JP6038385B2 - デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置 - Google Patents

デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6038385B2
JP6038385B2 JP2016506922A JP2016506922A JP6038385B2 JP 6038385 B2 JP6038385 B2 JP 6038385B2 JP 2016506922 A JP2016506922 A JP 2016506922A JP 2016506922 A JP2016506922 A JP 2016506922A JP 6038385 B2 JP6038385 B2 JP 6038385B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
columnar body
coil
mode choke
dual mode
choke coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016506922A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016088460A1 (ja
Inventor
白木 康博
康博 白木
諭 米田
諭 米田
大前 勝彦
勝彦 大前
延是 春名
延是 春名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP6038385B2 publication Critical patent/JP6038385B2/ja
Publication of JPWO2016088460A1 publication Critical patent/JPWO2016088460A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/13Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and AC motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/09Filters comprising mutual inductance
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Description

本発明は、電源と負荷装置との間に設けられて、負荷装置側で発生して電源側へ伝搬されるノイズを低減するデュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置に関するものである。
例えば、負荷装置である交流駆動モータを制御する電力変換装置のインバータの高速スイッチング動作により、発生するEMIノイズ(Electo−Magnetic Interference Noise)が伝導ノイズとなって、電源ラインやアースを流れるために、他の電気機器に伝わって誤動作を起こさせるなどの悪影響を及ぼす可能性がある。ノイズには、電源と負荷装置間の伝送路を伝搬するノーマルモードノイズと、伝送路とアース間を伝搬するコモンモードノイズの2種類がある。これらノイズを低減する対策として、ノイズフィルタが用いられる。特に、これら両方のノイズを低減させるノイズフィルタとして、デュアルモードチョークコイルがある。
例えば、特許文献1のノイズフィルタでは、EMIノイズを構成するコモンモードノイズが電源側に伝搬することを抑制するための第1、第2のコモンモードチョークコイルにおける第1のコモンモードチョークコイルに両端に突起部が形成された一対の磁脚を有する第1の磁性体コアを形成し、第2のコモンモードチョークコイルに、第1の磁性体コアと同一構成を有し、両端の突起部が第1の磁性体コアの両端の突起部に空隙を介して対向するように配設された第2の磁性体コアを形成している。さらに、第1、第2の磁性体コアの空隙を介して対向する各磁脚に巻回された同一相の巻線の巻回方向を逆向きとし、この同一相の巻線で形成される磁気回路の磁束で、ノーマルモードノイズに対する高インピーダンスを得ている。これにより、ノーマルモードチョークコイルを除去して、フィルタの小型化を図ることが開示されている。
特開2007−235580号公報
しかしながら、従来のノイズフィルタは、デュアルモードチョークコイルの構成として、2つのコモンモードチョークコイルを、一定間隔のギャップをおいて配置する構成となっているので、このデュアルモードチョークコイルにノーマルモード電流が流れる場合、発生する磁束は、この2つのコモンモードチョークコイルの各半分の領域と2つのコモンモードチョークコイル間のギャップを通る独立した2つの経路で発生する。一方、このデュアルモードチョークコイルにコモンモード電流が流れる場合、発生する磁束は、各コモンモードチョークコイルを経路としてそれぞれほぼ独立に発生し、デュアルモードチョークコイルのコモンモードインダクタンスは、それぞれのコモンモードチョークコイルが有するコモンモードインダクタンスの和にほぼ等しくなり、各コモンモードチョークコイル以外の経路では磁束が発生しにくい構成であるため、それ以上の値とするのは困難であるという課題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コモンモードノイズ及びノーマルモードノイズのいずれにおいても、高い低減効果のあるデュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る第一のデュアルモードチョークコイルは、平板上に、それぞれの軸が直立した4つの柱状体が四角形の四角に設置されているとともに、前記柱状体において、第1の柱状体及び第2の柱状体に対して第3の柱状体及び第4の柱状体が平行に配置されている磁性体からなる下部コアと、前記第1の柱状体に巻回された第1のコイル導体と前記第3の柱状体に巻回された第3のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第1のコイル導体と前記第3のコイル導体が直列に接続されている第1のコイルと、前記第2の柱状体に巻回された第2のコイル導体と前記第4の柱状体に巻回された第4のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第2のコイル導体と前記第4のコイル導体が直列に接続されている第2のコイルと、前記第1の柱状体と前記第2の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第1の上部コアと、前記第3の柱状体と前記第4の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第2の上部コアと、を備え、前記第1の上部コアと前記第2の上部コアとは、間隙が設けられて配置されており、また、前記第1のコイル導体の巻回方向と前記第2のコイル導体の巻回方向とが異なることを特徴とするものである。
また、本発明に係る第二のデュアルモードチョークコイルは、平板上に、それぞれの軸が直立した4つの柱状体が四角形の四角に設置されているとともに、前記柱状体において、第1の柱状体及び第2の柱状体に対して第3の柱状体及び第4の柱状体が平行に配置されている磁性体からなる下部コアと、前記第1の柱状体に巻回された第1のコイル導体と前記第3の柱状体に巻回された第3のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第1のコイル導体と前記第3のコイル導体が並列に接続されている第1のコイルと、前記第2の柱状体に巻回された第2のコイル導体と前記第4の柱状体に巻回された第4のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第2のコイル導体と前記第4のコイル導体が並列に接続されている第2のコイルと、前記第1の柱状体と前記第2の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第1の上部コアと、前記第3の柱状体と前記第4の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第2の上部コアと、を備え、前記第1の上部コアと前記第2の上部コアとは、間隙が設けられて配置されており、また、前記第1のコイル導体の巻回方向と前記第2のコイル導体の巻回方向とが異なることを特徴とすることを特徴とするものである。
また、本発明に係る第一の高周波フィルタは、前記デュアルモードチョークコイルを備え、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間に少なくとも1つのコンデンサが接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る第二の高周波フィルタは、前記デュアルモードチョークコイルを備え、接地端子が設けられているとともに、前記接地端子と前記第1のコイル及び前記第2のコイルとの間にそれぞれ少なくとも1つのコンデンサが接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る車載用モータ一体型電動パワーステアリングは、前記デュアルモードチョークコイルを直流入力部に備えたことを特徴とするものである。
