JP5940965B2 - ノイズ低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、電源側から負荷側へ電力を供給するときに発生する伝導ノイズ電流の外部への漏洩を抑制可能なノイズ低減構造に関する。

特開２００８−１３６３３３号公報（特許文献１）は、電力変換装置に関する発明を開示している。この電力変換装置は、対地絶縁された一対の電源ライン用導体の一つに電源ライン側主電極端子が接続された複数の電力用半導体スイッチング素子を有して一対の電源ライン用導体との間で電力を授受する電力変換回路と、複数の電力用半導体スイッチング素子が固定された導電体とを備える。複数の電力用半導体スイッチング素子の電源ライン側主電極端子はそれぞれ、コンデンサを介して導電体に電気的に接続されている。同公報は、この電力変換装置によれば、内蔵した電力用半導体スイッチング素子のスイッチングに起因して発生するコモンモードノイズを良好に低減することができると述べている。

実開平０６−０１３０１３号公報（特許文献２）は、スイッチング回路用バスバーに関する発明を開示している。このスイッチング回路用バスバーは、正の電源に接続された第１導電部材と、負の電源に接続された第２導電部材と、第１および第２の導電部材間に設けられた絶縁部材とにより構成される。同公報は、このスイッチング回路用バスバーによれば、バスバーにコンデンサの機能を備えさせることができると述べている。

実開平０５−３３５１８号公報（特許文献３）は、ボルト型コンデンサー素子に関する発明を開示している。このボルト型コンデンサー素子は、頭部と該頭部に一体に取り付けられ所定の方向に延在するとともに外周面にねじ部が形成されたボルト本体部とを有する導電性ボルトと、ボルト本体部内に配設されたコンデンサー部とを備える。コンデンサー部は所定方向に延びボルト本体に接触する導電性ケース体と、導電性ケース内に充填された誘電体と、誘電体内に配置され所定方向に延びるとともにボルト本体部から突出する信号ピンとを有する。同公報は、このボルト型コンデンサー素子によれば、取り付け作業を簡易に行なうことができると述べている。

特開２００８−１３６３３３号公報 実開平０６−０１３０１３号公報 実開平０５−３３５１８号公報

本発明は、電源側から負荷側へ電力を供給するときに発生する伝導ノイズ電流の外部への漏洩を抑制するノイズ低減構造を、より簡易な構成で得ることを目的とする。

本発明に基づくノイズ低減構造は、電子機器の内部に設けられるノイズ低減構造であって、延在部および上記延在部から突出するように設けられた第１突起部を含む第１導電部材と、上記第１突起部の外周に設けられた第１誘電体と、上記第１誘電体の外周に設けられた第２導電部材と、を備え、上記第２導電部材は、上記第１誘電体を介して上記第１突起部を挟持する挟持部と、上記挟持部を接地電位に接続する接続部と、を含む。

好ましくは、上記挟持部の内周は、上記第１突起部の外周よりも小さい。好ましくは、第１貫通穴を有し、上記延在部から見て上記第１突起部の反対側に配置される第３導電部材をさらに備え、上記第１導電部材は、上記第１突起部の突出方向の先端から上記第１突起部の内部を通って上記延在部の上記反対側にまで貫通する第２貫通穴を有し、上記第１導電部材および上記第３導電部材は、上記第１貫通穴および上記第２貫通穴に差し込まれた締結具によって互いに固定される。好ましくは、上記第２貫通穴は、ネジ穴である。

好ましくは、上記第１誘電体に代えて、上記第１突起部の外周および／または上記第２導電部材の上記挟持部の内周に形成された絶縁被膜を備える。好ましくは、上記第１導電部材の上記第１突出部を外側から囲うように配置され、上記延在部から突出するように設けれた第２突起部と、上記第２突起部の外周に設けられた第２誘電体と、上記第２誘電体の外周に設けられた他の導電部材と、をさらに備え、上記他の導電部材は、上記第２誘電体を介して上記第２突起部を挟持するとともに、接地電位に接続される。

