JP2009269579A - 電線におけるノイズ低減構造 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの回路間の電線に流れる電流に重畳するノイズが伝わるループを小さくさせて輻射ノイズを低減することが可能な電線におけるノイズ低減構造を提供することを目的とする。
【解決手段】それぞれのＧＮＤが共通のアースに接続されるインバータ回路５０及びモータ５１と、インバータ回路５０から供給される電力を３相のモータ５１へ出力し、それぞれに流れる電流の総和がゼロになる３本の電線５２と、導体材料で構成され、各電線５２を覆うシールド５３と、磁性材料で構成され、各電線５２及びシールド５３が挿入されるコア１とを備えて電線におけるノイズ低減構造を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの回路間を繋ぐ電線におけるノイズ低減構造に関する。

例えば、ハイブリッド車や電気自動車等、高圧バッテリやモータ等を搭載する車両において、ＤＣ−ＡＣ変換回路等のインバータ回路が備えられている場合、そのインバータ回路から生じるスイッチングノイズ等を外部へ洩らさないようにするために、そのインバータ回路とモータとを繋ぐ電線が磁性材料で構成されるシールドで覆われているものがある（例えば、特許文献１参照）。このように、電線をシールドで覆うことは、ＤＣ−ＤＣ変換回路や家庭用装置においても実施されている。また、それらの回路に制御回路を有している場合は、制御回路も含めた全体をケースで覆うことにより制御回路から生じるクロックノイズ等の狭帯域ノイズが外部へ洩れることを防いでいる。

例えば、図５に示すように、インバータ回路５０から供給される３相分の交流の電流をモータ５１へ各電線５２を介して出力する場合を考える。なお、各電線５２をシールド５３で覆うことによって、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分が外部に洩れないように、又は、外部からのノイズが各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳されないようにしているものとする。また、インバータ回路５０は寄生容量５４を介してＧＮＤであるケース５５に接続され、モータ５１は寄生容量５６を介してＧＮＤであるケース５７に接続され、ケース５５、５７はそれぞれシャシ５８上に設置されているものとする。すなわち、インバータ回路５０及びモータ５１のそれぞれのＧＮＤはシャシ５８による共通のアースに接続されているものとする。

このように構成される場合のその主なノイズとしては、インバータ回路５０におけるスイッチング動作により発生する、周波数が数百ｋＨｚ程度の高周波成分がある。この高周波成分は各電線５２に流れる交流の電流にそれぞれ重畳されインバータ回路５０からモータ５１へ伝わる。各電線５２が併走していれば、電線５２全体をみたときの高周波成分は、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分が互いに打ち消し合うためキャンセルされる。
特開２００５−２６７８７３号公報

しかしながら、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分は、モータ５１に伝わった後、ケース５７を介してインピーダンスの低いシャシ５８へ伝わってしまうため、ある１本の電線５２だけをみると高周波成分はキャンセルされていない。そして、その高周波成分がシャシ５８を介してノイズの発生源であるインバータ回路５０に戻ると、高周波成分が伝わるルートが大きなループ状になり、アンテナ効果によって輻射ノイズとして外部に洩れやすくなってしまう。

また、シールド５３とケース５５との接続部又はシールド５３とケース５７との接続部において接触抵抗が発生してしまうため、その接触抵抗によりシールド５３の効果が低減され輻射ノイズとしての高周波成分をさらに大きくさせてしまう。

そこで、本発明では、２つの回路間の電線に流れる電流に重畳するノイズが伝わるループを小さくさせて輻射ノイズを低減することが可能な電線におけるノイズ低減構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の電線におけるノイズ低減構造は、それぞれＧＮＤが共通のアースに接続される２つの回路と、前記２つの回路間を繋ぎ、それぞれに流れる電流の総和がゼロになる２本以上の電線と、導体材料で構成され、前記２つの回路のそれぞれのＧＮＤを繋ぐシールド部と、磁性材料で構成され、前記２本以上の電線及び前記シールド部が挿入されるコアとを備える。

これにより、２本以上の電線にそれぞれ流れる電流に重畳されるノイズをコアのインダクタンス成分によりシールド部に積極的に戻すことができるので、２本以上の電線及びシールド部にそれぞれ流れる電流に重畳するノイズが互いに打ち消し合いキャンセルされる。また、２つの回路間を伝わったノイズがシールド部を介してノイズ発生源に戻るため、ノイズが伝わるループ状のルートを小さくすることができ輻射ノイズを低減することができる。

また、前記シールド部は、前記２本以上の電線を覆うものであってもよい。
また、前記シールド部は、電線であってもよい。

本発明によれば、２つの回路間の電線に流れる電流に重畳するノイズが伝わるループを小さくさせて輻射ノイズを低減することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。なお、図５に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。

図１に示す電線におけるノイズ低減構造は、インバータ回路５０と、モータ５１と、インバータ回路５０から供給される３相分の交流の電流をモータ５１へ出力するためにインバータ回路５０とモータ５１とを繋ぐ３本の電線５２と、鉄やアルミニウムなどの導体材料で構成され各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分（ノイズ）が外部に洩れないようにしたり外部からのノイズが各電線５２に流れる電流に重畳されないようにするために各電線５２を覆うシールド５３（シールド部）と、磁性材料で構成されるコア１とを備えて構成されている。

