JP7341407B2 - ノイズフィルター - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルから放射されるノイズを抑制するためのノイズフィルターに関する。

例えば、特許文献１には、このタイプのノイズフィルターが開示されている。

特許文献１のノイズフィルターは、ケーブルに取り付けて使用される。ケーブルの一端は、筐体の内部に収容された電源装置に接続されており、ケーブルの他端は、筐体の外部に位置している。ノイズフィルターは、導電体からなるシールド部材と、複合磁性体からなるコア部材とを備えている。シールド部材及びコア部材は、互いに隣り合っており、且つ、ケーブルを囲んでいる。このように配置されたノイズフィルターは、ＲＣフィルターとして機能し、１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制する。

特許第６４０５４８０号公報

特許文献１の実施の形態及び変形例によるノイズフィルター（特許文献１の図１から図６まで参照）において、シールド部材は、筐体の外部に配置され、コア部材は、少なくとも部分的に筐体の内部に配置される。従って、このノイズフィルターを使用する場合、シールド部材及びコア部材の２つの部材を、筐体の外部及び内部に夫々位置するようにして取り付ける必要がある。しかしながら、このような取付作業は手間がかかる。即ち、特許文献１の実施の形態及び変形例によるノイズフィルターは、筐体に取付け難い。

そこで、本発明は、筐体に容易に取り付けることができるノイズフィルターを提供することを目的とする。

本発明は、第１のノイズフィルターとして、
ケーブルから放射されるノイズを抑制するためのノイズフィルターであって、
前記ケーブルの一端は、筐体の内部に収容された電源装置に接続されており、前記ケーブルの他端は、前記筐体の外部に位置しており、
前記ノイズフィルターは、絶縁体からなる保持部材と、導電体からなるシールド部材と、磁性体からなるコア部材とを備えており、
前記保持部材は、前記シールド部材を保持しており、
前記シールド部材は、被取付け部と、収容部と、容量部とを有しており、
前記被取付け部は、前記ケーブルが前記ノイズフィルターの内部を所定方向に沿って通過するようにして前記筐体に取付可能であり、これにより、前記ノイズフィルターは、前記筐体及び前記ケーブルに取付可能であり、
前記収容部は、前記所定方向において前記被取付け部と前記容量部との間に位置しており、且つ、前記コア部材を収容しており、
前記ノイズフィルターが前記筐体及び前記ケーブルに取り付けられた被取付状態において、前記収容部及び前記容量部は、前記筐体の外部に位置しており、前記コア部材は、前記所定方向と直交する直交平面において前記ケーブルを囲んでおり、前記容量部は、前記直交平面において前記ケーブルを囲んでおり、
前記コア部材の複素比透磁率の虚数成分μ″は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下である
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第２のノイズフィルターとして、第１のノイズフィルターであって、
前記筐体は、導電体からなり、
前記被取付け部は、前記被取付状態において、前記筐体と直接的に接触している
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第３のノイズフィルターとして、第１又は第２のノイズフィルターであって、
前記筐体には、通過孔が形成されており、
前記被取付け部は、前記被取付状態において、少なくとも部分的に前記通過孔の内部に位置している
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第４のノイズフィルターとして、第１から第３までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記コア部材は、複合磁性体からなり、
前記複合磁性体は、バインダと、前記バインダ中に分散された軟磁性粉末とを含んでいる
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第５のノイズフィルターとして、第１から第３までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記コア部材は、フェライトからなる
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第６のノイズフィルターとして、第１から第５までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記コア部材の複素比誘電率の実数成分ε′は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ２００以下である
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第７のノイズフィルターとして、第１から第６までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記コア部材は、中心孔を有しており、
前記被取付状態において、前記ケーブルは、前記所定方向に沿って前記中心孔を通過しており、これにより、前記コア部材は、前記中心孔を中心とし且つ前記所定方向と直交する径方向において、前記ケーブルの外側に位置している
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第８のノイズフィルターとして、第７のノイズフィルターであって、
前記コア部材の前記径方向における厚さは、３ｍｍ以上である
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第９のノイズフィルターとして、第７又は第８のノイズフィルターであって、
前記収容部は、前記直交平面において、前記コア部材を隙間なく囲んでいる
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第１０のノイズフィルターとして、第９のノイズフィルターであって、
前記コア部材の前記径方向における外周に位置するいずれの部位も、前記収容部と接触しているか、又は、前記径方向において前記収容部から５ｍｍ以下の距離だけ離れている
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第１１のノイズフィルターとして、第１から第１０までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記保持部材は、前記直交平面において、前記シールド部材の前記収容部及び前記容量部を隙間なく覆っている
ノイズフィルターを提供する。

また、本発明は、第１２のノイズフィルターとして、第１から第１１までのいずれかのノイズフィルターであって、
前記ノイズフィルターは、第１分割部材と、第２分割部材とを備えており、
前記第１分割部材及び前記第２分割部材の夫々は、前記保持部材の一部と、前記シールド部材の一部と、前記コア部材の一部とを備えており、
前記第１分割部材及び前記第２分割部材は、前記所定方向と直交する方向において前記ケーブルを挟むようにして、互いに組み合わせることができる
ノイズフィルターを提供する。

