JP2021009953A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、電子装置に関する。 The disclosure herein relates to electronic devices.
特許文献１は、電源配線において磁気的結合により相互インダクタンスを形成することで、バイパス回路の性能劣化を抑制し、電磁ノイズを効果的に除去できるプリント基板を開示している。ここで、プリント基板は、複数の配線層を有する多層プリント基板である。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
先行技術文献の構成では、電源配線において相互インダクタンスを形成する例を開示しているが、グランド配線において相互インダクタンスを形成する方法については開示されていない。このため、グランド側にノイズ電流が流れた場合に、外部電源や回路素子がノイズ電流の影響を受けてしまう場合があった。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電子装置にはさらなる改良が求められている。 The configuration of the prior art document discloses an example of forming mutual inductance in the power supply wiring, but does not disclose a method of forming mutual inductance in the ground wiring. Therefore, when the noise current flows to the ground side, the external power supply and the circuit element may be affected by the noise current. Further improvements are required in electronic devices in the above-mentioned viewpoints or in other viewpoints not mentioned.
開示される１つの目的は、ノイズ電流の影響を抑制しやすい電子装置を提供することにある。 One object disclosed is to provide an electronic device that can easily suppress the influence of noise current.
ここに開示された電子装置は、電気負荷（２０）と、外部電源と導通するための外部コネクタ（２７）と、外部コネクタと導通している電源側正極部（６１ｐ）と、外部コネクタと導通している電源側負極部（６１ｎ）と、電気負荷と導通している負荷側正極部（６２ｐ）と、電気負荷と導通している負荷側負極部（６２ｎ）と、負荷側負極部と電源側負極部とに導通して設けられ、磁気的結合によって相互インダクタンスを生じさせる第１コイル部（６５）と第２コイル部（７５）とを有するノイズ低減部（１０５）と、第１コイル部が設けられている第１コイル層（６０）と、第２コイル部が設けられている第２コイル層（７０）とを有し、絶縁層（５５）を挟んで第１コイル部と第２コイル部とが互いに対向した状態で積層されている多層基板（５０）と、ノイズ低減部と導通して設けられ、負荷側負極部を流れるノイズ電流を電源側負極部以外の部分に導くノイズ導電部（５９、２５９）とを備えている。 The electronic device disclosed here includes an electric load (20), an external connector (27) for conducting with an external power source, a positive electrode portion (61p) on the power supply side conducting with the external connector, and conducting with the external connector. Power supply side negative electrode part (61n), load side positive electrode part (62p) conducting with electric load, load side negative electrode part (62n) conducting with electric load, load side negative electrode part and power supply A noise reduction section (105) having a first coil section (65) and a second coil section (75) that are electrically connected to the side negative electrode section and generate mutual inductance by magnetic coupling, and a first coil section. It has a first coil layer (60) provided with a second coil portion and a second coil layer (70) provided with a second coil portion, and the first coil portion and the second coil portion and the second coil portion are provided with an insulating layer (55) interposed therebetween. A multi-layer substrate (50) in which the coil portions are laminated so as to face each other, and a noise conductive portion that is provided conductively to the noise reduction portion and guides the noise current flowing through the load side negative electrode portion to a portion other than the power supply side negative electrode portion. It has a part (59, 259).
開示された電子装置によると、ノイズ低減部と導通して設けられ、負荷側負極部を流れるノイズ電流を電源側負極部以外の部分に導くノイズ導電部を備えている。このため、グランド側である負荷側負極部を流れるノイズ電流が電源側負極部に伝播して電源側に影響を及ぼすことを抑制できる。したがって、ノイズ電流の影響を抑制しやすい電子装置を提供できる。 According to the disclosed electronic device, the noise conductive portion is provided so as to be conductive with the noise reducing portion and guides the noise current flowing through the negative electrode portion on the load side to a portion other than the negative electrode portion on the power supply side. Therefore, it is possible to prevent the noise current flowing through the load-side negative electrode portion on the ground side from propagating to the power supply-side negative electrode portion and affecting the power supply side. Therefore, it is possible to provide an electronic device that can easily suppress the influence of noise current.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The disclosed aspects of this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplify the correspondence with the parts of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and effects disclosed herein will be made clearer by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。以下においては、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と示す。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, functionally and / or structurally corresponding parts and / or associated parts may be designated with the same reference code or reference codes having a hundreds or more different digits. References can be made to the description of other embodiments for the corresponding and / or associated parts. In the following, the three directions orthogonal to each other are referred to as the X direction, the Y direction, and the Z direction.
