JP6385630B1 - ノイズフィルタおよび電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

ノイズフィルタ(100)の第一対地コンデンサ(12)および第二対地コンデンサ(13)は、該第一対地コンデンサ(12)の第三接続部から第四接続部へ向かう向きと該第二対地コンデンサ(13)の第五接続部から第六接続部へ向かう向きとのうちの少なくとも一方の向きが、第一線間コンデンサ(11)の第一接続部から第二接続部へ向かう向きに対して、平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。

Description

本願は、例えば半導体素子のスイッチング動作などによって生じる電磁気ノイズを低減するためのノイズフィルタおよび当該ノイズフィルタを備えた電力変換装置に関する。
ノイズフィルタには線間に取り付けられる線間コンデンサ、および、対地との間に接続される対地コンデンサ、が用いられる(例えば、特許文献1参照)。また、加えて、線間に取り付けられる(ノーマルモード)コイル、および、コモンモードコイルが用いられることもある(例えば、非特許文献1参照)。
特開2014−50260号公報
G.Asmanis,et al "Mutual Couplings between EMI Filter Components" Electromagnetic Compatibility(EMC), 2015 IEEE International Symposium、p.p.908−913
従来のノイズフィルタは以上のように構成され、これらのコンデンサは、静電容量だけでなく、コンデンサを構成するための配線によって、意図しないインダクタンス(寄生インダクタンス)を持つ。各コンデンサ同士を近接させて配置すると、寄生インダクタンスを介して電磁結合する。このため、これらの電磁結合によってノイズが流れ出てしまい、各コンデンサが持つノイズのバイパス効果を低減させてしまうため、ノイズが低減しにくくなるという問題点があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、各コンデンサを近接させた場合でもノイズを低減できるノイズフィルタおよび当該ノイズフィルタを備えた電力変換装置を得ることを目的としている。
本願に開示されるノイズフィルタにおいては、
第一配線およびこの第一配線に対向して配置された第二配線で構成される入出力配線と、
一端が前記第一配線と第一接続部により接続され他端が前記第二配線と第二接続部により接続される第一線間コンデンサと、
一端が前記第一配線と第三接続部により接続され他端が接地配線と第四接続部により接続される第一対地コンデンサと、
一端が前記第二配線と第五接続部により接続され他端が前記接地配線と第六接続部により接続される第二対地コンデンサとを備えたノイズフィルタであって、
前記各コンデンサは、前記接地配線が配設された平面の一方面側あるいは他方面側に配設されたものであり、
前記第一対地コンデンサおよび前記第二対地コンデンサは、該第一対地コンデンサの前記第三接続部から前記第四接続部へ向かう向きと該第二対地コンデンサの前記第五接続部から前記第六接続部へ向かう向きとのうちの少なくとも一方の向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置され、
れ、
前記第一対地コンデンサが前記平面の一方面側に配設され、前記第二対地コンデンサが前記平面の他方面側に配設され、前記第一対地コンデンサまたは前記第二対地コンデンサのうちの一方の向きが、前記第1調整角度をなすように配置される構成において、
前記第一対地コンデンサおよび前記第二対地コンデンサは、前記第1調整角度をなすように配置される前記第一対地コンデンサまたは前記第二対地コンデンサの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第1補助角度をなすように配置され
前記第一対地コンデンサが、前記平面と直交する方向から見て、前記第二対地コンデンサと重なる位置に配置される、
ものである。
また、本願に開示される電力変換装置においては、
上記のように構成されたノイズフィルタと、
入力された電圧をスイッチングする半導体スイッチング素子とを備えた、
ものである。
本願に開示されるノイズフィルタおよび電力変換装置は、各コンデンサを近接させた場合でも、各コンデンサが持つノイズのバイパス効果を維持できるため、ノイズを低減できる。
実施の形態1によるノイズフィルタの回路図である。 実施の形態1によるノイズフィルタの図である。模式的に示す模式図である。 角度による電磁結合の量を示す図である。 本実施の形態2によるノイズフィルタの図である。 本実施の形態3によるノイズフィルタの図である。 本実施の形態4によるノイズフィルタの図である。 本実施の形態5によるノイズフィルタの図である。 本実施の形態6によるノイズフィルタの図である。 角度による電磁結合の量を示す図である。 本実施の形態7によるノイズフィルタの図である。 本実施の形態8によるノイズフィルタの図である。 実施の形態9によるノイズフィルタの回路図である。 実施の形態9によるノイズフィルタの図である。 実施の形態9によるノイズフィルタの他の構成例を示す回路図である。 実施の形態9によるノイズフィルタの図である。 実施の形態9によるノイズフィルタを備えた電力変換装置の概略構成図である。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態のノイズフィルタを示す回路図である。
図2Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図2Bは、図2Aにおけるノイズフィルタの上方から、すなわち平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図2Cは、図2Aにおけるノイズフィルタの手前側から、すなわちノイズフィルタの側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
このように構成されたノイズフィルタは、半導体素子のスイッチング動作などによって生じる電磁気ノイズを減衰させるために、系統電源側とノイズの発生源である電気機器(例えばインバータ)との間、系統電源側とノイズの発生源である電力変換装置との間、電気機器と負荷との間、電力変換装置と負荷との間、等に挿入(接続)される。ここで、半導体素子には例えばSi(シリコン)を用いても良く、もしくは、SiC(炭化珪素)、GaN(ガリウムナイトライド、窒化ガリウム)、ダイヤモンド等を材料とするワイドバンドギャップ半導体の素子を用いても良い。
図1において、ノイズフィルタ100は、第一配線2、第二配線3、接地配線4、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13を有する。なお、第一配線2、第二配線3および接地配線4がこの実施の形態における入出力配線である。第一線間コンデンサ11は、第一配線2と第二配線3との間に接続されている。第一対地コンデンサ12は、第一配線2と接地配線4との間に接続されている。第二対地コンデンサ13は、第二配線3と接地配線4との間に接続されている。なお、これらの形状、配置については後述する。単相交流の場合、第一配線2はL線(活線)、第二配線3はN線(中性線)に相当し、図示しないノイズ発生源である例えば単相のインバータに接続されている。また、接地配線4は、大地電位に接続されている。
なお、以降の説明において、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13のそれぞれを区別する必要がない場合は、単にコンデンサと称す。
インバータの半導体素子のスイッチング動作などによって生じる電磁気ノイズA(図1)は、図1における右方である電気機器等からノイズフィルタ100に印加されるが、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13によってバイパスされることで、系統電源側へ漏れ流れ込むノイズを低減することが可能である。
しかしながら、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13にはそれぞれのコンデンサの接続線によって意図しないインダクタンス(寄生インダクタンス)を持つ。このため、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13が近接されて配置されていると、寄生インダクタンスを介して電磁結合(例えば、図1における相互インダクタンスンスM1,M2,M3)する。そして、図1に矢印Bおよび矢印Cで示すような、第一対地コンデンサ12、第二対地コンデンサ13を通るノイズ電流の伝播経路のインダクタンスが大きくなって、各コンデンサが持つノイズのバイパス効果を低減させてしまうため、ノイズフィルタの減衰量が低下してしまう。なお、フィルタの大きさ(容積)を小さくするために第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13を近接して配置することが要請されている。
