(57)【要約】      （修正有）【課題】大電流下であっても磁気飽和を起こし難く、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの双方を効果的に除去する。【解決手段】ケーブル１００の先端側に接続されたケーブルコネクタ１には、磁性体コア３０が内蔵されている。磁性体コア３０は、電力ケーブル１００を挿通した状態でケーブルのライン上に乗ったノイズを除去する。電力ケーブル１００のライン１０１、１０２、１０３を挿通するための中央開口３１１を有した環状本体部３１と、環状本体部３１に連なって形成されており、かつ、電力ケーブル１００のライン１０１、１０２、１０３同士を仕切る内壁部３２,３３とを具備する。内壁部３２、３３にはエアギャップ３２１、３３１が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル又はバスラインを挿通した状態で前記ケーブル等のライン上に乗ったノイズを除去するコアであって、前記ケーブル等を挿通するための中央開口を有した環状本体部と、前記環状本体部に連なって形成されており且つ当該ケーブル等のライン同士を仕切る内壁部とを具備し、前記内壁部にはエアギャップが形成されていることを特徴とする磁性体コア。
【請求項２】
請求項１記載の磁性体コアにおいて、前記内壁部の中央部位に前記エアギャップが形成されていることを特徴とする磁性体コア。
【請求項３】
電子機器のケーブル又はバスラインに挿通された請求項１又は２記載の磁性体コアにおいて、前記電子機器の筐体内に配置されていることを特徴とする磁性体コア。
【請求項４】
電源用又は信号用のケーブルに使用されるケーブルコネクタにおいて、請求項１又は２の磁性体コアが備えられていることを特徴とするケーブルコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブル等から輻射及び伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズ（ノーマルモードノイズ）との双方を低減する磁性体コア及びこれを用いたケーブルコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルから輻射及び伝導するノイズを除去させる場合、フェライトコア（例えば、特許文献１等）を使用することがある。
【０００３】
フェライトコアのノイズ除去の原理については、低周波領域ではコア自体のＸ成分が支配的であることから、インダクタとして機能しノイズを反射する一方、高周波領域ではコア自体のＲ成分が支配的であることから、抵抗として機能しノイズを熱に変換して吸収することに基づいている。
【０００４】
例えば、単相電源用の２線のケーブルについては、２線まとめてフェライトコアの穴に通すようにすると、コモンモードノイズが除去可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０１７６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる場合、ディファレンシャルモードノイズを除去することができない。同ノイズを除去するには、コアを２個用意し、ケーブル１線毎にコアの穴に通すことが必要になる。多相になると、コアの個数が相数に応じて増えることから、低コスト化を図ることが困難になる。また、信号電流が相殺されないことからコアが磁気飽和し易くなる。コアが磁気飽和すると、インピーダンスの低下によりノイズ除去効果が大きく低下する。特に、電流値の大きい電源ケーブルには、ディファレンシャルモードのノイズ対策にフェライトコアを使用されないのが一般的であった。
【０００７】
本発明は上記背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、大電流下であっても磁気飽和を起こし難く、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの双方を効果的に除去可能な磁性体コア及びこれを用いたケーブルコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る磁性体コアは、ケーブル又はバスラインを挿通した状態でケーブル等のライン上に乗ったノイズを除去するコアであって、前記ケーブル等を挿通するための中央開口を有した環状本体部と、前記環状本体部に連なって形成されており且つ当該ケーブル等のライン同士を仕切る内壁部とを備え、前記内壁部にはエアギャップが形成されている。
【０００９】
上記発明によると、ケーブル又はバスラインを環状本体部の中央開口に挿入するとともに、ケーブル等の端部から取り出した各ライン同士の間を内壁部で仕切られるようにし、この状態でケーブル等に信号又は電源の電流が流されると、ケーブル等に乗ったノイズが下記の通りに除去される。
【００１０】
コモンモードノイズについては、ケーブル等に含まれる２本のラインに同方向に流れるノイズ電流による各磁束が環状本体部でノイズが吸収される。一方、ディファレンシャルモードノイズについては、ケーブル等に含まれる２本のラインに逆方向に流れる信号電流及びノイズ電流による発生する各磁束が内壁部によって吸収される。その結果、ケーブル等に乗ったコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの双方を効果的に除去可能になる。従来とは異なり多種類のフェライトコアを組み合わせることなくノイズ除去効果が得られることから、コスト面での効果が得られる。
【００１１】
