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(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】
(24)【登録日】2023-06-12
(45)【発行日】2023-06-20
(54)【発明の名称】ノイズフィルタ
(51)【国際特許分類】
H03H 7/09 20060101AFI20230613BHJP
H02M 1/12 20060101ALI20230613BHJP
H01F 27/00 20060101ALI20230613BHJP
H01F 17/04 20060101ALI20230613BHJP
H01F 27/24 20060101ALI20230613BHJP
【ＦＩ】
H03H7/09 A
H02M1/12
H01F27/00 S
H01F17/04 F
H01F27/24 E
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020181756
(22)【出願日】2020-10-29
(65)【公開番号】P2022072368
(43)【公開日】2022-05-17
【審査請求日】2022-01-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 聖也
(72)【発明者】
【氏名】小島 崇
(72)【発明者】
【氏名】高橋 篤弘
(72)【発明者】
【氏名】野村 勝也
【審査官】吉村 伊佐雄
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１０５７２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０１７９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１６０７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－１７１４６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３４０４３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２０４４３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１１１２７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１０６８６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１８６０５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０１３７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２４５０３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０２５０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３１９６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１５６１９４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ１７／００－２１／１２
２７／００
２７／０２
２７／０６
２７／０８
２７／２３－２７／２６
２７／２８－２７／２９
２７／３０
２７／３２
２７／３６
２７／４２
３０／００－３８／１２
３８／１６
３８／４２
Ｈ０２Ｊ３／００－５／００
Ｈ０２Ｍ１／００－１／４４
Ｈ０３Ｈ１／００－３／００
５／００－７／１３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制するノイズフィルタであって、第１入力端子と第１出力端子とを接続している第１導電線と、
第２入力端子と第２出力端子とを接続している第２導電線と、
第３入力端子と第３出力端子とを接続している第３導電線と、
前記第１導電線、前記第２導電線および前記第３導電線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体と、
を備えており、
前記第１導電線は、
前記第１入力端子と第１分岐部との間を延びている第１入力側導電線と、
前記第１分岐部と前記第１出力端子との間を延びている第１出力側導電線と、
前記第１分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第１コンデンサが介挿されている第１分岐線と、を備えており、
前記第２導電線は、
前記第２入力端子と第２分岐部との間を延びている第２入力側導電線と、
前記第２分岐部と前記第２出力端子との間を延びている第２出力側導電線と、
前記第２分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第２コンデンサが介挿されている第２分岐線と、を備えており、
前記第３導電線は、
前記第３入力端子と第３分岐部との間を延びている第３入力側導電線と、
前記第３分岐部と前記第３出力端子との間を延びている第３出力側導電線と、
前記第３分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第３コンデンサが介挿されている第３分岐線と、を備えており、
前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第１出力側導電線との磁気結合、前記第２入力側導電線と前記第２出力側導電線との磁気結合、および前記第３入力側導電線と前記第３出力側導電線との磁気結合、を発生させることで、これらの間に生じる相互インダクタンスによって前記第１分岐線、前記第２分岐線および前記第３分岐線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されており、
第１分岐線、第２分岐線、および第３分岐線に配置されている、ノーマルモード電流の流入を抑制するノーマルモードチョークコイルをさらに備える、ノイズフィルタ。
【請求項2】
前記磁性体は、第１下側部分と第２下側部分と第１上側部分と第２上側部分とを備えており、前記第１下側部分は、前記第１入力側導電線、前記第２入力側導電線および前記第３入力側導電線の下方を横断して延びており、
前記第２下側部分は、前記第１出力側導電線、前記第２出力側導電線および前記第３出力側導電線の下方を横断して延びており、
前記第１上側部分は、前記第１分岐部、前記第２分岐部および前記第３分岐部の上方を通過して前記第１下側部分の一方の端部と前記第２下側部分の一方の端部の間を延びており、
前記第２上側部分は、前記第１分岐部、前記第２分岐部および前記第３分岐部の上方を通過して前記第１下側部分の他方の端部と前記第２下側部分の他方の端部の間を延びており、
前記第１上側部分と前記第２上側部分は、前記第１分岐部、前記第２分岐部および前記第３分岐部の上方で交差している、請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項3】
前記ノーマルモードチョークコイルは、前記第１分岐線および前記第２分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第１のチョークコイル磁性体と、
前記第２分岐線および前記第３分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第２のチョークコイル磁性体と、
前記第３分岐線および前記第１分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第３のチョークコイル磁性体と、
を備えており、
前記第１分岐線および前記第２分岐線に流れるコモンモード電流によって、前記第１のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生し、
前記第２分岐線および前記第３分岐線に流れるコモンモード電流によって、前記第２のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生し、
前記第３分岐線および前記第１分岐線に流れるコモンモード電流によって、前記第３のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生する、請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項4】
前記第１のチョークコイル磁性体、第２のチョークコイル磁性体および第３のチョークコイル磁性体は、互いに一体である、請求項３に記載のノイズフィルタ。
【請求項5】
前記第１分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第１の分岐線磁性体と、前記第２分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第２の分岐線磁性体と、
前記第３分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第３の分岐線磁性体と、
をさらに備えている、請求項１または２に記載のノイズフィルタ。
【請求項6】