また、本発明に係る車載用充電装置は、前記デュアルモードチョークコイルを交流入力部に備えたことを特徴とするものである。
本発明のデュアルモードチョークコイルによれば、デュアルモードコア部に、複数の磁束経路を発生させることにより、従来例よりもコモンモード電流に対して高いインダクタンスを実現することができ、コモンモードノイズをより大きく低減できるという効果がある。
また、本発明の第一の高周波フィルタによれば、高周波フィルタによれば、デュアルモードチョークコイルを用いて、ノーマルモードノイズ電流の低減効果があるノーマルモードチョークコイルとして利用し、その一対のコイル間に容量回路が付加されていることで、ノーマルモードノイズ電流の高周波に対応した高周波フィルタを実現することができるという効果がある。
また、本発明の第二の高周波フィルタによれば、デュアルモードチョークコイルを用いて、コモンモードノイズ電流の低減効果があるコモンモードチョークコイルとして利用し、接地端子を介して一対のコイル間に容量回路が付加されていることで、コモンモードノイズ電流の高周波に対応した高周波フィルタを実現することができるという効果がある。
また、本発明の車載用モータ一体型電動パワーステアリングによれば、モータを駆動させるインバータ回路のスイッチング動作に伴う、伝導ノイズを低減させるために、デュアルモードチョークコイルをノイズフィルタとして備えることで、1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるという効果がある。
また、本発明の車載用充電装置によれば、充電する電流を制御するインバータ回路のスイッチング動作に伴う、伝導ノイズを低減させるために、デュアルモードチョークコイルをノイズフィルタとして備えることで、1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるという効果がある。
実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成を示す斜視図である。 実施の形態1におけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。 実施の形態1におけるコイル部を示す斜視図である。 実施の形態1におけるデュアルモードチョークコイルの電源及び負荷との接続を示す概略図である。 実施の形態1におけるコイル部の上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態1における上部コアの上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態1における下部コアの上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態1におけるコイル部の上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態1における上部コアの上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態1における下部コアの上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態1におけるコイル配置の他の実施態様を示す平面図である。 実施の形態1におけるデュアルモードコア部に磁性体粉末が含有された弾性体であるゴム材が配置された他の実施態様を示す分解斜視図である。 実施の形態1におけるデュアルモードコア部の第二の実施態様を示す断面図である。 実施の形態1におけるデュアルモードコア部の第三の実施態様を示す断面図である。 実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成を示す斜視図である。 実施の形態2におけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。 実施の形態2におけるコイル部を示す斜視図である。 実施の形態2におけるコイル部の上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態2におけるコイル部の上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態3に係るデュアルモードチョークコイルにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。 実施の形態3における下部コアの上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態3における下部コアの上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態4に係るデュアルモードチョークコイルにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。 実施の形態4における下部コアの上面から見たコモンモード電流に対する図である。 実施の形態4における下部コアの上面から見たノーマルモード電流に対する図である。 実施の形態5に係る高周波フィルタのコイル部の上面から見た図である。 実施の形態5における等価回路図である。 実施の形態6に係る高周波フィルタにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。 実施の形態6におけるコイル部の上面から見た図である。 実施の形態6における等価回路図である。 実施の形態7に係る車載用モータ一体型電動パワーステアリングの分解斜視図である。 実施の形態7におけるEPSの概略回路図である。 実施の形態8に係る車載用充電装置の概略回路図である。 実施の形態8におけるAC/DC変換部の回路図である。
以下、本発明の実施の形態に係るデュアルモードチョークコイル及び高周波フィルタ並びにモータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置の詳細について、図1から図34を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成を示す斜視図であり、図2は、デュアルモードコア部の分解斜視図であり、図3は、コイル部を示す斜視図である。また、図4は、デュアルモードチョークコイルの電源及び負荷との接続を示す概略図である。
まず、図1から図4を用いて、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成について説明する。図1に示すように、デュアルモードチョークコイル1は、デュアルモードコア部2とコイル部3から構成されている。図2に示すように、デュアルモードコア部2は、第1の柱状体5aと第2の柱状体5b及びこれらが形成する軸に対して平行に第3の柱状体5cと第4の柱状体5dが平板5fの上に配置された磁性体からなる下部コア4と、第1の柱状体5aと第2の柱状体5bの上部に接触させる平板状の磁性体からなる第1の上部コア6aと、第1の上部コア6aと間隙7を設けて第3の柱状体5cと第4の柱状体5dの上部に接触させる平板状の磁性体からなる第2の上部コア6bと、で構成されている。また、図3に示すように、コイル部3は、第1の柱状体5aと第3の柱状体5cのそれぞれに、互いに発生する磁束方向が逆になるように巻回された2つのコイル導体が直列に接続された第1のコイル3aと、第2の柱状体5bと第4の柱状体5dのそれぞれに、互いに発生する磁束方向が逆になるように巻回された2つのコイル導体が直列に接続されるとともに、第1の柱状体5aに巻回されたコイル導体により発生する磁束方向と第2の柱状体5bに巻回されたコイル導体により発生する磁束方向とが同じになるように配置された第2のコイル3bと、で構成されている。ここで、上記磁束の方向の定義は、図4に示すように、デュアルモードチョークコイル1が、電源50と負荷60とに接続され、負荷駆動時に流れる電流が、図4に示す電流方向8の場合のものである。第1の柱状体5aと第2の柱状体5bに発生する磁束の方向は、紙面奥側から手前側への方向であり、第3の柱状体5cと第4の柱状体5dに発生する磁束の方向は、紙面手前側から奥側への方向である。なお、電力変換回路等は省略されている。
次に,図5から図7を用いて、実施の形態1におけるデュアルモードチョークコイル1のコモンモード電流に対する動作について説明する。
図5は、第1のコイル3a及び第2のコイル3bの上面図であり、コモンモード電流方向及びコモンモード電流が流れる際に発生する磁束方向を示している.図5において、矢印8は、第1のコイル3a及び第2のコイル3bに流れる電流方向を、磁束方向9aから9dは、それぞれ第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束の方向を示しており、図5から図7では、磁束方向9aと9dは、紙面奥側から手前側への方向を、磁束方向9bと9cは、紙面手前側から奥側への方向をそれぞれ示している。図6は、第1の上部コア6aと第2の上部コア6bの上面図で、コモンモード電流が流れる際に、第1の上部コア6aと第2の上部コア6bに発生する磁束の方向を示しており、同様に、図7は、下部コア4の上面図で、コモンモード電流が流れる際に、下部コア4に発生する磁束の方向を示している。図6と図7において、矢印9は、磁束方向を示している。
