JP4501145B2

JP4501145B2 - 三相ノイズフィルタ

Info

Publication number: JP4501145B2
Application number: JP2001047644A
Authority: JP
Inventors: 敏明早福; 健司鴨居
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002252535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクロス・ザ・ライン・コンデンサとライン・バイパス・コンデンサを、導電パターンを形成した基板に実装した三相ノイズフィルタに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種のノイズフィルタは、交流電源ライン間を伝わる対称成分のノーマルモードノイズと、交流電源ラインとグランドとの間を伝わる非対称成分のコモンモードノイズをいずれも効果的に除去するノイズ除去回路を内蔵している。
【０００３】
図３は、こうした特に三相のノイズフィルタの回路図を示したものである。同図において、１，２，３は三相ノイズフィルタの入力端子で、ここには周知のように、ｕ相，ｖ相，ｗ相の１２０°ずつ異なる位相の交流電圧を供給する三相交流電源（図示せず）が接続される。また、各入力端子１，２，３から負荷（図示せず）を接続する出力端子11，12，13に至るそれぞれの交流電源ラインには、低域のコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３が挿入接続される。これらのコモンモードチョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３の後段には、ｕ相とｖ相，ｖ相とｗ相，ｗ相とｕ相の交流電源ライン間にそれぞれ接続される低域のノーマルモードノイズ除去用のアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3と、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各交流電源ラインとグランドとの間に接続される高域のコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズ除去用のライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3が、それぞれ設けられる。
【０００４】
ところで、上記回路構成のノイズフィルタは、内部構造の簡素化を図るために、コモンモードチョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３に比べて重量の軽いアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3やライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を、共通する基板すなわちプリント基板上に実装するのが一般的である。
【０００５】
図４は、こうしたプリント基板の一例を示すもので、15は全体が矩形状のプリント基板で、その表面すなわち部品実装面側には、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各交流電源ラインに対応した導電パターン21，22，23が形成される。また24は、グランドに対応した導電パターン24で、これらの導電パターン21〜24はいずれも接触しないようにプリント基板15に形成される。各導電パターン21〜24は、例えば図示しないリード線などで外部との電気的接続を図るためのメッキスルーホールとしての接続部31〜34が形成される。具体的には、導電パターン21の接続部31は、ｕ相の交流電源ラインに直接接続され、導電パターン22の接続部32は、ｖ相の交流電源ラインに直接接続され、導電パターン23の接続部33は、ｗ相の交流電源ラインに直接接続される。また、導電パターン24の接続部34は、ノイズフィルタの金属筐体（図示せず）にねじ止めなどで接続固定される。
【０００６】
一方、導電パターン21と導電パターン22、導電パターン22と導電パターン23、および導電パターン23と導電パターン21との間に、各々アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3を半田付け固定するための接続部41，42，43が、一対のメッキスルーホールとして形成される。また、これとは別に、導電パターン21と導電パターン24、導電パターン22と導電パターン24、および導電パターン23と導電パターン24との間にも、各々ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を半田付け固定するための接続部51，52，53が、一対のメッキスルーホールとして形成される。そして、各アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3の各リード線を、対応する接続部41，42，43に半田付け固定し、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を、対応する接続部51，52，53に半田付け固定することで、これらの各部品がプリント基板15上で電気的に接続される。
【０００７】