第１実施形態
電子装置１は、負荷と負荷を電気的に制御するための回路とを備えている装置である。電子装置１は、例えば、駆動部品であるモータとこのモータを電気的に制御するための制御基板とが一体に構成されている機電一体型の回転電機装置である。以下では、電子装置１が機電一体型の回転電機装置である場合を例に説明を行う。
The first embodiment
図１において、電子装置１は、モータ装置２０と、収納ケース４０と、多層基板５０とを備えている。モータ装置２０は、回転子２１と、固定子２２と、シャフト２３と、センターピース２５とを備えたブラシレスモータである。回転子２１は、複数の永久磁石と、この永久磁石を保持する磁石保持部とを備えている。回転子２１は、少なくとも一部が金属製である。複数の永久磁石は、全体で略環状をなしている。固定子２２は、固定子巻線と、固定子巻線を保持する巻線保持部とを備えている。固定子２２は、少なくとも一部が金属製である。
In FIG. 1, the
回転子２１と固定子２２とは、永久磁石と固定子巻線とが所定のエアギャップを挟んで互いに対向するように配置される。モータ装置２０は、回転子２１が固定子２２の外側に位置しているアウターロータタイプのモータである。ただし、モータ装置２０として、インナーロータタイプのモータを採用してもよい。回転子２１は、負荷金属部の一例を提供する。固定子２２は、負荷金属部の一例を提供する。モータ装置２０は、電気負荷の一例を提供する。
The
シャフト２３は、回転子２１が回転する際の回転軸をなす部品である。回転子２１と固定子２２とは、ともにシャフト２３を軸とする互いに同軸な部品である。外部コネクタ２７は、多層基板５０と外部電源とを接続するための端子である。外部コネクタ２７は、正極と負極との２つの端子を有している。外部コネクタ２７は、コネクタターミナルとも呼ばれる。
The
センターピース２５は、金属製の板状部品である。ただし、センターピース２５の全体を金属で構成するのではなく、一部を樹脂などの金属ではない材料で構成してもよい。センターピース２５は、回転子２１と固定子２２とシャフト２３と外部コネクタ２７とを固定して、各部品の相対的な位置関係を決めるための部品である。センターピース２５には、回転子２１などのモータ装置２０を構成する各部品だけでなく、収納ケース４０と多層基板５０との部品も固定される。言い換えると、電子装置１を構成する各部品は、センターピース２５の適切な位置に固定されることで、センターピース２５を基準として部品同士の相対的な位置を適切に保っている。センターピース２５は、負荷金属部の一例を提供する。
The center piece 25 is a metal plate-shaped part. However, instead of the entire centerpiece 25 being made of metal, a part of the centerpiece 25 may be made of a non-metal material such as resin. The center piece 25 is a component for fixing the
収納ケース４０は、多層基板５０を収納するためのケース部材である。収納ケース４０は、ほこりや水などの異物や、外力による衝撃などから多層基板５０を保護するための部品である。収納ケース４０は、中央部分が周縁部分に比べて凹んだ箱型をなしている。収納ケース４０は、例えばアルミなどの金属製である。ただし、収納ケース４０の全体を金属で構成するのではなく、一部を樹脂などの金属ではない材料で構成してもよい。
The storage case 40 is a case member for storing the
多層基板５０は、モータ装置２０の駆動を制御するための回路基板である。多層基板５０は、１枚の基板に複数の層が形成されている。多層基板５０を構成している複数の層には、様々な形状の電極パターンや電子部品が実装されている電極層と、絶縁性を有する絶縁層５５とが含まれている。電極層の電極パターンは、例えば銅箔などの導電性部材によって構成されている。
The
センターピース２５において、固定子２２などが固定される側とは反対側の面に多層基板５０が固定される。さらに、センターピース２５において、多層基板５０が固定されている側と同じ側の面に収納ケース４０が固定されることとなる。電子装置１において、多層基板５０は、収納ケース４０とセンターピース２５とによって形成される収納空間の内部に収納されることとなる。言い換えると、多層基板５０の一方の面は、センターピース２５と対向し、多層基板５０の他方の面は、収納ケース４０と対向することとなる。
In the center piece 25, the
図２において、第１コイル層６０には、電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎと負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとが設けられている。電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎと負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとは、高い導電性を有する電極パターンである。電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎとは、外部コネクタ２７を介して外部電源と接続している。負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとは、モータ装置２０と接続している。
In FIG. 2, the
電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎとは、電源側コンデンサ５１を介して接続している。負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとは、負荷側コンデンサ５２を介して接続している。電源側コンデンサ５１と負荷側コンデンサ５２は、電解コンデンサである。電源側正極部６１ｐと負荷側正極部６２ｐとは、インダクタンス素子５３を介して接続している。