好ましくは、上記第２導電部材の上記挟持部の外周に設けられた他の誘電体と、上記第１導電部材に電気的に接続され、上記他の誘電体の外周に設けられた高電位導体と、をさらに備える。好ましくは、上記第１突起部は、円柱状または楕円柱状の形状を有する。

好ましくは、上記接続部は、湾曲または屈曲する曲がり部を有する。好ましくは、上記接続部は、波状の形状を有する波状部を有する。

本発明によれば、電源側から負荷側へ電力を供給するときに発生する伝導ノイズ電流の外部への漏洩を抑制するノイズ低減構造を、より簡易な構成で得ることが可能となる。

実施の形態１におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１におけるノイズ低減構造の分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態１におけるノイズ低減構造に用いられる導電部材（第１導電部材）を示す側面図である。 実施の形態１におけるノイズ低減構造の等価回路を示す図である。 実施の形態２におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態３におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 実施の形態３におけるノイズ低減構造の分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態３の変形例におけるノイズ低減構造の分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態４におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 実施の形態４におけるノイズ低減構造に用いられる導電部材を示す斜視図である。 実施の形態５におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 実施の形態５におけるノイズ低減構造に用いられる高電位導体を示す斜視図である。 実施の形態６におけるノイズ低減構造を示す側面図である。 実施の形態６の変形例におけるノイズ低減構造を示す側面図である。

本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１におけるノイズ低減構造１００を示す側面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図３は、ノイズ低減構造１００の分解した状態を示す斜視図である。図４は、ノイズ低減構造１００に用いられる導電部材１０を示す側面図である。

図１〜図３を参照して、ノイズ低減構造１００は、電力変換装置などの電子機器の内部に設けられる。ノイズ低減構造１００は、たとえば、自動車を駆動するための電源およびモータ（負荷）同士の間に設けられ、電力を送電するための電力ケーブルとして機能するバスバーの周りに設けられる。本実施の形態のノイズ低減構造１００は、第１導電部材としての導電部材１０、第１誘電体としての誘電体７１、および第２導電部材としての導電部材２０を備える。

導電部材１０は、延在部１５および突起部１１（第１突起部）を含む。延在部１５は、側面１５Ｓ，１５Ｔを有し、長板状に形成される。延在部１５は、バスバー（ブスバーまたは母線ともいう）として機能する。突起部１１は、延在部１５の側面１５Ｓから外方に向かって突出するように設けられる。

本実施の形態の突起部１１は、円柱状の形状を有し、延在部１５が延在している方向に対して直交する方向に沿って延びている。本実施の形態の突起部１１の外周１１Ｓは、直径１１Ｄ（図３参照）を有している。ここで言う円柱状の形状とは、突起部１１の突出方向に対して直交する方向の突起部１１の断面形状が、円形からなる場合を意味する。ここで言う円柱状の形状とは、突起部１１の一部が円柱状の形状を有している場合、および、突起部１１の全部が円柱状の形状を有している場合を含む。突起部１１の一部が円柱状の形状を有している場合には、たとえば突起部１１の突出方向の先端の外周に適宜面取り加工が施されている場合等を含む。

突起部１１は、円柱状に限られず、たとえば楕円柱状の形状を有していてもよい。ここで言う楕円柱状の形状とは、突起部１１の突出方向に対して直交する方向の突起部１１の断面形状が、楕円形からなる場合を意味する。ここで言う楕円柱状の形状とは、突起部１１の一部が楕円柱状の形状を有している場合、および、突起部１１の全部が楕円柱状の形状を有している場合を含む。突起部１１の一部が楕円柱状の形状を有している場合には、たとえば突起部１１の突出方向の先端の外周に適宜面取り加工が施されている場合等を含む。

