JP5825249B2 - コモンモードフィルタ - Google Patents

Description

本発明はコモンモードフィルタに関し、特にコモンモードフィルタの巻線構造に関する。

差動伝送方式の伝送路を構成する２本の信号線それぞれに設けられ、互いに磁気結合する２つのインダクタンスによって構成されるコモンモードフィルタが知られている。コモンモードフィルタを差動伝送方式の伝送路に挿入することで、コモンモードのノイズ電流だけを選択的に除去することが可能になる。

コモンモードフィルタの具体的な構造としては、トロイダルコアを用いるものと、ドラムコアを用いるものとが知られている。トロイダルコアを用いる場合、コア内部にギャップがなく、高い実効透磁率を有することから、高いノイズ除去性能を得ることができる一方、自動巻線が困難で手動巻線に頼らざるを得ないため、特性のバラつきが大きくなる。これに対し、ドラムコアを用いる場合、トロイダルコアほどの高いノイズ除去性能を得ることは困難である一方、自動巻線工法を用いることができるので、特性のバラつきを小さくできる。また、自動巻線工法が利用できることから、ドラムコアタイプのコモンモードフィルタは量産に適している。

特許文献１，２には、ドラムコアを用いて構成したコモンモードフィルタの例が開示されている。特許文献１の例では、それぞれインダクタンスを構成する２つのワイヤが、２層構造で巻回されている。一方、特許文献２の例では、それぞれインダクタンスを構成する２つのワイヤが、ペア線として同時に巻回されている。一般に、前者の巻き方はレイヤ巻きと呼ばれ、後者の巻き方はバイファイラ巻きと呼ばれる。また、特許文献３には、ドラムコアへのワイヤの巻回を行うために使用される自動巻線機の例が開示されている。

特許第４７８９０７６号公報 特許第３９７３０２８号公報 特許第４７３７２６８号公報

ところで近年、車載用ＬＡＮにおけるイーサーネットの採用が進んでいる。車載用イーサーネットに用いられるコモンモードフィルタには、従来にもまして、安定した特性と高いノイズ低減性能が要求される。これに関し、ドラムコアタイプのコモンモードフィルタは、上述したように特性のバラつきを小さくできる点に特長を有している。したがって、ドラムコアタイプのコモンモードフィルタのノイズ低減性能を改善できれば、車載用イーサーネット用として最適なコモンモードフィルタを得ることが可能になる。

高いノイズ低減性能として具体的に求められるのは、コモンモードフィルタに入力されたディファレンシャル信号成分のうち、コモンモードノイズに変換されて出力される割合を示すモード変換特性（Ｓｃｄ）の低減である。そこで、これを解決すべく本発明の発明者が研究を進めた結果、コモンモードフィルタにおけるモード変換特性の低減には、異なるターン間に発生する容量（以下、「異ターン間容量」と称する）のバランスが大きく関わっていることが判明した。また、高いインダクタンス値も要求され、そのためにはコイルのターン数を多くすることが得策である。

したがって、本発明の目的のひとつは、一対のコイルの各々に発生する異ターン間容量のバランスを取ることによってモード変換特性の低減を実現しつつ、高いインダクタンスも実現できるドラムコアタイプのコモンモードフィルタを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるコモンモードフィルタは、長手方向の一端側に位置する第１の巻回エリア及び前記長手方向の他端側に位置する第２の巻回エリアを含む巻芯部と、前記巻芯部に巻回され、複数の第１の巻線パターン及び複数の第２の巻線パターンを含む第１のワイヤと、前記巻芯部に巻回され、複数の第３の巻線パターン及び複数の第４の巻線パターンを含む第２のワイヤとを備え、前記複数の第１及び第３の巻線パターンからなる第１の巻線ブロックは、前記巻芯部の前記第１の巻回エリアに巻回され、前記複数の第２及び第４の巻線パターンからなる第２の巻線ブロックは、前記巻芯部の前記第２の巻回エリアに巻回され、前記第１の巻線ブロックの巻線構造と前記第２の巻線ブロックの巻線構造は、前記第１及び第２の巻回エリアの境界に対して互いに対称形であり、前記第１の巻線ブロック内における前記第１の巻線パターンと前記第３の巻線パターンの前記長手方向の位置は互いに異なり、前記第２の巻線ブロック内における前記第２の巻線パターンと前記第４の巻線パターンの前記長手方向の位置は互いに異なることを特徴とする。

