(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気コアと、前記磁気コアに被覆導線を巻回してなるコイルと、前記磁気コアと電気的に絶縁された導電体と、誘電体とを備え、前記コイルと前記導電体の間に前記誘電体を配し、前記導電体は前記コイルに電気的に接続されてなることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項２】
前記コイルと前記導電体を１以上有し、前記コイルの各々に前記導電体が独立して１以上配されてなることを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】
前記磁気コアは、環状であることを特徴とする請求項１または２に記載のインダクタンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源ラインと各種電子機器の間に挿入し、伝導や輻射などによる電磁ノイズを除去するノイズフィルタに使用されるインダクタンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、交流電源ラインと各種電子機器のスイッチング電源入力部の間に挿入される、インダクタンス素子を用いたノイズフィルタの代表的な等価回路図である。
ノイズフィルタ１は、コモンモードノイズを除去する一対のコンデンサ素子１３とインダクタンス素子１４と、ディファレンシャルモードノイズを除去するコンデンサ素子１１とインダクタンス素子１２とから構成されている。これらの各素子は、電子機器のノイズの大きさに応じて、配置、結線等も含め各々組み合わせながら使用されるもので、各素子はノイズの大きさによって使用個数が増減される。
尚、ディファレンシャルモードノイズとは、ノイズフィルタ１の２つの交流電源ラインの線間に流れるノイズを、またコモンモードノイズとは、ノイズフィルタ１の２つの交流電源ラインに同相でアース間に流れるノイズをそれぞれ言う。
【０００３】
上記のインダクタンス素子１２、１４は、磁気コアの外周部に形成するコイルの数が異なっており、インダクタンス素子１２はコイルが１つであるのに対し、インダクタンス素子１４はコイルが２つである。また、インダクタンス素子１２は前記ディファレンシャルモードノイズを、一方インダクタンス素子１４は前記コモンモードノイズをそれぞれ除去する作用を担っている点が特性上異なっている。
【０００４】
一般に、インダクタンス素子は、基本特性上、コイル自身のインダクタンスＬと線間容量Ｃによって決まる自己共振周波数ｆｒ＝１／２π（ＬＣ）1/2を有し、自己共振周波数ｆｒより低い周波数領域ではインダクタンス素子として、一方、自己共振周波数ｆｒより高い周波数領域ではコンデンサ素子として作用する性質をもっている。従って、種々の周波数ノイズを除去するため、磁気コアの材質や外形寸法、コイルの巻数や巻線構造などを調整しながら、前記のインダクタンスＬと線間容量Ｃの各々を適宜調整することで、ノイズ減衰特性を制御している。
【０００５】
図６は、上述したノイズフィルタ１を構成するインダクタンス素子のうち、コイルが２つの場合のインダクタンス素子の構造を説明する図で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は断面図をそれぞれ示す。従来のインダクタンス素子６１は、トロイダル形状の磁気コア６２の表面全体を覆うように配設された接地導体６３の上に誘電体６４及び近接導体６５を順に形成し、更にその外周部の円周の半円部に、かつ前記近接導体６５を包囲するようにそれぞれ対称的に被覆導線６６を巻回してなるコイル６７、コイル６８を形成した構造である。また、接地導体６３はリード線６９を介してアース接地することで、コイル６７、コイル６８の各々の線間に生じる線間容量を低減させている。
【０００６】
このように構成することで、インダクタンス素子６１の自己共振周波数よりも高周波領域での減衰特性を改善し、減衰特性の広帯域化を図ると共に、磁気コア６２と被覆導線６６とを構造的に分離させることで、それらの絶縁性も高めたものである。このようなインダクタンス素子は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３５７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のインダクタンス素子６１は、磁気コア６２や接地導体６３をアース接地することでコイルの線間容量を低減させ、自己共振周波数より高い周波数帯域での減衰特性を改善するものであり、自己共振周波数より低い周波数帯域での減衰特性を改善するものではなかった。このような低い周波帯域での減衰特性を改善するためには、磁気コアの透磁率μや外形寸法を大きくするか、コイルの巻数を増やすなどの方法しかなく、結果として、インダクタンス素子の寸法が大きくなり、また巻数増加によるコイル損失（発熱）が増大する等の問題があった。
【０００９】
