JP6508702B2 - 出力ノイズ低減装置 - Google Patents

Description

本願に開示の技術は、磁性体コアに挿入される導体を流れる出力電圧等に混入するノイズを低減する出力ノイズ低減装置に関し、特に、磁性体コアに形成したスリットと他の部材との配置に関するものである。

スイッチング電源やその他の電子機器から導電バーを介して出力される出力電圧や出力信号には、電子機器等の動作周波数やその高調波周波数のスイッチングノイズが混入する場合がある。こうしたスイッチングノイズは、外部の電子機器などの供給機器に対して悪影響を及ぼす場合があり、抑制することが必要となる。従来、導電バーを流れる高周波のノイズ成分を除去するために、導電バーを磁性体コアに挿入してノイズフィルタを構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１２０５５９号公報

特許文献１に開示される出力ノイズ低減装置が備える磁性体コアは、導電バーを取り囲む円筒状に形成され、導電バーを流れる出力信号により周方向に向かう磁束が発生する。磁性体コアには、周方向に向かう磁路の一部を不連続とするスリットが形成されている。このスリットは、いわゆるコアギャップとして機能し、スリットの幅を変更することによって磁気抵抗を調整することが可能となる。しかしながら、この磁性体コアでは、周方向に向かって発生する磁束の一部が、スリットが形成された部分から漏れて漏れ磁束として発生する。

本願に開示される技術は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、ノイズ電流に起因して磁性体コアに発生する磁束を利用して出力信号に混入するノイズを効果的に低減できる出力ノイズ低減装置を提供することを目的とする。

本願に開示される技術に係る出力ノイズ低減装置は、磁性材料により形成され、貫通孔とスリットとを有する磁性体コアと、導電性材料により形成され、磁性体コアの貫通孔に挿入される導体と、磁性体コアの外方において、スリットに沿って設けられる信号経路と、を備え、スリットは、磁性体コアに比べて透磁率が低い領域で、且つコアギャップとして機能する領域を有し、信号経路は、導体に接地電位を供給する経路であって、当該導体と当該接地電位との間にコンデンサが接続された経路を含み、ノイズ電流が導体に流れることに応じて磁性体コアに発生する磁束のうち、スリットが形成された部分から漏れた漏れ磁束が信号経路を鎖交することによって、当該信号経路に誘導電流が発生する。

スリットは、透磁率の低い領域を有し、磁性体コアに発生した磁束に対する磁気抵抗となる。磁性体コアは、スリットによって磁気飽和が抑制される一方で、スリットが形成された部分から磁束の一部が漏れ出て、漏れ磁束が発生する。漏れ磁束は、磁性体コアのスリットが形成された部分を中心に放射状に広がりながら発生する。信号経路には、放射状に発生した漏れ磁束の一部が鎖交し、鎖交した漏れ磁束の磁束数に応じた誘導電流が発生する。従って、当該出力ノイズ低減装置では、例えば、信号経路の配置、向き、形状等を変更することによって、漏れ磁束に起因して発生した誘導電流を用いて、信号経路に流れるノイズ電流の一部又は全部を相殺することが可能となる。これにより、コアギャップとして形成したスリットから漏れ出た漏れ磁束を有効活用してノイズを低減することが可能となる。

また、当該出力ノイズ低減装置では、信号経路は、導体に接地電位を供給する経路であって、当該導体と当該接地電位との間にコンデンサが接続された経路を含む。

信号経路は、例えば、導体とグランドとを接続し、導体とグランドとの間にコンデンサが接続され、導体に流れる高周波のノイズ電流をＧＮＤに短絡させるフィルタ用の配線や基板等である。そして、磁性体コアのスリットから漏れ出た漏れ磁束によって、ノイズ電流に抗する誘導電流が、フィルタ用の配線等に発生する。これにより、フィルタ用の配線等（信号経路）に流して短絡させることが可能なノイズ電流の大きさが増大し、即ち、フィルタ経路において許容されるノイズ電流の大きさが増大し、ノイズをより効果的に低減することが可能となる。

また、本願の出力ノイズ低減装置において、透磁率の低い領域は、空気又はフレキシブルプリント基板が設けられることで透磁率を低く構成されている構成としてもよい。

これにより、空気又はフレキシブルプリント基板をスリットに設けることで、透磁率の低い領域の透磁率を、磁性体コアに比べてより確実に低くし、ノイズを効果的に低減することが可能となる。

