(57)【要約】  ２つの線間コンデンサである第１コンデンサ（１６）と第２コンデンサ（１７）とを備えたノイズフィルタ（１）であって、第１コンデンサ（１６）と第２コンデンサ（１７）とを流れる電流を互いに逆向きとし、同時に第１接続配線（１２）と第２接続配線（１５）とを流れる電流を平行でかつ同じ方向にすることで、接続配線と線間コンデンサとを磁気結合させ、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させたものである。
2019220626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、
一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、
一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、
一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、
前記第１導入配線の他方の端部と前記第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配線と、
前記第２導入配線の他方の端部と前記第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配線と、
前記第１導入配線と前記第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、
前記第３導入配線と前記第４導入配線との間に接続された第２コンデンサと
を備えたノイズフィルタであって、
前記第１接続配線と前記第２接続配線との少なくとも一部が平行である
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
絶縁層を介して設けられた第１層と第２層とを備えた２層構造のプリント基板において、
前記第１導入配線、前記第２導入配線、前記第３導入配線、前記第４導入配線、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第１接続配線は、前記第１層に配置され、
前記第２接続配線は、前記第２層に配置され、
前記第２接続配線と前記第２導入配線の他方の端部および前記第３導入配線端部とは、それぞれ前記絶縁層に設けられたスルーホールで接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項３】
１層構造のプリント基板において、
前記第１接続配線および前記第２接続配線の少なくとも一方が、前記プリント基板の表面に形成された配線部を跨ぐジャンパー線を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項４】
前記第１コンデンサを流れる一部の電流の向きが、前記第１接続配線および前記第２接続配線と平行となる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項５】
前記第２接続配線の配線幅は、前記第１接続配線の配線幅以上である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項６】
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサをそれぞれ２つのコンデンサの直列接続で構成し、前記２つのコンデンサの中点を対地接続する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項７】
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、前記第１接続配線および前記第２接続配線を囲む電磁シールドを備えた
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば交流電源とコンバータ回路との間、バッテリーとインバータ回路との間などに接続されるノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズフィルタは、そのノイズフィルタに接続される各種電気機器の制御回路やスイッチング回路に起因して発生する高周波ノイズを低減する機能を備えている。この高周波ノイズは、ノーマルモードノイズとコモンモードノイズとに分解できる。ノーマルモードノイズは、ノイズの発生源から信号ラインを通して負荷に伝播されるノイズである。一方、コモンモードノイズは、信号ラインを通して接地側に伝播されるノイズである。【０００３】
ノーマルモードノイズを低減するひとつの方法として、従来は２つの線間コンデンサの電流が互いに逆向きとなるようにコンデンサ間の配線を奇数回交差させたノイズフィルタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１１３２９２号公報（４−５頁、図１、２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のノイズフィルタにおいては、２つの線間コンデンサの電流が互いに逆向きとなるので、２つの線間コンデンサ同士の磁気結合を低減することができる。その結果、ノーマルモードノイズに対する減衰特性を向上させることができる。【０００６】
しかしながら、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させることができないため、ノーマルモードノイズに対する減衰特性を大きく改善させることができなかった。【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るノイズフィルタにおいては、一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、第１導入配線の他方の端部と第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配線と、第２導入配線の他方の端部と第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配線と、第１導入配線と第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、第３導入配線と第４導入配線との間に接続された第２コンデンサとを備えており、第１接続配線と第２接続配線との少なくとも一部を平行にしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、２つの線間コンデンサである第１コンデンサと第２コンデンサとを流れる電流を互いに逆向きとし、同時に第１接続配線と第２接続配線とを流れる電流を平行でかつ同じ方向にすることで、接続配線と線間コンデンサとを磁気結合させることができる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるノイズフィルタの説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係るコンバータ装置の模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態３におけるノイズフィルタの模式図である。
【図１７】この発明の実施の形態３におけるノイズフィルタの模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態４におけるノイズフィルタの模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態５におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２０】この発明の実施の形態５におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２１】この発明の実施の形態６におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２２】この発明の実施の形態６におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２３】この発明の実施の形態７におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２４】この発明の実施の形態８におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２５】この発明の実施の形態８におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２６】この発明の実施の形態９におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２７】この発明の実施の形態９におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２８】この発明の実施の形態１０におけるノイズフィルタの模式図である。