本発明によれば、ノイズフィルターが筐体に取り付けられた被取付状態において、コア部材及び容量部は、ケーブルを囲みつつ互いに隣り合う。このように配置されたコア部材及び容量部は、ローパスフィルタとして機能する。特に、本発明において、コア部材の複素比透磁率の虚数成分μ″（等価抵抗成分）は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下の高い値を維持する。このため、本発明のノイズフィルターは、１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制するＲＣフィルターとして機能する。

また、本発明によれば、コア部材は、収容部の内部に収容されており、収容部を含むシールド部材は、保持部材に保持されている。本発明によれば、ノイズフィルターの部材は、このように一体に組み合わされており、ノイズフィルターは、筐体の外部に容易に取り付けることができる。

本発明の実施の形態における電源装置、筐体、負荷、ケーブル及びノイズフィルターを模式的に示す図である。電源装置はブロック図によって示しており、筐体は断面図によって示している。 図１の筐体及びケーブルに対するノイズフィルターの相対的な位置を示す図である。筐体、ケーブル及びノイズフィルターは断面図によって示している。ノイズフィルターのコア部材の一部（１点鎖線で囲んだ部分）を拡大して模式的に描画している。 図２のノイズフィルターの一例を示す斜視図である。ノイズフィルターは、所定方向に沿って延びている。ノイズフィルターの内部構造の輪郭を部分的に破線で描画している。筐体の一部の輪郭を１点鎖線で描画している。ケーブルの一部の輪郭を２点鎖線で描画している。 図３のノイズフィルターの所定方向と直交する平面における断面を示す図である。 図２のノイズフィルターのコア部材の一部を拡大して模式的に示す断面図である。 図２のケーブル及びノイズフィルターの等価回路を示す図である。 図３のノイズフィルターの変形例を示す図である。 本発明の実施例による筐体の一部、ケーブル及びノイズフィルターを模式的に示す斜視図である。ノイズフィルターの内部構造の輪郭を破線で描画している。 図８の実施例におけるケーブル周辺の電界強度分布を示す図である。 図８の実施例におけるノイズの水平偏波成分の周波数特性を示す図である。 図８の実施例におけるノイズの垂直偏波成分の周波数特性を示す図である。

図１を参照すると、本発明の実施の形態によるノイズフィルター１０は、導電体からなる筐体６０及びケーブル７０に取り付けられて使用される。

筐体６０は、インバータ装置（電源装置）５０を内部に収容している。筐体６０は、電源装置５０全体を囲んでおり、筐体６０の内部に位置する内面６４と、筐体６０の外部に位置する外面６６とを有している。筐体６０は、外面６６に繋げられた接地線によってグランドされている。筐体６０には、通過孔６２が形成されている。通過孔６２は、筐体６０の内部及び外部に開口している。

ケーブル７０の一端（内側端７０２）は、筐体６０の内部に収容された電源装置５０に接続されている。ケーブル７０の他端（外側端７０６）は、筐体６０の通過孔６２を通って筐体６０から引き出されており、筐体６０の外部に位置するモーター等の負荷８０に接続されている。即ち、ケーブル７０の外側端７０６は、筐体６０の外部に位置している。

本実施の形態の電源装置５０は、整流回路５１０と、直流電源５３０と、制御回路５５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６０と、ゲートドライバ５７０と、インバータ主回路５９０とを備えている。制御回路５５０は、ＰＷＭ（pulse width modulation）回路５５２を有している。整流回路５１０は、筐体６０の外部に位置する交流電源４０と、インバータ主回路５９０との間に接続されている。直流電源５３０は、制御回路５５０を経由してインバータ主回路５９０に接続されており、且つ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６０及びゲートドライバ５７０を経由してインバータ主回路５９０に接続されている。ＰＷＭ回路５５２は、ゲートドライバ５７０に接続されている。

上述のように構成された電源装置５０は、交流電源４０が生成する交流電力の周波数を変換し、ケーブル７０を経由して、負荷８０に供給する。電源装置５０の各回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ５６０、インバータ主回路５９０等）には、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）等の高速半導体素子を使用したパワー半導体や高速スイッチング素子が使用されている。電源装置５０が動作する際、高速半導体素子は、数１０ＭＨｚ～数ＧＨｚの高周波数帯に亘るコモンモードノイズ（以下、単に「ノイズ」という。）を生じる。ノイズは、筐体６０の内部に放射されると共に、ケーブル７０を伝播して筐体６０の外部に放射され、ケーブル７０周辺の電子機器（図示せず）に悪影響を与える。ノイズフィルター１０は、ケーブル７０から放射される高周波数帯のノイズを抑制するためのノイズフィルターである。

本実施の形態において、電源装置５０は、交流電力の周波数を変換するインバータ装置５０であり、ケーブル７０は、三相交流電力を伝送する三相ケーブルである。即ち、ケーブル７０は、３本の被覆導線７４から構成されている。但し、本発明は、これに限らない。例えば、電源装置５０は、インバータ装置以外の電源装置であってもよい。電源装置５０の回路構造は、本実施の形態に限られない。また、ケーブル７０を構成する被覆導線７４の本数は３に限られない。

図２は、ケーブル７０の３本の被覆導線７４のうちの１本の断面を示している。図２を参照すると、ケーブル７０の被覆導線７４の夫々は、銅等の導電体からなる導電線７４２と、樹脂等の絶縁体からなる絶縁被覆７４４とを備えている。絶縁被覆７４４は、導電線７４２を覆っている。換言すれば、ケーブル７０の被覆導線７４の夫々において、導電線７４２を形成する導電体は、樹脂等の誘電体によって覆われている。図２に示したケーブル７０は、筐体６０と負荷８０との間を直線状に延びている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、ケーブル７０は、筐体６０と負荷８０との間を蛇行するように延びていてもよい。また、ケーブル７０は、部分的に直線状に延び、且つ、部分的に弧状に延びていてもよい。