本願に開示される技術に係る出力ノイズ低減装置によれば、ノイズ電流に起因して磁性体コアに発生する磁束を利用して出力信号に混入するノイズを効果的に低減できる。

実施形態に係る出力ノイズ低減装置の一例としてノイズフィルタモジュールをスイッチング電源に接続した場合の回路図である。 ノイズフィルタモジュールの分解斜視図である。 漏れ磁束によってリードフレームに発生する誘導電流を説明するための模式図である。 ノイズフィルタモジュールの側面図である。 磁性体コアの位置を比較するための比較例であり、比較例のノイズフィルタモジュールの側面図である。 別例のノイズフィルタモジュールの上面図である。 磁性体コアの位置を比較するための比較例であり、比較例のノイズフィルタモジュールの上面図である。 スリットの位置や数が異なる磁性体コアを備えたノイズフィルタモジュールのフィルタ特性を比較するためグラフである。 別例のノイズフィルタモジュールの斜視図である。 別例のノイズフィルタモジュールの前面図である。 別例のノイズフィルタモジュールの上面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本願に係る出力ノイズ低減装置の一例としてノイズフィルタモジュール１を示しており、スイッチング電源５の出力端子ＶＸと出力端子ＶＯとの間にノイズフィルタモジュール１を接続した場合の回路図を示している。スイッチング電源５は、アルミダイカスト製などの金属製筐体３に収納されている。スイッチング電源５は、例えば、車載用の電源であり、ハイブリッド車あるいは電気自動車等が備えるメインバッテリー（不図示）から供給される駆動系の電源電圧ＶＩＮの電圧値を降圧し、補機バッテリー（不図示）への電力供給を行う降圧型のスイッチング電源である。補機バッテリーは、オーディオ機器、エアコン機器、照明機器などの車内電装機器に電源電圧を供給する。

スイッチング電源５は、パワートランジスタ（不図示）を所定のスイッチング周波数ｆでオンオフ制御させることで所定電圧の出力を得る。スイッチング電源５では、このスイッチング動作にともなうパワートランジスタのオンオフによる電流経路の切り替えにより、スイッチング周波数ｆで高電圧と低電圧との間で交互に電圧変動が生ずる。また、スイッチング電源５では、負荷電流に応じた電流が電源電圧ＶＩＮ及び接地電位ＧＮＤに交互に断続して流れ電流変動が生ずる。従って、スイッチング電源５は、スイッチング動作による電圧変動と電流変動とが、スイッチング周波数ｆ及びその高調波周波数のスイッチングノイズを発生させるノイズ源となる場合がある。こうしたスイッチングノイズは、例えば、信号経路や接地配線を介して回り込む伝導性ノイズや容量結合など空間を介して伝搬する誘導性ノイズとして出力端子ＶＸに伝搬するおそれがある。

本実施形態のスイッチング電源５では、出力端子ＶＸにノイズフィルタモジュール１が接続されている。ノイズフィルタモジュール１は、スイッチング電源５の出力端子ＶＸと出力端子ＶＯとを結ぶ出力電圧の経路にチョークコイルＬ１が設けられ、出力端子ＶＯと接地電位ＧＮＤとの間にコンデンサＣ１が接続された、いわゆるＬＣフィルタの構造を有している。なお、スイッチング電源５におけるスイッチング周波数ｆは、出力される電力定格や各構成素子の仕様などに応じて定められる。例えば、車載用のスイッチング電源では、数１００ｋＨｚで動作するものがある。このため、スイッチング周波数ｆやその高調波周波数が、車載ＡＭラジオの周波数帯域に重なる場合があり、ノイズフィルタモジュール１は、これらの帯域で信号経路を伝搬するノイズを抑制することができる。

次に、ノイズフィルタモジュール１の形状・構造に関して説明する。図２はノイズフィルタモジュール１の分解斜視図である。図２に示すように、ノイズフィルタモジュール１は、導電バー１１、ボルト１７、磁性体コア１９、リードフレーム２１等を有している。図１に示すスイッチング電源５の出力端子ＶＸと出力端子ＶＯとを繋ぐ出力電圧の経路は、図２に示す導電バー１１で主に構成されている。導電バー１１は、一方向に長い矩形板状に形成されている。以下の説明では、図２に示すように、導電バー１１の長手方向を前後方向、導電バー１１の平板部分に対して垂直な方向を上下方向、前後方向及び上下方向に垂直な方向を左右方向と称して説明する。導電バー１１は、上方から見た場合に、前後方向に延びる略長方形状に形成されている。

導電バー１１は、例えば、銅、アルミ等の金属材料で形成されている。導電バー１１は、後方側（図２おける右側）の端部に、上下方向に貫通した接続孔１３が形成されている。導電バー１１は、この接続孔１３が、図１の金属製筐体３内に設けられたスイッチング電源５の出力端子ＶＸに接続される。

また、導電バー１１は、前方側（図２における左側）において、先端部が上方に向かって屈曲した屈曲部１５が形成されている。屈曲部１５は、第１湾曲部１５Ａと、ボルト接続部１５Ｂと、第２湾曲部１５Ｃとを有する。第１湾曲部１５Ａは、導電バー１１の先端部から連続して形成され所定の角度を以て上方に向かって湾曲している。ボルト接続部１５Ｂは、第１湾曲部１５Ａの先端部に連続して形成され、上下及び左右方向に平行な平面を有する。ボルト接続部１５Ｂは、前後方向に向かって貫通した挿通孔１５Ｄが中央部に形成されており、この挿通孔１５Ｄにボルト１７が固定される。第２湾曲部１５Ｃは、ボルト接続部１５Ｂの上端部から連続して形成され、所定の角度を以て後方に向かって湾曲して形成されている。

