(57)【要約】      （修正有）【課題】高出力密度で高効率化に対応したコモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置を提供する。【解決手段】コモンモードチョークコイル１は、周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の導線１１ａ、１１ｂがその偏平形状の長手方向に沿った導線の側面を重ねて巻回された２つのコイル１０、１５と、２つのコイルのそれぞれの空芯部１３に挿通された磁気コア２０と、を備える。磁気コアは、２つのコイルに流れる電流によって発生する磁界が、同一の閉磁路を通るように成形される。２つコイルに流れるコモンモード電流によって発生して閉磁路を通る磁界が、他方のコイルのコモンモードインピーダンスを高める。【選択図】図１
2016058495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第１の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第１の導線の側面を重ねて巻回された第１のコイルと、
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第２の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第２の導線の側面を重ねて巻回された第２のコイルと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれの空芯部に挿通された磁気コアと、
を備え、
前記磁気コアは、前記第１のコイルに流れる電流によって発生する磁界および前記第２のコイルに流れる電流によって発生する磁界が通る閉磁路を有し、
前記第１のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第２のコイルのコモンモードインピーダンスを高め、
前記第２のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第１のコイルのコモンモードインピーダンスを高めるコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、アルファ巻きで巻回された請求項１記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、フラットワイズ巻きで巻回された請求項１記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項４】
前記絶縁層の厚さは、５０μｍ〜５００μｍである請求項１〜３のいずれか１つに記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項５】
前記第１の導線および前記第２の導線は、断面がほぼ長方形であり、
前記第１および第２の導線の厚さと、前記絶縁層の厚さと、の比率は、４倍〜１００倍である請求項１〜４のいずれか１つに記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項６】
電源回路から供給を受けた直流電力または交流電力を電力変換して負荷に交流電力または直流電力を供給する電力変換回路に、前記電源回路と前記負荷との間で直列に接続されたコモンモードチョークコイルと、
前記電源回路と、前記電力変換回路および前記コモンモードチョークコイルを含む直列回路と、を接続する複数の電源ラインに一方の端子をそれぞれ接続された複数の第１のコンデンサと、
前記直列回路と、前記負荷と、を接続する複数の負荷ラインに一方の端子をそれぞれ接続された複数の第２のコンデンサと、
を備え、
前記複数の第１のコンデンサの他方の端子は、前記複数の第２のコンデンサの他方の端子と接続され、
前記コモンモードチョークコイルは、
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第１の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第１の導線の側面を重ねて巻回された第１のコイルと、
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第２の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第２の導線の側面を重ねて巻回された第２のコイルと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれの空芯部に挿通された磁気コアと、
を有し、
前記磁気コアは、前記第１のコイルに流れる電流によって発生する磁界および前記第２のコイルに流れる電流によって発生する磁界が通る閉磁路を有し、
前記第１のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第２のコイルのコモンモードインピーダンスを高め、
前記第２のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第１のコイルのコモンモードインピーダンスを高めるコモンモードフィルタ。
【請求項７】
前記コモンモードチョークコイルは、前記電力変換回路の入力側に接続された請求項６記載のコモンモードフィルタ。