第１及び第２のワイヤによる巻線構造がワイヤの位置関係を含めて左右対称となる場合には、異ターン間容量が第１及び第２のワイヤの両方に対して均一に発生するため、第１及び第２のワイヤのインピーダンスのアンバランスを抑えることができる。したがって、モード変換特性Ｓｃｄを低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、前記巻芯部は、前記第１の巻回エリアと前記第２の巻回エリアとの間に位置するスペースエリアをさらに含むことが好ましい。第１の巻回エリアと第２のエリアとの間にスペースエリアを設ける場合には、２つの巻回エリアの境界を基準にして左右対称な巻線構造を容易に実現でき、異ターン間容量の影響を十分に低減することができる。したがって、Ｓｃｄを十分に低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、前記第１のワイヤは前記巻芯部上の第１層に巻回され、前記第２のワイヤは前記第１層上の第２層に巻回されていることが好ましい。この構成によれば、いわゆるレイヤ巻きの巻線構造においてＳｃｄを低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明によるコモンモードフィルタは、前第１乃至第４の巻線パターンのターン数をｎターン（ｎは正の整数）とするとき、前記第１の巻回エリアには、前記第１層にｎターンの前記第１の巻線パターンが巻回されるとともに１ターンの前記第３の巻線パターンが巻回され、前記第２層にｎ−１ターンの前記第３の巻線パターンが巻回され、前記第２の巻回エリアには、前記第１層にｎターンの前記第２の巻線パターンが巻回されるとともに１ターンの前記第４の巻線パターンが巻回され、前記第２層にｎ−１ターンの前記第４の巻線パターンが巻回されていることが好ましい。この構成によれば、第２層の巻き崩れを予め考慮した現実的な巻線構造において左右対称を実現することができる。したがって、Ｓｃｄの低減を図ることができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第３の巻線パターンの前記１ターンは、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第１の巻線パターンのうち前記長手方向における前記一端に最も近いターンに隣接して設けられており、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第４の巻線パターンの前記１ターンは、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第２の巻線パターンのうち前記長手方向における前記他端に最も近いターンに隣接して設けられていることが好ましい。この構成によれば、巻芯部１１ａの長手方向の両端部に第２のワイヤの２層目から１層目への落ち込み部分を設けることができる。したがって、Ｓｃｄの低減を図ることができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第３の巻線パターンの前記１ターンは、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第１の巻線パターンのうち前記長手方向における前記他端に最も近いターンに隣接して設けられており、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第４の巻線パターンの前記１ターンは、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第２の巻線パターンのうち前記長手方向における前記一端に最も近いターンに隣接して設けられていることが好ましい。この構成によれば、巻芯部１１ａの長手方向の中央部に第２のワイヤの２層目から１層目への落ち込み部分を設けることができる。したがって、Ｓｃｄの低減を図ることができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、第１及び第２のワイヤは、前記巻芯部上において前記長手方向に交互に巻回されていることが好ましい。この構成によれば、いわゆるバイファイラ巻きの巻線構造においてＳｃｄを低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

本発明において、前記巻芯部は、前記第１及び第２の巻回エリアとは異なる第３の巻回エリアをさらに含み、前記第１のワイヤは、前記第３の巻回エリアに巻回された第５の巻線パターンをさらに含み、前記第２のワイヤは、前記第３の巻回エリアに巻回された第６の巻線パターンをさらに含むことが好ましい。この場合において、前記第５の巻線パターンのターン数は、前記第１の巻線パターンのターン数の半分以下であり、前記第６の巻線パターンのターン数は、前記第３の巻線パターンのターン数の半分以下であることが好ましい。あるいは、前記第５及び第６の巻線パターンのターン数はそれぞれ２ターン以下であることが好ましい。

本発明によれば、モード変換特性の低減を実現しつつ、高いインダクタンスを得ることが可能なコモンモードフィルタを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による表面実装型のコモンモードフィルタ１の外観構造を示す略斜視図である。 図２は、コモンモードフィルタ１の基本的な電気回路図である。 図３は、図２に示したコモンモードフィルタ１のより詳細な等価回路図である。 図４は、一対のワイヤ間の分布容量について説明するための模式図である。 図５は、コモンモードフィルタの分布容量の発生モデルを示す等価回路図である。 図６は、コモンモードフィルタ１の詳細な構成を示す略平面図である。 図７は、図６に示すコモンモードフィルタ１の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態によるコモンモードフィルタ２の構成を示す略断面図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態によるコモンモードフィルタ３の構成を示す略断面図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態によるコモンモードフィルタ４の構成を示す略平面図である。 図１１は、図１０に示すコモンモードフィルタ４の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。 図１２は、本発明の第５の実施の形態によるコモンモードフィルタ５の構成を示す略平面図である。 図１３は、図１２に示すコモンモードフィルタ５の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による表面実装型のコモンモードフィルタ１の外観構造を示す略斜視図である。なお、本実施の形態では、図１に示すように、後述する一対の鍔部１１ｂ，１１ｃの対向方向をｙ方向、後述する上面１１ｂｓ，１１ｃｓの面内でｙ方向と垂直な方向をｘ方向、ｘ方向とｙ方向の両方に垂直な方向をｚ方向と称する。

図１に示すように、コモンモードフィルタ１は、ドラムコア１１と、ドラムコア１１に取り付けられた板状コア１２と、ドラムコア１１に巻回されたワイヤＷ１，Ｗ２（第１及び第２のワイヤ）とを備えて構成される。ドラムコア１１は、断面が矩形である棒状の巻芯部１１ａと、巻芯部１１ａの両端に設けられた鍔部１１ｂ，１１ｃとを備え、これらが一体化された構造を有している。板状コア１２は、鍔部１１ｂ，１１ｃの下面（上面１１ｂｓ，１１ｃｓの反対側の面）と固着している。コモンモードフィルタ１は、ドラムコア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃの上面１１ｂｓ，１１ｃｓを回路基板に対向させた状態で表面実装される。

