JP2024027730A - ノイズ吸収フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＭＣ抑制手段として、ノイズ発生の両端子間をショートする様にキャパシタを使用するが、対象となる端子間の距離がキャパシタの端子間距離より大きく、キャパシタに至る配線の寄生インダクタンスが大きく、結果的に、想定した効果が出ないと言う課題がある。【解決手段】寄生インダクタンスを有する配線にノイズ吸収フィルターを装着する事で、前記インダクタンスが発生する電磁エネルギーを吸収し熱に変える。結果的にインダクタンスのＱが下がり、ノイズ源のノイズレベルおよび輻射ＥＭＣの抑制が達成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＭＩ対策用のノイズ吸収フィルターに関するものである。

ＥＭＣ対策として、高周波特性の良いキャパシタをノイズ発生の両端子間に挿入する事は一般的に行われているが、上記の端子間隔が挿入するキャパシタのサイズに比べて大きい場合には効果が限定的になる事が知られている。

解析の結果、効果が限定的になる原因は、それぞれのノイズ発生端子とキャパシタを結ぶ配線の寄生インダクタンスが機能し、ノイズの高周波成分がキャパシタに伝わらない事が判明した。

結果的に端子のノイズ・エネルギーは該寄生インダクタンスとキャパシタ間を交互に移動する状況となり、短い配線をアンテナとして、輻射ノイズとして拡散してしまうと考えられる。

この改善策として、該寄生インダクタンスのＱを低下させることで、ノイズ・エネルギーを熱に変換し、端子間のノイズを低減させる事で、輻射ノイズを低減するノイズ吸収型フィルターを提案する。

図１に本提案に基づくフィルターの外観を示す。図２に使用例を示す。図２に示すように本フィルターは寄生インダクタンスを有し、キャパシタの機能を低減させる配線が通過するように装着することで、ノイズ吸収フィルターとして機能する。外観、使用方法共にフェライトビーズと類似するが、材質は炭素もしくは炭素を主体とした樹脂を使用する。

特許第６６３５３６１号

特願２０１５－０１８９１９

解決しようとする問題点は、ＥＭＣ対策に於いてキャパシタを投入しても寄生インダクタンスの為にキャパシタの効果が期待ほど無い事である。

本発明は、寄生インダクタンスのＱを低下させ、疑似的に生ずる抵抗成分によって、ノイズ・エネルギーを吸収する事で、輻射ＥＭＣおよびノイズ源のノイズ強度を低減させる事を特徴とする。

本発明のノイズ吸収フィルターは、比較的安価な材料で構成され、装着に特別な構造を必要としない。

図１はノイズ吸収フィルターの外観を示した図である。 図２はＤＣモータのノイズ低減用に使用した説明図である。（実施例１） 図３課題を説明するに使用したシミュレーション回路。 図４は上記シミュレーションの結果。 図５発明の効果を説明するためのシミュレーション回路。 図６は上記シミュレーションの結果。

ノイズ吸収フィルター単体は円筒状の部品で、ノイズ源端子とノイズ低減用キャパシタの端子を接続する配線が円筒を通過するように装着する。

図１は、本発明部品を装着した実施例であって、１はモータケース、２はモータの軸、３，４はノイズ源となっているモータ端子である。５、６はそれぞれモータ端子からキャパシタンス（９）に繋ぐ配線で、ノイズ吸収フィルターを各々６個装着している。９のキャパシタの両端子から、最終的なモータ駆動信号を取り出す。

図２の実施例では、配線５，６に本発明のノイズ吸収フィルターが装着されている。実施前はこれらのフィルターは装着されていない。図３のシミュレーション回路は共通のノイズ源Ｖ１からノイズ信号が供給され、Ｐ１⇒Ｓ１とＰ２⇒Ｓ２の２通りの負荷回路に供給し、両者の結果を比較できる様に構成されている。図３のＰ１⇒Ｓ１のルートは配線５，６の寄生インダクタンスが無い前提で構築した回路でＰ２⇒Ｓ２は配線長から推測した寄生インダクタンス６ｎＨを挿入した回路である。

図４はシミュレーションの結果である。信号Ｐ１とＳ１はキャパシタを挿入する事で期待できる効果である。P1端子のノイズレベルは１００ｋＨｚから降下し始め、１００ＭＨｚで飽和する。しかしながら、寄生インダクタンスを考慮したＳ２端子については１００ｋＨｚ超でＳ１よりもより多く降下し、Ｐ２端子は２ＭＨｚでＰ１より降下するピークがあるも、２ＭＨｚを超えると徐々に増加し、１００ＭＨｚではノイズ源と同じ１００ｄＢに戻る。

図５はＰ１⇒Ｓ１の経路をノイズ吸収フィルターに置き換えた回路である。配線にノイズ吸収フィルターを取り付けたときの等価回路として、元の寄生インダクタンスをＬ１とし、Ｌ１と相互インダクタンス係数１を持つ、インダクタンスＬ５を配し、そのＬ５の端子を抵抗で短絡し、等価回路としている。実際の回路の抵抗値は周波数への依存性を持つと思われるがこのシミュレーションでは無視している。なお、Ｌ５の片端子を高抵抗１００ＫΩで設置している抵抗Ｒ６は単にシミュレータを安定に動作させるための負荷回路である。

図６はシミュレーション結果である。Ｐ２，Ｓ２は図４と同じ物であり、Ｐ３、Ｓ３がノイズ吸収フィルターの効果を示す。短絡抵抗Ｒ５を小さくすると図４のＰ１⇒Ｓ１の挙動に近づく事が判る。

電子機器の高度化で、ＥＭＣに対する要求仕様も厳しい方向に移行している。その為にＥＭＣ対策のコストが上昇しており、製品価格に上乗せとなる。安価で効果的なＥＭＣ対策は重要である。

Claims (3)

1. 電磁波吸収効果を有する、炭素素材もしくは炭素素材を混入した樹脂を材料にした円筒状の部品で、ノイズ源とノイズ除去用のキャパシタを接続する配線を該円筒の中心穴を通過するように配置する事で、ノイズ吸収フィルターとする事を特徴とする電子部品。
2. 請求項１の電子部品で、材料素材に透磁率が１０以上になる様に磁性材料を混入し、対応周波数領域を低周波領域に拡張した特徴を持つ電子部品。
3. 請求項１もしくは請求項２の電子部品で、円筒の外周を金属などの導電物質で囲い、輻射ＥＭＩを抑制した特徴を持つ電子部品。