The power supply side
第１コイル層６０には、第１コイル部６５が設けられている。第１コイル部６５は、矩形環状をなすように形成された電極パターンである。ただし、第１コイル部６５は、完全な環状をなしているのではなく、第１コイル部６５の環状をなしている部分の始端部と終端部とは、互いにずれた位置に設けられている。言い換えると、第１コイル部６５は、一部が途切れた環状の電極パターンである。
The
第１コイル層６０には、ノイズ導電パターン５７が設けられている。ノイズ導電パターン５７は、矩形状の多層基板５０の角部に位置して設けられた電極パターンである。ノイズ導電パターン５７が形成されている部分を貫通するように固定用ネジ５８が設けられている。固定用ネジ５８は、金属製であり、ノイズ導電パターン５７と電気的に接続している。固定用ネジ５８は、多層基板５０をセンターピース２５に対する適切な位置に固定するための部品である。固定用ネジ５８は、矩形状の多層基板５０の４箇所の角部のそれぞれに設けられている。
The noise
第１コイル部６５は、電源側負極部６１ｎと接続している。第１コイル部６５は、接地コンデンサ５６を介してノイズ導電パターン５７と接続している。接地コンデンサ５６は、第１コイル部６５を流れる電流のうち、周波数の高い成分をノイズ導電パターン５７に流している。接地コンデンサ５６とノイズ導電パターン５７と固定用ネジ５８とは、ノイズ電流を電源側負極部６１ｎ以外の部分に導くノイズ導電部５９を構成している。
The
図３において、第２コイル層７０には、第２コイル部７５が設けられている。第２コイル部７５は、矩形環状をなすように形成されている。ただし、第２コイル部７５は、完全な環状をなしているのではなく、第２コイル部７５の環状をなしている部分の始端部と終端部とは、互いにずれた位置に設けられている。言い換えると、第２コイル部７５は、一部が途切れた環状の電極パターンである。第２コイル部７５は、多層基板５０の各層の積層方向において、第１コイル部６５と半分以上が重なる位置に設けられている。
In FIG. 3, the
第２コイル部７５の始端部は、ビアホールを介して第１コイル層６０の負荷側負極部６２ｎと接続している。第２コイル部７５の終端部は、ビアホールを介して第１コイル層６０の第１コイル部６５の始端部と接続している。まとめると、負荷側負極部６２ｎと電源側負極部６１ｎとは、第２コイル部７５と第１コイル部６５とを介して電気的に接続している。
The starting end portion of the
第２コイル層７０には、小型負極部７２ｎが設けられている。小型負極部７２ｎは、矩形状の電極パターンである。小型負極部７２ｎは、複数のビアホールによって第１コイル層６０の負荷側負極部６２ｎと電気的に接続している。小型負極部７２ｎの面積は、第１コイル層６０の負荷側負極部６２ｎの面積と等しい。小型負極部７２ｎは、多層基板５０の各層の積層方向において、負荷側負極部６２ｎと重なる位置に設けられている。小型負極部７２ｎは、多層基板５０の各層の積層方向において、電源側負極部６１ｎと第１コイル部６５とに重ならない位置に設けられている。
The
図４において、大型負極層８０には、大型負極部８２ｎが設けられている。大型負極部８２ｎは、負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとの２つの電極パターンを合わせた面積よりも大きな面積の電極パターンである。大型負極部８２ｎは、多層基板５０の各層の積層方向において、負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとに半分以上重なる位置に設けられている。大型負極部８２ｎは、多層基板５０の各層の積層方向において、電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎとに重ならない位置に設けられている。大型負極部８２ｎは、多層基板５０の各層の積層方向において、第１コイル部６５と第２コイル部７５とに重ならない位置に設けられている。
In FIG. 4, the large
図５において、信号線層９０には、信号線部９３が設けられている。信号線部９３には、例えば、トランジスタのスイッチング指令の信号を送るための信号線が含まれる。信号線部９３には、例えば、電子装置１の制御に用いるセンサの信号出力を送るためのセンサ線が含まれる。信号線層９０には、ビアホールが設けられていない。言い換えると、信号線層９０は、第１コイル層６０と第２コイル層７０と大型負極層８０との電極層には、接続していない。ただし、信号線層９０は、他の電極層と接続するようにビアホールを設けてもよい。また、信号線層９０以外の電極層に一部の信号線を形成してもよい。あるいは、信号線層９０に、大型負極部８２ｎのように負極として機能する電極パターンを形成してもよい。信号線部９３は、多層基板５０の各層の積層方向において、第１コイル部６５と第２コイル部７５とに重ならない位置に設けられている。
In FIG. 5, the
図６において、多層基板５０は、第１コイル層６０と、第２コイル層７０と大型負極層８０と信号線層９０との４つの電極層を備えている。多層基板５０は、４つの電極層同士の間に絶縁層５５を備えている。絶縁層５５は、高い電気絶縁性を有する基材である。絶縁層５５を構成する材料としては、エポキシ樹脂などの樹脂材料や、アルミナなどを採用することができる。
In FIG. 6, the
多層基板５０は、４つの電極層と３つの絶縁層５５とを備える７層構造である。多層基板５０の表面に位置している第１層目の電極層が第１コイル層６０である。第２層目の電極層が第２コイル層７０である。第１コイル層６０と第２コイル層７０とは、１つの絶縁層５５を介して隣接している。第３層目の電極層が大型負極層８０である。多層基板５０の裏面に位置している第４層目の電極層が信号線層９０である。言い換えると、信号線層９０は、第１コイル層６０から最も離れた位置に設けられた電極層である。第２層目の電極層である第２コイル層７０と、第３層目の電極層である大型負極層８０とは、多層基板５０の内部に形成された内層である。
The