ドラムコア１１及び板状コア１２は、比較的透磁率の高い磁性材料、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトやＭｎ−Ｚｎ系フェライトの焼結体によって構成される。なお、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトなどの透磁率の高い磁性材料は、固有抵抗が低く導電性を有しているのが通常である。

鍔部１１ｂの上面１１ｂｓには２つの端子電極Ｅ１，Ｅ２が形成されており、鍔部１１ｃの上面１１ｃｓには２つの端子電極Ｅ３，Ｅ４が形成されている。端子電極Ｅ１，Ｅ２は、ｘ方向の一端側からこの順で配置される。同様に、端子電極Ｅ３，Ｅ４も、ｘ方向の一端側からこの順で配置される。端子電極Ｅ１〜Ｅ４には、ワイヤＷ１，Ｗ２の各端部が熱圧着により継線される。

ワイヤＷ１，Ｗ２は被覆導線であり、巻芯部１１ａに互いに同一の巻回方向で巻回されてコイル導体を構成する。ワイヤＷ１，Ｗ２のターン数も互いに同一である。本実施の形態では、ワイヤＷ１，Ｗ２は２層構造のレイヤ巻きによって巻回される。また、巻芯部１１ａの中ほどに位置する隣接ターン間にスペースが設けられ、これによってスペースエリアＳ１が構成される。この点については、後ほど再度詳しく説明する。スペースエリアＳ１以外の部分は、隣接ターン同士が密着して巻回されている。ワイヤＷ１の一端（鍔部１１ｂ側の端部）Ｗ１ａ，他端（鍔部１１ｃ側の端部）Ｗ１ｂはそれぞれ端子電極Ｅ１，Ｅ３に継線される。また、ワイヤＷ２の一端（鍔部１１ｂ側の端部）Ｗ２ａ，他端（鍔部１１ｃ側の端部）Ｗ２ｂはそれぞれ端子電極Ｅ２，Ｅ４に継線される。

図２は、コモンモードフィルタ１の基本的な電気回路図である。

図２に示すように、コモンモードフィルタ１は、端子電極Ｅ１とＥ３の間に接続されるインダクタ１０ａと、端子電極Ｅ２とＥ４の間に接続されるインダクタ１０ｂとが、互いに磁気結合した構成を有している。インダクタ１０ａ，１０ｂは、それぞれワイヤＷ１，Ｗ２によって構成される。この構成により、端子電極Ｅ１，Ｅ２を入力端、端子電極Ｅ３，Ｅ４を出力端とした場合、入力端から入力されたディファレンシャル信号は、コモンモードフィルタ１によってほとんど影響を受けず、出力端から出力される。一方、入力端から入力されたコモンモードノイズは、コモンモードフィルタ１によって大きく減衰し、出力端へはほとんど出力されないこととなる。

ここで、コモンモードフィルタは一般に、コモンモードフィルタの入力端に入力されたディファレンシャル信号の一部を、コモンモードノイズに変換して出力端から出力してしまう、という性質を有している。この性質はもちろん望ましいものではないので、コモンモードノイズに変換されるディファレンシャル信号の割合（上述したモード変換特性Ｓｃｄ）をある程度以下の値に抑えることが必要とされる。また、これとは別に、コモンモードフィルタには、できるだけ巻回数を多くすることが必要とされる。小さなサイズで必要なインダクタンスを得るためである。本実施の形態によるコモンモードフィルタ１では、ワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係を含めた巻線構造を左右対称にして異ターン間容量の影響を低減することにより、上記課題を解決している。以下、詳しく説明する。

図３は、図２に示したコモンモードフィルタ１のより詳細な等価回路図である。

図３（ａ）に示すように、コモンモードフィルタ１は、本来のインダクタンスＬのほか、インダクタンスＬと並列な抵抗Ｒ０及びキャパシタンスＣ０を有している。さらに、ワイヤＷ１，Ｗ２による一対のインダクタンスＬ、Ｌ間にまたがって発生する分布容量Ｃ１を有している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のコモンモードフィルタ１を説明の便宜上２つのブロックに分割したものであり、分割されたインダクタンスはそれぞれＬ／２となる。また、並列抵抗はＲ０／２となり、並列キャパシタンスは２Ｃ０となる。

図４は、一対のワイヤ間の分布容量について説明するための模式図である。

図４（ａ）に示すように、例えばバイファイラ巻きされる一対のワイヤの同一ターン間には分布容量Ｃ１が発生しており、隣接ターン間の間隔ｄが広い場合にはそれらの間の分布容量は発生しない。一方、図４（ｂ）に示すように、隣接ターン間の間隔ｄが狭い場合には隣接ターン間に跨って分布する分布容量（異ターン間容量）Ｃ２が発生する。すなわち、一対のワイヤ間には分布容量Ｃ１，Ｃ２の両方が発生する。

