特許 5789573 ノイズ低減用巻線素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5789573

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】ノイズ低減用巻線素子

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20150917BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20150917BHJP

   H01F 27/24 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/04 F

   H01F17/04 A

   H01F37/00 N

   H01F37/00 A

   H01F27/24 J

【請求項の数】7

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2012-184175(P2012-184175)

(22)【出願日】2012年8月23日

(65)【公開番号】特開2014-41962(P2014-41962A)

(43)【公開日】2014年3月6日

【審査請求日】2014年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】一原 主税

(72)【発明者】

【氏名】井上 憲一

(72)【発明者】

【氏名】財津 享司

(72)【発明者】

【氏名】井上 浩司

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８２４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１３２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０７５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１８７２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２４

Ｈ０１Ｆ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、
帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによって構成されたコイルと、
前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納する磁性コアと、
前記軸方向における前記コイルの両端面をそれぞれ覆うように配置される磁性板部材とを備え、
前記磁性コアは、第１透磁率であって第１飽和磁束密度である第１磁性材料から形成され、
前記磁性板部材は、前記第１透磁率よりも高い第２透磁率であって前記第１飽和磁束密度よりも低い第２飽和磁束密度である第２磁性材料から形成されること
を特徴とするノイズ低減用巻線素子。

【請求項2】

前記コイルの内周面に配置され、前記第２磁性材料から形成された第１磁性円筒部材をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項3】

前記コイルの外周面に配置され、前記第２磁性材料から形成された第２磁性円筒部材をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項4】

前記第１磁性材料は、鉄粉と樹脂とを混合した圧粉コア用材料であること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項5】

前記第２磁性材料は、フェライトであること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項6】

前記第１磁性材料は、前記第１透磁率が５００以下であって、前記第１飽和磁束密度が１Ｔ以上である材料であり、
前記第２磁性材料は、前記第２透磁率が１０００以上であって、前記第２飽和磁束密度が０．５Ｔ以下である材料であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【請求項7】

前記コイルは、ダブルパンケーキ構造であること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のノイズ低減用巻線素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定のノイズを低減するために、特に高周波ノイズを好適に低減するために用いられるノイズ低減用巻線素子に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＷＭ（pulse width modulation）制御によってモータ（電動機）を駆動するモータ駆動システムは、３相交流電圧を直流電圧に整流するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから出力された直流電力をスイッチング素子のスイッチング動作によってパルス幅変調するＰＷＭインバータとを備え、所望の電圧および周波数を持つようにパルス幅変調された電力をＰＷＭインバータからモータへ供給する。このようなモータ駆動システムでは、前記ＰＷＭインバータにおけるスイッチング素子のスイッチング動作によって、モータの中性線（Ｙ結線の中立点）における電圧がゼロにならないため、いわゆるコモンモード電圧Ｖｉｎｖが発生する。

【0003】

また、このコモンモード電圧は、他の種々の原因によっても生じる。例えば、モータがコギングまたはトルクリップルの大きなモータ（ロータ−ステータ構造のモータ）である場合や、ＵＶＷの各相に対応するモータの各巻線に個体差（バラツキ）がある場合、ステータおよびヨークコアに幾何学的な不完全性がある場合、回生動作等の回転負荷が位相に対して急変化する場合、および、インバータとモータとの間のケーブル（接地ライン含む）に、磁気的に誘導される工場の電磁ノイズが生じている場合等にも、コモンモード電圧は、発生する。

【0004】

このコモンモード電圧は、伝導ノイズとなる高周波漏れ電流や、インバータでモータを駆動する際における軸電圧の原因となる。このため、コモンモード電圧を低減（除去を含む）するために、様々な対策が検討されている。この対策の１つに、コモンモードチョークコイルとコンデンサとを組み合わせたコモンモードフィルタがある（例えば特許文献１参照）。

【0005】

このコモンモードフィルタのコモンモードチョークコイルは、磁性材料から形成されたコアに３相の巻線を、極性と巻数とが等しくなるように巻いたものである。あるいは、前記コモンモードチョークコイルは、３相の巻線を挿通した１または複数のコアである。このコモンモードチョークコイルは、ノーマルモードに対し、３相の電流による起磁力が相殺されるためインダクタンスが零となる一方、コモンモードに対し、大きなリアクトルとして動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２４６３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、コモンモードチョークコイルの磁束密度が飽和磁束密度を越えてしまうと、インダクタンスが激減し、コモンモードフィルタとして機能しない。ここで、インバータのキャリア周期をＴｉとし、直流電流をＥｄとし、そして、巻数をＮとする場合に、コモンモード電圧Ｖｉｎｖが全てコモンモードチョークに印加される場合における鎖交磁束φｉｎｖは、「φｉｎｖ＝（Ｅｄ・Ｔｉ）／（８Ｎ）」となる。

【0008】

装置の高パワー化および短スイッチング周期化という世の中の趨勢によって、直流電圧Ｅｄが高くなり、あるいは、スイッチング周期が短くなり（スイッチング周波数が高くなり）、その結果、鎖交磁束φｉｎｖは、大きくなる。このため、コモンモードチョークは、磁気飽和し易い。一方、コモンモードチョークコイルが磁気飽和しないように、磁束密度を小さくするためには、コモンモードチョークコイルのコア断面積Ｓを大きくする、および／または、巻数Ｎを多くする必要がある。この結果、コモンモードチョークコイルが大型化および重量化してしまう。

【0009】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、高パワー化および短スイッチング周期化に対応した、より小型であってより軽量化したノイズ低減用巻線素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるノイズ低減用巻線素子は、所定のノイズを低減するためのノイズ低減用巻線素子であって、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように巻回することによって構成されたコイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すとともに、前記コイルを収納する磁性コアと、前記軸方向における前記コイルの両端面をそれぞれ覆うように配置される磁性板部材とを備え、前記磁性コアは、第１透磁率であって第１飽和磁束密度である第１磁性材料から形成され、前記磁性板部材は、前記第１透磁率よりも高い第２透磁率であって前記第１飽和磁束密度よりも低い第２飽和磁束密度である第２磁性材料から形成されることを特徴とする。

【0011】

このようなノイズ低減用巻線素子では、ノイズを低減するために、第２磁性材料の磁性板部材が主に機能する一方、第２磁性材料の磁性板部材が磁気飽和すると、第１磁性材料の磁性コアがノイズを低減するように機能する。このため、このようなノイズ低減用巻線素子は、高パワー化および短スイッチング周期化（高スイッチング周波数化）に対応することができ、さらに、より小型化およびより軽量化を実現することができる。

【0012】

また、他の一態様では、上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コイルの内周面に配置され、前記第２磁性材料から形成された第１磁性円筒部材をさらに備えることを特徴とする。

【0013】

このようなノイズ低減用巻線素子は、比較的小さな電流に対して第１磁性円筒部材が機能することで、比較的小さな電流に対してもノイズをより低減することができる。

【0014】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コイルの外周面に配置され、前記第２磁性材料から形成された第２磁性円筒部材をさらに備えることを特徴とする。

【0015】

このようなノイズ低減用巻線素子は、比較的小さな電流に対して第２磁性円筒部材が機能することで、比較的小さな電流に対してもノイズをより低減することができる。

【0016】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記第１磁性材料は、鉄粉と樹脂とを混合した圧粉コア用材料であることを特徴とする。また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記第２磁性材料は、フェライトであることを特徴とする。また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記第１磁性材料は、前記第１透磁率が５００以下であって、前記第１飽和磁束密度が１Ｔ以上である材料であり、前記第２磁性材料は、前記第２透磁率が１０００以上であって、前記第２飽和磁束密度が０．５Ｔ以下である材料であることを特徴とする。