誘電体７１は、シート状の形状を有し、突起部１１の外周１１Ｓ（図３参照）に巻回される（図１および図２参照）。図３においては、誘電体７１が丸められて、誘電体７１が円筒状に形成された状態が模式的に示されている。本実施の形態の誘電体７１の外周７１Ｓは、直径７１Ｄ（図３参照）を有している。

導電部材２０は、挟持部２２および接続部２４を含む。挟持部２２は、突起部１１の外周１１Ｓの形状に対応する形状を有する。挟持部２２の内周２２Ｓは、突起部１１の外周１１Ｓよりも小さい。ここで言う挟持部２２の内周２２Ｓが突起部１１の外周１１Ｓよりも小さい場合には、内周２２Ｓの表面積が外周１１Ｓの表面積よりも小さい場合、突起部１１の突出方向に対して直交する方向における内周２２Ｓのある断面における周長さが突起部１１の突出方向に対して直交する方向における外周１１Ｓのある断面における周長さよりも小さい場合、および、突起部１１の突出方向に対して直交する方向における内周２２Ｓのある断面の面積が突起部１１の突出方向に対して直交する方向における外周１１Ｓのある断面の面積よりも小さい場合を含む。

本実施の形態の挟持部２２は、全体として略円筒状に形成され、挟持部２２の周方向の一部は、筒軸方向に沿って破断された形状を有している。本実施の形態の挟持部２２の内周２２Ｓのうちの破断されていない部分は、直径２２Ｄ（図４参照）を有している。挟持部２２は、誘電体７１の外周７１Ｓに接して設けられる。直径２２Ｄは、突起部１１の外周１１Ｓの直径１１Ｄよりも小さい。接続部２４は、全体として略Ｌ字状の形状を有し、挟持部２２から垂れ下がるように設けられる。接続部２４は、挟持部２２を接地電位６０（電子機器の筺体等）に接続する。

ノイズ低減構造１００が組み立てられるときは、誘電体７１が突起部１１の外周１１Ｓに巻回される。次に、導電部材２０の挟持部２２が径方向の外側に向かって弾性的に広げられた状態で、導電部材２０の挟持部２２が誘電体７１の外周に配置される。その後、挟持部２２に加えている外力を開放する。挟持部２２の復元力を利用して、挟持部２２は誘電体７１を介して突起部１１を挟持する。導電部材２０の挟持部２２は、誘電体７１の外周に密着し、突起部１１の外周に容易に固定されることができる。ノイズ低減構造１００が組み立てられた状態においては、突起部１１、誘電体７１および導電部材２０の間にコンデンサ（図５におけるコンデンサ１６を参照）が形成される。

図５は、ノイズ低減構造１００の等価回路を示す図である。ノイズ低減構造１００においては、電源側から負荷側へは、負荷電流ＡＲ１に加えて、電源側の半導体素子などによって発生する伝導ノイズ電流ＡＲ２が伝搬しようとする。負荷電流ＡＲ１は、直流もしくは低周波の交流であり、延在部１５の寄生インダクタンスＬ１，Ｌ２を流れる。一方で、伝導ノイズ電流ＡＲ２は、負荷電流ＡＲ１に比べて高周波の交流であり、コンデンサ１６を経由して筺体（接地電位６０）へ伝搬する。これにより、伝導ノイズ電流ＡＲ２が負荷側へ、ひいては電子機器の外部に伝搬することは抑制される。伝導ノイズ電流ＡＲ２による延在部１５の周辺に配置された電子機器への電磁場による影響は、効果的に抑制することが可能となる。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２におけるノイズ低減構造２００を示す側面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。

図６および図７を参照して、ノイズ低減構造２００は、上述の実施の形態１におけるノイズ低減構造１００（図１参照）の構成に加えて、第３導電部材としての導電部材３０をさらに備える。導電部材３０は、長板状に形成され、第１貫通穴としての貫通穴３０Ｈ（図７参照）を有する。導電部材３０は、導電部材１０の延在部１５から見て突起部１１の反対側（側面１５Ｔの側）に配置される。

