JP3886048B2

JP3886048B2 - ラインフィルタ

Info

Publication number: JP3886048B2
Application number: JP2003058282A
Authority: JP
Inventors: 昇水谷; 敏洋成田
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004273510A; TW200503004A; CN100541682C; TWI288939B; CN1527330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器の電気回路から発生するコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズを除去するラインフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、基本的にはコモンモードチョークコイルの構造であるがノーマルモードノイズも抑制するチョークコイルが知られている。
このような構造としては、外周に絶縁物で隔てられた２個の巻線が互いに逆位相となるように巻かれた１個のコイル用ボビンを用いて、２個のＵ字形磁芯が向かい合わせてこのボビンの内外に組み付けられ略閉磁路を形成してなるチョークコイルであって、前記略閉磁路磁芯の一辺上の２個の巻線の間、すなわち、前記Ｕ字形磁芯の間にＨ形で板状のバイパス磁芯が接続されて、短絡磁路が形成されたコモンモードノイズとノーマルモードを抑制する複合チョークコイルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、外周に絶縁物で隔てられた２個の巻線が互いに逆位相となるように巻かれた１個のコイル用ボビンの貫通孔を、閉磁路磁芯の一磁脚部に挿入し組み付け磁路を形成してなるチョークコイルであって、前記ボビンの２個の巻線の間にＵ字形のセンター磁芯が挿入されており、そのセンター磁芯の底部は前記閉磁路磁芯の一磁脚部に、また、そのセンター磁芯の開口部の先端縁部は前記閉磁路磁芯の他磁脚部に空隙を持って対向するように磁路が形成されたコモンモードノイズとノーマルモードを抑制する複合チョークコイルが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３９３１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１０６５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来技術のいずれにおいても後述するような問題点を抱えている。
すなわち、閉磁路を形成する磁芯が分割タイプで有るため、合わせ面に空隙が生じ、その空隙のばらつきにより漏洩磁束がばらつき、結果としてチョークコイル自体の特性のばらつきが大きくなる（特許文献１）、また、センター磁芯の開口部の先端縁部は前記閉磁路磁芯の一辺を構成する他磁脚部に空隙を持って対向するように配置されているので、漏洩磁束の増大や磁気抵抗の増大による磁気効率の低下によりチョークコイル自体の特性を劣化させる要因になっていた（特許文献２）。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、コモンモードチョークコイルの構造であるが安定したノーマルモードノイズを抑制する特性を兼ね備え、安価で、生産性の高いラインフィルタを提供しようというものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するには、請求項１に記載の発明のように、ロ字形の閉磁路磁芯と、前記閉磁路磁芯の一辺の磁脚部に嵌入された２個のボビンと、前記ボビンにはそれぞれコイルが巻回され、前記磁脚部と対向した他磁脚部を前記コイルの外周面に配置し、前記ボビンの間を仕切るように差し込まれたＵ字形のセンター磁芯と、前記センター磁芯の開口部の内側近傍に対面した一対の凸部を備え、前記磁脚部の側面を前記センター磁芯の凹部の底面に対面するように配置するとともに、前記センター磁芯の前記開口部近傍の凸部が対面して前記閉磁路磁芯の他磁脚部を挟むように配置しラインフィルタを構成することにより達成できる。
【０００８】
