JP2007215377A - ノイズフィルタおよび複合コイル - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて安定した周波数特性を得ることができるノイズフィルタ、およびそのノイズフィルタの部品として使用可能な複合コイルを提供する。
【解決手段】第１および第２の巻線１１，１２が巻かれた第１のコア４０における外周面の一部分に、第３の巻線１３を巻く。これにより、第３の巻線１３を別の第３のコアに巻いた構成にした場合に比べて、部品点数を削減でき、また、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて、安定した周波数特性を得ることができる。また、第１のコア４０と第２のコア５０とを互いの外周面の一部分が対向するように並列配置する。対向する外周面同士の間隔Ｄや対向面積を調整することで第３の巻線１３によるインダクタンス値Ｌ３の調整を容易に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、２本の導電線間に伝搬するノイズを抑制するノイズフィルタ、およびノイズフィルタの部品として使用可能な複合コイルに関する。

スイッチング電源、インバータ、照明機器の点灯回路等のパワーエレクトロニクス機器は、電力の変換を行う電力変換回路を有している。電力変換回路は、直流を矩形波の交流に変換するスイッチング回路を有している。そのため、電力変換回路は、スイッチング回路のスイッチング周波数と等しい周波数のリップル電圧や、スイッチング回路のスイッチング動作に伴うノイズを発生させる。このリップル電圧やノイズは他の機器に悪影響を与える。そのため、電力変換回路と他の機器あるいは線路との間には、リップル電圧やノイズを低減する手段を設ける必要がある。

また、最近、家庭内における通信ネットワークを構築する際に用いられる通信技術として電力線通信が有望視され、その開発が進められている。電力線通信は、電力線に高周波信号を重畳して通信を行う。この電力線通信では、電力線に接続された種々の電気・電子機器の動作によって、電力線上にノイズが発生し、このことが、エラーレートの増加等の通信品質の低下を招く。そのため、電力線上のノイズを低減する手段が必要になる。また、電力線通信では、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する必要がある。

なお、２本の導電線を伝搬するノイズには、２本の導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモード（ディファレンシャルモード）ノイズと、２本の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズとがある。

これらのノイズを抑制するために、電源ラインや信号ラインなどにラインフィルタを設けることが有効である。ノーマルモード用のラインフィルタとしては、ライン上に配置されたインダクタンス素子とライン間に配置されたキャパシタとを組み合わせたＬＣ共振回路を利用したものがよく知られている。特許文献１には、２本の導電線のそれぞれに、磁気的に結合した２つのコイル部分からなるインダクタンス素子を配置し、それら２本の導電線に設けられたインダクタンス素子の間に１つのキャパシタを接続した構成のノーマルモード用のフィルタ回路が開示されている。特許文献２には、２本の導電線の一方に磁気的に結合した２つのコイル部分からなるインダクタンス素子を配置し、そのインダクタンス素子と他方の導電線との間に１つのキャパシタを接続した構成のノーマルモード用のフィルタ回路が開示されている。

特許文献１および特許文献２に記載のフィルタ回路に対し、さらにフィルタ性能を向上させた回路として、特許文献３に記載の回路がある。特許文献３には、第１の導電線に挿入された巻線と、インダクタおよびキャパシタからなり一端が前記巻線の途中に接続された直列回路とを組み合わせたノーマルモード用のフィルタ回路が開示されている。図１２は、その回路構成を示している。このフィルタ回路は、一対の端子１Ａ，１Ｂと、他の一対の端子２Ａ，２Ｂと、端子１Ａ，２Ａ間を接続する第１の導電線３と、端子１Ｂ，２Ｂ間を接続する第２の導電線４とを備えている。また、第１の導電線３に挿入された巻線１１１と、直列に接続されたインダクタ１１３およびキャパシタ１１４よりなり、一端が巻線１１１の途中（例えば中点）に接続され、他端が第２の導電線４に接続された直列回路１１５とを備えている。インダクタ１１３はコア１１３Ｂとそれに巻かれる第３の巻線１１３Ａとを有し、その一端が巻線１１１の途中に接続されている。巻線１１１は、直列回路１１５との接続点を境界として第１の巻線部分１１１Ａと第２の巻線部分１１１Ｂとを有し、それらが共通の第１のコア１１２に巻かれている。直列回路１１５による直列共振回路を利用している点で、特許文献１および特許文献２に記載のフィルタ回路と異なっている。