ボルト１７は、出力端子部１７Ａと、係止部１７Ｂとを有する。出力端子部１７Ａは、前後方向に延びる円柱形状をなし、その外周面には補機バッテリーなどの接続端子に対して螺合により固定するための雄ネジ（図示略）が設けられている。また、ボルト１７は、出力端子部１７Ａの後ろ側の端面に係止部１７Ｂが一体形成されている。係止部１７Ｂは、出力端子部１７Ａの前後方向に沿った中心軸から径方向に向かって広がり、出力端子部１７Ａに比べて大径となる円板状をなしている。従って、係止部１７Ｂの円の中心は、円柱形状の出力端子部１７Ａの中心軸上に位置している。

また、係止部１７Ｂは、前側（出力端子部１７Ａ側）の面に、係止部１７Ｂの軸方向に対して段差を設けた段差部１７Ｃが形成されている。段差部１７Ｃは、前方から見た形状が出力端子部１７Ａの回りを取り囲み、略星形に広がって形成されている。ボルト１７は、ボルト接続部１５Ｂの後方側から前方に向かって挿通孔１５Ｄに圧入され、この段差部１７Ｃが挿通孔１５Ｄ内に嵌め込まれることで固定される。

磁性体コア１９は、前後方向に貫通された中空部１９Ａを有する中空円筒状に形成されている。磁性体コア１９は、例えばフェライト等の磁性材料で形成されている。磁性体コア１９は、前後方向から見た形状が左右方向に広がる楕円形状をなす。従って、中空部１９Ａは、前後方向から見た形状が左右方向に広がる楕円形状をなし、左右方向の幅が導電バー１１に比べて大きくなっており、導電バー１１が挿通可能となっている。

一方、導電バー１１には、接続孔１３が形成された部分に比べて左右方向の幅が狭く形成されたコア取付部１１Ａが形成されている。コア取付部１１Ａは、導電バー１１の前後方向の略中央部から前端部付近まで、左右方向の幅が同一となるように形成されている。磁性体コア１９は、中空部１９Ａに導電バー１１を挿通して、中空部１９Ａの内側面と導電バー１１のコア取付部１１Ａとを対向させて配置することにより、チョークコイルＬ１（図１参照）を構成する。

また、磁性体コア１９は、左右方向で対向する部分であって上下方向の中央部に、内周面と外周面とを接続するスリット１９Ｂ，１９Ｃが設けられている。２つのスリット１９Ｂ，１９Ｃは、いわゆるコアギャップであり、磁性体コア１９の上下方向の中央部を通り、前後方向に沿って形成されている。従って、磁性体コア１９は、２つのスリット１９Ｂ，１９Ｃを間に挟んで、上方側の第１コア部１９Ｅと、下方側の第２コア部１９Ｆとに分離している。第１及び第２コア部１９Ｅ，１９Ｆは、スリット１９Ｂ，１９Ｃの各々が形成された部分に、前後方向及び左右方向に沿った端面が形成され、互いの端面が上下方向で対向している。

スリット１９Ｂ，１９Ｃは、磁性体コア１９の周方向に向かう磁路の一部を不連続としている。磁性体コア１９は、スリット１９Ｂ，１９Ｃの幅等を変更することによって磁気抵抗が調整され磁気飽和の発生を防止することが可能となる。また、ノイズフィルタモジュール１は、磁性体コア１９のスリット１９Ｂ，１９Ｃの幅を調整して磁気飽和を抑制することにより、ノイズ成分の除去に必要なチョークコイルＬ１のインダクタンスを確保することが可能となる。

また、磁性体コア１９は、磁性体材料を焼結して形成する場合には、焼結後の収縮によって歪み等が発生する虞がある。このため、磁性体コア１９を円筒形状に一体形成した場合には、焼結縮みによってコアの一部が破損する虞がある。これに対し、本実施形態の磁性体コア１９では、第１及び第２コア部１９Ｅ，１９Ｆを別々に製造することが可能となり、一体形成した場合に比べて焼結縮みによる影響を低減でき、コアの破損等を防止することが可能となる。

リードフレーム２１は、前後方向に対して直交する平面を有する板状に形成され、第１固定部２３、接続部２５、第２固定部２７を有している。リードフレーム２１は、導電性の良好な金属材料（例えば黄銅、銅等）で形成されている。第１固定部２３は、板状の部材の一部を切り欠いた切り欠き部２３Ａが形成されている。切り欠き部２３Ａは、前後方向から見た形状が矩形状となっている。切り欠き部２３Ａは、下端部の中央が開口するように形成されている。従って、第１固定部２３は、前後方向から見た形状が、下方が開口する略逆Ｕ字形状となっている。リードフレーム２１は、第１固定部２３の切り欠き部２３Ａ内に、挿通孔１５Ｄから前方に向かって突出する出力端子部１７Ａを挿入した状態で、第１固定部２３の後面がボルト接続部１５Ｂの前面に対して溶接等によって固着され、導電バー１１に対して固定される。リードフレーム２１は、第１固定部２３を介して導電バー１１と電気的に接続される。導電バー１１は、ボルト接続部１５Ｂの前面にリードフレーム２１が取り付けられることとなる。なお、上記したリードフレーム２１を、導電バー１１に取り付ける方法や位置等は一例であり、適宜変更可能である。例えば、リードフレーム２１は、第１固定部２３がボルト接続部１５Ｂの前面にネジ止めによって固定される構成でもよい。また、リードフレーム２１は、第１固定部２３がボルト接続部１５Ｂの後面に固定される構成でもよい。