また、前記ラインフィルタにおいて、請求項２に記載の発明のように、前記センター磁芯の前記凸部の奥行寸法を、この凸部と対面する前記閉磁路磁芯の前記他磁脚部の断面厚さ寸法以上とすることによりさらに磁気効率や漏洩磁束の問題を解決できる。
【０００９】
そして、前記ラインフィルタにおいて、請求項３に記載の発明のように、前記ボビンの前記閉磁路磁芯と対面するつばの面に前記閉磁路磁芯の取付位置決め係止部と、前記ボビンの前記センター磁芯と対面するつばの面に前記センター磁芯の位置決係止部とを設けたり、請求項４に記載の発明のように、前記センター磁芯を前記ボビンの間に差し込み所定の位置まで挿入係止後、前記ボビンと前記閉磁路磁芯およびセンター磁芯を一体に固定するコアカバーを備えることにより磁気空隙の安定化や生産性向上などの問題を解決することができる。
【００１０】
また、前記ラインフィルタにおいて、請求項５に記載の発明のように、前記センター磁芯を高絶縁性を有するニッケル系フェライトまたはフェライト粉を樹脂で成形したフェライト樹脂、または、絶縁樹脂でカバーをすることによりコロナ放電による絶縁低下の問題を解決できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるラインフィルタの斜視図。図２は、図１の側面断面図。図３は、図１の分解斜視図。図４は、図３をさらに詳しく示す分解斜視図。図５は、本発明の変形例を示すラインフィルタの斜視図。図６は、本発明に係るラインフィルタのノーマルモードノイズに起因する磁束の流れを示す磁気回路図。図７は、本発明に係るラインフィルタの使用時のノーマルモードノイズの伝播を示す電気回路図。図８は、本発明に係るラインフィルタのコモンモードノイズに起因する磁束の流れを示す磁気回路図。図９は、本発明に係るラインフィルタの使用時のコモンモードノイズの伝播を示す電気回路図。図１０は、本発明に係るラインフィルタと従来仕様のラインフィルタのノーマルモードにおける重畳電流−インダクタンス特性図。
【００１２】
図１〜図３において、本発明の実施の形態に係るラインフィルタは、閉磁路磁芯１０はロ字形で形成されており、その１辺の磁脚部１１にコイル２０、２１がそれぞれ巻回されたボビン３０、３１が取付られ、さらに、前記磁脚部１１と対向した他磁脚部１２は、コイル２０、２１の外周面方に配置されている。また、ボビン３０と３１の間には、Ｕ字形のセンター磁芯４０がボビン３０と３１を仕切るように挿入され、さらに、閉磁路磁芯１０の磁脚部１１以外の他磁脚部１２と側磁脚部１３、１４の３辺を覆うようにコ字形のコアカバー５０が取り付けられている。
【００１３】
この構成において詳しくは、センター磁芯４０の開口部４１の内側近傍に、奥行寸法（Ａ）が他磁脚部１２の断面厚さ寸法（Ｂ）以上で、ほぼ左右対称な形状を呈する凸部４２、４３が設けられている。このように、センター磁芯４０は凸部４２、４３を設けてあることにより、センター磁芯４０の開口部寸法（Ｃ）はその底幅寸法（Ｄ）より小さく設定されている。これにより、磁脚部１１はセンター磁芯４０の底面４４と底部近傍の側面４５、４６の３面と対面するが、その磁脚部１１と底部近傍の側面４５、４６とのそれぞれの空隙（Ｅ１）、（Ｅ２）はほぼ等しく、また、磁脚部１１と底面４４との空隙（Ｆ）よりも大きく設定されている。なお、このように閉磁路磁芯１０とセンター磁芯４０を配置することにより磁束の通過する箇所の一定化が図れ、それにより低損失で安定した磁気回路を形成することができる。
【００１４】
ここにおいて、ボビン３０、３１の側脚部１３、１４と対面するそれぞれのつば面に図４に示すように、それぞれが側脚部１３、１４とがたなく嵌合できる十字形溝状の係止部ａが設けられている。さらに、ボビン３０、３１のセンター磁芯４０と対面するつば面にセンター磁芯４０の外幅とがたなく嵌合する係止部ｂ、ｃ、ｄが設けられており、この係止部ｂ、ｃ、ｄは十字形溝状の係止部ａのセンター基準線ＸおよびＹと一致する線上にそれぞれ配置されている。なお、ｅはこの実施の形態の変形で使用するためのセンター磁芯４０の係止部で、例えば、図５に示すように端子１６０が閉磁路磁芯１０の磁脚部１１と他磁脚部１２が形成する平面に対して垂直に引出したものとする場合、センター磁芯４０を前記の方法と同様にｃ、ｂ、ｅで係止すれば容易に入力・出力端子の引出方向を変えたラインフィルタを得ることができる。また、前述したそれぞれの実施の形態の説明において、ボビンのつば部に設けたセンター磁芯の位置決め係止部は、センター磁芯の外郭部としたが、これをセンター磁芯の内側すなわち凹部に設けてもよい。なお、図４における線ｆは、ボビン３０、３１を閉磁路磁芯１０の磁脚部１１に取付するための分割部を表している。