図５は、コモンモードフィルタの分布容量の発生モデルを示す等価回路図である。

図５（ａ）に示すように、通常のバイファイラ巻きが施された一対のワイヤＷ１，Ｗ２からなるコモンモードフィルタにおいて、一対のコイル（インダクタンスＬ）をその中間位置で２分割した場合、各コイルは２つのインダクタンスＬ／２の直列接続となる。そして一対のコイルには同一ターン間の分布容量Ｃ１と隣接ターン間の分布容量Ｃ２が発生する（図４参照）。ここで分布容量Ｃ２は、コイルの分割に合わせて、一方のブロックの分布容量Ｃ２１と他方のブロックの分布容量Ｃ２２とに分けることができ、これらの分布容量Ｃ２１、Ｃ２２は共にワイヤＷ２側のコイルと並列に発生し、これによりワイヤＷ２によるＬＣ回路の共振点だけが変化し、その結果Ｓｃｄも大きくなる。

一方、図５（ｂ）に示すように、バイファイラ巻きが施された一対のワイヤＷ１，Ｗ２の巻き順を中間位置で逆転させて、ワイヤの位置関係を含めた巻線構造を左右対称とした場合、一方のブロックの分布容量Ｃ２１はワイヤＷ１側のコイルと並列に発生し、他方のブロックの分布容量Ｃ２２はワイヤＷ２側のコイルと並列に発生する。これにより、ワイヤＷ１によるＬＣ回路の共振点とワイヤＷ２によるＬＣ回路の共振点の両方が変化するが、２つの共振点のバランスは変化しない。したがって、Ｓｃｄを低減することができる。また、隣接ターン間の間隔ｄを狭くできるので、ターン数を増やしてインダクタンスを高くすることもできる。隣接ターン間の間隔ｄを狭くして隣接ターン間の分布容量Ｃ２が発生しても、上記のようにＳｃｄを低減することができるからである。

なお、以上の説明は２つのワイヤがバイファイラ巻きである場合の説明であるが、レイヤ巻きの場合も同様である。次に、コモンモードフィルタ１の構造について詳細に説明する。

図６は、コモンモードフィルタ１の詳細な構成を示す略平面図である。また、図７は、図６に示すコモンモードフィルタ１の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。

図６及び図７に示すように、コモンモードフィルタ１は、ドラムコア１１の巻芯部１１ａにいわゆるレイヤ巻きにより巻回された一対のワイヤＷ１，Ｗ２を備えている。第１のワイヤＷ１は、巻芯部１１ａの表面に直接巻回されて１層目の巻線層（第１層）を構成しており、第２のワイヤＷ２は、一部を除き、第１層の外側に重ねて巻回された２層目の巻線層（第２層）を構成している。第１のワイヤＷ１と第２のワイヤＷ２は実質的に同じターン数（ここでは１２ターン）である。

一対のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造は、巻芯部１１ａの長手方向の一端側に位置する第１の巻回エリアＡＲ１に設けられた第１の巻線ブロックＢＫ１と、巻芯部１１ａの長手方向の他端側に位置する第２の巻回エリアＡＲ２に設けられた第２の巻線ブロックＢＫ２を構成している。第１のワイヤＷ１の第１〜第６ターン（複数の第１の巻線パターン）並びに第２のワイヤＷ２の第１〜第６ターン（複数の第３の巻線パターン）は、第１の巻線ブロックＢＫ１を構成しており、第１のワイヤＷ１の第７〜第１２ターン（複数の第２の巻線パターン）並びに第２のワイヤＷ２の第７〜第１２ターン（複数の第４の巻線パターン）は第２の巻線ブロックＢＫ２を構成している。

第１のワイヤＷ１は、巻芯部１１ａの一端から他端に向かって順に巻回されている。特に、第１及び第２の巻回エリアＡＲ１，ＡＲ２内において、第１のワイヤＷ１は線間に隙間なく密に巻回されている。一方、第１の巻回エリアＡＲ１と第２の巻回エリアＡＲ２との間に位置するスペースエリアＳ１において、第１の巻線ブロックＢＫ１と第２の巻線ブロックＢＫ１との間にはスペースが設けられている。すなわち、ワイヤＷ１の第１〜第６ターンは密に巻回され、第６ターンと第７ターンとの間にはスペースが設けられ、第７〜第１２ターンは再び密に巻回される。

第２のワイヤＷ２もまた、巻芯部１１ａの一端から他端に向かって順に巻回されているが、第１のワイヤＷ１の線間に形成される谷間に嵌り込みながら巻回される。すなわち、第２のワイヤＷ２はそれと同一ターンの第１のワイヤＷ１の真上には配置されず、巻芯部１１ａの長手方向の位置は互いに一致していない。第２のワイヤＷ２の第１ターンは第１のワイヤＷ１の第１ターンと第２ターンの間の谷間に位置し、第５ターンまでは第１のワイヤＷ１による巻線層の上に重ねて巻回される。

第２のワイヤＷ２の第６ターンは第１の巻線ブロックＢＫ１と第２の巻線ブロックＢＫ２との間のスペースに落ち込んで巻芯部１１ａの表面に接しており、２層目ではなく１層目の一部をなしている。第７ターンも第６ターンと同様である。第２のワイヤＷ２の第６ターンと第７ターンは本来２層目に形成されることが理想であるが、第１のワイヤＷ１の第６ターンと第７ターンとの間にスペースを設けた場合、第２のワイヤＷ２を支持する第１のワイヤＷ１の２ターン分のうちの片方が欠けることになるため、２層目のポジションを維持することができない。そのため、現実的な構造として、第６及び第７ターンについては最初から巻き崩れた状態を採用している。