【図２９】この発明の実施の形態１１におけるノイズフィルタの模式図である。
【図３０】この発明の実施の形態１２におけるノイズフィルタの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係るノイズフィルタの模式図である。図１は、２層のプリント基板を用いたノイズフィルタの配線パターンを模式的に示す斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、
一方の端部が第１導入端部２となる第１導入配線３と、
一方の端部が第２導入端部４となる第２導入配線５と、
一方の端部が第３導入端部６となる第３導入配線７と、
一方の端部が第４導入端部８となる第４導入配線９と、
第１導入配線３の他方の端部１０と第４導入配線９の他方の端部１１とを接続する第１接続配線１２と、
第２導入配線５の他方の端部１３と第３導入配線７の他方の端部１４とを接続する第２接続配線１５と、
第１導入配線３と第２導入配線５との間に接続された第１コンデンサ１６と、
第３導入配線７と第４導入配線９との間に接続された第２コンデンサ１７と
を備えている。
【００１２】
本実施の形態のプリント基板は、２層のプリント基板であり、第２接続配線１５以外の端部や配線は第１層２１に形成されており、第２接続配線１５は第２層２２に形成されている。第１層２１と第２層２２とは、絶縁層（図示せず）を介して配置されている。
【００１３】
第２導入配線５の他方の端部１３と第２接続配線１５との接続、および第３導入配線７の他方の端部１４と第２接続配線１５との接続は、スルーホール２３、３４を介してそれぞれ接続されている。また、第１接続配線１２と第２接続配線１５とは、絶縁層を介して上下に平行に配置されている。
【００１４】
本実施の形態において、ノイズフィルタ１の第１導入端部２と第２導入端部４との間には、スイッチング回路で構成された例えばコンバータ２５が接続されており、第３導入端部６と第４導入端部８との間には、例えば交流電源２６が接続されているものとして説明する。
【００１５】
また、図１において、プリント基板の導体層や絶縁層を垂直に貫く方向をｚ軸とし、第１接続配線１２と第２接続配線１５とが平行な方向をｙ軸とし、z軸およびｙ軸に垂直な方向をｘ軸とする。
【００１６】
図２は、本実施の形態におけるノイズフィルタ１の回路構成を示す模式図である。図２において、各符号は図１の符号と一致させている。また、ｘｙｚ軸も同じとする。また、図２において、第１接続配線１２および第２接続配線１５に記載されている矢印は、第１接続配線１２と第２接続配線１５とが平行であることを表している。図２を用いて、本実施の形態のノイズフィルタの動作について説明する。なお、以下の説明において、電流とは交流電流を意味し、ノイズフィルタの観点からは機器の制御信号や電力供給に不要な高周波信号によって発生するノイズ電流を指す。このノイズ電流は、スイッチング時に生じる電圧や電流の急減な時間変化や共振現象によって発生する。この高周波信号が導体を伝わって伝搬する伝導ノイズは、例えば国際電機標準会議（ＩＥＣ）では１５０ｋＨｚから３０ＭＨｚの範囲において既定値が定められている。また、この高周波信号が導体から空間に放出される放射ノイズは、ＩＥＣでは３０ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲において既定値が定められている。なお、このような高周波信号は、機器の誤動作や機器内部の電子回路の破壊の原因となるため存在しないことが望ましく、車両機器などではより広帯域で厳しい既定値が定められているものもあり、そのノイズ低減のために本実施の形態のようなノイズフィルタが用いられる。
【００１７】
図３は、本実施の形態におけるノイズフィルタ１の動作を示す説明図である。図３において、矢印はノイズ電流の流れる方向を示している。第１導入端部２と第２導入端部４との間に接続されたコンバータ２５からノイズフィルタ１に高周波信号によって発生するノイズ電流が流れ込むとする。第１導入端部２が正極、第２導入端部４が負極として説明する。第１導入端部２から流れ込むノイズ電流は、第１導入配線３を通って第１コンデンサ１６に流れるノイズ電流と第１接続配線１２に流れるノイズ電流とに分流される。ここでは、簡単のため第１コンデンサ１６に流れる電流値と第１接続配線１２に流れる電流値が等しいと考えるが、実際の回路においては、通常第１コンデンサの残留インダクタンスや残留抵抗成分は、配線の残留インダクタンスや残留抵抗よりも大きいため、第１コンデンサに流れる電流値は第１接続配線に流れる電流値よりも小さくなるのが一般的である。
【００１８】
第１コンデンサ１６を流れるノイズ電流は、第２導入配線５および第２導入端部４を経由してコンバータ２５に戻る。第１接続配線１２を流れるノイズ電流は、第４導入配線９を経由して第２コンデンサ１７に流れるノイズ電流と交流電源２６へ流れるノイズ電流とに分流される。ここでも、簡単のため第２コンデンサ１７に流れる電流値は交流電源２６へ流れる電流値よりも大きいと考えるが、実際の回路においても配線のインダクタンスや交流電源の内部インピーダンスを含めた交流電源側のインピーダンスが大きいので、第２コンデンサ１７に流れる電流値の方が大きくなるのが一般的である。
【００１９】
また、交流電源側のインピーダンスが低い場合においても、一般的にノイズフィルタとして用いられるノーマルモードチョークコイルやコモンモードチョークコイルを本実施の形態のノイズフィルタとして交流電源の間に用いればよい。これは、ノーマルモードチョークコイルにおいては、インダクタンス成分や残留抵抗の影響により、コモンモードチョークコイルにおいては、漏れ磁場によるインダクタンス成分や残留抵抗の影響により交流電源側のインピーダンスが上昇するためである。
【００２０】
第２コンデンサ１７を流れるノイズ電流は、第３導入配線７を経由して第２接続配線１５に流れるノイズ電流となる。このように、コンバータ２５から流れ込んだノイズ電流は、ノイズフィルタ１内を流れる。
【００２１】
図４は、本実施の形態におけるノイズフィルタ１の動作を示す説明図である。図４において、波線で示したループは、コンバータ２５から流れ込んだノイズ電流に起因して右ねじの法則で発生する配線周りの磁界である。図４で示した磁界において、向きが同じものに関しては強め合い、向きが逆のものに関しては弱め合う。ここで、第１コンデンサ１６に流れる電流値と第１接続配線１２に流れる電流値が同じと仮定している。したがって、第１コンデンサ１６と第１接続配線１２との間の領域において、それぞれを流れる電流によって生じる磁界は磁界強度がほぼ同じで逆向きであるため打ち消されていると考えることができる。そのため、この領域に残る磁界は、第２接続配線１５を流れるノイズ電流によって生じる磁界となる。同様に第２コンデンサと第１接続配線と第２接続配線の間の領域についても考えることができる。この領域においては、それぞれを流れる電流が作る磁界は同じ向きになるため打ち消し合わず強め合う。
【００２２】
図５は、本実施の形態におけるノイズフィルタに発生する磁界とその誘導起電力によって生じる誘導電流を示した説明図である。図５において、第１コンデンサ１６と第１接続配線１２および第２接続配線１５との間の領域に生じた磁界は、ｚ軸方向から見たときに第１コンデンサ１６、第２導入配線５、第１接続配線１２、第１導入配線３によって形成される仮想ループを貫く磁界と考えることができるため、この仮想ループを形成する各箇所においてレンツの法則にしたがって誘導起電力が発生する。同様に、第２コンデンサ１７と第１接続配線１２および第２接続配線１５との間の領域に生じた磁界は、ｚ軸方向から見たときに第２コンデンサ１７、第４導入配線９、第１接続配線１２、第３導入配線７によって形成される仮想ループを貫く磁界と考えることができるため、この仮想ループを形成する各箇所においてレンツの法則にしたがって誘導起電力が発生する。