【0017】

このようなノイズ低減用巻線素子では、第１磁性材料や第２磁性材料が比較的容易に提供される。

【0018】

また、他の一態様では、これら上述のノイズ低減用巻線素子において、前記コイルは、ダブルパンケーキ構造であることを特徴とする。

【0019】

このようなノイズ低減用巻線素子は、コイルの巻始め端と巻き終わり端とを容易にコイルの外周へ引き出すことができ、コイルに対する配線が容易となる。

【発明の効果】

【0020】

本発明にかかるノイズ低減用巻線素子は、高パワー化および短スイッチング周期化（高スイッチング周波数化）に対応することができ、さらに、より小型化およびより軽量化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。

【図2】第１実施形態のノイズ低減巻線素子に用いられる圧粉材料およびフェライト材料の各Ｂ−μ特性を示す図である。

【図3】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の製造方法を示す図である。

【図4】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の作用を説明するための図である。

【図5】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の等価回路を示す図である。

【図6】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のフィルタ作用を説明するための図（その１）である。

【図7】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のフィルタ作用を説明するための図（その２）である。

【図8】ノーマルモードの磁力線を示す図である。

【図9】第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対する磁場解析結果を示す磁力線図である。

【図10】相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合における、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。

【図11】相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合における、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。

【図12】相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合における、比較例のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。

【図13】相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合における、比較例のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。

【図14】第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のインダクタンス特性を示す図である。

【図15】実施形態のノイズ低減用巻線素子を用いたパワーコントロール装置の電気的な構成を示す回路図である。

【図16】第２実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。

【図17】第３実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。

【図18】第４実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の製造方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0023】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の構成について説明する。図１は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。図２は、第１実施形態のノイズ低減巻線素子に用いられる圧粉材料およびフェライト材料の各Ｂ−μ特性を示す図である。図２の横軸は、Ｔ単位で表す磁束密度であり、その縦軸は、比透磁率である。図３は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の製造方法を示す図である。

【0024】

本実施形態のノイズ低減用巻線素子は、所定のノイズを低減するために用いられ、特に高周波ノイズを好適に低減するために用いられる。本実施形態のノイズ低減用巻線素子は、後述するように、いわゆるコモンモードノイズを主に低減または除去することができるが、いわゆるノーマルモードノイズに対しても効果があり、低減することができる。

【0025】

このような本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、例えば、図１に示すように、コイル１１と、磁性コア１２と、磁性板部材１３とを備えている。

【0026】

コイル１１は、帯状の長尺な導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル１１の軸方向に沿うように絶縁部材（図略）を挟んで巻回することによって構成される（フラットワイズ巻線構造）。このような帯状の長尺な導体部材は、シート形状、リボン形状あるいはテープ形状であり、幅（幅方向の長さ、軸方向の長さ）Ｗに対する厚さ（厚み方向の長さ、径方向の長さ）ｔが１未満である（０＜ｔ／Ｗ＜１）。コイル１１の前記導体部材は、導電性を有する種々の材料で形成することができるが、良導電性や良熱伝導性等の観点から、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料（合金を含む）が好ましい。そして、このような構造のコイル１１は、コイル１１で生じる磁束方向に沿って帯状の導体部材が配置されることになるので、コイル１１のいわゆる渦電流損を低減することができる。

【0027】

そして、コイル１１は、複数の相に対応するために、複数のサブコイルを備えている。本実施形態では、コイル１１は、３相に対応するために、第１ないし第３サブコイル１１１、１１２、１１３を備えている。

【0028】

また、このような構造のコイル１１は、導体部材が帯状であるため、互いに隣接する導体部材間の対向面積を広くすることができるので、コイル１１自体に分布静電容量を持っている。このため、本構造コイルでＬとＣとの分布定数回路を形成するため高周波域で優れたフィルタ特性を実現することができる。そして、このコイル１１の静電容量を所定の容量とするために、コイル１１の前記絶縁部材として、適宜な誘電率を持った材料が選択される。例えば、コイル１１の前記絶縁部材として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）およびフィラー入り樹脂等が挙げられる。これらＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳおよびＰＥＮの各誘電率は、１ｋＨｚで２０℃である場合に、それぞれ、３．２、２．２、３．０、２．９である。また、フィラー入り樹脂は、前記フィラーの充填率（体積％）を変えることによって、５〜４０程度の範囲で様々な値の誘電率とすることができる。

【0029】

磁性コア１２は、コイル１１によって生じた磁束を通すとともに、コイル１１を収納するための部材である。本実施形態では、磁性コア１２は、有蓋有底の円筒部材であり、例えば、同一の構造を有する第１および第２コア部材１２１、１２２を備えている。これら第１および第２コア部材１２１、１２２は、例えば、磁気的に（例えば透磁率が）等方性を有し、それぞれ、例えば円板形状を有する円板部１２１ａ、１２２ａの板面に、該円板部１２１ａ、１２２ａと同径の外周面を有する円筒部１２１ｂ、１２２ｂが連続して成る。磁性コア１２は、このような構成を有する第１および第２コア部材１２１、１２２が互いに前記各円筒部１２１ｂ、１２２ｂの端面同士で略隙間が生じないように重ね合わせられることによりコイル１１および磁性板部材１３を内部に収容するための空間を備える。すなわち、本実施形態の磁性コア１２は、コイル１１および磁性板部材１３を内包する構造であり、いわゆるポット型となっている。

【0030】

なお、磁性コア１２は、上述では、第１および第２コア部材１２１、１２２で構成されたが、これに限定されるものではなく、例えば、磁性コア１２は、コイル１１および磁性板部材１３を内包し得る内径を有する中空の円柱形状（円筒形状）である第１１コア部材と、その外径が第１１コア部材の内径よりも大きい円板である１組の第１２および１３コア部材とを備え、第１２コア部材は、略隙間が生じないように、第１１コア部材の一方端部に連結され、第１３コア部材は、略隙間が生じないように、第１１コア部材の他方端部に連結されて構成されてもよい。

【0031】

このような磁性コア１２は、例えば仕様等に応じた所定の磁気特性、所定の第１透磁率μ１および第１飽和磁束密度Ｂｓ１を持つ第１磁性材料から形成される。第１磁性材料は、例えば、上述のような所望の形状の成形容易性の観点から、軟磁性体粉末であり、磁性コア１２は、この軟磁性体粉末を形成したものであることが好ましい。このような磁性コア１２を備えるノイズ低減用巻線素子１ａは、容易に磁性コア１２を形成することができ、その鉄損も低減することができる。また例えば、第１磁性材料は、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物であり、磁性コア１２は、この軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を成形したものであってもよい。このような第１磁性材料は、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合率比を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、磁性コア１２における前記所定の磁気特性をそれぞれ所望の磁気特性に容易に実現することが可能となる。

【0032】

前記軟磁性体粉末は、強磁性の金属粉末であり、より具体的には、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）およびアモルファス粉末、さらには、表面にリン酸系化成皮膜などの電気絶縁皮膜が形成された鉄粉等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば上記純鉄粉、鉄基合金粉末およびアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。

【0033】

また、前記非磁性体粉末は、樹脂粉末である。したがって、第１磁性材料の一例として、鉄粉と樹脂とを混合した圧粉コア用材料が挙げられる。

【0034】

このような軟磁性体粉末（軟磁性体粉末および非磁性体粉末の混合物を含む）を形成した圧粉コアである磁性コア１２は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成することができる。

