(57)【要約】【課題】  コモンモードの電流を通過させ、ディファレンシャルモードの電流を遮断する性能が低下することのない、シャントＤＭＩとして好適なインダクタを提供する。【解決手段】  磁性体コア２の巻芯部２ａは、各側面２a1，２a2が側面視矩形状をしており、各側面２a1，２a2には窪み２ｄが形成されている。各窪み２ｄは、一対の傾斜面に囲まれて形成され、各傾斜面が出会う箇所に谷線が形成されている。巻線３，４は、この巻芯部２ａの対向する矩形状をした各側面２a1，２a2の谷線上において、それぞれ４箇所で交差する。各窪み２ｄは、巻線３，４の交差箇所で、一方の巻線３をその線径の半分持ち上がらせ、他方の巻線４をその線径の半分沈み込ませる幅を持つ。磁性体コア２は、この窪み２ｄを跨ぐ巻線３，４を側面２a1，２a2の両辺２ｅ，２ｆで支持する横断面形状を巻芯部２ａに有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視で矩形状の４つの側面を有するコアと２本の巻線とを有し、前記コアに前記２本の巻線が互いに逆向きに巻かれて、前記コアの前記４つの側面のうち対向する側面で前記２本の巻線が互いに交差するインダクタにおいて、
前記コアは、前記２本の巻線の交差箇所で、前記２本の巻線のうちの一方の巻線をその線径の半分持ち上がらせ、他方の巻線をその線径の半分沈み込ませる幅を持つ窪みを、前記２本の巻線が互いに交差する側面に有する
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
前記巻線は、一方の巻線が他方の巻線に乗って交差する第１箇所と、他方の巻線が一方の巻線に乗って交差する第２箇所とが所定交差回数毎に入れ替わり、各前記側面に前記第１箇所と前記第２箇所との存在数が等しく設定されて、前記コアに巻かれることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
【請求項３】
前記インダクタは、前記巻線にコモンモード電流が流れるのは許容し、ディファレンシャルモード電流が流れるのは阻止するディファレンシャルモードインダクタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインダクタ。
【請求項４】
差動伝送線路に介挿されたコモンモードチョークコイルと、前記差動伝送線路および接地間に設けられた請求項３に記載のインダクタとから構成されるノイズ除去回路。
【請求項５】
請求項４に記載のノイズ除去回路を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアに２本の巻線が互いに逆向きに巻かれて構成されるインダクタ、およびそれを用いたノイズ除去回路、並びにそのノイズ除去回路を備える車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインダクタとしては、例えば、特許文献１の図５に開示された信号伝送装置（１）に用いられた、一端が伝送路（３）に接続され、他端がグランド（５）に接地された第１のチョークコイル（６）がある。第１のチョークコイル（６）は、コモンモードの電流を通過させ、ノーマルモードの電流を遮断する結合インダクタ（ＤＭＩ：Differential Mode Inductor）であり、シャントＤＭＩと呼ばれる。このシャントＤＭＩを用いることで、通常のコモンモードチョークコイルでは対策が困難な低周波領域を含めて、ノイズ除去回路のノイズ対策効果を高めることができる。
【０００３】
このようなシャントＤＭＩの具体的な構造としては、例えば、特許文献２の図１５に記載されたインダクタンス素子が挙げられる。同図には、ドラム型コア（１１０）の巻芯部（１３０）の上面（１３１）に溝部（１３１ａ）、下面（１３２）に溝部（１３２ａ）が形成されたインダクタンス素子が開示されている。このインダクタンス素子では、同文献の図１６に示すように、溝部（１３１ａ）に第１のコイル（１２１）、溝部（１３２ａ）に第２のコイル（１２２）が収容される。したがって、第１および第２のコイル（１２１，１２２）は、それらの交差箇所で、第２のコイル（１２２）が第１のコイル（１２１）の上に重なる箇所と、第１のコイル（１２１）が第２のコイル（１２２）の上に重なる箇所とが交互に現れる。