JP3672792B2 - ラインフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、商用電源と負荷装置の間に挿入され、電源から負荷装置へ伝播するノイズ、また負荷装置から電源へ伝播するノイズを低減するラインフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラインフィルタは、磁性金属薄帯を捲回したリングコアや、マンガン、亜鉛（Ｍｎ，Ｚｎ）フェライトを燒結したリングコアに、通電電流に応じた太さの線材で捲き線を施してライン用チョークコイルを形成していた。周囲に捲回されるコイル導線に電流容量の小さいものには撚り線が用いられ、電流容量の大きいものには、交流磁界による渦電流損失を低減するため,また捲き線の作業性を向上させるため、絶縁された単線を並列にした複線や、太い丸線が用いられている。
【０００３】
形状は、積層珪素鋼板の場合はＥＩコアやＣＣコアが、またフェライトコアの場合はリングコアなどのブロック状の閉磁路コアが用いられる。ＥＩコアやＣＣコアは、予めボビンに捲き線しておき、分割されたコアを挿入してから１体に接合させるため、接合面の平滑度が要求される。
【０００４】
ラインフィルタは前述のブロック状のコアに、単相用は２個、３相用は３個のコイルを、コモンモードコイルは同一方向に捲き線し、単相用ノーマルモードコイルは逆方向に捲き線し、３相用ノーマルモードコイルは、コイル間の結合がない個別コイルを３個用いてラインフィルタを構成する。
【０００５】
珪素鋼板は、透磁率は大きいが周波数特性が高周波領域まで伸びていないため、数１０ＫＨ以上の周波数帯域では使用できない。また、フェライトは、飽和磁束密度があまり大きくないため、磁気飽和し易いのでハイパワー用は断面積の大きいコアを用いるため、大型ラインフィルタにならざるを得なかった。コアの飽和磁束密度が低く、磁気飽和する場合は、閉磁路コアの外郭に間隙を設けて１部を開磁路とした半閉磁路コアとして、磁気飽和を回避することが行われている。
【０００６】
電子機器の小型化の影響によりラインフィルタも同じく小型化の要求が強まっているが、図２に示す回路図を製品化した従来の３相ラインフィルタは、図７に示すようにケースの両側壁に、２連の中継端子板９をネジ止め固定し、その下部に個別コンデンサ１０を３個配置して、デルタ結線したＸコンデンサ、あるいはスター結線したＹコンデンサを構成して前記中継端子板に接続してから、ケースの中央部にコイルを配置して前記中継端子板に接続したのち、ケースに樹脂８を注形してコイルとコンデンサを固定していた。
【０００７】
しかしながら、ケースの両側壁に２連の中継端子台をネジ止め固定し、その下部に複合コンデンサを配置し中継端子台に接続する作業が、狭い空間で行うために煩雑であり、工数がかかっていた。また、個別のコンデンサを用いるため、３個のコンデンサを並べた形状が、コイルの形状と不揃いとなり、余分なスペースができるのは止むを得ないことであり小型化が困難であった。
【０００８】
個別のコンデンサはコンデンサケースにコンデンサ素子を入れて防湿、固定するために、煩雑な樹脂注形作業がおこなわれ、コンデンサケースの外形寸法はコンデンサ素子の外形寸法より５ｍｍ以上大きいため、ノイズフィルタの小型化は困難であった。さらにフィルタケースへ固定のため樹脂注型されるので、樹脂注型作業が２回行われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラインフィルタにおける、コイル固定のための樹脂注形作業を容易にし、端子台の下部の余分なスペースをなくして小型化し、さらに、従来の材質で必要とした磁路断面積より、さらに小さな磁路断面積の小型なコアを形成して、小型なラインフィルタを構成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、リングコアに銅線が捲回された複数コイルの両端に、複合コンデンサを備えるラインフィルタにおいて、取り付け金属板上に成形され、左右側壁の中央上部に切り欠きを備え、内部が隔壁で区切られた樹脂製の下ケースの、中央部にコイルを樹脂固定し、隔壁で隔てた前後の部位に、複合コンデンサを下部に接続した中継端子板を樹脂固定し、該中継端子板に前記コイル端子を接続して、通気孔と入出力ケーブル導入溝を備えた上ケースを被せたことを特徴とするラインフィルタである。
【００１１】