ところで、上記図３に示すプリント基板15のように、導電パターン21〜24をプリント基板15の外形に合わせて形成すると、例えばｕ相の交流電源ラインに対応した導電パターン21に着目すると、この交流電源ラインに直接接続する接続部31からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1の接続部41に至るまでの長さと、接続部31からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX3の接続部43に至るまでの長さが異なっており、各相の交流電源ラインから各アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3へのインピーダンスを同一に揃えることができない。また、プリント基板15の一側に各交流電源ラインの接続部31，32，33が設けられているのに対し、プリント基板15の他側にグランドの接続部34が設けられているので、各交流電源ラインからグランドに至るまでの距離が長く、図４に示す導電パターン21〜24の配置では、ノイズフィルタとして理想的な特性を実現できない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、各相の交流電源ラインからアクロス・ザ・ライン・コンデンサに至る間のインピーダンスを同一に揃え、しかもグランドまでの距離を最短にできる理想的な特性を実現した三相ノイズフィルタを提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の三相ノイズフィルタは、前記目的を達成するために、交流電源ライン間にそれぞれ接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサと、前記各交流電源ラインとグランドとの間にそれぞれ接続されるライン・バイパス・コンデンサを、導電パターンを形成した基板に実装した三相ノイズフィルタにおいて、前記導電パターンは、正三角形の各頂点に位置して同一形状で前記基板に形成され、各相の交流電源ラインにそれぞれ対応する第１の導電パターンと、前記正三角形の中心に位置して前記基板に形成され、前記グランドに対応する第２の導電パターンとからなり、前記正三角形の各辺に沿って前記アクロス・ザ・ライン・コンデンサを配置すると共に、前記正三角形の各頂点から中心に向けて前記ライン・バイパス・コンデンサを配置し、それぞれの前記第１の導電パターン内において、前記交流電源ラインに直接接続する接続点から、前記アクロス・ザ・ライン・コンデンサの一端を固定する接続点までの距離と、前記ライン・バイパス・コンデンサの一端を固定する接続点までの距離を全て等しく構成したものである。この場合、正三角形の各頂点に位置して、交流電源ラインに対応するそれぞれの導電パターンが形成されるので、交流電源ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサは、正三角形の各辺に沿って必然的にΔ形に配置される。また、正三角形の中心に位置して、グランドに対応する導電パターンが形成されるので、各交流電源ラインとグランドとの間に接続されるライン・バイパス・コンデンサは、正三角形の各頂点から中心に向けて必然的にＹ形に配置される。このため、交流電源ラインに対応する各導電パターンにおいて、交流電源ラインの接続部からアクロス・ザ・ライン・コンデンサの接続部に至る距離が全て等しくなり、各相の交流電源ラインからアクロス・ザ・ライン・コンデンサに至るインピーダンスを同一にすることができる。また、ライン・バイパス・コンデンサを介しての各交流電源ラインからグランドに至るまでの配線パターンも最短になり、ノイズフィルタとして理想的な特性を実現できる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、添付図面に基づき、本発明における三相ノイズフィルタの一実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００１１】
図１は、本実施例における改良されたプリント基板15を示すもので、このプリント基板15の表面には、周知のようにアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3や、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3が実装される。なお、これらの各部品を含むノイズフィルタの電気的構成は、図３に示したものと全く同一である。
【００１２】
本実施例におけるプリント基板15の外形輪郭は円形で、その表面すなわち部品実装面には、正三角形Ｔの各頂点に位置して、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各交流電源ラインに対応する導電パターン21，22，23が形成される。これらの各導電パターン21，22，23は、各交流電源ラインの電気的特性を極力揃えるために、同一形状および同一厚さにパターン形成するのが好ましい。本実施例では、各導電パターン21，22，23が正三角形Ｔの頂点を中心に円形形状に形成される。また、正三角形Ｔの中心には、グランドに対応する導電パターン24が、各導電パターン21，22，23と同様に円形形状に形成される。
【００１３】
プリント基板15は、従来例のものと同様に、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3の接続部41，42，43と、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3の接続部51，52，53が、それぞれメッキスルーホールとして形成される。そして、これらの各部品を交錯させずにプリント基板15の部品実装面上に配置させるために、前記正三角形Ｔの各辺に沿って、すなわちΔ形にアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3が配置される位置に、接続部41，42，43が各々形成され、正三角形Ｔの各頂点から中心に向けて、すなわちＹ形にライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3が配置される位置に、接続部51，52，53が各々形成される。