【請求項８】
前記コモンモードチョークコイルは、前記電力変換回路の出力側に接続された請求項６または７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項９】
電源回路から供給を受けた直流電力または交流電力を電力変換して負荷に交流電力または直流電力を供給する電力変換回路と、
前記電源回路と前記負荷との間で、前記電力変換回路と直列に接続されたコモンモードチョークコイルと、
前記電源回路と、前記電力変換回路および前記コモンモードチョークコイルを含む直列回路と、を接続する複数の電源ラインに一方の端子をそれぞれ接続された複数の第１のコンデンサと、
前記直列回路と、前記負荷と、を接続する複数の負荷ラインに一方の端子をそれぞれ接続された複数の第２のコンデンサと、
を備え、
前記複数の第１のコンデンサの他方の端子は、前記複数の第２のコンデンサの他方の端子と接続され、
前記コモンモードチョークコイルは、
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第１の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第１の導線の側面を重ねて巻回された第１のコイルと、
周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第２の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第２の導線の側面を重ねて巻回された第２のコイルと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれの空芯部に挿通された磁気コアと、
を有し、
前記磁気コアは、前記第１のコイルに流れる電流によって発生する磁界および前記第２のコイルに流れる電流によって発生する磁界が通る閉磁路を有し、
前記第１のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第２のコイルのコモンモードインピーダンスを高め、
前記第２のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第１のコイルのコモンモードインピーダンスを高める電力変換装置。
【請求項１０】
前記コモンモードチョークコイルは、前記電力変換回路の入力側に接続された請求項９記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記コモンモードチョークコイルは、前記電力変換回路の出力側に接続された請求項９または１０に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、コモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータに代表される電力変換装置は、年々小型化が進み、高効率化を達成することによってさらなる高出力密度化を目指している。電力変換装置は、高出力密度化を実現するために、内蔵されるスイッチング素子の高周波化の要求が強い。近年では、マルチレベル方式等の新たなインバータ回路方式の開発が進むとともに、ＳｉＣやＧａＮを用いたパワーデバイスが実用化され、スイッチング素子の高周波化が進展している。スイッチング素子の高周波化にとともにコモンモードノイズの抑制の必要性は高まっており、コモンモードチョークコイルやコモンモードフィルタの用途が拡大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８４３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態の目的は、高出力密度で高効率化に対応したコモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るコモンモードチョークコイルは、周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第１の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第１の導線の側面を重ねて巻回された第１のコイルと、周囲を絶縁層で被覆され断面が偏平形状の第２の導線がその偏平形状の長手方向に沿った前記第２の導線の側面を重ねて巻回された第２のコイルと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれの空芯部に挿通された磁気コアと、を備える。前記磁気コアは、前記第１のコイルに流れる電流によって発生する磁界および前記第２のコイルに流れる電流によって発生する磁界が通る閉磁路を有し、前記第１のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第２のコイルのコモンモードインピーダンスを高め、前記第２のコイルに流れるコモンモード電流によって発生し前記閉磁路を通る磁界が、前記第１のコイルのコモンモードインピーダンスを高める。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係るコモンモードチョークコイルを例示する模式的平面図（図１（ａ））、模式的正面図（図１（ｂ））、模式的側面図（図１（ｃ））であり、図１（ｄ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。