本発明は、磁気コアの材質、外形寸法やコイルの巻数を変更せずに、インダクタンス素子の自己共振周波数を下げることで低周波帯域での減衰特性を改善させるもので、小型化、軽量化、低価格化が可能となるインダクタンス素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決すべく、インダクタンス素子の磁気コアの外周部に形成したコイルの間にキャパシタを形成する。すなわち、導電体と誘電体とを配し、導電体はアースに接地するのではなくコイルに電気的に接続する構造とすることで、コイルの線間に生じる線間容量を増大させ、インダクタンス素子の自己共振周波数を下げて低周波数領域でのノイズ減衰特性を改善させ、その結果、低周波帯域での減衰特性を改善することが可能となる。
また、コイルは１以上でもよく、その場合、導電体は各々のコイルに独立して配する。更に、導電体と誘電体を内蔵するコンデンサ素子を用いても同様の効果を得ることができるが、この場合はコイルの両端間に並列接続することにより、低周波帯域での減衰特性を改善することが可能となる。
【００１１】
本発明によれば、磁気コアと、前記磁気コアに被覆導線を巻回してなるコイルと、前記磁気コアと電気的に絶縁された導電体と、誘電体とを備え、前記コイルと前記導電体の間に前記誘電体を配し、前記導電体は前記コイルに電気的に接続されてなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１２】
本発明によれば、前記コイルと前記導電体を１以上有し、前記コイルの各々に前記導電体が独立して１以上配されてなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記磁気コアは、環状であることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明により、磁気コアに被覆導線を巻回したコイルとの間に、誘電体を介してキャパシタを形成させる導電体を備え、導電体の一部がコイルに接続されるインダクタンス素子、あるいは、磁気コアに被覆導線を巻回したコイルの両端部に並列接続したコンデンサ素子を備えたインダクタンス素子により、インピーダンスの立ち上がり特性を維持したまま自己共振周波数を下げ、新たな自己共振周波数付近の帯域ではインピーダンスを増加させる高性能化が可能となる。
【００１７】
また、磁気コアの材質や巻数をそのままで、インダクタンス素子の自己共振周波数を下げることで低周波数領域での減衰特性を改善することができるので、従来は低周波用のインダクタンス素子と高周波用の例えばコンデンサ素子の２つの素子が必要であったが、１つのインダクタンス素子で同等のノイズ抑制効果を得ることができ、小型化、軽量化、低価格化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
以下に説明する実施の形態におけるインダクタンス素子は、コモンモード用、すなわちトロイダル形状の磁気コアの２つの半円部に被覆導線を巻回したコイルを対称的に２つ形成した構造であるが、全円周に亘って被覆導線を巻回したコイルを１つのみ形成したノーマルモード用や、コイルを３つ以上形成したインダクタンス素子の場合にも適用可能である
【００２０】
図１は、本発明の実施例１によるインダクタンス素子を説明する正面図である。
【００２１】
インダクタンス素子１４ａは、トロイダル形状の磁気コア１５の全体をトロイダル形状の絶縁ケース１６で覆い、前記絶縁ケース１６の外周面の２箇所に導電体１９ａ、１９ｂをそれぞれ配置し、導電体１９ａ、１９ｂの両方の上面を連ねて覆うように１つの誘電体２１ａを配した状態で、その外周部の円周の半円部に、かつ前記導電体１９ａ、１９ｂを包囲するようにそれぞれ対称的に被覆導線を巻回したコイル１７、コイル１８が形成されている。また、導電体１９ａとコイル１７は接続部２０ａで、導電体１９ｂとコイル１８は接続部２０ｂでそれぞれ電気的に接続されている。
ここで、誘電体２１ａは、分離して配置した導電体１９ａ、１９ｂの全体を覆うように１つを配したが、導電体１９ａ、１９ｂの各々を個別に覆うよう２つ配してもよい。また、導電体１９ａ、１９ｂと誘電体２１ａは、コイル１７、１８の内側に配設しているが、コイル１７、１８の外側、すなわちコイル１７、１８を形成した後に配設してもよく、その場合はコイル１７、１８の直ぐ上面には誘電体２１ａを配し、誘電体２１ａの上面に導電体１９ａ、１９ｂをそれぞれ配設するのが好ましい。
【００２２】
図２は、本発明の実施例２によるインダクタンス素子を説明する正面図である。
【００２３】
インダクタンス素子１４ｂは、トロイダル形状の磁気コア１５の全体を絶トロイダル形状の絶縁ケース１６で覆い、絶縁ケース１６の側面部に円周の半円部にそれぞれ対称的に導電体１９ｃ、１９ｄを配置し、導電体１９ｃ、１９ｄの各々の上面全体を覆うように誘電体２１ｂ、２１ｃを配した状態で、その外周部の円周の半円部に、かつ前記導電体１９ｃ、１９ｄを包囲するようにそれぞれ対称的に被覆導線を巻回したコイル１７、コイル１８が形成されている。また、導電体１９ｃとコイル１７は接続部２０ｃで、導電体１９ｄとコイル１８は接続部２０ｄでそれぞれ電気的に接続されている。