第1のコイル3aと第2のコイル3bに、同相電流であるコモンモード電流が流れると、第1の柱状体5aから第4の柱状体5dには、それぞれ図5において、9aから9dに示した方向に磁束が発生する。第1の上部コア6aで発生する磁束について考えると、第1の柱状体5aで発生し、図6において、紙面奥側から手前側方向で第1の上部コア6aに至り、発生する磁束方向が紙面手前側から奥側方向である第2の柱状体5bまたは第3の柱状体5cに吸い込まれる経路を取ろうとする。しかし、第1の柱状体5aから第3の柱状体5cに至る経路には、間隙7が存在し、第1の柱状体5aから第2の柱状体5bに至る経路よりも磁気損失が大きくなるため、第1の柱状体5aから第3の柱状体5cに至る経路には磁束はほぼ発生せず、よって、第1の柱状体5aで発生するほぼ全ての磁束は、第2の柱状体5bに至る経路を取る。同様に、第4の柱状体5dで発生するほぼ全ての磁束は、第3の柱状体5cに至る経路を取る。その結果、図6の磁束方向9で示すように、第1の上部コア6aには、第1の柱状体5aから第2の柱状体5bの方向に磁束が発生し、第2の上部コア6bには、第4の柱状体5dから第3の柱状体5cの方向に磁束が発生する。
一方、下部コア4で発生する磁束について考えると、図7において、第2の柱状体5bで発生する磁束は、紙面手前側から奥側方向で下部コア4に至り、磁束が発生する方向が紙面奥側から手前側方向である第1の柱状体5aまたは第4の柱状体5dに吸い込まれる経路を取ろうとする。その際、第1の上部コア6a、第2の上部コア6bとは異なり、下部コア4には間隙が存在しないので、第2の柱状体5bで発生する磁束は、第1の柱状体5aまたは第4の柱状体5dに至る経路を取る。同様に、第3の柱状体5cで発生する磁束も第1の柱状体5aまたは第4の柱状体5dに至る経路を取る。その結果、図7の磁束方向9で示すように,下部コア4には、第2の柱状体5bから第1の柱状体5aまたは第4の柱状体5d、及び第3の柱状体5cから第1の柱状体5aまたは第4の柱状体5dの方向に磁束が発生する。
したがって、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1にコモンモード電流が流れると、デュアルモードコア部2には、複数の磁束経路が発生し、コモンモード電流に対するインダクタンスを実現することができる。更に、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1では、図7に示したように、下部コア4において第3の柱状体5cから第1の柱状体5aの方向、及び第2の柱状体5bから第4の柱状体5dの方向にも磁束が発生するので、従来例よりも多くの磁束経路が発生し、その結果、従来例よりもコモンモード電流に対して高いインダクタンスを実現することができる。
続いて、図8から図10を用いて、実施の形態1におけるデュアルモードチョークコイル1のノーマルモード電流に対する動作について説明する。
図8は、第1のコイル3a及び第2のコイル3bの上面図であり、ノーマルモード電流方向及びノーマルモード電流が流れる際に発生する磁束方向を示している。図8において、矢印8は、電流の流れる方向を、9aから9dは、それぞれ第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束の方向を示しており、図8から図10では、磁束方向9aと9bは、紙面奥側から手前側への方向を、磁束方向9cと9dは、紙面手前側から奥側への方向をそれぞれ示している。図9は、第1の上部コア6aと第2の上部コア6bの上面図で、ノーマルモード電流が流れる際に、第1の上部コア6aと第2の上部コア6bに発生する磁束方向を示しており、同様に、図10は、下部コア4の上面図で、ノーマルモード電流が流れる際に、下部コア4に発生する磁束方向を示している。図9と図10において、矢印9は、磁束方向を示している。
第1のコイル3aと第2のコイル3bに、逆相電流であるノーマルモード電流が流れると、第1の柱状体5aから第4の柱状体5dには、それぞれ図8において、9aから9dに示した方向に磁束が発生する。第1の上部コア6aで発生する磁束について考えると、第1の柱状体5aで発生し、図9において、紙面奥側から手前側方向で第1の上部コア6aに至り、発生する磁束方向が紙面手前側から奥側方向である第3の柱状体5cまたは第4の柱状体5dに吸い込まれる経路を取ろうとする。ここで、どちらの経路も間隙7が存在するため磁気損失は大きいが、間隙7を通らない他の経路は存在しないため、これらの経路を取らざるを得ず、この2経路のうちで、距離の短い第1の柱状体5aから第3の柱状体5cの経路を取る。よって、第1の柱状体5aで発生するほぼ全ての磁束は、間隙7を介して第3の柱状体5cに至る経路を取る。同様に、第2の柱状体5bで発生するほぼ全ての磁束は、間隙7を介して第4の柱状体5dに至る経路を取る。その結果、図9の磁束方向9で示すように、第1の上部コア6aと第2の上部コア6bには、第1の柱状体5aから第3の柱状体5c、及び第2の柱状体5bから第4の柱状体5dの方向に磁束が発生する。
一方、下部コア4で発生する磁束について考えると、図10において、第3の柱状体5cで発生する磁束は、紙面手前側から奥側方向で下部コア4に至り、磁束が発生する方向が紙面奥側から手前側方向である第1の柱状体5aまたは第2の柱状体5bに吸い込まれる経路を取る。同様に、第4の柱状体5dで発生する磁束も第1の柱状体5aまたは第2の柱状体5bに至る経路を取る。その結果、図10の磁束方向9で示すように、下部コア4には、第3の柱状体5cから第1の柱状体5aまたは第2の柱状体5b、及び第4の柱状体5dから第1の柱状体5aまたは第2の柱状体5bの方向に磁束が発生する。
したがって、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1にノーマルモード電流が流れると、デュアルモードコア部2には、複数の磁束経路が発生し、ノーマルモード電流に対するインダクタンスを実現することができる。更に、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1では、図10に示したように、下部コア4において、第3の柱状体5cから第2の柱状体5bの方向、及び第4の柱状体5dから第1の柱状体5aの方向にも磁束が発生するので、従来例よりも多くの磁束経路が発生し、その結果、従来例よりもノーマルモード電流に対して高いインダクタンスを実現することができる。
ここで、ノーマルモード電流が流れる際に、発生する全ての磁束経路は、間隙7を通過するので、磁束は間隙7に集中する。その結果、デュアルモードコア部2は、磁気飽和を起こしにくく、機器の動作モードである直流または低周波のノーマルモード電流が流れる場合においても、ノーマルモード電流に対するインダクタンスを保持することができる。つまり、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1により、1部品で、コモンモード電流とノーマルモード電流に対し、従来例よりも高いインダクタンスを有するデュアルモードチョークコイルを実現することができる。
また、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1では、デュアルモードコア部が一体型なので、コアが分離型である従来例よりも強固な構造であり、且つ、振動等の外力により間隙寸法が変動しにくい特長を備えている。
また、実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1では、デュアルモードコア部2の第1の上部コア6aと第2の上部コア6b及び下部コア4は直方体の形状であり、柱状体は円柱の形状であるが、本実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1と同様の効果が得られるのであれば、各コアの形状は直方体又は円柱に限定されるものではない。デュアルモードコア部2には、磁性体としてフェライトを使用することができるが、他の磁性体であってもよい。
また、実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1では、コイル部3には、導線状の金属導体を用いているが、厚銅基板の導体パターン等で形成したものであってもよい。
また、図11のコイル配置の他の実施態様の平面図で示すように、コイル部3は、第1のコイル3cと第2のコイル3dに同種のコイルを用いて構成し、第2のコイル3dは、第1のコイル3cをA−A軸に対して反転させたものであってもよい。このように、第1のコイル3cと第2のコイル3dを同種の形状のものにすれば、コイルの種類の数を削減することができる。
