JP6994425B2 - ノイズフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、ノイズフィルタに関する。

産業機器や家庭用電気器具などの機器には、電源ライン等を介して侵入するノイズを除去するノイズフィルタが実装されているものがある。例えば、特許文献１には、端子台部分と成型ケース部分とを一体化し、その端子台部分の内部にコンデンサを縦置きしたノイズフィルタが開示されている。特許文献１に記載のノイズフィルタは、このようなコンデンサの配置により組み立ての容易化を図ることができる。

また、特許文献２には、箱型金属ケース本体の底板部に沿って配置された絶縁シート上に近接配置され、樹脂注形で固定されたチョークコイルを備えたノイズフィルタが開示されている。さらに、特許文献３には、樹脂製ベース、それに組み合わされる金属製アース板、及びコイルを備え、金属製アース板の上に絶縁板を配置し、絶縁板とコイルとの間に注型樹脂を充填したノイズフィルタが開示されている。

特許第５１０１９８７号公報 実公平０５－０４６３１５号公報 実用新案登録第２５５１７７５号公報

ところで、上述のような機器は年々小型化が図られており、そこに実装されるノイズフィルタについても、より小型化が求められることが多い。このように、ノイズフィルタは、小型化の要求が多いものの、従来品と同等もしくはそれ以上の特性が要求されることが多いため、特性を従来品程度に維持したまま外形寸法をより小さくする必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載のノイズフィルタは、決められた寸法内で半田付け作業を含む組み立て作業を行うためのスペースがある程度確保されているため、デッドスペースが多く、少なくとも低背化の余地がある。

また、特許文献２に記載のノイズフィルタは、チョークコイルの上側にコンデンサが配置されている点で、特許文献３に記載のノイズフィルタは、端子台の内部にコンデンサを配置していない点で、いずれも小型化の余地が十分にある。

また、単にノイズフィルタの外形寸法を小型化するだけでは、小型化前に比べて、絶縁が必要な部分の絶縁距離が不足するなどの問題やノイズフィルタの特性が劣化する問題が発生する。なお、ノイズフィルタの特性は、絶縁距離不足でも劣化するが、その他の要因でも劣化することがある。よって、ノイズフィルタの小型化には、絶縁が必要な部分の絶縁距離を保つなどの工夫やノイズフィルタの特性を維持・向上させる工夫が求められる。即ち、ノイズフィルタにおいて、ノイズフィルタの特性を悪化させることなく、もしくはさらに向上させつつ外形寸法の小型化を図ることが求められる。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、外形寸法の小型化を実現させるためにノイズフィルタの特性を向上させることが可能なノイズフィルタを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るノイズフィルタは、金属製の底板と、端子台が一体化され、且つ前記底板に取り付けられたケース本体と、前記端子台において接続される端子を有するコンデンサと、前記ケース本体における前記端子台の内部に形成され、前記コンデンサを収納するコンデンサ収納部と、前記端子台において接続される端子を有し、前記ケース本体の上面側に配設されたインダクタと、を備え、前記コンデンサ収納部は、前記底板に対して前記コンデンサを傾斜させた状態で、且つ、前記コンデンサにおける端子の導出部分が前記コンデンサにおける傾斜方向の上端部側に位置するように、前記コンデンサを収納する。

また、前記コンデンサ収納部は、前記底板が取り付けられ且つ前記インダクタが配設されていない状態で、前記コンデンサを前記底板に対して斜め方向に嵌挿可能な形状をもつことができる。
さらに、前記コンデンサ収納部は、前記コンデンサの嵌挿時に、前記コンデンサの嵌挿方向に沿う側の上面を前記斜め方向にガイドするための傾斜部を有することができる。
さらに、前記コンデンサ収納部は、前記傾斜部の一部に接した状態で、前記コンデンサを収納することができる。

また、前記コンデンサ収納部は、前記コンデンサが収納された状態で、前記コンデンサの前記傾斜方向に沿う側の下面を押圧する押圧部を有することができる。

また、前記コンデンサは、樹脂製の外装ケースを有することができる。
また、前記コンデンサは、Ｘコンデンサとすることができる。

また、前記端子台は、入力端子台及び出力端子台を有し、前記ノイズフィルタは、前記コンデンサとして、前記入力端子台において接続される入力側コンデンサと、前記出力端子台において接続される出力側コンデンサと、を備えることができる。
さらに、前記底板は、１つの対角線上に、前記ノイズフィルタを取り付けるための一対の取り付け部を有することができる。

また、前記インダクタは、コアを収納し、周囲に電線を巻き付けるコアケースを有し、
前記コアケースは、前記インダクタの前記ケース本体に対する位置決めを行う位置決め部を有することができる。
さらに、前記ケース本体は、前記位置決め部に嵌合する形状をもつケース側位置決め部を有し、前記位置決め部は、前記ケース側位置決め部と嵌合することで、巻き付けられた前記電線が前記コアケースから離脱する離脱位置の、前記端子台に対する位置決めを行うことができる。
さらに、前記位置決め部は、前記インダクタの前記底板に対する高さ方向の位置決めを行うことができる。

また、前記底板は、強磁性体とすることができる。
また、前記底板は、非磁性導電体とすることができる。

また、前記ノイズフィルタは、一方の端子が前記底板に接続され、他方の端子が前記端子台に接続されるＹコンデンサと、少なくとも前記インダクタを覆うように、前記ケース本体に取り付けられたケースカバーと、を備え、前記ケース本体は、その側面の一部に、前記ケースカバーを外した状態で前記Ｙコンデンサを取り付ける際の作業空間を形成するための切欠き部を有することもできる。

本発明の他の態様に係るノイズフィルタは、金属製の底板と、端子台が一体化され、且つ前記底板に取り付けられたケース本体と、前記端子台において接続される端子を有し、前記ケース本体の上面側に配設されたインダクタと、を備え、前記インダクタは、コアを収納し、周囲に電線を巻き付けるコアケースを有し、前記コアケースは、前記インダクタの前記ケース本体に対する位置決めを行う位置決め部を有し、前記ケース本体は、前記位置決め部に嵌合する形状をもつケース側位置決め部を有し、前記位置決め部は、前記ケース側位置決め部と嵌合することで、巻き付けられた前記電線が前記コアケースから離脱する離脱位置の、前記端子台に対する位置決めを行うとともに、前記インダクタの前記底板に対する高さ方向の位置決めを行う。