ここで、導電体１９ｃ、１９ｄと誘電体２１ｂ、２１ｃは、絶縁ケース１６の一方の側面に配置したが、他方の側面やその他の表面にも同様に配してもよく、更に絶縁ケース１６を誘電体として使用し、絶縁ケース１６の内面に導電体を形成してもよい。但し、導電体と誘電体との配置関係は、導電体は誘電体によって完全に覆われて表面に露出しない状態が好ましい。
また、導電体１９ｃ、１９ｄと誘電体２１ｂ、２１ｃは、コイル１７、１８の内側に配設しているが、コイル１７、１８の外側、すなわちコイル１７、１８を形成した後に配設してもよく、その場合はコイル１７、１８の直ぐ上面には誘電体２１ａを配し、誘電体２１ａの上面に導電体１９ａ、１９ｂをそれぞれ配設するのが好ましい。
【００２４】
図３は、本発明の実施例３によるインダクタンス素子を説明する正面図である。
【００２５】
インダクタンス素子１４ｃは、トロイダル形状の磁気コア１５の全体をトロイダル形状の絶縁ケース１６で覆い、絶縁ケース１６の外周部の円周の半円部にそれぞれ対称的に被覆導線を巻回したコイル１７、コイル１８を形成し、各コイルの両端部にはそれぞれコンデンサ素子２２ａ、２２ｂが並列接続されている。
【００２６】
磁気コア１５は、材質が高透磁率の磁性材料であればどんなものでもよく、Ｍｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材、アモルファスやパーマロイなどの金属系材料、鉄系や鉄合金系、その他金属粉末などの導電性材料からなる圧粉材料等でもよく、要求特性に応じて適宜選定するのが好ましい。また、外観形状は環状であれば、円形、楕円形、方形などの何れでもよく、また断面形状は円形、楕円形、長円形、多角形等、どんな形状でもよい。
【００２７】
絶縁ケース１６は、磁気コア１５を絶縁的に覆う樹脂材あればどんな材質でもよく、エポキシ系、フェノール系の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン系の熱可塑性樹脂の何れでもよい。また、形態は上記樹脂成型体に限らず、磁気コア１５の周囲に絶縁紙などをある厚みまで多層巻き付けたような絶縁形態でもよい。
【００２８】
コイル１７、１８は、導体に天然樹脂または合成樹脂塗料を焼き付けたエナメル皮膜銅線や、絶縁性を高めてＰＶＣ被覆電線などの何れ導線を用いてもよく、またコイルの線径や巻数は、要求特性に応じ適宜設計・調整するのが好ましい。
【００２９】
導電体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、材質は銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料やそれらの合金、また金属材粉末と樹脂を混合した金属樹脂などの導電性を有する材料であれば何れでもよい。また、形状は、板状、箔状などの形状が好ましく、格子状や網目状などでもよい。また、配置する位置は磁気コア１５の外周部の一部又は全面でコイル１７、１８の内側でも、あるいはコイル１７、１８の外側でもよく、配置状態はコイル１７、１８と直接接触しないよう配置していればよく、誘電体で全面を覆われた状態が好ましい。
【００３０】
接続部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、箇所がコイルの何れか１箇所とし、作業性から巻始め、巻終りなどの何れか端部とするのが好ましい。
【００３１】
誘電体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、誘電率を有する樹脂であればどんなものでもよいが、作業上任意に曲げられるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの汎用的な熱可塑性樹脂を用いるのよく、また、線間容量を上げるために誘電率の高いものを選定するのがより好ましい。
また、厚みも線間容量との兼ね合いで適宜調整するのが好ましいが、線間容量が上がり、インダクタンス素子の外形寸法も抑えることができる、薄いフィルム状のものを使用するのがより好適である。
【００３２】
コンデンサ素子２２ａ、２２ｂは、電解、フィルム、積層セラミックなどの何れタイプのコンデンサを用いてもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例を用いて詳述する。
【００３４】
（実施例１）