このため、このインダクタンス素子によれば、第１のコイル（１２１）と第２のコイル（１２２）との接触が防止されると共に、第１のコイル（１２１）と第２のコイル（１２２）との線路長を等しくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４３５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の図１５および図１６に開示されているインダクタンス素子は、第１のコイル（１２１）と第２のコイル（１２２）との線路長を等しくすることはできるが、第１のコイル（１２１）の中心軸と第２のコイル（１２２）の中心軸とがずれる。したがって、第１のコイル（１２１）と第２のコイル（１２２）との結合が弱くなって磁束が漏れるようになる。このため、このインダクタンス素子をシャントＤＭＩとして用いた場合、コモンモードのインピーダンスが高くなってコモンモード電流を通過させる性能が落ち、ノーマルモードつまりディファレンシャルモードのインピーダンスが低くなってディファレンシャルモード電流を遮断する性能が落ちる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
平面視で矩形状の４つの側面を有するコアと２本の巻線とを有し、コアに２本の巻線が互いに逆向きに巻かれて、コアの４つの側面のうち対向する側面で２本の巻線が互いに交差するインダクタにおいて、
コアが、２本の巻線の交差箇所で、２本の巻線のうちの一方の巻線をその線径の半分持ち上がらせ、他方の巻線をその線径の半分沈み込ませる幅を持つ窪みを、２本の巻線が互いに交差する側面に有する
ことを特徴とする。
【０００７】
本構成によれば、巻線は、窪みにおいて互いが持つ張力によって互いに押し付け合う。このため、巻線は、それらの交差箇所で、一方の巻線がその線径の半分持ち上がり、他方の巻線がその線径の半分沈み込むようになり、架けわたされた窪みを等しい長さで張りながら交差するようになる。よって、巻線は、線路長が等しく設定されると共に、中心軸が一致するようになり、従来のように結合が弱くなって漏れ磁束を発生させることが抑制される。この結果、本構成のインダクタがシャントＤＭＩとして用いられた場合、コモンモードの電流を通過させ、ディファレンシャルモードの電流を遮断する性能が低下することはない。
【０００８】
また、本発明は、差動伝送線路に介挿されたコモンモードチョークコイルと、差動伝送線路および接地間に設けられた上記のインダクタとから、ノイズ除去回路を構成した。
【０００９】
本構成によれば、差動伝送線路および接地間に設けられるインダクタは、上記のようにシャントＤＭＩに適したインダクタによって構成される。このため、差動伝送線路に生じるノイズの除去効果が高いノイズ除去回路を提供することができる。
【００１０】
また、本発明は、上記のノイズ除去回路を備える車両を構成した。
【００１１】
本構成によれば、車両における各電装装置間の差動伝送線路を使った信号伝送は、ノイズの影響を受け難く信頼性高く行われる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コモンモードの電流を通過させ、ディファレンシャルモードの電流を遮断する性能が低下することのない、シャントＤＭＩとして好適なインダクタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるインダクタの斜視図である。
【図２】（ａ）は一実施形態によるインダクタの平面図、（ｂ）は裏面図である。
【図３】（ａ）は、一実施形態によるインダクタを構成する磁性体コアの斜視図、（ｂ）はその巻芯部の横断面図である。
【図４】（ａ）は、一実施形態によるインダクタにおける巻線の交差状態を示す巻芯部の横断面図、（ｂ）は、本願発明の構成を有さない参考例のインダクタにおける巻線の交差状態を示す巻芯部の横断面図である。