更に、磁性体コアの内壁部にエアギャップが形成されていることから、大電流下であっても磁気飽和が起こり難い。また、環状部のエアギャップが設けられてあるフェライトコアはディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり易いが、本発明の場合、環状本体部にエアギャップがなく内壁部のみにエアギャップがある為モード変換が起こり難くなる。これらの点で高いノイズ除去効果が得られる。特に、輻射効率が高いコモンモードノイズの発生を低く抑えることが可能であることから、ノイズを低くすることが可能になる。
【００１２】
好ましくは、前記内壁部の中央部位に前記エアギャップが形成された構成にすると良い。
【００１３】
上記形態の発明によると、コア左右（信号入力側出力側）から見た回路がいずれも平衡回路となることから、回路に不要な電圧が生じず、これに伴ってモード変換が起こらず、一層高いノイズ除去効果が得られる。仮に、環状本体部にエアギャップがあると、リターンノイズに対して不平衡になるため、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換されて輻射される結果になるが、磁性体コア３０によると、このような事態が回避されることから、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。
【００１４】
上記磁性体コアを電子機器のケーブル又はバスラインに使用する場合、好ましくは、前記電子機器の筐体内に配置する構成にすると良い。
【００１５】
上記形態の発明によると、磁性体コアが電子機器のノイズ発生源に近いことから、高いノイズ除去効果が得られ、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。
【００１６】
本発明に係るケーブルコネクタは、電源用又は信号用のケーブルに使用されるコネクタであって、前記磁性体コアが設けられている。
【００１７】
上記発明によると、電源用ケーブル等に大電流が流れる場合であってもコモンモードノイズ及びディファレンシャルモードノイズが効果的に除去され、電子機器／電気機器のＥＭＣ対策を容易に図ることが可能となる。
【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を図面を参照して説明する。ここでは、車載用電子機器に使用される場合を例として掲げることにする。
【００１９】
図中１はケーブルコネクタであって、本案例では高圧三相３線の電力ケーブル１００の先端側に接続された樹脂製のプラグである。プラグ本体１０の先端部には、栓刃である接続端子２０Ａ,２０Ｂ，２０Ｃが設けられている。接続端子２０Ａ,２０Ｂ，２０Ｃには、電力ケーブル１００の先端側から引き出されたA相、Ｂ相、Ｃ相のライン１０１，１０２，１０３が各々電気接続されている。プラグ本体１０には電気機器のＥＭＣ対策を図るために磁性体コア３０が埋め込まれている。
【００２０】
磁性体コア３０は、電力ケーブル１００を挿通した状態で同ケーブル１００に乗ったノイズを除去するフラットタイプのコアであって、電力ケーブル１００のライン１０１，１０２，１０３を挿通するための中央開口３１１を有した環状本体部３１と、環状本体部３１に連なって形成されており且つ電力ケーブル１００内のライン１０１，１０２，１０３同士を仕切る内壁部３２,３３とを具備している。開口３１１内における内壁部３２，３３の間隔は均等にされており、内壁部３２,３３の中央部位にはエアギャップ３２１,３３１が各々形成されている。
【００２１】
本案例においては、磁性体コア３０の材質としてフェライトを用いており、２０A以上の三相交流電流が流れる電力ケーブル１００に使用されている。
【００２２】
上記のように構成された磁性体コア３０の周波数特性は図４に示されている通りであり、電線単体時（W/O  ferrite）に比べてインピーダンスが高い。コモンモードノイズだけでなくディファレンシャルモードノイズについてもノイズ除去の効果が得られる。
【００２３】
磁性体コア３０によりノイズ除去の効果が得られる基本原理について図５を参照して説明する。ここでは説明の都合上、電力ケーブル１００に含まれる  ライン２０Ａ，２０Ｂに乗るノイズについて説明するものとする。
【００２４】
コモンモードノイズについては、図５（ａ）に示されているように、ライン２０Ａに流れるノイズ電流Ａとライン２０Ｂに流れるノイズ電流Ｂとは方向が同一であるため、同電流による各磁束（図中一点破線はノイズ電流Ａによる磁束の方向を示し、図中破線はノイズ電流Ｂによる磁束の方向を示す）が磁性体コア３０の環状本体部３１を通りこの過程でノイズ吸収される。一方、ディファレンシャルモードノイズについては、図５（ｂ）に示されているように、ライン２０Ａに流れるノイズ電流Ａとライン２０Ｂに流れるノイズ電流Ｂとは方向が逆であるため、同電流による各磁束（図中一点破線はノイズ電流Ａによる磁束の方向を示し、図中破線はノイズ電流Ｂによる磁束の方向を示す）が磁性体コア３０の内壁部３２，３３を通りこの過程でノイズ吸収される。
【００２５】
これは、電力ケーブル１００に含まれるライン２０Ｂ、２０Ｃに乗るノイズについても全く同様である。
【００２６】
このように電力ケーブル１００に流れるノイズ電流に係るコモンモードノイズ及びディファレンシャルモードノイズが効果的に除去可能になった。なお、ノイズ電流は信号電流に比べて小さいため、電力ケーブル１００に流れる最大許容電流を考慮する必要はない。
【００２７】