磁気コア１５として、材質がＭｎ−Ｚｎ系フェライト材を用い、形状はトロイダル状で外径φ２５ｍｍ、内径φ１５ｍｍ、高さ１２ｍｍのものを用いた。絶縁ケース１６として、ＰＢＴ樹脂製で、外径φ２７ｍｍ、内径φ１３ｍｍ、高さ１４ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの成形体を用い、上記磁気コア１５を収納した。絶縁ケース１６の外周面に、銅箔からなる長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍの導電体１９ａ、１９ｂを配置し、この外側には厚さ０．５ｍｍ、幅１２ｍｍ、長さ７０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる誘電体２１ａを前記導電体１９ａ、１９ｂの両方を覆うように配した。
コイル１７、１８として、線径φ０．８ｍｍのポリウレタン被覆銅線（ＵＥＷ線）を用い、前記誘電体２１ａを含む前記絶縁ケース１６の外周部の半円部にそれぞれ対称的に巻線を施し、巻数はそれぞれ３８ターンとした。コイルを形成した後、コイル１７と導電体１９ａを接続部２０ａで、またコイル１８と導電体１９ｂを接続部２０ｂでそれぞれ半田付けにより接続し、図１に示した本発明の実施例１によるインダクタンス素子１４ａを得た。ここで、接続部２０ａ、２０ｂ以外は導電体１９ａ、１９ｂが誘電体２１ａの表面から露出しないようにしている。
【００３５】
（実施例２）
また、実施例１と同一部材を使用して、導電体１９ｃ、１９ｄの配置位置を変えた場合、すなわちトロイダル状の絶縁ケース１６の表面側面部に配置し、その上面に各導電体の全体を覆うように誘電体２１ｂ、２１ｃを配した、図２に示した本発明の実施例２によるインダクタンス素子１４ｂを得た。
【００３６】
（実施例３）
更に、実施例１と同一部材を使用し、導電体と誘電体とを削除し、コイル１７、１８の各々の両端部にはコンデンサ素子２２ａ、２２ｂとして、積層セラミックコンデンサで、外形が約７ｍｍ横×３ｍｍ縦×２ｍｍ厚、容量が共に１０ｐＦのものを用い、それぞれ並列接続した、図３に示した本発明の実施例３によるインダクタンス素子１４ｃを得た。
【００３７】
前述のいずれの場合にも導電体とコイルとが対向する面積、介在する誘電体の厚さや材質、あるいはコンデンサ素子の容量を調整することで、インダクタンス素子の特性が調整可能である。
【００３８】
上記の要領で作製した、図１、図２、図３の各々に示した本発明の実施例１〜実施例３によるインダクタンス素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、比較例として同一部材を用い、図６に示した従来のインダクタンス素子６１について、各々の減衰特性を測定し比較結果を図４に示す。
【００３９】
図４に示す通り、本発明のインダクタンス素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、従来のインダクタンス素子６１に比べ、インピーダンスの立ち上がり特性を維持したまま自己共振周波数を下げ、新たな自己共振周波数付近の帯域ではインピーダンスが増加していることに起因する良好な減衰特性が得られた。
【００４０】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のインダクタンス素子により、各種電子機器に搭載するノイズフィルタの高性能（広帯域化）のみならず、小型化、低コスト化も可能なＥＭＣ、ＥＭＩ市場の構築にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１によるインダクタンス素子を説明する正面図。
【図２】本発明の実施例２によるインダクタンス素子を説明する正面図。
【図３】本発明の実施例３によるインダクタンス素子を説明する正面図。
【図４】本発明のインダクタンス素子と従来のインダクタンス素子の減衰特性比較図。
【図５】ノイズフィルタの等価回路図。
【図６】従来のインダクタンス素子の構造を説明する図、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１    ノイズフィルタ
１１、１３    コンデンサ素子
１２    インダクタンス素子
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ    インダクタンス素子
１５    磁気コア
１６    絶縁ケース
１７、１８    コイル
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ    導電体
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ    接続部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ    誘電体
２２ａ、２２ｂ    コンデンサ素子
６１    インダクタンス素子
６２    磁気コア
６３    接地導体
６４    誘電体
６５    近接導体
６６    被覆導線
６７、６８    コイル
６９    リード線
【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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