JP2001285005A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リングコアに捲き線する煩わしさを無くして、
薄型コイルの形成を容易にして、コンデンサの搭載面積
の小さい、小型なノイズフィルタを構成することであ
る。 また、従来品より優れた磁性体でコアを形成した
小さいコイルを構成し、さらにコンデンサを搭載した小
型なノイズフィルタを構成することである。 【解決手段】中空部を有する複数の並列した筒状コアの
それぞれに電源の相数に等しい本数の導線を挿通し、該
導線の両端を、該筒状コアの両端にそれぞれ当接する基
板の配線パターンに接続して薄型なコイルを構成し、さ
らに、コアの形状に揃えたリード線付き大型コンデンサ
はコアに並列させ、小型なコンデンサは配線基板に搭載
した薄型な小型ノイズフィルタを構成する。さらに、前
記筒状コアに非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回し
てなる円筒コアを用いて小型なノイズフィルタを構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電源と負荷装置の
間に挿入され、電源から負荷装置へ伝播するノイズ、ま
た負荷装置から電源へ伝播するノイズを低減するノイズ
フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化、低背化の影響により
ノイズフィルタも同じく小型化低背化の要求が強まって
いるが、図３に示す従来の３相用ノイズフィルタのよう
に、チョークコイルの形状がネックとなり、特に低背化
が困難であった。

【０００３】従来のノイズフィルタは、磁性金属薄帯を
捲回したリングコアや、マンガン、亜鉛（Ｍｎ，Ｚｎ）
フェライトを燒結したリングコアに、通電電流に応じた
太さの線材で捲き線を施してノイズ用チョークコイルを
形成していた。周囲に捲回されるコイル導線に電流容量
の小さいものには撚り線が用いられ、電流容量の大きい
ものには、交流磁界による渦電流損失を低減するため,
また捲き線の作業性を向上させるため、絶縁された単線
を並列にした複線や、太い丸線が用いられている。

【０００４】形状は、積層珪素鋼板の場合はＥＩコアや
ＣＣコアが、またフェライトコアの場合はリングコアな
どのブロック状の閉磁路コアが用いられ、１次コイルお
よび２次コイルは多層に捲回されていた。 チョークコ
イルに要求される電力を、磁気飽和することなく伝送す
るためには、コアの材質による所定の磁路断面積が必要
であり、コア断面の厚みを薄くすると、それだけ横幅を
広げる必要がある。このため、図６に示す従来の薄形コ
イルでは、薄いコアに形成しようとすると積層珪素鋼板
などのコアの場合は、変則的な形状の打ち抜きシートと
なるため、材料歩留まりが低下し不経済であり、 フェ
ライトコアの場合は、薄くて大きいコアとなるため、コ
ア焼成時の焼き歪みによる反りの発生や、割れ易いなど
の問題が生ずるため、薄型化は困難であった。

【０００５】従来のノイズフィルタは、前述のブロック
状のコアに、単相用は２個、３相用は３個のコイルを、
コモンモードコイルは同一方向に捲き線し、単相用ノー
マルモードコイルは逆方向に捲き線し、３相用のノーマ
ルモードコイルは、結合しない個別コイルを３個用いて
ノイズフィルタを構成していた。ＥＩコアや、ＣＣコア
は、予めボビンに捲き線しておき、分割されたコアを挿
入してから１体に接合させるため、接合面の平滑度が要
求される。 最初から閉磁路を形成するリングコアへの
捲き線は、１ターンずつリングの内径を通過させて捲く
ため、特に捲き数の多いコイルは作業が煩雑で工数が懸
かっていた。

【０００６】また、電流容量の大きいコイルの線材は、
太く硬くなるため捲き線が困難になり、平角線を捲く場
合は、特願平１０−３０３１７２に開示されているよう
に、予め平角線を、リングコアの外径より１回り大きい
内径のソレノイド捲きしておき、それをリングコアに捲
き移すことを行っていた。このため、リングコアと平角
線との間隙が大きく、大型なトロイダルコイルとなって
いた。