リードフレーム２１の接続部２５は、チップコンデンサ２９が実装されることで第１固定部２３と第２固定部２７とを連結する。本実施例の接続部２５では、第１固定部２３の左右両側の各々に上下方向で対向する一組が設けられている。各接続部２５の左右方向の内側端部と、第１固定部２３の左右方向の外側端部とは、互いの間にスリット３１を設けて、チップコンデンサ２９が実装されている。同様に、各接続部２５の左右方向の外側端部と、第２固定部２７の内側端部とは、互いの間にスリット３５を設けて、チップコンデンサ２９が実装されている。

従って、左右方向で対向する２つの第２固定部２７のうち、１つの第２固定部２７と第１固定部２３との間には、４個のチップコンデンサ２９が実装されている。この４つのチップコンデンサ２９は、直列接続される２つを１組として、２組のチップコンデンサ２９が並列に実装されている。ここで、屈曲部１５及びボルト１７は、出力端子ＶＯ（図１参照）を構成する。また、第２固定部２７には、スイッチング電源５の金属製筐体３に螺合により締結される締結部材（ボルトなど）を介して接地電位ＧＮＤが供給されている。従って、チップコンデンサ２９はコンデンサＣ１（図１）を構成する。

第２固定部２７は、左右方向の内側端部に、内側に向かって突出する凸部２８が形成され、当該凸部２８にチップコンデンサ２９が実装される。また、第２固定部２７は、左右方向の外側端部が円弧状に形成されている。第２固定部２７は、モールドされたノイズフィルタモジュール１を金属製筐体３に固定するための不図示のボルト等を前後方向に挿入する固定孔２７Ａが形成されている。第２固定部２７は、固定孔２７Ａに挿入されたボルト等の締結部材を、金属製筐体３の取付け部に締め付けることによって固定される。

リードフレーム２１の形成は、例えば以下のような工程で行うことができる。まず、打ち抜き加工等で金属平板を打ち抜き、第１固定部２３、接続部２５、及び第２固定部２７が予定される部材が、互いに金属細線で架橋された状態で形成される。次に、チップコンデンサ２９を半田付け等により実装する。次に、第１固定部２３及び第２固定部２７の一部、チップコンデンサ２９、及び接続部２５を、樹脂材料等の絶縁材料によりモールドして、１次モールド部３３を形成する。１次モールド部３３には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルなどが使用される。第１固定部２３及び第２固定部２７の一部、チップコンデンサ２９、及び接続部２５は、１次モールド部３３が形成されることによって、相対位置が固定される。その後、金属細線の架橋部分を分断する。

また、ノイズフィルタモジュール１は、１次モールド部３３が形成されたノイズフィルタモジュール１を熱硬化性樹脂でさらにモールドした２次モールド部（図示略）が形成される。この２次モールド部は、磁性体コア１９の外周面の全体や、１次モールド部３３が形成されたリードフレーム２１の全体をモールドする。２次モールド部は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルなどが使用してインサート成形により形成される。２次モールド部は、第２固定部２７の固定孔２７Ａの位置に合わせて、ボルト等の締結部材が挿通される貫通孔が形成されている。この貫通孔には、第２固定部２７の一部が露出しており、ボルト等が直接接触した状態で締結されることでリードフレーム２１に接地電位ＧＮＤが供給される。

次に、磁性体コア１９とリードフレーム２１の位置関係について説明する。図３は、導電バー１１、磁性体コア１９及びリードフレーム２１を模式的に示している。導電バー１１は、上記したように、図１に示すスイッチング電源５の出力端子ＶＸと出力端子ＶＯとを繋ぐ出力電圧の経路を構成しており、スイッチング電源５のスイッチング動作にともなって生じるスイッチングノイズが、伝達性ノイズとして流れる。例えば、図３の白抜きの矢印で示す向き（前方向き）に、伝達性ノイズとしてノイズ電流４１が流れると、導電バー１１の周囲には磁界が発生する。この磁界によって導電バー１１の周囲を取り囲む磁性体コア１９には、右ネジの法則に従って黒塗りの矢印にて示す方向（磁性体コア１９の周方向）に向かって磁束４３が発生する。