【0035】

このようないわゆる圧粉コアを磁性コア１２に用いたノイズ低減用巻線素子１ａは、渦電流損を低減することができる。特に、ノイズ低減用巻線素子１ａが高周波駆動回路に用いられる場合には、このようなノイズ低減用巻線素子１ａは、好適に渦電流損を低減することができる。

【0036】

磁性板部材１３は、軸方向におけるコイル１１の両端面をそれぞれ覆うように配置される部材である。より具体的には、磁性板部材１３は、軸方向におけるコイル１１の一方端面を覆うように配置され、環状板状に形成された第１磁性環状板１３１と、軸方向におけるコイル１１の他方端面を覆うように配置され、環状板状に形成された第２磁性環状板１３２とを備えている。これら第１および第２磁性環状板１３１、１３２の外径は、コイル１１の外径に略等しく、中心に空けられた円形孔の直径は、コイル１１における空芯部の直径に略等しい。

【0037】

そして、磁性板部材１３（第１および第２磁性環状板１３１、１３２）は、例えば仕様等に応じた所定の磁気特性、所定の第２透磁率μ２および第２飽和磁束密度Ｂｓ２を持つ第２磁性材料から形成される。この第２透磁率μ２は、磁性コア１２の第１磁性材料における第１透磁率μ１よりも高い（μ２＞μ１）。また、この第２飽和磁束密度Ｂｓ２は、磁性コア１２の第１磁性材料における第１飽和磁束密度Ｂｓよりも低い。このような磁性板部材１３の第２磁性材料は、好ましくは、強磁性を示し、酸化鉄を主成分とするセラミックスであるフェライトである。

【0038】

本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおける磁性コア１２および磁性板部材１３に好適に用いられる圧粉（高密度圧粉（◇）および低密度圧粉（×））およびフェライト（□）の各磁束密度と比透磁率との関係（Ｂ−μ特性）が図２に示されている。好ましくは、第１磁性材料は、第１透磁率μ１が５００以下であって、第１飽和磁束密度Ｂｓ１が１Ｔ以上である材料であり、第２磁性材料は、第２透磁率μ２が１０００以上であって、第２飽和磁束密度Ｂｓ２が０．５Ｔ以下である材料である。より好ましくは、第１磁性材料は、第１透磁率μ１が５０以下であって、第１飽和磁束密度Ｂｓ１が１Ｔ以上である材料であり、第２磁性材料は、第２透磁率μ２が４０００以上であって、第２飽和磁束密度Ｂｓ２が０．４Ｔ以下である材料である。

【0039】

このような構造のノイズ低減用巻線素子１ａは、例えば、次の工程によって作製可能である。なお、以下では、３相用のノイズ低減用巻線素子１ａについて説明するが、単相用のノイズ低減用巻線素子も、複数相用のノイズ低減用巻線素子も同様に作製可能である。

【0040】

まず、図３（Ａ）に示すように、所定の厚みを有するリボン状の、相数に対応した３個の導体部材１１１、１１２、１１３が絶縁部材（図略）を挟んで重ね合わされ、次に、図３（Ｂ）に示すように、これらが中心（軸芯）から所定の径だけ離間した位置から所定回数だけ巻き回される。これにより、中心に所定の径を有する円柱状の空芯部Ｓ１を備えたシングルパンケーキ構造の空芯のコイル１１が形成される。

【0041】

次に、図３（Ｃ）に示すように、軸方向におけるコイル１１の一方端面に、この一方端面を覆うように第１磁性環状板１３１が配置され、軸方向におけるコイル１１の他方端面に、この他方端面を覆うように第２磁性環状板１３２が配置される。そして、圧粉形成等によって形成された第１および第２コア部材１２１、１２２が、前記第１および第２磁性環状板１３１、１３２によって両端面をそれぞれ覆われたコイル１１を挟み込むように各円筒部１２１ｂ、１２２ｂの端面同士で重ね合わされる。これにより、図３（Ｄ）に示すような例えば円盤状のノイズ低減用巻線素子１ａが作成される。

【0042】

次に、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の作用について説明する。図４は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の作用を説明するための図である。

【0043】

上記構成のノイズ低減用巻線素子１ａは、高パワー化および短スイッチング周期化（高スイッチング周波数化）に対応することができ、さらに、より小型化およびより軽量化を実現することができる。より詳しくは、次の論理によって本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、構成されている。

【0044】

上述したように、コモンモード電圧は、コモンモードチョークコイルとコンデンサとを組み合わせたコモンモードフィルタによって、低減または除去される。このコモンモードチョークコイルは、例えば、図４（Ａ）に示すように、３相配線が挿通される、磁性材料から形成された１または複数（図４（Ａ）に示す例では４個）の環状（リング状）のコアから成る。

【0045】

このようなコモンモードチョークコイルでは、高パワー化および短スイッチング周期化に対応するために、図４（Ｂ）に示すように、コアの個数を増加することによってコア断面積Ｓが大きされ、そして、図４（Ｄ）に示すように、巻数Ｎが増加される。このような対策を単に実施した場合には、上述したよう、コモンモードチョークコイルが大型化および重量化してしまう。

【0046】

そこで、図４（Ｃ）に示すように、複数のコアは、互いに異なる磁気特性を有する磁性材料から形成された複数種類のコアを備えている。すなわち、コアは、図４（Ｃ）に示すように、相対的に透磁率μが低く相対的に飽和磁束密度Ｂｓが高い第１磁性材料（低μ・高Ｂｓ）のコアと、相対的に透磁率μが高く相対的に飽和磁束密度Ｂｓが低い第２磁性材料（高μ・低Ｂｓ）のコアとから成る。このような複数の磁性材料から成る複数種類のコアでは、第１磁性材料（低μ・高Ｂｓ）のコアによって比較的高周波のノイズが低減または除去され、このコアで除去しきれなかった周波数成分のノイズが第２磁性材料（高μ・低Ｂｓ）のコアによって低減または除去される。本実施形態では、上述したように、磁性コア１２が第１磁性材料で形成され、磁性板部材１３が第２磁性材料で形成されている。例えば、図２に示すＢ−μ特性を有する圧粉コアの磁性コア１２およびフェライトの磁性板部材１３を用いたノイズ低減用巻線素子１ａでは、磁束密度が約０．５Ｔ以下では、比較的高い比透磁率μ２を持つフェライトの磁性板部材１３がノイズを低減または除去するように機能し、磁束密度が約０．５Ｔを越えると、このような磁束密度の範囲でもインダクタンスとして機能する圧粉コアの磁性コア１２がノイズを低減または除去するように機能する。

【0047】

そして、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａでは、コアの複数種類化を実現するための磁性板部材１３は、図４（Ｆ）および図１に示すように、コイル１１の軸方向の両端面を覆うように配置され、磁性コア１２によって内包されている。

【0048】

したがって、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａでは、コアが複数種類化されているだけでなく、このような構造が採用されているため、高パワー化および短スイッチング周期化に対応することができ、より小型化およびより軽量化を実現することができる。

【0049】

さらに、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａでは、コイル１１は、帯状の長尺な導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル１１の軸方向に沿うように絶縁部材を挟んで巻回することによって構成されている。このため、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、コイル１１における互いに隣接する帯状の導体部材間の対向面積を広くすることができ、コイル１１自体が分布静電容量を有している。このため、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、別途にコンデンサを必要とすることなく、単体で、コモンモードフィルタになる。したがって、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、さらに、より小型化およびより軽量化を実現することができる。