図2Aにおいて、ノイズフィルタ100は、次のように構成されている。
第一配線2、第二配線3、接地配線4は、薄い平板状の導体で形成され、それぞれ図2Aに示されるような形状に切り欠かれた切欠部が形成されている。第一配線2、第二配線3、接地配線4は、図2Aにおける上下方向に間隔を置いて、上から第一配線2、接地配線4、第二配線3の順に、かつ互いに平行に対向して配置されている。なお、接地配線4が配設された平面P、すなわち接地配線4を含む平面Pがこの実施の形態における予め決められた平面である。
第一線間コンデンサ11は、第一接続部としての接続部111aを有する第一接続線111および第二接続部としての接続部112aを有する第二接続線112を備えている。
第一対地コンデンサ12は、第三接続部としての接続部121aを有する第一接続線121および第四接続部としての接続部122aを有する第二接続線122を備えている。
第二対地コンデンサ13は、第五接続部としての接続部131aを有する第一接続線131および第六接続部としての接続部132aを有する第二接続線132を備えている。
第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13は、第一配線2および接地配線4および第二配線3並びに平面Pの一方面側(図2Aにおける上方面側)において、平面Pと平行に、かつ平面Pと平行な一つの平面上にあるようにして、配置されている。そして、図2Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に配設されている。
なお、以下においては、第一配線2および接地配線4および第二配線3並びに平面Pに対する各コンデンサ11、12、13の位置関係を説明するときに、特に断らない限り代表として平面Pを用いて説明することとする。
第一対地コンデンサ12が、第二対地コンデンサ13の図2Aにおける左方に、平面Pと直交する方向から見たときに第二対地コンデンサ13にほぼ平行にかつ近接して配設されている。また、これら第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、および第一対地コンデンサ12が、図2Aにおける右方から見て、すなわち平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置されている。そして、第一線間コンデンサ11は、接続部111aにより第一配線2に接続され、接続部112aにより第二配線3に接続されている。第一対地コンデンサ12は、接続部121aにより第一配線2に接続され、接続部122aにより接地配線4に接続されている。第二対地コンデンサ13は、接続部131aにより第二配線3に接続され、接続部132aにより接地配線4に接続されている。
図2A、図2Bおよび図2Cにおいて、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、第二対地コンデンサ13のそれぞれの向きD1、D2、D3を次のように定義する。
すなわち、第一線間コンデンサ11の、第一配線2に接続された接続部111aから、第二配線3に接続された接続部112aへ向かう向きをD1とする。
第一対地コンデンサ12の、第一配線2に接続された接続部121aから、接地配線4に接続された接続部122aへ向かう向きをD2とする。
第二対地コンデンサ13の、第二配線3に接続された接続部131aから、接地配線4に接続された接続部132aへ向かう向きをD3とする。
また、向きD1、向きD2、向きD3がなす角度とは、平面Pと直交する方向から見たときの向きD1、向きD2、向きD3がなす角度のことである。
ノイズフィルタ100において、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、その向きD2と向きD3とのうちの少なくとも一方の向きが、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。
具体的には、図2A〜図2Cに示されるように、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13のうち、第一線間コンデンサ11に近接する方の第二対地コンデンサ13の向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見てほぼ180度の第1調整角度をなすように配置されている。
また、ノイズフィルタ100において、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、第1調整角度をなすように配置される第一対地コンデンサ12または第二対地コンデンサ13の一方の向きに対して、他方の向きが、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度を超え360度未満の第1補助角度をなすように配置される。
具体的には、図2A〜図2Cに示されるように、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、平面Pと直交する方向から見てほぼ180度の第1補助角度をなすように配置される。
なお、図2Bにおいて、第一線間コンデンサ11の接続部111aと第一配線2との接続部を黒丸で表し、符号111aおよび2を付している。第一線間コンデンサ11の接続部112aと第二配線3との接続部を黒丸で表し、符号112aおよび3を付している。第一対地コンデンサ12の接続部121aと第一配線2との接続部を黒丸で表し、符号121aおよび2を付している。第一対地コンデンサ12の接続部122aと接地配線4との接続部を黒丸で表し、符号122aおよび4を付している。第二対地コンデンサ13の接続部131aと第二配線3との接続部を黒丸で表し、符号131aおよび3を付している。第二対地コンデンサ13の接続部132aと接地配線4との接続部を黒丸で表し、符号132aおよび4を付している。なお、以下に説明する実施の形態2〜9においても同様の要領で符号を付している。
図3は、向きD1〜D3がなす角度に基づく電磁結合量を実験結果に基づき示した図である。横軸に向きD1〜D3きがなす角度を示し、縦軸に電磁結合の結合量を示す。この結合量の値が低いほど、各コンデンサに付随する寄生インダクタンスを介した電磁結合が低減されることを示す。
前述のように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第1調整角度をなすように配置されている。この場合、図3に示すように、角度180度において、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11に付随する寄生インダクタンスを介した電磁結合の結合量が−1と最も低くなる。
このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。
そのため、従来のもの、例えば向きD1と、向きD3とが、ほぼ0度(同じ方向)となる従来の配置のものに比べて、図1に示した電磁結合が大幅に低減される。
このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサの寄生インダクタンスを介した電磁結合を大幅に低減でき、各コンデンサが持つノイズのバイパス効果を維持できるため、ノイズを低減できる。
またこのように第一線間コンデンサ11に対して第1調整角度をなすように、第二対地コンデンサ13を配置することで、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13との間の静電容量による静電結合を抑制することも可能である。これにより伝導ノイズを抑制できる。
また、前述のように、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、ほぼ180度の第1補助角度をなすように配置されている。このため、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13に付随する寄生インダクタンスを介した電磁結合を大幅に低減し、コンデンサが持つノイズのバイパス効果を維持できるため、ノイズを低減できる。
またこのように第一対地コンデンサ12に対して第1補助角度をなすように、第二対地コンデンサ13を配置することで、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13との間の静電容量による静電結合を抑制することも可能である。これにより伝導ノイズを抑制できる。
なお、上記では、第1調整角度および第1補助角度として、結合量が−1と最も低くなる180度を用いたものを示した。しかしながらこれに限定するものではなく、第1調整角度および第1補助角度として、0度を超え360度未満の角度を用いれば、図3に示したように結合量を1より下に抑えてノイズ抑制効果を得ることができる。
