JPH11219832A - ノイズフィルタ用チョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズ低減特性としてノーマルモードノイズ
とコモンモードノイズのいずれをも有効に低減し、又ノ
イズ低減特性をチョークコイルの基本構造を変えること
なく容易に変更可能としたノイズフィルタ用チョークコ
イルを得る。 【解決手段】 ノイズフィルタ用チョークコイルは、磁
性体材料の２つのＥ形コア２ａ、２ａによりＥＥ形コア
２を構成し、中央磁脚７にそれぞれ同一巻数のコイル
３、４を負荷電流による磁束の方向が互いに同方向にな
るように巻回し、各磁脚の隙間５に所定厚さのシート状
磁性体８ａ又はシート状磁性体８ａと、これを２枚の絶
縁フィルム８ｂ、８ｂで挟んで挿入して所定の磁気結合
を得、ノーマル及びコモンモードノイズのいずれをも有
効に低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種電子機器で
発生し電源供給側へ、あるいは電源供給側から電子機器
に影響を及ぼすノイズを除去するためのノイズフィルタ
用チョークコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】各種電子機器へ電源を供給する入力ライ
ンでは、電子機器の内部で発生するリプルノイズが電源
供給側へ影響を及ぼしたり、あるいはこのようなノイズ
を含む電力がその電子機器へ入力されることにより、ノ
イズ妨害の影響を受けることがあり、このようなノイズ
を除去するため一般に入力ラインにノイズフィルタが挿
入される。

【０００３】このノイズフィルタは、一般にコンデンサ
とコイルを組み合わせたもので構成され、特にコイルは
チョークコイルが多く用いられる。このようなチョーク
コイルの一例を図２に示す。図示のものは内鉄形と呼ば
れるもので、１は商用交流電源、２は２つのＥ形コア２
ａ、２ａを向かい合わせて形成されるＥＥ形コアであ
り、珪素鋼板等の磁性体が用いられる。３、４は同一巻
き数から成る２つのコイルで、ＥＥ形コアの外側脚部に
それぞれ巻回され、２つのコイルの負荷電流による磁束
の方向が点線矢印で示すように互いに相加わるように結
線されている。

【０００４】５ａ、５ｂは隙間であり、磁束の飽和を防
ぐため２つのＥ形コア間にフィルムやペーパを挟んで必
要な隙間５ａ、５ｂを構成している。６は負荷である。
又２つのＥ形コア２ａ、２ａの中央磁脚７は隙間なしと
してコイル間の磁気結合を減少させるように設けられて
いる。

【０００５】なお、図示省略しているが上記内鉄形に属
するものとして、珪素鋼板からなる２つのＵ形コアを対
向配置し、その上に薄いフェライトからなる２つのＥ形
コアを重ねてその外脚にコイルを巻回したものもある。
この構造により電源周波数の高調波及びＥＭＩ領域で有
効なインピーダンスを生ずる。

【０００６】図３は外鉄形と呼ばれるものの例である。
コアは２つのＥＥ形コア又は日字形コアとされ、フェラ
イト等の高透磁率の磁性体が用いられる。中央磁脚７に
巻回されたコイル３、４は同一巻数で、（ａ）に示すよ
うに、負荷電流Ｉｎによる磁束の方向が互いに打ち消す
方向となるように巻回されている。このような外鉄形の
チョークコイルの一例は、例えば特開平７−２８８２１
１号公報に示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にスイ
ッチング装置などの入力ラインを伝搬するノイズには、
入力ラインの２本のコードを往復するようにライン上を
流れるノーマルモードノイズ電流Ｉｎと、電子機器など
で発生したノイズがそのアースを通過してライン途中に
入り込み２本のライン上を同一方向に流れて発生源に戻
るコモンモードノイズ電流Ｉｃとがある。