【０００７】珪素鋼板は、透磁率は大きいが周波数特性
が高周波領域まで伸びていないため、数１０ＫＨ以上の
周波数帯域では使用できない。また、フェライトは、飽
和磁束密度があまり大きくないため、磁気飽和し易いの
でハイパワー用はコア断面積を大きくせざるを得ず、前
記したように厚みを薄くすると、かなりの搭載基板面積
を必要とする大型ノイズフィルタにならざるを得なかっ
た。コアの飽和磁束密度が低く、磁気飽和する場合は、
閉磁路コアの外郭に間隙を設けて１部を開磁路とした半
閉磁路コアとして、磁気飽和を回避することが行われて
いるが、透磁率が低下するために捲き数を増やさねばな
らず大型な閉磁路コアとなっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のノイズフィルタ
のコアにおける、ブロック状閉磁路コアの高さよりさら
に低背化し、また、積層珪素鋼板などの場合の材料歩留
まりの低下をなくし、さらにフェライトコアの場合の割
れ易くなる問題を解消して、ノイズフィルタ用コイルの
薄型化を容易にすることである。 同時に、リングコア
に捲き線する煩わしさを無くして、コイル形成を容易に
し、コア固定のための基板をコアの側面に配置して、さ
らに薄型コイルを構成することである。 また、従来の
材質で必要とした磁路断面積より、さらに磁路断面積の
小さなコアを形成して、薄型コイルを構成することであ
る。 さらに、コンデンサの搭載面積を小さくした小型
ノイズフィルタを構成することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、コンデン
サとコイルで構成されるノイズフィルタにおいて、複数
の並列した筒状磁性体コアに挿通された導線が、前記複
数の筒状コアの両端に当接する基板の配線パターンに接
続されて、単数または複数のコイルを形成し、前記筒状
コアと並列するコンデンサが前記基板に接続されている
ことを特徴とするノイズフィルタである。

【００１０】従来のノイズフィルタ用コイルにおけるブ
ロック状のコアでなく、複数の筒状のコアに機能を分散
させ、複数の筒状コアに挿通された導線を、基板の配線
パターンを中継して連続した導体を形成してコイルと
し、全体として１つのノイズフィルタ用のチョークコイ
ルとして機能させる。単相用チョークコイルの形成は、
コアより多少長い２本の導線をペアにして複数の筒状コ
アに挿通した両端を、筒状コアの両端にそれぞれ当接す
る基板の配線パターンに接続して、全体として２つのコ
イルに形成する。

【００１１】２本の導線の同一側端部をそれぞれ入力、
あるいは出力端子とするとコモンモードコイルとなり、
２本の導線の異なる側の端部をそれぞれ入力、あるいは
出力端子とするとノーマルモードコイルとなる。このと
き、２本の導線に識別色付の複線を用い、基板の配線パ
ターンで各導線を接続するときに、誤配線を防止するこ
とが好ましい。 コンデンサは前記筒状コアに高さと幅
を揃えて製作したものを、筒状コアに並列配置して、前
記両端部の基板に接続して固定することで、コンデンサ
の搭載面積が小さくでき，小型なノイズフィルタが構成
できる。

【００１２】筒状コアはフェライトの場合は、角筒や円
筒のどちらの形状も造り易く、複数の角筒コアが並列し
た状態の１体化した多連のコアも形成できる。磁性合金
薄帯を用いる場合は、中空の角板や円板に打ち抜いて積
層することもできるが，長い筒状コアを形成する場合
は、円筒状に捲回する方が造り易い。また、円筒状に捲
回したコアの角部は、バリ取りをして丸めておくか、エ
ポキシ樹脂などで薄くコーティングして、捲き線の絶縁
皮膜を損傷しないようにしておく必要がある。

【００１３】筒状コアの内径形状および寸法は、貫通す
る導線の断面形状および本数で決まり、磁路断面積は直
流電流が重畳する場合に重要であり、コア材質による磁
気飽和特性より決定する。磁路断面積が大きくなりすぎ
る場合は、コアに間隙を設けて間隙の幅で磁気飽和特性
を制御する。筒状コアの内径と必要とする断面積より、
コア断面の外形寸法が決定される。

【００１４】複数の筒状コアの長さの総和は、要求され
るインダクタンス値に応じてコアの実効透磁率および捲
き数より決定し、単体の筒状コアの長さと個数は、製品
の縦横の寸法を考えて決定する。 また、ノイズフィル
タ用コイルの厚み（高さ）は、前記複数の筒状コアの外
径で決まる。なお、コアの個数は偶数、あるいは奇数で
構成できるが、入力端子と出力端子が同一側面となる
か、異なる側面となるかの差異が生じる。

【００１５】第２の発明は、コンデンサとコイルで構成
されるノイズフィルタにおいて、複数の並列した筒状磁
性体コアに挿通された導線が、前記複数の筒状コアの両
端に当接する基板の配線パターンに接続されて、単数ま
たは複数のコイルを形成し、前記基板にコンデンサが搭
載されていることを特徴とするノイズフィルタである。

【００１６】図５の単相電源用ノイズフィルタの回路
図、および図４の組み立て説明図に示すように，並列し
たコアに当接した基板でコアの固定および、それぞれの
導線を接続し形成した２個のコイルの、入力側および出
力側にコンデンサを接続して、ノイズフィルタが構成さ
れる。基板が小さいので大型のコンデンサの搭載はでき
ないが、表面実装用コンデンサや、チップコンデンサを
搭載する余地は基板上に取れるので、小型なノイズフィ
ルタが構成できる。 また、両面基板や多層基板を用い
ると、さらに複雑な配線ができ適用範囲を拡大すること
ができる。