以下、このフィルタ回路の動作を、第１の巻線部分１１１Ａと第２の巻線部分１１１Ｂとによって形成されるインダクタンスが互いに同一の値で、直列回路１１５におけるキャパシタ１１４のインピーダンスが無視できるほど小さい低インピーダンスであるものとして説明する。このフィルタ回路では、端子１Ａ，１Ｂ間（第１および第２の導電線３，４間の第１の巻線部分１１１Ａ側）にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加されると、この電圧Ｖｉは、第１の巻線部分１１１Ａと直列回路１１５の主にインダクタ１１３とによって分圧され、第１の巻線部分１１１Ａの両端間とインダクタ１１３の両端間とにそれぞれ同一向きの所定の電圧Ｖ１，Ｖ３が発生する。なお、図中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。第１の巻線部分１１１Ａと第２の巻線部分１１１Ｂは、共通の同じ第１のコア１１２に巻かれ互いに磁気的に結合されているので、第１の巻線部分１１１Ａの両端間に発生した電圧Ｖ１に応じて、第２の巻線部分１１１Ｂの両端間にも電圧Ｖ１と同一の電圧Ｖ２が発生する。直列回路１１５の一端は第１の巻線部分１１１Ａと第２の巻線部分１１１Ｂとの間に接続されていることから、第２の巻線部分１１１Ｂの両端間に発生する電圧Ｖ２の向きは、インダクタ１１３の両端間に発生する電圧Ｖ３の向きとは逆方向となり、それらの電圧が互いに相殺される。その結果、端子２Ａ，２Ｂ間（第１および第２の導電線３，４間の第２の巻線部分１１１Ｂ側）の電圧Ｖｏは、端子１Ａ，１Ｂ間に印加された電圧Ｖｉよりも小さくなる。逆に、端子２Ａ，２Ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｏが印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１Ａ，１Ｂ間の電圧Ｖｉは、端子２Ａ，２Ｂ間に印加された電圧Ｖｏよりも小さくなる。

図１３は、図１２のフィルタ回路を平衡タイプの回路、すなわち、第１および第２の導電線３，４上に平衡信号が伝送されるような回路に適用した場合の回路構成を示している。このフィルタ回路は、図１２の構成に対してさらに、第２の導電線４に挿入された巻線１２１を備え、直列回路１１５の他端をその巻線１２１の途中（例えば中点）に接続している。巻線１２１は、直列回路１１５との接続点を境界として第４の巻線部分１２１Ａと第５の巻線部分１２１Ｂとを有し、それらが共通の第２のコア１２２に巻かれている。
特許第２７８４７８３号公報 特開２００５−５７８９３号公報 特開２００５−１１７２１８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のフィルタ回路に対し、さらにフィルタ性能を向上させるために図１３のフィルタ回路を実際に実現しようとすると、以下のような問題が生ずる。図１４は、図１３のフィルタ回路の具体的な構成例を示している。この構成例では、第１のコア１１２を例えば２つのＥ形コア１３１Ｅ，１３２Ｅを組み合わせて全体として日の字形状としている。そしてその中脚部に巻線１１１を巻いている。第２のコア１２２も同様に、例えば２つのＥ形コア１４１Ｅ，１４２Ｅを組み合わせて全体として日の字形状とし、その中脚部に巻線１２１を巻いている。そして、巻線１１１の途中と巻線１２１の途中に引き出し用の導電線を接続し、その引き出し線に直列回路１１５のインダクタ１１３とキャパシタ１１４とを接続している。このような構成の場合、第１の導電線３に挿入された巻線１１１と、第２の導電線４に挿入された巻線１２１と、直列回路１１５のインダクタ１１３を構成する巻線１１３Ａとがそれぞれ別々のコアに巻かれることになる。そのため、設計上、各コアを同一材料であるものとして回路値を設定しても、実際には製造条件の違いにより各コアの材質に違いが生じやすく、設計上の所望の周波数特性（インピーダンス特性）を得にくいという問題がある。また、直列回路１１５のインダクタ１１３を別部品として構成しているため、部品点数が増えてしまうという問題がある。さらに、第１および第２の導電線３，４上の巻線１１１，１２１の途中に引き出し用の接続点を設ける必要があり、製造上、煩雑である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造が容易で、製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて安定した周波数特性を得ることができるノイズフィルタ、およびそのノイズフィルタの部品として使用可能な複合コイルを提供することにある。

