WO2016163130A1 - ノイズフィルタ - Google Patents

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WO2016163130A1
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noise filter
coil
conductor
coils
stacking direction
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成人 宮川
健一 菅
健 開田
賢司 下畑
延是 春名
慶多 ▲高▼橋
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三菱電機株式会社
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    • H01F2017/067—Core with two or more holes to lead through conductor

Definitions

  • the present invention relates to a noise filter mounted on a power conversion device or the like.
  • a noise filter is mounted so as not to output the noise generated with the switching operation of the semiconductor element to the outside.
  • a noise filter is generally composed of a coil and a magnetic core.
  • the current flowing through the coil is large, the magnetic characteristic of the magnetic core is deteriorated due to heat generation of the coil, and the characteristic as a noise filter may be deteriorated. Therefore, it is necessary to cool the noise filter.
  • a conventional noise filter discloses a technique of installing a coil in a space surrounded by heat radiation fins (see, for example, Patent Document 1).
  • the outer surface of the coil facing the heat radiating fin is cooled, but the center of the coil is easily heated and the temperature of the center increases. For this reason, the temperature of the magnetic core disposed in the center of the coil increases, and the characteristics as a noise filter may be deteriorated.
  • a method of enlarging the cross-sectional area of the coil so that the current density flowing through the coil is conceivable can be considered, but there is a problem that the noise filter becomes large.
  • This invention has been made to solve the above-described problems, and improves the heat dissipation of the noise filter without increasing the size of the noise filter.
  • a coil in which a flat conductor is laminated to form a winding pattern, a magnetic core wound around the coil, and an end of the coil in the lamination direction are electrically connected.
  • the thermal resistance of a conductor disposed at an end portion in the stacking direction is the smallest compared to the thermal resistance of other conductors.
  • the heat resistance of the conductor arranged at the end in the stacking direction in close contact with the heat radiating member is made smaller than the heat resistance of the other conductors, so that the heat dissipation of the noise filter is improved without increasing the size of the noise filter. be able to.
  • FIG. FIG. 1 is a perspective view of a noise filter according to Embodiment 1 for carrying out the present invention.
  • the noise filter 100 according to the present embodiment is installed between, for example, an inverter that is a power converter and a power source for driving the inverter.
  • a noise filter 100 includes a coil 1a and 1b in which a flat conductor 50 is laminated to form a winding pattern, a magnetic core 2 wound around the coils 1a and 1b, a coil 1a and It is comprised with the heat radiating member 3 electrically insulated and closely_contact
  • the heat radiating member 3 is electrically set to the ground potential.
  • the flat conductor 50 is formed of a coated conductor in which the outer peripheral portion of a metal flat plate 4 such as copper is covered with a dielectric 5.
  • the dielectric 5 include a coating material such as polyimide, polyamideimide, and polyesterimide, a metal oxide by electrodeposition, an epoxy resin by powder coating, and the like, but a material having good heat dissipation performance is preferable.
  • the film thickness of the dielectric 5 ensures the insulation between the flat conductor 50 and the heat radiating member 3 and the insulation between the laminated flat conductors 50 from the viewpoint of heat dissipation. It is preferable to be as thin as possible.
  • the magnetic core 2 is composed of a U-shaped split core 2a and a flat split core 2b in order to be inserted into the coils 1a and 1b, and the split cores 2a and 2b are joined together. A closed magnetic circuit is formed.
  • a heat dissipating fin provided with a fin for heat dissipating is used as the heat dissipating member 3.
  • the flat conductors 50 constituting the coils 1a and 1b are actually arranged in close contact, and the magnetic core 2 is arranged inserted into the coils 1a and 1b. They are shown separately for easy understanding of the filter configuration.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the coils 1a and 1b formed by laminating flat conductors 50.
  • FIG. 2 shows flat conductors (winding pieces) on which the coils 1a and 1b in FIG. 1 are laminated, and FIG. The left side of (b) and (c) corresponds to the coil 1a, and the right side corresponds to the coil 1b.
  • 2A is a conductor in close contact with the heat radiating member 3
  • FIG. 2B is a conductor laminated thereon
  • FIG. 2C is further laminated thereon. It is a conductor.
  • FIG. 2A is a conductor in close contact with the heat radiating member 3
  • FIG. 2B is a conductor laminated thereon
  • FIG. 2C is further laminated thereon. It is a conductor.
  • FIG. 2 is a conductor in close contact with the heat radiating member 3
  • FIG. 2B is a conductor laminated thereon
  • FIG. 2C is further laminated
  • the coil 1a has a winding piece 11 as a lowermost layer, a winding piece 13 is laminated thereon, and a winding piece 15 is further laminated thereon.
  • the coil 1b is configured such that the winding piece 12 is the lowest layer, the winding piece 14 is laminated thereon, and the winding piece 16 is further laminated thereon.
  • the widths of the winding pieces 11 to 16 in the energizing direction are substantially equal.
  • the winding pieces are electrically connected to form a coil having a spiral winding pattern.
  • the outer peripheral portion of the metal flat plate 4 is covered with the dielectric 5.
  • the end portion 21 on the upper surface of the winding piece 11 and the end portion 23 on the lower surface of the winding piece 13 are used.
  • the end portion 24 of the upper surface and the end portion 27 of the lower surface of the winding piece 15 are exposed, and the winding pieces 11, 13 and 15 are laminated.
  • the spiral coil 1a can be formed by electrically connecting the exposed metal flat plates.
  • the metal flat plate 4 at the end portion 28 of the surface of the coil is exposed, and when the winding pieces 12, 14, and 16 are laminated, the metal flat plate 1b is electrically connected at the exposed portion of the metal flat plate 1b.