本発明によれば、外形寸法の小型化を実現させるためにノイズフィルタの特性を向上させることが可能なノイズフィルタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るノイズフィルタの一構成例を示す外観斜視図である。 図１のノイズフィルタにおいて上蓋及びインダクタを外した状態を示す概略断面図である。 図１のノイズフィルタにおけるケース本体の一構成例を示す斜視図である。 図３のケース本体にＸコンデンサ、インダクタ、及びＹコンデンサを取り付けた状態を示す概略斜視図である。 図３のケース本体にＸコンデンサ、インダクタ、及びＹコンデンサを取り付けた状態を示す上面図である。 図４のＸコンデンサ、インダクタ、及びＹコンデンサを含むノイズフィルタの回路図である。 図４のインダクタにおけるコアケースの一例を示す下面図である。 図５をVII－VII方向から透過させた透過図である。 図１のノイズフィルタにおける上蓋の上下反転させた状態の斜視図である。 図１のノイズフィルタの断面図で、図５のIX－IX方向から見た断面図である。 図１のノイズフィルタにおける底板を示す斜視図である。 図１のノイズフィルタにおけるノーマルモードインダクタンスを計算したシミュレーション結果を示す図である。 図１のノイズフィルタにおけるノーマルモードインダクタンスを計算したシミュレーション結果を示す図である。 図１のノイズフィルタにおけるノーマルモードインダクタンスを計算したシミュレーション結果を示す図である。 図１のノイズフィルタにおけるノーマルモードインダクタンスを計算したシミュレーション結果を示す図である。 図１のノイズフィルタにおけるノーマルモードインダクタンスを計算したシミュレーション結果を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

＜実施形態＞
図１～図１２Ｅを参照して、本発明の一実施形態に係るノイズフィルタの構成例について説明する。本実施形態に係るノイズフィルタは、例えば産業機器や家庭用電気器具などの機器に実装し、電源ライン等を介して侵入するノイズを除去する。以下、本実施形態に係るノイズフィルタが単相交流用のノイズフィルタであることを前提として説明するが、本実施形態に係るノイズフィルタは三相交流用など他種のノイズフィルタとすることもできる。

図１は、本実施形態に係るノイズフィルタの一構成例を示す外観斜視図である。図２は、図１のノイズフィルタにおいて上蓋（ケースカバー）及びインダクタを外した状態を示す概略断面図で、コンデンサの絶縁構造の一例を示す断面図である。図３は、図１のノイズフィルタにおけるケース本体の一構成例を示す斜視図である。図４は、図３のケース本体にＸコンデンサ、インダクタ、及びＹコンデンサを取り付けた状態を示す概略斜視図で、図５は、その上面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るノイズフィルタ１は、金属製の底板１０と、端子台２１，２２が一体化され且つ底板１０に取り付けられたケース本体２０と、を備える。

さらに、本実施形態に係るノイズフィルタ１は、図２に示すように、Ｘコンデンサ５０，６０と、端子台２１，２２にそれぞれ設けられたコンデンサ収納部２１ｅ，２２ｅと、を備える。Ｘコンデンサ５０，６０は、アクロス・ザ・ライン・コンデンサであり、相間に挿入されるコンデンサである。Ｘコンデンサ５０は入力側に挿入されるＸコンデンサで、Ｘコンデンサ６０は出力側に挿入されるＸコンデンサであり、いずれも主にノーマルモードノイズを除去するために設けられる。なお、図２は、後述するインダクタ及びＹコンデンサ等を省略しているが、図５のII－II方向から見た断面図に相当する。

また、図１に示すように、ノイズフィルタ１はケースカバー９０を備えることができ、また端子台２１，２２の上側にも上蓋を備えることができる。ノイズフィルタ１のケースは、ケース本体２０及びケースカバー９０等により構成することができ、上記ケースは、絶縁のために樹脂等で形成することができる。ケースカバー９０は、少なくとも後述するインダクタ７０（図４及び図５参照）を覆うように、ケース本体２０の上面側に取り付けられる。ケースカバー９０は、ケース本体２０と嵌合する形状を有することが好ましい。

ケース本体２０に一体化された端子台２１，２２は、それぞれ入力側、出力側の端子台、つまりそれぞれ入力端子台、出力端子台とすることができる。端子台２１には、その上方部分に、Ｘコンデンサ５０等の端子がそれぞれ接続される接続台２１ａ，２１ｂを有することができる。接続台２１ａ，２１ｂには、それぞれ端子を接続するための金属端子（以下、金属板）２１ｃ，２１ｄが設置される。端子台２２についても同様であり、図３～図５に示すように、金属板２２ｃ，２２ｄがそれぞれ設置される接続台２２ａ，２２ｂを有することができる。

端子台２１側のコンデンサ収納部２１ｅは、ケース本体２０における端子台２１の内部（接続台２１ａ，２１ｂの下側の内部空間）に形成され、入力側のＸコンデンサ５０を収納する。なお、図２では、コンデンサ収納部２１ｅにおいてＸコンデンサ５０の最下部が底板１０に接して収納されている例を挙げている。但し、Ｘコンデンサ５０が底板１０に接しなくてもコンデンサ収納部２１ｅの側壁の内側に接するなどにより、Ｘコンデンサ５０の位置が保持されるような構成であればよい。

同様に、端子台２２側のコンデンサ収納部２２ｅは、ケース本体２０における端子台２２の内部（接続台２２ａ，２２ｂの下側）に形成され、出力側のＸコンデンサ６０を収納する。

Ｘコンデンサ５０は、その本体から導出された一対の端子５１を有する。一対の端子５１は、Ｘコンデンサ５０の本体がコンデンサ収納部２１ｅに収納された状態で、端子台２１の金属板２１ｃ，２１ｄのそれぞれに電気的に接続される。金属板２１ｃ，２１ｄのそれぞれには交流電源の入力のための外部導線がそれぞれ電気的に接続されることになる。また、図示しないが、Ｘコンデンサ５０の一対の端子５１に放電抵抗を接続しておくことができる。