本発明によるノイズフィルタは、第１の導電線に挿入された第１の巻線と、一端が第１の巻線の一端に接続され、第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線と、第１の巻線および第２の巻線が共通に巻かれた第１のコアと、第３の巻線およびキャパシタを含み、一端が第２の巻線の他端に接続された直列回路と、第２の導電線に挿入された第４の巻線と、一端が第４の巻線の一端に接続されると共に他端が直列回路の他端に接続され、第４の巻線に磁気的に結合された第５の巻線と、第４の巻線および第５の巻線が共通に巻かれた第２のコアとを備えている。そして、第３の巻線が、第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方のコアの外周面の少なくとも一部分に巻かれ、かつ、その部分において他の巻線による磁界に直交する磁界を発生するようにいずれか一方のコアに巻かれているものである。

本発明によるノイズフィルタでは、第３の巻線が第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方のコアの外周面の少なくとも一部分に巻かれることで、第３の巻線を別の第３のコアに巻いた構成にした場合に比べて、部品点数が削減されると共に、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきが抑えられ、安定した周波数特性が得られる。また、直列回路の一端を、第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線の他端に接続し、直列回路の他端を、第４の巻線に磁気的に結合された第５の巻線の他端に接続したことで、１つの巻線の途中に接続点を設けてそこに直列回路を接続する構成に比べて、製造が容易となる。
また、本発明によるノイズフィルタでは、等価的に、第１のコアと第１および第２の巻線とによって第１の導電線上に直列的に２つのインダクタが形成される。また、一端がそれら２つのインダクタの間に接続され、他端が直列回路の一端に接続されるようなインダクタ成分が形成される。同様に、等価的に、第２のコアと第４および第５の巻線とによって第２の導電線上に直列的に２つのインダクタが形成される。このような等価回路を形成し、良好な周波数特性を得るために、第１および第２の巻線の結合度は強い方が好ましい。また、第４および第５の巻線の結合度も強い方が好ましい。しかし、第３の巻線は他の巻線に対して結合度は弱い方が好ましい。本発明によるノイズフィルタでは、第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方のコアの外周面の少なくとも一部分において、第３の巻線が、他の巻線（第１および第２の巻線、または第４および第５の巻線）による磁界に直交する磁界を発生するように巻かれていることで、第３の巻線が巻かれた第１のコアまたは第２のコアにおいて、他の巻線との結合度が弱められる。

ここで、本発明によるノイズフィルタにおいて、第１のコアと第２のコアとが互いの外周面の一部分が対向するように並列配置され、第３の巻線が、少なくとも第１のコアおよび第２のコアにおける対向する外周面に巻かれていても良い。この場合において、第１のコアおよび第２のコアが、互いの対向する外周面同士が間隔を空けて対向配置されていても良い。または、第１のコアおよび第２のコアが、互いの対向する外周面同士が接触するように対向配置されていても良い。
これにより、第３の巻線によるインダクタンス値の調整が容易となる。例えば対向する外周面同士の間隔や対向面積を調整することでインダクタンス値の調整が行える。

また、本発明によるノイズフィルタにおいて、第１のコアおよび第２のコアがそれぞれ、中脚部を有する形状であり、第１の巻線および第２の巻線が第１のコアの中脚部に共通に巻かれ、第４の巻線および第５の巻線が第２のコアの中脚部に共通に巻かれるような構成であっても良い。そして、第３の巻線が、少なくとも第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方における中脚部に直交する外周面に巻かれていても良い。

また、本発明によるノイズフィルタにおいて、第１のコアおよび第２のコアが全体として中空部を有する四角形状であり、第１の巻線および第２の巻線が第１のコアの１つの辺に共通に巻かれ、第４の巻線および第５の巻線が第２のコアの１つの辺に共通に巻かれるような構成であっても良い。そして、第３の巻線が、少なくとも第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方における１つの辺に直交する他の辺の外周面に巻かれていても良い。

本発明による複合コイルは、第１の巻線と、一端が第１の巻線の一端に接続され、第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線と、第１の巻線および第２の巻線が共通に巻かれたコアと、コアの外周面の少なくとも一部分に巻かれ、かつ、その部分において他の巻線による磁界に直交する磁界を発生するようにコアに巻かれた第３の巻線とを備えたものである。