【0050】

次に、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の特性解析について説明する。図５は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の等価回路を示す図である。なお、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、インダクタとコンデンサとの分布定数回路で表されるが、図５では、簡便のために、インダクタとコンデンサとの集中回路で表されている。図６は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のフィルタ作用を説明するための図（その１）である。図７は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のフィルタ作用を説明するための図（その２）である。図８は、ノーマルモードの磁力線を示す図である。図９は、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対する磁場解析結果を示す磁力線図である。図９（Ａ）は、コイル１１に相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合におけるコモンモードの結果であり、図９（Ｂ）は、コイル１１に相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合におけるコモンモードの結果である。図９（Ｃ）は、コイル１１に相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合におけるノーマルモードの結果であり、図９（Ｄ）は、コイル１１に相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合におけるノーマルモードの結果である。図１０は、相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合における、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。図１１は、相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合における、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。図１２は、相対的に小さい３０Ａの電流を通電した場合における、比較例のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。図１３は、相対的に大きい１２０Ａの電流を通電した場合における、比較例のノイズ低減用巻線素子に対するコモンモードの磁場解析結果を示す磁束密度等高線図である。図１４は、第１実施形態におけるノイズ低減用巻線素子のインダクタンス特性を示す図である。図１４の横軸は、Ａ単位で表す電流であり、その縦軸は、μＨ単位で表すインダクタンスである。

【0051】

上記構成のノイズ低減用巻線素子１ａの等価回路は、図５に示すように、Ｕ相のサブコイル１１１に対応するインダクタンスＬｕのインダクタＬｕと、Ｕ相のサブコイル１１１とＶ相のサブコイル１１２との間における相互インダクタンスＭｕｖのトランスＭｕｖおよびキャパシタンスＣｕｖのコンデンサＣｕｖと、Ｖ相のサブコイル１１２に対応するインダクタンスＬｖのインダクタＬｖと、Ｖ相のサブコイル１１２とＷ相のサブコイル１１３との間における相互インダクタンスＭｖｗのトランスＭｖｗおよびキャパシタンスＣｖｗのコンデンサＣｖｗと、Ｗ相のサブコイル１１３に対応するインダクタンスＬｗのインダクタＬｗと、Ｗ相のサブコイル１１３とＵ相のサブコイル１１１との間における相互インダクタンスＭｗｕのトランスＭｗｕおよびキャパシタンスＣｗｕのコンデンサＣｗｕとを備えている。

【0052】

トランスＭｕｖの１次側には、インダクタＬｕが並列に接続されるとともにトランスＭｗｕの１次側が直列に接続され、トランスＭｕｖの２次側には、トランスＭｖｗの一次側が直列に接続される。トランスＭｖｗの１次側には、インダクタＬｖが並列に接続され、その２次側には、トランスＭｗｕの２次側が直列に接続される。そして、トランスＭｗｕの２次側には、インダクタＬｗが並列に接続される。コンデンサＣｕｖは、トランスＭｕｖの１次側と２次側との間に接続され、コンデンサＣｖｗは、トランスＭｖｗの１次側と２次側との間に接続され、そして、コンデンサＣｗｕは、トランスＭｗｕの１次側と２次側との間に接続される。

【0053】

なお、図５には、ノイズ低減用巻線素子１ａの等価回路に加えて、インバータＩＶおよびモータＭも記載されている。インバータＩＶの高調波成分、モータＭの負荷変動および電磁ノイズ等がノイズの原因となる。

【0054】

コモンモード電流は、図６（Ａ）紙面左側および図７（Ｂ）に示すように、図略の電源からコア内を挿通する配線を流れて接地（グランド）で前記電源へ戻るように流れる。磁気回路では、図６（Ｂ）紙面左側に示すように、前記配線および接地に流れる電流の方向に応じた方向の磁界が生じ、コモンモード電流に対する磁力線は、図６（Ｃ）および図７（Ａ）に示すように、磁性コア１２全体を通る。このコモンモード電流に対する磁力線Ｚｃｏｍは、図７（Ｂ）に示すように、電流の角周波数をωとし、コモンモード電流に作用するインダクタンスをＬｃとした場合に、ω×Ｌｃと近似することができる（Ｚｃｏｍ≒ω×Ｌｃ）。コモンモード電流に作用するインダクタンスＬｃは、インダクタンスの定義式と、磁力線が磁性コア１２に集中することとから、ＵＶＷ相の３相に対応したコイル１１の巻数をＮとし、磁束密度の振幅を｜Ｂ｜とし、コイル１１の芯部の半径をｒｃとし、コイル１１に流れる電流の振幅を｜Ｉ｜とした場合に、Ｎ×π×ｒｃ^２×＜｜Ｂ｜＞／｜Ｉ｜と表される（Ｌｃ＝Ｎ×π×ｒｃ^２×＜｜Ｂ｜＞／｜Ｉ｜）。ここで、＜Ａ＞は、Ａの平均を表す演算子である。

【0055】

一方、ノーマルモード電流は、図６（Ａ）紙面右側および図７（Ｂ）に示すように、図略の電源から一方コア内を挿通する一方配線を流れて他方コア内を挿通する他方配線で前記電源へ戻るように流れる。磁気回路では、図６（Ｂ）紙面右側に示すように、前記各配線に流れる電流の方向に応じた方向の磁界が生じ、ノーマルモード電流に対する磁力線は、図６（Ｃ）、図７（Ａ）および図８に示すように、コイル１１を介して一対の磁性板部材１３１、１３２間を通る。このノーマルモード電流に対する磁力線Ｚｎｏｒｍａｌは、図７（Ｂ）に示すように、電流の角周波数をωとし、ノーマルモード電流に作用するインダクタンスをＬｎとし、相互インダクタンスをＭｃとした場合に、ω×（２Ｌｃ−２Ｍｃ＋２Ｌｎ〜ω×２Ｌｎと近似することができる（Ｚｎｏｒｍａｌ≒ω×２Ｌｎ）。ノーマルモード電流に作用するインダクタンスＬｎは、インダクタンスの定義式と、Ｕ相の電流ＩｕがＩ（Ｉｕ＝Ｉ）でＶ相およびＷ相の各電流Ｉｖ、Ｉｗが−Ｉ／２（Ｉｖ＝Ｉｗ＝−Ｉ／２）である位相を考えると磁力線が図８に示すようにＵ−Ｖ線間およびＷ−Ｕ線間にのみ生じることとから、Ｕ−Ｖ線間の磁束密度の振幅を｜Ｂｕｖ｜とし、コイル１１の芯部の半径をｒｃとし、コイル１１の外径をｒｏとし、Ｕ−Ｖ線間の間隔をｓとした場合に、Ｎ×π×（ｒｃ＋ｒｏ）×ｓ×＜｜Ｂｕｖ｜＞／｜Ｉ｜と表される（Ｌｎ＝Ｎ×π×（ｒｃ＋ｒｏ）×ｓ×＜｜Ｂｕｖ｜＞／｜Ｉ｜）。なお、図８では、磁力線は、一点鎖線で表され、磁束密度は、実線で表されている。

【0056】

このような解析結果に対する磁場の解析結果が図９および図１３に示され、インダクタンス特性が図１４に示されている。本解析におけるコイル１１のターン数は、５ターンである。コモンモードでは、条件Ｉｕ、Ｉｖ＝Ｉｗ＝０での静磁場の結果が示され、ノーマルモードでは、条件Ｉｕ、Ｉｖ＝Ｉｗ＝−Ｉｕ／２での静磁場の結果が示されている。