【００２３】
さらに、第１コンデンサ１６、第２導入配線５、第１接続配線１２、第１導入配線３の間の領域を-ｚ方向に貫く磁界と、第２コンデンサ１７、第４導入配線９、第１接続配線１２、第３導入配線７の間の領域を＋ｚ方向に貫く磁界によって形成される磁界は、第１接続配線１２と第２接続配線１５とを内包する。これによって、第１接続配線１２と第２接続配線１５とにはレンツの法則にしたがって誘導起電力が発生する。なお、誘導起電力は逆起電力とも呼ばれるが、本実施の形態においては誘導起電力に統一して説明する。
【００２４】
図５に示した矢印はこの誘導起電力が生み出す誘導電流を示しており、第１コンデンサ１６については第１導入配線３から第２導入配線５への向き、第２コンデンサ１７については第３導入配線７から第４導入配線９への向き、第１接続配線については第４導入配線９から第１導入配線３への向き、第２接続配線１５については第２導入配線５から第３導入配線７への向きに誘導電流が発生する。
【００２５】
なお、誘導起電力を考える場合には上述の仮想ループを閉ループとして考えている。この仮想ループが閉ループとして考えられる条件を以下に示す。第１導入配線３、第１接続配線１２および第１コンデンサ１６流れる電流の位相に対して、第２導入配線５を流れる電流の位相は、第４導入配線９、第２コンデンサ１７および第３導入配線７の配線の長さに起因して遅れる。しかし、第４導入配線９、第２コンデンサ１７、第３導入配線７の配線および第２導入配線５の長さに起因する電気長が電流のもつ波長の１／２未満であれば、その位相の遅れは無視でき１つの閉ループを形成していると考えることができる。
【００２６】
例えば、１００ＭＨｚの周波数のノイズ電流を減衰させるノイズフィルタを構成する場合を考える。ノイズフィルタの第４導入配線９、第２コンデンサ１７、第３導入配線７および第２導入配線の合計長さを０．１ｍとすると、１００ＭＨｚは波長３ｍであるため、配線長／波長は０．１ｍ／３ｍで１／２未満となり、仮想ループを１つの閉ループとして考えることができる。また、同じノイズフィルタで１ＧＨｚのノイズ電流に対しては、１ＧＨｚは波長０．３ｍであるため、配線長／波長は０．１ｍ／０．３ｍで１／２未満となり、この場合でも仮想ループを１つの閉ループとして考えることができる。なお、配線長／波長が１/２は最低条件であり、この比は小さい方が望ましい。したがってノイズフィルタの配線長は短くすることが望ましい。
【００２７】
図６は、図３で示したコンバータ２５からノイズフィルタ１に高周波信号によって発生するノイズ電流と、図５で示した誘導起電力が生み出す誘導電流とを合成した電流の流れを示した説明図である。図６において、図内の矢印の大きさは電流の大きさを定性的に示すものであり、矢印が大きいほど電流量が大きいことを示している。図６に示すように、第１コンデンサ１６に流れる電流は、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって大きくなる。また、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流は小さくなり、第２コンデンサ１７を流れる電流も小さくなることがわかる。言い換えると、第１コンデンサ１６の残留インダクタンスが見かけ上小さくなり、第１コンデンサ１６を流れる電流が増大する。また、第１接続配線１２および第２接続配線１５の残留インダクタンスが見かけ上大きくなり、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が減少する。
【００２８】
第２コンデンサ１７に流れる電流が減少することはノーマルモードにおけるノイズフィルタにとってデメリットではあるが、そのデメリット以上に第１接続配線１２および第２接続配線１５の残留インダクタンスを上げるとともに、第１コンデンサ１６の残留インダクタンスを下げて電流を流しやすくするメリットの方が大きい。
【００２９】
上述のように、本実施の形態のノイズフィルタは、第１接続配線１２と第２接続配線１５との少なくとも一部を平行にしているので、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流が大きくなる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００３０】
次に、本実施の形態のノイズフィルタのノーマルモードノイズに対する減衰特性の向上効果をさらに詳細に説明する。
【００３１】
図７は、比較のための従来のノイズフィルタの模式図である。図７は、本実施の形態と同様なノイズフィルタにおいて、第１接続配線および第２接続配線が存在しない構成のノイズフィルタである。このノイズフィルタでは、第１導入配線３と第３導入配線７とが直接接続されており、第２導入配線５と第４導入配線９とが直接接続されている。そのため、第１コンデンサ１６を流れる電流の向きと第２コンデンサ１７を流れる電流の向きとが同じ方向になる。そのため、２つのコンデンサの間の磁界は逆向きに同じ強さの磁界が発生することになりお互いに磁界を打ち消しあう。その結果、それぞれのコンデンサに誘導電流は発生しないため、本実施の形態のノイズフィルタのように、ノーマルモードノイズに対する減衰特性の向上は得られない。
【００３２】
なお、図７に示した従来のノイズフィルタは、２つのコンデンサの容量が足し合わされた１つのコンデンサで構成されたフィルタとみなすことができる。これに対して、本実施の形態の構造を取ることで、第１接続配線１２および第２接続配線１５の残留インダクタンスが上がることで、２つの線間コンデンサをつなぐ配線に対してインダクタが挿入された構成として機能する。この構成はノーマルモードに対してノイズ低減効果が大きいことが知られているπ型フィルタと同じ構造となっている。そのπ型フィルタとしての効果と第１コンデンサ１６の残留インダクタンスの低減と組み合わされることでノーマルモードに対するノイズ低減効果の高いフィルタとなる。
【００３３】
図８は、比較のための従来のノイズフィルタの模式図である。図８は、本実施の形態と同様なノイズフィルタにおいて、第１接続配線と第２接続配線とが交差する構成のノイズフィルタである。図９は、図８に示した従来のノイズフィルタをｚ軸方向から見た模式図である。このノイズフィルタでは、第１導入配線３の他方の端部１０と第４導入配線９の他方の端部１１とが第１接続配線１２で接続されており、第２導入配線５の他方の端部１３と第３導入配線７の他方の端部１４とが第２接続配線１５で接続されている。そのため、第１コンデンサ１６を流れる電流の向きと第２コンデンサ１７を流れる電流の向きとが逆の方向になる。そのため、２つの線間コンデンサ同士の磁気結合を低減させることができるので、ノーマルモードノイズに対する減衰特性を発生させることはできる。しかしながら、第１接続配線と第２接続配線とが交差しているので、それぞれの配線に流れる電流に起因して右ねじの法則で発生する配線周りの磁界がお互いに弱めあったり、強め合ったりすることがない。そのため、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させる効果は得られない。
【００３４】
図１０は、本実施の形態に係るノイズフィルタの減衰特性を示す特性図である。図１０において、横軸は周波数、縦軸はノーマルモードノイズに対する減衰性能を示すミックスモードにおけるＳパラメータ：Ｓｄｄ２１である。ノイズフィルタの第１導入端部２と第２導入端部４との間に正負の信号が入力された場合、第３導入配線７と第４導入端部８との間に正負の信号が出力されるが、Ｓｄｄ２１は、その入力信号の振幅に対して出力信号の振幅の比で表される。したがって、Ｓｄｄ２１が小さいほど、ノイズフィルタの減衰性能が高いといえる。
【００３５】
図１０において、実線３１は図２に示す本実施の形態のノイズフィルタの減衰特性、破線３２は、図７に示す第１接続配線および第２接続配線が存在しない構成の従来のノイズフィルタの減衰特性、一点破線３３は、図８に示す第１接続配線と第２接続配線とが交差する構成の従来のノイズフィルタの減衰特性である。なお、図１０の測定に用いたノイズフィルタでは、第１コンデンサと第２コンデンサとは岡谷電機産業株式会社製のポリエステルフィルムコンデンサの型番ＬＥ３３４のコンデンサ（０．３３μＦ、寸法１７．５ｍｍ×１７．５ｍｍ×９．５ｍｍ）を用いており、第１接続配線および第２接続配線以外の、コンデンサ間の距離や各配線の配線長や配線間距離は等しくしている。