また、第1調整角度および第1補助角度として用いた180度は、前述のように最も電磁結合を低減できる角度であると共に、各コンデンサを実装する場合において実装が容易な角度である。但し、マシン実装を用いず、人手により実装する場合等においては、最大プラスマイナス45度の誤差が生じることがある。よって、第1調整角度は、実装容易な180度を中心としたプラスマイナス45度の公差を含む値とする。
また、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13のうち、第一線間コンデンサ11に近接する方の第二対地コンデンサ13の向きD3を、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、第1調整角度をなすように配置した。第一線間コンデンサ11を介して流れるノイズ電流は、第一対地コンデンサ12、第二対地コンデンサ13を介してそれぞれ流れるノイズ電流よりも大きい。そのため、このようにノイズの大きい第一線間コンデンサ11に近接して、第一線間コンデンサ11との相互インダクタンスが大きい第二対地コンデンサ13の方を第1調整角度をなすように配置することで、より高いノイズ低減効果を得ることができる。
なお、以上では、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13が、平面Pに平行に、かつ平面Pと平行な一つの平面上にあって、平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置されるものを示した。しかし、これに限られるものではなく、各コンデンサ11、12、13が平面Pに平行であって異なる複数の平面上に別々に配置されたものであってもよい。
また、図2では第一配線2、第二配線3、接地配線4は、板状の導体に部分的に切欠き部を設けた特有の形状を有しているが、これらの形状については第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13との接続に適する任意の形状のものでよい。さらに、第一配線2、第二配線3、接地配線4は、平板状の導体で形成された薄板状のものを示したが、板状ではなく断面円形の銅線などで形成されたものであってもよい。
また、以上では、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13のうち、第一線間コンデンサ11に近接する方の第二対地コンデンサ13の向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、第1調整角度をなすように配置されている例を示したが、これに限定するものではない。例えば、第一対地コンデンサ12のみが第1調整角度をなすように配置されていてもよいし、また、例えば、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13との両方が第1調整角度をなすように配置されていてもよい。
さらに、以上は単相交流のノイズフィルタ100について述べたが、直流および三相交流のノイズフィルタについても適用できる。直流の場合、第一配線2はP線(正極)、第二配線3はN線(負極)に相当する。三相交流で、かつ、ノイズ発生源である例えば電気機器または電力変換装置の系統電源側にノイズフィルタを取り付ける場合、第一配線2はR相線もしくはS相線もしくはT相線もしくはN線(中性線)であり、第二配線3は第一配線2以外の相の線に相当する。つまり、第一配線2がR相線の場合、第二配線3はS相線もしくはT相線もしくはN線であり、第一配線2がS相線の場合、第二配線3はR相線もしくはT相線もしくはN線である。第一配線2がT相の場合、N相の場合も同様に、それぞれ第二配線3は、R相線もしくはS相線もしくはN線、R相線もしくはS相線もしくはT相線となる。
三相交流で、かつ、電気機器または電力変換装置の負荷側にノイズフィルタ100を取り付ける場合、第一配線2はU相線もしくはV相線もしくはW相線もしくはN線であり、第二配線3は第一配線2以外の相の線に相当する。つまり、第一配線2がU相線の場合、第二配線3はV相線もしくはW相線もしくはN線であり、第一配線2がV相線の場合、第二配線3はU相線もしくはW相線もしくはN線である。第一配線2がW相の場合、N相の場合も同様に、それぞれ第二配線3は、U相線もしくはV相線もしくはN線、U相線もしくはV相線もしくはW相線となる。
また、上記では、平面Pの一方面側が図2Aにおける上方面側、平面Pの他方面側を図2Aにおける下方面側として説明したが、一方面側が下方面側で、他方面側が上方面側でもよい。
実施の形態2.
図4Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図4Bは、図4Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図4Cは、図4Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
図4Aにおいて、ノイズフィルタ200は、次のように構成されている。
第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13は平面Pの一方面側(図4Aにおける上方面側)に配置される。そして、図4Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に、図4Aにおける平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置される。なお、第一対地コンデンサ12は、第二対地コンデンサ13の左方に第二対地コンデンサ13とほぼ平行にかつ近接して配置されている。
このノイズフィルタ200において、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、その向きD2と向きD3の両方の向きが、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。
具体的には、図4A〜図4Cに示されるように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ135度の第1調整角度をなすように配置される。また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ315度の第1調整角度をなすように配置される。
また、第一対地コンデンサ12は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第1調整角度をなすように配置されつつ、さらに、その向きD2が、第二対地コンデンサ13の向きD3に対しても、平面Pと直交する方向から見てほぼ180度の第1補助角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、第一線間コンデンサ11の向きD1を180度回転させて、第一線間コンデンサ11の向きD1に対する第二対地コンデンサ13の向きD3がなす角度がほぼ315度となるようにしてもよい。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ135度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1/√2に低減できる。このように結合量を−1/√2とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ315度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一対地コンデンサ12と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約1/√2に低減できる。結合量が1/√2となると、結合量が1の時に比較してノイズが3dB下がる。ノイズが3dB下がると、顕著なノイズ低減効果が表れ始めるため、第一線間コンデンサ11と第一対地コンデンサ12とが近接して配置された場合でも十分なノイズ低減効果を得られる。
また、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、180度の第1補助角度をなすように配置される。この場合、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスを介した結合量を−1に低減できる。
このように、第一対地コンデンサ12は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、隣接する第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスとの結合量を低減するように配置されている。
また、向きD1に対して向きD2、D3がなす角度をほぼ135度または315度としたので、図4Aにおける上下方向の寸法の増加を抑制しつつノイズを低減することができる。
実施の形態3.