導電バー１１に流れるノイズ電流４１が大きいほど強い磁界が発生し、磁性体コア１９は、磁気飽和し易くなる。磁性体コア１９は、磁気飽和してしまうと、ノイズの除去効果が低減する。そこで、磁性体コア１９には、コアギャップとしてスリット１９Ｂ，１９Ｃが設けられている。スリット１９Ｂ，１９Ｃは、透磁率の低い空気が存在する領域となり、磁性体コア１９に発生した磁束４３に対する磁気抵抗となる。磁性体コア１９は、スリット１９Ｂ，１９Ｃによって磁気飽和が抑制される一方で、スリット１９Ｂ，１９Ｃが形成された部分から磁束４３の一部が漏れ出て、漏れ磁束４５が発生する。

漏れ磁束４５の一部は、磁性体コア１９の前方側に設けられたリードフレーム２１を貫くように鎖交する、あるいは、リードフレーム２１の外周を取り囲むように鎖交する。また、リードフレーム２１は、ノイズフィルタモジュール１の前後方向に対して直交する平面を有する状態で配置されており、漏れ磁束４５の一部が基板の平面を直交する方向に向かって鎖交する。これにより、リードフレーム２１には、漏れ磁束４５に起因した電磁誘導によって誘導電流４７が発生する。一方、導電バー１１を流れるノイズ電流４１は、その一部又は全部がリードフレーム２１を通り、第２固定部２７の締結部材を介して金属製筐体３、即ちＧＮＤに向かって流れる。誘導電流４７は、このリードフレーム２１をＧＮＤに向かって流れるノイズ電流４１（図中のノイズ電流５１）の流れる向きとは、逆方向の向きに発生する。このため、ノイズ電流５１は、誘導電流４７によって、一部又は全部が相殺されることとなる。換言すれば、リードフレーム２１は、誘導電流４７によって相殺される分だけ余分に、ノイズ電流５１をＧＮＤに向けて流すことが許容される。その結果、ノイズをより低減することが可能となる。

さらに、磁束４３の磁束密度は、ノイズ電流４１の増加に比例して高くなる。また、漏れ磁束４５の磁束密度も、ノイズ電流４１の増加に比例して高くなる。このため、誘導電流４７は、ノイズ電流４１が大きくなるに従って大きくなって、ノイズ電流５１を抑制する。つまり、誘導電流４７によるノイズ電流５１の抑制効果は、ノイズ電流４１の大きさに比例して高まることとなる。これにより、ノイズ電流４１の増減に対して一定のノイズの抑制効果が期待できる。

次に、磁性体コア１９を、導電バー１１に対して固定する位置について説明する。図４は、ノイズフィルタモジュール１の側面図である。また、図５は、比較例のノイズフィルタモジュール１００の側面図である。本実施形態のノイズフィルタモジュール１は、磁性体コア１９とリードフレーム２１との前後方向における距離が、リードフレーム２１を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数に基づいて設定されている。

詳述すると、図４に示すように、漏れ磁束４５は、磁性体コア１９のスリット１９Ｂ，１９Ｃが形成された部分を中心に放射状に広がりながら発生する。リードフレーム２１には、放射状に発生した漏れ磁束４５の一部が鎖交し、鎖交した漏れ磁束４５の磁束数に応じた誘導電流４７が発生する。このため、誘導電流４７の大きさ、即ち、誘導電流４７によるノイズ低減効果は、リードフレーム２１を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数に依存する。

図５に示すノイズフィルタモジュール１００では、図４に示すノイズフィルタモジュール１に比べて磁性体コア１９とリードフレーム２１の前後方向における距離が離れている。ノイズフィルタモジュール１００のリードフレーム２１を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数は、ノイズフィルタモジュール１に比べて少なくなっている。このため、ノイズフィルタモジュール１００は、誘導電流４７が小さくなり、所望のノイズ低減効果が得られない虞がある。そこで、本実施形態のノイズフィルタモジュール１では、リードフレーム２１を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数に応じて磁性体コア１９の前後方向の位置が設定されており、より大きな誘導電流４７が発生する構造となっている。

なお、磁性体コア１９の位置は、磁性体コア１９から発生する漏れ磁束４５の発生態様をシミュレーションした結果などを検討して決定することが可能となる。また、磁性体コア１９は、前後方向の位置に限らず、上下方向や左右方向の位置も、漏れ磁束４５の発生態様（リードフレーム２１を鎖交する磁束数など）に応じて決定することが好ましい。

また、上記したノイズフィルタモジュール１の磁性体コア１９におけるスリット１９Ｂ，１９Ｃを設けた位置や数は、一例であり、適宜変更可能である。図６は、別例のノイズフィルタモジュール１１０の上面図である。なお、以下の説明では、上記実施形態のノイズフィルタモジュール１と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を適宜省略する。図６に示すノイズフィルタモジュール１１０が備える磁性体コア１１１には、左右方向で対向する部分にはスリットが設けられていない。即ち、磁性体コア１１１には、上記実施形態の磁性体コア１９のスリット１９Ｂ，１９Ｃに対応するものが形成されていない。また、磁性体コア１１１には、上下方向の上部に、内周面と外周面を接続するスリット１１１Ａが前後方向に沿って形成されている。従って、磁性体コア１１１は、１つのスリット１１１Ａのみが形成されている。