  • As a method for electrical connection fusion bonding using a low melting point metal or mechanical bonding using screws or rivets can be used.
  • the coil terminals 1, 1, and 2 b are connected to the coil terminals 31, 32, 33 so as to protrude from the coil winding region to the winding pieces 11, 12, 15, 16 in order to be electrically connected to other devices. , 34 are formed.
  • the noise filter 100 in the present embodiment is installed, for example, between an inverter that is a power converter and a power source for driving the inverter.
  • the output terminal of the power source is connected to the coil terminal part 31 which is one terminal part of the coil 1a and the coil terminal part 32 which is one terminal part of the coil 1b, and the coil which is the other terminal part of the coil 1a
  • An input terminal of the inverter is connected to the terminal portion 33 and the coil terminal portion 34 which is the other terminal portion of the coil 1b.
  • the noise filter 100 connected in this way can suppress the switching noise generated in the inverter from propagating to the power supply side or the outside of the device.
  • a boost converter may be disposed between the noise filter and the inverter.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the noise filter 100 of the present embodiment shown in FIG.
  • the coils 1a and 1b are formed by laminating each winding piece constituted by the flat conductor 50 on the heat radiating member 3, but in this embodiment, the coil piece in contact with the heat radiating member 3 is used.
  • the thicknesses of 11 and 12 are the smallest compared to the thicknesses of the other winding pieces 13, 14, 15 and 16. That is, the thermal resistance of the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 is configured to be the smallest compared to the thermal resistance of the other winding pieces 13, 14, 15 and 16.
  • the cross-sectional area through which the current (I) flows decreases, and the electrical resistance (R) increases. Since the Joule heat generated by the current flowing through the conductor is proportional to I 2 ⁇ R, the Joule heat generated increases as the conductor thickness decreases. However, since the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 are excellent in heat dissipation compared to other winding pieces, the heat radiating member 3 can radiate heat more quickly than other winding pieces. . Further, when the conductor thickness of the winding piece in contact with the heat radiating piece 3 is reduced, the entire coils 1a and 1b can be reduced in size.
  • the metal flat plate 4 constituting the conductors of the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 is in contact with the heat radiating member 3 through the dielectric 5, and a stray capacitance is formed between the metal flat plate 4 and the heat radiating member 3. Yes.
  • this stray capacitance as a ground capacitor, the number of components can be reduced and the size can be reduced as compared with a noise filter configured by combining two individual components of a conventional inductor and capacitor. Further, the size of the stray capacitance can be adjusted to an arbitrary size by adjusting the film thickness of the dielectric 5.
  • the capacitance is maximized and the noise reduction effect is achieved by minimizing the film thickness of the dielectric within a range in which insulation between the flat conductor 50 and the heat dissipation member 3 can be secured.
  • the heat dissipation performance can be enhanced.
  • the heat dissipation of the noise filter can be improved without increasing the size of the noise filter.
  • the thickness of only the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 is made smaller than the thickness of the other winding pieces, but the thickness of the other winding pieces is adjusted appropriately. May be.
  • the thickness of the winding piece 11 in contact with the heat radiating member 3 is minimized, and the thickness of the winding pieces 13 and 15 laminated on the winding piece 11 is set to be the same as that of the winding piece 11.
  • the thickness may be increased stepwise from the thickness.
  • the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 are in close contact with the heat radiating member 3 as a whole. Therefore, in order to eliminate the step between the upper surface of the split core 2b of the magnetic core 2 and the surface of the heat radiating member 3, it is preferable that the heat radiating member 3 has a notch portion in which the split core 2b is embedded. .
  • the magnetic core 2 is composed of the U-shaped divided core 2a and the flat divided core 2b. However, the divided core 2b also has a U-shaped cross section. Also good.
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of a noise filter according to Embodiment 2 for carrying out the present invention.
  • the noise filter 200 of the present embodiment has the same components as the noise filter 100 described in the first embodiment, but has a different coil shape.
  • the noise filter 200 of the present embodiment includes a coil 1a and 1b in which a flat conductor 50 is laminated and a winding pattern is formed, and a magnetic core 2 wound around the coils 1a and 1b. And a heat dissipating member 3 that is electrically insulated and closely attached to the ends of the coils 1a and 1b in the stacking direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of the noise filter 200 of the present embodiment shown in FIG.
  • the coils 1a and 1b are formed by laminating each winding piece constituted by the flat conductor 50 on the heat radiating member 3, but in this embodiment, the coil piece in contact with the heat radiating member 3 is used.
  • the widths of the conductors 11 and 12 are the largest compared to the widths of the conductors of the other winding pieces 13, 14, 15 and 16. In the present embodiment, the thickness of the winding pieces 11 to 16 is substantially equal.
  • the area in the stacking direction of the conductors of the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat dissipation member 3 is configured to be the largest compared to the area in the stacking direction of the conductors of the other winding pieces 13, 14, 15 and 16. ing. That is, the thermal resistance of the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 is configured to be the smallest compared to the thermal resistance of the other winding pieces 13, 14, 15 and 16.
  • the contact area with the heat radiating member 3 is increased, and the heat dissipation of the coils 1a and 1b can be enhanced.
  • the conductor thickness of each winding piece can be reduced.
  • the thickness of the winding piece can be reduced, so that the entire coils 1a and 1b can be reduced in size.
  • the capacitance between the metal flat plate 4 and the heat radiating member 3 can be increased by increasing the contact area with the heat radiating member 3, the noise reduction effect can be improved.