３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制するノイズフィルタであって、第１入力端子と第１出力端子とを接続している第１導電線と、
第２入力端子と第２出力端子とを接続している第２導電線と、
第３入力端子と第３出力端子とを接続している第３導電線と、
前記第１導電線、前記第２導電線および前記第３導電線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体と、
を備えており、
前記第１導電線は、
前記第１入力端子と第１分岐部との間を延びている第１入力側導電線と、
前記第１分岐部と前記第１出力端子との間を延びている第１出力側導電線と、
前記第１分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第１コンデンサが介挿されている第１分岐線と、を備えており、
前記第２導電線は、
前記第２入力端子と第２分岐部との間を延びている第２入力側導電線と、
前記第２分岐部と前記第２出力端子との間を延びている第２出力側導電線と、
前記第２分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第２コンデンサが介挿されている第２分岐線と、を備えており、
前記第３導電線は、
前記第３入力端子と第３分岐部との間を延びている第３入力側導電線と、
前記第３分岐部と前記第３出力端子との間を延びている第３出力側導電線と、
前記第３分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第３コンデンサが介挿されている第３分岐線と、を備えており、
前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第１出力側導電線との磁気結合、前記第２入力側導電線と前記第２出力側導電線との磁気結合、および前記第３入力側導電線と前記第３出力側導電線との磁気結合、を発生させることで、これらの間に生じる相互インダクタンスによって前記第１分岐線、前記第２分岐線および前記第３分岐線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されており、
前記第１分岐部は、前記第１入力側導電線の一部と前記第１出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第１重複領域を形成するようにループ形状を備えており、
前記第２分岐部は、前記第２入力側導電線の一部と前記第２出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第２重複領域を形成するようにループ形状を備えており、
前記第３分岐部は、前記第３入力側導電線の一部と前記第３出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第３重複領域を形成するようにループ形状を備えており、
前記磁性体は、前記第１重複領域、前記第２重複領域および前記第３重複領域の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる、ノイズフィルタ。
【請求項7】
３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制するノイズフィルタであって、第１入力端子と第１出力端子とを接続している第１導電線と、
第２入力端子と第２出力端子とを接続している第２導電線と、
第３入力端子と第３出力端子とを接続している第３導電線と、
前記第１導電線、前記第２導電線および前記第３導電線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体と、
を備えており、
前記第１導電線は、
前記第１入力端子と第１分岐部との間を延びている第１入力側導電線と、
前記第１分岐部と前記第１出力端子との間を延びている第１出力側導電線と、
前記第１分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第１コンデンサが介挿されている第１分岐線と、を備えており、
前記第２導電線は、
前記第２入力端子と第２分岐部との間を延びている第２入力側導電線と、
前記第２分岐部と前記第２出力端子との間を延びている第２出力側導電線と、
前記第２分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第２コンデンサが介挿されている第２分岐線と、を備えており、
前記第３導電線は、
前記第３入力端子と第３分岐部との間を延びている第３入力側導電線と、
前記第３分岐部と前記第３出力端子との間を延びている第３出力側導電線と、
前記第３分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第３コンデンサが介挿されている第３分岐線と、を備えており、
前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第１出力側導電線との磁気結合、前記第２入力側導電線と前記第２出力側導電線との磁気結合、および前記第３入力側導電線と前記第３出力側導電線との磁気結合、を発生させることで、これらの間に生じる相互インダクタンスによって前記第１分岐線、前記第２分岐線および前記第３分岐線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されており、
前記ノイズフィルタは、前記第１導電線、前記第２導電線および前記第３導電線が垂直に貫通している基板をさらに備えており、
前記基板に垂直な方向からみたときに、前記第１導電線、前記第２導電線および前記第３導電線の各々は三角形の頂点の位置に配置されており、
前記基板の第１面側には、前記第１入力側導電線、前記第２入力側導電線および前記第３入力側導電線が配置されており、
前記基板の第２面側には、前記第１出力側導電線、前記第２出力側導電線および前記第３出力側導電線が配置されており、
前記第１導電線と前記基板との接触部には、前記第１分岐部が形成されており、
前記第２導電線と前記基板との接触部には、前記第２分岐部が形成されており、
前記第３導電線と前記基板との接触部には、前記第３分岐部が形成されており、
前記第１分岐線は、前記第１分岐部から延びているとともに前記基板上に配置されている渦巻き状の第１コイルパターンであり、
前記第２分岐線は、前記第２分岐部から延びているとともに前記基板上に配置されている渦巻き状の第２コイルパターンであり、
前記第３分岐線は、前記第３分岐部から延びているとともに前記基板上に配置されている渦巻き状の第３コイルパターンであり、
前記磁性体は、
前記第１コイルパターンの中心を通り前記基板を垂直に貫通している第１ピラー部分と、
前記第２コイルパターンの中心を通り前記基板を垂直に貫通している第２ピラー部分と、
前記第３コイルパターンの中心を通り前記基板を垂直に貫通している第３ピラー部分と、
前記基板の第１面側において前記第１入力側導電線、前記第２入力側導電線および前記第３入力側導電線の周囲を取り囲んでいるとともに、前記第１ピラー部分、前記第２ピラー部分および前記第３ピラー部分の前記基板の第１面側の端部を互いに接続している第１環状部と、
前記基板の第２面側において前記第１出力側導電線、前記第２出力側導電線および前記第３出力側導電線の周囲を取り囲んでいるとともに、前記第１ピラー部分、前記第２ピラー部分および前記第３ピラー部分の前記基板の第２面側の端部を互いに接続している第２環状部と、
を備えている、ノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、ノイズフィルタに関する。特に、３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制するノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示されている３相ノイズフィルタは、コモンモード電流抽出回路を備えている。コモンモード電流抽出回路は、電源ラインから分岐した分岐線に配置された、３個の単相リアクトルとコンデンサを備えている。３個の単相リアクトルの各々の巻線は、三相の中の任意の２つの相の組み合わせに属する２つの巻線が直列に接続されて３個の巻線対を形成している。コモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうことで、各単相リアクトルは、コモンモード電流に対してインダクタンスを示さないようになっている。コモンモード電流抽出回路は、コモンモードに対しては低インピーダンスを、ノーマルモードに対しては高インピーダンスを示す。そのため、コモンモード電流のみをバイパスし、信号であるノーマルモード電流は負荷に伝えるというモード選択的な動作が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－２０４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、３個の単相リアクトルは、三相の中の任意の２つの相の組み合わせにより構成されている。構造が複雑であり、分岐線の配線パターンが長くなってしまう結果、分岐線のコモンモードに対する寄生インダクタンスが大きくなってしまい、コモンモードノイズのフィルタ性能が悪化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示するノイズフィルタの一実施形態は、３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制するノイズフィルタである。