【図５】一実施形態によるインダクタを構成する磁性体コアの巻芯部の縦断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、一実施形態によるインダクタを構成する巻線の変形例を示す、磁性体コアの巻芯部の縦断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、一実施形態によるインダクタを構成する磁性体コアの巻芯部の変形例の横断面図である。
【図８】一実施形態によるインダクタを用いて構成される本発明の一実施形態によるノイズ除去回路の回路構成図である。
【図９】一実施形態によるノイズ除去回路を用いて構成される車載ＬＡＮ信号伝送システムを搭載した本発明の一実施形態による車両の概略構成図である。
【図１０】図９に示す車載ＬＡＮ信号伝送システムの内部構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明のインダクタおよびノイズ除去回路並びに車両を実施するための形態について、説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるインダクタ１の斜視図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は裏面図である。
【００１６】
インダクタ１は、磁性体コア２、２本の巻線３，４、および端子電極５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂを備えて構成される。磁性体コア２はフェライト等の強磁性体材料から形成され、図３（ａ）に斜視図が示される。同図に示されるように磁性体コア２は、棒状の巻芯部２ａと、その両端にそれぞれ直方体状に設けられた鍔部２ｂ，２ｃとを備えている。巻芯部２ａは図３（ｂ）に横断面図が示され、この巻芯部２ａには、図１に示すように２本の巻線３，４が互いに逆向きに巻かれる。
【００１７】
巻線３，４は、銅などから形成される導電線の周囲が絶縁体で被覆されて構成されている。実線で示す一方の巻線３は鍔部２ｂの側から見て時計回りに巻芯部２ａに巻回され、破線で示す他方の巻線４は鍔部２ｂの側から見て反時計回りに巻芯部２ａに巻回されている。一方の巻線３は、鍔部２ｂに設けられた端子電極５ａに一端が接続され、鍔部２ｃに設けられた端子電極５ｂに他端が接続されている。他方の巻線４は、鍔部２ｂに設けられた端子電極６ａに一端が接続され、鍔部２ｃに設けられた端子電極６ｂに他端が接続されている。各端子電極５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂは銀などの導電材料から形成される。
【００１８】
磁性体コア２の巻芯部２ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように各側面２a1，２a2が上面視（平面視）および下面視（裏面から見て）矩形状をしており、各側面２a1，２a2には図３に示すように窪み２ｄが形成されている。各窪み２ｄは、一対の傾斜面に囲まれて形成され、各傾斜面が出会う箇所に谷線が形成されている。巻線３，４は、この巻芯部２ａの対向する矩形状をした各側面２a1，２a2の谷線上において、それぞれ４箇所で交差する。巻芯部２ａは、図４（ａ）の巻芯部２ａの横断面図に示すように、各側面２a1，２a2の両辺２ｅ，２ｆ間で巻線３，４との間に巻線３，４と接触しない窪み２ｄを有する。この窪み２ｄは、２本の巻線３，４の交差箇所で、２本の巻線３，４のうちの一方の巻線３をその線径の半分持ち上がらせ、他方の巻線４をその線径の半分沈み込ませる幅を持つ。磁性体コア２は、この窪み２ｄを跨ぐ巻線３，４を側面２a1，２a2の両辺２ｅ，２ｆで支持する横断面形状を巻芯部２ａに有する。
【００１９】
このような本実施形態によるインダクタ１によれば、巻線３，４は、巻線３，４が交差する磁性体コア２の対向する各側面２a1，２a2に形成された窪み２ｄを、各側面２a1，２a2の両辺２ｅ，２ｆで支持されて跨ぐ。したがって、巻線３，４は、側面２a1，２a2に形成された窪み２ｄに側面２a1，２a2に接触することなく遊動自在に架けわたされ、その窪み２ｄにおいて互いが持つ張力によって互いに押し付け合う。このため、巻線３，４は、巻芯部２ａの図４に示す横断面図および図５に示す縦断面図のように、それらの交差箇所で、一方の巻線３がその線径の半分持ち上がり、他方の巻線４がその線径の半分沈み込むようになり、架けわたされた窪み２ｄを等しい長さで張りながら交差するようになる。