なお、特許請求の範囲における２つの回路は、例えば、図１におけるインバータ回路５０及びモータ５１に対応するものとする。また、インバータ回路５０は寄生容量５４を介してＧＮＤであるケース５５に接続され、モータ５１は寄生容量５６を介してＧＮＤであるケース５７に接続され、ケース５５、５７はそれぞれシャシ５８上に設置されているものとする。すなわち、インバータ回路５０及びモータ５１のそれぞれのＧＮＤはシャシ５８による共通のアースに接続されているものとする。また、３本の電線５２にそれぞれ流れる電流の総和はゼロとする。また、シールド５３は、図１に示すように３本の電線５２をまとめて覆ってもよいし、１本ずつ覆ってもよい。また、コア１におけるシールド５３に沿う方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度とする。

図１に示す電線におけるノイズ低減構造の特徴とする点は、コア１に各電線５２及びシールド５３を挿入している点である。
図１に示す電線におけるノイズ低減構造では、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分をコア１のインダクタンス効果によりシールド５３に積極的に戻しているので、各電線５２及びシールド５３にそれぞれ流れる電流に重畳する高周波成分が互いに打ち消し合いキャンセルされる。また、インバータ回路５０からモータ５１へ伝わった高周波成分がシールド５３を介してインバータ回路５０に戻るため、高周波成分が伝わるループ状のルートを小さくすることができ輻射ノイズを低減することができる。

また、図１に示す電線におけるノイズ低減構造において、コア１の位置は特に限定されないが、図１に示すようにモータ５１のＧＮＤ近傍とすることにより、モータ５１のＧＮＤを介してシャシ５８に伝わろうとする高周波成分をシールド５３に効率的に戻すことができる。

図２は、本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
図２に示す電線におけるノイズ低減構造は、ＤＣ電源２と、負荷３と、ＤＣ電源２から供給されるプラスの直流の電流及びマイナスの直流電流を負荷３へ出力するためにＤＣ電源２と負荷３とを繋ぐ２本の電線５２と、導体材料で構成され各電線５２を覆うシールド５３（シールド部）と、磁性材料で構成されるコア１とを備えて構成されている。

なお、特許請求の範囲における２つの回路は、例えば、図２におけるＤＣ電源２及び負荷３に対応するものとする。また、ＤＣ電源２は、例えば、バッテリとする。また、負荷３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やＤＣ−ＡＣインバータ回路等スイッチング動作により高周波成分が発生するものとする。また、ＤＣ電源２は寄生容量５４を介してＧＮＤであるケース５５に接続され、負荷３は寄生容量５６を介してＧＮＤであるケース５７に接続され、ケース５５、５７はそれぞれシャシ５８上に設置されているものとする。すなわち、ＤＣ電源２及び負荷３のそれぞれのＧＮＤはシャシ５８による共通のアースに接続されているものとする。また、２本の電線５２にそれぞれ流れる電流の総和はゼロとする。また、シールド５３は、図２に示すように２本の電線５２をまとめて覆ってもよいし、１本ずつ覆ってもよい。また、コア１におけるシールド５３に沿う方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度とする。

図２に示す電線におけるノイズ低減構造の特徴とする点は、図１に示す電線におけるノイズ低減構造と同様に、コア１に各電線５２及びシールド５３を挿入している点である。
図２に示す電線におけるノイズ低減構造では、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分をコア１のインダクタンス効果によりシールド５３に積極的に戻しているので、各電線５２及びシールド５３にそれぞれ流れる電流に重畳する高周波成分が互いに打ち消し合いキャンセルされる。また、負荷３からＤＣ電源２へ伝わった高周波成分がシールド５３を介して負荷３に戻るため、図２においてコア１を備えない構成に比べて、高周波成分が伝わるループ状のルートを小さくすることができ輻射ノイズを低減することができる。

また、図２示す電線におけるノイズ低減構造において、コア１の位置は特に限定されないが、図２に示すようにＤＣ電源２の近傍にすることにより、ＤＣ電源２のＧＮＤを介してシャシ５８に伝わろうとする高周波成分をシールド５３に効率的に戻すことができる。

図３は、本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
図３に示す電線におけるノイズ低減構造は、インバータ回路５０と、モータ５１と、インバータ回路５０から供給される３相分の交流の電流をモータ５１へ出力するためにインバータ回路５０とモータ５１とを繋ぐ３本の電線５２と、インバータ回路５０のＧＮＤとモータ５１のＧＮＤとを繋ぐ電線４（シールド部）と、磁性材料で構成されるコア１とを備えて構成されている。