ノイズフィルタは、第１入力端子と第１出力端子とを接続している第１導電線を備える。ノイズフィルタは、第２入力端子と第２出力端子とを接続している第２導電線を備える。ノイズフィルタは、第３入力端子と第３出力端子とを接続している第３導電線を備える。ノイズフィルタは、第１導電線、第２導電線および第３導電線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体を備える。第１導電線は、第１入力端子と第１分岐部との間を延びている第１入力側導電線と、第１分岐部と第１出力端子との間を延びている第１出力側導電線と、第１分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第１コンデンサが介挿されている第１分岐線と、を備える。第２導電線は、第２入力端子と第２分岐部との間を延びている第２入力側導電線と、第２分岐部と第２出力端子との間を延びている第２出力側導電線と、第２分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第２コンデンサが介挿されている第２分岐線と、を備える。第３導電線は、第３入力端子と第３分岐部との間を延びている第３入力側導電線と、第３分岐部と第３出力端子との間を延びている第３出力側導電線と、第３分岐部から分岐してグラウンドに接続しているとともに第３コンデンサが介挿されている第３分岐線と、を備える。磁性体は、第１入力側導電線と第１出力側導電線との磁気結合、第２入力側導電線と第２出力側導電線との磁気結合、および第３入力側導電線と第３出力側導電線との磁気結合、を発生させることで、これらの間に生じる相互インダクタンスによって第１分岐線、第２分岐線および第３分岐線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されている。
【0006】
上記実施形態のノイズフィルタでは、第１～第３導電線の周囲に磁性体を配設することにより、第１～第３分岐線のコモンモード電流に対する寄生インダクタンスを減ずることができる。分岐線に複雑な構造を配置する必要がないため、分岐線の寄生インダクタンスの増大を抑制することができる。これら２つの効果により、コモンモードノイズのフィルタ性能を向上させることができる。
【0007】
磁性体は、第１下側部分と第２下側部分と第１上側部分と第２上側部分とを備えていてもよい。第１下側部分は、第１入力側導電線、第２入力側導電線および第３入力側導電線の下方を横断して延びていてもよい。第２下側部分は、第１出力側導電線、第２出力側導電線および第３出力側導電線の下方を横断して延びていてもよい。第１上側部分は、第１分岐部、第２分岐部および第３分岐部の上方を通過して第１下側部分の一方の端部と第２下側部分の一方の端部の間を延びていてもよい。第２上側部分は、第１分岐部、第２分岐部および第３分岐部の上方を通過して第１下側部分の他方の端部と第２下側部分の他方の端部の間を延びていてもよい。第１上側部分と第２上側部分は、第１分岐部、第２分岐部および第３分岐部の上方で交差していてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0008】
第１分岐線、第２分岐線、および第３分岐線に配置されている、ノーマルモード電流の流入を抑制するノーマルモードチョークコイルをさらに備えていてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0009】
ノーマルモードチョークコイルは、第１分岐線および第２分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第１のチョークコイル磁性体を備えていてもよい。ノーマルモードチョークコイルは、第２分岐線および第３分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第２のチョークコイル磁性体を備えていてもよい。ノーマルモードチョークコイルは、第３分岐線および第１分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第３のチョークコイル磁性体を備えていてもよい。第１分岐線および第２分岐線に流れるコモンモード電流によって、第１のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生してもよい。第２分岐線および第３分岐線に流れるコモンモード電流によって、第２のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生してもよい。第３分岐線および第１分岐線に流れるコモンモード電流によって、第３のチョークコイル磁性体に互いに逆向きに流れる磁束が発生してもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0010】
第１のチョークコイル磁性体、第２のチョークコイル磁性体および第３のチョークコイル磁性体は、互いに一体であってもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0011】
ノイズフィルタは、第１分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第１の分岐線磁性体をさらに備えていてもよい。ノイズフィルタは、第２分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第２の分岐線磁性体をさらに備えていてもよい。ノイズフィルタは、第３分岐線の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる第３の分岐線磁性体をさらに備えていてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0012】
第１分岐部は、第１入力側導電線の一部と第１出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第１重複領域を形成するようにループ形状を備えていてもよい。第２分岐部は、第２入力側導電線の一部と第２出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第２重複領域を形成するようにループ形状を備えていてもよい。第３分岐部は、第３入力側導電線の一部と第３出力側導電線の一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複する第３重複領域を形成するようにループ形状を備えていてもよい。磁性体は、第１重複領域、第２重複領域および第３重複領域の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【0013】
ノイズフィルタは、第１導電線、第２導電線および第３導電線が垂直に貫通している基板をさらに備えていてもよい。基板に垂直な方向からみたときに、第１導電線、第２導電線および第３導電線の各々は三角形の頂点の位置に配置されていてもよい。基板の第１面側には、第１入力側導電線、第２入力側導電線および第３入力側導電線が配置されていてもよい。基板の第２面側には、第１出力側導電線、第２出力側導電線および第３出力側導電線が配置されていてもよい。第１導電線と基板との接触部には、第１分岐部が形成されていてもよい。第２導電線と基板との接触部には、第２分岐部が形成されていてもよい。第３導電線と基板との接触部には、第３分岐部が形成されていてもよい。第１分岐線は、第１分岐部から延びているとともに基板上に配置されている渦巻き状の第１コイルパターンであってもよい。第２分岐線は、第２分岐部から延びているとともに基板上に配置されている渦巻き状の第２コイルパターンであってもよい。第３分岐線は、第３分岐部から延びているとともに基板上に配置されている渦巻き状の第３コイルパターンであってもよい。磁性体は、第１コイルパターンの中心を通り基板を垂直に貫通している第１ピラー部分と、第２コイルパターンの中心を通り基板を垂直に貫通している第２ピラー部分と、第３コイルパターンの中心を通り基板を垂直に貫通している第３ピラー部分と、を備えていてもよい。磁性体は、基板の第１面側において第１入力側導電線、第２入力側導電線および第３入力側導電線の周囲を取り囲んでいるとともに、第１ピラー部分、第２ピラー部分および第３ピラー部分の基板の第１面側の端部を互いに接続している第１環状部を備えていてもよい。 磁性体は、基板の第２面側において第１出力側導電線、第２出力側導電線および第３出力側導電線の周囲を取り囲んでいるとともに、第１ピラー部分、第２ピラー部分および第３ピラー部分の基板の第２面側の端部を互いに接続している第２環状部を備えていてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施例１のノイズフィルタ１の斜視図である。
【図2】実施例１のノイズフィルタ１の分解斜視図である。
【図3A】ノイズフィルタ１のコモンモードに対する等価回路（その１）である。
【図3B】ノイズフィルタ１のコモンモードに対する等価回路（その２）である。
【図4】ノイズフィルタ１のコモンモード電流の経路を示す図である。
【図5】ノイズフィルタ１のノーマルモードに対する等価回路である。