  • the heat dissipation of the noise filter can be improved without increasing the size of the noise filter.
  • the area in the stacking direction of the winding pieces 11 and 12 in contact with the heat radiating member 3 is larger than the area in the stacking direction of the other winding pieces.
  • the area may be increased sequentially.
  • winding piece near the thermal radiation member 3 to the thermal radiation member 3 can be improved.
  • the conductor thickness of each winding piece can be further reduced, and the entire coils 1a and 1b can be further reduced in size.
  • the thickness of the laminated winding pieces is the same.
  • the thickness may be made smaller than the conductor thickness of other winding pieces.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the noise filter 300 according to the third embodiment.
  • the noise filter 300 of the present embodiment has the same constituent members as the noise filter 100 described in the first embodiment, but is different in the shape of the heat dissipating member 3 and the winding piece in contact with the heat dissipating member 3.
  • the noise filter 300 of the present embodiment includes a coil 1 a and 1 b in which a flat conductor 50 is laminated and a winding pattern is formed, and a magnetic core wound around the coils 1 a and 1 b ( (Not shown) and a heat dissipating member 3 that is electrically insulated and closely adhered to the ends of the coils 1a and 1b in the stacking direction.
  • the coils 1a and 1b are formed by laminating each winding piece constituted by the flat conductor 50 on the heat radiating member 3, but in this embodiment, the coil piece in contact with the heat radiating member 3 is used.
  • the surfaces where the conductors 11 and 12 and the heat dissipating member 3 face each other are formed in an uneven shape and are in close contact with each other.
  • the conductors of the winding pieces 11 and 12 and the heat radiating member 3 are in close contact with each other in a concavo-convex shape, and the concavo-convex shape may be a cylindrical or rectangular concavo-convex shape such as a slit-like concavo-convex shape. it can.
  • the contact area between the conductors of the winding pieces 11 and 12 and the heat radiating member 3 is increased, and the heat dissipation of the coils 1a and 1b can be improved.
  • the conductor thickness of each winding piece can be reduced, so that the entire coils 1a and 1b can be reduced in size.
  • the capacitance between the metal flat plate 4 and the heat radiating member 3 can be increased by increasing the contact area with the heat radiating member 3, the noise reduction effect can be improved.
  • the heat dissipation of the noise filter can be improved without increasing the size of the noise filter.
  • FIG. 7 is a perspective view of a noise filter according to the fourth embodiment.
  • the noise filter 400 of the present embodiment is the same as the noise filter 100 described in the first embodiment, but is electrically connected to the end of the coil opposite to the end where the coil and the heat dissipation member are in close contact. It is provided with a cooling member that is insulated and closely adhered to.
  • a noise filter 400 includes a coil 1a and 1b in which flat conductors are laminated to form a winding pattern, a magnetic core 2 wound around the coils 1a and 1b, and coils 1a and 1b.
  • the heat dissipating member 3 that is electrically insulated and adhered to the end in the stacking direction of the coil, and the end of the coil opposite to the end where the coils 1a and 1b and the heat dissipating member are in close contact with each other are electrically insulated and adhered
  • a metal plate can be used as the cooling member 6.
  • the coils 1a and 1b are configured by laminating each winding piece formed of a flat conductor on the heat radiating member 3, but in the present embodiment, the coil is in contact with the heat radiating member 3.
  • the thickness of the piece and the thickness of the winding piece in contact with the cooling member 6 are configured to be smaller than the thickness of the winding piece at the other central part of the coil.
  • the heat radiating property of the noise filter is improved without increasing the size of the noise filter. Can be made.
  • the coils 1a and 1b can be efficiently cooled, the thickness of the conductors constituting the coils 1a and 1b can be further reduced, and the noise filter can be further downsized.
  • the cooling member 6 may be electrically set to the ground potential similarly to the heat radiating member 3.
  • the cooling member 6 and the heat dissipation member 3 may be electrically connected.
  • the metal flat plate of coil 1a, 1b will contact the cooling member 6 and the heat radiating member 3 via a dielectric, and the metal flat plate of coil 1a, 1b, the cooling member 6, and the heat radiating member 3 and A stray capacitance is formed between them.
  • this stray capacitance as a ground capacitor, the capacitance of the noise filter 400 can be increased, and the noise reduction effect can be improved.
  • noise filter of the present embodiment can be combined with the coil configuration described in the second and third embodiments.
  • FIG. FIG. 8 is a perspective view of a noise filter according to the fifth embodiment.
  • the noise filter 500 according to the present embodiment has the same components as those of the noise filter 100 described in the first embodiment, but is insulatively and electrically insulated from the conductors between the stacked flat conductors. A conductive plate electrically connected to the heat radiating member is provided.
  • a noise filter 500 includes coils 1a and 1b in which flat conductors similar to those in the first embodiment are laminated to form a winding pattern, and a magnetic core wound around the coils 1a and 1b. 2, the heat dissipating member 3 that is electrically insulated and adhered to the ends of the coils 1 a and 1 b in the stacking direction, and the end opposite to the end of the flat conductor that is in close contact with the heat dissipating member It is composed of a conductive plate 7.
  • the conductive plate 7 is insulatively insulatively contacted between the conductors constituting the coils 1a and 1b and is electrically connected to the heat dissipation member.
  • a metal plate can be used as the conductive plate 7.
  • the thickness of the winding piece in contact with the heat radiating member 3 is the smallest compared with the thickness of the other winding pieces, so that the size of the noise filter is not increased.
  • the heat dissipation of the noise filter can be improved.
  • the stray capacitance formed between the coils 1a and 1b and the heat radiating member 3 can be used as a ground capacitor.