Ｘコンデンサ６０は、その本体から導出された一対の端子６１を有する。一対の端子６１は、Ｘコンデンサ６０の本体がコンデンサ収納部２２ｅに収納された状態で、端子台２２の金属板２２ｃ，２２ｄのそれぞれに電気的に接続される。金属板２２ｃ，２２ｄのそれぞれには交流電源の出力のための外部導線がそれぞれ電気的に接続されることになる。また、図示しないが、Ｘコンデンサ６０の一対の端子６１に放電抵抗を接続しておくことができる。

なお、ノイズフィルタ１がＸコンデンサ５０，６０を備えることを前提として説明しているが、本実施形態に係るノイズフィルタはこれに限らず、入力側又は出力側のいずれか一方のＸコンデンサを備えるものであってもよい。その場合、上記一方のＸコンデンサに対応してコンデンサ収納部が備えられていればよい。また、端子台２１，２２の内部に形成されるコンデンサ収納部２１ｅ，２２ｅに収納されるコンデンサは、Ｘコンデンサに限ったものではない。

また、図４及び図５に示すように、ノイズフィルタ１はインダクタ７０を備える。インダクタ７０は、主にコモンモードノイズを除去するために設けられる。インダクタ７０は巻線７１を有し、巻線７１の入力側の端部は、端子台２１の金属板２１ｃ，２１ｄにおいて電気的に接続され、出力側の端部は、端子台２２の金属板２２ｃ，２２ｄにおいて電気的に接続される。インダクタ７０は、ケース本体２０の上面側であって、且つ、端子台２１と端子台２２との間、つまり端子台ではない領域に配設されている。インダクタ７０は、例えばチョークコイルとすることができ、その例を挙げているが、これに限ったものではない。

次に、本実施形態の主たる特徴の１つである入力側のコンデンサ収納部２１ｅの詳細について説明する。なお、出力側のコンデンサ収納部２２ｅについても、収納対象がＸコンデンサ６０となるだけで、基本的に同様であるため、以下では基本的に、入力側のコンデンサ収納部２１ｅについてのみ説明する。

入力側のコンデンサ収納部２１ｅは、底板１０に対してＸコンデンサ５０を傾斜させた状態で、且つ、Ｘコンデンサ５０における端子５１の導出部分がＸコンデンサ５０における傾斜方向の上端部側に位置するように、Ｘコンデンサ５０を収納する。なお、ここで、傾斜方向の上端部側とは、傾斜方向の両端部のうち上側に位置する端部を指し、無論、傾斜方向に略垂直な方向の、端子５１が導出される側の端部とは異なる。

換言すると、コンデンサ収納部２１ｅは、Ｘコンデンサ５０を底板１０に対して（斜め方向に）傾斜させた状態で収納する。そして、Ｘコンデンサ５０の端子５１が底板１０に近い方に傾斜して収納されると絶縁できなくなるため、Ｘコンデンサ５０は、端子５１側が底板１０から離れた方にあるように傾斜して収納される。

上述のようにＸコンデンサ５０を斜めに横倒しにし、端子台２１の下部のスペースに収納することで、使用していなかったデットスペースを削減することができるため、ノイズフィルタ１の小型化（特に低背化）が可能になる。さらに、上述のようにＸコンデンサ５０を端子５１の導出側の端部が非導出側の端部より上側に配置されるように斜めに収納することで、金属製の底板１０と端子５１との絶縁距離の確保が可能となる。よって、このような収納により、小型化と絶縁距離の確保の両立が可能となる。即ち、ノイズフィルタの特性（減衰特性や絶縁耐圧等）を向上させることができ、安全性の向上にも繋がる。また、Ｘコンデンサ５０を斜めに挿入することで取り付けの作業性を向上させることができ、組み立ての容易化を図ることができる。なお、Ｘコンデンサ５０の端子５１は、図２に示すように、例えば導出部から略直角に折り曲げることができるが、これに限らず、下方向に折り曲げるのでなければよい。

このように、本実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、外形寸法の小型化（低背化）が可能であり、また、その小型化を実現させるために必要とされるノイズフィルタの特性の向上が可能になる。

また、入力側のコンデンサ収納部２１ｅは、図２で例示するように、底板１０が取り付けられ且つインダクタ７０が配設されていない状態で、インダクタ７０の配設位置側から、Ｘコンデンサ５０を底板１０に対して斜め方向に嵌挿可能な形状をもつことが好ましい。これにより、ノイズフィルタ１を製造する際のＸコンデンサ５０の設置が容易になり、設置後のＸコンデンサ５０の固定も可能となる。

また、Ｘコンデンサ５０，６０は、例えばプラスチック等の樹脂製の外装ケースを有することが好ましい。これにより、嵌挿時にＸコンデンサ５０，６０を損傷させることなく且つ嵌挿可能な程度の剛性をもたせることができる。特に、Ｘコンデンサ５０，６０は、略直方体の外装ケースを有することが、コンデンサ収納部２１ｅ，２２ｅの形状を簡素化できるため好ましい。

また、コンデンサ収納部２１ｅは、Ｘコンデンサ５０の嵌挿時に、Ｘコンデンサ５０の嵌挿方向に沿う側の上面を上記斜め方向にガイドするための傾斜部（傾斜構造）２３を有することが好ましい。これにより、ノイズフィルタ１の製造時においてＸコンデンサ５０の設置を容易にすることができる。なお、図３に示すように、Ｘコンデンサ６０においても同様の傾斜部２５を有することができる。

さらに、コンデンサ収納部２１ｅは、傾斜部２３の一部に接した状態で、Ｘコンデンサ５０を収納することが好ましい。特に、コンデンサ収納部２１ｅにおける入り口に相当する傾斜部２３は、傾斜部２３に垂直な方向の厚みｄ２がＸコンデンサ５０の厚みｄ１と同じに又は若干小さくなるように構成しておくことで、このような収納が実現できる。このような構造により、Ｘコンデンサ５０の収納時の固定具合を良好にすることができる。