図5Aは、本願の実施の形態3のノイズフィルタの斜視図である。
図5Bは、図5Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図5Cは、図5Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を側方から見て模式的に示す模式図である。
図5Aにおいて、ノイズフィルタ300は、次のように構成されている。
第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13は、平面Pの一方面側(図5Aにおける上方面側)に配置される。そして、図5Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に、図5Aにおける平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置される。なお、第二対地コンデンサ13にほぼ平行にかつ近接して第一対地コンデンサ12が配置されている。
このノイズフィルタ300において、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、その向きD2と向きD3の両方の向きが、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。
具体的には、図5A〜図5Cに示されるように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ270度の第1調整角度をなすように配置される。
また、第一対地コンデンサ12は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第1調整角度をなすように配置されつつ、さらに、その向きD2が、第二対地コンデンサ13の向きD3に対しても、平面Pと直交する方向から見てほぼ180度の第1補助角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に低減できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ270度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一対地コンデンサ12と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に低減できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第一対地コンデンサ12を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第一対地コンデンサ12とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、180度の第1補助角度をなすように配置される。この場合、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスを介した結合量を−1に低減できる。
このように、第一対地コンデンサ12は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、隣接する第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスとの結合量を低減するように配置されている。
また、第1調整角度として用いた90度、270度は、前述のように結合量を0に低減できる角度であると共に、各コンデンサを実装する場合において実装が容易な角度である。但し、マシン実装を用いず、人手により実装する場合等においては、最大プラスマイナス45度の誤差が生じることがある。よって、第1調整角度は、実装容易な90度、270度を中心としたプラスマイナス45度の公差を含むものとする。
なお、第一線間コンデンサ11の向きD1を180度回転させて、第一線間コンデンサ11の向きD1に対する第二対地コンデンサ13の向きD3がなす角度がほぼ270度の角度となるようにしてもよい。
実施の形態4.
図6Aは、本実施の形態4のノイズフィルタの斜視図である。
図6Bは、図6Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図6Cは、図6Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を側方から見て模式的に示す模式図である。
図6Aにおいて、ノイズフィルタ400は、次のように構成されている。
第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、および第二対地コンデンサ13は、平面Pの一方面側(図6Aにおける上方面側)に配置される。そして、図6Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に、図6Aにおける平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置される。
このノイズフィルタ400において、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、その向きD2と向きD3の両方の向きが、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。
具体的には、図6A〜図6Cに示されるように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見てほぼ180度の角度をなすように配置される。
また、第一対地コンデンサ12は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第1調整角度をなすように配置されつつ、さらに、その向きD2が、第二対地コンデンサ13の向きD3に対しても、平面Pと直交する方向から見てほぼ90度の第1補助角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、第一線間コンデンサ11の向きD1を180度回転させて、第一線間コンデンサ11の向きD1に対する第二対地コンデンサ13の向きD3がなす第1調整角度がほぼ270度の角度となるようにしてもよい。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に抑制できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一対地コンデンサ12と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第一対地コンデンサ12を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第一対地コンデンサ12とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、90度の第1補助角度をなすように配置される。この場合、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスを介した結合量を0に低減できる。
このように、第一対地コンデンサ12は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、隣接する第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスとの結合量を低減するように配置されている。
実施の形態5.
図7Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図7Bは、図7Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図7Cは、図7Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
図7Aにおいて、ノイズフィルタ500は、次のように構成されている。
ノイズフィルタ500は、第二線間コンデンサ14を備える。
第二線間コンデンサ14は、第七接続部としての接続部141aを有する第一接続線141および第八接続部としての接続部142aを有する第二接続線142を備えている。
第二線間コンデンサ14は、図7Aにおける第一線間コンデンサ11の右方に第一線間コンデンサ11と並べて平行に配置されている。
第二線間コンデンサ14、第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12は、平面Pの一方面側(図7Aにおける上方面側)に配置される。そして図7Aにおける右方から第二線間コンデンサ14、第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に、図7Aにおける平面Pに平行な方向から見て重なる位置に配置される。そして、第二線間コンデンサ14は、接続部141aにより第一配線2に接続され、接続部142aにより第二配線3に接続されている。
なお、第二線間コンデンサ14の第一配線2に接続された接続部141aから第二配線3に接続された接続部142aへ向かう向きをD4とする。
このノイズフィルタ500において、上記実施の形態2〜4と同様に、第一対地コンデンサ12および第二対地コンデンサ13は、その向きD2と向きD3の両方の向きが、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置される。
具体的には、図7A〜図7Cに示されるように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ180度の第1調整角度をなすように配置される。また、第一対地コンデンサ12は、向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ270度の第1調整角度をなすように配置される。
また、第一対地コンデンサ12は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第1調整角度をなすように配置されつつ、さらに、その向きD2が、第二対地コンデンサ13の向きD3に対しても、平面Pと直交する方向から見てほぼ90度の第1補助角度をなすように配置される。
更に、本実施の形態のノイズフィルタ500では、第二線間コンデンサ14の向きD4が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第2調整角度をなすように配置される。
具体的には、図7A〜図7Cに示されるように、第二線間コンデンサ14は、その向きD4が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、180度の第2調整角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12は、その向きD2が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ270度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一対地コンデンサ12と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に低減できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、90度の第1補助角度をなすように配置される。この場合、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスを介した結合量を0に低減できる。
このように、第一対地コンデンサ12は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、隣接する第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスとの結合量を低減するように配置されている。
さらに、第二線間コンデンサ14は、その向きD4が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第2調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二線間コンデンサ14と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二線間コンデンサ14を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二線間コンデンサ14とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
実施の形態6.
図8Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図8Bは、図8Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図8Cは、図8Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
図9は、平面Pの一方面側に配置されたコンデンサの向きと、平面Pの他方面側に配置されたコンデンサの向きとがなす角度に基づく電磁結合量を実験結果に基づき示した図である。
図8Aにおいて、ノイズフィルタ600は、次のように構成されている。
第一線間コンデンサ11および第二対地コンデンサ13は平面Pの一方面側(図8Aにおける上方面側)に配置される。そして、図8Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13の順に、図8Aにおける平面Pと平行な方向から見て重なる位置に配置される。
また、図8Cに示すように、第一対地コンデンサ12は、平面Pの他方面側(図8Aにおける下方面側)に、平面Pと直交する方向から見て、第二対地コンデンサ13と上下方向に重なる位置に配置される。
なお、図8Bにおいて、図示の都合上、平面Pの他方面側(図8Aにおける下方面側)に位置する第一対地コンデンサ12を点線にて表し、かつ第二対地コンデンサ13の左方に並べて図示している。
このノイズフィルタ600において、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13のうち、平面Pの一方面側に配設される第二対地コンデンサ13の向きD3が、平面Pと直交する方向から見て、第一線間コンデンサ11の向きD1に対してほぼ180度の第1調整角度をなすように配置される。
また、このように第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13とが、平面Pの一方面側と他方面側にそれぞれ配置される構成においては、第一対地コンデンサ12は、上記第1調整角度をなすように配置される第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第1補助角度をなすように配置される。
具体的には、平面Pの他方面側に配置される第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように、平面Pの一方面側に配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ0度の第1補助角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、平面Pの他方面側に配置された第一対地コンデンサ12の向きD2は、上記第1調整角度をなすように配置された第二対地コンデンサ13の向きD3に対して、ほぼ0度の第1補助角度をなすように配置される。
図9に示したように、平面Pの一方面側に配置されたコンデンサの向きと、平面Pの他方面側に配置されたコンデンサの向きとがなす角度に基づく電磁結合量は、角度0度(360度)において−1と最も低くなる。よって、平面Pの一方面側に配値された第二対地コンデンサ13と、平面Pの他方面側に配置された第一対地コンデンサ12の寄生インダクタンスを介した結合量を−1に低減できる。
また、第一対地コンデンサ12は、平面Pと直交する方向から見て、第二対地コンデンサ13と上下方向に重なる位置に配置されるため、より効果的に磁場を打ち消して電磁結合を大幅に低減できる。
また、平面Pの他方面側に第一対地コンデンサ12を配置する構成としたため、図8Aにおける左右方向の寸法の増加を抑制しつつノイズを低減することができる。
なお、ここでは、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13は、平面Pの一方面側(上方面側)に配置されており、第一対地コンデンサ12は、平面Pの他方面側(下方面側)に配置されている場合について述べたが、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13とが入れ替わって配置されていてもよい。すなわち、第一線間コンデンサ11と第一対地コンデンサ12が、平面Pの一方面側に配置されており、第二対地コンデンサ13が、平面Pの他方側に配置されていてもよい。
また、平面Pの他方面側に配置される第一対地コンデンサ12を、平面Pと直交する方向から見て、第二対地コンデンサ13と重ならないように、例えば、図8Aにおける左方側にずらすように配置してもよい。この場合、第一線間コンデンサ11を、平面Pの他方面側であって第二対地コンデンサ13の真下に位置するように配置してもよい。
実施の形態7.