  • the capacitance of the filter 500 can be increased, and the noise reduction effect can be improved.
  • the conductive plate 7 is arranged at the end opposite to the end where the flat conductor and the heat dissipating member are in close contact with each other.
  • the conductive plate 7 is arranged between any layers of the laminated flat conductors. May be.
  • FIG. 9 is a perspective view of a noise filter according to the sixth embodiment.
  • the noise filter 600 of the present embodiment is a combination of the noise filter described in the second embodiment and the conductive plate 7 described in the fifth embodiment.
  • a noise filter 600 includes coils 1a and 1b in which flat conductors similar to those in the second embodiment are laminated to form a winding pattern, and a magnetic core wound around the coils 1a and 1b. 2, the heat dissipating member 3 that is electrically insulated and adhered to the ends of the coils 1 a and 1 b in the stacking direction, and the end opposite to the end of the flat conductor that is in close contact with the heat dissipating member It is composed of a conductive plate 7.
  • the conductive plate 7 is insulatively insulatively contacted between the conductors constituting the coils 1a and 1b and is electrically connected to the heat dissipation member.
  • the area in the stacking direction of the winding pieces in contact with the heat radiating member 3 is the largest compared to the area in the stacking direction of the other winding pieces.
  • the heat dissipation of the noise filter can be improved without increasing the size.
  • the stray capacitance formed between the coils 1a and 1b and the heat radiating member 3 can be used as a ground capacitor.
  • the capacitance of the filter 600 can be increased, and the noise reduction effect can be improved.
  • the conductive plate 7 is arranged at the end opposite to the end where the flat conductor and the heat dissipating member are in close contact with each other.
  • the conductive plate 7 is arranged between any layers of the laminated flat conductors. May be.
  • FIG. FIG. 10 is a perspective view of a noise filter according to the seventh embodiment.
  • the noise filter 700 of the present embodiment is a combination of the noise filter described in the fourth embodiment and the conductive plate 7 described in the fifth embodiment.
  • a noise filter 700 includes coils 1a and 1b in which flat conductors similar to those in the fourth embodiment are laminated to form a winding pattern, and a magnetic core wound around the coils 1a and 1b. 2, the heat dissipating member 3 that is electrically insulated and adhered to the ends of the coils 1 a and 1 b in the stacking direction, and the end of the coil opposite to the end where the coils 1 a and 1 b and the heat dissipating member are in close contact with each other
  • the cooling member 6 is electrically insulated and is in close contact, and the conductive plate 7 is inserted into the end opposite to the end of the flat conductor that is in close contact with the heat dissipation member.
  • the conductive plate 7 is insulatively insulatively contacted between the conductors constituting the coils 1a and 1b and is electrically connected to the heat dissipation member.
  • the heat radiating property of the noise filter is improved without increasing the size of the noise filter. Can be made.
  • the stray capacitance formed between the coils 1a and 1b and the heat radiating member 3 can be used as a ground capacitor.
  • the capacitance of the filter 700 can be increased, and the noise reduction effect can be improved.
  • the conductive plate 7 is arranged at the end opposite to the end where the flat conductor and the heat dissipating member are in close contact with each other.
  • the conductive plate 7 is arranged between any layers of the laminated flat conductors. May be.
  • the conductive plate 7 is combined with the configuration of the noise filter described in the first to third embodiments.
  • the conductive plate is added to the configuration of the noise filter described in the fourth embodiment. 7 may be combined.
  • the coated conductor in which the outer peripheral portion of the metal flat plate is covered with a dielectric is used as the conductor constituting the coils 1a and 1b.
  • it may be composed of other conductors.
  • a conductor in which a metal flat plate is sealed with an embedding resin, a conductor integrally formed with a printed board, or the like can be used.
  • it is good also as a structure which sandwiched the insulating dielectric sheet between the conductors which should ensure insulation, using a metal flat plate as a conductor.
  • the coils 1a and 1b are used under a DC voltage
  • a potential difference of 1V or less is generated between the layers of the winding pieces. It becomes possible to secure the sex.
  • an insulating member may be inserted between them.
  • a material having a high thermal conductivity and a high relative dielectric constant is desirable.
  • a ceramic substrate, a high heat dissipation insulating sheet filled with an inorganic filler, heat dissipation grease, or the like can be used.