コンデンサ収納部２１ｅは、Ｘコンデンサ５０が収納された状態で、Ｘコンデンサ５０の傾斜方向に沿う側の下面（嵌挿時で説明すると嵌挿方向に沿う側の下面）を押圧する押圧部２４を有することが好ましい。ここで、押圧部２４は、収納完了時にＸコンデンサ５０を押圧できればよいが、実際には嵌挿時にも押圧された状態となる。また、押圧部２４は、Ｘコンデンサ５０を保持するだけの弾性力をもつ形状であればよく、例えば図２で例示したような爪部とすることができる。なお、コンデンサ収納部２２ｅの押圧部は押圧部２６で図示している。また、押圧部２６は、図３で図示したように押圧部２６の材質と形状等に応じて２カ所など複数箇所に設けることもでき、押圧部２４についても同様である。

このような押圧部２４を備えることで、Ｘコンデンサ５０を収納した際にＸコンデンサ５０を押圧して保持することができる。特に、図２で例示したように押圧部２４の先（爪部の先端）がＸコンデンサ５０の収納時に底板１０に当接されることが、Ｘコンデンサ５０の位置固定のために好ましいと言える。但し、Ｘコンデンサ５０は３点以上でコンデンサ収納部２１ｅ又は底板１０に当接していれば、その位置を固定させることができる。例えば、図２では、コンデンサ収納部２１ｅにおいてＸコンデンサ５０が底板１０とコンデンサ収納部２１ｅの側壁の内側に接して収納されているが、さらにＸコンデンサ５０は傾斜部２３における傾斜方向の下端部に接して収納されることが好ましい。

さらに、押圧部２４は、Ｘコンデンサ５０の端子（リード線）５１と底板１０との絶縁を確保する役割も果たすことができる。特に、押圧部２４にＸコンデンサ５０が乗り上げるような構造をとることで、Ｘコンデンサ５０の端子５１と金属製の底板１０との間に樹脂部分が介在することになるため、絶縁距離を確保することができる。また、本実施形態では、押圧部２４の先（爪部の先端）が底板１０に向かって突出するようにＬ字状に形成されることで、Ｘコンデンサ５０と底板１０との絶縁に必要な最短距離を確実に保つことができるよう構成されている。但し、押圧部２４はこれに限らず、Ｘコンデンサ５０と底板１０との絶縁に必要な距離が保てればどのような形状であってもよく、また、押圧部２４の先が突出した形状でなくてもよい。

さらに、ノイズフィルタ１は、一方の端子が底板１０に接続され、他方の端子が端子台２１，２２の金属板２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄに接続されるＹコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂを備えることもできる。Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂは、ライン・バイパス・コンデンサであり、相とフレームグラウンドなどの間に挿入されるコンデンサであって、主に効果的にコモンモード成分を減衰させるために設けられる。

Ｙコンデンサ８１ａは、入力端子となる金属板２１ｃと底板１０の一方のアース端子１３との間に接続される。Ｙコンデンサ８１ｂは、入力端子となる金属板２１ｄと底板１０の他方のアース端子１３との間に接続される。つまり、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂの入力側の端子（リード線）は、それぞれ端子台２１上の金属板２１ｃ，２１ｄにおいて外部導線と接続されており、出力側の端子（リード線）は、アース端子１３に接続されている。

Ｙコンデンサ８２ａは、出力端子となる金属板２２ｃと上記一方のアース端子１３との間に接続される。Ｙコンデンサ８２ｂは、出力端子となる金属板２２ｄと上記他方のアース端子１３との間に接続される。つまり、Ｙコンデンサ８２ａ，８２ｂの出力側の端子は、それぞれ端子台２２上の金属板２２ｃ，２２ｄにおいて外部導線と接続されており、Ｙコンデンサ８２ａ，８２ｂの入力側の端子は、アース端子１３に接続されている。

Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂは、ケース本体２０におけるＹコンデンサ収納部分（収納ポケット）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにそれぞれが実装される。Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂは、いずれもアース端子１３と接続する側の端子を短くすることでノイズフィルタの特性を良くすることができるため、できるだけ対象の端子をアース端子１３に近づけ且つできるだけ底板１０側に近い位置に配置することが望ましい。

また、ケース本体２０には、アース端子１３と嵌合する形状の孔であるアース端子嵌合部２９を備えることができる。なお、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂは、回路定数によっては実装されない場合もある。

さらに、ノイズフィルタの外形寸法の小型化により、組み立て作業の作業性が悪化してしまうという問題が生じる。そのため、作業性を悪化させないような工夫も求められる。本実施形態では、作業性の向上のため、次のような構成を採用することが好ましい。

即ち、ケース本体２０は、その側面の一部に、ケースカバー９０を外した状態でＹコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂを取り付ける際の作業空間を形成するための切欠き部３２を有することが好ましい。切欠き部３２は、側面の壁の高さを低くした部分である。切欠き部３２を有することで、側壁が同じ高さで形成された場合に比べ、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂの取り付け（主にそのリード線のからげ作業及び半田作業）の作業性を向上させることができる。また、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂの取り付けの作業性が向上することにより、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂをできるだけ底板１０側に近い位置に配置することや、アース端子１３に対象の端子を近づけることも可能となり、ノイズフィルタの特性をより向上させることができる。また、切欠き部３２を有することで、ケース本体２０の全体を大きくして作業性を確保する場合に比べて、ケース本体２０の小型化を図ることもできる。切欠き部３２は、このような作業に全く支障がない程度の高さまで低くすることが好ましい。

また、切欠き部３２の形状に対応してケースカバー９０の取り付け時にノイズフィルタ１のケース本体２０とケースカバー９０との間に大きな隙間を有さないようにするために、ケースカバー９０は、切欠き部３２を塞ぐ形状をもつ突起部９１を有することが好ましい。

ここで、図６を参照しながら、ノイズフィルタ１の回路構成について説明する。図６は、図４のＸコンデンサ５０，６０、インダクタ７０、及びＹコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂを含むノイズフィルタ１の回路図である。