【００３６】
図１０において、Ｓｄｄ２１の値が最小になる周波数を共振周波数と呼ぶとする。図１０に示したノイズフィルタにおいては、共振周波数より高い周波数で減衰性能に差が出ることがわかる。とくに本実施の形態のノイズフィルタと第１接続配線および第２接続配線が交差する構成の従来のノイズフィルタを比べると、共振周波数より高い周波数の全域で約８ｄＢの減衰特性が向上していることがわかる。
【００３７】
共振周波数より低い周波数においては、一般的にコンデンサがもつ残留インダクタンスよりもコンデンサがもつキャパシタンス成分が減衰特性を決めている。これに対して、共振周波数より高い周波数においては、コンデンサがもつ残留インダクタンスが減衰特性を決めており、本実施の形態のノイズフィルタにおいては、この周波数帯域において、ノーマルモードノイズに対する減衰特性の向上が見られる。共振周波数よりも低い周波数帯域での減衰特性を向上させるためには、キャパシタンス成分が大きいコンデンサを用いればよく、どのようなコンデンサを用いたとしても、本実施の形態のノイズフィルタであれば、ノーマルモードノイズに対する減衰特性を高くすることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、ノイズフィルタをスイッチング回路で構成されたコンバータと交流電源との間に接続し、コンバータから発生するノイズを減衰させる例を説明したが、それ以外のノイズにも適用できる。ここで一例を挙げると、スイッチング回路やクロックパルスに代表されるデジタル機器から発生するノイズ、リレー回路やサーモスタット放電、整流子発動機、半導体制御機器などの小型電気機器、放電加工機や加熱装置に代表される高周波利用機器からのノイズ、碍子の放電に代表される電力変電設備、点火装置やパンタグラフ放電に代表される自動車や電車に関連する機器からのノイズ、放送や無線通信、レーダ、携帯電話に代表される無線設備からのノイズなど、人工的に作られた信号に混入するノイズにも適用できる。また、雷放電や太陽風、電波星雑音、静電気放電などの自然界で発生したノイズにも適用できる。
【００３９】
本実施の形態においては、コンバータと交流電源との間にノイズフィルタを接続したが、交流電源の替わりに直流電源などでもよい。これ以外にもスイッチング素子など高周波信号を発生させる回路でなければ、どのようなものが接続されても構わない。ただし、対称性が高いノイズフィルタであるため、高周波信号を出す回路に挟まれていてもノイズフィルタとしての効果を失うことはない。
【００４０】
また、本実施の形態のノイズフィルタでは、第１接続配線と第２接続配線とを２層のプリント基板の厚み方向、すなわち図１に示すｚ軸方向に対して平行に配置している。そのため、ノイズフィルタに接続されるコンバータ２５と交流電源２６との間の距離、すなわち図１に示すノイズフィルタのｘ軸方向のサイズを大きくする必要がない。
【００４１】
図１１は、本実施の形態における別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図１および図２に示したノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とは共に一直線状であり、ｚ軸方向で互いに平行に配置されている。図１１に示した別のノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とは屈曲しているが、屈曲した状態で互いにｚ軸方向では平行になっている。
【００４２】
このように構成されたノイズフィルタにおいても、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流が大きくなる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００４３】
図１２は、本実施の形態における別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図１および図２に示したノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とは共に一直線状であり、ｚ軸方向で互いに平行に配置されている。図１２に示した別のノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とは共に一直線状で平行であるが、ｘ軸方向にずれて配置されている。図１３は、図１２に示したノイズフィルタをｚ軸方向から見た模式図である。図１３に示すように、このノイズフィルタの第１接続配線１２と第２接続配線１５とは共に一直線状でありｘ軸方向にずれているが、ｙ軸方向には平行に配置されている。
【００４４】
このように構成されたノイズフィルタにおいても、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流が大きくなる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態において、第１接続配線１２と第２接続配線１５とを平行に配置しているが、完全に平行である必要はない。第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界に起因する誘導起電力よって第１コンデンサ１６に流れる誘導電流が大きくなればよいので、そのような作用を奏する範囲であれば完全な平行からずれていてもよい。
【００４６】
第１コンデンサおよび第２コンデンサとしては、積層セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、電解コンデンサなど、様々種類のコンデンサを用いることができる。本実施の形態のようにノイズフィルタを構成すれば、コンデンサの種類に関係なくノーマルモードノイズに対する減衰特性を高めることができる。これは、誘導起電力を発生させることで、第１コンデンサに電流を流れやすくし、第１接続配線および第２接続配線に電流を流れにくくすることで、ノイズフィルタとしての効果を高める構造であるためである。
【００４７】
また、コンバータ回路とインバータ回路との間のようなスイッチング回路同士の間には、リップルを抑えるために２つの平滑コンデンサが用いられる場合が多い。この２つの平滑コンデンサに対して、本実施の形態で説明した構成を取ることで、残留インダクタンスが大きい平滑コンデンサのインダクタンスも低減させることができるため、平滑コンデンサをノイズフィルタとして機能させることも可能となる。これにより、ノイズフィルタのための追加部品やその実装スペースが不要になる。また、一方の回路で発生したノイズを他方の回路に混入させないことができるので、コンバータ回路やインバータ回路の安定動作が可能になる。
【００４８】
図１４は、本実施の形態における別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図１４に示すように、第１コンデンサ１６を２つの並列接続したコンデンサで構成している。このように第１コンデンサおよび第２コンデンサを直列や並列接続を組み合わせたコンデンサで構成してもよい。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、プリント基板を用いたノイズフィルタで説明したが、プリント基板を用いずにバスバーなどの導体棒やリードワイヤなどの導線部材で構成してもよい。また、プリント基板とリードワイヤなどを組み合わせてノイズフィルタを構成してもよい。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１で説明したノイズフィルタは、図２からわかるように、第１導入端部および第２導入端部との組と、第３導入端部および第４導入端部の組は、互いに等価である。つまり、一方の組が入力端部となり他方の組が出力端部となる。実施の形態１においては、第１導入端部からノイズ電流が流れ込むとして説明したが、実施の形態２においては、第３導入端部からノイズ電流が流れ込む例を説明する。
【００５１】