Abstract

　平板状の導体（５０）が積層されて巻線パターンが構成されたコイル（１ａ、１ｂ）と、このコイル（１ａ、１ｂ）に巻き回された磁性体コア（２）と、コイル（１ａ、１ｂ）の積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材（３）とを備えたノイズフィルタ（１００、２００、３００）において、コイル（１ａ、１ｂ）の積層方向の端部に配置された導体（５０）の熱抵抗を他の導体（５０）の熱抵抗と比較して最も小さくしたものである。

Description

ノイズフィルタ
　この発明は、電力変換装置などに搭載されるノイズフィルタに関する。
　電力変換装置では、半導体素子のスイッチング動作に伴って発生するノイズを外部に出さないようにノイズフィルタが搭載される場合がある。このようなノイズフィルタは、一般にコイルと磁性体コアとで構成されている。コイルに流れる電流が大きい場合、コイルの発熱により磁性体コアの磁気特性が低下し、ノイズフィルタとしての特性が低下する恐れがある。そのため、ノイズフィルタを冷却する必要がある。
　ノイズフィルタを冷却するために、従来のノイズフィルタにおいては、放熱フィンに囲まれた空間にコイルを設置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１２／０９０３０７号（８頁、図１）
　しかしながら、従来のノイズフィルタにおいては、放熱フィンに面したコイル外面は冷却されるが、コイル中心部は熱が籠りやすく中心部の温度が上昇する。そのため、コイル中心部に配置される磁性体コアの温度が上昇し、ノイズフィルタとしての特性が低下する恐れがある。コイル中心部の温度上昇を抑制するためにコイルを流れる電流密度が低下するようにコイルの断面積を大きくする方法が考えられるが、ノイズフィルタが大型化するという課題があった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させるものである。
　この発明に係るノイズフィルタにおいては、平板状の導体が積層されて巻線パターンが構成されたコイルと、このコイルに巻き回された磁性体コアと、コイルの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材とを備えたノイズフィルタにおいて、積層方向の端部に配置された導体の熱抵抗を他の導体の熱抵抗と比較して最も小さくしたものである。
　この発明は、放熱部材と密着する積層方向の端部に配置された導体の熱抵抗を他の導体の熱抵抗より小さくしたので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
この発明の実施の形態１を示すノイズフィルタの斜視図である。 この発明の実施の形態１を示すノイズフィルタのコイルの構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態１を示すノイズフィルタの断面図である。 この発明の実施の形態２を示すノイズフィルタの斜視図である。 この発明の実施の形態２を示すノイズフィルタの断面図である。 この発明の実施の形態３を示すノイズフィルタの断面図である。 この発明の実施の形態４を示すノイズフィルタの斜視図である。 この発明の実施の形態５を示すノイズフィルタの斜視図である。 この発明の実施の形態６を示すノイズフィルタの斜視図である。 この発明の実施の形態７を示すノイズフィルタの斜視図である。
実施の形態１．
　図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ１００は、例えば電力変換装置であるインバータと、このインバータを駆動するための電源との間に設置されるものである。
　図１において、ノイズフィルタ１００は、平板状の導体５０が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３とで構成されている。放熱部材３は、電気的に接地電位に設定されている。
　平板状の導体５０は、例えば銅などの金属平板４の外周部が誘電体５で覆われた被覆導体で構成されている。誘電体５としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドなどの被覆材や、電着による金属酸化物、粉体塗装によるエポキシ樹脂などが挙げられるが、放熱性能のよい材料であることが好ましい。また、誘電体５の膜厚は、放熱性の観点から、平板状の導体５０と放熱部材３との間の絶縁性、および積層される平板状の導体５０同士の間での絶縁性が確保できる範囲で薄いことが好ましい。
　磁性体コア２は、コイル１ａおよび１ｂに挿入するために、断面がＵの字状の分割コア２ａと平板状の分割コア２ｂとで構成されており、分割コア２ａと２ｂとは接合されて閉磁路が形成されている。
　放熱部材３としては、放熱のためのフィンを備えた放熱フィンを用いている。なお、図１において、実際にはコイル１ａおよび１ｂを構成する平板状の導体５０は密着されて配置されており、磁性体コア２はコイル１ａおよび１ｂに挿入されて配置されているが、ノイズフィルタの構成が理解しやすいようにこれらは分離して図示されている。
　図２は、平板状の導体５０が積層されて構成されたコイル１ａおよび１ｂの構成を示した説明図である。図２において、図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１におけるコイル１ａ、１ｂの積層される平板状の導体（巻線片）を示しており、図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の左側がコイル１ａ、右側がコイル１ｂにそれぞれ対応する。さらに図２（ａ）は、放熱部材３と密着される導体であり、図２（ｂ）は、その上に積層される導体であり、図２（ｃ）は、さらにその上に積層される導体である。図２に示すように、コイル１ａは巻線片１１を最下層として、その上に巻線片１３が積層され、さらにその上に巻線片１５が積層されて構成されている。また、コイル１ｂは巻線片１２を最下層として、その上に巻線片１４が積層され、さらにその上に巻線片１６が積層されて構成されている。本実施の形態においては、巻線片１１～１６の通電方向の幅はほぼ等しく構成されている。
　図２において、各巻線片が電気的に接続されて、らせん状の巻線パターンのコイルが構成されている。各巻線片は、金属平板４の外周部が誘電体５で覆われているが、例えば巻線片１１の上の面の端部２１の部分、巻線片１３の下の面の端部２３の部分および上の面の端部２４の部分、並びに巻線片１５の下の面の端部２７の部分の金属平板４を露出させ、巻線片１１、１３および１５を積層したときにそれらの金属平板が露出した部分で電気的に接続してらせん状のコイル１ａを形成することができる。同様に、巻線片１２の上の面の端部２２の部分、巻線片１４の下の面の端部２６の部分および上の面の端部２５の部分、並びに巻線片１６の下の面の端部２８の部分の金属平板４を露出させ、巻線片１２、１４および１６を積層したときにそれらの金属平板が露出した部分で電気的に接続してらせん状のコイル１ｂを形成することができる。なお、電気的に接続する方法として、低融点金属による溶融接合、あるいはネジやリベットによる機械接合などを用いることができる。また、コイル１ａおよび１ｂには、他の機器と電気的に接続するために、巻線片１１、１２、１５、１６にコイルの巻線領域から突出する形でコイル端子部３１、３２、３３、３４がそれぞれ形成されている。なお、巻線パターン間を接続する部分の接合面積は、局所発熱を避けるために平板導体４の断面積より大きくすることが好ましい。