このノイズフィルタモジュール１１０では、磁性体コア１１１のスリット１１１Ａを形成した部分から発生する漏れ磁束４５によって、導電バー１１の屈曲部１５に誘導電流４７（図３参照）を発生させ、ノイズ電流４１を抑制することが可能となる。詳述すると、ノイズフィルタモジュール１１０は、スリット１１１Ａと前後方向において対向する位置に、屈曲部１５が配置されている。磁性体コア１１１から発生する漏れ磁束４５は、図６に示す向きに発生し、その一部が屈曲部１５を鎖交する。屈曲部１５には、上下方向の上方（図６における手前方向）に向かってノイズ電流４１が発生し、ボルト１７を介して補機バッテリーに向かって流れようとする。それに対し、漏れ磁束４５によって屈曲部１５に発生する誘導電流４７は、このノイズ電流４１を打ち消すように、上下方向の下方に向かって発生する。これにより、ノイズ電流４１の一部又は全部が誘導電流４７によって相殺されることとなる。

また、図６に示すノイズフィルタモジュール１１０においても、磁性体コア１１１とリードフレーム２１との前後方向の距離が、屈曲部１５を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数に基づいて設定されることで、効果的にノイズを除去することが可能となる。図７は、比較例のノイズフィルタモジュール１２０の上面図である。図７に示すノイズフィルタモジュール１２０では、図６に示すノイズフィルタモジュール１１０に比べて磁性体コア１１１とリードフレーム２１の前後方向における距離が離れている。このため、ノイズフィルタモジュール１２０は、屈曲部１５を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数がノイズフィルタモジュール１１０に比べて少なくなると、誘導電流４７が小さくなってしまう。この場合、図６に示すように、屈曲部１５を鎖交する漏れ磁束４５の磁束数がより多くなるように磁性体コア１１１をリードフレーム２１により近づけた配置とすることが好ましくなる。

一方で、本願の発明者らが様々な条件で、実際の測定やシミュレーション等をした結果では、図７に示すノイズフィルタモジュール１２０が、図６に示すノイズフィルタモジュール１１０に比べて優れたノイズ特性を示す場合もあった。これは、例えば、図６に示す構成では、磁性体コア１１１が屈曲部１５に近接しており、磁性体コア１１１から発生する漏れ磁束４５の広がり方に比べて、屈曲部１５の上下方向の幅が広いため、漏れ磁束４５が屈曲部１５を取り囲むように鎖交していないことが影響していると考えられる。この場合、リードフレーム２１と磁性体コア１１１との間を、一定の距離だけ空けて、屈曲部１５に対して漏れ磁束４５を鎖交させる（取り囲ませる）ことが有効となってくる。このため、磁性体コア１１１の位置を決定する場合には、図４及び図５の場合も含めて、漏れ磁束４５の広がり方に対する、漏れ磁束４５が鎖交する導体（屈曲部１５やリードフレーム２１）の幅を考慮する必要がある。つまり、磁性体コア１９及び磁性体コア１１１の最適位置を決定するには、漏れ磁束４５が鎖交する導体（リードフレーム２１など）と磁性体コア１１１との距離、導体の幅、漏れ磁束４５の発生態様などを考慮して、導体を鎖交する磁束数がより多くなるようにする必要がある。

また、磁性体コアの構成は、上記した磁性体コア１９や磁性体コア１１１に限らない。図８は、構造の異なる磁性体コア１９を用いてフィルタ特性を測定したグラフを示している。図８の縦軸は、導電バー１１を流れる出力電圧の挿入損失を示している。横軸は、周波数を示している。また、パターン１は、図６に示す上部にスリット１１１Ａのみが形成された磁性体コア１１１を用いた場合の測定結果である。また、パターン２は、図２に示す磁性体コア１９において、スリット１９Ｂを設けずに、スリット１９Ｃのみを設けた場合の測定結果である。即ち、磁性体コア１９の左右方向の一方（左側）のみにスリット１９Ｃを設けた場合である。また、パターン３は、図２に示す左右方向の両方にスリット１９Ｂ，１９Ｃが形成された磁性体コア１９を用いた測定結果である。

図８に示すように、各パターンともに、１０ｋＨｚから１０００ｋＨｚに向かって挿入損失が徐々に低減し、３００ｋＨｚから１０００ｋＨｚの周波数帯域において、特に、挿入損失が低減している。これは、所望の通過帯域（例えば、数１００ｋＨｚ）において、漏れ磁束４５によるノイズ（ノイズ電流４１）を抑制する高い効果が現れているものと考えることができる。さらに、２つのスリット１９Ｂ，１９Ｃを形成したパターン３では、他のパターン１，２に比べてより高いノイズ低減効果が現れていることが分かる。このため、２つのスリット１９Ｂ，１９Ｃを磁性体コア１９に設けて、リードフレーム２１をスリット１９Ｂ，１９Ｃと対向する位置に設けることで、より高いノイズ低減効果が得られるものと考えられる。