図２及び図３を参照すると、ノイズフィルター１０は、全体として中空筒形状を有しており、所定方向（図２及び図３における左右方向）に沿って延びている。ノイズフィルター１０は、樹脂等の絶縁体からなる保持部材１８と、銅、アルミニウム、導電ゴム等の導電体からなるシールド部材２０と、磁性体（複合磁性体）３２からなるコア部材３０とを備えている。コア部材３０は、シールド部材２０の内部に収容されている。保持部材１８は、所定方向と直交する直交平面において、シールド部材２０全体を外側から覆っており、これによりシールド部材２０を保持している。

シールド部材２０は、被取付け部２２と、収容部２４と、容量部２６とを有している。被取付け部２２、収容部２４及び容量部２６は、所定方向に沿って、この順に並んでいる。換言すれば、収容部２４は、所定方向において被取付け部２２と容量部２６との間に位置している。本実施の形態において、被取付け部２２、収容部２４及び容量部２６は、溶接等によって互いに一体に繋げられ且つ固定されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、シールド部材２０は、充分な導電性を有している限り、導電ゴムからなる成型品であってもよい。

シールド部材２０は、第１端２０２と、第２端２０４とを有している。第１端２０２及び第２端２０４は、所定方向におけるシールド部材２０の両端に夫々位置している。第１端２０２は、被取付け部２２の先端に位置しており、第２端２０４は、容量部２６の先端に位置している。シールド部材２０は、第１端２０２と第２端２０４との間を隙間なく延びており、これにより高い電磁シールド機能を有している。但し、本発明は、これに限られず、シールド部材２０には、必要な電磁シールド機能を維持できる程度の僅かな隙間が形成されていてもよい。

図３を参照すると、本実施の形態の被取付け部２２は、被接続部２２２と、突出部２２４とを有している。被接続部２２２は、直交平面と平行な矩形の平板形状を有しており、収容部２４の所定方向における端部に隙間なく繋がっている。被接続部２２２の直交平面における中心部には、円形の孔（第１円形孔）が形成されている。突出部２２４は、円筒形状を有しており、第１円形孔の外縁に隙間なく繋がっている。突出部２２４は、収容部２４から離れるようにして、所定方向に沿って被接続部２２２から第１端２０２まで突出している。突出部２２４は、筐体６０の通過孔６２に対応した形状及びサイズを有している。詳しくは、通過孔６２の内壁面にはネジが形成されており（図示せず）、突出部２２４の直交平面における外側面には、通過孔６２のネジにねじ込み可能なネジ２２８が形成されている。

本実施の形態の収容部２４は、主部２４２と、平板部２４４とを有している。主部２４２は、角筒形状を有しており、被接続部２２２の直交平面における外縁に隙間なく繋がっている。主部２４２は、突出部２２４から離れるようにして、被接続部２２２から所定方向に沿って第２端２０４に向かって延びている。平板部２４４は、直交平面と平行な矩形の平板形状を有しており、主部２４２の所定方向における端部に隙間なく繋がっている。平板部２４４の直交平面における中心部には、円形の孔（第２円形孔）が形成されている。本実施の形態の容量部２６は、円筒形状を有しており、第２円形孔の外縁に隙間なく繋がっている。容量部２６は、収容部２４の主部２４２から離れるようにして、所定方向に沿って平板部２４４から第２端２０４まで延びている。

シールド部材２０の内部には、受容空間２８が形成されている。受容空間２８は、被取付け部２２、収容部２４及び容量部２６を所定方向に沿って貫通しており、且つ、第１端２０２及び第２端２０４において開口している。受容空間２８の直交平面におけるサイズは、所定方向におけるいずれの位置においても、ケーブル７０の直交平面におけるサイズよりも大きい。

本実施の形態のシールド部材２０は、上述の構造を有している。但し、本発明は、これに限られない。後述するように、シールド部材２０の構造は、必要に応じて様々に変形可能である。

図２及び図３を参照すると、本実施の形態のコア部材３０は、例えば３００μｍ程度の厚さを有し且つ柔軟に折り曲げ可能なシート状の複合磁性体３２を、所定方向と平行な軸の周りに巻回させて形成されている。このようなコア部材３０は、所望の形状及びサイズに形成出来る。但し、本発明は、これに限られない。例えば、コア部材３０は、複合磁性体３２からなる成型品であってもよい。換言すれば、コア部材３０は、圧粉磁芯であってもよい。更に、コア部材３０の材料は、複合磁性体３２に限定されない。例えば、コア部材３０は、フェライトからなる成型品であってもよい。

図２及び図５を参照すると、本実施の形態の複合磁性体３２は、ゴム、エラストマー、樹脂等からなるバインダ３２２と、バインダ３２２中に分散されたＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金等からなる軟磁性粉末３２４とを含んでいる。本実施の形態の軟磁性粉末３２４は、扁平形状を有しており、シート面と平行に配向されている。扁平形状の軟磁性粉末３２４は、例えば、球形状の軟磁性粉末をボールミルを使用して扁平状に加工することで形成できる。また、シート状の複合磁性体３２は、例えば、軟磁性粉末３２４を液状のバインダ３２２中に分散させてドクターブレード法によって成膜することで形成できる。