【００２０】
よって、巻線３，４は、線路長が等しく設定されると共に、それらの中心軸３Ｃ，４Ｃが一致するようになり、従来のように結合が弱くなって漏れ磁束を発生させることが抑制される。よって、本実施形態によるインダクタ１は、巻線３，４にコモンモード電流が流れるのは許容し、ディファレンシャルモード電流が流れるのは阻止するディファレンシャルモードインダクタ（ＤＭＩ）に好適な構成を有する。
【００２１】
これに対し、図４（ｂ）に巻芯部７の横断面図を示す本願発明の構成を有さない参考例としてのインダクタでは、２本の巻線８，９は、横断面が長方形状をした巻芯部７に互いに逆向きに巻かれ、それらの交差箇所で、常に一方の巻線８が他方の巻線９の上に位置する。したがって、図４（ｂ）に示すような参考例のインダクタでは、一方の巻線８の中心軸８Ｃと他方の巻線９の中心軸９Ｃとは一致するが、巻線８の線路長は巻線９の線路長よりも長くなり、各巻線８，９の線路長が異なってしまう。
【００２２】
このため、本願発明の構成を有さない参考例としてのインダクタは、アンバランスな構造になってシャントＤＭＩに適した構造にならなくなる。しかしながら、本実施形態による上述したインダクタ１によれば、上記のように、各巻線３，４の線路長が等しく設定されると共にそれらの中心軸３Ｃ，４Ｃが一致してＤＭＩに好適な構成を有するので、シャントＤＭＩとして用いられた場合、コモンモードの電流を通過させ、ディファレンシャルモードの電流を遮断する性能が低下することはない。
【００２３】
なお、上記実施形態のインダクタ１では、図５に示すように、それらの交差箇所で、常に一方の巻線３が他方の巻線４の上に位置していた。しかし、巻線３，４は、図６に示すように、一方の巻線３が他方の巻線４に乗って交差する第１箇所と、他方の巻線４が一方の巻線３に乗って交差する第２箇所とが所定交差回数毎に入れ替わり、各側面２a1，２a2に第１箇所と第２箇所との存在数が等しく設定されて、磁性体コア２に巻かれるように構成してもよい。
【００２４】
図６（ａ）は、一方の巻線３が他方の巻線４に乗って交差する第１箇所と、他方の巻線４が一方の巻線３に乗って交差する第２箇所とが２回の交差回数毎に入れ替わり、各側面２a1，２a2に第１箇所と第２箇所との存在数が等しく２に設定されて、磁性体コア２に４周巻かれている態様を示す。
【００２５】
図６（ｂ）は、一方の巻線３が他方の巻線４に乗って交差する第１箇所と、他方の巻線４が一方の巻線３に乗って交差する第２箇所とが４回の交差回数毎に入れ替わり、各側面２a1，２a2に第１箇所と第２箇所との存在数が等しく４に設定されて、磁性体コア２に８周巻かれている態様を示す。
【００２６】
このような構成によれば、一方の巻線３がその線径の半分持ち上がり、他方の巻線４がその線径の半分沈み込む巻線３，４の第１交差箇所と、他方の巻線４がその線径の半分持ち上がり、一方の巻線３がその線径の半分沈み込む巻線３，４の第２交差箇所とが、磁性体コア２の各側面２a1，２a2に均等に等しく存在する。したがって、巻線３，４は、線路長がより等しく設定されると共に、中心軸３Ｃ，４Ｃがより一致するようになり、結合がより強くなって漏れ磁束の発生がより抑制される。このため、シャントＤＭＩとしてより好適なインダクタ１が提供されるようになる。なお、巻線３，４の交差回数は実施例に限定されるものでなく、任意に選択される。
【００２７】
また、上記実施形態のインダクタ１では、図３（ｂ）に示すように、巻芯部２ａの各側面２a1，２a2に一対の傾斜面で囲まれる窪み２ｄによって、巻線３，４と各側面２a1，２a2とを接触させない構成にした。しかし、この窪み２ｄの形状はこれに限定されるものではなく、例えば、図７（ａ）の巻芯部２aaの横断面図に示すように湾曲した斜面で形成される窪み２d1や、図７（ｂ）の巻芯部２abの横断面図に示すように一対の斜面と平面とで形成される窪み２d2、図７（ｃ）の巻芯部２acの横断面図に示すように断面がＨ形をした窪み２d3などの形状に形成するようにしてもよい。このような窪み２d1，２d2，２d3でも、２本の巻線３，４の交差箇所で、２本の巻線３，４のうちの一方の巻線３をその線径の半分持ち上がらせ、他方の巻線４をその線径の半分沈み込ませる幅を有するので、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【００２８】