しかも、磁性体コア３０の内壁部３２、３３にエアギャップ３２１、３３１が形成されていることから、電力ケーブル１００に大電流が流れるときであっても磁気飽和が起こり難い。また、通常のエアギャップが設けられているフェライトコアについてはディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり易いが、磁性体コア３０の場合、環状本体部３１にエアギャップがなく内壁部３２，３３のみにエアギャップ３２１，３３１があることから、モード変換が起こり難くなっている。
【００２８】
この点は図６が、ディファレンシャルモードからコモンモードに変換するモード変換のインピーダンスを示しており、本案例の磁性体コア３０のインピーダンスが１０００Ωより高く設定されていることからも明らかである。
【００２９】
エアギャップ３２１，３３１が内壁部３２,３３に形成されていることについてもモード変換が起こり難くなった理由の一つである。仮に、エアギャップ３２１，３３１が環状本体部３１に形成されているとすれば、逆にモード変換し易くなり、コモンモードノイズが放射される恐れがある。
【００３０】
更に、エアギャップ３２１，３３１の寸法を最適値（本案例では１ｍｍ）に設定している点についてもモード変換が起こり難くなっている理由の一つである。エアギャップ３２１，３３１の寸法が短いほど、ディファレンシャルモードノイズに対してノイズ低減効果が高くなる一方、その寸法が長いほど、磁気飽和する電流値が高くなるだけでなくディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換が起こり難くなる。
【００３１】
加えて、磁性体コア３０のコア左右（信号入力側出力側）から見た回路がいずれも平衡回路になっていることから、回路に不要な電圧が生じず、この点でもモード変換が起こり難くなっている。仮に、環状本体部３１にエアギャップがあると、リターンノイズに対して不平衡になるため、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換される結果になる。
【００３２】
磁性体コア３０においては、上記の通りモード変換が起こり難いことから、ディファレンシャルモードの本来輻射しないノイズがコモンモードに変換されて輻射されるという事態が回避される。よって、輻射効率が高いコモンモードノイズの発生を低く抑えることが可能になり、ノイズを低くすることが可能になる。
【００３３】
このような特徴を有した磁性体コア３０が備えられたケーブルコネクタ１を車載用電子機器に使用すると、その電子機器のＥＭＣ／ノイズ対策を容易に図ることが可能となる。
【００３４】
ただ、磁性体コア３０については、図７に示されるような形状に設計変更（コア内の開口を丸い形状等にすることを含める）しても構わない。図７に示す例は単相用であるが、３相以上の多相にも適用可能であることから、その相数に応じて適宜設計変更すると良い。また、磁性体コア３０をケーブルコネクタ１に内蔵する使用形態ではなく、当然にケーブル２０に単に挿入する使用形態であっても良い。
【００３５】
図８は、インバータＥＣＵ又はＤＣ−ＤＣコンバータＥＣＵ等の電子機器２の電力ケープル１００に磁性体コア３０を挿入した使用上の具体例を示している。図８（ａ）は電子機器２の筐体２１内に配置した例、  図８（ｂ）は電子機器２の筐体外に配置した例である。特に、図８（ａ）に示されている例については、磁性体コア３０をノイズ発生源２２（例えば、スイッチング回路基板等）に近い位置にあることから、高いノイズ除去効果が得られ、ノイズを低くする上で大きなメリットがある。
【００３６】
なお、本発明に係る磁性体コアについては、上記実施形態に限定されず、電力ケーブルのラインだけなく信号ケーブルのラインについても同様にノイズ除去が可能である。また、ケーブルに挿入する形態だけではなくバスラインに挿入する形態についても同様に適用可能である。磁性体コアの材質については、パーマロイ、アモルファス等が使用可能であり、その形状、寸法及び材質等については、適用対象（電流の流れ方・モード、ノイズのレベル及び周波数等）に応じて適宜設計変更（環状本体部の形状をフラット状ではなくリング状に設計変更することも含める）すると良い。本発明に係るケーブルコネクタについては、その種類がソケット等であっても良く、ケーブルのラインが挿通する限り、磁性体コアの位置関係等についても問われることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって、ケーブルコネクタの概略平面図である。
【図２】同ケーブルコネクタの概略側面図である。
【図３】同ケーブルコネクタに使用された磁性体コアの形状を表した図であって、(ａ)は正面図、(ｂ)は平面図、(ｃ)は背面図、(ｄ)は左側面図、(ｅ)は右側面図である。
【図４】同磁性体コアのインピーダンス周波数特性を示すグラフである。
【図５】同磁性体コアのノイズ除去の原理を各モード毎に説明するための説明図である。
【図６】同磁性体コアにおいて、ディファレンシャルモードからコモンモードへのモード変換のインピーダンスを示すグラフである。
【図７】磁性体コアの形状の変形例を説明するための模式的斜視図である。
【図８】磁性体コアの使用の変形例を説明するための模式図であって、(ａ)は磁性体コアが電子機器内に配置された例、(ｂ)は磁性体コアが電子機器外に配置された例を示している。
【符号の説明】
【００３８】
１  ケーブルコネクタ
１００  電力ケーブル
１０１，１０２，１０３  ライン
３０  磁性体コア
３１ 環状本体部
３１１  中央開口
３２,３３ 内壁部
３２１,３３１  エアギャップ
【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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