【０００８】上述した内鉄形のチョークコイルの例で
は、ノーマルモードノイズは有効に低減されるが、コモ
ンモードノイズは磁束の方向が打消し合うためインダク
タンスＬｃが小さく低減効果はほとんどない。反対に、
外鉄形の例では、図３（ｂ）に示すように、負荷ループ
に生じるノーマルモードノイズに対してはインダクタン
スＬｎは小さくノイズ低減効果はほとんどないが、コモ
ンモードノイズに対しては磁束の方向が同方向となるた
め、コモンモードノイズのインダクタンスＬｃが大きく
ノイズ低減が有効に行われる。

【０００９】このように、内鉄形はノーマルモードノイ
ズ、外鉄形はコモンモードノイズを有効に低減するが、
それぞれもう一方のノイズを有効に低減できないから、
両方のノイズを有効に低減するためには内鉄形と外鉄形
の２つのチョークを使用することになる。

【００１０】また、入力ラインに用いられる電子機器に
よってはノイズフィルタに要求されるノイズ低減特性は
ノーマルモードとコモンモードの双方に同じ比率で有効
でなくともよい場合があり、例えばノーマルモードのイ
ンダクタンスＬｎに対しコモンモードのインダクタンス
Ｌｃが数分の一程度でよい場合がある。

【００１１】しかし、上述した従来の内鉄形、外鉄形で
インダクタンスの比率は、使用されるラインで要求され
るノイズ低減特性に合致せず、その比率を変えようとす
ると、例えば内鉄形では中央磁脚の断面積を変えたり、
外鉄形では２つのコイルの間隔を変えるなどの製作の始
めからやり直す必要があり、結局インダクタンスの比率
を変えることは非常に困難である。

【００１２】この発明は、ノーマル及びコモンモードノ
イズのいずれもノイズ低減特性として有効に低減でき、
チョークコイルの基本構造を変えることなくノイズ低減
特性の割合を容易に変更可能なノイズフィルタ用チョー
クコイルにより上記問題を解決することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、磁性体材料の２つのＥ形コアを対
向配置してＥＥ形コアを構成し、Ｅ形コアの中央磁脚の
それぞれに同一巻数のコイルを負荷電流による磁束の方
向が互いに同方向となるように巻回し、Ｅ形コアの各磁
脚が向い合う面間に所定寸法の隙間を設け、その各磁脚
の隙間にシート状磁性体を挿入して成るノイズフィルタ
用チョークコイルの構成としたのである。

【００１４】かかる構成のノイズフィルタ用チョークコ
イルによれば、次のようにノイズ妨害が除去される。Ｅ
Ｅ形のコアには、その中央磁脚のそれぞれに同一巻数の
コイルが巻回されており、このため外部電源回路から供
給された負荷電流が流れるとそれぞれのコイルによる磁
束が互いに同方向となる。従って、外部電源回路からノ
ーマルモードノイズが入力されてもノーマルインダクタ
ンスにより有効に低減されて負荷の電子機器へノイズ妨
害の影響が及ぶのが防止される。

【００１５】一方、負荷の電子機器などで生じたコモン
モードノイズは、アース端子を介して負荷へ至る２つの
ライン上を同一方向に伝搬されてコイルへ至り、コモン
モード電流によって生じるそれぞれのコイルによる磁束
が互いに逆方向になるが、２つのＥ形コアとシート状磁
性体により２つの独立したＥ形磁路を形成する。従って
有効なコモンインダクタンスを生じコモンモードノイズ
が外部電源回路へ伝搬されるのが防止される。

【００１６】又、ＥＥ形コアの各磁脚の隙間にはシート
状磁性体が挿入されるため、このシート状磁性体の厚み
を所定厚みにすればノーマル、又はコモンモードノイズ
に対しチョークコイルの基本形状はそのままでそれぞれ
必要なインダクタンス値を得ることができる。シート状
磁性体と共に絶縁フィルムを挿入するようにしてもよ
い。