図１５は、本実施の形態における電源と空調機の室外機との間に備えたときの模式図である。図１５において、ノイズフィルタ１の第１導入端部２と第２導入端部４との間に商用電源（交流電源）４１が接続されており、第３導入端部６と第４導入端部８との間に室外機４２が接続されている。室外機４２は、商用電源４１からノイズフィルタ１を介して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路４３と、コンバータ回路４３から出力される直流電力からモータ４４を制御するための３相の駆動電力を供給するインバータ回路４５とを備えている。コンバータ回路４３およびインバータ回路４５はスイッチング素子を備えている。ノイズフィルタの構成は実施の形態１と同様である。
【００５２】
本実施の形態においては、スイッチング回路に起因するノイズ電流は、スイッチング素子を備えた室外機４２側からノイズフィルタに流れ込む。本実施の形態のノイズフィルタは、第１接続配線と第２接続配線との少なくとも一部を平行にしているので、第１接続配線および第２接続配線を流れるノイズ電流が作る磁界によって第２コンデンサに流れる電流が大きくなる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、コンバータ回路４３はインターリーブ型の昇圧コンバータを例として示しているが、どのようなコンバータ回路であっても構わない。インバータ回路やコンバータ回路などは、ケイ素を原料とする半導体を用いて構成するのが主流であるが、近年ではより電力変換効率が高く、小型で高速動作する炭化ケイ素や窒化ガリウム、酸化ガリウム、ダイヤモンドなどを原料とするワイドバンドギャップ半導体が用いられるようになってきている。これらのワイドバンドギャップ半導体は、高速動作が可能なため、従来のケイ素を原料とした半導体と比べると立ち上がり時間や立ち下がり時間が短くスイッチング損失を低減させることができるものの、より高周波信号を発生させるため、振幅の大きなノイズ電流が発生することになる。振幅の大きなノイズ電流であっても、本実施の形態のノイズフィルタを用いることにより、ワイドバンドギャップ半導体を用いたコンバータ回路でもフィルタの寸法やコストを増加させることなくノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００５４】
実施の形態３．
図１６は、この発明を実施するための実施の形態３に係るノイズフィルタの模式図である。図１６は、１層のプリント基板５１を用いたノイズフィルタの配線パターンを模式的に示す斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、一方の端部が第１導入端部２となる第１導入配線３と、一方の端部が第２導入端部４となる第２導入配線５と、一方の端部が第３導入端部６となる第３導入配線７と、一方の端部が第４導入端部８となる第４導入配線９と、第１導入配線３の他方の端部１０と第４導入配線９の他方の端部１１とを接続する第１接続配線１２と、第２導入配線５の他方の端部１３と第３導入配線７の他方の端部１４とを接続する第２接続配線１５と、第１導入配線３と第２導入配線５との間に接続された第１コンデンサ１６と、第３導入配線７と第４導入配線９との間に接続された第２コンデンサ１７とを備えている。
【００５５】
本実施の形態のノイズフィルタにおいて、第２接続配線１５はプリント基板５１の表面に形成された配線部５２と、その配線部５２と第２導入配線５の他方の端部１３とを接続するジャンパー線５３とで構成されている。配線部５２は第１接続配線１２と平行に形成されており、ジャンパー線５３は、第１接続配線１２を跨いで形成されている。
【００５６】
さらに、このノイズフィルタ１の第１導入端部２と第２導入端部４との間には、コンバータ２５が接続されており、第３導入端部６と第４導入端部８との間には、交流電源２６が接続されている。
【００５７】
このように構成されたノイズフィルタにおいては、コンバータ２５から流れ込むノイズ電流は、実施の形態１と同様に、第１接続配線１２を流れるノイズ電流の向きと第２接続配線１５を流れるノイズ電流の向きとが同じになる。また、第１接続配線１２と第２接続配線１５の配線部５２とは平行である。
【００５８】
このように、本実施の形態のノイズフィルタは、第１接続配線１２と第２接続配線１５との少なくとも一部を平行にしているので、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流が大きくなる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００５９】
なお、図１６に示すノイズフィルタにおいては、第２接続配線１５をプリント基板の表面に形成された配線部と第１接続配線１２を跨ぐジャンパー線とで構成しているが、第１接続配線１２がプリント基板の表面に形成された配線部と第２接続配線１５を跨ぐジャンパー線とで構成してもよい。
【００６０】
図１７は、本実施の形態に係る別のノイズフィルタの模式図である。図１６に示したノイズフィルタにおいては、第２接続配線１５は第１接続配線１２と平行に形成された配線部５２と、第１接続配線１２を跨いだジャンパー線５３とで構成されていた。図１７に示すノイズフィルタにおいては、第２接続配線１５を第１接続配線１２と平行に形成された配線部５２と、第４導入配線９を跨いだジャンパー線５３とで構成している。
【００６１】
このように構成されたノイズフィルタにおいても、コンバータ２５から流れ込むノイズ電流は、実施の形態１と同様に、第１接続配線１２を流れるノイズ電流の向きと第２接続配線１５を流れるノイズ電流の向きとが同じになる。また、第１接続配線１２と第２接続配線１５の配線部５２とは平行である。
【００６２】
したがって、図１６で示したノイズフィルタと同様に、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００６３】
なお、図１７に示すノイズフィルタにおいては、第２接続配線１５をプリント基板の表面に形成された配線部と第４導入配線９を跨ぐジャンパー線とで構成しているが、第１接続配線１２がプリント基板の表面に形成された配線部と第２導入配線５を跨ぐジャンパー線とで構成してもよい。
【００６４】
本実施の形態で説明したノイズフィルタは、１層のプリント基板で構成することができる。実施の形態１においては、２層のプリント基板で構成するノイズフィルタを説明したが、第１接続配線１２と第２接続配線１５との距離がプリント基板の絶縁層の厚さで決まる。多層プリント基板の絶縁層の厚さは、自由に決めることができない。
【００６５】
第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流を大きくするためには、可能な限り第１接続配線１２と第２接続配線１５との間隔が短い方がよい。本実施の形態では第１接続配線１２と第２接続配線１５とが平行になる部分を同じプリン基板上に形成しているので、絶縁性を満たす限りにおいて配線の間隔を短くすることができる。その結果、磁界の強さを調整することが容易となる。
【００６６】
実施の形態４．
図１８は、この発明を実施するための実施の形態４に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタの構成は実施の形態１と同様であるが、第１接続配線１２と第２接続配線１５とをｙ軸方向に平行にすると共に、第１コンデンサ１６を流れる電流の向きがそれらと平行となるように、第１コンデンサ１６の第１導入配線３との接続点と第１コンデンサ１６の第２導入配線５との接続点とを結ぶ線分がｙ軸方向に平行となるように構成している点が異なっている。
【００６７】
このように構成することにより、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界によって第１コンデンサ１６に流れる電流をさらに大きくすることができる。
【００６８】
なお、第２コンデンサ１７を流れる電流の向きは、第１接続配線１２および第２接続配線１５と平行でない方がよい。そのため、本実施の形態においては、第２コンデンサ１７の第３導入配線７との接続点と第２コンデンサ１７の第４導入配線９との接続点とを結ぶ線分がｙ軸方向に平行とはならないように構成している。
【００６９】
このように構成することで、第２コンデンサ１７を流れる電流が作る磁界と、第１接続配線１２および第２接続配線１５を流れる電流が作る磁界とがずれることによって、磁界を強め合いにくくなるため、第２コンデンサ１７に流れる電流が小さくなることを抑制することができる。