第２のワイヤＷ２の第８〜第１２ターンは再び第１のワイヤＷ１の線間に形成される谷間に嵌り込みながら巻回される。第２のワイヤＷ２の第８ターンは第１のワイヤＷ１の第７ターンと第８ターンの間の谷間に位置し、第１２ターンまで第１のワイヤＷ１による巻線層の上に重ねて巻回される。

以上は１２ターンの場合であるが、これを一般化すると次のようになる。第１及び第２の巻回エリアＡＲ１，ＡＲ２における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２のターン数をいずれもｎ（ｎは正の整数）とするとき、第１の巻回エリアＡＲ１の第１層には、ｎターンの第１のワイヤＷ１（第１の巻線パターン）と１ターンの第２のワイヤＷ２（第３の巻線パターン）がそれぞれ巻回され、また第１の巻回エリアＡＲ１の第２層には、ｎ−１ターンの第２のワイヤ（第３の巻線パターン）が巻回される。同様に、第２の巻回エリアＡＲ２の第１層には、ｎターンの第１のワイヤＷ１（第２の巻線パターン）と１ターンの第２のワイヤＷ２（第４の巻線パターン）がそれぞれ巻回され、また第２の巻回エリアＡＲ２の第２層には、ｎ−１ターンの第２のワイヤＷ２（第４の巻線パターン）が巻回される。

図示のように、第１の巻線ブロックＢＫ１の巻線構造と第２の巻線ブロックＢＫ２の巻線構造は境界線Ｂに対して互いに対称形（左右対称）である。特に、第１の巻線ブロックＢＫ１内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係と第２の巻線ブロックＢＫ２内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称である。ただし、第１の巻線ブロックＢＫ１内及び第２の巻線ブロックＢＫ２内にける第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称ではない。

例えば、第１の巻線ブロックＢＫ１の第１のワイヤＷ１の第１〜第６ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第１のワイヤＷ１の第１２〜第７ターンであり、ともに第１のワイヤＷ１である。また、第１の巻線ブロックＢＫ１の第２のワイヤＷ２の第１〜第５ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第２のワイヤＷ２の第１２〜第８ターンであり、ともに第２のワイヤＷ２である。さらに、第１の巻線ブロックＢＫ１の第１のワイヤＷ１の第６ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第１のワイヤＷ１の第７ターンであり、ともに第１のワイヤＷ１である。なお、巻き始めや巻終わりの位置においては対称性がどうしても崩れるが、このようなわずかな対称性のずれは許容範囲である。

このように、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造がワイヤの位置関係を含めて左右対称となる場合には、異なるターン間に跨って発生する分布容量（異ターン間容量）がワイヤＷ１，Ｗ２の両方に均一に発生するため、ワイヤＷ１，Ｗ２のインピーダンスのアンバランスを抑えることができる。したがって、Ｓｃｄ（ディファレンシャル信号成分がコモンモードに変換されてしまうことによるノイズ）を低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

さらに、本実施の形態のように、第１のブロックと第２のブロックとの間にスペースを設ける場合には、左右対称な巻線構造を容易に実現でき、異ターン間容量の影響を十分に低減することができる。したがって、Ｓｃｄを十分に低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

上記実施の形態においては、左右の対称性が完全である場合を挙げたが、必ずしも完全に対称である必要はなく、一部に非対称な部分が含まれていてもよい。

図８は、本発明の第２の実施の形態によるコモンモードフィルタ２の構成を示す略断面図である。

図８に示すように、コモンモードフィルタ２の特徴は、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２のターン数が１３ターン（奇数ターン）であり、巻線構造の対称性が巻芯部１１ａの長手方向の一方の端部で崩れている点にある。第１〜第１２ターンまでは第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、第１２ターンに続いて第１３ターンが設けられており、ワイヤＷ１の第１３ターン（第５の巻線パターン）並びに第２のワイヤＷ２の第１３ターン（第６の巻線パターン）は、第３の巻回エリアＡＲ３に設けられた第３の巻線ブロックＢＫ３を構成している。

第２及び第３の巻線ブロックＢＫ２，ＢＫ３を一つの巻線ブロックＢＫ４として見た場合、第１の巻線ブロックＢＫ１と第４の巻線ブロックＢＫ４との間に厳密な対称性は存在しない。第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２を１３ターンとする場合には、均等に分けることができない。しかし、本実施の形態では、左側６ターンと右側７ターンとに分けて、右側の７ターンのうちの６ターンと左側の６ターンとが左右対称な関係を有している。第１の巻線ブロックＢＫ１内の第１〜第６ターンと第２の巻線ブロックＢＫ２の第７〜第１２ターンとの間で対称性が確保されており、非対称部分である第３の巻線ブロックＢＫ３のターン数が比較的少ないので、非対称部分の影響を大きく受けることなく、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造が第１及び第２の巻線ブロックに対して非対称な第３の巻線ブロックをさらに含む場合、第３の巻線ブロックＢＫ３における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２（第５，第６の巻線パターン）のターン数はそれぞれ、第１及び第２の巻線ブロックＢＫ１，ＢＫ２の各々における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２のターン数の半分以下であることが好ましい。例えば図示のように、第１及び第２の巻線ブロックＢＫ１，ＢＫ２におけるワイヤＷ１，Ｗ２のターン数がともに６ターンである場合、第３の巻線ブロックＢＫ３におけるワイヤＷ１，Ｗ２のターン数はそれぞれ３ターン以下であることが好ましい。非対称部分のターン数が対称部分のターン数の半分を超える場合には、その影響を無視することが出来なくなり、ノイズ低減効果が不十分となるが、半分以下である場合には両方の巻線のインピーダンスのアンバランスが比較的小さく、実用上問題ないからである。