【図２】コモンモードチョークコイルに用いる導線の模式的断面図である。図２（ａ）は、長方形断面の場合、図２（ｂ）は、偏平断面の場合、図２（ｃ）は、角丸長方形断面の場合を示す。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、コモンモードチョークコイルをアルファ巻きのコイルとする場合の手順を示す模式的平面図である。
【図４】第１の実施形態に係るコモンモードチョークコイルを例示する等価回路図である。
【図５】第１の実施形態に係るコモンモードチョークコイルを例示する模式的分解組立図である。
【図６】第２の実施形態に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図７】第２の実施形態の変形例１に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図８】第２の実施形態の変形例２に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図９】第２の実施形態の変形例３に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図１０】第２の実施形態の変形例４に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置に用いる第２のコンデンサ回路を例示する模式的なブロック図である。
【図１１】第３の実施形態に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図１２】第４の実施形態に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本実施形態に係るコモンモードチョークコイルを例示する模式的平面図（図１（ａ））、模式的正面図（図１（ｂ））、および模式的側面図（図１（ｃ））である。図１（ｄ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。
【００１１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本実施形態に係るコモンモードチョークコイルのそれぞれのコイルに用いる導線の模式的な断面図である。
【００１２】
図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル１０と、第２のコイル１５と、第１の磁気コア２０と、第２の磁気コア２５と、を備える。
【００１３】
第１のコイル１０は、図２（ａ）に示すように、銅や銅を含む合金などの金属の導体５の周囲を絶縁フィルムや絶縁コーティングなどの絶縁層６で覆った１本の導線１１ａ，１１ｂを有する。以下、絶縁層６の一例として、絶縁フィルムを用いた場合について説明する。
【００１４】
導線１１ａ，１１ｂは、空芯部１３を中心にして円環状に巻回されている。導線１１ａ，１１ｂの断面は、偏平形状であり、たとえばほぼ長方形である。導線１１ａ，１１ｂは、偏平形状の断面の長手方向に沿った側面を重ねて巻回されている。具体的には、導線１１ａ、１１ｂは、長方形の断面の長辺に沿った側面を重ねて巻回されている。導線１１ａ，１１ｂは、後述するアルファ巻きでコイルを巻回されているために、一方の端部を有する一方の側の導線１１ａと、他方の端部を有する他方の側の導線１１ｂと、を含む。
【００１５】
第２のコイル１５は、第１のコイル１０と同様に、断面長方形の金属の導体５の周囲を絶縁フィルム６で覆った１本の導線１６ａ，１６ｂを有する。導線１６ａ，１６ｂは、空芯部１８を中心にして円環状に巻回されている。導線１６ａ，１６ｂの断面も偏平形状であり、たとえば、ほぼ長方形である。導線１６ａ，１６ｂも、偏平形状の断面の長手方向に沿った側面を重ねて巻回されている。具体的には、導線１６ａ、１６ｂは、長方形の断面の長辺に沿った側面を重ねて巻回されている。なお、導線１６ａ，１６ｂも、後述するアルファ巻きでコイルを巻回されているために、一方の端部を有する一方の側の導線１６ａと、他方の端部を有する他方の側の導線１６ｂと、を含む。
【００１６】
巻回された第１のコイル１０および第２のコイル１５は、第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５のそれぞれの脚部２３，２８に挿通される。第１のコイル１０は、両端に端子１２ａ，１２ｂを有する。第２のコイル１５は、両端に端子１７ａ，１７ｂを有する。第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、所定の位置で互いに接続される。
【００１７】
以下の説明では、第１のコイル１０および第２のコイル１５は、同一の厚さおよび同一の幅の導体５と、同一材料・厚さの絶縁フィルム６とを有する導線を、同一の巻き数で巻回されて、同一のコイルとして構成されるものとする。ただし、第１のコイル１０および第２のコイル１５は、巻き数を変更するなどして、互いに異なるコイルとしてもかまわない。
【００１８】