多層基板５０の構成は、上述の例に限られない。例えば、第１層目の電極層を第１コイル層６０、第２層目の電極層を大型負極層８０、第３層目を第２コイル層７０としてもよい。この場合、第１コイル層６０と第２コイル層７０との間に、２つの絶縁層５５と大型負極層８０とが介在することになる。また、多層基板５０としては、電極層が２つ以上設けられていればよく、電極層が５つ以上設けられていてもよい。
The configuration of the
各電極層は、多層基板５０の積層方向に重なって設けられている。多層基板５０の積層方向は、Ｚ方向に相当する。固定用ネジ５８は、４つの電極層と３つの絶縁層５５とを貫通している。固定用ネジ５８の貫通方向は、多層基板５０の積層方向と一致する方向である。
The electrode layers are provided so as to overlap each other in the stacking direction of the
図７においては、各電極層に形成されている電極パターンは図示しているが、インダクタンス素子５３などの電気素子や固定用ネジ５８などの部品は図示を省略している。第１コイル部６５と第２コイル部７５とは、多層基板５０の積層方向に重なっている。一方、第１コイル部６５は、第２コイル部７５以外の電極パターンとは重なっていない。言い換えると、小型負極部７２ｎと大型負極部８２ｎと信号線部９３とは、多層基板５０の積層方向において第１コイル部６５や第２コイル部７５の投影位置を避けた位置に形成されている。
In FIG. 7, the electrode patterns formed in each electrode layer are shown, but the electric elements such as the
第１コイル部６５と第２コイル部７５とは、磁気的結合によって相互インダクタンスを生じさせている。第１コイル部６５と第２コイル部７５とにおいては、電流が流れることで磁界が発生する。この発生した磁界は、第１コイル部６５と第２コイル部７５との重なり方向である多層基板５０の積層方向において強く作用することになる。仮に、多層基板５０の積層方向において第１コイル部６５や第２コイル部７５の投影位置に電極パターンが形成されていると、第１コイル部６５と第２コイル部７５とで発生した磁界の影響を受けて電極パターンに誘導電流が流れてしまうこととなる。したがって、多層基板５０の積層方向において第１コイル部６５や第２コイル部７５との投影位置を避けて電極パターンを形成することで、第１コイル部６５と第２コイル部７５とで発生した磁界から電極パターンが受ける影響を小さくできる。
The
小型負極部７２ｎと大型負極部８２ｎとは、多層基板５０の積層方向において、電源側負極部６１ｎの投影位置を避けた位置に形成されている。仮に、大型負極部８２ｎが電源側負極部６１ｎと重なる位置に設けられていると、電源側負極部６１ｎに大型負極層８０まで延びるビアホールを形成することで、電源側負極部６１ｎと大型負極部８２ｎとが接続されてしまう。言い換えると、大型負極部８２ｎに対して電源側負極部６１ｎと負荷側負極部６２ｎとの両方の電極パターンが接続され得る。大型負極部８２ｎに対して電源側負極部６１ｎと負荷側負極部６２ｎとの両方の電極パターンが接続された状態では、大型負極部８２ｎを介して負荷側負極部６２ｎと電源側負極部６１ｎとが導通している。言い換えると、負荷側負極部６２ｎに加えられたノイズ電流が第１コイル部６５と第２コイル部７５とを流れることなく、大型負極部８２ｎを流れて電源側負極部６１ｎに到達し得る。
The small
小型負極部７２ｎと大型負極部８２ｎとは、多層基板５０の積層方向において、電源側正極部６１ｐの投影位置を避けた位置に形成されている。小型負極部７２ｎは、多層基板５０の積層方向において、負荷側正極部６２ｐの投影位置を避けた位置に形成されている。大型負極部８２ｎは、多層基板５０の積層方向において、負荷側正極部６２ｐの投影位置と重なる位置に形成されている。ただし、大型負極部８２ｎは、負荷側負極部６２ｎおよび小型負極部７２ｎとのみ複数のビアホールを用いて接続しており、負荷側正極部６２ｐとは接続していない。
The small
図８において、電源側正極部６１ｐと負荷側正極部６２ｐとの間には、インダクタンス素子５３が設けられている。電源側負極部６１ｎと負荷側負極部６２ｎとの間には、第１コイル部６５と第２コイル部７５とが直列に設けられている。第１コイル部６５と第２コイル部７５とは、ノイズ低減部１０５を構成している。電源側正極部６１ｐと電源側負極部６１ｎとの間には、電源側コンデンサ５１が設けられている。負荷側正極部６２ｐと負荷側負極部６２ｎとの間には、負荷側コンデンサ５２が設けられている。電源側コンデンサ５１と負荷側コンデンサ５２とインダクタンス素子５３とは、いわゆるπ型フィルタを構成している。これにより、電源側正極部６１ｐや負荷側正極部６２ｐを流れている電流のうち周波数の高いノイズ電流を電源側負極部６１ｎや負荷側負極部６２ｎに流すことができる。
In FIG. 8, an
第１コイル部６５と第２コイル部７５とは、電源側コンデンサ５１と電源側負極部６１ｎとの接続点である電源側接続点６３と、負荷側コンデンサ５２と負荷側負極部６２ｎとの接続点である負荷側接続点６４との間に位置している。第１コイル部６５と第２コイル部７５とを電源側接続点６３と負荷側接続点６４との間に設けることで、高周波特性が良好な状態とすることができる。言い換えると、第１コイル部６５と第２コイル部７５とを他の場所に設けた場合に比べて効果的にノイズ電流の影響を低減させやすい。ただし、第１コイル部６５と第２コイル部７５とを電源側接続点６３と外部コネクタ２７との間に設けてもよい。あるいは、第１コイル部６５と第２コイル部７５とを負荷側接続点６４とモータ装置２０との間に設けてもよい。
The
大型負極部８２ｎは、負荷側負極部６２ｎと直接接続しているが、電源側負極部６１ｎとは直接接続していない。言い換えると、電源側負極部６１ｎと負荷側負極部６２ｎとは、ノイズ低減部１０５を介して接続されている。
The large