【００１５】
この実施の形態の一例として、このセンター磁芯４０をボビン３０と３１の間に挿入し、所定の位置まで押し込んた状態では、閉磁路磁芯１０の磁脚部１１はセンター磁芯４０の底面４４と０．１〜０．３ｍｍの空隙（Ｆ）と、また、底部近傍の側面４５、４６とはそれぞれ０．１５〜０．３５ｍｍの空隙（Ｅ１、Ｅ２）で配置されるように設定されている。さらに、開口部４１内側近傍の凸部４２、４３は他磁脚部１２を０．０５〜０．２５ｍｍの空隙を有して挟むように配置されるように設定されている。
【００１６】
このような構成により、他磁脚部１２とセンター磁芯４０の開口部４１が交叉する近辺のコアカバー５０の断面部５１は、図２の断面図に示す如く、その内側凹部は他磁脚部１２を嵌入し、また、その両外側面は凸部４２、４３の開口部４１方の段部に嵌入されている。さらに、このように閉磁路磁芯１０とセンター磁芯４０と係合されたコアカバー５０の両側鉤部５２、５３は、ボビン３０、３１のつばの縁部に引掛けられた状態で係止されている。なお、コアカバー５０は強靱で弾性を有する合成樹脂で形成されているので、前記のボビン３０、３１に対する係止は強固な固定とすることがでる。これにより、閉磁路磁芯１０とセンター磁芯４０の相互の位置関係や空隙は固定された設定通りの磁気回路を形成をすることができる。
【００１７】
また、ボビン３０、３１の外側のつば部には端子６０、６１がそれぞれ圧入されて閉磁路磁芯１０の磁脚部１１に取り付けられコイル２０、２１が巻回されている。そして、そこに巻回されたコイル２０、２１は、閉磁路磁芯１０の磁脚部１１に逆位相になるように、例えば、お互いに反対方向に巻回し端子６０、６１に結線されている。なお、コイル３０と３１は分離することにより成形性や取付の作業性を良くする効果ががある。
【００１８】
前述のように構成することにより、ノーマルモードノイズの抑制は、図６、図７において、一方のコイル２０およびコイル２１より発生する磁束Ｅ、Ｆを、センター磁芯４０には互いに同方向になるように流すとともに、閉磁路磁芯１０には互いに逆方向になるように流し、閉磁路磁芯１０内で、磁束Ｅ、Ｆが互いに非相殺するようにしてノーマルモードノイズＧを抑制している。
また、コモンモードノイズの抑制は、図８、図９において、一方のコイル２０およびコイル２１より発生する磁束Ｅ、Ｆを、閉磁路磁芯１０内で、互いに同方向になるとともに、互いに非相殺するようにしてコモンモードノイズＨを抑制している。
【００１９】
図１０は、本発明に係るラインフィルタと従来技術（前述の後者タイプ）のラインフィルタのノーマルモード特性（重畳電流−インダクタンス）を比較して示したものである。この測定に使用した各ラインフィルタは、各部品のサイズや材質およびコイル仕様は同一とし、なお且つ、組立状態においてはセンター磁芯の開口部方で閉磁路磁芯との対面距離や空隙を変えたものである。詳しくは、本発明品の閉磁路磁芯の他磁脚部は、センター磁芯の開口部の凸部と両サイド０．１５ｍｍの空隙をもって配置したものである。一方、従来技術品の閉磁路磁芯の他磁脚部は、センター磁芯の開口部の端面より０．１ｍｍ、開口部内側面より両サイド０．３ｍｍの空隙を持って配置したものである。また、比較測定に使用したラインフィルタのコモンモード特性は、本発明品は５．２ｍＨであり、従来技術品は５．１ｍＨ（印加電圧：１０ＫＨｚ、０．１Ｖ）でほぼ同等の特性を有していた。この図９からも分かるように、本発明に係るラインフィルタは定格電流の１．４５％近辺まで従来技術品より遙かに高い安定したインダクタンスを得ることができることがわかる。
【００２０】