なお、第１のコイル１０および第２のコイル１５の形状は、磁気コア２０，２５の形状に合わせて選定されることができる。磁気コア２０，２５がＰＱコアの場合には、第１のコイル１０および第２のコイル１５は、円形の空芯部１３，１８を有する円環状に巻回される。磁気コアが、ＥＥコアやＥＩコア等の場合には、第１のコイル１０および第２のコイル１５は、方形の空芯部１３，１８を有する環状方形に成形される。コイルの形状を磁気コアの脚形状に合わせることによって、導線の占積率を高くすることができる。磁気コアは、任意の形状とすることができるので、第１のコイル１０および第２のコイル１５も磁気コアの形状に合わせて任意の形状とすることができる。
【００１９】
本実施形態のコモンモードチョークコイル１を構成するそれぞれのコイルに用いる導線について説明する。コイルに用いる導線は、断面が丸形状の丸線を用いるよりも、図２（ａ）に示すような断面が長方形の平角線を用いる方が、コイルの断面積に対する導体を示す占積率を高めることができる。たとえば、同じ断面積を有する丸線の導線を用いた場合の占積率は、絶縁フィルムの厚さにもよるが２０％程度が限界である。これに対して、断面が長方形状を有する平角線を用いた場合には、占積率は、５０％程度とすることができる。すなわち、平角線をコイルの導線に用いた場合の占積率は、丸線の場合よりも２倍以上に高めることができる。したがって、平角線を用いた導線を用いてコイルを構成することによって、巻線のためのスペースを少なくすることができ、コイルは大幅に小型化される。
【００２０】
導線の断面形状は、長方形状に限らず、図２（ｂ）に示すように、偏平円形状または楕円形状であってもよく、図２（ｃ）に示すように、丸い角部を有する長方形状でもよい。本願明細書では、これらを含む偏平な断面形状を有する導線を平角導線と呼ぶことにする。上述したように、導線の側面のうちの、導線の断面の偏平形状の長手方向（図２において左右方向）に沿った側面（以下、偏平な面ともいう）を重ねて導線を巻回することにより、コイルの占積率を高くすることができる。このように平角導線を巻回してコイルを構成した場合には、丸線を巻回してコイルを構成した場合に比べて占積率を上げることができる。
【００２１】
なお、導体５の厚さｄｃは、断面形状の長手方向に沿って必ずしも一定でなくてもよい。本願明細書では、導体５の厚さｄｃは、断面形状の長手方向に沿った位置における厚さｄｃ’の平均値とする。たとえば、導体５の断面積Ｓは、電流容量や銅損等に基づく要求値として決定される。また、導体５の断面形状の長手方向の長さ（導体５の幅）ｗは、導線を巻回する磁気コアの巻線スペースに基づいて要求値として決定される。したがって、導体５の断面積Ｓおよび幅ｗが設定されれば、平均の厚さｄｃは、簡単な計算によって算出される。
【００２２】
導体５の周囲を覆う絶縁フィルム６は、コイルに巻回される導線の他の部分との電気的な絶縁を確保する。また、絶縁フィルム６は、他の相の巻線との電気的な絶縁を確保する。また、絶縁フィルム６は、磁気コアとの電気的な絶縁を確保する。したがって、絶縁フィルム６は、電気的な絶縁が確保できる絶縁材料が用いられる。たとえば、絶縁フィルム６には、ポリイミドフィルム、あるいは紙などが用いられる。紙は、誘電率が低いため、本実施形態および後述の他の実施形態では好適に用いられる。導体５の厚さｄｃが同一の場合には、絶縁フィルム６の厚さｄｉが薄ければ薄いほど、導線の全体の厚さは薄くなる。導線の全体の厚さが薄ければ、導線は、同一のスペースに、より多くのターン数で巻回されることができる。あるいは、導線は、より狭いスペースに巻回されることができる。しかしながら、絶縁フィルム６に覆われた導体５を巻き重ねることによって形成される静電容量は、絶縁フィルム６の厚さの逆数に比例して大きくなる。絶縁フィルム６の厚さｄｉを薄くした場合に、コイルの巻線間に発生する浮遊容量が増大するので、コモンモードチョークコイルの高周波特性は悪化する。一方、絶縁フィルム６の厚さｄｉを厚くした場合に、導線の占積率は低下する。したがって、絶縁フィルム６の厚さｄｉは、５０μｍ〜５００μｍとすることが望ましい。
【００２３】
導体５の断面積が大きければ大きいほど、抵抗値が低下するので、コイルの銅損は減少する。そのため、導体５の厚さｄｃは、たとえば、絶縁フィルム６の厚さｄｉの４倍以上とするのが好ましい。一方で、平角導線の幅および絶縁フィルム６の厚さを一定とした場合に、導体５の厚さｄｃを厚くすると、同一ターン数の場合のコイル径が大きくなる。そのため、導体５の厚さｄｃと絶縁フィルム６との比率は、１００倍以下とするのが望ましい。
【００２４】
本実施形態の第１のコイル１０および第２のコイル１５では、アルファ巻きを用いて導線が巻回されるので、限られたスペースに、より多くのターン数とすることができる。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、アルファ巻きによって導線を巻回してコイルとする手順を説明する模式的平面図である。
【００２５】
コイルのアルファ巻きとは、１つのコイルを２つのコイル部分に分けて、それぞれ巻回されたコイル部分の軸方向に垂直な面で、２つのコイル部分を同軸上に隣接させる巻き方である。アルファ巻きされたコイルは、コイルを構成する１本の平角導線１１の中央部から一方の側が巻回されて構成されるコイルの部分と、平角導線の他方の側が巻回されて構成されるコイルの部分とを含む。アルファ巻きでは、平角導線の中央部が折り曲げられて、それぞれのコイルの部分は、導線の巻き重ねの方向に垂直な面で同軸上に隣接して配置される。
【００２６】