第３の巻線ブロックＢＫ３における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２のターン数は共に、第１及び第２の巻線ブロックＢＫ１，ＢＫ２内のワイヤのターン数によらず、２ターン以下であることが特に好ましい。意図的に非対称にしようとしなければ、ほとんどの場合、非対称部分のターン数を２ターン以内に収めることができると考えられ、この範囲内であればインピーダンスのアンバランスの影響が非常に小さく、非対称部分がない場合とほとんど変わらないからである。

図９は、本発明の第３の実施の形態によるコモンモードフィルタ３の構成を示す略断面図である。

図９に示すように、コモンモードフィルタ３の特徴は、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２のターン数が１３ターン（奇数ターン）であり、巻線構造の対称性が巻芯部１１ａの長手方向の中央部で崩れている点にある。第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の第１〜第６ターンは第１の実施の形態と同じである。第２のワイヤＷ２の第６ターンの隣には第１のワイヤＷ１の第７ターン（第５の巻線パターン）が巻回されており、第１のワイヤＷ１の第７ターンの隣には第２のワイヤＷ２の第７ターン（第６の巻線パターン）が巻回されている。第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の第７ターンは共に１層目に設けられており、第３の巻回エリアＡＲ３に設けられた第３の巻線ブロックＢＫ３を構成している。その後、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の第８〜第１３ターンは、第１の実施の形態における第７〜第１２ターンと同様に巻回される。

第１の巻線ブロックＢＫ１と第３の巻線ブロックＢＫ３の第１のワイヤＷ１の第７ターンとを一つの巻線ブロックＢＫ４とし、第２の巻線ブロックＢＫ２と第３の巻線ブロックＢＫ３の第２のワイヤＷ２の第７ターンとをもう一つの巻線ブロックＢＫ５として見た場合、第４の巻線ブロックＢＫ４と第５の巻線ブロックＢＫ５との間に厳密な対称性は存在しない。しかし、第１の巻線ブロックＢＫ１内の第１〜第６ターンと第２の巻線ブロックＢＫ２の第７〜第１２ターンとの間で対称性が確保されており、非対称部分である第３の巻線ブロックＢＫ３のターン数が比較的少ないので、第２の実施の形態と同様、非対称部分の影響を大きく受けることなく、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施の形態では、第１の巻線ブロックＢＫ１と第２の巻線ブロックＢＫ２との間にスペースを設けていないが、第１の実施の形態のようにスペースを設けることも可能である。第１の巻線ブロックＢＫ１と第２の巻線ブロックＢＫ２との間にスペースを設ける場合には、左右対称な巻線構造を容易に実現でき、異ターン間容量の影響を十分に低減することができる。したがって、Ｓｃｄを十分に低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

図１０は、本発明の第４の実施の形態によるコモンモードフィルタ４の構成を示す略平面図である。また、図１１は、図１０に示すコモンモードフィルタ４の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。

図１０及び図１１に示すように、コモンモードフィルタ４の特徴は、第２のワイヤＷ２の２層目から１層目への落ち込み部分が、巻芯部１１ａの長手方向の中央部ではなく両端部に設けられている点にある。

第１のワイヤＷ１は、巻芯部１１ａの一端から他端に向かって順に巻回されている。特に、第１のワイヤＷ１の第１〜第１２ターンは線間に隙間なく密に巻回されており、第６ターンと第７ターンとの間のスペースは設けられていない。すなわち、第１の巻線ブロックＢＫ１と第２の巻線ブロックＢＫ２との間において線間のスペースは設けられていない。

第２のワイヤＷ２もまた、巻芯部１１ａの一端から他端に向かって順に巻回されているが、第１のワイヤＷ１の線間に形成される谷間に嵌り込みながら巻回される。第２のワイヤＷ２の第１ターンと第１２ターンは１層目に落ち込んで巻芯部１１ａの表面に接しており、２層目ではなく１層目の一部をなしている。

第２のワイヤＷ２の第２ターンは第１のワイヤＷ１の第１ターンと第２ターンとの間の谷間に位置し、第６ターンまでは第１のワイヤＷ１による巻線層の上に重ねて密に巻回される。第６ターンは第１のワイヤの第５ターンと第６ターンと間の谷間に位置する。