図３及び図４を参照すると、本実施の形態のコア部材３０は、円筒形状を有しており、所定方向に沿って延びている。詳しくは、コア部材３０は、円柱形状の中心孔３６と、円筒形状の外周３８とを有している。中心孔３６は、直交平面においてコア部材３０の中心に位置しており、コア部材３０を所定方向に沿って貫通している。中心孔３６の直交平面におけるサイズは、所定方向におけるいずれの位置においても、ケーブル７０の直交平面におけるサイズよりも大きい。外周３８は、中心孔３６を中心とし且つ所定方向と直交する径方向において、コア部材３０の最も外側に位置している。

本実施の形態のコア部材３０は、上述の構造を有している。但し、本発明は、これに限られない。後述するように、コア部材３０の構造は、必要に応じて様々に変形可能である。

図２を参照すると、シールド部材２０の収容部２４は、コア部材３０の中心孔３６が所定方向に沿って延び且つ直交平面において受容空間２８の中心に位置するようにして、コア部材３０を全体的に収容している。シールド部材２０の被取付け部２２及び容量部２６は、コア部材３０が収容部２４に収容された後に、収容部２４に接続されている。本実施の形態において、コア部材３０は、絶縁性の接着剤等の固定剤によって収容部２４の平板部２４４に固定されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、収容部２４には、コア部材３０を径方向に挟み込んで保持する保持部（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、コア部材３０は、平板部２４４から離れていてもよい。コア部材３０が平板部２４４から離れている場合、収容部２４のうち平板部２４４の近傍に位置している部位は、容量部２６の一部としても機能する。

図３を参照すると、コア部材３０は、径方向において収容部２４の主部２４２から離れている。即ち、コア部材３０と主部２４２との間には、受容空間２８が位置している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、コア部材３０と主部２４２との間の受容空間２８は、樹脂等の絶縁体によって埋められていてもよい。一方、コア部材３０は、直交平面において主部２４２の内部と対応する形状及びサイズを有していてもよい。この場合、コア部材３０の外周３８全体が、主部２４２の内壁面に押し付けられていてもよい。

図２及び図３を参照すると、ノイズフィルター１０は、筐体６０及びケーブル７０に取り付けて使用する。本実施の形態によれば、ノイズフィルター１０は、ケーブル７０に取り付けられた後に筐体６０に取り付けられる。ノイズフィルター１０がケーブル７０に取り付けられると、ケーブル７０は、シールド部材２０の受容空間２８及びコア部材３０の中心孔３６を、所定方向に沿って通過する。次に、被取付け部２２の突出部２２４は、通過孔６２にねじ込まれ、通過孔６２の内部に位置する。この結果、ノイズフィルター１０は、筐体６０に取り付けられる。即ち、被取付け部２２は、ケーブル７０がノイズフィルター１０の内部を所定方向に沿って通過するようにして、筐体６０に取付可能であり、これにより、ノイズフィルター１０は、筐体６０及びケーブル７０に取付可能である。

図２を参照すると、ノイズフィルター１０が筐体６０及びケーブル７０に取り付けられた被取付状態において、被取付け部２２は、筐体６０と直接的に接触しており、これにより、シールド部材２０は、筐体６０を経由してグランドされている。本実施の形態によれば、被取付け部２２の突出部２２４が筐体６０にねじ込まれると、被取付け部２２の被接続部２２２は、筐体６０の外面６６に押し付けられる。本実施の形態によれば、シールド部材２０を様々なグランド経路によってグランドできる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、被取付け部２２に磁石を設けてもよい。この場合、被取付け部２２は、磁力を利用して筐体６０に接触させてもよい。また、被取付け部２２は、ボルト等の止め具を使用して筐体６０に固定してもよい。

被取付状態において、シールド部材２０の収容部２４及び、容量部２６は、筐体６０の外部に位置している。但し、収容部２４は、被取付け部２２を介して筐体６０と隙間なく繋がっている。即ち、筐体６０の内部から収容部２４の内部まで、導電体によって隙間なく囲まれた空間が延びている。換言すれば、筐体６０の内部空間は、収容部２４内部の受容空間２８まで拡張されている。この結果、収容部２４に収容されたコア部材３０は、容量部２６と共に、コア部材３０が筐体６０の内部に収容された場合と同様に機能する。以下、コア部材３０及び容量部２６の配置及び機能について詳しく説明する。

被取付状態において、コア部材３０及び容量部２６は、ケーブル７０を囲みつつ互いに隣り合う。詳しくは、被取付状態において、ケーブル７０は、所定方向に沿ってコア部材３０の中心孔３６を通過しており、これにより、コア部材３０は、径方向（図３参照）において、ケーブル７０の外側に位置している。即ち、コア部材３０は、直交平面（図３参照）においてケーブル７０（３本の被覆導線７４）を囲んでおり、ケーブル７０の導電線７４２の夫々についてインダクタとして機能する。一方、容量部２６は、直交平面においてケーブル７０（３本の被覆導線７４）を囲んでおり、且つ、筐体６０にグランドされている。この構造により、容量部２６は、ケーブル７０の被覆導線７４（導電線７４２及び絶縁被覆７４４）の夫々と共にキャパシタとして機能する。