図10Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図10Bは、図10Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図10Cは、図10Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
本実施の形態のノイズフィルタ700は、前述の実施の形態6のノイズフィルタ600から第一線間コンデンサ11の向きD1のみを変更した構成である。実施の形態6におけるノイズフィルタ600の第一線間コンデンサ11の向きD1は、図8の紙面手前側から奥側に向かう方向であった。本実施の形態7のノイズフィルタ700では、第一線間コンデンサ11の向きD1は、図10Aにおける紙面左側から右側に向かう方向に配置される。
このノイズフィルタ700において、第一対地コンデンサ12と第二対地コンデンサ13のうち、平面Pの一方面側に配設される第二対地コンデンサ13の向きD3が、平面Pと直交する方向から見てほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、第一線間コンデンサ11の向きD1を180度回転させて、第一線間コンデンサ11の向きD1に対する第二対地コンデンサの向きD3がなす第1調整角度がほぼ270度の角度となるようにしてもよい。
このように、第二対地コンデンサ13は、その向きD3が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ90度の第1調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二対地コンデンサ13と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に抑制できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第二対地コンデンサ13を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第二対地コンデンサ13とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、平面Pの一方面側に配値された第一対地コンデンサ12と、平面Pの他方面側に配置された第二対地コンデンサ13の寄生インダクタンスを介した結合量を−1に低減できる。また、平面Pの他方面側に第一対地コンデンサ12を配置する構成としたため、図10Aにおける左右方向の寸法の増加を抑制しつつノイズを低減することができる。
実施の形態8.
図11Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図11Bは、図11Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す説明図である。
図11Cは、図11Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときの各コンデンサの配置を模式的に示す模式図である。
図11Aにおいて、ノイズフィルタ800は、次のように構成されている。
ノイズフィルタ800は、第二線間コンデンサ14を備える。
第二線間コンデンサ14は、第七接続部としての接続部141aを有する第一接続線141および第八接続部としての接続部142aを有する第二接続線142を備えている。
第二線間コンデンサ14は、図11Aにおける第一線間コンデンサ11の下方であって、平面Pの他方面側(図11Aにおける下方面側)に、第一線間コンデンサ11と上下方向すなわち平面Pと直交する方向に重なる位置に配置されている。
第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12は、平面Pの一方面側に、かつ図11Aにおける右方から第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に、平面Pと平行な方向から見て重なる位置にして配置されている。そして、第二線間コンデンサ14は、接続部141aが第一配線2に接続され、接続部142aが第二配線3に接続されている。
なお、図11Bにおいて、図示の都合上、平面Pの他方面側(図11Aにおける下方面側)に位置する第二線間コンデンサ14を点線にて表し、かつ第一線間コンデンサ11の右方に並べて図示している。
このノイズフィルタ800において、第二線間コンデンサ14の向きD4が、第一線間コンデンサの向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第2調整角度をなすように配置される。
具体的には、図11Bおよび図11Cに示されるように、第二線間コンデンサ14の向きD4は、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ0度(360度)の第2調整角度をなすように配置されている。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第二線間コンデンサ14は、その向きD4が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ0度(360度)の第2調整角度をなすように配置される。こうして、図9に示したように、平面Pの一方面側に配置される第一線間コンデンサ11と、平面Pの他方面側に配置される第二線間コンデンサ14の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二線間コンデンサ14を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二線間コンデンサ14とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
実施の形態9.