【図6】ノイズフィルタ１のノーマルモード電流の経路を示す図である。
【図7】実施例２のノイズフィルタ１ａの斜視図である。
【図8】実施例３のノイズフィルタ１ｂの分解斜視図である。
【図9】ノイズフィルタ１ｂのコモンモード電流の経路を示す図である。
【図10】ノイズフィルタ１ｂのノーマルモード電流の経路を示す図である。
【図11】ノイズフィルタ１ｂのノーマルモードにおける等価回路である。
【図12】ノイズフィルタ１ｂの測定結果の一例である。
【図13】比較例のノイズフィルタの測定結果の一例である。
【図14】実施例４のノイズフィルタ１ｃの分解斜視図である。
【図15】実施例５のノイズフィルタ１ｄの斜視図である。
【図16】実施例５のノイズフィルタ１ｄの分解斜視図である。
【図17】コモンモードにおける磁性体２３０の磁束経路を示す図である。
【図18】ノイズフィルタ１ｄのコモンモード電流の経路を示す図である。
【図19】ノイズフィルタ１ｄのノーマルモード電流の経路を示す図である。
【図20】磁性体３３０の斜視図である。
【図21】３次元構造のノーマルモードチョークコイルである。
【図22】磁性体５３０の斜視図である。
【図23】実施例５のノイズフィルタ１ｄの変形例である。
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0015】
以下、本明細書が開示する技術が適用されたノイズフィルタについて説明する。なお、以下で参照する各図において、実質的に機能が共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略することがある。
【0016】
＜ノイズフィルタの構成＞
図１にノイズフィルタ１の斜視図、図２にその分解斜視図を示す。ノイズフィルタ１は、３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制する３相フィルタである。ノイズフィルタ１は、第１入力端子ＩＮ１と第１出力端子ＯＵＴ１とを接続している第１導電線１１を備える。第２入力端子ＩＮ２と第２出力端子ＯＵＴ２とを接続している第２導電線１２を備える。第３入力端子ＩＮ３と第３出力端子ＯＵＴ３とを接続している第３導電線１３を備える。第１導電線１１、第２導電線１２および第３導電線１３の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体３０を備える。第１導電線１１、第２導電線１２および第３導電線１３は、互いに絶縁された状態で積層されている。
図１にノイズフィルタ１の斜視図、図２にその分解斜視図を示す。ノイズフィルタ１は、３相電源から発生するコモンモードノイズを抑制する３相フィルタである。ノイズフィルタ１は、第１入力端子ＩＮ１と第１出力端子ＯＵＴ１とを接続している第１導電線１１を備える。第２入力端子ＩＮ２と第２出力端子ＯＵＴ２とを接続している第２導電線１２を備える。第３入力端子ＩＮ３と第３出力端子ＯＵＴ３とを接続している第３導電線１３を備える。第１導電線１１、第２導電線１２および第３導電線１３の周囲の少なくとも一部を取り囲んでいる磁性体３０を備える。第１導電線１１、第２導電線１２および第３導電線１３は、互いに絶縁された状態で積層されている。
【0017】
第１導電線１１は、平板状に成形された金属のバスバーで構成されている。第１入力端子ＩＮ１は、ノイズ源となるコンバータ又はインバータ等の電力変換器に接続されている。第１出力端子ＯＵＴ１は、モータ等の負荷に接続されている。第１導電線１１は、第１入力端子ＩＮ１と第１分岐部１１ｊとの間を延びている第１入力側導電線１１Ａを備える。また、第１分岐部１１ｊと第１出力端子ＯＵＴ１との間を延びている第１出力側導電線１１Ｂを備える。また、第１分岐部１１ｊから分岐している第１分岐線１１Ｃを備える。第１分岐線１１Ｃは、第１導電線１１と一体成型された金属のバスバーである。第１分岐線１１Ｃの他端は、導体のハトメ４０を介して、基板５０の裏面に形成されている不図示のグラウンドに接続されている。第１分岐線１１Ｃには、第１コンデンサ２１が介挿されている。この例では、第１コンデンサ２１は、２並列のチップコンデンサとして構成されている。
【0018】
第２導電線１２は、第２入力端子ＩＮ２と第２分岐部１２ｊとの間を延びている第２入力側導電線１２Ａを備える。また、第２分岐部１２ｊと第２出力端子ＯＵＴ２との間を延びている第２出力側導電線１２Ｂを備える。また、第２分岐部１２ｊから分岐して、ハトメ４０を介してグラウンドに接続している第２分岐線１２Ｃを備える。第２分岐線１２Ｃには、第２コンデンサ２２が介挿されている。第２導電線１２の構造は、前述の第１導電線１１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【0019】
第３導電線１３は、第３入力端子ＩＮ３と第３分岐部１３ｊとの間を延びている第３入力側導電線１３Ａを備える。また、第３分岐部１３ｊと第３出力端子ＯＵＴ３との間を延びている第３出力側導電線１３Ｂを備える。また、第３分岐部１３ｊから分岐して、ハトメ４０を介してグラウンドに接続している第３分岐線１３Ｃを備える。第３分岐線１３Ｃには、第３コンデンサ２３が介挿されている。第３導電線１３の構造は、前述の第１導電線１１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【0020】
このように、ノイズフィルタ１は、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａの寄生のインダクタンスと、第１コンデンサ２１～第３コンデンサ２３と、第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂの寄生のインダクタンスと、で構成されているＬＣＬ構成のＴ型のノイズフィルタである。なお、本明細書が開示する技術は、この例に限らず、他の種類のノイズフィルタにも適用可能である。
【0021】
磁性体３０は、第１下側部分３０Ａと第２下側部分３０Ｂと第１上側部分３０Ｃと第２上側部分３０Ｄと、を組み合わせて構成されている。磁性体３０は、Ｍｎ－Ｚｎ、Ｎｉ－Ｚｎ等の材料を焼結したフェライト等を成形した磁性プレートである。第１下側部分３０Ａは、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａを短手方向に沿って横断するように、これらの下方を通過して延びている。第２下側部分３０Ｂは、第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂを短手方向に沿って横断するように、これらの下方を通過して延びている。第１下側部分３０Ａの端部３０Ａ１および３０Ａ２と、第２下側部分３０Ｂの端部３０Ｂ１および３０Ｂ２は、基板５０の孔部５０ｈを貫通している。第１上側部分３０Ｃは、第１分岐部１１ｊ、第２分岐部１２ｊおよび第３分岐部１３ｊの上方を通過して、第１下側部分３０Ａの一方の端部３０Ａ１と第２下側部分３０Ｂの一方の端部３０Ｂ２との間を接続するように延びている。第２上側部分３０Ｄは、第１分岐部１１ｊ、第２分岐部１２ｊおよび第３分岐部１３ｊの上方を通過して、第１下側部分３０Ａの他方の端部３０Ａ２と第２下側部分３０Ｂの他方の端部３０Ｂ１との間を接続するように延びている。第１上側部分３０Ｃと第２上側部分３０Ｄは、第１分岐部１１ｊ、第２分岐部１２ｊおよび第３分岐部１３ｊの上方で交差している。なお、ここでいう「下」及び「上」という表現は、便宜の上で第１導電線に対する相対的な位置関係を特定するためだけに用いられており、空間上の上下関係を特定するものではない。
【0022】
このような磁性体３０が配設されていると、入力側から出力側に流れる電流を正としたとき、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａから生じる磁束と第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂから生じる磁束とが互いに強め合う。よって、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａと第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂとの間に生じる相互インダクタンスの符号が正となるように、磁気結合することができる。そして、発生させた相互インダクタンスによって、第１分岐線１１Ｃ、第２分岐線１２Ｃおよび第３分岐線１３Ｃの寄生インダクタンスを減少させることができる。詳しい動作については後述する。
【0023】
必要に応じて、第１下側部分３０Ａおよび第２下側部分３０Ｂと第１上側部分３０Ｃおよび第２上側部分３０Ｄとの間には、ギャップが設けられていてもよい。このようなギャップのギャップ間の距離等を調整することにより、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａと第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂとのの間に生じる相互インダクタンスを調整することができる。
【0024】
＜フィルタの動作＞