【0057】

図９から分かるように、コモンモードの場合、電流３０Ａの小電流では磁力線がフェライトの磁性板部材１３に他の部分に較べて集中しており、それを磁性コア１２に挿入した効果が確認される。また、電流１２０Ａの大電流ではほとんどの磁力線が圧粉の磁性コア１２に入っている。一方、ノーマルモードの場合、上記小電流、上記大電流に関わらず、磁力線は、略同様となっている。このため、フェライトの磁性板部材１３を磁性コア１２へ挿入しても、ノーマルモードフィルタの特性に影響を与えないことが分かる。そして、図１０ないし図１３から分かるように、コモンモードであって大電流である場合において、比較例の圧粉の磁性コア１２のみの場合（図１２および図１３）に比較して、実施例のフェライトの磁性板部材１３をそれに挿入した場合（図１０および図１１）では、コイル１１の外周部において、局所的な磁気飽和が低減されていることが分かる。すなわち、フェライトの磁性板部材１３を磁性コア１２へ挿入することによって、磁気飽和による鉄損を低減することができることが分かる。

【0058】

図１４において、実施例１は、磁性コア１２が高密度圧粉によって形成され、磁性板部材１３がフェライトによって形成されたノイズ低減用巻線素子１ａ１であり、そのコモンモード電流に対するインダクタンス特性は、○で示され、ノーマルモード電流に対するインダクタンス特性は、｜で示されている。実施例２は、磁性コア１２が低密度圧粉によって形成され、磁性板部材１３がフェライトによって形成されたノイズ低減用巻線素子１ａ２であり、そのコモンモード電流に対するインダクタンス特性は、＊で示され、ノーマルモード電流に対するインダクタンス特性は、□で示されている。

【0059】

また、比較例１は、磁性板部材１３を持たない従来のノイズ低減用巻線素子であって、磁性コア１２がフェライトによって形成されており、そのコモンモード電流に対するインダクタンス特性は、■で示され、ノーマルモード電流に対するインダクタンス特性は、×で示されている。比較例２は、実施例１および実施例２の比較としての磁性板部材１３を持たないノイズ低減用巻線素子（本願出願人が特願２０１２−１００７３９で提案している技術であって従来技術ではない）であって、磁性コア１２が高密度圧粉によって形成されており、そのコモンモード電流に対するインダクタンス特性は、◆で示され、ノーマルモード電流に対するインダクタンス特性は、●で示されている。

【0060】

コモンモード電流に対するインダクタンス特性は、図１４から分かるように、比較例１のノイズ低減用巻線素子では電流Ｉｕが大きくなるに従って磁気飽和によりインダクタンスＬが大きく低減しているが、本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａに相当する実施例１および実施例２のノイズ低減用巻線素子１ａ１、１ａ２では、電流Ｉｕが大きくなってもインダクタンスＬの低減は、比較的小さい。

【0061】

また、比較的小さい電流では、実施例１および実施例２のノイズ低減用巻線素子１ａ１、１ａ２は、比較例２のノイズ低減用巻線素子に較べて、より大きなインダクタンスを得ることができ、この結果、より良いフィルタ特性を得ることができる。

【0062】

また、図１４から分かるように、実施例１および実施例２のノイズ低減用巻線素子１ａ１、１ａ２は、ノーマルモード電流に対し、比較例１および比較例２のノイズ低減用巻線素子と同等の効果を示している。

【0063】

次に、上述した第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａを装置に適用した一適用例について説明する。

【0064】

（適用の一例）
第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａは、所定のノイズを低減するために、特に高周波ノイズを好適に低減するために、様々な装置に適用可能であるが、ここでは、負荷に供給する電力を制御するパワーコントロール装置ＰＣに用いられている。

【0065】

図１５は、実施形態のノイズ低減用巻線素子を用いたパワーコントロール装置の電気的な構成を示す回路図である。このパワーコントロール装置ＰＣは、例えば、電源から供給された電力の電圧および周波数等を制御することによって負荷に供給する電力を制御するものであり、例えば、図１５に示すように、コンバータ部ＣＶと、インバータ部ＩＶと、これらコンバータ部ＣＶおよびインバータ部ＩＶを収納する筐体ＨＳと、高周波ノイズを除去または低減するために、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１、ＦＴ２とを備えている。

【0066】

コンバータ部ＣＶは、電源Ｖｄから供給された電力の電圧を昇圧または降圧する装置である。コンバータ部ＣＶは、例えば、チョークコイルＬ４と、平滑コンデンサＣ４と、ダイオードＤ４１と、スイッチング素子Ｔｒ４と、還流ダイオード（フリーホイールダイオード）Ｄ４２とを備える、いわゆるチョッパ式のＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。スイッチング素子Ｔｒ４は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ，Insulated Gate bipolar transistor）素子やパワーＭＯＳＦＥＴ素子等の電力用のトランジスタ素子である。ここでは、大電力用のＩＧＢＴ素子がスイッチング素子Ｔｒ４として用いられている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタ端子は、ダイオードＤ４１のアノード端子が接続され、そのエミッタ端子は、接地ライン（Ｎライン）に接続され、ゲート端子は、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４にオンオフのタイミングを制御する図略のコンバータ制御回路に接続される。そして、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、還流ダイオードＤ４２が並列に接続される。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタ端子には、還流ダイオードＤ４２のカソード端子が接続され、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のエミッタ端子には、還流ダイオードＤ４２のアノード端子が接続されている。このように還流ダイオードＤ４２は、その向きがＩＧＢＴ素子Ｔｒ４の入出力方向とは逆に接続されている。そして、このダイオードＤ４１とスイッチング素子Ｔｒ４との直列接続回路が平滑コンデンサＣ４の両端に並列で接続されている。また、電源ライン（Ｐライン）には、チョークコイルＬ４が介挿されている。すなわち、チョークコイルＬ４の一方端子は、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１における電源ライン側の出力端子に接続されることになり、また、チョークコイルＬ４の他方端子は、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタ端子とダイオードＤ４１のアノード端子との接続点に接続される。

【0067】

このようなコンバータ部ＣＶでは、スイッチング素子Ｔｒ４がオンすると、電源ＶｄからのエネルギーがチョークコイルＬ４に蓄積され、スイッチング素子Ｔｒ４がオフすると、チョークコイルＬ４に蓄積されたエネルギーが放出される。これにより電源Ｖｄの電圧にチョークコイルＬ４の電圧が加算されて電圧レベルが変換され、ダイオードＤ４１を介して平滑コンデンサＣ４で平滑されつつ出力される。平滑コンデンサＣ４の両端がコンバータ部ＣＶの出力端子となっている。

【0068】

インバータ部ＩＶは、直流電力を交流電力へ変換する装置である。インバータ部ＩＶは、コンバータ部ＣＶの出力端子、すなわち、平滑コンデンサＣ４の両端に接続される。インバータ部ＩＶは、例えば、複数のスイッチング素子Ｔｒ５と、これら複数のスイッチング素子Ｔｒ５のそれぞれに接続される複数の還流ダイオードＤ５とを備えている。本実施形態では、例えば負荷が３相誘導電動機Ｍであるので、直流電力から、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相の交流電力を生成するために、６（＝３×２）の整数倍の個数のスイッチング素子Ｔｒ５と、スイッチング素子Ｔｒ５と同数の還流ダイオードＤ５とを備えている。より具体的には、電流量を稼ぐために（大容量化のために）、この３相に対応する６個のスイッチング素子Ｔｒ５および６個の還流ダイオードＤ５が周方向に３組あって、さらにこれが積層方向に３層用意されているため、インバータ部ＩＶは、６個×３組×３層＝５４個のスイッチング素子Ｔｒ５と、５４個の還流ダイオードＤ５とを備えている。図１５には、説明の簡略化のため、１組分の６個のスイッチング素子Ｔｒ５と、６個の還流ダイオードＤ５とが示されており、以下、図１５に示す例に沿ってインバータ部ＩＶの電気的な構成を説明する。スイッチング素子Ｔｒ５（Ｔｒ５１〜Ｔｒ５６）は、スイッチング素子Ｔｒ４と同様に、例えばＩＧＢＴ素子やパワーＭＯＳＦＥＴ素子等の電力用のトランジスタ素子であり、ここでは、大電力用のＩＧＢＴ素子がスイッチング素子Ｔｒ５として用いられている。