ノイズ導電パターン５７や固定用ネジ５８は、第１コイル部６５と第２コイル部７５との間からグランドまでを接続している。ノイズ導電パターン５７や固定用ネジ５８は、ノイズ導電部５９の一部である。ノイズ導電部５９は、接地コンデンサ５６とノイズ導電パターン５７と固定用ネジ５８とを備えている。ノイズ導電部５９は、静電容量成分５９Ｃとインダクタンス成分５９Ｌと抵抗成分５９Ｒとの３つの成分を直列に接続することで表現できる。ここで、静電容量成分５９Ｃには、接地コンデンサ５６の静電容量が含まれる。インダクタンス成分５９Ｌには、ノイズ導電パターン５７の寄生インダクタンスや接地コンデンサ５６の等価直列インダクタンスが含まれる。抵抗成分５９Ｒには、ノイズ導電パターン５７や固定用ネジ５８の抵抗や接地コンデンサ５６の等価直列抵抗が含まれる。
The noise
ノイズ低減部１０５は、ノイズ導電部５９におけるインダクタンス成分５９Ｌを構成する接地コンデンサ５６の等価直列インダクタンスよりも大きな相互インダクタンスを発生させている。ただし、相互インダクタンスの値を設定する際には、接地コンデンサ５６の等価直列インダクタンスだけでなく、ノイズ導電パターン５７の寄生インダクタンスの値なども考慮することが好ましい。
The
ノイズ低減部１０５において、磁気的結合により相互インダクタンスが形成されると、相互インダクタンスに対応して負のインダクタンスが生じることとなる。この負のインダクタンスが、ノイズ導電部５９におけるインダクタンス成分５９Ｌを打ち消すことで、ノイズ導電部５９からグランドに向かって、効果的にノイズ電流を導くことができる。
When the mutual inductance is formed by the magnetic coupling in the
図９において、横軸は、ノイズ電流の周波数ｆを対数表示で示しており、縦軸は、ノイズ電流における入力と出力との電力の比であるＳパラメータＳｃｃを示している。ここで、ＳパラメータＳｃｃは、入力されたノイズ電流の電力が、どの程度出力されるかを示している。ＳパラメータＳｃｃの値が小さいほど、入力されたノイズが出力されにくい状態である。ＳパラメータＳｃｃが０の場合には、入力されたノイズが低減されず、そのまま出力されてしまう状態である。まとめると、ＳパラメータＳｃｃの値が小さいほどノイズ電流が低減されていることを示している。 In FIG. 9, the horizontal axis represents the frequency f of the noise current in logarithmic representation, and the vertical axis represents the S-parameter Scc, which is the ratio of the power to the input and the output in the noise current. Here, the S-parameter Scc indicates how much the power of the input noise current is output. The smaller the value of the S parameter Scc, the more difficult it is for the input noise to be output. When the S parameter Scc is 0, the input noise is not reduced and is output as it is. In summary, it is shown that the smaller the value of the S parameter Scc, the smaller the noise current.
図９において、本例のグラフを実線で示し、比較例のグラフを破線で示している。比較例は、電源側負極部６１ｎと負荷側負極部６２ｎとを接続する電極パターンがノイズ低減部１０５以外にも存在する場合の例である。言い換えると、比較例では、一部のノイズ電流がノイズ低減部１０５を流れることなく負荷側負極部６２ｎから電源側負極部６１ｎに伝播している状態である。それに対して、本例では、全てのノイズ電流がノイズ低減部１０５を流れている。
In FIG. 9, the graph of this example is shown by a solid line, and the graph of a comparative example is shown by a broken line. A comparative example is an example in which an electrode pattern connecting the power supply side
２ＭＨｚから２００ＭＨｚまでの周波数領域においては、比較例に比べて本例におけるＳパラメータＳｃｃが小さな値である。これは、２ＭＨｚ以上の周波数領域において、インダクタンス成分５９Ｌが大きくなっていることに起因している。本例では、ノイズ低減部１０５の相互インダクタンスを大きく確保することで、インダクタンス成分５９Ｌの増大に対応し、比較例に比べて良好にノイズ電流を低減している。
In the frequency domain from 2 MHz to 200 MHz, the S-parameter Scc in this example is smaller than that in the comparative example. This is because the
２ＭＨｚから２００ＭＨｚの間には、７６ＭＨｚから１０８ＭＨｚまでのＦＭ帯と呼ばれる周波数帯域が含まれている。このため、本例においては、ＦＭ帯を含む周波数帯域のノイズ電流に対して、比較例に比べて高いノイズ低減効果が得られることになる。 Between 2 MHz and 200 MHz, a frequency band called FM band from 76 MHz to 108 MHz is included. Therefore, in this example, a higher noise reduction effect can be obtained with respect to the noise current in the frequency band including the FM band as compared with the comparative example.