【００１４】
ｕ相の交流電源ラインに直接接続する導電パターン21の接続点31から、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1の一端を半田付け固定する接続点41までの距離Ｄ１と、接続点31からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX3の他端を半田付け固定する接続点43までの距離Ｄ２と、接続点31からライン・バイパス・コンデンサＣY1の一端を半田付け固定する接続点51までの距離Ｄ３は、全て等しい（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３）。また他の導電パターン22についても、ｖ相の交流電源ラインに直接接続する接続点32からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1の他端を半田付け固定する接続点41までの距離と、接続点32からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX2の一端を半田付け固定する接続点42までの距離と、接続点31からライン・バイパス・コンデンサＣY2の一端を半田付け固定する接続点52までの距離は全て等しく、さらに導電パターン23についても、ｗ相の交流電源ラインに直接接続する接続点33からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX2の他端を半田付け固定する接続点42までの距離と、接続点33からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX3の一端を半田付け固定する接続点43までの距離と、接続点33からライン・バイパス・コンデンサＣY3の一端を半田付け固定する接続点53までの距離は全て等しい。このように交流電源ラインに直接する各接続点31，32，33からコンデンサＣX1〜ＣX3，ＣY1〜ＣY3に至る距離を全て等しくできるのは、前述のように各交流電源ラインに対応する同一形状の導電パターン21〜23を、幾何学的に正三角形Ｔの各頂点にそれぞれ配置し、グランドに対応する導電パターン24を正三角形Ｔの中心に配置しているからである。そして、正三角形Ｔひいてはプリント基板15の中心点に、グランド用の接続部54がメッキスルーホールとして形成される。
【００１５】
上記図１に示すプリント基板15をノイズフィルタの本体に取付けるには、先ず、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3の各リード線を接続部41〜43に挿入すると共に、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3の各リード線を接続部51〜53に挿入し、これらの各リード線を接続部41〜43，51〜53にて半田付け接続する。そして、コモンモードチョークコイルＬ１の他端から出力端子11に至るｕ相の交流電源ラインを、導電パターン21の接続部31に接続し、コモンモードチョークコイルＬ２の他端から出力端子12に至るｖ相の交流電源ラインを、導電パターン22の接続部32に接続し、コモンモードチョークコイルＬ３の他端から出力端子13に至るｗ相の交流電源ラインを、導電パターン23の接続部33に接続する。さらに、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３の一端を入力端子１〜３にそれぞれ接続し、グランド用の接続部54をノイズフィルタの金属筐体(図示せず)にねじ止めする。このとき、接続部54はプリント基板15の中心にあるため、一点でプリント基板15を安定した状態に取付けることができる。
【００１６】
プリント基板15にアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1〜ＣX3やライン・バイパス・コンデンサＣY1〜ＣY3を実装した状態では、各接続部31〜33から同じ導電パターン21〜23内の接続部41〜43に至るまでの距離が全て等しく、各相の交流電源ラインからアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1〜ＣX3に至るインピーダンスは同一になる。また、各交流電源ラインに対応した導電パターン21〜23の中心に、グランドに対応する導電パターン24が形成されているため、ライン・バイパス・コンデンサＣY1〜ＣY3を介しての各交流電源ラインからグランドに至るまでの配線パターンが最短になり、ノイズフィルタとして理想的な特性を実現することができる。
【００１７】
図２は上記プリント基板15を利用した三相ノイズフィルタの一例を示す分解斜視図である。同図において、61は入力端子１〜３を外方に突出して設けた基台、62は出力端子11〜13とグランド端子55を外方に突出して設けたキャップで、キャップ62の開口部を基台61で覆うことにより、コモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３やコンデンサ付きのプリント基板15を、円筒形状の本体63内部に封入する構造となっている。なお、グランド端子55は前記接続部54と電気的に接続されている。プリント基板15は前述のように円形であり、またコモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３もリング状の磁心に巻線を巻回したトロイダル形状を有しているため、コンデンサ付きのプリント基板15とコモンモードチョークコイルＬ１〜Ｌ３を一列に揃えて配置することにより、外郭が円筒形状の三相ノイズフィルタを容易に得ることができる。