また、図12のデュアルモードコア部に磁性体粉末が含有された弾性体であるゴム材が配置された他の実施態様の分解斜視図で示すように、第1の柱状体5aと上部コア6aとの間、第2の柱状体5bと上部コア6aとの間、第3の柱状体5cと上部コア6bとの間、及び第4の柱状体5dと上部コア6bとの間に、磁性体粉末が含有されたゴム材21aから21dをそれぞれ配置する。このように、磁性体粉末が含有されたゴム材21a〜21dを挿入することで、ゴム材が圧縮されることにより、柱状体5a〜5dと上部コア6a,6bとの突合せ部の間隔が小さくなり、コモンモードにおいて高いインダクタンスを実現することが可能となる。また、挿入されるゴム材は、磁性体粉末が含有されたゴム材21a〜21dとしたが、これに限らず、比透磁率が1を越える材質で柱状体5a〜5dと上部コア6a,6bよりも柔らかい物質であればよい。
また、図13のデュアルモードコア部の第二の実施態様の断面図で示すように、図2の断面Bで示すコア部2のコア材の構造を変更してもよい。上部コア61a及び上部コア61bには、それぞれ一体化された2ケの筒状体62aと62b及び62cと62dが設けられており(筒状体62aと62cは、図示せず。)、上部コア61a及び上部コア61bは、平板と筒状体が一体となった磁性体である。筒状体62aから62dの内部に下部コア44の第1の柱状体51aから第4の柱状体51dが嵌合される(第1の柱状体51aと第3の柱状体51cは、図示せず。)。これにより、上部コ61a,61bと下部コア44とが接触する面積が大きくなり、コモンモードにおいて高いインダクタンスを実現することが可能となる。さらに、柱状体にコイル3a,3bが挿入されることで、上部コア61a,61bが固定され、位置決めが容易になる。
また、図14のデュアルモードコア部の第三の実施態様の断面図で示すように、図2の断面Bで示すコア部2のコア材の構造を変更してもよい。上部コア63a及び上部コア63bには、それぞれ一体化された2ケの柱状体64aと64b及び64cと64dが設けられており(柱状体64aと64cは、図示せず。)、上部コア63a及び上部コア63bは、平板と柱状体が一体となった磁性体である。柱状体64aから64dに、それぞれ下部コア45の柱状体52aから52dが接触される(柱状体52aと52cは、図示せず。)。このように、柱状体を下部コアと上部コアの両方に設けてもよく、上述した図2で示すデュアルモードコア部の場合と同様の効果が得られる。
このように、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイルによれば、デュアルモードコア部の構成において、上部コアが複数の平板状の磁性体により構成されていることで、複数の磁束経路を発生させることができ、これにより、従来例よりもコモンモード電流及びノーマルモード電流に対して高いインダクタンスを実現することができ、コモンモードノイズ及びノーマルモードノイズをより大きく低減できるという効果がある。
なお、上記実施の形態では、第1コイル及び第2のコイルは、それぞれ、2つのコイル導体の巻回方向が異なるものを接続して使用する場合について述べたが、2つのコイル導体の巻回方向に依らず、通電時に2つのコイル導体間で互いに発生する磁束方向が異なるように接続してもよい。
実施の形態2.
図15は、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成を示す斜視図であり、図16は、デュアルモードコア部の分解斜視図であり、図17は、コイル部を示す斜視図である。図17に示すように、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1との違いは、コイル部13の構成が異なる点である。
まず、図15から図17を用いて、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイルの全体構成について説明する。図15に示すように、デュアルモードチョークコイル10は、デュアルモードコア部2とコイル部13から構成されている。図16に示すように、デュアルモードコア部2の構成については、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。また、図17に示すように、コイル部13は、第1の柱状体5aと第3の柱状体5cのそれぞれに、互いに発生する磁束方向が逆になるように巻回された2つのコイル導体が並列に接続された第1のコイル13aと、第2の柱状体5bと第4の柱状体5dのそれぞれに、互いに発生する磁束方向が逆になるように巻回された2つのコイル導体が並列に接続されるとともに、第1の柱状体5aに巻回されたコイル導体により発生する磁束方向と第2の柱状体5bに巻回されたコイル導体により発生する磁束方向とが同じになるように配置された第二のコイル13bと、で構成されている。
次に,図18を用いて、実施の形態2におけるデュアルモードチョークコイル10のコモンモード電流に対する動作について説明する。
図17は、第1のコイル13a及び第2のコイル13bの上面図であり、コモンモード電流方向及びコモンモード電流が流れる際に発生する磁束方向を示している。図18において、矢印9は、電流の流れる方向を示し、実線矢印は紙面手前側の第1のコイル13a及び第2のコイル13bの入出力端部での電流の向きを、破線矢印は紙面奥側の第1のコイル13a及び第2のコイル13bの入出力端部での電流の向きをそれぞれ示している。また、磁束方向9aから9dは、それぞれ第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束の方向を示す。図18から分かるように、第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束方向9aから9dは、図5で示した実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1にコモンモード電流が流れた場合と同様である。したがって、コモンモード電流によりデュアルモードコア部2に発生する磁束は、図6及び図7で示した磁束方向と同じになり、その結果、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイル10は、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1と同じく、コモンモード電流に対して、従来例よりも高いインダクタンスを実現することができる。
続いて、図19を用いて、実施の形態2におけるデュアルモードチョークコイル10のノーマルモード電流に対する動作について説明する。
図19は、第1のコイル13a及び第2のコイル13bの上面図で、ノーマルモード電流及びノーマルモード電流が流れる際に、発生する磁束方向を示している。図19において、矢印8は、電流の流れる方向を示し、実線矢印は紙面手前側の第1のコイル13a及び第2のコイル13bの入出力端部での電流の向きを、破線矢印は紙面奥側の第1のコイル13a及び第2のコイル13bの入出力端部での電流の向きをそれぞれ示している。また、磁束方向9aから9dは、それぞれ第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束の方向を示す。図19から分かるように、第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに発生する磁束方向9aから9dは、図8で示した実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1にノーマルモード電流が流れた場合と同様である。したがって、ノーマルモード電流によりデュアルモードコア部2に発生する磁束は、図9及び図10で示した磁束方向と同じになり、その結果、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイル10は、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1と同じく、ノーマルモード電流に対して、従来例よりも高いインダクタンスを実現することができる。
さらに、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイル10では、2つのコイル導体を並列に接続しているので、同じ大きさの入力電流に対して、第1の柱状体5aから第4の柱状体5dに巻かれたコイル導体に流れる電流量は、実施の形態1の場合の約半分となる。したがって、同じ電流量の場合には、コイル部13のコイル導体の断面積を、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイルのコイル部3の断面積よりも小さくすることができ、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1よりも部品全体の寸法の小型化を可能とするとともに、コイル部の巻回構造の形成が容易となる。
このように、実施の形態2に係るデュアルモードチョークコイルによれば、実施の形態1と同様の効果を有するとともに、それぞれのコイルを構成する2つのコイル導体が並列に接続されているので、コイル導体の断面積を小さくすることができ、コイル部の巻回構造の形成が容易となり、デュアルモードチョークコイルの全体の寸法を小型化することができるという効果がある。
実施の形態3.