【００１７】並列するコアの総数が偶数の場合、コイル
の両端が同一側となるため、入力および出力端子も同様
に同一側となる。 単相電源用のコイルを形成するとき
は、２本が対になった導線を略コの字状に成形して、２
つのコアに挿通させて基板に搭載すると、並列したコア
の１端のみに基板を当接して、コアの固定および、それ
ぞれの導線を接続して２個のコイルを形成することがで
きるので、基板が１枚で済み部材の節約ができる。すな
わち、図４の場合に後方の基板が省略できる。３相電源
用コイルの場合も３本の導線を用いて同様にすることが
できる。

【００１８】第３の発明は、コンデンサとコイルで構成
されるノイズフィルタにおいて、複数の並列した筒状磁
性体コアに挿通された導線が、前記複数の筒状コアの両
端に当接する基板の配線パターンに接続されて、単数ま
たは複数のコイルを形成し、前記筒状コアと並列するコ
ンデンサが、前記筒状コアの両端に当接する基板の配線
パターンに接続され、前記基板の配線パターンに、コン
デンサが搭載されたことを特徴とするノイズフィルタで
ある。

【００１９】静電容量の大きい、形状の大きいリード付
きコンデンサは、前記筒状コアと並列に配置して両端の
配線基板穴にリード線を接続する。形状に応じて２個シ
リーズのコンデンサを形成し、中間の接続個所にリード
線をつけて接地端子とすることもできる。静電容量の小
さい、形状の小さいコンデンサは、前記配線基板に搭載
して、小型なノイズフィルタを構成することができる。

【００２０】第４の発明は、前記のノイズフィルタにお
いて、前記筒状磁性体コアに非晶質超微細結晶合金の薄
板を捲回してなるコアを、１つ以上用いたことを特徴と
するノイズフィルタである。

【００２１】図７のＢ−Ｈ特性図に示すように、非晶質
超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコアを用いた
場合、従来のマンガン亜鉛（Ｍｎ、Ｚｎ）系フェライト
コアにくらべて、飽和磁束密度が高く透磁率も大きいの
で磁路断面積の小さな、薄型なコアが形成できる。また
非晶質超微細結晶合金の磁性薄板を捲回してなるコア
は、同一の厚みの珪素鋼板に比較して、透磁率およびＱ
特性の周波数特性が高周波まで伸びているので高周波チ
ョークコイルのコア材料に適している。

【００２２】コアの磁路断面積が小さく磁気飽和する場
合は、閉磁路コアの外郭に間隙を設けて１部を開磁路と
した半閉磁路コアとして飽和磁束密度を上げ、磁気飽和
を回避する。 直流電流が重畳する場合は、コアが磁気
飽和し易くなるので、コアに間隙を設けてコアの一部を
開磁路とした半閉磁路コアとすると、飽和磁束密度およ
び実効透磁率が制御できる。非晶質超微細結晶磁性合金
コアは、透磁率が大きく、さほど捲き数を増やす必要が
無いので、磁路断面積が小さい薄型な半閉磁路コアとし
て用いることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】単相ノイズフィルタの場合は２本
の導線を、３相ノイズフィルタの場合は３本の導線を、
複数の筒状コアにそれぞれ貫通させ、該複数のコアの両
端にそれぞれ当接する配線基板の穴に挿入して、配線に
接続してコイルを形成する。コモンモードコイルを形成
する場合は、電流方向が同一となるように配線し、単相
ノイズフィルタ用のノーマルモードコイルを形成する場
合は、２本の導線を流れる電流が逆方向になるようにフ
ィルタ回路を構成する。３相ノイズフィルタ用のノーマ
ルモードコイルを形成する場合は、筒状コアに１本の導
線を貫通させた個別のチョークコイルを３個用いてノイ
ズフィルタを構成する。

【００２４】リード付きコンデンサは、前記コアとほぼ
同一の長さに製作し、コアと並列配置して両端の配線基
板に接続固定し、小型コンデンサは前記基板に搭載し
て、配線に接続してノイズフィルタを構成する。コンデ
ンサを２個直列接続して中間から端子を出す場合に、端
子強度が問題となる場合は，両端の基板にさらにコンデ
ンサを搭載した基板を立てて架橋させ、２個直列接続し
た中間から、基板を介して端子を出すこともでき、さら
にチップコンなどを前記基板に搭載することができる。