【００１８】
以上のように上記実施例によれば、三相の交流電源ライン間にそれぞれ接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3と、各交流電源ラインとグランドとの間にそれぞれ接続されるライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を、導電パターン21〜24を形成した基板であるプリント基板15に実装した三相ノイズフィルタにおいて、前記導電パターン21〜24は、正三角形Ｔの各頂点に位置して同一形状でプリント基板15に形成され、各相の交流電源ラインにそれぞれ対応する第１の導電パターン21〜23と、正三角形Ｔの中心に位置してプリント基板15に形成され、グランドに対応する第２の導電パターン24とからなり、正三角形Ｔの各辺に沿ってアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3を配置すると共に、正三角形Ｔの各頂点から中心に向けて前記ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を配置し、それぞれの導電パターン21〜23内において、交流電源ラインに直接接続する接続点31〜33から、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3の一端を固定する接続点41〜43までの距離Ｄ１，Ｄ２と、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3の一端を固定する接続点51〜53までの距離Ｄ３を全て等しく構成している。
【００１９】
この場合、正三角形Ｔの各頂点に位置して、交流電源ラインに対応するそれぞれの導電パターン21〜23が形成されるので、交流電源ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3は、正三角形Ｔの各辺に沿って必然的にΔ形に配置される。また、正三角形Ｔの中心に位置して、グランドに対応する導電パターン24が形成されるので、各交流電源ラインとグランドとの間に接続されるライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3は、正三角形Ｔの各頂点から中心に向けて必然的にＹ形に配置される。このため、各導電パターン21〜23において、交流電源ラインの接続部31〜33からアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3の接続部41〜43に至る距離が全て等しくなり、各相の交流電源ラインからアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣX1，ＣX2，ＣX3に至るインピーダンスを同一にすることができる。また、ライン・バイパス・コンデンサＣY1，ＣY2，ＣY3を介しての各交流電源ラインからグランドに至るまでの配線パターンも最短になり、ノイズフィルタとして理想的な特性を実現することができる。
【００２０】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、プリント基板15は本実施例のような円形ではなく、正三角形や矩形であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の三相ノイズフィルタによれば、各相の交流電源ラインからアクロス・ザ・ライン・コンデンサに至る間のインピーダンスを同一に揃え、しかもグランドまでの距離を最短にできる理想的な特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す三相ノイズフィルタ用プリント基板の正面図である。回路図である。
【図２】本発明の一実施例を示す三相ノイズフィルタの分解斜視図である。
【図３】従来例を示す三相ノイズフィルタの回路図である。
【図４】従来例を示す三相ノイズフィルタ用プリント基板の正面図である。
【符号の説明】
15 プリント基板（基板）
21〜23 導電パターン（第１の導電パターン）
24 導電パターン（第２の導電パターン）
31〜33，51〜53 接続点
ＣX1，ＣX2，ＣX3 アクロス・ザ・ライン・コンデンサ
ＣY1，ＣY2，ＣY3 ライン・バイパス・コンデンサ

Claims

交流電源ライン間にそれぞれ接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサと、前記各交流電源ラインとグランドとの間にそれぞれ接続されるライン・バイパス・コンデンサを、導電パターンを形成した基板に実装した三相ノイズフィルタにおいて、
前記導電パターンは、正三角形の各頂点に位置して同一形状で前記基板に形成され、各相の交流電源ラインにそれぞれ対応する第１の導電パターンと、前記正三角形の中心に位置して前記基板に形成され、前記グランドに対応する第２の導電パターンとからなり、前記正三角形の各辺に沿って前記アクロス・ザ・ライン・コンデンサを配置すると共に、前記正三角形の各頂点から中心に向けて前記ライン・バイパス・コンデンサを配置し、
それぞれの前記第１の導電パターン内において、前記交流電源ラインに直接接続する接続点から、前記アクロス・ザ・ライン・コンデンサの一端を固定する接続点までの距離と、前記ライン・バイパス・コンデンサの一端を固定する接続点までの距離を全て等しく構成したことを特徴とする三相ノイズフィルタ。