ノイズフィルタ１は、ノイズ除去用にＬ、Ｃ回路を組み合わせた装置である。具体的には、ノイズフィルタ１は、図６に示すように各ラインにＸコンデンサＣｘ１（５０），Ｃｘ２（６０）及びＹコンデンサＣｙ１（８１ａ），Ｃｙ２（８１ｂ），Ｃｙ３（８２ａ），Ｃｙ４（８２ｂ）がそれぞれ電線や金属端子を介して接続される。図６に示すように、Ｘコンデンサ５０，６０は入力端子、出力端子にそれぞれ接続され、Ｙコンデンサ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂの一方の端子は各ラインに接続され、他方の端子はアース端子１３に接続される。

次にインダクタ７０及びその配置について、図７及び図８を併せて参照しながら説明する。図７は、図４及び図５のインダクタ７０におけるコアケース７２の一例を示す下面図である。図８は、図５をVII－VII方向から透過させた透過図である。但し、図５においてVII－VII方向を左右で異なる位置に図示しているように、この透過させる面を段差状としている。より具体的には、図８は、図５のケース本体２０における下側に図示された側壁３３を透過させた状態を示す透過図であると言える。

インダクタ７０は、コアを収納し、周囲に電線を巻き付けるコアケース７２を有することができる。コアケース７２は、図７で例示するように、ドーナツ型など環状面の外形を有するものとすることができ、また、樹脂製とすることができる。

特に、コアケース７２は、インダクタ７０のケース本体２０に対する位置決めを行う位置決め部７３を有することが好ましい。位置決め部７３の形状は問わないが、図７に示すように少なくともインダクタ７０の水平方向の向きを決めることが可能とすることが好ましい。また、ケース本体２０は、図３に示すように、位置決め部７３に嵌合する形状をもつケース側位置決め部３０を有することができる。

位置決め部７３をケース側位置決め部３０に嵌合させることで、巻線７１がコアケース７２から離脱する離脱位置（コアケース７２と非接触となる位置）の、端子台２１に対する位置決め（金属板２１ｃ又は金属板２１ｄに対する位置決め）を行うことができる。つまり、位置決め部７３をケース側位置決め部３０に嵌合させることで、インダクタ７０の２つの入力側端子がそれぞれ端子台２１の金属板２１ｃ，２１ｄに向かう方向（入力側の２つのリード線が延伸される方向）を決めることができる。即ち、インダクタ７０の２つの入力側端子の位置をそれぞれ端子台２１の金属板２１ｃ，２１ｄの位置に容易に合わせることができる。インダクタ７０の２つの出力側端子についても同様に、このような嵌合により、端子台２２の金属板２２ｃ，２２ｄに向かう方向を決めることができる。

このようにしてインダクタ７０の水平方向の向きを位置決め可能に構成することで、インダクタ７０をケース本体２０に設置する作業（組み込み作業）を行う作業者は、容易にコアケース７２からの巻線７１の延伸方向を決めることができる。即ち、位置決め可能に構成することで、ノイズフィルタ１の小型化により、組み立て作業の作業性が悪化しても、容易に組み込み作業を行うことができるため、ノイズフィルタ１の小型化がより実現できる。これにより、ノイズフィルタの特性に係わる、インダクタ７０の端子と底板１０等との絶縁距離を均一に確保すること、つまり製品としてノイズフィルタの特性を均一化することができ、安全性も向上させることができる。

特に、位置決め部７３は、インダクタ７０の底板１０に対する高さ方向の位置決めを行うことが好ましい。高さ方向の位置決めは、ケース側位置決め部３０の上下方向の厚みを調整することや、位置決め部７３の上下方向への突出する高さによって、容易に設定することができる。高さ方向の位置決めが後述する放熱材料１６の量等に依存してしまう場合に比べ、インダクタ７０の組み込み作業における高さ方向の均一化が可能となり、製品としてノイズフィルタの特性を均一化することができ、安全性も向上させることができる。また、後述する放熱孔２７を有する場合、インダクタ７０の下面（つまり底板１０との対向面）と底板１０との距離の均一化が可能となる。これにより、ノイズフィルタの特性に係わる、インダクタ７０の巻線７１と底板１０等との絶縁距離を確実に保つことができる。すなわち、製品としてノイズフィルタの特性を均一化することができ、安全性も向上させることができる。

また、ケース本体２０は、図３で例示するように、インダクタ７０が配設される領域の少なくとも一部において放熱孔２７を有することができる。放熱孔２７は、インダクタ７０の発熱を底板１０側へ逃がすための孔であり、空洞となっている部分である。放熱効率を上げることによって、インダクタ７０の発熱が要因となりノイズフィルタの特性に上限があった周波数帯等を縮小させること（或いはその上限を上げること）ができ、ノイズフィルタの特性を向上させることができる。無論、放熱孔２７は、主にインダクタ７０の発熱への対策となるが、ケース本体２０の内部のそれ以外の回路による発熱への対策にもなる。また、このように放熱効率を上げることが可能な構成により、この構成を採用しなかった場合に比べ、巻線７１の巻数を多くすることができ、ノイズフィルタの特性を向上させることができるとも言える。

さらに、インダクタ７０の下面側の少なくとも一部（放熱孔２７の部分を含む）には、放熱材料１６を塗布することが好ましい。つまり、放熱材料１６は、インダクタ７０の下部に塗布される。放熱材料１６は、例えば、シリコーンと熱伝導性物質の混合材料とすることができるが、熱伝導性の高い材料であればよい。また、放熱材料１６は、塗布後、時間経過とともに固まる材料であることが好ましい。放熱材料１６を塗布することで、より底板１０へ効率的に熱を逃がすこと、つまり熱伝導効率（放熱効率）をより向上させることができる。

放熱材料１６の有無による放熱効率の違いを検証したが、実際に放熱効率を向上させることができることが確認できた。これにより、ノイズフィルタ１は、そのケース（筐体）の全面を金属にする必要がなくなる。つまり、図１等で説明したように、ノイズフィルタ１は、ケースの全面の素材を金属とするのではなく、底板１０の部分のみを金属素材とすることができる。