本発明による複合コイルでは、第３の巻線がコアの外周面の少なくとも一部分に巻かれているので、例えばノイズフィルタを形成する場合において第３の巻線を別のコアに巻いてフィルタを形成した場合に比べて、部品点数を削減できると共に、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきが抑えられ、安定した周波数特性が得られる。また第２の巻線を第１の巻線の一端に接続したことで、１つの巻線の途中に接続点を設けた場合に比べて、製造が容易となる。

本発明のノイズフィルタによれば、第３の巻線を第１のコアおよび第２のコアのいずれか一方のコアの外周面の少なくとも一部分に巻くようにしたので、第３の巻線を別の第３のコアに巻いた構成にした場合に比べて、部品点数を削減でき、また、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて、安定した周波数特性を得ることができる。また、直列回路の一端を第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線の他端に接続し、直列回路の他端を第４の巻線に磁気的に結合された第５の巻線の他端に接続するようにしたので、１つの巻線の途中に接続点を設けてそこに直列回路を接続する構成に比べて、製造が容易となる。

特に、第１のコアと第２のコアとを互いの外周面の一部分が対向するように並列配置し、第３の巻線を、少なくとも第１のコアおよび第２のコアにおける対向する外周面に巻くようにした場合には、対向する外周面同士の間隔や対向面積を調整することで第３の巻線によるインダクタンス値の調整を容易に行うことができる。

本発明の複合コイルによれば、第３の巻線をコアの外周面の少なくとも一部分に巻くようにしたので、例えばノイズフィルタを形成する場合において第３の巻線を別のコアに巻いてフィルタを形成した場合に比べて、部品点数を削減でき、また、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて、安定した周波数特性を得ることができる。また、第２の巻線を第１の巻線の一端に接続するようにしたので、１つの巻線の途中に接続点を設けた場合に比べて、製造が容易となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの一構成例を示している。また、図２は、そのノイズフィルタによって形成される回路構成を示している。まず、図２を参照して回路構成を説明する。このノイズフィルタは、平衡タイプの伝送路、すなわち、一対の導電線上に平衡信号が伝送されるような伝送路に接続され、その伝送路を伝わるノーマルモードノイズを抑制するために使用されるものである。このノイズフィルタは、一対の端子１Ａ，１Ｂと、他の一対の端子２Ａ，２Ｂと、端子１Ａ，２Ａ間を接続する第１の導電線３と、端子１Ｂ，２Ｂ間を接続する第２の導電線４とを備えている。このノイズフィルタはまた、第１の導電線３に挿入された第１の巻線１１と、一端が第１の巻線１１の一端に接続されると共に第１の巻線１１に磁気的に結合された第２の巻線１２と、第３の巻線１３およびキャパシタ３１を含み一端が第２の巻線１２の他端に接続された直列回路３０とを備えている。このノイズフィルタはまた、第２の導電線４に挿入された第４の巻線１４と、一端が第４の巻線１４の一端に接続されると共に他端が直列回路３０の他端に接続され、第４の巻線１４に磁気的に結合された第５の巻線１５とを備えている。

なお、図２では、第３の巻線１３の一端を第２の巻線１２の他端に接続すると共に、第３の巻線１３の他端をキャパシタ３１の一端に接続し、キャパシタ３１の他端を第５の巻線１５の他端に接続しているが、直列回路３０内における第３の巻線１３とキャパシタ３１との位置関係は図２の構成とは逆であっても良い。すなわち、図３に示したように、キャパシタ３１の一端を第２の巻線１２の他端に接続すると共に、キャパシタ３１の他端を第３の巻線１３の一端に接続し、第３の巻線１３の他端を第５の巻線１５の他端に接続するようにしても良い。

このノイズフィルタはさらに、第１の巻線１１および第２の巻線１２ならびに第３の巻線１３が共通に巻かれた第１のコア４０と、第４の巻線１４および第５の巻線１５が共通に巻かれた第２のコア５０とを備えている。第１のコア４０に第１の巻線１１が巻かれることで第１のインダクタ２１が形成され、第１のコア４０に第２の巻線１２が巻かれることで第２のインダクタ２２が形成され、第１のコア４０に第３の巻線１３が巻かれることで第３のインダクタ２３が形成されている。また、第２のコア５０に第４の巻線１４が巻かれることで第４のインダクタ２４が形成され、第２のコア５０に第５の巻線１５が巻かれることで第５のインダクタ２５が形成されている。なお、図３の構成の場合には、第３の巻線１３が第２のコア５０に巻かれている。