上述した実施形態によると、負荷側負極部６２ｎと電源側負極部６１ｎとに導通して設けられ、磁気的結合によって相互インダクタンスを生じさせる第１コイル部６５と第２コイル部７５とを有している。さらに、負荷側負極部６２ｎを流れるノイズ電流を電源側負極部６１ｎ以外の部分に導くノイズ導電部５９を備えている。このため、負荷側負極部６２ｎにノイズ電流が流れた場合であっても、ノイズ低減部１０５とノイズ導電部５９によって、ノイズ電流が電源側負極部６１ｎに伝播されてしまうことを抑制できる。電源側負極部６１ｎにノイズ電流が流れた場合であっても、同様にノイズ電流が負荷側負極部６２ｎに伝播してしまうことを抑制できる。したがって、ノイズ電流の影響を抑制可能な電子装置１を提供することができる。
According to the above-described embodiment, the load-side
ノイズ低減部１０５から外部コネクタ２７までの電源側負極部６１ｎの長さは、モータ装置２０からノイズ低減部１０５までの負荷側負極部６２ｎの長さよりも短い。このため、ノイズ低減部１０５でノイズ電流が低減されてから、外部電源に至るまでの経路を短くできる。言い換えると、ノイズ低減部１０５から外部電源までの距離を、ノイズ低減部１０５からモータ装置２０までの距離よりも短くしやすい。したがって、外部電源の負極側にノイズ電流が影響することを抑制しやすい。
The length of the power supply side
ノイズ導電部５９は、接地コンデンサ５６を備えている。このため、所定の周波数よりも周波数の高いノイズ電流をノイズ導電パターン５７に流すことができる。
The noise
ノイズ低減部１０５の相互インダクタンスは、ノイズ導電部５９のインダクタンス成分５９Ｌよりも大きい。言い換えると、ノイズ低減部１０５の相互インダクタンスは、接地コンデンサ５６の等価直列インダクタンスよりも大きい。このため、ノイズ低減部１０５に比べてノイズ導電部５９の方が電流の流れやすい状態にしやすい。したがって、ノイズ電流をノイズ導電部５９からグランドに導きやすい。
The mutual inductance of the
ノイズ導電部５９は、負荷側負極部６２ｎを流れるノイズ電流を金属製のセンターピース２５に導いている。言い換えると、ノイズ導電部５９は、負荷側負極部６２ｎを流れるノイズ電流を少なくとも一部が金属製の負荷金属部に導いている。このため、ノイズ電流を電子装置１の構成部品を用いて処理することができる。したがって、ノイズ電流を車体などの電子装置１を構成する部品以外の部品に流す場合に比べて、ノイズ電流の流れる経路を短く設定しやすい。
The noise
ノイズ導電部５９は、負荷側負極部６２ｎに流れるノイズ電流を固定用ネジ５８を介してセンターピース２５に導いている。このため、固定用ネジ５８によって多層基板５０とセンターピース２５とを固定すると同時に、ノイズ導電パターン５７とセンターピース２５とを電気的に接続することができる。
The noise
多層基板５０は、負荷側負極部６２ｎよりも大きな面積を有する大型負極部８２ｎを備えている。このため、大型負極部８２ｎによって、モータ装置２０の負極と接続する電極の面積を大きく確保することができる。言い換えると、負極側の電極パターン全体での電気抵抗を低くすることができる。
The
大型負極部８２ｎは、負荷側負極部６２ｎと導通しており、電源側負極部６１ｎとは導通していない。このため、大型負極部８２ｎを介して負荷側負極部６２ｎから電源側負極部６１ｎにノイズ電流が伝播されてしまうことを防ぐことができる。
The large
第１コイル層６０は、インダクタンス素子５３と電源側コンデンサ５１と負荷側コンデンサ５２とを備えている。このため、電源側正極部６１ｐと負荷側正極部６２ｐとの間で周波数の高いノイズ電流が流れることを抑制しやすい。
The
大型負極部８２ｎは、多層基板５０の積層方向において、電源側正極部６１ｐと重ならない位置に設けられている。このため、電源側正極部６１ｐと大型負極部８２ｎとの２つの電極パターンが結合することによるノイズの伝播を抑制できる。言い換えると、電源側正極部６１ｐと大型負極部８２ｎとの間でのクロストークを抑制できる。
The large
信号線部９３は、多層基板５０の積層方向において、第１コイル部６５および第２コイル部７５と重ならない位置に設けられている。このため、第１コイル部６５や第２コイル部７５で発生した磁界が信号線部９３に大きな影響を与えることを抑制しやすい。
The
多層基板５０において、第１コイル層６０と第２コイル層７０とは、１つの絶縁層５５を介して隣接している。このため、互いに対向している第１コイル部６５と第２コイル部７５との距離を短くしやすい。したがって、ノイズ低減部１０５における漏れ磁束を少なくしやすい。
In the
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、コンタクト部品２５７を用いて、負荷側負極部６２ｎを流れるノイズ電流を収納ケース４０に導いている。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic embodiment. In this embodiment, the
図１０において、第１コイル層６０には、第１コイル部６５と接続しているコンタクト部品２５７を備えている。コンタクト部品２５７は、第１コイル層６０に実装されている電子部品であって、多層基板５０の各層の積層方向に突出している。言い換えると、コンタクト部品２５７は、多層基板５０の表面から外側に向かって突出している。収納ケース４０と多層基板５０とが適切にセンターピース２５に固定された状態において、コンタクト部品２５７は、収納ケース４０と接触して電気的に接続した状態となる。コンタクト部品２５７は、ノイズ電流を収納ケース４０に導くノイズ導電部２５９を構成している。
In FIG. 10, the
第１コイル部６５とコンタクト部品２５７とは、接地コンデンサ５６を介することなく接続している。ただし、ノイズ導電部２５９をコンタクト部品２５７と接地コンデンサ５６とで構成してもよい。
The
