周波数として、６ＭＨｚと１３．５ＭＨｚを例示したが、除去対象周波数として選択される周波数はこの周波数に限られない。各実施形態に係るローパスフィルタ１０の除去対象周波数の下限としては、１００ｋＨｚが好ましい。また、除去対象周波数の上限としては、２０ＭＨｚが好ましい。これは、第１実施形態で示したように、除去対象周波数が大きくなるほどコイル２０が小型化し、発熱の問題が小さくなるため、冷却部材４０によりコイル２０の熱を除去する必要が小さくなるからである。

・実施形態では、冷却部材４０の表裏のそれぞれにコイル２０を当接させるものとしたが、表裏のいずれか１面のみにコイル及びコンデンサ３０を設けるものとしてもよい。

・実施形態では、冷却部材４０に複数のコイル２０を当接させるものとしたが、１つのコイル２０のみを当接させるものとしてもよい。

・実施形態では、除去対象周波数がひとつである場合を例示したが、除去対象周波数が複数ある場合についても同様に適用可能である。例えば、数ＭＨｚのノイズと数百ｋＨｚのノイズを除去する必要がある場合には、それぞれのノイズの周波数を除去対象周波数として、コイル２０の巻数、内径、及び絶縁部材２３の厚みを設計すればよい。

・実施形態では、冷却部材４０に設けられた流路に水を流すものとしたが、水以外の液体や、空気などの気体を冷媒として流すものとしてもよい。

・実施形態では、冷却部材４０に水を流す流路を設けるものとしたが、流路を設けなくてもよい。

・第２実施形態では、コンデンサ３０を２つ並列接続するものとしたが、３つ以上並列接続するものとしてもよい。

・ローパスフィルタ１０を構成する各部材の材料は、実施形態で示したものに限られず、変更が可能である。

１０…ローパスフィルタ、２０…コイル、２０ａ…所定軸線、２２…導体、２３…絶縁部材、２５…セラミック層、３０…コンデンサ、３３…接地部位、４０…冷却部材。

Claims (12)

1. 帯状の導体が所定軸線周りに複数回巻かれたコイルと、
   一方の端子が前記導体に接続されており、他方の端子が接地部位に接続されるコンデンサと、
   前記コイルの前記所定軸線方向の端面側に当接している冷却部材と、
   を備えるローパスフィルタ。
2. 前記コイルは、前記導体、絶縁部材、接着部材の順に積層された積層体が前記所定軸線周りに複数回巻かれている、請求項１に記載のローパスフィルタ。
3. 前記コイルのインピーダンスと周波数との関係を示す周波数特性が、前記コイルの巻数、前記導体の幅、及び前記絶縁部材の厚みにより調整されている、請求項２に記載のローパスフィルタ。
4. 除去対象のノイズの周波数が除去対象周波数として予め定められており、
   前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数が前記除去対象周波数から所定周波数ずれている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
5. 前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数は、前記除去対象周波数よりも前記所定周波数大きい、請求項４に記載のローパスフィルタ。
6. 前記コイルのインピーダンスが最大となる周波数は、前記除去対象周波数よりも前記所定周波数小さい、請求項４に記載のローパスフィルタ。
7. 前記除去対象周波数は、１００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚである、請求項４〜６のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
8. 前記コンデンサを複数備え、
   複数の前記コンデンサが並列接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
9. 前記コイルは、前記所定軸線方向の端面に、表面が平坦なセラミック層を有し、
   前記セラミック層の前記表面側が前記冷却部材に当接している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
10. 前記冷却部材は、内部に流路が設けられている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
11. 前記コイルを複数備え、
    ひとつの前記冷却部材に複数の前記コイルが当接している、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
12. 前記冷却部材の形状は板状であり、その表裏のそれぞれに少なくともひとつの前記コイルが当接している、請求項１０に記載のローパスフィルタ。

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