第７ターンは次の巻回位置（谷間）を１つ飛ばして配置され、第１のワイヤＷ１の第７ターンと第８ターンとの間の谷間に位置し、第１１ターンまでは第１のワイヤＷ１の線間に形成される谷間に嵌り込みながら巻回される。最終ターンである第１２ターンは、第１ターンと同様、１層目に落ち込んで巻芯部１１ａの表面に接しており、２層目ではなく１層目の一部をなしている。

図示のように、第１の巻線ブロックＢＫ１の巻線構造と第２の巻線ブロックＢＫ２の巻線構造は境界線Ｂに対して互いに対称形（左右対称）である。特に、第１の巻線ブロックＢＫ１内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係と第２の巻線ブロックＢＫ２内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称である。ただし、第１の巻線ブロックＢＫ１内及び第２の巻線ブロックＢＫ２内における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称ではない

例えば、第１の巻線ブロックＢＫ１の第２のワイヤＷ２の第１ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第２のワイヤＷ２の第１２ターンであり、ともに第２のワイヤＷ２である。また、第１の巻線ブロックＢＫ１の第１のワイヤＷ１の第１〜第６ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第１のワイヤＷ１の第１２〜第７ターンであり、ともに第１のワイヤＷ１である。さらに、第１の巻線ブロックＢＫ１の第２のワイヤＷ２の第２〜６ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第２のワイヤＷ２の第１１〜７ターンであり、ともに第２のワイヤＷ２である。なお、巻き始めや巻終わりの位置においては対称性がどうしても崩れるが、このようなわずかな対称性のずれは許容範囲である。

このように、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造がワイヤの位置関係を含めて左右対称となる場合には、異ターン間容量がワイヤＷ１，Ｗ２の両方に均一に発生するため、ワイヤＷ１，Ｗ２のインピーダンスのアンバランスを抑えることができる。したがって、第１の実施の形態と同様、Ｓｃｄを低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

図１２は、本発明の第５の実施の形態によるコモンモードフィルタ５の構成を示す略平面図である。また、図１３は、図１２に示すコモンモードフィルタ５の略断面図であり、（ａ）はＡ_１−Ａ_１'線に沿った断面図、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２'線に沿った断面図である。

図１２及び図１３に示すように、コモンモードフィルタ５の特徴は、一対の巻線がいわゆるバイファイラ巻きにより巻回されている点にある。バイファイラ巻きとは、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２を１本ずつ交互に配置する巻き方のことであり、１次・２次の密な結合が必要な場合に好ましく用いられる。第１のワイヤＷ１と第２のワイヤＷ２は互いに平行な状態のまま巻芯部１１ａの長手方向に巻回されて１層目の巻線層を構成している。第１のワイヤＷ１と第２のワイヤＷ２は実質的に同じターン数（ここでは６ターン）である。

一対のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造は、巻芯部１１ａの長手方向の一端側に設けられた第１の巻線ブロックＢＫ１と、巻芯部１１ａの長手方向の他端側に設けられた第２の巻線ブロックＢＫ２を有している。第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の第１〜第３ターンは第１の巻線ブロックＢＫ１を構成しており、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の第４〜第６ターンは第２の巻線ブロックＢＫ２を構成している。

第１ブロック（第１〜第３ターン）においては、第１のワイヤＷ１が左側、第２のワイヤＷ２が右側に位置し、この順で線間に隙間なく密に巻回されているが、第２ブロック（第４〜第６ターン）においては位置関係が逆転し、第２のワイヤＷ２が左側、第１のワイヤＷ１が右側に位置し、この順で線間に隙間なく密に巻回されている。

図示のように、第１の巻線ブロックＢＫ１の巻線構造と第２の巻線ブロックＢＫ２の巻線構造は境界線Ｂに対して互いに対称形（左右対称）である。特に、第１の巻線ブロックＢＫ１内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係と第２の巻線ブロックＢＫ２内のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称である。ただし、第１の巻線ブロックＢＫ１内及び第２の巻線ブロックＢＫ２内における第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２の位置関係は左右対称ではない。

例えば、第１の巻線ブロックＢＫ１の第１のワイヤＷ１の第１、第２、及び第３ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第１のワイヤＷ１の第６、第５、及び第４ターンであり、ともに第１のワイヤＷ１である。また、第１の巻線ブロックＢＫ１の第２のワイヤＷ２の第１、第２、及び第３ターンと対称関係にあるのは、第２の巻線ブロックＢＫ２の第２のワイヤＷ２の第６、第５、及び第４ターンであり、ともに第２のワイヤＷ２である。なお、巻き始めや巻終わりの位置においては対称性がどうしても崩れるが、このようなわずかな対称性のずれは許容範囲である。

このように、第１及び第２のワイヤＷ１，Ｗ２による巻線構造がワイヤの位置関係を含めて左右対称となる場合には、異ターン間容量がワイヤＷ１，Ｗ２の両方に対して均一に発生するため、ワイヤＷ１，Ｗ２のインピーダンスのアンバランスを抑えることができる。したがって、Ｓｃｄを低減することができ、高品質なコモンモードフィルタを実現することができる。