次に、図１を参照して具体的な構成を説明する。第１のコア４０は、例えば２つのＥ形コア４１Ｅ，４２Ｅを組み合わせて全体として日の字形状となっている。第１のコア４０は、中脚部４３を有し、その中脚部４３に第１の巻線１１および第２の巻線１２が巻かれている。第２のコア５０も同様に、例えば２つのＥ形コア５１Ｅ，５２Ｅを組み合わせて全体として日の字形状となっている。第２のコア５０は、中脚部５３を有し、その中脚部５３に第４の巻線１４および第５の巻線１５が巻かれている。なお、第１の巻線１１と第４の巻線１４は第１および第２の導電線３，４上に挿入され、他の巻線よりも大電流が流れるので、比較的太い導線で構成されていることが好ましい。第１のコア４０と第２のコア５０は、例えば同一材料で構成されている。

第１のコア４０において、中脚部４３に直交する１つの側面４４（外周面の一部分）には中脚部４３に直交する方向に延在する溝部４４Ａが設けられている。第３の巻線１３は、一端が中脚部４３側において第２の巻線１２に接続されると共に、他端が中脚部４３に平行な他の側面４５側から引き出され、さらに溝部４４Ａにはめ込まれるようにして第１のコア４０に巻かれ、さらにキャパシタ３１の一端に接続されている。

第２のコア５０についても、中脚部５３に直交する１つの側面５４（外周面の一部分）には中脚部５３に直交する方向に延在する溝部５４Ａが設けられている。第５の巻線１５は、一端が中脚部５３側において第４の巻線１４に接続されると共に、他端が中脚部５３に平行な他の側面５５側から引き出され、キャパシタ３１に接続されている。なお、回路構成が図３の構成の場合には、第３の巻線１３が第２のコア５０側の溝部５４Ａに巻かれる。

第１のコア４０と第２のコア５０は、図１に示したように、溝部４４Ａ，５４Ａが設けられた側面４４，５４同士が対向するようにして並列的に配置されている。第１のコア４０と第２のコア５０は、対向する側面４４，５４同士が間隔Ｄ（エアギャップ）を空けて対向配置されている。

ただし、図４に示したように、対向する側面４４，５４同士が接触するように対向配置されていても良い。また、図５に示したように、水平方向に位置をずらして配置し、対向する側面４４，５４同士が部分的に接触するようにして対向配置されていても良い。また、図５のように水平方向に位置をずらして配置した状態で、間隔Ｄ（エアギャップ）を空けて対向配置されていても良い。側面４４，５４同士の間隔Ｄや対向面積・接触面積を調整することで、第３の巻線１３によるインダクタンス値の調整を容易に行うことができる。これにより、後述するフィルタとしての周波数特性の調整を容易に行うことができる。例えば間隔Ｄが大きいほど、第３の巻線１３による磁束が通る閉磁路を形成しにくくなるので、第３の巻線１３によるインダクタンス値は小さくなる。また、接触面積が大きいほど、閉磁路を形成しやすくなるので、第３の巻線１３によるインダクタンス値は大きくなる。

次に、本実施の形態に係るノイズフィルタの作用を説明する。
図６は、このノイズフィルタにおける片側（第１の導電線３側）の回路部分の構成を示している。また、図７は、図６の回路の等価回路を示している。ここで、図７の等価回路を考察するにあたり、以下の値を定義する。
Ｌ１：第１の巻線１１による第１のインダクタ２１の自己インダクタンス値
Ｌ２：第２の巻線１２による第２のインダクタ２２の自己インダクタンス値
Ｌ３：第３の巻線１３による第３のインダクタ２３の自己インダクタンス値
Ｃ：キャパシタ３１のキャパシタンス値
Ｋ：第１の巻線１１と第２の巻線１２との結合係数
Ｍ：第１の巻線１１と第２の巻線１２との相互インダクタンス値
Ｍ＝Ｋ√（Ｌ１・Ｌ２）
ただし、√は（Ｌ１・Ｌ２）全体の平方根を取ることを示す。