【００７０】
実施の形態５．
図１９は、この発明を実施するための実施の形態５に係るノイズフィルタの模式図である。図１９は、２層のプリント基板を用いたノイズフィルタの配線パターンを模式的に示す斜視図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと同様であるが、配線の太さなどが異なっている。
【００７１】
図１９に示すように、本実施の形態のノイズフィルタにおいては、第２接続配線１５の配線幅を第１接続配線１２の配線幅よりも太くすると共に、スルーホール２３、３４をそれぞれ２本としている。
【００７２】
図２０は、本実施の形態におけるノイズフィルタ１の回路構成を示す模式図である。図２０は、第２導入配線５の他方の端部１３と第３導入配線７の他方の端部１４とを接続する配線部分の配線幅が太くなっていることを示している。
【００７３】
第２接続配線１５は、第１接続配線１２と接触することを避けるために、２層のプリント基板の第２層２２を経由する構成となっている。そのため、端部１０と端部１１とを接続する第１接続配線１２の配線長よりも、端部１３と端部１４とを接続する第２接続配線１５の配線長の方が長くなっている。配線長の差は配線が持つ残留インダクタンスの差となるため、同じ配線幅であれば第２接続配線１５の残留インダクタンスの方が、第１接続配線１２の残留インダクタンスよりも大きくなる。その結果、第２接続配線１５を流れるノイズ電流に起因する誘導起電力が小さくなる。
【００７４】
本実施の形態のように、第２接続配線１５の配線幅を第１接続配線１２の配線幅よりも太くすると共に、スルーホール２３、３４をそれぞれ２本としているので、第２接続配線１５の残留インダクタンスを小さくすることができる。その結果、第２接続配線１５を流れるノイズ電流に起因する誘導起電力が大きくなり、ノイズフィルタの減衰特性を向上させることができる。
【００７５】
実施の形態６．
図２１は、この発明を実施するための実施の形態６に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと同様であるが、第１コンデンサ１６と第１導入配線３との接続配線の長さ、および第１コンデンサ１６と第２導入配線５と接続配線の長さを短くしている。
【００７６】
このように第１コンデンサ１６の両端部間の長さを短くすることで、第１コンデンサ１６の残留インダクタンスを小さくすることができる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスがさらに小さくなり、ノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００７７】
図２２は、本実施の形態に係る別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図２２に示すノイズフィルタにおいては、第２コンデンサ１７と第３導入配線７との接続配線の長さ、および第２コンデンサ１７と第４導入配線９と接続配線の長さを短くしている。
【００７８】
このように第２コンデンサ１７の両端部間の長さを短くすることで、第２コンデンサ１７の残留インダクタンスを小さくすることができる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスがさらに小さくなり、ノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００７９】
実施の形態７．
図２３は、この発明を実施するための実施の形態７に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【００８０】
第１コンデンサを２つのコンデンサ１６ａと１６ｂとの直列接続で構成し、その２つのコンデンサの接続点４６をグラウンド電位のグラウンド４７に接地線４８で接続している。さらに、第２コンデンサを２つのコンデンサ１７ａと１７ｂとの直列接続で構成し、その２つのコンデンサの接続点４９をグラウンド電位のグラウンド４７に接地線５０で接続している。ここでグラウンド４７は、本実施の形態のノイズフィルタが搭載される機器の金属筐体であり、その金属筐体のグラウンドは筐体内で同電位であることが望ましく、さらにその金属筐体は対地電位と同電位であることが望ましい。
【００８１】
このように構成されたノイズフィルタにおいては、実施の形態１と同様な作用によって、ノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。さらに、接地線でグラウンドに接続したため、信号ラインを通して接地側に伝播するコモンモードノイズも低減させることができる。
【００８２】
また、２つのコンデンサ１６ａおよび１６ｂ、並びに２つのコンデンサ１７ａおよびコンデンサ１７ｂはコモンモードノイズを低減させるための対地間コンデンサと見なすこともできる。第１導入端部２が正極、第２導入端部４が負極として説明する。実施の形態１で説明したように、第１接続配線１２と第２接続配線１５とが作る磁界によって、コンデンサ１６ａとコンデンサ１７ａとには電流が流れやすくなるが、２つのコンデンサの接続点４６、４９がグラウンド４７に接続されているのでコンデンサ１６ｂとコンデンサ１７ｂとには電流は流れにくくなる。正極から流れ込む電流はコンデンサ１６ａ、コンデンサ１７ｂを通ってグラウンドに流れ、負極へ流れ出る電流はコンデンサ１６ｂ、コンデンサ１７ａを通ってグラウンドに流れ込む。このとき、本実施の形態のノイズフィルタでは、誘導起電力により電流が流れやすくなるのはコンデンサ１６ａとコンデンサ１７ａとであり、逆に電流が流れにくくなるのはコンデンサ１６ｂとコンデンサ１７ｂとである。そのため、正極から流れ込む電流は電流が流れやすくなるコンデンサ１６ａと電流の流れにくくなるコンデンサ１７ｂを通り、負極へ流れ出る電流は電流が流れにくくなるコンデンサ１６ｂと電流が流れやすくなるコンデンサ１７ａを通る。そのため、第１導入配線３から第４導入配線９へ流れる電流値と、第２導入配線５から第３導入配線７へ流れる電流値とがほぼ等しくなって対称性が高まるため、ノーマルモードからコモンモードへ変換されるノイズを低減することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、第１コンデンサと第２コンデンサとの両方を、２つの対地間コンデンサで構成しているが、第１コンデンサおよび第２コンデンサのどちらか一方のみを対地間コンデンサで構成することは推奨できない。なぜなら、コンデンサ１６ａは電流が流れやすくなるのに対して、コンデンサ１６ｂも電流が流れやすくなるため、正極から流れ込む電流と負極へ流れ出る電流の対称性が悪化するため、ノーマルモードからコモンモードへ変換されるノイズが増大するからである。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、第１コンデンサおよび第２コンデンサをそれぞれ２つの対地間コンデンサで構成しているが、２つの対地間コンデンサに替えて残留インダクタンスの小さい３端子コンデンサや、残留インダクタンスが小さい縦横反転型の積層セラミックコンデンサで構成してもよい。
【００８５】
実施の形態８．
図２４は、この発明を実施するための実施の形態８に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【００８６】
実施の形態１のノイズフィルタにおいては、第２コンデンサ１７は、２層プリント基板の第１層に設置されていた。本実施の形態においては、第２コンデンサ１７を第１コンデンサに対してｚ軸方向にずれた位置に配置したものである。例えば、実施の形態１で説明したノイズフィルタにおいて、第２コンデンサ１７を第２層に設置することで実現できる。
【００８７】
このように構成されたノイズフィルタにおいては、実施の形態１と同様な作用によって、ノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに向上させることができる。
【００８８】