また、ノイズフィルタ１は、図８で例示するように、放熱材料１６が塗布される領域に対応する底板１０に配設された絶縁紙等の絶縁シート１５を備えることができる。つまり、ノイズフィルタ１には、絶縁シート１５を底板１０と放熱材料１６との間に配設すること（挿入しておくこと）ができる。また、絶縁シート１５は、その両側に耳の輪のような部分（図示せず）を形成しておき、そこにアース端子１３を通すようにして配設することで、絶縁シート１５の水平方向の移動を制限することができる。

このように、インダクタ７０と底板１０との間に絶縁シート１５を挿入して両者の絶縁を確保することができ、絶縁シート１５の上から放熱材料１６を塗布することで放熱効率を高めることができる。

次に、ケースカバー９０を用いたインダクタ７０の絶縁構造について、図９及び図１０を併せて参照しながら説明する。図９は、ケースカバー９０の上下反転させた状態の斜視図である。図１０は、ノイズフィルタ１の断面図で、インダクタ７０の絶縁構造を示す断面図である。図１０では、図１のノイズフィルタ１を図５のIX－IX方向から見た断面を示している。

図９に示すように、ケースカバー９０は、絶縁用仕切り部９２を有することができる。一方で、図３及び図１０に示すように、ケース本体２０は、例えば放熱孔２７の側壁として、絶縁用仕切り部９２と嵌合可能な形状の絶縁用仕切り部２８を有することができる。絶縁用仕切り部２８及び絶縁用仕切り部９２は、インダクタ７０の外形よりやや大きめの形状を有することができる。

そして、図１０に示すように、絶縁用仕切り部２８と絶縁用仕切り部９２とが嵌合するようにケース本体２０にケースカバー９０を取り付けることで、インダクタ７０とアース端子１３との間に物理的な壁を形成し、両者の絶縁を確保することができる。なお、絶縁用仕切り部２８の高さを伸ばすことにより、絶縁用仕切り部９２を省略してもよい。

次に、図１１を併せて参照しながら底板１０の一例について説明する。図１１は、ノイズフィルタ１における底板１０を示す斜視図である。図１１に示すように、底板１０は、一対のアース端子１３と一体に形成することができる。一対のアース端子１３は、一方がＹコンデンサ８１ａ，８２ａと接続される端子で、他方がＹコンデンサ８１ｂ，８２ｂと接続される端子となる。

特に、底板１０は、１つの対角線上に、ノイズフィルタ１を他の装置又は他の部材等に取り付ける（設置する）ための一対の取り付け部１１を有することができる。双方の対角線上ではなく一方の対角線上にだけ一対の取り付け部１１を備えることで、ノイズフィルタ１の小型化を実現させることができる。なお、底板１０は、アース線を取り付けるための一対の取り付け部１２を有することができる。

さらに、このような一対の取り付け部１１の配置により、Ｘコンデンサ５０，６０がそれぞれ収納される端子台２１，２２が図３～図５に示すように入力側と出力側とで異なり、他方の対角線上に配置されている。つまり、端子台２１，２２は対角線上に配置されている。通常、ノイズフィルタの入力端子から出力端子までは一直線であることが望ましい。本実施形態では、小型化のために入力端子から出力端子までがインダクタ７０を中心として対角線上に配置されているため、インダクタ７０もこの対角線上に平行に配置する必要がある。ケース側位置決め部３０も対角線上に配置することで、インダクタ７０の端子における金属板２１ｃへ接続する側の端子と金属板２１ｄへ接続する側の端子との間の絶縁距離、及び金属板２２ｃへ接続する側の端子と金属板２２ｄへ接続する側の端子との間の絶縁距離を稼ぐことができる。

次に、図１２Ａ～図１２Ｅを参照しながら、底板１０及びインダクタ７０のコアの材質等の選定について説明する。図１２Ａ～図１２Ｅは、図１のノイズフィルタ１におけるノーマルモードインダクタンスＬｎを計算したシミュレーション結果を示す図である。図１２Ａ～図１２Ｅでは、コアの材質の種類、コイルの巻回数、及び底板の材質の種類等を変えてノーマルモードインダクタンスＬｎを計算した結果を示している。

ここで、計算には、図１～図１１で例示したノイズフィルタ１を用いた。なお、ケース本体２０及びケースカバー９０はプラスチック製とした。また、計算には、インダクタ７０の一例として、直径が１．４ｍｍの巻線７１を２本用いコイルの巻回数が７Ｔ（定格電流３０Ａの製品を想定）となるインダクタＩを用いた。さらに、計算には、他の例として、直径が１．０ｍｍの巻線７１を１本用いコイルの巻回数が２５Ｔ（定格電流６Ａの製品を想定）となるインダクタＩＩも用いた。

また、計算には、コアケース７２内のコアの材料として、ナノクリスタルとフェライトとの２種類を用い、外形２１．５ｍｍ、内径１４．５ｍｍ、高さ１０ｍｍのトロイダルコアを用いた。さらに、計算には、底板１０として、強磁性体の例である鉄板（透磁率μが１５０Ｈ／ｍ、最大周波数が１ｋＨｚ）及び非磁性導電体の例であるアルミニウム板の２種類を用い、いずれも厚み１．２ｍｍのものを用いた。また、絶縁シート１５は、厚みが０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍの４種類を用い、放熱材料１６は用いなかった。また、比較のために、底板１０に非磁性絶縁体の例であるプラスチック板を用い、絶縁シート１５を用いない場合についても計算した。なお、図１２Ａ～図１２Ｅにおける「なし」は、底板１０にプラスチック板を用い、絶縁シート１５を用いない場合を指す。

図１２Ａは、インダクタＩにおいてナノクリスタルのコアを使用し、底板１０に鉄板を使用し、絶縁シート１５の厚みを変え、ノーマルモードインダクタンスＬｎ［μＨ］をシミュレーションした結果を示す図である。図１２Ａで示す結果は、概略的にＬｎが次のようになっている。即ち、周波数が小さいほどＬｎが大きくなり、底板１０に非磁性絶縁体を使用した場合が最もＬｎが小さく、絶縁シート１５の厚みが小さくなる程、Ｌｎが大きくなっている。