ノイズ低減構造２００に用いられる第１導電部材としての導電部材１０Ａは、第２貫通穴としての貫通穴１１Ｈ（図６および図７参照）を有する。貫通穴１１Ｈは、突起部１１の突出方向の先端から突起部１１の内部を通って延在部１５の側面１５Ｔにまで貫通している。

導電部材１０および導電部材３０は、貫通穴３０Ｈおよび貫通穴１１Ｈに差し込まれた締結具３５によって互いに固定される。本実施の形態の貫通穴１１Ｈは、ネジ穴である。締結具３５としては、たとえばボルト等が用いられる。貫通穴１１Ｈがネジ穴出ない場合には、締結具３５としてはボルトおよびナット等が用いられるとよい。

ノイズ低減構造２００によれば、上述の実施の形態１のノイズ低減構造１００と同様の作用および効果が得られるだけでなく、導電部材１０および導電部材３０同士を容易に固定することも可能となる。

［実施の形態３］
図８は、実施の形態３におけるノイズ低減構造３００を示す側面図である。図９は、ノイズ低減構造３００の分解した状態を示す斜視図である。ノイズ低減構造３００においては、上述の実施の形態１におけるノイズ低減構造１００の誘電体７１に代えて、絶縁被膜７５が用いられる。絶縁被膜７５は、突起部１１の外周に予め形成されている。当該構成によっても、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

図１０は、実施の形態３の変形例におけるノイズ低減構造３０１の分解した状態を示す斜視図である。図１０に示すように、絶縁被膜７５は、導電部材２０の挟持部２２の内周に予め形成されていてもよい。当該構成によっても、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態４］
図１１は、実施の形態４におけるノイズ低減構造４００を示す側面図である。図１２は、ノイズ低減構造４００に用いられる導電部材１０Ｂを示す斜視図である。導電部材１０Ｂは、上述の実施の形態１で用いられる導電部材１０（図３参照）の構成に加えて、第２突起部としての突起部１２を有している。

突起部１２は、延在部１５が延在している方向に対して直交する方向に沿って延びている。突起部１２は、全体として略円筒状に形成され、突起部１２の周方向の一部は、筒軸方向に沿って破断された形状を有している。突起部１２は、導電部材１０の突起部１１を外側から囲うように配置される。本実施の形態においては、突起部１１および突起部１２は同心円状に配置されている。突起部１２と突起部１１との間には、円環状の形状を有する空隙が設けられる。

この空隙の中には（換言すると、突起部１１と突起部１２との間には）、誘電体７１および導電部材２０の挟持部２２が配置される。誘電体７１は、上述の実施の形態１と同様に、突起部１１の外周に巻回される。導電部材２０の挟持部２２は、上述の実施の形態１と同様に、誘電体７１の外周に固定される。突起部１２の外周には、第２誘電体としての誘電体７２が巻回される。

誘電体７２の外周には、他の導電部材としての導電部材４０（接続部４４）が固定される。導電部材４０は、導電部材２０と略同様の形状を有し、挟持部４２および接続部４４を含む。接続部４４は、突起部１２の外周の形状に対応する形状を有する。挟持部４２の内周は、突起部１２の外周よりも小さい。

ここで言う挟持部４２の内周が突起部１２の外周よりも小さい場合には、挟持部４２の内周の表面積が突起部１２の外周の表面積よりも小さい場合、突起部１２の突出方向に対して直交する方向における挟持部４２の内周のある断面における周長さが突起部１２の突出方向に対して直交する方向における突起部１２の外周のある断面における周長さよりも小さい場合、および、突起部１２の突出方向に対して直交する方向における挟持部４２の内周のある断面の面積が突起部１２の突出方向に対して直交する方向における突起部１２の外周のある断面の面積よりも小さい場合を含む。