図６を参照すると、上述のように配置されたコア部材３０及び容量部２６は、ローパスフィルタ（ＲＣフィルタ）として機能する。このローパスフィルタは、コア部材３０及び容量部２６の夫々のサイズを調整することで、１ＧＨｚを超える高周波ノイズをカットできる。換言すれば、ノイズフィルター１０（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数を１ＧＨｚを超える値に設定できる。詳しくは、このローパスフィルタにおいて、コア部材３０の体積を調整することで、複素比透磁率の虚数成分μ″による等価抵抗成分を調整でき、容量部２６がケーブル７０を取り巻く面積を調整することで、浮遊容量を数ｐＦ～数１０ｐＦ程度に調整できる。

図２を参照すると、本実施の形態のコア部材３０は、例えば複合磁性体３２全体に対する軟磁性粉末３２４の体積占有率を大きくすることによって、１ＧＨｚを超える周波数においても、高い虚数成分μ″を維持する。より具体的には、本実施の形態において、ノイズフィルター１０のコア部材３０（複合磁性体３２）の複素比透磁率の虚数成分μ″は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下の高い値を維持する。より好ましくは、コア部材３０（複合磁性体３２）の複素比透磁率の虚数成分μ″の値は、５以上且つ３０以下である。

以上の説明から理解されるように、本実施の形態のノイズフィルター１０は、１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制するＲＣフィルターを構成可能である。

図２を参照すると、本実施の形態によれば、シールド部材２０の被取付け部２２は、被取付状態において、少なくとも部分的に筐体６０の通過孔６２の内部に位置している。特に、本実施の形態によれば、被取付け部２２の突出部２２４は、通過孔６２にねじ込まれて、通過孔６２の内壁面に密着している。この構造により、筐体６０の内部空間を、収容部２４の内部まで確実に拡張できる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、突出部２２４を通過孔６２の内部に挿入せず、被取付け部２２の被接続部２２２を筐体６０の外面６６に密着させてもよい。

筐体６０の内部空間を収容部２４の内部まで拡張するという観点から、シールド部材２０は、本実施の形態のように、第１端２０２と第２端２０４との間を隙間なく延びていることが好ましい。特に、収容部２４は、被取付け部２２と収容部２４との間の境界及び収容部２４と容量部２６との間の境界を除き、コア部材３０を完全に囲んでいることが好ましい。換言すれば、収容部２４は、直交平面において、コア部材３０を隙間なく囲んでいることが好ましい。

コア部材３０（複合磁性体３２）の複素比誘電率の実数成分ε′は、ケーブル７０から発生する電界がコア部材３０の内部へ伝搬する量及びコア部材３０の内部における電界分布に影響を与える。従って、高周波ノイズを効果的に抑制するという観点から、コア部材３０（複合磁性体３２）の複素比透磁率の虚数成分μ″に加えて、コア部材３０の複素比誘電率の実数成分ε′も、所定の範囲内にあることが好ましい。

詳しくは、図２を参照すると、ＧＨｚ帯域における実数成分ε′が大きくなると、コア部材３０の内部を、径方向（図３参照）及び所定方向によって規定される平面に沿って回る電界ＥＦが発生する。電界ＥＦは、コア部材３０の内部に生じる渦電流と同様に機能するため、電界ＥＦが発生すると、コア部材３０の内部の磁束が小さくなる。この結果、コア部材３０の複素比透磁率の虚数成分μ″の値が好ましい範囲にあったとしても、コア部材３０は、インダクタとして十分に機能しないおそれがある。コア部材３０のインダクタ機能の劣化を確実に防止するという観点から、コア部材３０の複素比誘電率の実数成分ε′は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ２００以下であることが好ましい。

図３を参照すると、１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制するという観点から、所定方向におけるコア部材３０の長さは、１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、シールド部材２０の容量部２６の長さは、１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上かつ５０ｍｍ以下であることが更に好ましい。

図４を参照すると、１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制するという観点から、コア部材３０の径方向における厚さｔは、３ｍｍ以上であることが好ましい。また、コア部材３０の径方向における外周３８に位置するいずれの部位も、収容部２４（主部２４２）と接触しているか、又は、径方向において収容部２４（主部２４２）から５ｍｍ以下の距離だけ離れていることが好ましい。換言すれば、外周３８と収容部２４との間の径方向における距離の最大値（最大距離ｄｍａｘ）は、０ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下であることが好ましい。

図５を参照すると、本実施の形態において、軟磁性粉末３２４は扁平形状を有している。扁平形状の軟磁性粉末３２４を使用することで、反磁界による複素比透磁率の低下を極めて小さくできる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、軟磁性粉末３２４は、球形状を有していてもよい。球形状の軟磁性粉末３２４を使用することで、より高い周波数において高い複素比透磁率が得られる。

図２を参照すると、シールド部材２０は、突出部２２４を除き、筐体６０の外部に位置しており、所定方向に沿って筐体６０から離れるようにして延びている。突出部２２４は、筐体６０の通過孔６２の内部に位置しているが、筐体６０の内部には突出していない。即ち、シールド部材２０のいずれの部位も、筐体６０の内部に位置していない。仮にシールド部材２０の一部が筐体６０の内部に位置していた場合、筐体６０の内部空間に放射されるノイズは、シールド部材２０を伝播して筐体６０の外部に放射されるおそれがある。一方、本実施の形態によれば、筐体６０の内部空間に放射されるノイズの筐体６０の外部へ伝播が防止されている。