ノイズフィルタ１のコモンモードに対する等価回路を図３Ａおよび図３Ｂに示す。第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａの各々には、その配線パターンに起因したインダクタンスＬ１１Ａ～Ｌ１３Ａが存在している。第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂの各々にも、その配線パターンに起因したインダクタンスＬ１１Ｂ～Ｌ１３Ｂが存在している。第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃには、その配線パターンに起因したインダクタンスと第１コンデンサ２１～第３コンデンサ２３の等価直列インダクタンス（ESL：Equivalent Series Inductance）の合計である、インダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃが存在している。
ノイズフィルタ１のコモンモードに対する等価回路を図３Ａおよび図３Ｂに示す。第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａの各々には、その配線パターンに起因したインダクタンスＬ１１Ａ～Ｌ１３Ａが存在している。第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂの各々にも、その配線パターンに起因したインダクタンスＬ１１Ｂ～Ｌ１３Ｂが存在している。第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃには、その配線パターンに起因したインダクタンスと第１コンデンサ２１～第３コンデンサ２３の等価直列インダクタンス（ESL：Equivalent Series Inductance）の合計である、インダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃが存在している。
【0025】
図４に示すように、コモンモード電流に対しては、３線ですべて同じ向きにｕ相、ｖ相、ｗ相の電流ＵＩ、ＶＩ、ＷＩが流れる。磁性体３０には、同じ向きの磁束ＵＦ、ＶＦ、ＷＦが発生して強め合う。この磁束は、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａと第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂの磁気結合を強める。第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａの一部と、第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂの一部とが正の磁気結合をし、これらの間に正の相互インダクタンスＭ１～Ｍ３が生じる（図３Ａ参照）。そして第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃに負の相互インダクタンスが発生し、寄生インダクタンスが低減される（図３Ｂ参照）。すなわち、正の相互インダクタンスＭ１～Ｍ３の各々は、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３ＣのインダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃから減算される。
【0026】
一方、ノーマルモード電流は、３線の電流の和が０になるように流れる。ここでは例として、対称な３相交流を用いて説明する。対称な３相交流では、３相の第１導電線１１～第３導電線１３を１２０°ごとに位相がずれた状態で流れる。そして、導電線の周辺に発生する磁束は、重ねた３線に流れる電流を足し合わせたものに比例する。従って、ノーマルモードでの導電線の周辺の磁束は、位相にかかわらず０となる。
【0027】
例えば、電流の振幅を１とすると、ある位相θでの電流ＵＩはｓｉｎθ、電流ＶＩはｓｉｎ（θ－１２０°）、電流ＷＩはｓｉｎ（θ－２４０°）、となる。θ＝９０°の各相の電流が入力された場合、ノーマルモード電流の流れは図６に示すようになる。電流ＶＩおよびＷＩの向きは、電流ＵＩと逆向きになる。また電流ＶＩおよびＷＩの大きさは、電流ＵＩの半分となる。よって磁束ＶＦおよびＷＦの向きが磁束ＵＦと逆向きになり、互いに打ち消し合うため、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａと第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂとの磁気結合は小さくなる。なお図６では、大きな電流ＵＩおよび磁束ＵＦを実線で記載し、小さな電流ＶＩ、ＷＩおよび磁束ＶＦ、ＷＦを点線で記載している。上記の関係は、θがどんな値でも成り立つ。相互インダクタンスが発生しないため、図５の等価回路に示すように、ノーマルモード電流に対しては、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３ＣのインダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃの低減効果はほとんどなくなる。
【0028】
＜効果＞
磁性体３０を配設することにより、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃの寄生インダクタンスを、コモンモード電流に対して減少させることができる。第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃを、コモンモードに対しては低インピーダンスを示し、ノーマルモードに対しては高インピーダンスを示すように構成することができる。不要成分であるコモンモード電流のみをグラウンドへバイパスし、必要成分であるノーマルモード電流を選択的に負荷に伝えるという、モード選択的な動作が可能となる。すなわち、コモンモード電流に対してのみ、高周波でのフィルタ性能を向上させることができる。
磁性体３０を配設することにより、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃの寄生インダクタンスを、コモンモード電流に対して減少させることができる。第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃを、コモンモードに対しては低インピーダンスを示し、ノーマルモードに対しては高インピーダンスを示すように構成することができる。不要成分であるコモンモード電流のみをグラウンドへバイパスし、必要成分であるノーマルモード電流を選択的に負荷に伝えるという、モード選択的な動作が可能となる。すなわち、コモンモード電流に対してのみ、高周波でのフィルタ性能を向上させることができる。
【0029】
実施例１のノイズフィルタ１では、磁性体３０を配設するだけでよいため、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃの配線を複雑に構成する必要がない。配線簡略化により、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃの寄生インダクタンスの増大を抑制することができる。コモンモード電流に対するフィルタ性能を向上させることができる。
【実施例2】
【0030】
図７に、実施例２のノイズフィルタ１ａを示す。実施例２のノイズフィルタ１ａは、実施例１のノイズフィルタ１（図１）に対して、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃに分岐線磁性体３１～３３を備えた形態である。実施例１のノイズフィルタ１と同様の部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。
【0031】
第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃは、領域Ｒ１において基板５０の水平方向に互いに離れて配置されている。分岐線磁性体３１～３３の各々は、基板５０を貫通して、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃの周囲を取り囲んでいる。
【0032】
＜効果＞
まず、課題について説明する。ノーマルモード電流はコモンモード電流に比べて大きいため、ノーマルモード電流が第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流れると、第１コンデンサ２１～第３コンデンサ２３が焼損する恐れがある。また、ノーマルモード電流は電力変換用半導体素子の出力であるため、フィルタを通すと（すなわち、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流れると）、電圧変化がなまり、半導体素子の発熱が大きくなってしまう。したがって、コモンモードフィルタの性能は高くする（すなわちコモンモード電流を第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流す）必要があるが、ノーマルモードフィルタの性能は低くする（すなわちノーマルモード電流を第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂへ流す）必要がある。換言すると、ノーマルモードフィルタ性能に対するコモンモードフィルタ性能の比率（コモン／ノーマルフィルタ性能比）を高くする必要がある。しかし実施例１のノイズフィルタ１（図１）では、コモン／ノーマルフィルタ性能比を十分に高くすることができない場合がある。