【0069】

ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４とは、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１のエミッタ端子がＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、１対のスイッチング部（例えばＵ相のためのスイッチング部）を構成している。同様に、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５とは、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２のエミッタ端子がＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、１対のスイッチング部（例えばＶ相のためのスイッチング部）を構成し、そして、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６とは、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３のエミッタ端子がＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６のコレクタ端子に接続されることによって、直列に接続されており、１対のスイッチング部（例えばＷ相のためのスイッチング部）を構成している。これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１〜Ｔｒ５６の各ゲート端子は、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１〜Ｔｒ６にオンオフのタイミングを制御する図略のインバータ制御回路に接続される。また、還流ダイオードＤ５１〜Ｄ５６は、それぞれ、そのアノード端子がエミッタ端子に接続されるともにそのカソード端子がコレクタ端子に接続されることによって、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１〜Ｔｒ５６のそれぞれに並列に接続される。すなわち、これら還流ダイオードＤ５１〜Ｄ５６は、それぞれ、その向きがＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１〜Ｔｒ５６の入出力方向とは逆に接続されている。

【0070】

これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４の直列接続回路と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５の直列接続回路と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６の直列接続回路とは、互いに並列に接続され、さらに、コンバータ部ＣＶの出力端子、すなわち、平滑コンデンサＣ４の両端に接続される。言い換えれば、平滑コンデンサＣ４の一方端には、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３の各コレクタ端子が接続され、平滑コンデンサＣ４の他方端には、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５およびＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６の各エミッタ端子が接続されている。

【0071】

このようなインバータ部ＩＶは、図略の前記インバータ制御回路の制御によって、これらＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１〜Ｔｒ５６を適宜なタイミングでオンオフすることによって、直流電力から３相交流電力へ変換する。そして、各直列接続回路の各接続点から、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４との接続点、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５との接続点、および、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６との接続点の各接続点から、インバータ部５のＵ相、Ｖ相およびＷ相の電力が出力される。

【0072】

筐体ＨＳは、これらコンバータ部ＣＶおよびインバータ部ＩＶを収納する部材である。より具体的には、筐体ＨＳは、例えば、有底有蓋の筒形状である略閉塞された筐体本体と、前記筐体本体内に配置される第１および第２バスバーと、前記筐体本体内に配置される１または複数の搭載用部材とを備えている。

【0073】

前記第１および第２バスバーは、給電用であって、前記筐体本体（筐体ＨＳ）の軸線と同軸で配置され、前記筐体本体（筐体ＨＳ）の前記軸線の方向に延びる、中実または中空の柱形状の部材であり、導電性を有する金属（合金を含む）によって形成されている。前記第１および第２バスバーは、互いに同軸で配置された中空の円柱形状、すなわち、筒形状の部材であり、前記第２バスバーは、例えば隙間を設けることや絶縁層を設けること等によって前記第１バスバーと電気的に絶縁された状態で、前記第１バスバー内に、挿通されて配置されている。このように前記第１および第２バスバーは、二重円筒型となっている。前記第１バスバーは、例えば、電源ライン（Ｐライン）となるＰバスバーであり、前記第２バスバーは、接地ラインとなるＮバスバーである。

【0074】

前記搭載用部材は、コンバータ部ＣＶおよびインバータ部ＩＶを構成する上述の回路部品を搭載するための部材である。本実施形態では、筒形状の前記筐体本体の周壁（周面）と前記第１および第２バスバーとの間に形成されたスペース（空間）に、前記回路部品を搭載するべく、前記搭載用部材は、例えば、中心に前記第１および第２バスバーを挿通するための貫通孔（貫通開口）を形成した円板形状の部材である。前記搭載用部材は、前記回路部品を搭載するための一方主面（表面）および他方主面（裏面）が前記筐体本体の軸線と直交するように配置される。前記搭載用部材は、本実施形態では、コンバータ部ＣＶの回路部品を搭載するための１枚の部材と、インバータ部ＩＶの回路部品を搭載するための３枚の部材との４枚で構成されており、これら４枚の搭載用部材は、前記筐体本体の一方端側から他方端側へ順に、前記回路部品が載置可能な間隔を空けて、軸線方向（軸方向）に積層されている。

【0075】

そして、これらコンバータ部ＣＶおよびインバータ部ＩＶの前記回路部品で発生する熱を筐体ＨＳの外部へ放熱するために、前記搭載用部材の外周端部は、前記搭載用部材を熱伝導した熱を効率よく前記筐体本体へ熱伝導するべく、前記筐体本体の周壁に内周面で当接している。本実施形態では、前記筐体本体の周壁の内周面に周方向に沿った嵌合凹部が形成されており、この嵌合凹部に前記搭載用部材の外周端部が嵌め込まれている。この嵌合凹部によって前記搭載用部材を熱伝導した熱をより効率よく前記筐体本体へ熱伝導することができ、また、前記搭載用部材の位置決めおよび支持も可能となっている。

【0076】

また、これらコンバータ部ＣＶおよびインバータ部ＩＶの前記回路部品を前記第１および第２バスバーに電気的に接続するために、前記第１および第２バスバーには、それぞれ、周方向に複数の分岐部が設けられている。このような複数の分岐部を設けることによって、前記第１および第２バスバーから、インバータ部ＩＶを構成する回路部品への給電路が最短距離で簡素に構成される。したがって、このような構成によって配線長が短くなり、配線インダクタンスが低減される。

【0077】

また、このような２重円筒型の前記第１および第２バスバーによって低インダクタンスを実現することができる。その理由は、インダクタンスは、電流が作る磁界が存在する体積積分と等価であることによる。平行導線、平行平板では、どうしても近傍空間に磁界が漏れ出すために、無視できない浮遊インダクタンスが生じてしまうが、同軸導体では、その隙間のわずかな空間に限られるからである。

【0078】

そして、インバータ部ＩＶの三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）出力を取り出すために、出力用バスバーが設けられている。より具体的には、前記出力用バスバーは、長尺なロッド状（円柱形状）の部材であり、例えば純銅や純アルミニウムまたはそれらの低濃度合金等の導電性の金属（合金を含む)によって形成される。このロット状の前記出力用バスバーは、本実施形態では、３相交流電力に対応してＵ相用、Ｖ相用およびＷ相用の３個であり、各相用の各出力用バスバーのそれぞれは、前記第１バスバーから絶縁のために径方向に所定の間隔を空けて、その長尺方向が前記第１バスバーの軸方向に沿うように、配置される。そして、これら各相用の各出力用バスバーは、前記第１バスバーの周方向に所定の間隔を空けて配列される。また、Ｕ相用の出力用バスバーには、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５１のエミッタ端子とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５４のコレクタ端子とが接続され、Ｖ相用の出力用バスバーには、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５２のエミッタ端子とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５５のコレクタ端子とが接続され、Ｗ相用の出力用バスバーには、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ５３のエミッタ端子とＩＧＢＴ素子Ｔｒ５６のコレクタ端子とが接続される。このように各相用の各出力用バスバーは、前記第１バスバーの周りに立体的に配線されるので、いわゆる浮遊インダクタンスを低減することができる。