　本実施の形態におけるノイズフィルタ１００は、例えば電力変換装置であるインバータと、このインバータを駆動するための電源との間に設置される。この場合、コイル１ａの一方の端子部であるコイル端子部３１とコイル１ｂの一方の端子部であるコイル端子部３２とに電源の出力端子が接続され、コイル１ａの他方の端子部であるコイル端子部３３とコイル１ｂの他方の端子部であるコイル端子部３４とにインバータの入力端子が接続される。このように接続されたノイズフィルタ１００は、インバータで発生するスイッチングノイズが電源側あるいは機器の外部に伝搬することを抑制することができる。なお、電源の電圧が低い場合は、ノイズフィルタとインバータとの間に昇圧コンバータが配置される場合もある。
　図３は、図１に示す本実施の形態のノイズフィルタ１００のＡ－Ａ’線における断面図である。コイル１ａ、１ｂは平板状の導体５０によって構成された各巻線片が放熱部材３上に積層されることによって構成されているが、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の厚みが他の巻線片１３、１４、１５、１６の厚みと比較して最も小さく構成されている。つまり、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の熱抵抗が他の巻線片１３、１４、１５、１６の熱抵抗と比較して最も小さく構成されている。
　導体の厚みが小さくなると電流（Ｉ）が流れる断面積が小さくなり、電気抵抗（Ｒ）が大きくなる。導体中を電流が流れることによって発生するジュール熱はＩ２×Ｒに比例するため導体の厚みが小さくなると発生するジュール熱は増大する。しかしながら、放熱部材３に接した巻線片１１、１２は、他の巻線片に比べ放熱性に優れているため、他の巻線片に比べて放熱部材３に速やかに放熱することができる。さらに放熱片３に接した巻線片の導体厚みが小さくなるとコイル１ａ、１ｂ全体を小型化することができる。
　また、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の導体を構成する金属平板４は誘電体５を介して放熱部材３に接しており、放熱部材３との間に浮遊容量を形成している。この浮遊容量を対地コンデンサとして用いることで、従来のインダクタとコンデンサとの２個の個別部品を組み合わせて構成したノイズフィルタよりも部品数を削減でき、小型化することができる。さらに、浮遊容量の大きさは誘電体５の膜厚を調整することによって任意の大きさに調整できる。理想的には平板状の導体５０と放熱部材３との間での絶縁性が確保できる範囲で誘電体の膜厚をできるだけ小さくすることで、キャパシタンス（対地コンデンサ）を最大化し、ノイズ低減効果を高め、かつ放熱性能を高めることができる。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
　なお、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片１１、１２のみの厚みを他の巻線片の厚みよりも小さくしているが、他の巻線片の厚みを適宜調整してもよい。例えばコイル１ａを例として説明すると、放熱部材３に接した巻線片１１の厚みを最も小さくし、巻線片１１の上に積層される巻線片１３、１５の厚みを巻線片１１の厚みから段階的に大きくしてもよい。このように構成することにより、放熱部材３から離れた巻線片では電気抵抗が小さくなり発生するジュール熱は減少させることができ、放熱部材３に近い巻線片では多少発生するジュール熱が増加しても放熱部材３への放熱特性が高いため、コイル１ａ全体としての温度上昇を抑えることができる。
　また、放熱部材３に接した巻線片１１、１２は、放熱部材３に全体が密着していることが好ましい。そのため、磁性体コア２の分割コア２ｂの上面と放熱部材３の表面との間の段差をなくすために、放熱部材３は分割コア２ｂが埋め込まれるような切欠き部を備えていることが好ましい。なお、本実施の形態においては、磁性体コア２を断面がＵの字状の分割コア２ａと平板状の分割コア２ｂとで構成したが、分割コア２ｂも断面がＵの字状の形状としてもよい。
実施の形態２．
　図４は、この発明を実施するための実施の形態２に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ２００は、実施の形態１で説明したノイズフィルタ１００と構成部材は同様であるが、コイルの形状が異なるものである。
　図４において、本実施の形態のノイズフィルタ２００は、平板状の導体５０が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３とで構成されている。
　図５は、図４に示す本実施の形態のノイズフィルタ２００のＢ－Ｂ’線における断面図である。コイル１ａ、１ｂは平板状の導体５０によって構成された各巻線片が放熱部材３上に積層されることによって構成されているが、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の導体の幅が他の巻線片１３、１４、１５、１６の導体の幅と比較して最も大きく構成されている。なお、本実施の形態においては、巻線片１１～１６の厚みはほぼ等しく構成されている。その結果、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の導体の積層方向の面積が他の巻線片１３、１４、１５、１６の導体の積層方向の面積と比較して最も大きく構成されている。つまり、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の熱抵抗が他の巻線片１３、１４、１５、１６の熱抵抗と比較して最も小さく構成されている。
　導体の積層方向の面積を大きくすると放熱部材３との接触面積が大きくなりコイル１ａ、１ｂの放熱性を高めることができる。コイル１ａ、１ｂの放熱性を高くすることにより、各巻線片の導体厚みを小さく構成することができる。その結果、コイル１ａ、１ｂの横方向のサイズは大きくなるが、巻線片の厚みを小さくできることから、コイル１ａ、１ｂ全体を小型化することができる。
　また、放熱部材３との接触面積が増えることによって金属平板４と放熱部材３との間のキャパシタンスを増大させることができるため、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
　なお、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の積層方向の面積を他の巻線片の積層方向の面積よりも大きくしているが、他の巻線片の積層方向の面積を適宜調整してもよい。例えば図５に示したように、コイル１ａにおいて、放熱部材３から離れた巻線片１５の積層方向の面積に対して、放熱部材３により近くに配置された巻線片１３、１１の積層方向の面積を順次大きくしてもよい。このように構成することにより、放熱部材３に近い巻線片から放熱部材３への放熱特性を高めることができる。コイル１ａ、１ｂの放熱性を高くすることにより、各巻線片の導体厚みをさらに小さく構成することができ、コイル１ａ、１ｂ全体をさらに小型化することができる。