まず、課題について説明する。ノーマルモード電流はコモンモード電流に比べて大きいため、ノーマルモード電流が第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流れると、第１コンデンサ２１～第３コンデンサ２３が焼損する恐れがある。また、ノーマルモード電流は電力変換用半導体素子の出力であるため、フィルタを通すと（すなわち、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流れると）、電圧変化がなまり、半導体素子の発熱が大きくなってしまう。したがって、コモンモードフィルタの性能は高くする（すなわちコモンモード電流を第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃへ流す）必要があるが、ノーマルモードフィルタの性能は低くする（すなわちノーマルモード電流を第１出力側導電線１１Ｂ～第３出力側導電線１３Ｂへ流す）必要がある。換言すると、ノーマルモードフィルタ性能に対するコモンモードフィルタ性能の比率（コモン／ノーマルフィルタ性能比）を高くする必要がある。しかし実施例１のノイズフィルタ１（図１）では、コモン／ノーマルフィルタ性能比を十分に高くすることができない場合がある。
【0033】
実施例２のノイズフィルタ１ａが備える分岐線磁性体３１～３３は、モードに関係なく作用する。よって、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃに存在するインダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃは、コモンモードおよびノーマルモード両方で増加するため、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタの性能が悪化する。しかし、実施例１のコモンモードノイズフィルタ（磁性体３０によるフィルタ）によって、インダクタンスＬ１１Ｃ～Ｌ１３Ｃを、コモンモードに対してのみ低減することができる。これにより、分岐線磁性体３１～３３によるコモンモードフィルタの性能悪化を、磁性体３０によりキャンセルできるため、ノーマルモードフィルタの性能のみを悪化させることができる。その結果、コモン／ノーマルフィルタ性能比を高くすることが可能となる。
【実施例3】
【0034】
図８に、実施例３のノイズフィルタ１ｂの分解斜視図を示す。実施例３のノイズフィルタ１ｂは、実施例１のノイズフィルタ１（図１）に対して、ノーマルモード電流の流入を抑制するノーマルモードチョークコイルを、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃに備えた形態である。実施例１のノイズフィルタ１と同様の部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。
【0035】
基板５０は両面基板となっている。基板５０の表側に配置されている配線を実線で、裏面に配置されている配線を破線で示している。第１導電線１１は基板５０の表側に配置されており、第２導電線１２および第３導電線１３は裏側に配置されている。第１導電線１１～第３導電線１３は、互いに平行に同一方向へ伸びている。
【0036】
第１分岐線１１Ｃは、第１分岐部１１ｊから領域Ｒ１１および領域Ｒ１３を通り、第１コンデンサ２１を介してハトメ４１に接続している。第２分岐線１２Ｃは、第２分岐部１２ｊから領域Ｒ１２および領域Ｒ１１を通り、第２コンデンサ２２を介してハトメ４２に接続している。第３分岐線１３Ｃは、第３分岐部１３ｊから領域Ｒ１３および領域Ｒ１２を通り、第３コンデンサ２３を介してハトメ４３に接続している。ハトメ４１～４３は、不図示のグラウンドに接続している。
【0037】
第１チョークコイル磁性体３１ｂは、中心軸を通る断面で円筒を分割した構造を備えている。第１チョークコイル磁性体３１ｂの上側半分と下側半分（不図示）とは、孔部５０ｈ１を介して合体する。これにより第１チョークコイル磁性体３１ｂは、領域Ｒ１１において、第１分岐線１１Ｃおよび第２分岐線１２Ｃの周囲を取り囲んでいる。同様にして、第２チョークコイル磁性体３２ｂは、孔部５０ｈ２を介して合体する。第２チョークコイル磁性体３２ｂは、領域Ｒ１２において、第２分岐線１２Ｃおよび第３分岐線１３Ｃの周囲を取り囲んでいる。同様にして、第３チョークコイル磁性体３３ｂは、孔部５０ｈ３を介して合体する。第３チョークコイル磁性体３３ｂは、領域Ｒ１３において、第３分岐線１３Ｃおよび第１分岐線１１Ｃの周囲を取り囲んでいる。
【0038】
＜フィルタの動作＞
図９にコモンモード電流の流れ方を示す。図９では、磁性体３０および第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂは、記載を省略している。コモンモードでは、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａのすべてで同じ向きにｕ相、ｖ相、ｗ相の電流ＵＩ、ＶＩ、ＷＩが流れる。第１チョークコイル磁性体３１ｂに囲まれている領域Ｒ１１において、第１分岐線１１Ｃおよび第２分岐線１２Ｃにはコモンモードの電流ＵＩおよびＶＩが互いに逆向きに流れる。これにより第１チョークコイル磁性体３１ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＵＦおよびＶＦが発生する。第２チョークコイル磁性体３２ｂに囲まれている領域Ｒ１２において、第２分岐線１２Ｃおよび第３分岐線１３Ｃにはコモンモードの電流ＶＩおよびＷＩが互いに逆向きに流れる。これにより第２チョークコイル磁性体３２ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＶＦおよびＷＦが発生する。第３チョークコイル磁性体３３ｂに囲まれている領域Ｒ１３において、第３分岐線１３Ｃおよび第１分岐線１１Ｃにはコモンモードの電流ＷＩおよびＵＩが互いに逆向きに流れる。これにより第３チョークコイル磁性体３３ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＷＦおよびＵＦが発生する。従って磁束を打ち消し合うため、コモンモード電流に対してはほとんどインダクタンスを示さない。
図９にコモンモード電流の流れ方を示す。図９では、磁性体３０および第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂは、記載を省略している。コモンモードでは、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａのすべてで同じ向きにｕ相、ｖ相、ｗ相の電流ＵＩ、ＶＩ、ＷＩが流れる。第１チョークコイル磁性体３１ｂに囲まれている領域Ｒ１１において、第１分岐線１１Ｃおよび第２分岐線１２Ｃにはコモンモードの電流ＵＩおよびＶＩが互いに逆向きに流れる。これにより第１チョークコイル磁性体３１ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＵＦおよびＶＦが発生する。第２チョークコイル磁性体３２ｂに囲まれている領域Ｒ１２において、第２分岐線１２Ｃおよび第３分岐線１３Ｃにはコモンモードの電流ＶＩおよびＷＩが互いに逆向きに流れる。これにより第２チョークコイル磁性体３２ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＶＦおよびＷＦが発生する。第３チョークコイル磁性体３３ｂに囲まれている領域Ｒ１３において、第３分岐線１３Ｃおよび第１分岐線１１Ｃにはコモンモードの電流ＷＩおよびＵＩが互いに逆向きに流れる。これにより第３チョークコイル磁性体３３ｂには、互いに逆向きに流れる磁束ＷＦおよびＵＦが発生する。従って磁束を打ち消し合うため、コモンモード電流に対してはほとんどインダクタンスを示さない。
【0039】
その結果、実施例３のノイズフィルタ１ｂのコモンモードにおける等価回路は、実施例１のノイズフィルタ１のコモンモードの等価回路（図３）と同様になる。すなわち、ノーマルモードチョークコイルによっては、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃにインダクタンスは追加されない。
【0040】
一方、ノーマルモード電流の流れを図１０に示す。図１０では、θ＝９０°の各相の電流が入力された場合を示している。電流ＶＩおよびＷＩの向きは、電流ＵＩと逆向きになる。また電流ＶＩおよびＷＩの大きさは、電流ＵＩの半分となる。なお図１０では、大きな電流ＵＩを太い矢印で記載し、小さな電流ＶＩ、ＷＩを細い矢印で記載している。領域Ｒ１１において、第１分岐線１１Ｃおよび第２分岐線１２Ｃにはノーマルモードの電流ＵＩおよびＶＩが同方向に流れる。また領域Ｒ１３において、第３分岐線１３Ｃおよび第１分岐線１１Ｃにはノーマルモードの電流ＷＩおよびＵＩが同方向に流れる。その結果、領域Ｒ１１およびＲ１３では、磁束が強め合うため、インダクタンスが増加する。
【0041】
図１１に、実施例３のノイズフィルタ１ｂのノーマルモードにおける等価回路を示す。ノーマルモードチョークコイルによって、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３ＣにインダクタンスＬＮＭが追加されている。これにより、ノーマルモード電流に対しては、第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃは高インピーダンスとなる。
【0042】
＜フィルタ性能の測定結果＞