ここで、図７の等価回路は、図６の回路構成において第１および第２の巻線１１，１２と第３の巻線１３との結合が非常に小さいもの（例えば結合係数が０．１程度）として考えた場合を示している。このノイズフィルタでは、第１のコア４０と第１および第２の巻線１１，１２とによって、図７に示したように等価的に、第１の導電線３上に直列的に２つのインダクタが形成される（同様に、等価的に、第２のコア５０と第４および第５の巻線１４，１５とによって第２の導電線４上に直列的に２つのインダクタが形成される）。第１の導電線３上の２つのインダクタのインダクタンスはそれぞれ、ＭとＬ１−Ｍである。また、一端がそれら２つのインダクタの間に接続され、他端が直列回路３０（の第３の巻線１３）の一端に接続されるようなインダクタ成分（Ｌ２−Ｍ）が形成される。このような等価回路を形成し、良好な周波数特性を得るために、第１および第２の巻線１１，１２の結合度は強い（結合係数が大きい）方が好ましい（同様に、第４および第５の巻線１４，１５の結合度も強い方が好ましい）。しかし、第３の巻線１３は、第１の巻線１１および第２の巻線１２と第４の巻線１４および第５の巻線１５とに対して、結合度が弱い（結合係数が小さい）方が好ましい。第３の巻線１３と他の巻線との結合度が強くなってくると、図示した等価回路が成り立たなくなってくる。本実施の形態では、第１のコア４０の中脚部４３に第１の巻線１１および第２の巻線１２を巻き、第３の巻線１３を第１のコア４０の外周面に巻くことで、第３の巻線１３による磁界と第１の巻線１１および第２の巻線１２による磁界とを直交させ、結合度を弱めている。同様に、第２のコア５０の中脚部５３に第４の巻線１４および第５の巻線１５を巻き、第１のコア４０における第３の巻線１３が巻かれた側面４４に対向するように第２のコア５０を配置していることで、第３の巻線１３による磁界と第４の巻線１４および第５の巻線１５による磁界とを直交させ、結合度を弱めている。

上記したように、このノイズフィルタでは、第１の巻線１１と第２の巻線１２との結合が強いこと（例えばＫ＝０．９以上）が好ましく、また、
Ｌ１＞Ｌ２
であることが好ましい。ここで、図７の等価回路におけるＬ２−ＭとＬ３との関係から、フィルタ性能を以下の３つの場合に分けて考えることができる。
Ｌ２−Ｍ＋Ｌ３＝０ ……（１）
Ｌ２−Ｍ＋Ｌ３＞０ ……（２）
Ｌ２−Ｍ＋Ｌ３＜０ ……（３）

各条件で理論的には以下の周波数特性が得られる。第１の条件（１）を満たすときには、共振点は生じないがＴ型（３次）フィルタに等価な減衰特性が得られる。第２の条件（２）を満たすときには、低域に共振点ができるが、その共振点以降は２次フィルタに等価な減衰特性が得られる。第３の条件（３）を満たすときには、共振点がなく、ある帯域から２次フィルタに等価な減衰特性が得られる。フィルタとして必要とされる性能に応じて、これらの条件となるように回路値を適宜設定すれば良い。既に説明したように、本実施の形態では、第１および第２のコア４０，５０において、対向する側面４４，５４同士の間隔Ｄや接触面積を調整することで、第３の巻線１３によるインダクタンス値Ｌ３の調整を容易に行うことができる。これにより、所望の条件を容易に満たすことができる。

このノイズフィルタにおいて、Ｔ型フィルタとしての最高性能を出すためには、
Ｍ＝Ｌ１−Ｍ
であることが好ましい。Ｍ＝Ｋ√（Ｌ１・Ｌ２）を用いて、この式を展開すると、
Ｌ２＝Ｌ１／４Ｋ² ［Ｈ］
が得られる。この条件を満たすために、第２の巻線１２の巻数を第１の巻線１１の巻数に対して半分にすることが好ましい。さらに第１の巻線１１と第２の巻線１２とをツイストペアで巻き、結合係数Ｋを大きくすることで条件を満たしやすくなる。

特に、第２の条件（２）を満たすときには上記したように共振点ができるが、その共振周波数Ｆ₀は次のようになる。第２の条件（２）を満たす場合には、例えばスイッチング回路を有する回路に接続した場合において、共振周波数Ｆ₀を、低域に発生したスイッチング周波数のノイズに合わせることで、そのノイズ成分を良好に抑制できる。
Ｆ₀＝１／［２π√（Ｌ２−Ｍ＋Ｌ３）・Ｃ］ ［Ｈｚ］
ただし、√は（Ｌ２−Ｍ＋Ｌ３）全体の平方根を取ることを示す。