図20は、実施の形態3に係るデュアルモードチョークコイルにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1との違いは、デュアルモードコア部12の下部コア41に、第1の柱状体5aと第3の柱状体5c及び第2の柱状体5bと第4の柱状体5dの間の側面の一部に、間隙7に対して平行となる方向にそれぞれ切込み部17が設けられている点である。他の構成は、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。
図21と図22に、コモンモード電流とノーマルモード電流に対する下部コア41の磁束をそれぞれ示す。図21及び図22に示す磁束方向9から明らかなように、切込み部17の存在により、図7及び図10に示す磁束方向9と比較して、第1の柱状体5aと第3の柱状体5cとの間、及び第2の柱状体5bと第4の柱状体5dとの間の磁束経路が変化する。つまり、切込み部17によって、下部コア41に発生するコモンモード及びノーマルモードの磁束の調整が可能であり、その結果、デュアルモードチョークコイルのコモンモード及びノーマルモードのインダクタンスを調整することが可能となる。
このように、実施の形態3に係るデュアルモードチョークコイルによれば、下部コアの側面の一部に、上部コアの間隙と平行となる方向に切込み部が設けられていることで、コモンモード及びノーマルモードのインダクタンスを調整することが可能となるという効果がある。
実施の形態4.
図23は、実施の形態4に係るデュアルモードチョークコイルにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図である。実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1との違いは、デュアルモードコア部22の下部コア42に、第1の柱状体5aと第2の柱状体5b及び第3の柱状体5cと第4の柱状体5dの間の側面の一部に、間隙7に対して直交となる方向にそれぞれ切込み部18が設けられている点である。他の構成は、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。
図24と図25に、コモンモード電流とノーマルモード電流に対する下部コア42の磁束をそれぞれ示す。図24及び図25に示す磁束方向9から明らかなように、切込み部18の存在により、図7及び図10に示す磁束方向9と比較して、第1の柱状体5aと第2の柱状体5bとの間、及び第3の柱状体5cと第4の柱状体5dとの間の磁束経路が変化する。ここで、実施の形態1では、ノーマルモードの磁束は、第1の柱状体5aと第2の柱状体5bとの間、及び第3の柱状体5cと第4の柱状体5dとの間には、発生していないので、実施の形態3とは異なり、実施の形態4では、コモンモードの磁束のみ切込み部18の影響を受ける。つまり、切込み部18によって、下部コア42に発生するコモンモードの磁束のみ調整が可能であり、その結果、デュアルモードチョークコイルのコモンモードのみインダクタンスを調整することが可能となる。
このように、実施の形態4に係るデュアルモードチョークコイルによれば、下部コアの側面の一部に、上部コアの間隙と直交する方向に切込み部が設けられていることで、コモンモードのみインダクタンスを調整することが可能となるという効果がある。
実施の形態5.
図26は、実施の形態5に係る高周波フィルタのコイル部の上面から見た図であり、図27は、その等価回路図である。図26に示すように、実施の形態5に係る高周波フィルタは、実施の形態1に係るデュアルモードチョークコイル1の第1のコイル3aと第2のコイル3bとの間に、3個のチップコンデンサ20が接続されたものである。デュアルモードチョークコイルの構成は、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。
図27において、14は、容量回路を示し、15は、ノーマルモードチョーク回路を示す。図27では、第1のコイル3aと第2のコイル3b間に容量回路14とノーマルモードチョーク回路15が交互に接続された高周波フィルタ回路が構成されており、ノーマルモードノイズ電流に対する低減効果が高い回路構成である。
つまり、実施の形態5に係る高周波フィルタは、実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1を用い、ノーマルモードノイズ電流の低減効果が高い高周波フィルタの構成が可能となる。
なお、実施の形態5の高周波フィルタでは、容量回路として3個のチップコンデンサを用いた場合について説明したが、容量回路であれば部品の形態は、チップコンデンサに限定されるものではなく、また、個数も3個に限定されるものでもない。
このように、実施の形態5に係る高周波フィルタによれば、デュアルモードチョークコイルを用いて、ノーマルモードノイズ電流の低減効果があるノーマルモードチョークコイルとして利用し、その一対のコイル間に容量回路が付加されていることで、ノーマルモードノイズ電流の高周波に対応した高周波フィルタを実現することができるという効果がある。
実施の形態6.
図28は、実施の形態6に係る高周波フィルタにおけるデュアルモードコア部の分解斜視図であり、図29は、コイル部の上面から見た図である。図30は、その等価回路図である。図28及び図29に示すように、実施の形態6に係る高周波フィルタは、デュアルモードコア部32の下部コア43を貫通する貫通孔30と、貫通孔30を通って接地線31により接地される接地端子33とが設けられ、接地端子33を介して第1のコイル3aと第2のコイル3bとの間に6個のチップコンデンサ20が接続されたものである。デュアルモードチョークコイルの構成は、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。
図30において、14は、容量回路を示し、19は、コモンモードチョーク回路を示す。図30では、第1のコイル3a及び第2のコイル3bと線対地間に容量回路14とコモンモードチョーク回路19が交互に接続された高周波フィルタ回路が構成されており、コモンモードノイズ電流に対する低減効果が高い回路構成である。
つまり、実施の形態6に係る高周波フィルタは、実施の形態1によるデュアルモードチョークコイル1を用い、コモンモードノイズ電流の低減効果が高い高周波フィルタの構成が可能となる。
なお、実施の形態6の高周波フィルタでは、容量回路として6個のチップコンデンサを用いた場合について説明したが、容量回路であれば部品の形態は、チップコンデンサに限定されるものではなく、また、その個数も6個に限定されるものでもない。
また、実施の形態6の高周波フィルタでは、デュアルモードコア部32の下部コア43に設けられた貫通孔30に接地線31を通しているが、接地端子33により接地できるのであれば、必ずしも貫通孔30を設けて接地線31を通す必要はなく、接地線31を第1の上部コア6a及び第2の上部コア6bと下部コア4との間を通って接地させてもよい。
このように、実施の形態6に係る高周波フィルタによれば、デュアルモードチョークコイルを用いて、コモンモードノイズ電流の低減効果があるコモンモードチョークコイルとして利用し、接地端子を介して一対のコイル間に容量回路が付加されていることで、コモンモードノイズ電流の高周波に対応した高周波フィルタを実現することができるという効果がある。
実施の形態7.