図３に示す下ケースの左右側壁の中央上部に切り欠き１１を備えることで、コイルの組込みと樹脂注型作業が容易になり、ケースの樹脂材料費も低減できる。２つの隔壁３で区切られた下ケース両端の、１方の部位に図１に示すように３個のプラスチックコンデンサ素子５を結線して構成した、Ｘコンデンサを接続した中継端子板４を入れ、他方の部位には前記と同様に構成したＸコンデンサとＹコンデンサを接続した中継端子板を入れ、樹脂８を中継板の高さまで注型，硬化させて固定する。
【００１２】
中継板は、印刷配線板にネジをはんだ付けした物であり、従来の２連の端子台と比較して形状が小さく、コストも安くなる。コイルの入出力端子は、コイルの前後の隔壁を超えて、外部端子が接続される中継端子板にそれぞれ接続し、樹脂製の通気孔と入出力ケーブル導入溝を備えた着脱可能な上ケースを被せる。樹脂製ケースであるので、前記中継端子に入出力ケーブルを接続して、上ケースを中継端子に密着して被せても短絡することなく、高さを押さえることができる。
【００１３】
第２の発明は、前記のラインフィルタにおいて、前記複合コンデンサの１方が、２段に重ねた３個のコンデンサ素子で構成したＸコンデンサ素子であり、他方の複合コンデンサは、２段に重ねた３個のコンデンサ素子で構成したＸコンデンサ素子と、３個のコンデンサ素子を縦に並べて下部端子を、前記取り付け金属板に接続したＹコンデンサ素子であることを特徴とするラインフィルタである。
【００１４】
コイルの外形に合わせて設計した裸のコンデンサ素子３個を結線して、Ｘコンデンサ素子とＹコンデンサ素子を構成する。従来の個別コンデンサのようにケースに入れない裸の素子を、スペースに合わせた設計をするので、余分なスペースがなく小型に構成することができる。さらに、コンデンサのケースが不要となり、樹脂注型の回数が１回で済むので材料費と加工費の低減ができる。
【００１５】
第３の発明は、前記ラインフィルタの下ケースの隔壁において、コイル端子の導出溝を備える上辺が、前記上ケースに当接していることを特徴とするラインフィルタである。
【００１６】
下ケースの隔壁の上辺に、コイル端子と同数の導出溝を備え、それぞれのコイル端子を隔壁上辺の溝を通して、前記中継端子にネジ止め固定する。このときコイル端子が、共回りすることなく安定している。また隔壁上辺は、上ケースに当接するので支えとなり、樹脂製の上ケースは多少撓む程度まで薄くすることができ、樹脂材料を少なくすることができる。
【００１７】
第４の発明は、前記のラインフィルタにおいて、前記コアが非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるリングコアであることを特徴とするラインフィルタである。
【００１８】
図８のＢ−Ｈ特性図に示すように、非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるコアを用いた場合、従来のマンガン亜鉛（Ｍｎ、Ｚｎ）系フェライトコアにくらべて、飽和磁束密度が高く透磁率も大きいので磁路断面積の小さな、小型なコアが形成できる。また非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるコアは、同一の厚みの珪素鋼板に比較して、透磁率およびＱ特性の周波数特性が高周波まで伸びているので高周波チョークコイルのコア材料に適している。
【００１９】
コアの磁路断面積が小さく磁気飽和する場合は、閉磁路コアの外郭に間隙を設けて１部を開磁路とした半閉磁路コアとして飽和磁束密度を上げ、磁気飽和を回避する。 直流電流が重畳する場合は、コアが磁気飽和し易くなるので、コアに間隙を設けてコアの一部を開磁路とした半閉磁路コアとすると、飽和磁束密度および実効透磁率が制御できる。非晶質超微細結晶磁性合金コアは、透磁率が大きく、さほど捲き数を増やす必要が無いので、磁路断面積が小さい小型な半閉磁路コアとして用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
取り付け金属板上に成形された下ケースの中央部に、２相電源用または３相電源用のコイルを配置し、隔壁で仕切られた前後の部位に、電源の相数に応じた複合コンデンサおよび中継端子板を収納して、前記の仕切られた３部位に樹脂注型して固定する。 また、非晶質超微細結晶磁性合金の薄帯を捲回したコアを用いて小型化を図る。
【００２１】
【実施例１】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図２に示すコモンモード３相ラインフィルタの回路図に基づいた本発明の実施例を図１の平面図と断面図に示す。まず、パターン形成された厚さ１．６ｍｍの両面銅張基板の３穴それぞれに中継端子を挿し込んで裏面側からはんだ付け固定して、３端子の中継端子板４を構成した。