図８は、本実施の形態に係るノイズフィルタのノーマルモードでの伝送特性を実際に測定した実施例を示している。なお、図８の横軸は周波数（Ｈｚ）を表し、縦軸はゲイン（ｄＢ）を表している。実施例としては、上記第２の条件（２）を満たす場合の特性を示す。なお、比較例として、図１４に示した構成にした場合の伝送特性についても示す。比較例のノイズフィルタに対して本実施例に係るノイズフィルタでは、上記した共振周波数Ｆ₀で共振点ができており、全周波数帯域に亘って良好な減衰特性が得られている。

以上説明したように、本実施の形態に係るノイズフィルタによれば、第１および第２の巻線１１，１２が巻かれた第１のコア４０における外周面の一部分に第３の巻線１３を巻くようにしたので、第３の巻線１３を別の第３のコアに巻いた構成にした場合に比べて、部品点数を削減でき、また、各コアの製造条件の違いによる性能ばらつきを抑えて、安定した周波数特性を得ることができる。また、直列回路３０の一端を第１の巻線１１に磁気的に結合された第２の巻線１２の他端に接続し、直列回路３０の他端を第４の巻線１４に磁気的に結合された第５の巻線１５の他端に接続するようにしたので、１つの巻線の途中に接続点を設けてそこに直列回路３０を接続する構成に比べて、製造が容易となる。また、第１のコア４０と第２のコア５０とを互いの外周面の一部分が対向するように並列配置し、第３の巻線１３を第１のコア４０および第２のコア５０における対向する外周面に巻くようにしたので、対向する外周面同士の間隔Ｄや対向面積を調整することで第３の巻線１３によるインダクタンス値Ｌ３の調整を容易に行うことができる。これにより所望のフィルタ性能を容易に得ることができる。
＜変形例＞

次に、図１に示した構成例に対する変形例を説明する。なお、図１の構成例と同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図９は、本実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第１の変形例を示している。図１の構成例では、第１のコア４０において１つの側面４４に溝部４４Ａを設け、そこに第３の巻線１３を設けるようにした。これに対し図９の変形例は、第１のコア４０において対向する他の側面にも溝部４４Ａを設け、第３の巻線１３を第１のコア４０の外周面全体に亘って巻いたものである。図９の変形例によれば、図１の構成例に比べて第３の巻線１３によるインダクタンス値を大きくすることができる。

図１０は、本実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第２の変形例を示している。図１の構成例では、第１のコア４０の１つの側面４４において第３の巻線１３を巻くための溝部４４Ａを水平方向にのみ設けていたが、これに対し図１０の変形例は、垂直方向（コアの厚み方向）にも溝部４４Ｂを設けている。そして第３の巻線１３の一端を中脚部４３側において第２の巻線１２に接続すると共に、他端を中脚部４３側から溝部４４Ｂ側に引き出し、さらに溝部４４Ａにはめ込まれるようにして第１のコア４０に巻いている。なお、垂直方向に設ける溝部４４Ｂの数を図示したように複数にすることで、第３の巻線１３を巻く長さを調整しやすくなるので好ましい。また特に、第１のコア４０と第２のコア５０とを図４および図５に示したように部分的に接触させて対向配置する場合には、第２のコア５０の側面５４にも同様の溝部５４Ｂを設けると良い。

図１１は、本実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第３の変形例を示している。図１の構成例では、第１のコア４０と第２のコア５０とを全体として日の字形状にしているが、コアの形状はこれに限定されるものではない。図１１の変形例は、例えば２つのＵ形コア４１Ｕ，４２Ｕを組み合わせて全体としてロの字形状（中空部を有する四角形状）とした第１のコア４０Ａを備えている。また同様に、例えば２つのＵ形コア５１Ｕ，５２Ｕを組み合わせて全体としてロの字形状とした第２のコア５０Ａを備えている。そして、第１の巻線１１および第２の巻線１２は、第１のコア４０Ａにおける１つの辺４６に共通に巻かれている。同様に第４の巻線１４および第５の巻線１５は、第２のコア５０Ａにおける１つの辺５６に共通に巻かれている。