図２及び図３を参照すると、本実施の形態によれば、シールド部材２０は、接地線等の他の導電部材（図示せず）を介することなく、筐体６０の通過孔６２の内壁面及び外面６６と直接接触している。本実施の形態によれば、シールド部材２０を筐体６０に確実にグランドでき、且つ、接地線等の他の導電部材によるノイズの放射を防止できる。即ち、ノイズの伝搬経路を増やすことなく、シールド部材２０をグランドできる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、シールド部材２０の被取付け部２２は、突出部２２４を有しておらず、筐体６０から僅かに離れていてもよい。この場合、シールド部材２０は、筐体６０以外の部材にグランドされていてもよい。

図２を参照すると、ケーブル７０は、筐体６０の内部を延びる内側部７１０と、通過孔６２の内部に位置する通過部７２０と、筐体６０の外部を延びる外側部７３０とに分けることができる。ケーブル７０の外側部７３０を、ケーブル７０が延びる方向に沿って、筐体６０の近傍に位置する筐体側部７３２と、負荷８０の近傍に位置する負荷側部７３６と、筐体側部７３２と負荷側部７３６との間の中間部７３４とに３等分したとき、ノイズフィルター１０は、ケーブル７０の内側部７１０、中間部７３４及び負荷側部７３６に取り付けられておらず、通過部７２０及び筐体側部７３２のみに取り付けられている。

上述のように、本実施の形態によれば、ケーブル７０のうち筐体６０の近傍に位置する部位のみを１つのシールド部材２０及び１つのコア部材３０によって覆うだけでノイズを抑制できる。また、コア部材３０は、シールド部材２０の収容部２４の内部に収容されており、収容部２４を含むシールド部材２０は、保持部材１８に保持されている。本発明によれば、ノイズフィルター１０の部材は、このように一体に組み合わされており、ノイズフィルター１０は、筐体６０の外部に容易に取り付けることができる。

図３を参照すると、本実施の形態によれば、保持部材１８は、直交平面において、シールド部材２０の収容部２４及び容量部２６を隙間なく覆っている。この構造によれば、仮に、被取付状態において、シールド部材２０が十分にグランドされなかった場合でも、シールド部材２０に接触することによる感電を防止できる。

上述した実施の形態は、既に説明した変形例に加えて、更に様々に変形可能である。例えば、図１を参照すると、ノイズフィルター１０は、交流電源４０と整流回路５１０との間のケーブルに取り付けてもよい。

図７を参照すると、変形例によるノイズフィルター１０Ａは、全体として中空筒形状を有しており、所定方向に沿って延びている。ノイズフィルター１０は、絶縁体からなる保持部材１８Ａと、導電体からなるシールド部材２０Ａと、磁性体３２からなるコア部材３０Ａとを備えている。コア部材３０Ａの複素比透磁率の虚数成分μ″は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下である。シールド部材２０Ａは、被取付け部２２Ａと、収容部２４Ａと、容量部２６Ａとを有している。収容部２４Ａは、所定方向において被取付け部２２Ａと容量部２６Ａとの間に位置している。

ノイズフィルター１０Ａの各部材及び各部位は、２分割されている。詳しくは、ノイズフィルター１０Ａは、第１分割部材１２Ａと、第２分割部材１４Ａとを備えている。第１分割部材１２Ａ及び第２分割部材１４Ａの夫々は、保持部材１８Ａの一部と、シールド部材２０Ａの一部と、コア部材３０Ａの一部とを備えている。

図７から理解されるように、被取付け部２２Ａは、ケーブル７０がノイズフィルター１０Ａの内部を所定方向に沿って通過するようにして筐体６０に取付可能であり、これにより、ノイズフィルター１０Ａは、筐体６０及びケーブル７０に取付可能である。詳しくは、第１分割部材１２Ａ及び第２分割部材１４Ａは、所定方向と直交する径方向においてケーブル７０を挟むようにして、互いに組み合わせることができる。第１分割部材１２Ａ及び第２分割部材１４Ａが互いに組み合わされた組立状態において、保持部材１８Ａは、シールド部材２０Ａを保持している。また、ノイズフィルター１０Ａが組立状態にあるとき、収容部２４Ａは、コア部材３０Ａを収容している。ノイズフィルター１０Ａが組立状態にあるとき、被取付け部２２Ａは、筐体６０の通過孔６２に挿入して取り付けることができる。

ノイズフィルター１０Ａが筐体６０及びケーブル７０に取り付けられた被取付状態において、収容部２４Ａ及び容量部２６Ａは、筐体６０の外部に位置している。被取付状態において、コア部材３０Ａは、所定方向と直交する直交平面においてケーブル７０を囲んでおり、容量部２６Ａは、直交平面においてケーブル７０を囲んでいる。即ち、ノイズフィルター１０Ａは、ノイズフィルター１０（図３参照）と同様な構造を有しており、これにより、ケーブル７０から放射されるノイズを、ノイズフィルター１０と同様に抑制できる。また、ノイズフィルター１０Ａは、ノイズフィルター１０よりも更に容易に筐体６０及びケーブル７０に取り付けることができる。特に、ノイズフィルター１０Ａは、ケーブル７０に容易に着脱できる。

図８を参照すると、本発明の実施例によるノイズフィルター１０Ｘを使用してシミュレーションを行い、これにより、本発明の効果について検証した。以下、検証方法及び検証結果について説明する。