図１１において、コンタクト部品２５７は、第１コイル部６５と第２コイル部７５との間からグランドまでを接続している。コンタクト部品２５７は、ノイズ導電部２５９の一部である。ノイズ導電部２５９は、インダクタンス成分２５９Ｌと抵抗成分２５９Ｒとの２つの成分を直列に接続することで表現できる。ここで、インダクタンス成分２５９Ｌには、コンタクト部品２５７の寄生インダクタンスが含まれる。抵抗成分２５９Ｒには、コンタクト部品２５７の抵抗が含まれる。ノイズ低減部１０５は、ノイズ導電部２５９におけるインダクタンス成分２５９Ｌよりも大きな相互インダクタンスを発生させている。
In FIG. 11, the
上述した実施形態によると、ノイズ導電部２５９は、負荷側負極部６２ｎを流れるノイズ電流を収納ケース４０に導いている。このため、多層基板５０を覆っている収納ケース４０にノイズ電流を流すことで、電源側負極部６１ｎにノイズ電流が伝播されることを抑制できる。
According to the above-described embodiment, the noise
センターピース２５にノイズ電流を導くノイズ導電部５９と、収納ケース４０にノイズ電流を導くノイズ導電部２５９との２つの経路を備えてもよい。これによると、複数の経路を用いてノイズ電流をグランドに導くことができる。したがって、１つのノイズ電流経路に不具合が生じた場合であっても、残りのノイズ電流経路からノイズ電流をグランドに導くことができる。言い換えると、冗長性を高めやすい。
Two paths may be provided, that is, a noise
コンタクト部品２５７を用いて、ノイズ電流を収納ケース４０に導いている。このため、多層基板５０の積層方向にノイズ電流の経路を設けることができる。したがって、第１コイル部６５に近い位置からノイズ電流を収納ケース４０に導くことができる。よって、電子装置１の設計自由度を高めやすい。
The
ノイズ電流を収納ケース４０に導く方法は、多層基板５０の積層方向に突出しているコンタクト部品２５７に限られない。例えば、多層基板５０の積層方向と直交する方向に突出しているターミナル部品などを用いてノイズ電流を収納ケース４０に導いてもよい。
The method of guiding the noise current to the storage case 40 is not limited to the
他の実施形態
ノイズ電流を導く先は、センターピース２５などの負荷金属部や、収納ケース４０に限られない。例えば、電子装置１の外壁をなす金属製のハウジング部品を備え、このハウジング部品にノイズ電流を導くことで電子装置１におけるノイズ電流の影響を抑制してもよい。あるいは、電子装置１が車両に搭載されている場合には、車両のボデーにノイズ電流を導くことで電子装置１におけるノイズ電流の影響を抑制してもよい。
Other Embodiments The destination for guiding the noise current is not limited to the load metal part such as the center piece 25 and the storage case 40. For example, a metal housing component forming the outer wall of the
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。 Disclosure in this specification, drawings and the like is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes exemplary embodiments and modifications by those skilled in the art based on them. For example, disclosure is not limited to the parts and / or element combinations shown in the embodiments. Disclosure can be carried out in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiment. The disclosure includes the parts and / or elements of the embodiment omitted. Disclosures include replacements or combinations of parts and / or elements between one embodiment and the other. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. Some technical scopes disclosed are indicated by the claims description and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims statement.
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 Disclosure in the description, drawings, etc. is not limited by the description of the scope of claims. The disclosure in the specification, drawings, etc. includes the technical ideas described in the claims, and further covers a wider variety of technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the description, drawings, etc. without being bound by the description of the claims.