【００１７】

【実施の形態】以下、この発明の実施形態について図面
を参照して説明する。図１に実施形態のノイズフィルタ
用チョークコイルの概略構成図を示す。図中の符号１〜
７は従来例のものと基本的に同じ部材であり、以下では
異なる点を中心に説明する。中央磁脚７に巻回された２
つのコイル３、４は同一巻数のコイルであるが、コイル
に流れる負荷電流による磁束の方向が互に同方向で相加
わるように巻かれている。

【００１８】磁束の方向を同方向とするためのコイルの
巻き方として、図示の例ではコイル４は、その巻方向を
コイル３と同一方向とし、図３の場合と反対に、コイル
基端側を電源ラインに、コイル先端側を負荷ラインに接
続している。図示省略しているが、図示の例とは逆に、
コイル４はその巻方向をコイル３と逆方向とし、コイル
基端側を負荷ラインに、コイル先端側を電源ラインに接
続したものとしてもよい。

【００１９】又、２つのＥ形コア２ａ、２ａの中央磁
脚、２つの外磁脚のそれぞれが向い合う各端面間には所
定寸法（例えば１〜２ｍｍ）の隙間５が設けられてい
る。この隙間５には２つのコイル３、４による磁気結合
の度合を調整するためのシート状磁性体８ａと、これを
挟んで負荷電流による磁束飽和を防止するための２枚の
絶縁フィルム８ｂ、８ｂが適宜厚さで挿入される。

【００２０】シート状磁性体８ａとして、例えばフェラ
イトのような高透磁性の材料が用いられる。また、隙間
５にはシート状磁性体８ａのみを挿入するようにしても
よい。

【００２１】上記の構成とした実施形態のノイズフィル
タ用チョークコイルは次のようにノイズ妨害を除去す
る。図示のように外部の電源供給側から上記チョークコ
イルを設けた入力ラインへノーマルモードノイズ電流Ｉ
ｎが負荷電流に乗って入力されたとすると、この電流Ｉ
ｎによる磁束の方向は、図中の点線矢印で示すように、
同方向で相加わる方向に生じる。このため、十分な値の
ノーマルインダクタンスＬｎによりノーマルモードノイ
ズが十分有効に低減され、従って外部からのノーマルモ
ードノイズは負荷にノイズ妨害の影響を与えない。

【００２２】一方、電子機器の負荷６で生じたコモンモ
ードノイズ電流Ｉｃは、負荷に接続された２つのライン
上を同一方向へ伝搬し、２つのコイル３、４を通過する
が、その際生じる磁束は互いに逆方向となるが、シート
状磁性体８ａとＥ形コア２ａ、２ａとでそれぞれ独立し
た磁路を構成する。従ってコモンモードノイズについて
も十分な値のコモンインダクタンスＬｃにより十分有効
な低減効果を生じる。

【００２３】このように、ノーマル、コモンモードノイ
ズのいずれにも有効な低減効果を有するが、この実施形
態のチョークコイルを用いたノイズフィルタとしてのノ
イズ低減特性は、その用途に応じて種々異なる。このよ
うな場合、この実施形態では上記隙間５に挿入されるシ
ート状磁性体８ａ又はこの磁性体８ａと絶縁フィルム８
ｂ、８ｂの厚みを変えると、コイル間の結合係数Ｋが変
化するから、これにより、コイルのノーマルインダクタ
ンスＬｎとコモンインダクタンスＬｃを種々に変化させ
ることができる。

【００２４】それぞれのインダクタンスＬと結合係数Ｋ
との関係が次の近似式で表される。但し、Ｌは１つのコ
イル３についてのインダクタンスである。

【００２５】Ｌｎ≒２Ｌ（１＋Ｋ） Ｌｃ≒Ｌ（１−Ｋ）／２ 上記説明から分るように、シート状磁性体８ａ又はこの
磁性体８ａと絶縁フィルム８ｂ、８ｂの厚みを変えるこ
とによって種々のノイズ低減特性が得られるから、予め
磁性体８ａ又は磁性体８ａと絶縁フィルム８ｂ、８ｂと
して種々の厚みのものを用意しておけば、必要なノイズ
低減特性の要求に応じてそれらの挿入される厚みを選択
することにより対応できることとなる。