図31は、実施の形態7に係る車載用モータ一体型電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering、以下、EPSと称する。)を示す分解斜視図である。図32は、EPSの概略回路図である。実施の形態7では、EPSにノイズフィルタとしてデュアルモードチョークコイルを備えたものである。
図31に示すように、筐体130に収納されたEPS100には、正側電線123と負側電線124により直流電力が供給される直流電源106が接続されている。
EPS100は、筐体蓋131のコネクタ125を介して導入された正側電線123と負側電線124との間に接続されたコンデンサ102と、正側電線123と負側電線124に接続されたデュアルモードチョークコイル1と、正側電線123及び負側電線124と接地(筐体130)間に、それぞれ接地されたコンデンサ103,104と、ヒートシンク105上に設けられ、直流電力を三相の交流電力に変換するインバータ回路127と、インバータ回路127を制御する制御基板120上に設けられたマイクロコンピュータ121と、制御基板120とヒートシンク105との間に介在された絶縁基板122と、インバータ回路127から出力された交流にて駆動されるモータ126により構成されている。ここで、デュアルモードチョークコイル1、制御基板120、絶縁基板122、ヒートシンク105及びモータ126は、筐体130に収納されている。
次に、EPS100の回路について説明する。デュアルモードチョークコイル1が、直流電源106とインバータ回路127との間に設けられており、インバータ回路127に接続されている。インバータ回路127は、u相の出力用の一対のMOSFET127a,127b、v相の出力用の一対のMOSFET127c,127d、w相の出力用の一対のMOSFET127e,127fでそれぞれ構成され、制御用のマイクロコンピュータ121により直流電力を三相の交流電力に変換する。変換された交流電力にて、モータ126が駆動される。
マイクロコンピュータ121の制御信号により、MOSFET127aから127fがスッチング動作を行う、このスッチング動作に伴って発生する伝導ノイズは、デュアルモードチョークコイル1とコンデンサ102によりデカップリングされ、これらがノイズフィルタとして働くことにより、低減される。
CISPR(国際無線障害特別委員会:International Special Commitee on Radio Interference)により、車載受信機保護のため150kHz〜1,000MHzの周波数帯における無線妨害波の限度値の推奨値が規格CISPR25で規定されている。本実施の形態におけるインバータ回路127のスッチング動作の周波数は、例えば、20kHzであるので、150kHz以上となる20kHzの8倍以上の高調波の伝導ノイズが対象となり、これらを低減させることが要求されている。
EPS100は、自動車に搭載されるので、その伝導ノイズによりカーラジオの聴取に影響を与えないようにしなくてはならない。150kHz〜1.5MHzは、カーラジオに使われる周波数で、自動車メーカから伝導ノイズの低減要求の強い周波数帯である。本実施の形態では、デュアルモードチョークコイル1をEPS100のノイズフィルタとして用いることにより、最も伝導ノイズが大きくなる1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるので、カーラジオの聴取への影響を小さくすることができる。
このように、実施の形態7に係るEPSによれば、モータを駆動させるインバータ回路のスイッチング動作に伴う、伝導ノイズを低減させるために、デュアルモードチョークコイルをノイズフィルタとして備えることで、1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるという効果がある。
実施の形態8.
図33は、実施の形態8に係る車載用充電装置の概略回路図である。図34は、実施の形態8におけるAC/DC変換部の回路図である。車載用充電装置は、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)に搭載されるもので、商用交流電源から車載用2次電池に充電するものである。実施の形態8では、車載用充電装置にノイズフィルタとしてデュアルモードチョークコイルを備えたものである。
図33に示すように、車載用充電装置200には、交流電力を供給する商用交流電源210と、充電対象となる車載用2次電池250が接続されている。さらに、車載用充電装置200は、ノイズフィルタ220と、AC/DC変換部230と、で構成されている。
ノイズフィルタ220は、商用交流電源210の電源線210aと電源線210bとの間に接続されたコンデンサ221と、デュアルモードチョークコイル1と、電源線210a及び電源線210bと接地間にそれぞれ接続されたコンデンサ222,223とで構成されている。
また、AC/DC変換部230は、例えば、図34に示すように、PFC(Power Factor Correction)回路付整流回路231と、インバータ回路232と、絶縁トランス233及び整流回路234とで構成されている。
PFC回路付整流回路231は、ブリッジを構成する4つのダイオード231a〜231dからなる整流回路部と、出力の正極側に接続されたリアクトル231e、リアクトル231eと負極側との間に接続されたスイッチング素子231f、リアクトル231eに接続されたダイオード231g及びダイオード231gと負極側との間に接続された平滑コンデンサ231hで構成されるPFC回路部とからなる。PFC回路は、スイッチング素子231fのスイッチングにより整流の効率を向上させるものである。これにより、商用交流が直流に変換される。
インバータ回路232は、二組のスイッチング素子MOSFET232aと232b及びMOSFET232cと232dとで構成され、これらMOSFET232aから232dを交互にオンオフさせることにより、PFC回路付整流回路231から出力された直流を高周波の交流に変換する。変換された交流は、絶縁トランス233を介して、整流回路234に伝送され、整流回路234にて、直流に変換されて、車載用2次電池の充電に利用される。整流回路234は、PFC回路付整流回路231の整流回路部と同様、ブリッジを構成する4つのダイオード234a〜234dを有し、出力側に接続された平滑コンデンサ234eにより直流として出力する。スイッチング回路232のMOSFET232aから232dをオンオフ動作させ、パルス幅を制御することで出力電流を制御することができる。
本実施の形態におけるインバータ回路232のスッチング動作の周波数は、例えば、65kHzであるので、規格CISPR25で規定されている150kHz以上となる65kHzの3倍以上の高調波の伝導ノイズが対象となり、これらを低減させることが要求されている。
車載用充電装置200は、自動車に搭載されるので、上述したように、その伝導ノイズによりカーラジオの聴取に影響を与えないようにしなくてはならない。本実施の形態では、デュアルモードチョークコイル1を車載用充電装置200のノイズフィルタとして用いることにより、最も伝導ノイズが大きくなる1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるので、カーラジオの聴取への影響を小さくすることができる。
このように、実施の形態8に係る車載用充電装置によれば、充電する電流を制御するインバータ回路のスイッチング動作に伴う、伝導ノイズを低減させるために、デュアルモードチョークコイルをノイズフィルタとして備えることで、1.5MHz以下の周波数帯において、伝導ノイズを大幅に低減することができるという効果がある。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。
1,10 デュアルモードチョークコイル、2,12,22,32 デュアルモードコア部、3 コイル部、3a,3c 第1のコイル,3b,3d 第2のコイル、4,41,42,43,44,45 下部コア、5a〜5d,51a〜51d 第1の柱状体から第4の柱状体、5f 平板、6a,61a,63a 第1の上部コア、6b,61b,63b 第2の上部コア、7 間隙、8 電流方向、9,9a〜9d 磁束方向、13 コイル部、13a 第1のコイル,13b 第2のコイル、14 容量回路、15 ノーマルモードチョーク回路、17,18 切込み部、19 コモンモードチョーク回路、20 チップコンデンサ、21a〜21d 磁性体粉末が含有されたゴム材、30 貫通孔、31 接地線、33 接地端子、62b,62d 筒状体、100 EPS、102 コンデンサ、106 直流電源、121 マイクロコンピュータ、127 インバータ回路、126 モータ、130 筐体、200 車載用充電装置、210 商用交流電源、220 ノイズフィルタ、230 AC/DC変換部、231 PFC回路付整流回路、232 インバータ回路、233 絶縁トランス、234 整流回路、250 車載用2次電池。

Claims (11)

  1. 平板上に、それぞれの軸が直立した4つの柱状体が四角形の四角に設置されているとともに、前記柱状体において、第1の柱状体及び第2の柱状体に対して第3の柱状体及び第4の柱状体が平行に配置されている磁性体からなる下部コアと、
    前記第1の柱状体に巻回された第1のコイル導体と前記第3の柱状体に巻回された第3のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第1のコイル導体と前記第3のコイル導体が直列に接続されている第1のコイルと、
    前記第2の柱状体に巻回された第2のコイル導体と前記第4の柱状体に巻回された第4のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第2のコイル導体と前記第4のコイル導体が直列に接続されている第2のコイルと、
    前記第1の柱状体と前記第2の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第1の上部コアと、
    前記第3の柱状体と前記第4の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第2の上部コアと、を備え、
    前記第1の上部コアと前記第2の上部コアとは、間隙が設けられて配置されており、また、前記第1のコイル導体の巻回方向と前記第2のコイル導体の巻回方向とが異なることを特徴とするデュアルモードチョークコイル。