図12は、本実施の形態のノイズフィルタを示す回路図である。
図13Aは、本実施の形態のノイズフィルタの斜視図である。
図13Bは、図13Aにおけるノイズフィルタを、平面Pと直交する方向から見たときのコンデンサおよびコイルの配置を模式的に示す説明図である。
図13Cは、図13Aにおけるノイズフィルタを側方から見たときのコンデンサおよびコイルの配置を模式的に示す模式図である。
図12、13において、ノイズフィルタ900は、次のように構成されている。
ノイズフィルタ900は、第一コイル15、第二コイル16を備える。
第一コイル15は、第九接続部としての接続部151aを有する第一接続線151および第十接続部としての接続部152aを有する第二接続線152を備えている。また、第二コイル16は、第十一接続部としての接続部161aを有する第一接続線161および第十二接続部としての接続部162aを有する第二接続線162を備えている。
第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、第二対地コンデンサ13、第一コイル15、第二コイル16は、平面Pの一方面側(図13Aにおける上方面側)に配置される。そして、図13Aにおける右方から第二コイル16、第一コイル15、第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に配置されている。
第一コイル15は、その一端が接続部151aにより、他端が接続部152aにより、第一配線2に直列接続される。また、第二コイル16は、その一端が接続部161aにより、他端が接続部162aにより、第二配線3に直列接続されている。
図13A、図13Bおよび図13Cにおいて、第一コイル15、第二コイル16のそれぞれの向きD5、D6を次のように定義する。
すなわち、第一コイル15の第一配線2に接続された接続部151aから同じく第一配線2に接続された接続部152aへ向かう向きをD5とする。
第二コイル16の第二配線3に接続された接続部161aから同じく第二配線3に接続された接続部162aへ向かう向きをD6とする。
ノイズフィルタ900において、第一コイル15および第二コイル16は、その向きD5と向きD6が、第一線間コンデンサの向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度を超え360度未満の第3調整角度をなすように配置される。
具体的には、図13A〜13Cに示されるように、第一コイル15は、その向きD5が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直行する方向から見て、ほぼ270度の第3調整角度をなすように配置される。また、第二コイル16は、その向きD6が、第一線間コンデンサの向きD1に対して、平面Pと直行する方向から見て、ほぼ180度の第3調整角度をなすように配置される。
また、ノイズフィルタ900において、第一コイル15および第二コイル16は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第3調整角度をなすように配置されつつ、さらに、第一コイル15の向きD5または第二コイル16の向きD6の向きの一方が、他方の向きに対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第2補助角度をなすように配置される。
具体的には、図13A〜図13Cに示されるように、第一コイル15の向きD5は、第二コイル16のD6に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第2補助角度をなすように配置される。
このようにノイズフィルタ900において、第一コイル15および第二コイル16は、その向きD5またはD6の一方の向きが他方の向きに対して、第2補助角度をなすとともに、第一線間コンデンサ11に対して第3調整角度をそれぞれがなして配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第一コイル15は、その向きD5が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ270度の第3調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一コイル15と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に抑制できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第一コイル15を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第一コイル15とが近接して配置された場合でも電磁結合(図12における相互インダクタンスンスM4)を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第二コイル16は、その向きD6が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第3調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二コイル16と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二コイル16を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二コイル16とが近接して配置された場合でも電磁結合(図12における相互インダクタンスンスM5)を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一コイル15の向きD5は、第二コイル16の向きD6に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第2補助角度をなすように配置される。この場合、第一コイル15と第二コイル16の寄生インダクタンスを介した結合量を0に低減できる。
このように、第一コイル15および第二コイル16は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、互いの寄生インダクタンスの結合量(図12における相互インダクタンスンスM6)を低減するように配置されている。
上記では、第一コイル15と第二コイル16が共に平面Pの一方面側に配設された例を示したが、第一コイル15が平面Pの一方面側に配設され、第二コイル16が平面Pの他方面側に配設されてもよい。この場合、平面Pの他方面側に配設された第二コイル16は、第3調整角度をなすように配置される第一コイル15の向きD5に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第2補助角度をなすように配置してもよい。この場合、第一コイル15を、平面Pと直交する方向から見て、第二コイル16と上下に重なる位置に配置すると、電磁結合を更に低減できる。
また、このように、第3調整角度、第2補助角度を用いた配置構成とすることで、第一コイル15と第一線間コンデンサ11との間、第二コイル16と第一線間コンデンサ11との間、または第一コイル15と第二コイル16との間、の静電容量による静電結合を抑制される効果を得ることもできる。
なお、以上では、第一コイル15が第一配線2に配置されており、かつ、第二コイル16が第二配線3に配置されている構成を示した。しかしながらこの構成に限るものではなく、第一コイル15のみを第一配線2に配置した構成でもよく、あるいは、第二コイル16のみが第二配線3に配置した構成でもよい。
また、第一コイル15、第二コイル16は、上記に示したようなそれぞれ2つの端子を有するものに限るものではなく、それぞれ4つの端子を持ち、第一配線2と第二配線3において同相で流れるコモンモード電流に対するコモンモードコイルでもよい。
以下、図を用いてコモンモードコイルを用いたノイズフィルタについて説明する。
図14は、図12および図13で示したノイズフィルタ900と異なる構成のノイズフィルタ900aを示す回路図である。
図15は、図14に示すノイズフィルタ900aを、平面Pと直交する方向から見たときのコンデンサおよびコイルの配置を模式的に示す説明図である。
図14、15において、ノイズフィルタ900aは、次のように構成されている。
ノイズフィルタ900aは、第一コモンモードコイル25、第二コモンモードコイル26を備える。
第一コモンモードコイル25は、第一配線2に直列接続される第三コイル17と、第二配線3に直列接続される第四コイル18とで形成される。
第三コイル17は、一端に第十三接続部としての接続部171aを有する第一接続線171と、他端に第十四接続部としての接続部172aを有する第二接続線172を備えている。また、第四コイル18は、一端に第十五接続部としての接続部181aを有する第一接続線181と、他端に第十六接続部としての接続部182aを有する第二接続線182を備えている。
第二コモンモードコイル26は、第一配線2に直列接続される第五コイル19と、第二配線3に直列接続される第六コイル20とで形成される。
第五コイル19は、一端に第十七接続部としての接続部191aを有する第一接続線191と、他端が第十八接続部としての接続部192aを有する第二接続線192を備えている。また、第六コイル20は、一端が第十九接続部としての接続部201aを有する第一接続線201と、他端が第二十接続部としての接続部202aを有する第二接続線202を備えている。