なお、特許請求の範囲における２つの回路は、例えば、図３におけるインバータ回路５０及びモータ５１に対応するものとする。また、インバータ回路５０は寄生容量５４を介してＧＮＤであるケース５５に接続され、モータ５１は寄生容量５６を介してＧＮＤであるケース５７に接続され、ケース５５、５７はそれぞれシャシ５８上に設置されているものとする。すなわち、インバータ回路５０及びモータ５１のそれぞれのＧＮＤはシャシ５８による共通のアースに接続されているものとする。また、３本の電線５２にそれぞれ流れる電流の総和はゼロとする。また、コア１における電線５２に沿う方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度とする。

図３に示す電線におけるノイズ低減構造の特徴とする点は、コア１に各電線５２及び電線４を挿入している点である。
図３に示す電線におけるノイズ低減構造では、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分をコア１のインダクタンス効果により電線４に積極的に戻しているので、各電線５２及び電線４にそれぞれ流れる電流に重畳する高周波成分が互いに打ち消し合いキャンセルされる。また、インバータ回路５０からモータ５１へ伝わった高周波成分が電線４を介してインバータ回路５０に戻るため、高周波成分が伝わるループ状のルートを小さくすることができ輻射ノイズを低減することができる。

また、図３に示す電線におけるノイズ低減構造において、コア１の位置は特に限定されないが、図３に示すようにモータ５１のＧＮＤ近傍とすることにより、モータ５１のＧＮＤを介してシャシ５８に伝わろうとする高周波成分をシールド５３に効率的に戻すことができる。

また、図３に示す電線におけるノイズ低減構造では、電線５２にシールド５３が施されていないため安価に構成することができる。
図４は、本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。なお、図３に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。

図４に示す電線におけるノイズ低減構造は、ＤＣ電源２と、負荷３と、ＤＣ電源２から供給されるプラスの直流の電流及びマイナスの直流の電流を負荷３へ出力するためにＤＣ電源２と負荷３とを繋ぐ２本の電線５２と、ＤＣ電源２のＧＮＤと負荷３のＧＮＤとを繋ぐ電線４（シールド部）と、磁性材料で構成されるコア１とを備えて構成されている。

なお、特許請求の範囲における２つの回路は、例えば、図４におけるＤＣ電源２及び負荷３に対応するものとする。また、ＤＣ電源２は、例えば、バッテリとする。また、負荷３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やＤＣ−ＡＣインバータ回路等スイッチング動作により高周波成分が発生するものとする。また、ＤＣ電源２は寄生容量５４を介してＧＮＤであるケース５５に接続され、負荷３は寄生容量５６を介してＧＮＤであるケース５７に接続され、ケース５５、５７はそれぞれシャシ５８上に設置されているものとする。すなわち、ＤＣ電源２及び負荷３のそれぞれのＧＮＤはシャシ５８による共通のアースに接続されているものとする。また、２本の電線５２にそれぞれ流れる電流の総和はゼロとする。また、コア１におけるシールド５３に沿う方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度とする。

図４に示す電線におけるノイズ低減構造の特徴とする点は、図３に示す電線におけるノイズ低減構造と同様に、コア１に各電線５２及び電線４を挿入している点である。
図４に示す電線におけるノイズ低減構造では、各電線５２にそれぞれ流れる電流に重畳される高周波成分をコア１のインダクタンス効果により電線４に積極的に戻しているので、各電線５２及び電線４にそれぞれ流れる電流に重畳する高周波成分が互いに打ち消し合いキャンセルされる。また、負荷３からＤＣ電源２へ伝わった高周波成分が電線４を介して負荷３に戻るため、図４においてコア１を備えない構成に比べて、高周波成分が伝わるループ状のルートを小さくすることができ輻射ノイズを低減することができる。

また、図４に示す電線におけるノイズ低減構造において、コア１の位置は特に限定されないが、図４に示すようにＤＣ電源２の近傍にすることにより、ＤＣ電源２のＧＮＤを介してシャシ５８に伝わろうとする高周波成分を電線４に効率的に戻すことができる。

また、図４に示す電線におけるノイズ低減構造では、電線５２にシールド５３が施されていないため安価に構成することができる。

本発明の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。 本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。 本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。 本発明の他の実施形態の電線におけるノイズ低減構造を示す図である。 電線におけるノイズ低減構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ コア
２ ＤＣ電源
３ 負荷
４ 電線
５０ インバータ回路
５１ モータ
５２ 電線
５３ シールド
５４ 寄生容量
５５ ケース
５６ 寄生容量
５７ ケース
５８ シャシ

Claims (3)

1. それぞれＧＮＤが共通のアースに接続される２つの回路と、
   前記２つの回路間を繋ぎ、それぞれに流れる電流の総和がゼロになる２本以上の電線と、
   導体材料で構成され、前記２つの回路のそれぞれのＧＮＤを繋ぐシールド部と、
   磁性材料で構成され、前記２本以上の電線及び前記シールド部が挿入されるコアと、
   を備えることを特徴とする電線におけるノイズ低減構造。
2. 請求項１に記載の電線におけるノイズ低減構造であって、
   前記シールド部は、前記２本以上の電線を覆う
   ことを特徴とする電線におけるノイズ低減構造。
3. 請求項１に記載の電線におけるノイズ低減構造であって、
   前記シールド部は、電線である
   ことを特徴とする電線におけるノイズ低減構造。

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