  2. 平板上に、それぞれの軸が直立した4つの柱状体が四角形の四角に設置されているとともに、前記柱状体において、第1の柱状体及び第2の柱状体に対して第3の柱状体及び第4の柱状体が平行に配置されている磁性体からなる下部コアと、
    前記第1の柱状体に巻回された第1のコイル導体と前記第3の柱状体に巻回された第3のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第1のコイル導体と前記第3のコイル導体が並列に接続されている第1のコイルと、
    前記第2の柱状体に巻回された第2のコイル導体と前記第4の柱状体に巻回された第4のコイル導体の巻回方向が互いに異なるとともに、前記第2のコイル導体と前記第4のコイル導体が並列に接続されている第2のコイルと、
    前記第1の柱状体と前記第2の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第1の上部コアと、
    前記第3の柱状体と前記第4の柱状体の上部に接触された磁性体からなる第2の上部コアと、を備え、
    前記第1の上部コアと前記第2の上部コアとは、間隙が設けられて配置されており、また、前記第1のコイル導体の巻回方向と前記第2のコイル導体の巻回方向とが異なることを特徴とするデュアルモードチョークコイル。
  3. 前記第1の柱状体と前記第3の柱状体及び前記第2の柱状体と前記第4の柱状体の間の前記下部コアの側面の一部に、前記間隙に対して平行方向に切込み部が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデュアルモードチョークコイル。
  4. 前記第1の柱状体と前記第2の柱状体及び前記第3の柱状体と前記第4の柱状体の間の前記下部コアの側面の一部に、前記間隙に対して直交方向に切込み部が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデュアルモードチョークコイル。
  5. 前記第1のコイルと前記第2のコイルとが同種のコイルからなり、前記第2のコイルと前記第1のコイルとが互いに反転された関係にあることを特徴とする請求項1、請求項3及び請求項4のいずれか1項に記載のデュアルモードチョークコイル。
  6. 前記第1の柱状体及び前記第2の柱状体と前記第1の上部コアとの間、並びに前記第3の柱状体及び前記第4の柱状体と前記第2の上部コアとの間に、磁性体粉末が含有された弾性体が配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のデュアルモードチョークコイル。
  7. 前記第1の上部コア及び前記第2の上部コアに一体化した状態で、それぞれ2ケの筒状体が設けられており、前記筒状体の内部に前記第1の柱状体から前記第4の柱状体が嵌合されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のデュアルモードチョークコイル。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の前記デュアルモードチョークコイルを備え、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間に少なくとも1つのコンデンサが接続されていることを特徴とする高周波フィルタ。
  9. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の前記デュアルモードチョークコイルを備え、接地端子が設けられているとともに、前記接地端子と前記第1のコイル及び前記第2のコイルとの間にそれぞれ少なくとも1つのコンデンサが接続されていることを特徴とする高周波フィルタ。
  10. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の前記デュアルモードチョークコイルを直流電源からの入力部に備えたことを特徴とする車載用モータ一体型電動パワーステアリング。
  11. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の前記デュアルモードチョークコイルを交流電源からの入力部に備えたことを特徴とする車載用充電装置。
JP2016506922A 2014-12-03 2015-10-20 デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置 Active JP6038385B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014244667 2014-12-03
JP2014244667 2014-12-03
PCT/JP2015/079504 WO2016088460A1 (ja) 2014-12-03 2015-10-20 デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6038385B2 true JP6038385B2 (ja) 2016-12-07
JPWO2016088460A1 JPWO2016088460A1 (ja) 2017-04-27

Family

ID=56091416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016506922A Active JP6038385B2 (ja) 2014-12-03 2015-10-20 デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10366826B2 (ja)
EP (2) EP3229245B1 (ja)
JP (1) JP6038385B2 (ja)
CN (1) CN107077951B (ja)
WO (1) WO2016088460A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210106008A (ko) * 2019-01-17 2021-08-27 존슨 일렉트릭 인터내셔널 아게 Dc 모터용 emi 필터

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201603209D0 (en) * 2016-02-24 2016-04-06 Cooper Technologies Co PCB transformer
CN105761880B (zh) * 2016-04-20 2017-12-29 华为技术有限公司 一种薄膜电感和电源转换电路
EP3483035A4 (en) * 2016-07-06 2019-08-14 Mitsubishi Electric Corporation ELECTRIC POWER STEERING DEVICE
CN114334399A (zh) * 2016-08-19 2022-04-12 马克西姆综合产品公司 用于低电磁干扰的耦合感应器
JP6561953B2 (ja) * 2016-09-21 2019-08-21 株式会社オートネットワーク技術研究所 磁性コア、及びリアクトル
CN109390118B (zh) * 2017-08-03 2021-06-11 台达电子工业股份有限公司 磁性组件及其适用的电源转换装置
CN109391156B (zh) * 2017-08-03 2020-09-04 台达电子工业股份有限公司 电源转换装置
CN107769391B (zh) * 2017-09-28 2021-05-28 深圳威兹新能源科技有限公司 一种多线圈串联的无线充电系统
JP6936693B2 (ja) 2017-10-23 2021-09-22 株式会社Soken 電力変換装置
JP7006299B2 (ja) 2018-01-22 2022-01-24 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP6879253B2 (ja) * 2018-03-30 2021-06-02 株式会社豊田自動織機 車載用電動圧縮機
DE102018112100A1 (de) * 2018-05-18 2019-12-05 Tdk Electronics Ag Drossel mit hoher Gleichtaktinduktivität
CN108777220B (zh) * 2018-05-28 2022-01-21 台达电子工业股份有限公司 磁性元件及开关电源装置
JP2020009972A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 株式会社東芝 インダクタユニット、非接触給電システムおよび電動車両
JP7157640B2 (ja) 2018-11-28 2022-10-20 株式会社Soken 電力変換装置の制御装置
CN111292921B (zh) * 2018-12-10 2021-08-27 中冶京诚工程技术有限公司 磁环抗干扰方法及装置
KR20200072606A (ko) * 2018-12-12 2020-06-23 현대자동차주식회사 평면형 트랜스포머
US11694832B2 (en) 2019-02-01 2023-07-04 Raytheon Company High voltage high frequency transformer
JPWO2020203354A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08
JP7161447B2 (ja) 2019-06-24 2022-10-26 株式会社Soken 電力変換装置
DE102019123457A1 (de) * 2019-09-02 2021-03-04 Tdk Electronics Ag Tiefpassfilter
DE102019130709A1 (de) 2019-11-14 2021-05-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Filtern mindestens eines Signals
EP4066347A4 (en) 2019-11-25 2024-01-17 Milwaukee Electric Tool Corp CHARGER WITH NANOCRYSTALLINE FERRITE COIL
CN212486379U (zh) 2020-02-27 2021-02-05 台达电子工业股份有限公司 电源模块组装结构
CN111554493B (zh) 2020-05-25 2022-01-25 台达电子企业管理(上海)有限公司 三相变压器组件及功率模块
CN111554471A (zh) 2020-05-25 2020-08-18 台达电子企业管理(上海)有限公司 三相电感及功率模块