【００２５】筒状コアにフェライトを用いる場合は、複
数の断面が矩形のコアを一体成形することができる。
また、前記複数の筒状コアに非晶質超微細結晶合金の磁
性薄板を捲回してなる円筒コアを少なくとも１つ以上用
いて薄型のノイズフィルタを構成する。周波数特性の異
なる磁性体コアを組み合わせて、広帯域はフィルタ特性
を得ることもできる。

【００２６】

【実施例１】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。 図２に示すコモンモード単相ノイズフ
ィルタの等価回路に基いた本発明の実施例を図１に示
す。厚さ２０μｍ、幅３３．５ｍｍの非晶質超微細結晶
磁性合金薄帯（アルプス電気株式会社製；ナノパーム）
を捲回して、外径８．９ｍｍΦ、内径４ｍｍΦ、幅３
３．５ｍｍの円筒コアを形成し、熱収縮チューブを被せ
て加熱収縮させ、外部を絶縁処理した円筒コア１を形成
した。

【００２７】つぎに、０．７ｍｍφの絶縁被覆銅線２本
を挿通した筒状コア１が４個と、前段に単体コンデンサ
３と、後段に単体コンデンサおよび２個のコンデンサを
直列接続した３端子コンデンサを並列に並べ、両端に配
置された基板５の配線パターンの所定の穴に、前記の絶
縁被覆銅線の両端部とコンデンサの端子をそれぞれ挿入
し、はんだ接続して、図１に示すノーマルモードのノイ
ズフィルタを構成した。 このとき、銅線２本の電
流の方向を同一となるように配線するとノーマルモード
のノイズフィルタとなり、逆方向となるように配線する
とコモンモードのノイズフィルタとなる。

【００２８】

【実施例２】図５のコモンモード２相ノイズフィルタの
回路図に基き、実施例１と同様に、４個の円筒コア１に
０．７ｍｍφの絶縁被覆銅線２を２本同時に、前記４個
の円筒コアに連続して挿通させ、コンデンサと外部接続
端子が装着された印刷基板に接続して、図４に示すコモ
ンモード２相ノイズフィルタを構成した。

【００２９】

【発明の効果】従来の積層珪素鋼板などの場合の材料歩
留まりの低下をなくし、さらにフェライトコアの場合の
割れ易くなる問題を解消して、ノイズフィルタの薄型化
が容易にできる。同時に、リングコアに捲き線する煩わ
しさを無くして、コイル形成を容易にし、薄型の単相用
および３相用のノイズフィルタが構成できる。また、コ
イル導線で各コアの基板への固定ができ、コイル発熱の
熱放散性が向上する。さらに、従来の材質で必要とした
磁路断面積より、さらに磁路断面積の小さいコアを新材
料で形成して、小型化した薄型ノイズフィルタが提供で
きる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のノイズフィルタの組み立て説明図を
示す。

【図２】実施例１のノイズフィルタの回路図を示す。

【図３】従来のノイズフィルタの平面図と側面図を示
す。

【図４】実施例２のノイズフィルタの組み立て説明図を
示す。

【図５】実施例２のノイズフィルタの回路図を示す。

【図６】従来の薄型コイルの平面図と側面図を示す。

【図７】材質によるコアの磁気飽和特性を示す。

【符号の説明】

１・・・・・コア ２・・・・・巻線 ３・・・・・コンデンサ ４・・・・・リード線 ５・・・・・配線基板 ６・・・・・端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンデンサとコイルで構成されるノイズフ
   ィルタにおいて、複数の並列した筒状磁性体コアに挿通
   された導線が、前記複数の筒状コアの両端に当接する基
   板の配線パターンに接続されて、単数または複数のコイ
   ルを形成し、前記筒状コアと並列するコンデンサが前記
   基板に接続されていることを特徴とするノイズフィル
   タ。
2. 【請求項２】コンデンサとコイルで構成されるノイズフ
   ィルタにおいて、複数の並列した筒状磁性体コアに挿通
   された導線が、前記複数の筒状コアの両端に当接する基
   板の配線パターンに接続されて、単数または複数のコイ
   ルを形成し、前記基板にコンデンサが搭載されているこ
   とを特徴とするノイズフィルタ。
3. 【請求項３】コンデンサとコイルで構成されるノイズフ
   ィルタにおいて、複数の並列した筒状磁性体コアに挿通
   された導線が、前記複数の筒状コアの両端に当接する基
   板の配線パターンに接続されて、単数または複数のコイ
   ルを形成し、前記筒状コアと並列するコンデンサが、前
   記筒状コアの両端に当接する基板の配線パターンに接続
   され、さらにコンデンサが搭載されたことを特徴とする
   ノイズフィルタ。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のノイズフ
   ィルタにおいて、前記筒状磁性体コアに非晶質超微細結
   晶合金の薄板を捲回してなるコアを、１つ以上用いたこ
   とを特徴とするノイズフィルタ。