【0079】

ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１、ＦＴ２は、高周波ノイズを低減するための素子であり、上述の第１本実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａである。ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１、ＦＴ２（ノイズ低減用巻線素子１ａ）におけるコイル１１は、図１５に示す例では、パワーコントロール装置ＰＣの入力側における電源ラインおよび接地ライン、ならびに、パワーコントロール装置ＰＣの出力側におけるＵ相ライン、Ｖ相ラインおよびＷ相ラインの複数のラインに対して用いられるため、コイル１１は、絶縁材（図略）を挟んで重ね合わせた帯状の複数の長尺な導体部材、図１５に示す例では、図１に示すように３枚の長尺な導体部材１１１、１１２、１１３を所定回数だけ巻回することによって構成されて成る複数のコイルで構成されている。

【0080】

そして、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１としてのノイズ低減用巻線素子１ａは、電源Ｖｄとパワーコントロール装置ＰＣのコンバータ部ＣＶとの間の配線に介挿され、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ２としてのノイズ低減用巻線素子１ａは、パワーコントロール装置ＰＣのインバータ部ＩＶと３相誘導電動機Ｍとの間の配線に介挿される。このように電源Ｖｄとパワーコントロール装置ＰＣのコンバータ部ＣＶとの間の配線にノイズ低減用巻線素子１ａ（ＦＴ１）を介挿することによって、パワーコントロール装置ＰＣから電源Ｖｄ側への高調波ノイズを低減または除去することができるとともに、電源Ｖｄ側からパワーコントロール装置ＰＣへの電圧や電流のスパイクやサージを低減または除去することができる。また、パワーコントロール装置ＰＣのインバータ部ＩＶと３相誘導電動機Ｍとの間の配線にノイズ低減用巻線素子１ａ（ＦＴ２）を介挿することによって、ノイズを低減または除去して電圧波形および電流波形を改善し、負荷のパフォーマンスを改善することができる。

【0081】

より具体的には、まず、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ１としてのノイズ低減用巻線素子１ａの場合について説明すると、ノイズ低減用巻線素子１ａの入力端が電源Ｖｄに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａの出力端がパワーコントロール装置ＰＣの入力端（コンバータ部ＣＶの入力端）に接続されることでノイズ低減用巻線素子１ａの入力端がパワーコントロール装置ＰＣの入力端（コンバータ部ＣＶの入力端）の代替入力端とされ、ノイズ低減用巻線素子１ａは、前記筐体本体（筐体ＨＳ）と一体化される。より詳しくは、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１１の入力側の一方端部Ｔｍ１１が電源Ｖｄの電源ラインに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１１の出力側の他方端部Ｔｍ１２がパワーコントロール装置ＰＣのコンバータ部ＣＶにおける入力端となるチョークコイルＬ４の一方端に接続される。ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１３の入力側の一方端部Ｔｍ３１が電源Ｖｄの接地ラインに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１３の出力側の他方端部Ｔｍ３２がパワーコントロール装置ＰＣのコンバータ部ＣＶにおける入力端の接地ラインに接続される。そして、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１２の入力側の一方端部Ｔｍ２１および出力側の他方端部Ｔｍ２２は、それぞれ、接地される。そして、ノイズ低減用巻線素子１ａは、そのコイル１１の出力端が引き出される磁性コア１２の面を、パワーコントロール装置ＰＣの筐体ＨＳにおける前記筐体本体と当接することで、前記筐体本体（筐体ＨＳ）と一体化される。放射ノイズをより低減するために、磁性コア１２の前記面は、前記筐体本体と隙間無く当接、すなわち、密着していることが好ましい。この観点から、磁性コア１２の第２コア部材１２２は、前記筐体本体と一体成形されることが好ましい。あるいは、前記筐体本体にノイズ低減用巻線素子１ａが嵌り込む凹部が形成され、前記凹部にノイズ低減用巻線素子１ａが嵌り込むことで、ノイズ低減用巻線素子１ａは、前記筐体本体（筐体ＨＳ）と一体化されてもよい。さらに、ノイズ低減用巻線素子１ａは、その軸線が前記筐体本体（筐体ＨＳ）の軸線と一致する位置で、筐体本体と一体化されていることが好ましい。この結果、ノイズ低減用巻線素子１ａは、その軸線が前記第１および第２バスバーの軸線とも一致することになる。

【0082】

次に、ノイズ低減用巻線素子ＦＴ２としてのノイズ低減用巻線素子１ａの場合について説明すると、ノイズ低減用巻線素子１ａの入力端がパワーコントロール装置ＰＣの出力端（インバータ部ＩＶの出力端）に接続されることでノイズ低減用巻線素子１ａの出力端がパワーコントロール装置ＰＣの出力端（インバータ部ＩＶの出力端）の代替出力端とされ、ノイズ低減用巻線素子１ａの出力端が３相誘導電動機Ｍの入力端に接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａは、前記筐体本体（筐体ＨＳ）と一体化される。より詳しくは、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１１の入力側の一方端部Ｔｍ１１がＵ相用の出力用バスバーに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１１の出力側の他方端部Ｔｍ１２が３相誘導電動機ＭのＵ相の入力端に接続される。ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１２の入力側の一方端部Ｔｍ２１がＶ相用の出力用バスバーに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１２の出力側の他方端部Ｔｍ２２が３相誘導電動機ＭのＶ相の入力端に接続される。そして、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１３の入力側の一方端部Ｔｍ３１がＷ相用の出力用バスバーに接続され、ノイズ低減用巻線素子１ａのコイル１１におけるコイル１１３の出力側の他方端部Ｔｍ３２が３相誘導電動機ＭのＷ相の入力端に接続される。そして、ノイズ低減用巻線素子１ａは、上述したノイズ低減用巻線素子１ａと同様の種々の態様のうちのいずれかで、前記筐体本体（筐体ＨＳ）と一体化される。さらに、ノイズ低減用巻線素子１ａは、その軸線が前記筐体本体（筐体ＨＳ）の軸線と一致する位置で、前記筐体本体と一体化されていることが好ましい。この結果、ノイズ低減用巻線素子１ａは、その軸線が前記第１および第２バスバーの軸線とも一致することになる。

【0083】

このようなノイズ低減用巻線素子ＦＴ１、ＦＴ２としてのノイズ低減用巻線素子１ａ、１ａでは、コイル１１が帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル１１の軸方向に沿うように絶縁材（図略）を挟んで巻回することによって構成されるので、各ターンの導体部材が絶縁材を介した１ターン内側の導体部材および絶縁材を介した１ターン外側の導体部材との間でコンデンサを形成するから、コイル１１自体が容量性を備えることができる。なお、このコイル１１に形成されるコンデンサは、図１５では、符号Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ３１、Ｃ３２で示されている。このため、このようなノイズ低減用巻線素子１ａ、１ａは、単独でＬ成分およびＣ成分を備えることができ、好適にＬＣフィルタを単独で構成することができる。したがって、このようなノイズ低減用巻線素子１ａ、１ａは、コンデンサが別途に不要となり、部品点数を低減することが可能となる。そして、このような筐体ＨＳおよびパワーコントロール装置ＰＣ（インバータ部ＩＶ）は、上述のノイズ低減用巻線素子１ａ、１ａを用いるので、インバータＩＶによって生じるノイズを低減することができ、部品点数の低減も可能となる。