CN111726100A (zh) * 2020-05-29 2020-09-29 华为技术有限公司 一种滤波电路以及车载电子设备
DE102021119911A1 (de) * 2020-11-20 2022-05-25 Yun-Kuang Fan Induktive Hybridvorrichtung
FR3116937A1 (fr) * 2020-11-30 2022-06-03 Valeo Systemes De Controle Moteur Composant électronique comprenant un circuit magnétique, et une pluralité de conducteurs électriques
US11728289B2 (en) * 2021-05-26 2023-08-15 Texas Instruments Incorporated Integrated magnetic assembly with conductive field plates
CN113421751B (zh) * 2021-06-18 2023-03-07 台达电子企业管理(上海)有限公司 磁性组件及功率模块
EP4254443A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-04 Schaffner EMV AG Magnetic circuit, magnetic component and method for manufacturing a magnetic component

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5984827U (ja) * 1982-11-30 1984-06-08 岩崎電気株式会社 放電灯用安定器
JP2001230120A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 四脚磁心及び該四脚磁心を用いたコモンモード、ノーマルモードを備えたハイブリッドチョークコイル
JP2002299133A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Tdk Corp ラインフィルタ
JP2006222387A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Toshiba Corp チョークコイル装置
JP2008037380A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Hitachi Ltd 電動パワーステアリング用モータ駆動装置
JP2008172162A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Denso Corp 点火コイル用の軟磁性体
JP2011009985A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Panasonic Corp 車両用充電装置
JP2013501346A (ja) * 2009-07-31 2013-01-10 株式会社タムラ製作所 インダクタ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02229407A (ja) 1989-03-02 1990-09-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> チョークコイル
JPH04103107A (ja) 1990-08-22 1992-04-06 Murata Mfg Co Ltd コモンモードチョークコイル
WO2004055841A1 (ja) * 2002-12-13 2004-07-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 多連チョークコイルおよびそれを用いた電子機器
JP4735469B2 (ja) * 2005-08-31 2011-07-27 Tdk株式会社 スイッチング電源装置
JP2007235580A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Toshiba Corp ノイズフィルタ
CN101521089A (zh) * 2008-11-19 2009-09-02 清流县鑫磁线圈制品有限公司 一种电感器件及其制做方法
US8791782B2 (en) * 2011-01-28 2014-07-29 Uses, Inc. AC power conditioning circuit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5984827U (ja) * 1982-11-30 1984-06-08 岩崎電気株式会社 放電灯用安定器
JP2001230120A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 四脚磁心及び該四脚磁心を用いたコモンモード、ノーマルモードを備えたハイブリッドチョークコイル
JP2002299133A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Tdk Corp ラインフィルタ
JP2006222387A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Toshiba Corp チョークコイル装置
JP2008037380A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Hitachi Ltd 電動パワーステアリング用モータ駆動装置
JP2008172162A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Denso Corp 点火コイル用の軟磁性体
JP2011009985A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Panasonic Corp 車両用充電装置
JP2013501346A (ja) * 2009-07-31 2013-01-10 株式会社タムラ製作所 インダクタ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210106008A (ko) * 2019-01-17 2021-08-27 존슨 일렉트릭 인터내셔널 아게 Dc 모터용 emi 필터
KR102408913B1 (ko) 2019-01-17 2022-06-14 존슨 일렉트릭 인터내셔널 아게 Dc 모터용 emi 필터

Also Published As

Publication number Publication date
CN107077951B (zh) 2019-05-03
JPWO2016088460A1 (ja) 2017-04-27
EP3330981B1 (en) 2020-04-29
EP3229245A1 (en) 2017-10-11
EP3330981A1 (en) 2018-06-06
CN107077951A (zh) 2017-08-18
US20170309395A1 (en) 2017-10-26
EP3229245A4 (en) 2018-08-29
EP3229245B1 (en) 2019-10-02
US10366826B2 (en) 2019-07-30
WO2016088460A1 (ja) 2016-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6038385B2 (ja) デュアルモードチョークコイル及びそれを用いた高周波フィルタ並びに車載用モータ一体型電動パワーステアリング及び車載用充電装置
US8964410B2 (en) Transformer with externally-mounted rectifying circuit board
US20160372250A1 (en) Transformer and Power Converter Using the Same
JP5327289B2 (ja) 電力変換装置
JP7152296B2 (ja) 電力変換装置、及び高電圧ノイズフィルタ
JP5058120B2 (ja) トランス
CN104321842A (zh) 非接触供电变压器
US20150318103A1 (en) Hybrid planar common-mode choke
JP5198497B2 (ja) 電力装置
WO2021152888A1 (ja) ノイズフィルタ、ノイズフィルタ装置、および電力変換装置
JP5462019B2 (ja) 非接触給電装置
JP2020009972A (ja) インダクタユニット、非接触給電システムおよび電動車両
JP2008159817A (ja) リアクトル及びこれを用いた電源装置
JP6780608B2 (ja) コイルユニット
JP5721772B2 (ja) 電力変換装置
JP5771725B2 (ja) Dc−dcコンバータ
JP2016165204A (ja) 電力変換装置
JP2019179907A (ja) コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システム
JP2009033923A (ja) サージ吸収用の端子台及びこの端子台を備えたモータ
JP2019179904A (ja) コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システム
US11398337B2 (en) Automotive variable voltage converter with inductor having diagonal air gap
WO2021199404A1 (ja) 車載充電器
WO2023276797A1 (ja) スイッチング電源装置
JP2020129865A (ja) 送電装置
JP5705263B2 (ja) スイッチング電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161101

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6038385

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250