　また、本実施の形態においては、積層される巻線片の厚みを同じとしたが、実施の形態１と同様に、ノイズフィルタ２００小型化のために放熱部材３に接した巻線片の導体厚みを他の巻線片の導体厚みに比べ小さく構成してしてもよい。
実施の形態３．
　図６は、本実施の形態３におけるノイズフィルタ３００の断面図である。本実施の形態のノイズフィルタ３００は、実施の形態１で説明したノイズフィルタ１００と構成部材は同様であるが、放熱部材３および放熱部材３に接した巻線片の形状が異なるものである。
　図６において、本実施の形態のノイズフィルタ３００は、平板状の導体５０が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア（図示せず）と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３とで構成されている。
　コイル１ａ、１ｂは平板状の導体５０によって構成された各巻線片が放熱部材３上に積層されることによって構成されているが、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片１１、１２の導体と放熱部材３とが対向する面が凹凸形状に形成されて互いに密着されている。
　巻線片１１、１２の導体と放熱部材３とは、凹凸形状で互いに密着されているが、その凸凹形状は、円柱状や矩形状の凸凹形状でもスリット状の凸凹形状などを採用することができる。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、巻線片１１、１２の導体と放熱部材３との接触面積が大きくなりコイル１ａ、１ｂの放熱性を高めることができる。コイル１ａ、１ｂの放熱性を高くすることにより、各巻線片の導体厚みを小さく構成することができることから、コイル１ａ、１ｂ全体を小型化することができる。
　また、放熱部材３との接触面積が増えることによって金属平板４と放熱部材３との間のキャパシタンスを増大させることができるため、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
実施の形態４．
　図７は、実施の形態４に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ４００は、実施の形態１で説明したノイズフィルタ１００と構成部材は同様であるが、コイルと放熱部材とが密着する端部と反対側のコイルの端部に電気的に絶縁されて密着された冷却部材を備えたものである。
　図７において、ノイズフィルタ４００は、平板状の導体が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３と、コイル１ａおよび１ｂと放熱部材とが密着する端部と反対側のコイルの端部に電気的に絶縁されて密着された冷却部材６とで構成されている。冷却部材６としては、例えば金属板を用いることができる。また、コイル１ａ、１ｂは平板状の導体によって構成された各巻線片が放熱部材３上に積層されることによって構成されているが、本実施の形態においては、放熱部材３に接した巻線片の厚みと冷却部材６に接した巻線片の厚みとが他のコイル中央部の巻線片の厚みよりも小さく構成されている。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、コイル１ａ、１ｂの放熱を放熱部材３と冷却部材６との両方で行うことができるので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。また、効率よくコイル１ａ、１ｂを冷却することが可能となるため、コイル１ａ、１ｂを構成する導体の厚みをさらに小さくすることが可能となり、ノイズフィルタをさらに小型化することができる。
　なお、本実施の形態において、冷却部材６は放熱部材３と同様に電気的に接地電位に設定してもよい。例えば、冷却部材６と放熱部材３とを電気的に導通させてもよい。このように構成することにより、コイル１ａ、１ｂの金属平板は誘電体を介して冷却部材６および放熱部材３に接することになり、コイル１ａ、１ｂの金属平板と冷却部材６および放熱部材３との間に浮遊容量を形成することになる。この浮遊容量を対地コンデンサとして用いることで、ノイズフィルタ４００のキャパシタンスを増大させることが可能になり、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　また、本実施の形態のノイズフィルタに、実施の形態２および３で説明したコイルの構成と組み合わせることもできる。
実施の形態５．
　図８は、実施の形態５に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ５００は、実施の形態１で説明したノイズフィルタ１００と構成部材は同様であるが、積層された平板状の導体の層間に、導体と電気的に絶縁されて密着され前記放熱部材と電気的に接続された導電板を備えたものである。
　図８において、ノイズフィルタ５００は、実施の形態１と同様の平板状の導体が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３と、放熱部材と密着する平板状の導体の端部と反対側の端部に挿入された導電板７とで構成されている。導電板７は、コイル１ａおよび１ｂを構成する前記導体の層間に導体と電気的に絶縁されて密着され前記放熱部材と電気的に接続されている。導電板７としては、例えば金属板を用いることができる。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、放熱部材３に接した巻線片の厚みが他の巻線片の厚みと比較して最も小さく構成されているので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
　さらに、コイル１ａ、１ｂと放熱部材３との間で形成される浮遊容量に加え、コイル１ａ、１ｂと導電板７との間で形成される浮遊容量を対地コンデンサとして用いることができるので、ノイズフィルタ５００のキャパシタンスを増大させることが可能となり、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　なお、本実施の形態において、導電板７は平板状の導体と放熱部材とが密着する端部と反対側の端部に配置したが、積層された平板状の導体のいずれの層間に配置してもよい。
実施の形態６．
　図９は、実施の形態６に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ６００は、実施の形態２で説明したノイズフィルタに実施の形態５で説明した導電板７を組み合わせたものである。