第１のコア４０Ａにおいて、１つの辺４６に直交する他の辺の１つの側面４４（外周面の一部分）には、図１の構成例と同様の溝部４４Ａが設けられている。第３の巻線１３は、一端が１つの辺４６側において第２の巻線１２に接続されると共に、他端が１つの辺４６に対向する他の側面４５側から引き出され、さらに溝部４４Ａにはめ込まれるようにして第１のコア４０に巻かれ、さらにキャパシタ３１の一端に接続されている。第２のコア５０Ａについても、１つの辺５６に直交する他の辺の１つの側面５４（外周面の一部分）に、図１の構成例と同様の溝部５４Ａが設けられている。なお、回路構成が図３の構成の場合には、第３の巻線１３が第２のコア５０Ａ側の溝部５４Ａに巻かれる。

なお、本発明は上記実施の形態および変形例に限定されず、さらに種々の変更が可能である。例えば、コアの組み合わせはＥ形コアやＵ形コアに限らず他の形状のコアを組み合わせた構成も可能である。また、図１１の変形例において、図４および図５の構成例と同様、第１のコア４０Ａと第２のコア５０Ａとを部分的に接触して対向配置させた構成であっても良い。

本発明の一実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの一構成例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタの回路構成を示す回路図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタの回路構成の他の例を示す回路図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタの他の構成例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタのさらに他の構成例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタのフィルタ特性を説明するための回路図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタのフィルタ特性を説明するための等価回路図である。 本発明の一実施の形態に係るノイズフィルタの周波数特性を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第１の変形例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第２の変形例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る複合コイルを用いたノイズフィルタの第３の変形例を示す構成図である。 従来のノイズフィルタの第１の構成例を示す回路図である。 従来のノイズフィルタの第２の構成例を示す回路図である。 従来のノイズフィルタの具体的な構成例を示す構成図である。

符号の説明

３…第１の導電線、４…第２の導電線、１１…第１の巻線、１２…第２の巻線、１３…第３の巻線、１４…第４の巻線、１５…第５の巻線、２０…中脚部、２１…第１のインダクタ、２２…第２のインダクタ、２３…第３のインダクタ、２４…第４のインダクタ、２５…第５のインダクタ、３０…直列回路、３１…キャパシタ、４０…第１のコア、４４Ａ，５４Ａ…溝部、５０…第２のコア。

Claims (5)

1. 第１の導電線に挿入された第１の巻線と、
   一端が前記第１の巻線の一端に接続され、前記第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線と、
   前記第１の巻線および前記第２の巻線が共通に巻かれた第１のコアと、
   第３の巻線およびキャパシタを含み、一端が前記第２の巻線の他端に接続された直列回路と、
   第２の導電線に挿入された第４の巻線と、
   一端が前記第４の巻線の一端に接続されると共に他端が前記直列回路の他端に接続され、前記第４の巻線に磁気的に結合された第５の巻線と、
   前記第４の巻線および前記第５の巻線が共通に巻かれた第２のコアと
   を備え、
   前記第３の巻線が、前記第１のコアおよび前記第２のコアのいずれか一方のコアの外周面の少なくとも一部分に巻かれ、かつ、その部分において他の巻線による磁界に直交する磁界を発生するように前記いずれか一方のコアに巻かれている
   ことを特徴とするノイズフィルタ。
2. 前記第１のコアと前記第２のコアとが互いの外周面の一部分が対向するように並列配置され、
   前記第３の巻線が、少なくとも前記第１のコアおよび前記第２のコアにおける前記対向する外周面に巻かれている
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
3. 前記第１のコアおよび前記第２のコアは、互いの対向する外周面同士が間隔を空けて対向配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のノイズフィルタ。
4. 前記第１のコアおよび前記第２のコアは、互いの対向する外周面同士が接触するように対向配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のノイズフィルタ。
5. 第１の巻線と、
   一端が前記第１の巻線の一端に接続され、前記第１の巻線に磁気的に結合された第２の巻線と、
   前記第１の巻線および前記第２の巻線が共通に巻かれたコアと、
   前記コアの外周面の少なくとも一部分に巻かれ、かつ、その部分において他の巻線による磁界に直交する磁界を発生するように前記コアに巻かれた第３の巻線と
   を備えたことを特徴とする複合コイル。

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