図１２Ｂは、インダクタＩにおいてナノクリスタルのコアを使用し、底板１０にアルミニウム板を使用し、絶縁シート１５の厚みを変え、Ｌｎ［μＨ］をシミュレーションした結果を示す図である。図１２Ｂで示す結果は、図１２Ａの場合において底板１０を鉄板からアルミニウム板に変えたものであり、概略的にＬｎが次のようになっている。即ち、周波数が小さいほどＬｎが大きくなる傾向は図１２Ａの場合と同様であるが、図１２Ａの結果と異なり、底板１０に非磁性絶縁体を使用した場合が最もＬｎが大きく、絶縁シート１５の厚みが小さくなる程、Ｌｎが小さくなっている。さらに、図１２Ｂでは、図１２Ａの結果と比べ、高周波数におけるＬｎへの影響が小さくなっている。

図１２Ｃは、インダクタＩにおいてフェライトのコアを使用し、底板１０に鉄板を使用し、絶縁シート１５の厚みを変え、Ｌｎ［μＨ］をシミュレーションした結果を示す図である。図１２Ｃで示す結果は、図１２Ａの場合においてコアをナノクリスタルからフェライトに変えたものであり、概略的にＬｎが、図１２Ａと同様の傾向となっている。

図１２Ｄは、インダクタＩＩにおいてナノクリスタルのコアを使用し、底板１０に鉄板を使用し、絶縁シート１５の厚みを変え、Ｌｎ［μＨ］をシミュレーションした結果を示す図である。図１２Ｄで示す結果は、図１２Ａの場合において巻線７１の巻回数を増やしたものであり、概略的にＬｎが次のようになっている。即ち、周波数や絶縁シート１５の厚み等による傾向は図１２Ａの場合と同様であったが、Ｌｎの値自体が図１２Ａの場合に比べて略１桁大きい値となっている。

図１２Ｅは、インダクタＩＩにおいてナノクリスタルのコアを使用し、底板１０にアルミニウム板を使用し、絶縁シート１５の厚みを変え、Ｌｎ［μＨ］をシミュレーションした結果を示す図である。図１２Ｅで示す結果は、図１２Ｂの場合において巻線７１の巻回数を増やしたものであり、概略的にＬｎが次のようになっている。即ち、周波数や絶縁シート１５の厚み等による傾向は図１２Ｂの場合と同様であったが、Ｌｎの値自体が図１２Ｂの場合に比べて略１桁大きい値となっている。

まず、図１２Ａ～図１２Ｅの結果により、インダクタ７０と底板１０との間の距離を変更するとノーマルモードインダクタンスＬｎが変化することが分かった。

また、図１２Ａと図１２Ｂとの比較により、底板１０の材質が強磁性体である場合と非磁性導電体である場合とでは、Ｌｎの変化の仕方が異なることが分かった。特に、底板１０が強磁性体である鉄板である場合には、絶縁シート１５の厚みが小さくなる、即ちインダクタ７０と底板１０との間の距離が短くなる程、Ｌｎが大きくなり、非磁性導電体であるアルミニウム板である場合にはインダクタ７０と底板１０との間の距離が短くなる程、Ｌｎが小さくなることが分かった。なお、図示しないが、図１２Ｃの場合において同様に鉄板をアルミニウム板に変えた場合のシミュレーションも行ったが同様の傾向であった。この理由は、底板１０が強磁性体である場合には透磁率の影響でＬｎが大きくなり、非磁性導電体である場合には渦電流の影響でＬｎが小さくなっているものと推察される。

また、図１２Ａと図１２Ｂとの比較、並びに図１２Ｄと図１２Ｅとの比較により、絶縁シート１５が薄く、インダクタ７０が底板１０に近い程、底板１０の材質の影響が大きいことが分かった。なお、図示しないが、図１２Ｃの場合において鉄板をアルミニウム板に変更した場合と、図１２Ｄ及び図１２Ｅの場合においてコアの材料をナノクリスタルからフェライトに変更した場合についてもシミュレーションしたが、同様の傾向が見られた。

そして、これらの結果により、底板１０が強磁性体である場合には、透磁率の影響でインダクタ７０と底板１０との間の距離が近い程（絶縁シート１５の厚みが小さくなる程）、Ｌｎが大きくなるのが分かった。同時に、底板１０が非磁性導電体である場合には、渦電流の影響でインダクタ７０と底板１０との間の距離が近い程、Ｌｎが小さくなることが分かった。

このように、底板１０の材質及びインダクタ７０と底板１０との間の距離を変更することによってノーマルモードインダクタンスＬｎの調整が可能であり、ノイズフィルタ１の性能（ノイズフィルタの特性）を調節することができる。これにより、ノイズフィルタ１として上記距離を変更するだけの性能の異なる様々な製品を容易に製造、流通させることができる。

よって、ここで例示したように、底板１０は強磁性体（フェリ磁性体やフェロ磁性体を含む）とすることができる。また、ここで例示したように底板１０は非磁性導電体とすることができる。いずれの場合にも、インダクタ７０と底板１０との間の距離を変更することによってノーマルモードインダクタンスＬｎの調整が可能となる。なお、底板１０は、鉄板のように強度がある場合には薄くすることができ、アルミニウム板のように強度が少し弱い場合には厚めのものを使用することができる。

また、図１２Ａ，図１２Ｃ，図１２Ｄでは底板１０に鉄板を用いているが、いずれの結果も高周波数になる程、底板１０がない場合の特性に近づいている。この結果は、鉄板のμ－ｆ特性からμ＝１に近づくためであると推察される。

なお、図１２Ａと図１２Ｃとの比較により、コアの材質を変更しても、ノーマルモードインダクタンスＬｎの調整度合いに差がないことが分かった。また、図１２Ｂ、図１２Ｄ、及び図１２Ｅについても同様にコアをフェライトにしてシミュレーションを行った結果、図示しないが同様にノーマルモードインダクタンスＬｎの調整度合いにコアの材質が影響を与えないことが分かった。