図１２および図１３の各々に、ノーマルモードフィルタ性能ＮＭおよびコモンモードフィルタ性能ＣＭを示す。図１２は、実施例３のノイズフィルタ１ｂの測定結果の一例である。図１３は、比較例のノイズフィルタの測定結果の一例である。比較例のノイズフィルタは、実施例３のノイズフィルタ１ｂから、磁性体３０および第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂを除去したフィルタである。縦軸のフィルタ性能は、入力端子に入力された電流が出力端子へどの程度伝達されたかを示している。フィルタ性能の値がマイナスになるほど、出力端子への伝達が少なくなるため、フィルタ性能が高いことを示している。
図１２および図１３の各々に、ノーマルモードフィルタ性能ＮＭおよびコモンモードフィルタ性能ＣＭを示す。図１２は、実施例３のノイズフィルタ１ｂの測定結果の一例である。図１３は、比較例のノイズフィルタの測定結果の一例である。比較例のノイズフィルタは、実施例３のノイズフィルタ１ｂから、磁性体３０および第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂを除去したフィルタである。縦軸のフィルタ性能は、入力端子に入力された電流が出力端子へどの程度伝達されたかを示している。フィルタ性能の値がマイナスになるほど、出力端子への伝達が少なくなるため、フィルタ性能が高いことを示している。
【0043】
図１３の比較例では、ノーマルモードフィルタ性能ＮＭおよびコモンモードフィルタ性能ＣＭは、同程度である。しかし図１２の実施例３では、ノーマルモードフィルタ性能ＮＭを、全周波数帯域において低くすることができている。実施例３のノイズフィルタ１ｂでは、第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂを備えたノーマルモードチョークコイルによって、ノーマルモードフィルタ性能ＮＭに比較したコモンモードフィルタ性能ＣＭ（コモン／ノーマルフィルタ性能比）を高めることができることが分かる。特に、０．１ＭＨｚ以上の高周波側で、コモン／ノーマルフィルタ性能比を高めることができる。
【実施例4】
【0044】
実施例４のノイズフィルタ１ｃの分解斜視図を、図１４に示す。実施例４は、分岐部および分岐部の周囲の磁性体の形状を変更した実施例である。実施例１のノイズフィルタ１と同様の部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。なお図１４では、基板の図示を省略している。
【0045】
第１入力側導電線１１１Ａ～第３入力側導電線１１３Ａ、および、第１出力側導電線１１１Ｂ～第３出力側導電線１１３Ｂは、互いに別体となっており、互いに絶縁されている。第１分岐部１１１ｊは、第１入力側導電線１１１Ａと一体に形成されており、端部Ｅ１１から－ｙ方向へ突出するとともに、－ｘ方向へ伸びている。ビア配線１４１は、第１分岐部１１１ｊの端部Ｅ１２と、第１出力側導電線１１１Ｂの端部Ｅ１３とを接続している。すなわち第１分岐部１１１ｊは、第１重複領域Ａ１を形成するように、ループ形状を備えている。第１重複領域Ａ１は、第１入力側導電線１１１Ａの一部と第１出力側導電線１１１Ｂの一部とが、同一方向に電流が流れる向きで重複している領域である。
【0046】
同様にして第２分岐部１１２ｊは、第２重複領域Ａ２を形成するように、ループ形状を備えている。第２重複領域Ａ２は、第２入力側導電線１１２Ａの一部と第２出力側導電線１１２Ｂの一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複している領域である。同様にして第３分岐部１１３ｊは、第３重複領域Ａ３を形成するように、ループ形状を備えている。第３重複領域Ａ３は、第３入力側導電線１１３Ａの一部と第３出力側導電線１１３Ｂの一部とが同一方向に電流が流れる向きで重複している領域である。
【0047】
磁性体１３０は、略Ｉ字形状の下側部分１３０Ａと、略Ｕ字形状の上側部分１３０Ｂと、を備えている。下側部分１３０Ａと上側部分１３０Ｂとは、組み合わせることで環状構造を有する磁性体１３０となる。磁性体１３０は、第１重複領域Ａ１～第３重複領域Ａ３の少なくとも一部を取り囲んでいる。
【0048】
＜効果＞
磁性体１３０によって、第１入力側導電線１１１Ａ～第３入力側導電線１１３Ａから生じる磁束と第１出力側導電線１１１Ｂ～第３出力側導電線１１３Ｂから生じる磁束とを互いに強め合うことができる。実施例１の磁性体３０と同様の効果を得ることができる。また、第１入力側導電線１１１Ａ～第３入力側導電線１１３Ａおよび第１出力側導電線１１１Ｂ～第３出力側導電線１１３Ｂが磁性体１３０を貫通している部分（第１重複領域Ａ１～第３重複領域Ａ３）を、直線形状にすることができる。実施例１の磁性体３０（図２参照）に比して、磁性体１３０の形状を簡略化できる。磁性体１３０の体積を縮小することや、磁性体１３０の製造コストを削減することが可能となる。
磁性体１３０によって、第１入力側導電線１１１Ａ～第３入力側導電線１１３Ａから生じる磁束と第１出力側導電線１１１Ｂ～第３出力側導電線１１３Ｂから生じる磁束とを互いに強め合うことができる。実施例１の磁性体３０と同様の効果を得ることができる。また、第１入力側導電線１１１Ａ～第３入力側導電線１１３Ａおよび第１出力側導電線１１１Ｂ～第３出力側導電線１１３Ｂが磁性体１３０を貫通している部分（第１重複領域Ａ１～第３重複領域Ａ３）を、直線形状にすることができる。実施例１の磁性体３０（図２参照）に比して、磁性体１３０の形状を簡略化できる。磁性体１３０の体積を縮小することや、磁性体１３０の製造コストを削減することが可能となる。
【実施例5】
【0049】
実施例５のノイズフィルタ１ｄの斜視図を図１５に示す。また分解斜視図を図１６に示す。実施例５のノイズフィルタ１ｄは、実施例３のノイズフィルタ１ｂ（図８）が備える磁性体３０および第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂを一体化した構造である。ノイズフィルタ１ｄは、磁性体２３０、基板２５０、第１導電線２１１～第３導電線２１３、を備えている。
【0050】
基板２５０に垂直な方向からみたときに、第１導電線２１１、第２導電線２１２および第３導電線２１３の各々は、三角形の頂点の位置に配置されている。すなわち、基板２５０の中心を通る中心軸ＣＡに対して、第１導電線２１１～第３導電線２１３は対称に配置されている。
【0051】
第１入力側導電線２１１Ａと基板２５０の表面との接触部には、第１分岐部２１１Ａｊおよび分岐電極２１１ｔが形成されている。第１分岐部２１１Ａｊは、第１入力側導電線２１１Ａから分岐している導線である。分岐電極２１１ｔは基板２５０表面に形成されており、貫通孔を備えている。同様に、第１出力側導電線２１１Ｂには、第１分岐部２１１Ｂｊが形成されている。第１分岐部２１１Ｂｊは、第１出力側導電線２１１Ｂから分岐している導線である。第１分岐部２１１Ａｊと分岐電極２１１ｔと第１分岐部２１１Ｂｊとを貫通するねじ等の締結部（不図示）を用いることにより、これら３者が電気的に接続している。すなわち、第１入力側導電線２１１Ａは、第１分岐部２１１Ａｊおよび２１１Ｂｊを介して第１出力側導電線２１１Ｂに接続している。従って、第１導電線２１１が垂直に基板２５０を貫通している構造が形成されている。
【0052】
分岐電極２１１ｔから延びている第１分岐線２１１Ｃは、孔部２５０ｈ２の周囲に渦巻き状に配置されており、コイルパターンを形成している。第１分岐線２１１Ｃの端部２１１Ｃｅは基板２５０の裏面側に延びており、裏面に配置されているコンデンサ２２１を介してグラウンド電極２５０ｇへ接続している。
【0053】
同様にして、第２入力側導電線２１２Ａの第２分岐部２１２Ａｊと分岐電極２１２ｔと第２分岐部２１２Ｂｊとが電気的に接続している。従って、第２導電線２１２が垂直に基板２５０を貫通している構造が形成されている。コイルパターンを形成している第２分岐線２１２Ｃの端部２１２Ｃｅは、コンデンサ２２２を介してグラウンド電極２５０ｇへ接続している。また同様にして、第３入力側導電線２１３Ａの第３分岐部２１３Ａｊと分岐電極２１３ｔと第３分岐部２１３Ｂｊとが電気的に接続している。従って、第３導電線２１３が垂直に基板２５０を貫通している構造が形成されている。コイルパターンを形成している第３分岐線２１３Ｃの端部２１３Ｃｅは、コンデンサ２２３を介してグラウンド電極２５０ｇへ接続している。
【0054】
磁性体２３０は、下側部分２３０Ａおよび上側部分２３０Ｂを備えている。上側部分２３０Ｂは、第１ピラー部分２３０Ｂ１～第３ピラー部分２３０Ｂ３、および、第１環状部２３０Ｂｒを備えている。第１環状部２３０Ｂｒは、第１ピラー部分２３０Ｂ１～第３ピラー部分２３０Ｂ３の上端部を互いに接続している。第１環状部２３０Ｂｒは、第１入力側導電線２１１Ａ～第３入力側導電線２１３Ａの周囲を取り囲んでいる。同様にして、下側部分２３０Ａは、第１ピラー部分２３０Ａ１～第３ピラー部分２３０Ａ３、および、第２環状部２３０Ａｒを備えている。第２環状部２３０Ａｒは、第１ピラー部分２３０Ａ１～第３ピラー部分２３０Ａ３の下端部を互いに接続している。第２環状部２３０Ａｒは、第１出力側導電線２１１Ｂ～第３出力側導電線２１３Ｂの周囲を取り囲んでいる。
【0055】