ノイズフィルタ900aの配置構成は、前述のノイズフィルタ900において、第一コイル15を第一コモンモードコイル25に、第二コイル16を第二コモンモードコイル26に置き換えた構成である。すなわち、第一線間コンデンサ11、第一対地コンデンサ12、第二対地コンデンサ13、第一コモンモードコイル25、第二コモンモードコイル26は、平面Pの一方面側に配置される。そして、図15における右方から第二コモンモードコイル26、第一コモンモードコイル25、第一線間コンデンサ11、第二対地コンデンサ13、第一対地コンデンサ12の順に配置されている。
第一コモンモードコイル25の第三コイル17は、その一端が接続部171aにより、他端が接続部172aにより、第一配線2に直列接続される。また、第一コモンモードコイル25の第四コイル18は、その一端が接続部181aにより、他端が接続部182aにより、第二配線3に直列接続されている。
第二コモンモードコイル26の第五コイル19は、その一端が接続部191aにより、他端が192aにより、第一配線2に直列接続される。また、第二コモンモードコイル26の第六コイル20は、その一端が201aにより、他端が202aにより、第二配線3に直列接続される。
図15において、第一コモンモードコイル25、第二コモンモードコイル26のそれぞれの向きD7、D8を次のように定義する。
すなわち、第一コモンモードコイル25の第三コイル17の第一配線2に接続された接続部171aから同じく第一配線2に接続された接続部172aへ向かう向きをD7とする。
第二コモンモードコイル26の第五コイル19の第一配線2に接続された接続部191aから同じく第一配線2に接続された接続部192aへ向かう向きをD8とする。
そしてノイズフィルタ900aにおいて、第一コモンモードコイル25および第二コモンモードコイル26は、その向きD7と向きD8が、第一線間コンデンサの向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、反時計回りに、0度を超え360度未満の第4調整角度をなすように配置される。
具体的には、図15に示されるように、第一コモンモードコイル25は、その向きD7が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ270度の第4調整角度をなすように配置される。また、第二コモンモードコイル26は、その向きD8が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ180度の第4調整角度をなすように配置される。
また、ノイズフィルタ900aにおいて、第一コモンモードコイル25および第二コモンモードコイル26は、このように第一線間コンデンサ11の向きD1に対して第4調整角度をなすように配置されつつ、さらに、第一コモンモードコイル25の向きD7または第二コモンモードコイル26の向きD8の向きの一方が、他方の向きに対して、平面Pと直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第3補助角度をなすように配置される。
具体的には、図15に示されるように、第一コモンモードコイル25の向きD7は、第二コモンモードコイル26のD8に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第3補助角度をなすように配置される。
このようにノイズフィルタ900aにおいて、第一コモンモードコイル25および第二コモンモードコイル26は、その向きD7またはD8の一方の向きが他方の向きに対して、第3補助角度をなすとともに、第一線間コンデンサ11に対して第4調整角度をそれぞれがなして配置される。
その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、第一コモンモードコイル25は、その向きD7が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ270度の第4調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第一コイル15と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約0に抑制できる。このように、結合量を0に抑制した構成においては、第一線間コンデンサ11を流れる電流によって形成される磁場と、第一コモンモードコイル25を流れる電流によって形成される磁場との対向面積がほぼ0となって相互に電磁結合しにくくなる。このため、第一線間コンデンサ11と第一コモンモードコイル25とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第二コモンモードコイル26は、その向きD8が、第一線間コンデンサ11の向きD1に対して、ほぼ180度の第4調整角度をなすように配置される。こうして、図3に示したように、第二コモンモードコイル26と第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスを介した結合量を約−1に低減できる。このように結合量を−1とした構成においては、第一線間コンデンサ11および第二コモンモードコイル26を流れる電流によって形成される磁場が相互に打消しあう。このため、第一線間コンデンサ11と第二コモンモードコイル26とが近接して配置された場合でも電磁結合を大幅に低減でき、ノイズを低減できる。
また、第一コモンモードコイル25の向きD7は、第二コモンモードコイル26の向きD8に対して、平面Pと直交する方向から見て、ほぼ90度の第3補助角度をなすように配置される。この場合、第一コモンモードコイル25と第二コモンモードコイル26の寄生インダクタンスを介した結合量を0に低減できる。
このように、第一コモンモードコイル25および第二コモンモードコイル26は、第一線間コンデンサ11の寄生インダクタンスとの結合量を低減しつつ、互いの寄生インダクタンスの結合量を低減するように配置されている。
上記では、第一コモンモードコイル25と第二コモンモードコイル26が共に平面Pの一方面側に配設された例を示したが、第一コモンモードコイル25が平面Pの一方面側に配設され、第二コモンモードコイル26が平面Pの他方面側に配設されてもよい。この場合、平面Pの他方面側に配設された第二コモンモードコイル26は、第4調整角度をなすように配置される第一コモンモードコイル25の向きD7に対して、平面Pと直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第3補助角度をなすように配置してもよい。この場合、第一コモンモードコイル25を、平面Pと直交する方向から見て、第二コモンモードコイル26と上下に重なる位置に配置することで、電磁結合をさらに低減できる。
また、このように、第4調整角度、第3補助角度を用いた配置構成とすることで、第一コモンモードコイル25と第一線間コンデンサ11との間、第二コモンモードコイル26と第一線間コンデンサ11との間、または第一コモンモードコイル25と第二コモンモードコイル26との間、の静電容量による静電結合を抑制される効果を得ることもできる。
なお、以上では、第一コモンモードコイル25と第二コモンモードコイル26との両方を第一配線2、第二配線3に配置されている構成を示した。しかしながらこの構成に限るものではなく、第一コモンモードコイル25あるいは第二コモンモードコイル26の一方のみを配置した構成でもよい。
上記各実施の形態において示したノイズフィルタは、実施の形態1において説明したように、半導体素子のスイッチング動作などによって生じる電磁気ノイズを減衰させるために、系統電源側とノイズの発生源である電気機器(例えばインバータ)との間、系統電源側とノイズの発生源である電力変換装置との間、電気機器と負荷との間、電力変換装置と負荷との間、等に挿入(接続)される。
ここで、系統電源側とノイズの発生源である電力変換器との間に、実施の形態9に示したノイズフィルタ900を接続した場合の電力変換装置1000の構成例を図を用いて示す。
図14は、ノイズフィルタ900を備えた電力変換装置1000の概略構成図である。
電力変換装置1000は、半導体スイッチング素子41を備えて電力変換を行う電力変換器40と、ノイズフィルタ900とを備える。ノイズフィルタ900は、電源30と電力変換器40との間に設けられて、電力変換器40の半導体スイッチング素子41のスイッチング動作により生じるノイズを減衰する。
ノイズフィルタ900は、各コンデンサおよびコイルを近接させて配置することで小型でありつつ高いノイズ低減効果を有する。よって、このようなノイズフィルタ900を備えることで、小型で且つ高いノイズ低減効果を有する高性能の電力変換装置1000を提供できる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
2 第一配線、3 第二配線、4 接地配線、11 第一線間コンデンサ、12 第一対地コンデンサ、13 第二対地コンデンサ、14 第二線間コンデンサ、100 ノイズフィルタ、111a,112a,121a,122a 接続部、131a,132a,141a,142a 接続部、200〜800 ノイズフィルタ、15 第一コイル、16 第二コイル、25 第一コモンモードコイル、26 第二コモンモードコイル、1000 電力変換装置。