【００２２】
次に、３個のプラスチックコンデンサ素子５をデルタ結線したＸコンデンサとスター結線したＹコンデンサを、回路図に従いそれぞれの中継端子板４にはんだ付け接続して、複合コンデンサ付きの中継端子板を構成した。 つぎに、前記複合コンデンサ付きの中継端子板を、図３に示す取り付け金属板１の上に成形された、下ケースの隔壁３で仕切られた両端の部位に入れ、エポキシ樹脂８を注型して加熱硬化させた。
【００２３】
一方、厚さ２０μｍ、幅１５ｍｍの非晶質超微細結晶磁性合金薄帯（アルプス電気株式会社製；ナノパーム）を捲回して絶縁ケースに収納し、外径５０ｍｍΦ、内径２０ｍｍΦ、厚さ１７ｍｍのリングコア６を形成し、３ｍｍφの絶縁被覆銅線を、前記リングコアに１０ターン捲回したコイル７を３個形成し、それぞれの銅線の両端に接続端子を圧着接続した３相用のチョークコイルを、図１に示すように前記下ケースの中央部に入れ、入出力端子をそれぞれ前後の中継端子にネジ止めした後、上ケースを被せた状態を図４に示す。
【００２４】
【実施例２】
図５の２相電源用ノイズフィルタの回路図に基づいて、実施例１と同様にして下ケース内に構成したエポキシ樹脂注型する前の状態を、図６に示す。
【００２５】
【発明の効果】
従来のラインフィルタにおける、コイル固定のための樹脂注形作業を容易にし、端子台の下部の余分なスペースをなくして小型化し、さらに、従来の材質で必要とした磁路断面積より、さらに小さな磁路断面積の小型なコアを形成して、小型で低価格なラインフィルタが構成できる。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のラインフィルタ組み立て図の平面図と断面図を示す。
【図２】実施例１のラインフィルタの回路図を示す。
【図３】下ケースを示す。
【図４】完成図を示す。
【図５】実施例２のラインフィルタの回路図を示す。
【図６】実施例２のラインフィルタの組み立て図の平面図と断面図を示す。
【図７】従来のラインフィルタの平面図と断面図を示す。
【図８】フェライトコアと非晶質超微細結晶合金コアの磁気飽和特性図を示す。
【符号の説明】
１・・・・・取り付け金属板
２・・・・・下ケース
３・・・・・隔壁
４・・・・・中継端子板
５・・・・・コンデンサ素子
６・・・・・リングコア
７・・・・・コイル
８・・・・・エポキシ樹脂
９・・・・・２連の端子台
１０・・・・個別コンデンサ
１１・・・・切り欠き部

Claims (4)

1. リングコアに銅線が捲回された複数コイルの両端に、複合コンデンサを備えるラインフィルタにおいて、
   取り付け金属板と、
   前記取り付け金属板上に成形された樹脂製の下ケースと、
   前記下ケースに被せられ、通気孔と入出力ケーブル導入溝を備えた上ケースとを備え、
   前記下ケースは、内部が２つの隔壁によって前部位、中央部位及び後部位の３つの部位に区切られ、左右側壁のうち、前記中央部位に対応する部分の上部にそれぞれ切り欠きを有し、
   前記下ケースの中央部位にコイルが樹脂固定され、
   前記下ケースの前記前部位に、第１の複合コンデンサが下部に接続された中継端子板が樹脂固定され、
   前記下ケースの前記後部位に、第２の複合コンデンサが下部に接続された中継端子板が樹脂固定され、
   前記２つの中継端子板に前記コイルのコイル端子が接続されていることを特徴とするラインフィルタ。
2. 請求項１記載のラインフィルタにおいて、
   前記第１の複合コンデンサは、２段に重ねた３個のコンデンサ素子で構成したＸコンデンサ素子であり、
   前記第２の複合コンデンサは、２段に重ねた３個のコンデンサ素子で構成したＸコンデンサ素子と、３個のコンデンサ素子を縦に並べて下部端子を、前記取り付け金属板に接続したＹコンデンサ素子であることを特徴とするラインフィルタ。
3. 請求項１又は２記載のラインフィルタにおいて、
   前記下ケースの２つの隔壁の各上辺に前記コイル端子の導出溝を備え、
   前記各上辺が前記上ケースに当接していることを特徴とするラインフィルタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラインフィルタにおいて、
   前記リングコアが非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるリングコアであることを特徴とするラインフィルタ。

Images