第１ピラー部分２３０Ａ１～第３ピラー部分２３０Ａ３の各々は、孔部２５０ｈ２を介して、第１ピラー部分２３０Ｂ１～第３ピラー部分２３０Ｂ３に接続している。すなわち、第１ピラー部分２３０Ａ１～第３ピラー部分２３０Ａ３および第１ピラー部分２３０Ｂ１～第３ピラー部分２３０Ｂ３の各々は、コイルパターンの第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃの中心を通って、基板２５０を垂直に貫通している。
【0056】
＜磁性体２３０の機能＞
磁性体２３０によって、以下の３つの機能が実現できる。第１に、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃのコモンモード電流に対する寄生インダクタンスを減少させる機能である（実施例１と同様）。第２に、ノーマルモードチョークコイルを、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃに配置する機能である（実施例３と同様）。第３に、コモンモードチョークコイルの機能である。以下に説明する。
磁性体２３０によって、以下の３つの機能が実現できる。第１に、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃのコモンモード電流に対する寄生インダクタンスを減少させる機能である（実施例１と同様）。第２に、ノーマルモードチョークコイルを、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃに配置する機能である（実施例３と同様）。第３に、コモンモードチョークコイルの機能である。以下に説明する。
【0057】
第１の機能を説明する。図１７に示すように磁性体２３０には、コモンモード電流に対しては、同じ向きの磁束ＵＦ、ＶＦ、ＷＦが発生して強め合う。従って実施例１で説明したように、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃのコモンモード電流に対する寄生インダクタンスを減少させることができる。
【0058】
第２の機能を説明する。図１８に、コモンモード電流の流れ方を示す。領域Ｒ２１において、第１分岐線２１１Ｃおよび第２分岐線２１２Ｃには、コモンモードの電流ＵＩおよびＶＩが互いに逆向きに流れる。同様に、領域Ｒ２２において、第２分岐線２１２Ｃおよび第３分岐線２１３Ｃには、コモンモードの電流ＶＩおよびＷＩが互いに逆向きに流れる。同様に、領域Ｒ２３において、第３分岐線２１３Ｃおよび第１分岐線２１１Ｃにはコモンモードの電流ＷＩおよびＵＩが互いに逆向きに流れる。従って磁束を打ち消し合うため、コモンモード電流に対してはほとんどインダクタンスを示さない。その結果、実施例５のノイズフィルタ１ｄのコモンモードにおける等価回路は、実施例１のノイズフィルタ１のコモンモードの等価回路（図３）と同様になる。すなわちコモンモード電流に対しては、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃにインダクタンスは追加されない。
【0059】
一方、ノーマルモード電流の流れを図１９に示す。図１９では、θ＝９０°の各相の電流が入力された場合を示している。領域Ｒ２１において、第１分岐線２１１Ｃおよび第２分岐線２１２Ｃにはノーマルモードの電流ＵＩおよびＶＩが同方向に流れる。また領域Ｒ２３において、第３分岐線２１３Ｃおよび第１分岐線２１１Ｃにはノーマルモードの電流ＷＩおよびＵＩが同方向に流れる。領域Ｒ２１およびＲ２３では、磁束が強め合うため、インダクタンスが増加する。その結果、実施例５のノイズフィルタ１ｄのノーマルモードにおける等価回路は、実施例３のノイズフィルタ１ｂのノーマルモードの等価回路（図１１）と同様になる。これにより、ノーマルモード電流に対して、第１分岐線２１１Ｃ～第３分岐線２１３Ｃを高インピーダンスとすることができる。
【0060】
第３の機能を説明する。第１環状部２３０Ｂｒは、第１入力側導電線２１１Ａ～第３入力側導電線２１３Ａの周囲を取り囲んでいる。コモンモードでは、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａのすべてで、同じ向きにｕ相、ｖ相、ｗ相の電流ＵＩ、ＶＩ、ＷＩが流れる（図１８参照）。従って磁束が強め合うため、第１入力側導電線１１Ａ～第３入力側導電線１３Ａのインダクタンスがコモンモードに対して高インピーダンスとなる。同様にして、第２環状部２３０Ａｒは、第１出力側導電線２１１Ｂ～第３出力側導電線２１３Ｂの周囲を取り囲んでいる。よって、第１出力側導電線２１１Ｂ～第３出力側導電線２１３Ｂのインダクタンスがコモンモードに対して高インピーダンスとなる。コモンモード電流の負荷への伝達を、抑制することが可能となる。
【0061】
＜効果＞
磁性体２３０では、上述の３つの機能を１つの磁性体で実現できるため、ノイズフィルタ１ｄを小型化することが可能となる。また、第１導電線２１１～第３導電線２１３を対称配置できるため、それぞれの線のインピーダンスの誤差を小さくすることができる。ノイズフィルタ１ｄの性能を高めることが可能となる。
磁性体２３０では、上述の３つの機能を１つの磁性体で実現できるため、ノイズフィルタ１ｄを小型化することが可能となる。また、第１導電線２１１～第３導電線２１３を対称配置できるため、それぞれの線のインピーダンスの誤差を小さくすることができる。ノイズフィルタ１ｄの性能を高めることが可能となる。
【0062】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【0063】
＜変形例＞
実施例３の第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂ（図８）の形状は、様々な変形が可能である。例えば図２０に示す磁性体３３０のように、一体型であってもよい。櫛形状の下側部分３３０Ａと櫛形状の上側部分３３０Ｂとを組み合わせることで、環状構造を３つ備えた磁性体３３０を形成することができる。実施例３と同様にして、領域Ｒ１１～Ｒ１３を形成することが可能となる。
実施例３の第１チョークコイル磁性体３１ｂ～第３チョークコイル磁性体３３ｂ（図８）の形状は、様々な変形が可能である。例えば図２０に示す磁性体３３０のように、一体型であってもよい。櫛形状の下側部分３３０Ａと櫛形状の上側部分３３０Ｂとを組み合わせることで、環状構造を３つ備えた磁性体３３０を形成することができる。実施例３と同様にして、領域Ｒ１１～Ｒ１３を形成することが可能となる。
【0064】
実施例３のノーマルモードチョークコイルは、例えば、図２１に示すような３次元構造でもよい。第１分岐部４１１ｊ～第３分岐部４１３ｊ、および、チョークコイル磁性体４３１～４３３の各々は、三角形の頂点の位置に配置されている。第１分岐線４１１Ｃは、チョークコイル磁性体４３１および４３３の内部を通過して、不図示のグラウンドに接続されている。同様に第２分岐線４１２Ｃは、チョークコイル磁性体４３２および４３１の内部を通過して、グラウンドに接続されている。同様に第３分岐線４１３Ｃは、チョークコイル磁性体４３３および４３２の内部を通過して、グラウンドに接続されている。実施例３で説明したコモンモード電流の経路（図９）およびノーマルモード電流の経路（図１０）は、図２１の３次元構造においても同様に実現することができる。従って、実施例３のノーマルモードチョークコイルと同様の効果を得ることができる。また３次元配置することにより、第１分岐線４１１Ｃ～第３分岐線４１３Ｃの配線長を、実施例３の第１分岐線１１Ｃ～第３分岐線１３Ｃに比して短くすることができる。第１分岐線４１１Ｃ～第３分岐線４１３Ｃの寄生インダクタンスの増大を抑制することが可能となる。
【0065】
図２１に示したチョークコイル磁性体４３１～４３３の形状は、様々な変形が可能である。例えば図２２に示す磁性体５３０のように、一体型であってもよい。環状の下側部分５３０Ａと環状の上側部分５３０Ｂとを組み合わせることで、実施例３と同様にして、領域Ｒ１１～Ｒ１３を形成することが可能となる。
【0066】
実施例５のノイズフィルタ１ｄ（図１６）において、第１導電線２１１、第２導電線２１２および第３導電線２１３が垂直に基板２５０を貫通している構造は、様々な形態であってよい。例えば図２３の変形例に示すように、第１入力側導電線２１１Ａ、第２入力側導電線２１２Ａおよび第３入力側導電線２１３Ａの各々は、孔部２５０ｈ１を介して、基板２５０の裏面側に配置されている第１出力側導電線２１１Ｂ、第２出力側導電線２１２Ｂおよび第３出力側導電線２１３Ｂに接続してもよい。導電線の接続は、導体のスリーブ２１１Ｓ～２１３Ｓを用いて圧着することで行ってもよい。
【0067】
磁性体３０の形状は、入力側導電線と出力側導電線とを一括で囲う形状であれば、どのような形状であってもよい。
【符号の説明】
【0068】
１～１ｄ：ノイズフィルタ １１：第１導電線 １１Ａ：第１入力側導電線 １１Ｂ：第１出力側導電線 １１Ｃ：第１分岐線 １２：第２導電線 １２Ａ：第２入力側導電線 １２Ｂ：第２出力側導電線 １２Ｃ：第２分岐線 １３：第３導電線 １３Ａ：第３入力側導電線 １３Ｂ：第３出力側導電線 １３Ｃ：第３分岐線 ２１：第１コンデンサ ２２：第２コンデンサ ２３：第３コンデンサ ３０：磁性体 ４０：ハトメ ５０：基板
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【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19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】