なお、コイルとセンター磁芯のコロナ放電による絶縁低下の問題解決するために、センター磁芯４０は絶縁性の高いニッケル系フェライトまたはフェライト粉を樹脂で成形したフェライト樹脂とするか、または、センター磁芯を絶縁樹脂でカバーをする方法がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によると、ロ字形の閉磁路磁芯と、前記閉磁路磁芯の一辺の磁脚部に嵌入された２個のボビンと、前記ボビンにはそれぞれコイルが巻回され、前記磁脚部と対向した他磁脚部を前記コイルの外周面に配置し、前記ボビンの間を仕切るように差し込まれたＵ字形のセンター磁芯と、前記センター磁芯の開口部の内側近傍に対面した一対の凸部を備え、前記磁脚部の側面を前記センター磁芯の凹部の底面に対面するように配置するとともに、前記センター磁芯の前記開口部近傍の凸部を対面して前記閉磁路磁芯の他磁脚部を挟むように配置することにより、モンモードチョークコイルの構造であるが漏洩磁束を最小限に抑えた磁気効率が優れて安定したノーマルモードノイズを抑制する特性を兼ね備えたラインフィルタを提供することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載した発明によると、前記センター磁芯の前記凸部の奥行寸法は、この凸部と対面する前記閉磁路磁芯の前記他磁脚部の断面厚さ寸法以上とすることにより、さらに前記ラインフィルタの磁気効率の向上や漏洩磁束低減を図ることができる。
【００２３】
なお、請求項３に記載した発明によると、前記ボビンの前記閉磁路磁芯と対面するつばの面に前記閉磁路磁芯の取付位置決め係止部と、前記ボビンの前記センター磁芯と対面するつばの面に前記センター磁芯の位置決係止部とを設けたり、請求項４に記載した発明よると、前記センター磁芯を前記ボビンの間に差し込み所定の位置まで挿入係止後、前記ボビンと前記閉磁路磁芯およびセンター磁芯を一体に固定するコアカバーを備えることにより、生産性の向上をして安価な前記ラインフィルタを提供することができる。
【００２４】
また、請求項５に記載した発明によれば、前記センター磁芯を高絶縁性を有するニッケル系フェライトまたはフェライト粉を樹脂で成形したフェライト樹脂、または、絶縁樹脂でカバーをすることによりコロナ放電による絶縁低下の起きない前記ラインフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示すラインフィルタの斜視図である。
【図２】図１に示したラインフィルタの側面断面図である。
【図３】図１に示したラインフィルタの分解斜視図である。
【図４】図１のラインフィルタをさらに詳しく示した分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るラインフィルタのノーマルモードノイズに起因する磁束の流れを示す磁気回路図である。
【図７】本発明に係るラインフィルタの使用時のノーマルモードノイズの伝播を示す電気回路図である。
【図８】本発明に係るラインフィルタのコモンモードノイズに起因する磁束の流れを示す磁気回路図である。
【図９】本発明に係るラインフィルタの使用時のコモンモードノイズの伝播を示す電気回路図である。
【図１０】本発明に係るラインフィルタの重畳電流−インダクタンス特性図である。
【符号の説明】
１０閉磁路磁芯
１１磁脚部
１２他磁脚部
２０、２１コイル
３０、３１ボビン
４０センター磁芯
４１（センター磁芯の）開口部
５０コアカバー
６０、６１端子

Claims

ロ字形の閉磁路磁芯と、前記閉磁路磁芯の一辺の磁脚部に嵌入された２個のボビンと、前記ボビンにはそれぞれコイルが巻回され、前記磁脚部と対向した他磁脚部を前記コイルの外周面に配置し、前記ボビンの間を仕切るように差し込まれたＵ字形のセンター磁芯と、前記センター磁芯の開口部の内側近傍に対面した一対の凸部を備え、前記磁脚部の側面を前記センター磁芯の凹部の底面に対面するように配置するとともに、前記センター磁芯の前記開口部近傍の凸部が対面して前記閉磁路磁芯の他磁脚部を挟むように配置されたコモンモードノイズとノーマルモードノイズを抑制することを特徴とするラインフィルタ。
前記センター磁芯の前記凸部の奥行寸法は、この凸部と対面する前記閉磁路磁芯の前記他磁脚部の断面厚さ寸法以上とした請求項１に記載のラインフィルタ。
前記ボビンの前記閉磁路磁芯と対面するつばの面に前記閉磁路磁芯の取付位置決め係止部と、前記ボビンの前記センター磁芯と対面するつばの面に前記センター磁芯の位置決め係止部とを設けた請求項１または請求項２に記載のラインフィルタ。
前記センター磁芯を前記ボビンの間に差し込み所定の位置まで挿入係止後、前記ボビンと前記閉磁路磁芯およびセンター磁芯を一体に固定するコアカバーを備えた請求項１乃至請求項３に記載のラインフィルタ。
前記センター磁芯を高絶縁性を有するニッケル系フェライトまたはフェライト粉を樹脂で成形したフェライト樹脂、または、絶縁樹脂でカバーをした請求項１乃至請求項４に記載のラインフィルタ。