また、第１コンデンサ１６と第２コンデンサ１７との距離が離れるため、コンデンサ同士の磁気結合が低下し、ノーマルモードノイズに対する減衰特性が改善する。さらに、フィルムコンデンサなどの大きな寸法を持ったコンデンサにおいては、配線を交差していないとき比べて交差することで２つのコンデンサが対向する面には大きな電位差が生じる。その結果、２つのコンデンサ間に電気結合が発生し、その電気結合の経路が第１接続配線１２と第２接続配線１５を通らない経路となるため、ノーマルモードノイズに対する減衰特性が悪化する。この電気結合は磁気結合での改善量に比べると十分小さいものの、本実施の形態の構成ではそのような電気結合が発生しないため、ノーマルモードに対する減衰特性が改善する。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、２層プリント基板を用いて第１コンデンサ１６を第１層に設置し、第２コンデンサ１７を第２層に設置する構成を説明したが、逆の位置関係であってもよい。
【００９０】
図２５は、本実施の形態に係る別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図２５に示すように、第３導入配線７および第４導入配線９の部分をｚ軸方向にずれた位置まで伸ばしてもよい。
【００９１】
実施の形態９．
図２６は、この発明を実施するための実施の形態９に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【００９２】
実施の形態１のノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とを平行に配置していた。本実施の形態のノイズフィルタにおいては、それに加えて第１導入配線３と第２導入配線５とを平行に配置すると共に、第３導入配線７と第４導入配線９とも平行に配置している。
このように構成することで、第１導入配線３から第４導入配線９に流れる電流の向きと、第３導入配線７から第２導入配線５に流れる電流の向きとがｙｚ平面で対称性をもつため、非対称性によって生じるノーマルモードからコモンモードに変換されるノイズ成分を小さくすることができる。
【００９３】
図２７は、本実施の形態に係る別のノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。図２７に示すノイズフィルタにおいては、図２６に示すノイズフィルタの構成に、さらに第１接続配線１２の両端をｙ軸方向にそれぞれ延ばして、第１接続配線１２の長さを第２接続配線１５の長さと同じにしたものである。
【００９４】
このように構成することで、第１接続配線１２の残留インダクタンスと第２接続配線１５の残留インダクタンスとが等しくなるので、非対称性によって生じるノーマルモードからコモンモードに変換されるノイズ成分をさらに小さくすることができる。
【００９５】
実施の形態１０．
図２８は、この発明を実施するための実施の形態１０に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【００９６】
第１コンデンサ１６、第２コンデンサ１７、第１接続配線１２および第２接続配線１５を囲む電磁シールド５５を備えており、この電磁シールド５５はグラウンド５６に接続されている。このグラウンド５６は、本実施の形態のノイズフィルタが搭載される機器の金属筐体であっても、直接対地に接続されるグラウンドであってもよい。
【００９７】
このように構成されたノイズフィルタは、第１コンデンサ１６、第２導入配線５、第１接続配線１２、第２接続配線１５、第１導入配線３によって形成される仮想ループに外部からの磁界が侵入することを防ぐことができるので、確実にこの仮想ループ内に誘導起電力を発生させることができる。その結果、線間コンデンサ自身が持つ残留インダクタンスを低減させてノーマルモードノイズに対する減衰特性をさらに確実に向上させることができる。
【００９８】
実施の形態１１．
図２９は、この発明を実施するための実施の形態１１に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【００９９】
本実施の形態においては、３層のプリント基板で構成されており、第３層５７には、導体層５８と導体層が形成されていないクリアランス領域５９とを備えている。このクリアランス領域５９は、第２層２２に形成された第２接続配線１５に対向する位置で、第２接続配線１５の領域よりも大きな領域で構成されている。
【０１００】
仮に、第３層５７の導体層５８が第３層５７の全領域に形成されていたとすると、第１接続配線と第２接続配線に流れる電流が作る磁界ループを導体層５８が妨げることになる。その結果、第１コンデンサ１６、第２導入配線５、第１接続配線１２、第２接続配線１５、第１導入配線３によって形成される仮想ループ内に発生する誘導起電力が弱くなる。
【０１０１】
本実施の形態のように、３層のプリント基板で構成する場合、第３層に第２接続配線１５の領域よりも大きな領域のクリアランス層を設けることで、仮想ループ内に発生する誘導起電力を効率よく発生させることができる。このクリアランス層を設ける構造は、４層以上のプリント基板を用いる場合でも同様である。
【０１０２】
実施の形態１２．
図３０は、この発明を実施するための実施の形態１２に係るノイズフィルタの回路構成を示す模式図である。本実施の形態のノイズフィルタ１は、実施の形態１のノイズフィルタと類似しているが、次の点が異なっている。
【０１０３】
図３０に示すように、本実施の形態のノイズフィルタにおいては、互いに対向して配置される第１導入配線３の他方の端部１０および第３導入配線７の他方の端部１４の形状を丸くし、さらに互いに対向して配置される第２導入配線５の他方の端部１３および第４導入配線９の他方の端部１１の形状を丸くしたものである。
【０１０４】
本実施の形態のノイズフィルタにおいては、第１接続配線１２と第２接続配線１５とを平行に配置している。そのため、図８に示した第１接続配線と第２接続配線とが直交する構成の従来のノイズフィルタに比べて、端部１０と端部１４との間の距離、および端部１３と端部１１との間の距離が短くなる。また、第１導入配線３と第３導入配線７との間、第１導入配線３と第２導入配線５との間には交流電源２６の第３導入端部６と第４導入端部８から入力される高い電圧が印加されている。配線間には電位差が生じるため、従来に比べて配線の端部同士の距離が短くなると、放電の発生や絶縁破壊などが生じる恐れがある。
【０１０５】
放電は尖った角を起点として発生することが多いが、本実施の形態のように、電位差が生じやすい配線の端部同士の形状を丸くすることにより、放電の発生や絶縁破壊などを防ぐことができる。
【０１０６】
なお、電位差が生じやすい配線の端部同士の形状を丸くすることに替えて、電位差が生じやすい配線の端部同士の距離を長くしてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１  ノイズフィルタ、  ２  第１導入端部、  ３  第１導入配線３、  ４  第２導入端部、  ５  第２導入配線、  ６  第３導入端部、  ７  第３導入配線、  ８  第４導入端部、  ９  第４導入配線、  １０、１１、１３、１４  端部、１２  第１接続配線、  １５  第２接続配線、  １６  第１コンデンサ、  １７  第２コンデンサ、  ２１  第１層、  ２２第２層、  ２３、２４  スルーホール、  ２５  コンバータ、  ２６  交流電源、  ４１  商用電源（交流電源）、  ４２  室外機、  ４３  コンバータ回路、  ４４  モータ、  ４５  インバータ回路、４８、５０  接地線、  ５１  プリント基板、  ５２  配線部、  ５３  ジャンパー線、  ５５  電磁シールド、  ４７、５６  グラウンド、  ５７  第３層、  ５８  導体層、  ５９  クリアランス領域
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月23日(2018.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、
一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、
一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、
一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、
前記第１導入配線の他方の端部と前記第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配線と、