さらに、本実施の形態のように、第１のブロックと第２のブロックとの間にスペースが設けられている場合には、左右対称構造による効果をより大きくすることができ、Ｓｃｄを十分に低減することができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態においては、一対のワイヤが巻回されるコアとしてドラムコアを用いているが、本発明におけるコアはドラムコアに限定されず、一対のワイヤに対する巻芯部を有するものであればどのような形状のコアであってもかまわない。また、各ワイヤのターン数（巻回数）は上記実施の形態よりも多くてもかまわない。例えば、レイヤ巻きで３０〜５０ターンとし、インダクタンスが２００〜４００μＨ程度となるようにしてもよいし、バイファイラ巻きで１５〜２５ターンとし、インダクタンスが１００〜２００μＨとなるようにしてもよい。

１〜５ コモンモードフィルタ
１０ａ，１０ｂ インダクタ（コイル）
１１ ドラムコア
１１ａ 巻芯部
１１ｂ，１１ｃ 鍔部
１１ｂｓ，１１ｃｓ 鍔部の上面
１２ 板状コア
ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３ 巻回エリア
Ｂ 境界線
ＢＫ１〜ＢＫ５ 巻線ブロック
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２１，Ｃ２２ キャパシタンス
Ｅ１〜Ｅ４ 端子電極
Ｉ１，Ｉ２ インダクタ
Ｓ１ スペースエリア
Ｗ１，Ｗ２ ワイヤ

Claims (10)

1. 長手方向の一端側に位置する第１の巻回エリア及び前記長手方向の他端側に位置する第２の巻回エリアを含む巻芯部と、
   前記巻芯部に巻回され、複数の第１の巻線パターン及び複数の第２の巻線パターンを含む第１のワイヤと、
   前記巻芯部に巻回され、複数の第３の巻線パターン及び複数の第４の巻線パターンを含む第２のワイヤとを備え、
   前記複数の第１及び第３の巻線パターンからなる第１の巻線ブロックは、前記巻芯部の前記第１の巻回エリアに巻回され、
   前記複数の第２及び第４の巻線パターンからなる第２の巻線ブロックは、前記巻芯部の前記第２の巻回エリアに巻回され、
   前記第１の巻線ブロックの巻線構造と前記第２の巻線ブロックの巻線構造は、前記第１及び第２の巻回エリアの境界に対して左右対称であり、
   前記第１の巻線ブロック内における前記第１の巻線パターンと前記第３の巻線パターンの前記長手方向の位置は互いに異なり、
   前記第２の巻線ブロック内における前記第２の巻線パターンと前記第４の巻線パターンの前記長手方向の位置は互いに異なることを特徴とするコモンモードフィルタ。
2. 前記巻芯部は、前記第１の巻回エリアと前記第２の巻回エリアとの間に位置するスペースエリアをさらに含む、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
3. 前記第１のワイヤは前記巻芯部上の第１層に巻回され、前記第２のワイヤは前記第１層上の第２層に巻回されている、請求項１又は２に記載のコモンモードフィルタ。
4. 前第１乃至第４の巻線パターンのターン数をｎターン（ｎは正の整数）とするとき、
   前記第１の巻回エリアには、前記第１層にｎターンの前記第１の巻線パターンが巻回されるとともに１ターンの前記第３の巻線パターンが巻回され、前記第２層にｎ−１ターンの前記第３の巻線パターンが巻回され、
   前記第２の巻回エリアには、前記第１層にｎターンの前記第２の巻線パターンが巻回されるとともに１ターンの前記第４の巻線パターンが巻回され、前記第２層にｎ−１ターンの前記第４の巻線パターンが巻回されている、請求項３に記載のコモンモードフィルタ。
5. 前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第３の巻線パターンの前記１ターンは、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第１の巻線パターンのうち前記長手方向における前記一端に最も近いターンに隣接して設けられており、
   前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第４の巻線パターンの前記１ターンは、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第２の巻線パターンのうち前記長手方向における前記他端に最も近いターンに隣接して設けられている、請求項４に記載のコモンモードフィルタ。
6. 前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第３の巻線パターンの前記１ターンは、前記第１の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第１の巻線パターンのうち前記長手方向における前記他端に最も近いターンに隣接して設けられており、
   前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記第４の巻線パターンの前記１ターンは、前記第２の巻回エリアの前記第１層に巻回された前記複数の第２の巻線パターンのうち前記長手方向における前記一端に最も近いターンに隣接して設けられている、請求項４に記載のコモンモードフィルタ。
7. 第１及び第２のワイヤは、前記巻芯部上において前記長手方向に交互に巻回されている、請求項１又は２に記載のコモンモードフィルタ。
8. 前記巻芯部は、前記第１及び第２の巻回エリアとは異なる第３の巻回エリアをさらに含み、
   前記第１のワイヤは、前記第３の巻回エリアに巻回された第５の巻線パターンをさらに含み、
   前記第２のワイヤは、前記第３の巻回エリアに巻回された第６の巻線パターンをさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコモンモードフィルタ。
9. 前記第５の巻線パターンのターン数は、前記第１の巻線パターンのターン数の半分以下であり、
   前記第６の巻線パターンのターン数は、前記第３の巻線パターンのターン数の半分以下である、請求項８に記載のコモンモードフィルタ。
10. 前記第５及び第６の巻線パターンのターン数はそれぞれ、２ターン以下である、請求項８に記載のコモンモードフィルタ。