なお、図８に示す測定結果は、図４や図６に示すようなリードフレーム２１（屈曲部１５）と、磁性体コア１９，１１１との距離を、近くした条件で測定した結果である。上述した図６，図７の場合のように、屈曲部１５を取り囲むように漏れ磁束４５を鎖交させるために、屈曲部１５と磁性体コア１１１との間に、一定距離を空けることが有効な場合もある。このため、例えば、屈曲部１５やリードフレーム２１と、磁性体コア１９，１１１とを一定距離だけ離して測定した場合には、図８に示す結果とは異なり、パターン１が、パターン２，３に比べてより高いノイズ低減効果を示すことは十分に考えられる。

因みに、ノイズフィルタモジュール１は、出力ノイズ低減装置の一例である。スイッチング電源５は、電子機器の一例である。導電バー１１は、導体の一例である。中空部１９Ａは、貫通孔の一例である。リードフレーム２１は、導体に接地電位を供給する経路の一例である。図６に示す屈曲部１５は、導体を流れる信号を伝搬する経路の一例である。

なお、本願に開示される技術は上記実施形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、フィルタ構成として、チョークコイルＬ１の一端にコンデンサＣ１が接続された、いわゆるＬ型のフィルタ構成であったが、これに限定されず、例えば、π型、Ｔ型等のフィルタ構成を採用してもよい。

例えば、図９は、別例のノイズフィルタモジュール１３０の斜視図である。図９に示すノイズフィルタモジュール１３０は、いわゆるπ型のフィルタ構成であり、導電バー７１と、導電バー７１が挿入される磁性体コア７３と、フレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ基板」）７５とを備えている。導電バー７１は、前後方向に延びる矩形板状に形成されている。導電バー７１は、前後方向の各端部に、上下方向に貫通した接続孔７２が形成されている。導電バー７１は、接続孔７２の各々が、スイッチング電源５（図１参照）や補機バッテリーに接続される。

図１０に示すように、磁性体コア７３は、上下方向において互いに対向し、上下方向の間にＦＰＣ基板７５を挟持する第１コア部７７と、第２コア部７８とを備える。第１コア部７７は、ＦＰＣ基板７５の上方に位置し、上方に向かって湾曲した形状をなしている。第２コア部７８は、ＦＰＣ基板７５の下方に位置し、長方形板状に形成されている。第１及び第２コア部７７，７８は、前後方向及び左右方向の長さが略同一となるように形成されており、内周面によって前後方向に沿った中空部８１を形成している。導電バー７１は、ＦＰＣ基板７５の上面に当接した状態で中空部８１内に挿入されている。

図１１に示すように、ＦＰＣ基板７５は、上方から見た形状が前後方向に長い長方形状をなし、長方形状の外周部分に沿って配線パターン８３が、ＦＰＣ基板７５の上面と下面にそれぞれ形成されている。上面及び下面の各々に設けられた配線パターン８３は、上下方向に貫通して形成されたスルーホールにより、互いに電気的に接続されている。また、下面の配線パターン８３は、ＦＰＣ基板７５の前後方向の側縁部において、左右方向に沿って形成された部分の中央部が、ヒューズ（図示略）を介して導電バー７１の下面と電気的に接続されている。このヒューズは、例えば、後述するグランド端子８９からの過電流が導電バー７１を介してスイッチング電源５や補機バッテリーに回り込むのを防止するためのものである。従って、ＦＰＣ基板７５の上面に設けられた配線パターン８３は、スルーホール、下面の配線パターン８３、ヒューズを介して導電バー７１と電気的に接続されている。

また、ＦＰＣ基板７５は、左右方向の側縁部における前後方向の中央部に、２つのチップコンデンサ８５が表面実装されている。チップコンデンサ８５は、前後方向に並んで実装されている。配線パターン８３は、ＦＰＣ基板７５の左右方向の側縁部に形成された配線の前後方向の中央部が、２つのチップコンデンサ８５を介して互いに接続されている。また、ＦＰＣ基板７５は、上面のチップコンデンサ８５と同様に、下面にも同数のチップコンデンサ（図示略）が実装されている。

前後方向に並んで実装された２つのチップコンデンサ８５の中間ノードには、グランド端子８９が接続されている。グランド端子８９は、端子部９１と、湾曲部９３とを備える。端子部９１は、上方から見た形状が略正方形状をなす板状に形成されており、中央部に上下方向に沿って貫通した固定孔９１Ａが形成されている。端子部９１は、固定孔９１Ａに挿入した締結部材（ボルトなど）によって、接地電位を供給する部材等に固定される。グランド端子８９には、この締結部材を介して接地電位が供給される。湾曲部９３は、チップコンデンサ８５の中間ノードと、グランド端子８９の左右方向の内側端部とを接続する。従って、チップコンデンサ８５には、グランド端子８９を介して接地電位が供給される。湾曲部９３は、上下方向に向かってＳ字状に湾曲して形成されている（図１０参照）。なお、下面のチップコンデンサは、上面のチップコンデンサ８５と同様に、グランド端子８９の下面と接続されている。