図８は、上記の実施形態によるインダクタ１を用いて構成された本発明の一実施形態によるノイズ除去回路１１の回路構成図である。
【００２９】
ノイズ除去回路１１は、差動伝送線路１２に介挿されたコモンモードチョークコイル（ＣＭＣＣ）１３と、差動伝送線路１２および接地間に設けられた上記のインダクタ１とから、構成される。本構成では、インダクタ１および接地間に、直流短絡防止用のコンデンサ１４が設けられている。インダクタ１の各端子電極５ｂ，６ｂは差動伝送線路１２に接続され、各端子電極５ａ，６ａはコンデンサ１４に接続されている。
【００３０】
このようなノイズ除去回路１１によれば、差動伝送線路１２および接地間に設けられるインダクタ１は、上記のようにシャントＤＭＩに適したインダクタによって構成される。このため、差動伝送線路１２に生じるコモンモードノイズの除去効果が高いノイズ除去回路１１を提供することができる。
【００３１】
図９は、本発明の一実施形態による車両２１の概略構成図である。車両２１には、上記のノイズ除去回路１１が適用された車載ＬＡＮ信号伝送システム２２が構築されている。近年、自動車等の車両の電子化および情報化に伴い、高速大容量の信号伝送を実現する必要性が高まっている。車載ＬＡＮ信号伝送システム２２は、このような背景の下で車両２１に搭載されているもので、ゲートウエイＥＣＵ（Electronic Control Unit）２３と、このＥＣＵ２３によって電子制御されるカーナビやカメラ等の被制御機器２４との間がケーブル２７を介して接続されて、構成されている。ＥＣＵ２３および被制御機器２４にはそれぞれ通信用ＩＣ２５が備えられ、ノイズ除去回路１１およびコネクタ２６を経由し、ケーブル２７を介して双方向通信が行われる。
【００３２】
図１０は、ＥＣＵ２３側の車載ＬＡＮ信号伝送システム２２の内部構成を示す回路図である。同図において図８および図９と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。この回路では、ノイズ除去回路１１が信号ラインである差動伝送線路１２に設けられ、通信用ＩＣ２５とコネクタ２６との間にあるこの信号ラインに並列にノイズ検出ライン３１がＥＭＣ対策として設けられている。ノイズ検出ライン３１にはＣＭＣＣ１３と同じ特性を有するＣＭＣＣ３２と、コモンモード受信回路３３とが設けられている。ノイズ検出ライン３１は、通信用ＩＣ２５とコネクタ２６との間の差動伝送線路１２と同じ線路長を有し、差動伝送線路１２に重畳するコモンモードノイズがノイズ検出ライン３１によって検出される。通信用ＩＣ２５はノイズ検出ライン３１で検出されるコモンモードノイズによって差動伝送線路１２に重畳するコモンモードノイズをキャンセルする。
【００３３】
このような本実施形態による車両２１によれば、車載ＬＡＮ信号伝送システム２２にノイズ除去回路１１を備えるため、車両２１における各電装装置間の差動伝送線路１２を使った信号伝送は、ノイズの影響を受け難く信頼性高く行われる。
【００３４】
なお、本明細書では、「接地」とは基板グランドに接続されていることを表し、必ずしも理想グラウンドとしてのアースに接続されていることを示しているわけではない。また、図８および図１０におけるコンデンサ１４はノイズ除去回路１１に必須な構成要素ではない。
【符号の説明】
【００３５】
１…インダクタ
２…磁性体コア
２ａ，２aa，２ab，２ac…巻芯部
２ｂ，２ｃ…鍔部
２ｄ，２d1，２d2，２d3…窪み
２ｅ，２ｆ…両辺
３，４…巻線
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…端子電極
１１…ノイズ除去回路
１２…差動伝送線路
１３…コモンモードチョークコイル
１４…コンデンサ
２１…車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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