【００２６】なお、上式によって得られるコイルのイン
ダクタンスと結合係数Ｋの値は理論値であるから、かか
る理論値に対応する厚みのものに対して実際のＬ、Ｋを
実測して求めておき、その実測により得られたノイズ低
減特性の挿入物をその用途に応じて適宜選択するとよ
い。

【００２７】又、上記実施形態では隙間５は２つのＥ形
コア２ａ、２ａの中央磁脚、２つの外磁脚の互に向かい
合う端面間にそれぞれ同一寸法の隙間５を設けるとした
が、隙間５は中央磁脚７と７の間にのみ設け、その隙間
５にシート状磁性体８ａ又はシート状磁性体８ａと２枚
の絶縁フィルム８ｂ、８ｂを挿入するようにしてもよ
い。

【００２８】

【実施例】上記実施形態で説明したシート状磁性体８ａ
としてフェライトを用いて所定の厚みに対する結合係数
Ｋとの関係を測定した。この場合、ノイズフィルタ用の
チョークコイルとしての必要特性を Ｌｎ（ノーマルインダクタンス）＝１０ｍＨ Ｌｃ（コモンインダクタンス）＝１．８ｍＨ と仮定し、これに対応する磁性体８ａと結合係数Ｋの値
を実測により以下のように得た。

【００２９】まず、上記Ｌｎ、Ｌｃとなるコイルのイン
ダクタンスＬと結合係数Ｋを前述の理論式から求める
と、 Ｋ＝０．１６ Ｌ＝４．４ｍＨ となる。

【００３０】この値を実現するためにコア形状ＥＥ２
８、厚さ１０ｍｍとし、シート状磁性体（フェライト）
８ａの厚みを１．０ｍｍ、０．５ｍｍとして結合係数Ｋ
の値を実測すると 磁性体厚み（ｍｍ） 結合係数（Ｋ） １．０ ０．０７８ ０．５ ０．１２８ が得られた。

【００３１】上記実測値から磁性体厚みとして０．５ｍ
ｍ程度のものが目標値に近いことが分る。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
ノイズフィルタ用チョークコイルは２つのＥ形コアによ
るＥＥ形コアの中央磁脚のそれぞれに同一巻数のコイル
を負荷電流による磁束の方向が互いに同方向になるよう
に巻回し、各磁脚の間に設けた隙間にシート状磁性体を
挿入したものから成り、このため、シート状磁性体の厚
みを適宜厚みとすることによりノイズ低減特性を与えて
有効に低減することができ、従ってチョークコイルの基
本構造を変更することなくシート状磁性体の厚みを変え
るだけでノイズフィルタとしての必要な低減特性を得る
ことができるという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のノイズフィルタ用チョークコイルの
概略構成図

【図２】実施例のノイズフィルタ用チョークコイルの概
略構成図

【図３】他のノイズフィルタ用チョークコイルの概略構
成図

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ２ ＥＥ形コア ３、４ コイル ５ 隙間 ６ 負荷 ７ 中央磁脚 ８ａ シート状磁性体 ８ｂ 絶縁フィルム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体材料の２つのＥ形コアを対向配置
   してＥＥ形コアを構成し、Ｅ形コアの中央磁脚のそれぞ
   れに同一巻数のコイルを負荷電流による磁束の方向が互
   いに同方向となるように巻回し、Ｅ形コアの各磁脚が向
   い合う面間に所定寸法の隙間を設け、その各磁脚の隙間
   にシート状磁性体を挿入して成るノイズフィルタ用チョ
   ークコイル。
2. 【請求項２】 前記隙間にさらに絶縁フィルタを挿入す
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のノイズ
   フィルタ用チョークコイル。
3. 【請求項３】 前記隙間をＥ形コアの中央磁脚が向い合
   う面間にのみ設けるようにしたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載のノイズフィルタ用チョークコイル。