シミュレーションにおいて、電源装置（図示せず）は、本実施の形態の電源装置５０（図１参照）と同様に筐体６０の内部に収容されており、電源装置５０と同様に機能した。筐体６０は、グランドされていた。ケーブル７０の一端は、筐体６０の内部に収容された電源装置に接続されており、ケーブル７０の他端は、筐体６０の外部に位置していた。詳しくは、ケーブル７０のうち筐体６０の外部に位置する部位は、所定方向に沿って１ｍだけ延びていた。

ノイズフィルター１０Ｘは、直方体形状の導体ケース２１Ｘと、円柱形状の容量部材（容量部）２６Ｘと、円柱形状のコア部材３０Ｘとを備えていた。導体ケース２１Ｘは、アルミニウムからなる金属ケースであり、容量部２６Ｘは、銅箔からなる金属筒だった。コア部材３０Ｘは、複合磁性体３２からなる磁性シートから形成した。コア部材３０Ｘの複素比透磁率の虚数成分μ″は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下だった。例えば、１ＧＨｚの周波数において、複素比透磁率の実数成分μ′は６であり、複素比透磁率の虚数成分μ″は１７であり、複素比誘電率の実数成分ε′は１５０であり、複素比誘電率の虚数成分ε″は１４だった。

導体ケース２１Ｘの６面のうちの５面を収容部２４Ｘとして使用し、コア部材３０Ｘを収容した。導体ケース２１Ｘの他の１面を、被取付け部２２Ｘとして使用し、ケーブル７０がシールド部材２０Ｘの内部及びコア部材３０Ｘの内部を所定方向に沿って通過するようにして、筐体６０の外面６６に接触させた。容量部２６Ｘを、ケーブル７０が容量部２６Ｘの内部を所定方向に沿って通過するようにして、導体ケース２１Ｘに取り付けた。

上述のように、シミュレーションにおいて、被取付け部２２Ｘは、ケーブル７０がノイズフィルター１０Ｘの内部を所定方向に沿って通過するようにして筐体６０に取り付けられており、これにより、ノイズフィルター１０Ｘは、筐体６０及びケーブル７０に取り付けられた被取付状態にあった。被取付状態において、導体ケース２１Ｘ及び容量部２６Ｘは、互いに固定されてシールド部材２０Ｘを形成していた。即ち、ノイズフィルター１０Ｘは、導電体からなるシールド部材２０Ｘと、磁性体３２からなるコア部材３０Ｘとを備えていた。また、シールド部材２０Ｘは、被取付け部２２Ｘと、収容部２４Ｘと、容量部２６Ｘとを有しており、収容部２４Ｘは、所定方向において被取付け部２２Ｘと容量部２６Ｘとの間に位置していた。

被取付状態において、収容部２４Ｘ及び容量部２６Ｘは、筐体６０の外部に位置していた。また、コア部材３０Ｘは、所定方向と直交する直交平面においてケーブル７０を囲んでおり、容量部２６Ｘは、直交平面においてケーブル７０を囲んでいた。収容部２４Ｘの所定方向における長さは５０ｍｍであり、収容部２４Ｘの直交平面におけるサイズは、４０ｍｍ×４０ｍｍだった。容量部２６Ｘの所定方向における長さは４０ｍｍであり、容量部２６Ｘの内径φは１４ｍｍだった。コア部材３０Ｘの所定方向における長さは３０ｍｍだった。コア部材３０Ｘの外径φは３０ｍｍであり、コア部材３０Ｘの内径φは１４ｍｍだった。即ち、コア部材３０Ｘの径方向における厚さは８ｍｍだった。

上述の電源装置、筐体６０、ケーブル７０及びノイズフィルター１０Ｘからなる検証モデルを用いて、シミュレーションを行った。シミュレーションにおいて、ノイズフィルター１０Ｘを全く取り付けていない場合（図９から図１１において「フィルタなし」と表示）と、ノイズフィルター１０Ｘのうちのコア部材３０Ｘのみをケーブル７０に取り付けた場合（図９から図１１において「磁性コアのみ」と表示）と、ノイズフィルター１０Ｘを上述のように筐体６０及びケーブル７０に取り付けた場合（図９から図１１において「実施例」と表示）との３つの場合において、夫々、ケーブル７０から放射される電界の強度分布と、ノイズの周波数特性とを求めた。

ケーブル７０から放射されるノイズに起因して生じる電界の強度分布を、アンシス・インコーポレイテッドのＡＮＳＹＳ－ＨＦＳＳ（ＡＮＳＹＳは登録商標）を使用して求めた。図９に、放射周波数＝１ＧＨｚ、入力エネルギー＝１Ｗの場合の、シミュレーション結果を示す。図９から理解されるように、本発明の実施例のノイズフィルター１０Ｘを使用することで、ケーブル７０から放射される電界強度を大きく抑制できる。より具体的には、実施例のノイズフィルター１０Ｘを使用した場合、コア部材３０Ｘのみを使用した場合と比較しても、ケーブル７０から放射される電界強度が１／１０程度に抑制されている。

ケーブル７０から放射されるノイズの放射利得［ｄＢｉ］を、１００ＭＨｚ～３ＧＨｚの周波数帯域において求めた。図１０に、ノイズの水平偏波成分の放射利得［ｄＢｉ］を示し、図１１に、ノイズの垂直偏波成分の放射利得［ｄＢｉ］を示す。図１０及び図１１から理解されるように、実施例のノイズフィルター１０Ｘにより、３ＧＨｚまでの殆ど全ての周波数帯域において、１０～２０ｄＢ程度のノイズ抑制効果が確認できた。