１ 電子装置、 ２０ モータ装置（電気負荷）、 ２１ 回転子（負荷金属部）、 ２２ 固定子（負荷金属部）、 ２５ センターピース（負荷金属部）、 ２７ 外部コネクタ、 ４０ 収納ケース、 ５０ 多層基板、 ５１ 電源側コンデンサ、 ５２ 負荷側コンデンサ、 ５３ インダクタンス素子、 ５５ 絶縁層、 ５６ 接地コンデンサ、 ５９ ノイズ導電部、 ６０ 第１コイル層、 ６１ｐ 電源側正極部、 ６１ｎ 電源側負極部、 ６２ｐ 負荷側正極部、 ６２ｎ 負荷側負極部、 ６５ 第１コイル部、 ７０ 第２コイル層、 ７２ｎ 小型負極部、 ７５ 第２コイル部、 ８０ 大型負極層、 ８２ｎ 大型負極部、 ９０ 信号線層、 ９３ 信号線部、 １０５ ノイズ低減部、 ２５７ コンタクト部品、 ２５９ ノイズ導電部 1 Electronic device, 20 Motor device (electrical load), 21 Rotor (load metal part), 22 Fixture (load metal part), 25 Center piece (load metal part), 27 External connector, 40 Storage case, 50 Multi-layer substrate , 51 Power supply side capacitor, 52 Load side capacitor, 53 Inductive element, 55 Insulation layer, 56 Grounding capacitor, 59 Noise conductive part, 60 First coil layer, 61p Power supply side positive electrode part, 61n Power supply side negative electrode part, 62p Load side positive electrode , 62n Load side negative electrode part, 65 1st coil part, 70 2nd coil layer, 72n small negative electrode part, 75 2nd coil part, 80 large negative electrode layer, 82n large negative electrode part, 90 signal line layer, 93 signal line part , 105 Noise reduction part, 257 contact parts, 259 noise conductive part
Claims (10)
外部電源と導通するための外部コネクタ（２７）と、
前記外部コネクタと導通している電源側正極部（６１ｐ）と、
前記外部コネクタと導通している電源側負極部（６１ｎ）と、
前記電気負荷と導通している負荷側正極部（６２ｐ）と、
前記電気負荷と導通している負荷側負極部（６２ｎ）と、
前記負荷側負極部と前記電源側負極部とに導通して設けられ、磁気的結合によって相互インダクタンスを生じさせる第１コイル部（６５）と第２コイル部（７５）とを有するノイズ低減部（１０５）と、
前記第１コイル部が設けられている第１コイル層（６０）と、前記第２コイル部が設けられている第２コイル層（７０）とを有し、絶縁層（５５）を挟んで前記第１コイル部と前記第２コイル部とが互いに対向した状態で積層されている多層基板（５０）と、
前記ノイズ低減部と導通して設けられ、前記負荷側負極部を流れるノイズ電流を前記電源側負極部以外の部分に導くノイズ導電部（５９、２５９）とを備えている電子装置。 Electric load (20) and
An external connector (27) for conducting with an external power supply,
The power supply side positive electrode portion (61p) conducting with the external connector and
The power supply side negative electrode portion (61n) conducting with the external connector and
A load-side positive electrode portion (62p) conducting with the electric load and
A load-side negative electrode portion (62n) conducting with the electric load and
A noise reduction unit (65) having a first coil portion (65) and a second coil portion (75) which are provided conductively between the load side negative electrode portion and the power supply side negative electrode portion and generate mutual inductance by magnetic coupling ( 105) and
It has a first coil layer (60) provided with the first coil portion and a second coil layer (70) provided with the second coil portion, and the insulating layer (55) is interposed therebetween. A multilayer substrate (50) in which the first coil portion and the second coil portion are laminated so as to face each other, and
An electronic device provided with a noise conductive portion (59, 259) which is provided conductively to the noise reducing portion and guides a noise current flowing through the load side negative electrode portion to a portion other than the power supply side negative electrode portion.
前記ノイズ導電部は、前記負荷側負極部を流れるノイズ電流を前記収納ケースに導く請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子装置。 A metal storage case (40) for storing the multilayer board is provided.
The electronic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the noise conductive portion guides a noise current flowing through the load side negative electrode portion to the storage case.
前記ノイズ導電部は、前記負荷側負極部を流れるノイズ電流を前記負荷金属部に導く請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子装置。 The electrical load comprises metal load metal portions (21, 22, 25) that form part of the electrical load.
The electronic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the noise conductive portion guides a noise current flowing through the load side negative electrode portion to the load metal portion.
前記第１コイル層は、前記電源側正極部と前記電源側負極部と前記負荷側正極部と前記負荷側負極部とを備え、
前記大型負極部は、前記負荷側負極部と導通しており、前記電源側負極部とは導通していない請求項１から請求項６のいずれかに記載の電子装置。 The multilayer board includes a large negative electrode layer (80) provided with a large negative electrode portion (82n) having a larger area than the load side negative electrode portion.
The first coil layer includes the power supply side positive electrode portion, the power supply side negative electrode portion, the load side positive electrode portion, and the load side negative electrode portion.
The electronic device according to any one of claims 1 to 6, wherein the large negative electrode portion is conductive with the load side negative electrode portion and is not conductive with the power supply side negative electrode portion.
前記電源側正極部と前記負荷側正極部とに導通しているインダクタンス素子（５３）と、
前記電源側正極部と前記電源側負極部とに導通している電源側コンデンサ（５１）と、
前記負荷側正極部と前記負荷側負極部とに導通している負荷側コンデンサ（５２）とを備えている請求項７または請求項８に記載の電子装置。 The first coil layer is
An inductance element (53) conducting between the power supply side positive electrode portion and the load side positive electrode portion,
A power supply side capacitor (51) conducting the power supply side positive electrode portion and the power supply side negative electrode portion,
The electronic device according to claim 7 or 8, further comprising a load-side capacitor (52) conducting the load-side positive electrode portion and the load-side negative electrode portion.
前記信号線部は、前記多層基板の積層方向において、前記第１コイル部および前記第２コイル部に対して重ならない位置に設けられている請求項１から請求項９のいずれかに記載の電子装置。 The multilayer board has a signal line layer (90) provided with a signal line portion (93).
The electron according to any one of claims 1 to 9, wherein the signal line portion is provided at a position not overlapping the first coil portion and the second coil portion in the stacking direction of the multilayer substrate. apparatus.
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