以上、本実施形態に係るノイズフィルタ１について説明したが、ノイズフィルタ１の各構成要素の形状や大きさ等は、各構成要素の機能が果たせるものであればよい。また、本実施形態で説明した様々な例は適宜組み合わせることが可能である。

＜他の実施形態＞
本発明の他の実施形態に係るノイズフィルタは、先に説明した実施形態に係るノイズフィルタにおける次の構成要素を必須とし、他の構成要素を備えないこともできる。

即ち、本実施形態に係るノイズフィルタは、金属製の底板１０と、端子台２１，２２が一体化され、且つ底板１０に取り付けられたケース本体２０と、端子台２１，２２において接続される端子を有し、ケース本体２０の上面側に配設されたインダクタ７０と、を備える。そして、インダクタ７０は、コアを収納し、周囲に電線（巻線７１）を巻き付けるコアケース７２を有し、コアケース７２は、インダクタ７０のケース本体２０に対する位置決めを行う位置決め部７３を有する。さらに、ケース本体２０は、位置決め部７３に嵌合する形状をもつケース側位置決め部３０を有する。そして、位置決め部７３は、ケース側位置決め部３０と嵌合することで、巻き付けられた電線がコアケース７２から離脱する離脱位置の、端子台２１，２２に対する位置決めを行うとともに、インダクタ７０の底板１０に対する高さ方向の位置決めを行う。

本実施形態によれば、図７及び図８を参照して説明したように、外形寸法の小型化を実現させるために必要とされるノイズフィルタの特性の向上が可能になる。

なお、本実施形態においても、先に説明した実施形態と同様に、例えば端子台の数は１つであってもよいなど、上記様々な例が適用でき、また、各構成要素の形状や大きさ等は、各構成要素の機能が果たせるものであればよい。また、本実施形態においても上記様々な例は適宜組み合わせることが可能である。

１ ノイズフィルタ
１０ 底板
１１，１２ 取り付け部
１３ アース端子
１５ 絶縁シート
１６ 押圧部
１６ 放熱材料
２０ ケース本体
２１，２２ 端子台
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 接続台
２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄ 金属板
２１ｅ，２２ｅ コンデンサ収納部
２３，２５ 傾斜部
２４，２６ 押圧部
２７ 放熱孔
２８，９２ 絶縁用仕切り部
２９ アース端子嵌合部
３０ ケース側位置決め部
３２ 切欠き部
５０，６０ Ｘコンデンサ
５１，６１ 端子
７０ インダクタ
７１ 巻線
７２ コアケース
７３ 位置決め部
８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ Ｙコンデンサ
９０ ケースカバー
９１ 突起部

Claims (15)

1. 金属製の底板と、
   端子台が一体化され、且つ前記底板に取り付けられたケース本体と、
   前記端子台において接続される端子を有するコンデンサと、
   前記ケース本体における前記端子台の内部に形成され、前記コンデンサを収納するコンデンサ収納部と、
   前記端子台において接続される端子を有し、前記ケース本体の上面側に配設されたインダクタと、
   を備え、
   前記コンデンサ収納部は、
   前記底板に対して前記コンデンサを傾斜させた状態で、且つ、前記コンデンサにおける端子の導出部分が前記コンデンサにおける傾斜方向の上端部側に位置するように、前記コンデンサを収納する、
   ノイズフィルタ。
2. 前記コンデンサ収納部は、前記底板が取り付けられ且つ前記インダクタが配設されていない状態で、前記コンデンサを前記底板に対して斜め方向に嵌挿可能な形状をもつ、
   請求項１に記載のノイズフィルタ。
3. 前記コンデンサ収納部は、前記コンデンサの嵌挿時に、前記コンデンサの嵌挿方向に沿う側の上面を前記斜め方向にガイドするための傾斜部を有する、
   請求項２に記載のノイズフィルタ。
4. 前記コンデンサ収納部は、前記傾斜部の一部に接した状態で、前記コンデンサを収納する、
   請求項３に記載のノイズフィルタ。
5. 前記コンデンサ収納部は、前記コンデンサが収納された状態で、前記コンデンサの前記傾斜方向に沿う側の下面を押圧する押圧部を有する、
   請求項２～４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
6. 前記コンデンサは、樹脂製の外装ケースを有する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
7. 前記コンデンサは、Ｘコンデンサである、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
8. 前記端子台は、入力端子台及び出力端子台を有し、
   前記コンデンサとして、前記入力端子台において接続される入力側コンデンサと、前記出力端子台において接続される出力側コンデンサと、を備える、
   請求項１～７のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
9. 前記底板は、１つの対角線上に、前記ノイズフィルタを取り付けるための一対の取り付け部を有する、
   請求項８に記載のノイズフィルタ。
10. 前記インダクタは、コアを収納し、周囲に電線を巻き付けるコアケースを有し、
    前記コアケースは、前記インダクタの前記ケース本体に対する位置決めを行う位置決め部を有する、
    請求項１～９のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
11. 前記ケース本体は、前記位置決め部に嵌合する形状をもつケース側位置決め部を有し、
    前記位置決め部は、前記ケース側位置決め部と嵌合することで、巻き付けられた前記電線が前記コアケースから離脱する離脱位置の、前記端子台に対する位置決めを行う、
    請求項１０に記載のノイズフィルタ。
12. 前記位置決め部は、前記インダクタの前記底板に対する高さ方向の位置決めを行う、
    請求項１０又は１１に記載のノイズフィルタ。
13. 前記底板は、強磁性体である、
    請求項１０～１２のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
14. 前記底板は、非磁性導電体である、
    請求項１０～１２のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
15. 一方の端子が前記底板に接続され、他方の端子が前記端子台に接続されるＹコンデンサと、
    少なくとも前記インダクタを覆うように、前記ケース本体に取り付けられたケースカバーと、
    を備え、
    前記ケース本体は、その側面の一部に、前記ケースカバーを外した状態で前記Ｙコンデンサを取り付ける際の作業空間を形成するための切欠き部を有する、
    請求項１～１４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。

Images