本実施の形態の挟持部４２は、全体として略円筒状に形成され、挟持部４２の周方向の一部は、筒軸方向に沿って破断された形状を有している。挟持部４２は、誘電体７２の外周に接して設けられる。挟持部４２のうちの破断されていない部分の内周の直径は、突起部１２のうちの破断されていない部分の外周の直径よりも小さい。接続部４４は、全体として略Ｌ字状の形状を有し、挟持部４２から垂れ下がるように設けられる。接続部４４は、挟持部４２を接地電位６０（電子機器の筺体等）に接続する。

ノイズ低減構造４００が組み立てられるときは、誘電体７２が突起部１２の外周に巻回される。次に、導電部材４０の挟持部４２が径方向の外側に向かって弾性的に広げられた状態で、導電部材４０の挟持部４２が誘電体７２の外周に配置される。その後、挟持部４２に加えている外力を開放する。挟持部４２の復元力を利用して、挟持部４２は誘電体７２を介して突起部１２を挟持する。導電部材４０の挟持部４２は、誘電体７２の外周に密着し、突起部１２の外周に容易に固定されることができる。ノイズ低減構造４００が組み立てられた状態においては、突起部１２、誘電体７２および導電部材４０の間にも、コンデンサが形成される。ノイズ低減構造４００によれば、上述の実施の形態１におけるノイズ低減構造１００に比べてより大きな静電容量を有するコンデンサを形成することが可能となる。

［実施の形態５］
図１３は、実施の形態５におけるノイズ低減構造５００を示す側面図である。図１４は、ノイズ低減構造５００に用いられる高電位導体５０を示す斜視図である。ノイズ低減構造５００は、上述の実施の形態１におけるノイズ低減構造１００の構成に加えて、他の誘電体としての誘電体７３および高電位導体５０をさらに備えている。誘電体７３は、導電部材２０の挟持部２２の外周に設けられる。

高電位導体５０は、挟持部５２および取付部５４を有する。本実施の形態の挟持部５２は、全体として略円筒状に形成され、挟持部５２の周方向の一部は、筒軸方向に沿って破断された形状を有している。本実施の形態の挟持部５２の内周のうちの破断されていない部分の直径は、導電部材２０の挟持部２２の外周のうちの破断されていない部分の直径よりも小さい。挟持部５２は、誘電体７３の外周に接して設けられる。取付部５４は、貫通穴５４Ｈを有し、ネジ５６を用いて導電部材１０の延在部１５に取り付けられる。高電位導体５０は、導電部材１０に電気的に接続される。

ノイズ低減構造５００が組み立てられるときは、誘電体７３が挟持部２２の外周に巻回される。次に、高電位導体５０の挟持部５２が径方向の外側に向かって弾性的に広げられた状態で、高電位導体５０の挟持部５２が誘電体７３の外周に配置される。その後、挟持部５２に加えている外力を開放する。挟持部５２の復元力を利用して、挟持部５２は誘電体７３を介して導電部材２０の挟持部２２を挟持する。高電位導体５０の挟持部５２は、誘電体７３の外周に密着し、挟持部２２の外周に容易に固定されることができる。ノイズ低減構造５００によれば、伝導ノイズ電流が負荷側へ、ひいては電子機器の外部に伝搬することをより一層抑制することが可能となる。

［実施の形態６］
図１５を参照して、ノイズ低減構造６００に用いられる導電部材２０Ａのように、接続部２４の長手方向の途中部分には、曲がり部２６が設けられていてもよい。図１５に示される曲がり部２６は、湾曲する形状を有するが、曲がり部２６は、屈曲する形状を有していてもよい。導電部材２０Ａに振動が加わったとしても、突起部１１に作用する応力および導電部材２０Ａに作用する応力は緩和される。これらの耐用期間を長くすることができるだけでなく、導電部材２０Ａは、接地電位６０と適切に接触を保つこともできる。