【0084】

次に、別の実施形態について説明する。

【0085】

（第２実施形態）
図１６は、第２実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂは、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおいて、さらに、第１磁性円筒部材１４を備えるものである。すなわち、第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂは、例えば、図１６に示すように、コイル１１と、磁性コア１２と、磁性板部材１３と、第１磁性円筒部材１４とを備えている。この第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｄにおけるコイル１１、磁性コア１２および磁性板部材１３は、磁性コア１２が第１磁性円筒部材１４をさらに収納する点を除き、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおけるコイル１１、磁性コア１２および磁性板部材１３と同様であるので、その説明を省略する。

【0086】

第１磁性円筒部材１４は、コイル１１の内周面（芯部の周面）に、コイル１１の内周面全体を覆うように配置され、例えばフェライト等の第２磁性材料から形成されている。したがって、第１磁性円筒部材１４は、コイル１１の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材であり、軸方向における第１磁性円筒部材１４の両端部は、それぞれ、径方向内側における磁性板部材１３１、１３２の各端部に近接して配置されている。

【0087】

このような第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂは、比較的小さな電流に対して第１磁性円筒部材１４が機能することで、比較的小さな電流に対してもノイズをより低減することができる。

【0088】

次に、別の実施形態について説明する。

【0089】

（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の概略構成を示す縦断面図である。第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃは、第１および第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａ、１ｂにおいて、さらに、第２磁性円筒部材１５を備えるものである。すなわち、第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃは、例えば、図１７に示すように、コイル１１と、磁性コア１２と、磁性板部材１３と、第１磁性円筒部材１４と、第２磁性円筒部材１５とを備えている。この第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃにおけるコイル１１、磁性コア１２および磁性板部材１３は、磁性コア１２が第１および第２磁性円筒部材１４、１５をさらに収納する点を除き、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおけるコイル１１、磁性コア１２および磁性板部材１３と同様であるので、その説明を省略する。そして、第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃにおける第１磁性円筒部材１４は、第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂにおける第１磁性円筒部材１４と同様であるので、その説明を省略する。

【0090】

第２磁性円筒部材１５は、コイル１１の外周面に、コイル１１の外周面全体を覆うように配置され、例えばフェライト等の第２磁性材料から形成されている。したがって、第２磁性円筒部材１５は、コイル１１の外径よりも若干大きい内径を有する円筒部材であり、軸方向における第２磁性円筒部材１５の両端部は、それぞれ、径方向外側における磁性板部材１３１、１３２の各端部に近接して配置されている。

【0091】

このような第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃは、比較的小さな電流に対して第２磁性円筒部材１５が機能することで、比較的小さな電流に対してもノイズをより低減することができる。

【0092】

なお、図１７には、第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂにおいて、さらに、第２磁性円筒部材１５を備える第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃが示されているが、上述したように、第３実施形態のノイズ低減用巻線素子は、図１に示す第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおいて、さらに、第２磁性円筒部材１５を備えてもよい。

【0093】

次に、別の実施形態について説明する。

【0094】

（第４実施形態）
これら上述の第１ないし第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａ、１ｂ、１ｃにおけるコイル１１は、シングルパンケーキ構造であるが、これら上述の第１ないし第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａ、１ｂ、１ｃにおいて、このコイル１１に代え、ダブルパンケーキ構造のコイル３１が用いられてもよい。

【0095】

このようなダブルパンケーキ構造のコイル３１を備える第４実施形態におけるノイズ低減用巻線素子１ｄは、コイル３１と、磁性コア１２と、磁性板部材１３とを備えている。この第４実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｄにおける磁性コア１２および磁性板部材１３は、磁性コア１２がコイル１１に代えコイル３１を収納する点を除き、第１実施形態のノイズ低減用巻線素子１ａにおける磁性コア１２および磁性板部材１３と同様であるので、その説明を省略する。

【0096】

コイル３１は、帯状の長尺な導体部材を、該導体部材の幅方向がコイル３１の軸方向に沿うように絶縁材を挟んで巻回することによって構成される（フラットワイズ巻線構造）。そして、コイル３１は、重ね合わせた帯状の複数の導体部材を上部コイルおよび下部コイルの軸方向に２層に巻き上げたいわゆるダブルパンケーキ構造である。

【0097】

このような第４実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｄは、例えば、次の各工程によって製造することができる。図１８は、第４実施形態におけるノイズ低減用巻線素子の製造方法を示す図である。

【0098】

まず、所定の厚さｔを有するとともに絶縁被覆された帯状の導体部材がサブコイルの個数（相数）だけ用意される。以下では、３相に対応するノイズ低減用巻線素子１ｄを製造すべく、導体部材が３個として説明する。もちろん、各工程は、任意の個数（１または複数）の導体部材であっても同様に実施することができる。

【0099】

次に、これら絶縁被覆された３個の導体部材が順次に重ね合わせられ（順次に積層され）、図１８（Ａ）に示すように、この重ね合わされた３個の導体部材（重ね合わせ導体部材ＳＢ）がその両端からそれぞれ巻回され、その中間部分が例えば塑性成形によって帯状の重ね合わせ導体部材ＳＢを含む平面内において長尺方向と直交する方向（幅方向）に所定角度だけ曲げられる。

【0100】

次に、図１８（Ｂ）に示すように、この曲げた部分が中心巻枠ＣＦの外周面に当接され、この重ね合わせ導体部材ＳＢが、この当接点を起点に、所定の巻き数となるように、中心巻枠ＣＦの外周面に巻き付けられ、図１８（Ｃ）に示すように、中心巻枠ＣＦを巻枠としてダブルパンケーキ巻き（ＤＰ巻き）される。

【0101】

次に、重ね合わせ導体部材ＳＢが中心巻枠ＣＦに巻き付け終わると、図１８（Ｄ）に示すように、中心巻枠ＣＦが抜き取られて、第１ないし第３コイル３１１〜３１３から構成されて成るコイル３１が形成される。

【0102】

次に、図１８（Ｅ）に示すように、各磁性板部材１３１、１３２がコイル３１の軸方向の両端面にそれぞれ配設され、重ね合わせ導体部材ＳＢの巻き残しが第１ないし第３コイル３１１〜３１３の各接続端子Ｔｍ１〜Ｔｍ３として外部に取り出されるように、磁性コア１２内に、磁性板部材１３１、１３２およびコイル３１が収納される。

【0103】

このような手順によって、磁性板部材１３１、１３２およびダブルパンケーキ構造のコイル３１を有底有蓋円筒形状の磁性コア１２収納する第４実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｄが作製される。

【0104】

このようなダブルパンケーキ構造のコイル３１を用いた第４実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｄは、コイル３１の巻始め端と巻き終わり端とを容易にコイル３１の外周へ引き出すことができ、コイル３１に対する配線が容易となる。

【0105】

なお、上述において、第２および第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂ、１ｃのように、さらに、第１磁性円筒部材１４および／または第２磁性円筒部材１５を備えてもよい。すなわち、図１６に示す第２実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｂにおいて、コイル１１に代えコイル３１が用いられてもよく、また、図１７に示す第３実施形態のノイズ低減用巻線素子１ｃにおいて、コイル１１に代えコイル３１が用いられてもよく、また、図略の第１磁性円筒部材１４を備えずに、磁性板部材１３および第２磁性円筒部材１５を備える第３実施形態のノイズ低減用巻線素子において、コイル１１に代えコイル３１が用いられてもよい。なお、Ａおよび／またはＢは、ＡおよびＢのうちの少なくとも一方を意味する。

【0106】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0107】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ノイズ低減用巻線素子
１１、３１ コイル
１２ 磁性コア
１３ 磁性板部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図5】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図4】

【図6】