　図９において、ノイズフィルタ６００は、実施の形態２と同様の平板状の導体が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３と、放熱部材と密着する平板状の導体の端部と反対側の端部に挿入された導電板７とで構成されている。導電板７は、コイル１ａおよび１ｂを構成する前記導体の層間に導体と電気的に絶縁されて密着され前記放熱部材と電気的に接続されている。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、放熱部材３に接した巻線片の積層方向の面積が他の巻線片の積層方向の面積と比較して最も大きく構成されているので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
　さらに、コイル１ａ、１ｂと放熱部材３との間で形成される浮遊容量に加え、コイル１ａ、１ｂと導電板７との間で形成される浮遊容量を対地コンデンサとして用いることができるので、ノイズフィルタ６００のキャパシタンスを増大させることが可能となり、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　なお、本実施の形態において、導電板７は平板状の導体と放熱部材とが密着する端部と反対側の端部に配置したが、積層された平板状の導体のいずれの層間に配置してもよい。
実施の形態７．
　図１０は、実施の形態７に係るノイズフィルタの斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ７００は、実施の形態４で説明したノイズフィルタに実施の形態５で説明した導電板７を組み合わせたものである。
　図１０において、ノイズフィルタ７００は、実施の形態４と同様の平板状の導体が積層されて、巻線パターンが構成されたコイル１ａおよび１ｂと、コイル１ａおよび１ｂに巻き回された磁性体コア２と、コイル１ａおよび１ｂの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材３と、コイル１ａおよび１ｂと放熱部材とが密着する端部と反対側のコイルの端部に電気的に絶縁されて密着された冷却部材６と放熱部材と密着する平板状の導体の端部と反対側の端部に挿入された導電板７とで構成されている。導電板７は、コイル１ａおよび１ｂを構成する前記導体の層間に導体と電気的に絶縁されて密着され前記放熱部材と電気的に接続されている。
　このように構成されたノイズフィルタにおいては、コイル１ａ、１ｂの放熱を放熱部材３と冷却部材６との両方で行うことができるので、ノイズフィルタを大型化することなくノイズフィルタの放熱性を向上させることができる。
　さらに、コイル１ａ、１ｂと放熱部材３との間で形成される浮遊容量に加え、コイル１ａ、１ｂと導電板７との間で形成される浮遊容量を対地コンデンサとして用いることができるので、ノイズフィルタ７００のキャパシタンスを増大させることが可能となり、ノイズ低減効果を向上させることができる。
　なお、本実施の形態において、導電板７は平板状の導体と放熱部材とが密着する端部と反対側の端部に配置したが、積層された平板状の導体のいずれの層間に配置してもよい。
　また、実施の形態５～７では、実施の形態１～３で説明したノイズフィルタの構成に導電板７を組み合わせた例を説明したが、実施の形態４で説明したノイズフィルタの構成に導電板７を組み合わせてもよい。
　なお、実施の形態１～７において、コイル１ａ、１ｂを構成する導体として金属平板の外周部が誘電体で覆われた被覆導体を用いているが、他の導体で構成してもよい。例えば、金属平板を包埋樹脂によって封止した導体、プリント基板による一体成形された導体などを用いることもできる。あるいは、導体として金属平板を用いて、絶縁性を確保すべき導体間に絶縁性の誘電体シートを挟み込んだ構成としてもよい。さらには、コイル１ａ、１ｂを直流電圧下で用いる場合、導体の断面積が十分に設けられていれば巻線片の層間には１Ｖ以下の電位差しか発生しないため、ガスもしくは空気によって十分に絶縁性を担保することが可能となる。その場合は、誘電体で絶縁性を確保するのではなく、導体間を離間させることで空気層を用いて絶縁を確保することも可能である。空気は固体誘電体に比べ比誘電率が小さいため、導体の層間の静電容量を小さくすることができる。その結果層間を流れるノイズ電流を抑制することが可能になり、ノイズフィルタのノイズ低減効果を高めることができる。
　さらに、コイル１ａ、１ｂと放熱部材３との間、もしくはコイル１ａ、１ｂと冷却部材６との間を絶縁するために、これらの間に絶縁部材を挿入してもよい。絶縁部材としては、熱伝導率が高く、比誘電率が大きい材料が望ましく、例えばセラミック基板、無機フィラーを充填した高放熱絶縁シートや放熱グリスなどを用いることができる。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００　ノイズフィルタ
１ａ、１ｂ　コイル、　２　磁性体コア、　２ａ、２ｂ　分割コア
３　放熱部材、　４　金属平板、　５　誘電体、　６　冷却部材
７　導電板、　１１～１６　巻線片、　２１～２８　接続部
３１～３４　端子部、　５０　導体

Claims (8)

  1. 平板状の導体が積層されて巻線パターンが構成されたコイルと、
    このコイルに巻き回された磁性体コアと、
    前記コイルの積層方向の端部に電気的に絶縁されて密着された放熱部材と
    を備えたノイズフィルタにおいて、
    前記積層方向の端部に配置された前記導体の熱抵抗が他の導体の熱抵抗と比較して最も小さいこと
    を特徴とするノイズフィルタ。
  2. 前記積層方向の端部に配置された前記導体の厚みが他の導体の厚みと比較して最も小さいこと
    を特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
  3. 前記積層方向の端部に配置された前記導体の積層方向の面積が他の導体の積層方向の面積と比較して最も大きいこと
    を特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
  4. 前記積層方向の端部に配置された前記導体と前記放熱部材とが密着する面が互いに凹凸形状であること
    を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
  5. 前記コイルと前記放熱部材とが密着する端部と反対側の前記コイルの端部に電気的に絶縁されて密着された冷却部材を備えたこと
    を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
  6. 前記コイルと前記放熱部材との間に誘電体を備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
  7. 前記コイルと前記冷却部材との間に誘電体を備えたことを特徴とする請求項５に記載のノイズフィルタ。
  8. 前記コイルを構成する前記導体の層間に、前記導体と電気的に絶縁されて密着され前記放熱部材と電気的に接続された導電板を備えたこと
    を特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
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