図１６を参照して、ノイズ低減構造６０１に用いられる導電部材２０Ｂのように、接続部２４の長手方向の途中部分には、波状部２８が設けられていてもよい。波状部２８は、波状の形状を有する。導電部材２０Ｂに振動が加わったとしても、突起部１１に作用する応力および導電部材２０Ｂに作用する応力は緩和される。これらの耐用期間を長くすることができるだけでなく、導電部材２０Ｂは、接地電位６０と適切に接触を保つこともできる。

以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ，３０，４０ 導電部材、１１，１２ 突起部、１１Ｄ，２２Ｄ，７１Ｄ 直径、１１Ｈ，３０Ｈ，５４Ｈ 貫通穴、１１Ｓ，７１Ｓ 外周、１５ 延在部、１５Ｓ，１５Ｔ 側面、１６ コンデンサ、２２，４２，５２ 挟持部、２２Ｓ 内周、２４，４４ 接続部、２６ 曲がり部、２８ 波状部、３５ 締結具、５０ 高電位導体、５４ 取付部、５６ ネジ、６０ 接地電位、７１，７２，７３ 誘電体、７５ 絶縁被膜、１００，２００，３００，３０１，４００，５００，６００，６０１ ノイズ低減構造、ＡＲ１ 負荷電流、ＡＲ２ 伝導ノイズ電流、Ｌ１，Ｌ２ 寄生インダクタンス。

Claims (10)

1. 電子機器の内部に設けられるノイズ低減構造であって、
   延在部および前記延在部から突出するように設けられた第１突起部を含む第１導電部材と、
   前記第１突起部の外周に設けられた第１誘電体と、
   前記第１誘電体の外周に設けられた第２導電部材と、を備え、
   前記第２導電部材は、
   前記第１誘電体を介して前記第１突起部を挟持する挟持部と、
   前記挟持部を接地電位に接続する接続部と、を含む、
   ノイズ低減構造。
2. 前記挟持部の内周は、前記第１突起部の外周よりも小さい、
   請求項１に記載のノイズ低減構造。
3. 第１貫通穴を有し、前記延在部から見て前記第１突起部の反対側に配置される第３導電部材をさらに備え、
   前記第１導電部材は、前記第１突起部の突出方向の先端から前記第１突起部の内部を通って前記延在部の前記反対側にまで貫通する第２貫通穴を有し、
   前記第１導電部材および前記第３導電部材は、前記第１貫通穴および前記第２貫通穴に差し込まれた締結具によって互いに固定される、
   請求項１または２に記載のノイズ低減構造。
4. 前記第２貫通穴は、ネジ穴である、
   請求項３に記載のノイズ低減構造。
5. 前記第１誘電体に代えて、前記第１突起部の外周および／または前記第２導電部材の前記挟持部の内周に形成された絶縁被膜を備える、
   請求項１から４のいずれかに記載のノイズ低減構造。
6. 前記第１導電部材の前記第１突起部を外側から囲うように配置され、前記延在部から突出するように設けれた第２突起部と、
   前記第２突起部の外周に設けられた第２誘電体と、
   前記第２誘電体の外周に設けられた他の導電部材と、をさらに備え、
   前記他の導電部材は、前記第２誘電体を介して前記第２突起部を挟持するとともに、接地電位に接続される、
   請求項１から５のいずれかに記載のノイズ低減構造。
7. 前記第２導電部材の前記挟持部の外周に設けられた他の誘電体と、
   前記第１導電部材に電気的に接続され、前記他の誘電体の外周に設けられた高電位導体と、をさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載のノイズ低減構造。
8. 前記第１突起部は、円柱状または楕円柱状の形状を有する、
   請求項１から７のいずれかに記載のノイズ低減構造。
9. 前記接続部は、湾曲または屈曲する曲がり部を有する、
   請求項１から８のいずれかに記載のノイズ低減構造。
10. 前記接続部は、波状の形状を有する波状部を有する、
    請求項１から９のいずれかに記載のノイズ低減構造。

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