以上のシミュレーションからも理解されるように、本発明によれば、ケーブルから放射されるノイズを効果的に抑制するノイズフィルター１０Ｘが得られる。

１０，１０Ａ，１０Ｘ ノイズフィルター
１２Ａ 第１分割部材
１４Ａ 第２分割部材
１８，１８Ａ 保持部材
２０，２０Ａ，２０Ｘ シールド部材
２０２ 第１端
２０４ 第２端
２１Ｘ 導体ケース
２２，２２Ａ，２２Ｘ 被取付け部
２２２ 被接続部
２２４ 突出部
２２８ ネジ
２４，２４Ａ，２４Ｘ 収容部
２４２ 主部
２４４ 平板部
２６，２６Ａ 容量部
２６Ｘ 容量部材（容量部）
２８ 受容空間
３０，３０Ａ，３０Ｘ コア部材
３２ 磁性体（複合磁性体）
３２２ バインダ
３２４ 軟磁性粉末
３６ 中心孔
３８ 外周
４０ 交流電源
５０ インバータ装置（電源装置）
５１０ 整流回路
５３０ 直流電源
５５０ 制御回路
５５２ ＰＷＭ回路
５６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５７０ ゲートドライバ
５９０ インバータ主回路
６０ 筐体
６２ 通過孔
６４ 内面
６６ 外面
７０ ケーブル
７０２ 内側端
７０６ 外側端
７１０ 内側部
７２０ 通過部
７３０ 外側部
７３２ 筐体側部
７３４ 中間部
７３６ 負荷側部
７４ 被覆導線
７４２ 導電線
７４４ 絶縁被覆
８０ 負荷

Claims (12)

1. ケーブルから放射されるノイズを抑制するためのノイズフィルターであって、
   前記ケーブルの一端は、筐体の内部に収容された電源装置に接続されており、前記ケーブルの他端は、前記筐体の外部に位置しており、
   前記ノイズフィルターは、絶縁体からなる保持部材と、導電体からなるシールド部材と、磁性体からなるコア部材とを備えており、
   前記保持部材は、前記シールド部材を保持しており、
   前記シールド部材は、被取付け部と、収容部と、容量部とを有しており、
   前記被取付け部は、前記ケーブルが前記ノイズフィルターの内部を所定方向に沿って通過するようにして前記筐体に取付可能であり、これにより、前記ノイズフィルターは、前記筐体及び前記ケーブルに取付可能であり、
   前記収容部は、前記所定方向において前記被取付け部と前記容量部との間に位置しており、且つ、前記コア部材を収容しており、
   前記ノイズフィルターが前記筐体及び前記ケーブルに取り付けられた被取付状態において、前記収容部及び前記容量部は、前記筐体の外部に位置しており、前記コア部材は、前記所定方向と直交する直交平面において前記ケーブルを囲んでおり、前記容量部は、前記直交平面において前記ケーブルを囲んでおり、
   前記コア部材の複素比透磁率の虚数成分μ″は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ５０以下である
   ノイズフィルター。
2. 請求項１記載のノイズフィルターであって、
   前記筐体は、導電体からなり、
   前記被取付け部は、前記被取付状態において、前記筐体と直接的に接触している
   ノイズフィルター。
3. 請求項１又は請求項２記載のノイズフィルターであって、
   前記筐体には、通過孔が形成されており、
   前記被取付け部は、前記被取付状態において、少なくとも部分的に前記通過孔の内部に位置している
   ノイズフィルター。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
   前記コア部材は、複合磁性体からなり、
   前記複合磁性体は、バインダと、前記バインダ中に分散された軟磁性粉末とを含んでいる
   ノイズフィルター。
5. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
   前記コア部材は、フェライトからなる
   ノイズフィルター。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
   前記コア部材の複素比誘電率の実数成分ε′は、３０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯域に亘って１以上且つ２００以下である
   ノイズフィルター。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
   前記コア部材は、中心孔を有しており、
   前記被取付状態において、前記ケーブルは、前記所定方向に沿って前記中心孔を通過しており、これにより、前記コア部材は、前記中心孔を中心とし且つ前記所定方向と直交する径方向において、前記ケーブルの外側に位置している
   ノイズフィルター。
8. 請求項７記載のノイズフィルターであって、
   前記コア部材の前記径方向における厚さは、３ｍｍ以上である
   ノイズフィルター。
9. 請求項７又は請求項８記載のノイズフィルターであって、
   前記収容部は、前記直交平面において、前記コア部材を隙間なく囲んでいる
   ノイズフィルター。
10. 請求項９記載のノイズフィルターであって、
    前記コア部材の前記径方向における外周に位置するいずれの部位も、前記収容部と接触しているか、又は、前記径方向において前記収容部から５ｍｍ以下の距離だけ離れている
    ノイズフィルター。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
    前記保持部材は、前記直交平面において、前記シールド部材の前記収容部及び前記容量部を隙間なく覆っている
    ノイズフィルター。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のノイズフィルターであって、
    前記ノイズフィルターは、第１分割部材と、第２分割部材とを備えており、
    前記第１分割部材及び前記第２分割部材の夫々は、前記保持部材の一部と、前記シールド部材の一部と、前記コア部材の一部とを備えており、
    前記第１分割部材及び前記第２分割部材は、前記所定方向と直交する方向において前記ケーブルを挟むようにして、互いに組み合わせることができる
    ノイズフィルター。

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