Claims (15)

  1. 第一配線およびこの第一配線に対向して配置された第二配線で構成される入出力配線と、
    一端が前記第一配線と第一接続部により接続され他端が前記第二配線と第二接続部により接続される第一線間コンデンサと、
    一端が前記第一配線と第三接続部により接続され他端が接地配線と第四接続部により接続される第一対地コンデンサと、
    一端が前記第二配線と第五接続部により接続され他端が前記接地配線と第六接続部により接続される第二対地コンデンサとを備えたノイズフィルタであって、
    前記各コンデンサは、前記接地配線が配設された平面の一方面側あるいは他方面側に配設されたものであり、
    前記第一対地コンデンサおよび前記第二対地コンデンサは、該第一対地コンデンサの前記第三接続部から前記第四接続部へ向かう向きと該第二対地コンデンサの前記第五接続部から前記第六接続部へ向かう向きとのうちの少なくとも一方の向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第1調整角度をなすように配置され、
    前記第一対地コンデンサが前記平面の一方面側に配設され、前記第二対地コンデンサが前記平面の他方面側に配設され、前記第一対地コンデンサまたは前記第二対地コンデンサのうちの一方の向きが、前記第1調整角度をなすように配置される構成において、
    前記第一対地コンデンサおよび前記第二対地コンデンサは、前記第1調整角度をなすように配置される前記第一対地コンデンサまたは前記第二対地コンデンサの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第1補助角度をなすように配置され
    前記第一対地コンデンサが、前記平面と直交する方向から見て、前記第二対地コンデンサと重なる位置に配置される、
    ノイズフィルタ。
  2. 前記第1調整角度は、180度を中心にプラスマイナス45度以内、90度を中心にプラスマイナス45度以内、270度を中心にプラスマイナス45度以内、のいずれかである、
    請求項1に記載のノイズフィルタ。
  3. 一端が前記第一配線と第七接続部により接続され他端が前記第二配線と第八接続部により接続される第二線間コンデンサを有するものであって、
    かつ前記第二線間コンデンサと前記第一線間コンデンサとが隣接して前記平面の一方面側に配設され、
    前記第二線間コンデンサの前記第七接続部から前記第八接続部へ向かう向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第2調整角度をなすように配置される、
    請求項1または請求項に記載のノイズフィルタ。
  4. 一端が前記第一配線と第七接続部により接続され他端が前記第二配線と第八接続部により接続される第二線間コンデンサを有するものであって、
    かつ前記第一線間コンデンサが前記平面の一方面側に配設され、前記第二線間コンデンサが前記平面の他方面側に配設され、
    前記第二線間コンデンサの前記第七接続部から前記第八接続部へ向かう向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第2調整角度をなすように配置される、
    請求項1または請求項に記載のノイズフィルタ。
  5. 一端が第九接続部により、他端が第十接続部により、前記第一配線に直列接続される第一コイルと、
    一端が第十一接続部により、他端が第十二接続部により、前記第二配線に直列接続される第二コイルと、を有するものであって、
    前記第一コイルおよび前記第二コイルは、該第一コイルの前記第九接続部から前記第十接続部へ向かう向きと該第二コイルの前記第十一接続部から前記第十二接続部へ向かう向きとのうちの少なくとも一方の向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第3調整角度をなすように配置される、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載のノイズフィルタ。
  6. 前記第一コイルと前記第二コイルと前記第一線間コンデンサとが、前記平面の一方面側に配設される構成において、
    前記第一コイルおよび前記第二コイルは、前記第一コイルまたは前記第二コイルの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第2補助角度をなすように配置される、
    請求項に記載のノイズフィルタ。
  7. 前記第一コイルと前記第二コイルとが、前記平面の一方面側において前記第一線間コンデンサに隣接して配設される構成において、
    前記第一コイルおよび前記第二コイルは、
    前記第一コイルまたは前記第二コイルの一方の向きに対して他方の向きが前記第2補助角度をなすとともに、前記第一線間コンデンサに対して前記第3調整角度をそれぞれがなして配置される、
    請求項に記載のノイズフィルタ。
  8. 前記第一コイルが前記平面の一方面側に配設され、前記第二コイルが前記平面の他方面側に配設され、前記第一コイルまたは前記第二コイルのうちの一方の向きが、前記第3調整角度をなすように配置される構成において、
    前記第一コイルおよび前記第二コイルは、前記第3調整角度をなすように配置される前記第一コイルまたは前記第二コイルの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第2補助角度をなすように配置される、
    請求項に記載のノイズフィルタ。
  9. 前記第一コイルが、前記平面と直交する方向から見て、前記第二コイルと重なる位置に配置される、
    請求項に記載のノイズフィルタ。
  10. 一端が第十三接続部により、他端が第十四接続部により、前記第一配線に直列接続される第三コイルと、一端が第十五接続部により、他端が第十六接続部により、前記第二配線に直列接続される第四コイルと、で形成される第一コモンモードコイルと、
    一端が第十七接続部により、他端が第十八接続部により、前記第一配線に直列接続される第五コイルと、一端が第十九接続部により、他端が第二十接続部により、前記第二配線に直列接続される第六コイルと、で形成される第二コモンモードコイルと、
    を有するものであって、
    前記第一コモンモードコイルおよび前記第二コモンモードコイルは、該第一コモンモードコイルの前記第十三接続部から前記第十四接続部へ向かう向きと該第二コモンモードコイルの前記第十七接続部から前記第十八接続部へ向かう向きとのうちの少なくとも一方の向きが、前記第一線間コンデンサの前記第一接続部から前記第二接続部へ向かう向きに対して、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第4調整角度をなすように配置される、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載のノイズフィルタ。
  11. 前記第一コモンモードコイルと前記第二コモンモードコイルと前記第一線間コンデンサとが、前記平面の一方面側に配設される構成において、
    前記第一コモンモードコイルおよび前記第二コモンモードコイルは、前記第一コモンモードコイルまたは前記第二コモンモードコイルの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度を超え360度未満の第3補助角度をなすように配置される、
    請求項10に記載のノイズフィルタ。
  12. 前記第一コモンモードコイルと前記第二コモンモードコイルとが、前記平面の一方面側において前記第一線間コンデンサに隣接して配設される構成において、
    前記第一コモンモードコイルおよび前記第二コモンモードコイルは、
    前記第一コモンモードコイルまたは前記第二コモンモードコイルの一方の向きに対して他方の向きが前記第3補助角度をなすとともに、前記第一線間コンデンサに対して前記第4調整角度をそれぞれがなして配置される、
    請求項11に記載のノイズフィルタ。
  13. 前記第一コモンモードコイルが前記平面の一方面側に配設され、前記第二コモンモードコイルが前記平面の他方面側に配設され、前記第一コモンモードコイルまたは前記第二コモンモードコイルのうちの一方の向きが、前記第4調整角度をなすように配置される構成において、
    前記第一コモンモードコイルおよび前記第二コモンモードコイルは、前記第4調整角度をなすように配置された前記第一コモンモードコイルまたは前記第二コモンモードコイルの一方の向きに対して、他方の向きが、前記平面と直交する方向から見て、0度以上180度未満、180度を超え360度未満の第3補助角度をなすように配置される、
    請求項12に記載のノイズフィルタ。
  14. 前記第一コモンモードコイルが、前記平面と直交する方向から見て、前記第二コモンモードコイルと重なる位置に配置される、
    請求項13に記載のノイズフィルタ。
  15. 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のノイズフィルタと、
    入力された電圧をスイッチングする半導体スイッチング素子とを備えた、
    電力変換装置。
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