前記第２導入配線の他方の端部と前記第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配線と、
前記第１導入配線と前記第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、
前記第３導入配線と前記第４導入配線との間に接続された第２コンデンサと
を備えたノイズフィルタであって、
前記第１接続配線と前記第２接続配線とは、前記第１コンデンサを流れる電流の向きと同じ方向において一部が平行である
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
絶縁層を介して設けられた第１層と第２層とを備えた２層構造のプリント基板において、
前記第１導入配線、前記第２導入配線、前記第３導入配線、前記第４導入配線、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第１接続配線は、前記第１層に配置され、
前記第２接続配線は、前記第２層に配置され、
前記第２接続配線と前記第２導入配線の他方の端部および前記第３導入配線端部とは、それぞれ前記絶縁層に設けられたスルーホールで接続されており、
前記絶縁層を介して対向する位置の前記第１接続配線と前記第２接続配線とが平行である
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項３】
１層構造のプリント基板において、
前記第１接続配線および前記第２接続配線の少なくとも一方が、前記プリント基板の表面に形成された配線部を跨ぐジャンパー線を備えたことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項４】
前記第１コンデンサを流れる一部の電流の向きが、前記第１接続配線および前記第２接続配線と平行となる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項５】
前記第２接続配線の配線幅は、前記第１接続配線の配線幅以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項６】
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサをそれぞれ２つのコンデンサの直列接続で構成し、前記２つのコンデンサの中点を対地接続する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項７】
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、前記第１接続配線および前記第２接続配線を囲む電磁シールドを備えた
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月14日(2018.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、
一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、
一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、
一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、
前記第１導入配線の他方の端部と前記第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配線と、
前記第２導入配線の他方の端部と前記第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配線と、
前記第１導入配線と前記第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、
前記第３導入配線と前記第４導入配線との間に接続された第２コンデンサと
を備えたノイズフィルタであって、
前記第１接続配線および前記第２接続配線は、直線状の主要部をそれぞれ備え、
前記第１接続配線と前記第２接続配線との前記主要部が互いに平行であり、
前記第１コンデンサの端子間を結ぶ方向が、前記主要部と同じ方向である
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、
一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、
一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、
一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、
前記第１導入配線の他方の端部と前記第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配
線と、
前記第２導入配線の他方の端部と前記第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配
線と、
前記第１導入配線と前記第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、
前記第３導入配線と前記第４導入配線との間に接続された第２コンデンサと
を備えたノイズフィルタであって、
前記第１接続配線と前記第２接続配線とは、前記第１コンデンサを流れる電流の向きと同
じ方向において一部が平行であるノイズフィルタであって、
絶縁層を介して設けられた第１層と第２層とを備えた２層構造のプリント基板において、
前記第１導入配線、前記第２導入配線、前記第３導入配線、前記第４導入配線、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第１接続配線は、前記第１層に配置され、
前記第２接続配線は、前記第２層に配置され、
前記第２接続配線と前記第２導入配線の他方の端部および前記第３導入配線端部とは、それぞれ前記絶縁層に設けられたスルーホールで接続されている
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項３】
一方の端部が第１導入端部となる第１導入配線と、
一方の端部が第２導入端部となる第２導入配線と、
一方の端部が第３導入端部となる第３導入配線と、
一方の端部が第４導入端部となる第４導入配線と、
前記第１導入配線の他方の端部と前記第４導入配線の他方の端部とを接続する第１接続配
線と、
前記第２導入配線の他方の端部と前記第３導入配線の他方の端部とを接続する第２接続配
線と、
前記第１導入配線と前記第２導入配線との間に接続された第１コンデンサと、
前記第３導入配線と前記第４導入配線との間に接続された第２コンデンサと
を備えたノイズフィルタであって、
前記第１接続配線と前記第２接続配線とは、前記第１コンデンサを流れる電流の向きと同
じ方向において一部が平行であるノイズフィルタであって、
１層構造のプリント基板において、
前記第１接続配線および前記第２接続配線の少なくとも一方が、前記プリント基板の表面に形成された配線部を跨ぐジャンパー線を備えたことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項４】
前記第２接続配線の配線幅は、前記第１接続配線の配線幅以上である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項５】
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサをそれぞれ２つのコンデンサの直列接続で構成し、前記２つのコンデンサの中点を対地接続する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【請求項６】
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、前記第１接続配線および前記第２接続配線を囲む電磁シールドを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
【国際調査報告】
2019220626.tif 000033
2019220626.tif 000034
2019220626.tif 000035
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