このような構成のノイズフィルタモジュール１３０において、例えば、導電バー７１の後方側の接続孔７２をスイッチング電源５（供給元）に接続し、前方側の接続孔７２を補機バッテリー（供給先）に接続したとする。図９に示すように、導電バー７１に後方から前方に向かってノイズ電流９５が発生したとする。ノイズ電流９５は、その一部又は全部が、配線パターン８３を介してグランド端子８９に流れる。また、導電バー７１にノイズ電流９５が流れることで、導電バー７１を取り囲む磁性体コア７３には、周方向に向かう磁束９７が発生する。磁性体コア７３は、上下方向において第１コア部７７と、第２コア部７８とに分断されているため、ＦＰＣ基板７５を挟持する部分がコアギャップとなり漏れ磁束９９が発生する。漏れ磁束９９は、その一部が、ＦＰＣ基板７５の前後方向の端部に形成された配線パターン８３を鎖交する。これにより、配線パターン８３には、ノイズ電流９５を相殺する方向に向かって誘導電流が発生することとなる。従って、このような構成においても、上記したノイズフィルタモジュール１と同様の効果を得ることが可能となる。

また、本願における出力ノイズ低減装置は、容量素子（コンデンサＣ１など）を備えたＬＣ回路に限らず、チョークコイルＬ１のみの構成でもよい。例えば、本願における出力ノイズ低減装置を、電力や信号が流れるケーブルの外周部分に装着するフェライトコアを備えたノイズ対策部品に具現化してもよい。この場合、フェライトコアのコアギャップをケーブルに沿った方向とする構造が好ましい。

また、磁性体コア１９は、円筒形状に限らず、導電バー１１が挿入可能な他の形状でもよい。また、スリット１９Ｂ，１９Ｃを、磁性体コア１９に対して前後方向の全域に亘って形成せずに、例えば、リードフレーム２１と対向する前面部分のみに形成してもよい。このような構成においても、磁性体コア１９の前面に形成したスリット１９Ｂ，１９Ｃから発生した漏れ磁束４５をリードフレーム２１に鎖交させることが可能となる。

また、上記実施形態における部材の形状、配置や個数等は一例であり、適宜変更可能である。例えば、ボルト１７を、屈曲部１５の挿通孔１５Ｄに対して圧入によって固定したが、かしめ、溶着等によって固定してもよい。

次に、上記実施形態の内容から導き出される技術的思想について記載する。
（イ）金属製筐体に収容された電子機器からの出力信号を供給機器に出力し、前記出力信号に混入するノイズを低減する出力ノイズ低減装置であって、
磁性材料により形成され、第１コア部と、前記第１コア部と互いに対向する内周面により貫通孔を構成し前記第１コア部との間にスリットを設けて配置される第２コア部とを有する磁性体コアと、
導電性材料により形成され、前記磁性体コアの前記貫通孔に挿入され、挿入方向の一方の端部を前記電子機器に接続する接続部とし、他方の端部を前記供給機器に接続する出力部とする導電バーと、
平板状に形成され、平面の直交方向において互いに対向する前記第１及び第２コア部によって挟持され、前記導電バーに接地電位を供給する基板と、を備え、
ノイズ電流が前記導電バーに流れることに応じて前記磁性体コアに発生する磁束のうち、前記スリットが形成された部分から漏れた漏れ磁束が前記基板を鎖交することによって、当該基板に誘導電流が発生することを特徴とする出力ノイズ低減装置。

このような構成では、第１及び第２コア部のスリットが設けられた部分から発生する漏れ磁束が、接地電位を供給する基板を鎖交することによって、基板に誘導電流が発生する。これにより、当該出力ノイズ低減装置では、基板に流れるノイズ電流の一部又は全部が、誘導電流によって相殺される。従って、コアギャップとして形成したスリットから漏れ出た漏れ磁束を有効活用してノイズを低減することが可能となる。

１ ノイズフィルタモジュール
３ 金属製筐体
５ スイッチング電源
１９Ｂ，１９Ｃ スリット
１９ 磁性体コア
１１ 導電バー
２１ リードフレーム。

Claims (2)

1. 磁性材料により形成され、貫通孔とスリットとを有する磁性体コアと、
   導電性材料により形成され、前記磁性体コアの前記貫通孔に挿入される導体と、
   前記磁性体コアの外方において、前記スリットに沿って設けられる信号経路と、を備え、
   前記スリットは、
   前記磁性体コアに比べて透磁率が低い領域で、且つコアギャップとして機能する領域を有し、
   前記信号経路は、
   前記導体に接地電位を供給する経路であって、当該導体と当該接地電位との間にコンデンサが接続された経路を含み、
   ノイズ電流が前記導体に流れることに応じて前記磁性体コアに発生する磁束のうち、前記スリットが形成された部分から漏れた漏れ磁束が前記信号経路を鎖交することによって、当該信号経路に誘導電流が発生することを特徴とする出力ノイズ低減装置。
2. 前記透磁率の低い領域は、
   空気又はフレキシブルプリント基板が設けられることで透磁率を低く構成されていることを特徴とする請求項１に記載の出力ノイズ低減装置。

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