具体的に、アルファ巻きによるコイルは、以下のように構成される。図３（ａ）に示すように、平角導線１１は、その長さ方向（以下、ｘ軸方向という。）のほぼ１／２の位置に、ｘ軸方向に垂直な方向（以下、ｙ軸方向という。）に沿って設定された中心線１１ｃを有する。平角導線１１は、中心線１１ｃから一方の端部の側の導線１１ａと、中心線１１ｃから他方の端部の側の導線１１ｂと、を有する。平角導線１１は、ｘ軸方向に沿う縁である縁部１１ｄと、縁部１１ｄにｙ軸上で対向する位置の縁である縁部１１ｆとを有する。導線１１ａは、中心線１１ｃと縁部１１ｄとの交点からほぼ４５°の角度で、縁部１１ｆに向かう折り曲げ部１１ｅを有する。導線１１ｂは、中心線１１ｃと縁部１１ｆとの交点からほぼ４５°の角度で、縁部１１ｄに向かう折り曲げ部１１ｇを有する。
【００２７】
導線１１ａは、先端にコイル１０の一方の端子１２ａを有する。導線１１ｂは、先端にコイル１０の他方の端子１２ｂを有する。端子１２ａ，１２ｂは、導体５の周囲を覆う絶縁フィルム６を除去して成形される。端子１２ａ，１２ｂは、その表面に予備はんだが施されてもよい。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、導線１１ｂの縁部１１ｆが中心線１１ｃに沿うように、導線１１ｂは、折り曲げ部１１ｇで折り曲げられる。
【００２９】
図３（ｃ）に示すように、導線１１ａの縁部１１ｄが中心線１１ｃに沿うように、導線１１ａは、折り曲げ部１１ｅで折り曲げられる。このようにして、導線１１ａ，１１ｂは、それぞれの縁部１１ｄ，１１ｆが中心線１１ｃ上に沿うように折り曲げて配置される。導線１１ａは、偏平な面を重ねて巻回され、導線１１ｂは、偏平な面を重ねて巻回される。このように巻回することによって、導線１１ａが巻回されて縁部１１ｄによって構成される円環状の面と、導線１１ｂが巻回されて縁部１１ｆによって構成される円環状の面と、が隣接して配置される。これら隣接する２つのコイルは、導線１１の中心部分で接続された１つのコイルを構成する。
【００３０】
コイル１５は、コイル１０とまったく同様に構成することができるので詳細な説明を省略する。
【００３１】
アルファ巻きで巻回されたコイルは、最外周に導線の両方の端部を有するので、外部回路との接続のための端子が容易に構成される。また、アルファ巻きで巻回されたコイルでは、２つのコイルの部分に分けて導線が巻回されるので、コイルの径方向に巻回スペースの制限がある場合でも、ターン数が確保される。
【００３２】
なお、コイルを巻く場合には、アルファ巻きによらず、フラットワイズ巻きを用いてもよい。フラットワイズ巻きは、導線の中心で折り曲げることなく、１つのコイルを構成する。フラットワイズ巻きでコイルを構成する場合には、コイルの内径側の端部が端子として用いられる。コイルの内径側の端子は、導線の長手方向に対してほぼ９０°折り曲げることによってコイルの外側に引き出される。たとえば、図３（ｂ）のように、端子は、折り曲げた方の端部をコイルの内径側から引き出すことによって構成される。
【００３３】
図１に戻って、本実施形態のコモンモードチョークコイル１を構成する磁気コアについて説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、第１の磁気コア２０は、上側壁部２１と、下側壁部２２と、脚部２３と、側壁部２４と、を有する。第１の磁気コア２０は、いわゆるＰＱコアである。
【００３４】
側壁部２４は、上側端部および下側端部がほぼ方形でそれぞれ中央部に向かってくさび状に成形された板状の部材である。上側端部および下側端部は、上側壁部２１および下側壁部２２がそれぞれ接続される端部である。側壁部２４は、平角導線１１が巻回された第１のコイル１０の軸方向に垂直な面にほぼ平行に配置される。側壁部２４は、脚部２３に挿通された第１のコイル１０の軸方向に垂直な面を支持する。
【００３５】
上側壁部２１は、ほぼ方形の板状の部材である。上側壁部２１は、その一方の端部が、側壁部２４の上側端部に、側壁部２４とほぼ垂直に接続される。上側壁部２１の下側壁部２２に対向する面は、第１のコイル１０の外周の形状に合わせて、円弧状の凹部を有する。上側壁部２１は、脚部２３に挿通された第１のコイル１０の上部に配置され、主として第１のコイル１０の上部で発生する磁界を捕捉する。
【００３６】
下側壁部２２は、ほぼ方形の板状の部材である。下側壁部２２は、その一方の端部が、側壁部２４の下側端部に、側壁部２４とほぼ垂直に配置される。下側壁部２２は、上側壁部２１と対向してほぼ平行に配置される。下側壁部２２の上側壁部２１に対向する面は、第１のコイル１０の外周の形状に合わせて、円弧状の凹部を有する。下側壁部２２は、脚部２３に挿通された第１のコイル１０の下部に配置され、主として第１のコイル１０の下部で発生する磁界を捕捉する。
【００３７】
脚部２３は、一方の端部が、側壁部２４のほぼ中央部に、側壁部２４とほぼ垂直に接続される。脚部２３は、円柱状の支柱である。脚部２３は、第１のコイル１０の空芯部１３を挿通して、第１のコイル１０に流れる電流によって発生する磁界を捕捉する。
【００３８】
上側壁部２１、下側壁部２２、および脚部２３は、側壁部２４に接続された位置から端部までほぼ同一の長さを有する。このような形状を有する第１の磁気コア２０は、第１のコイル１０の空芯部１３に脚部２３を挿通し、上側壁部２１、下側壁部２２、および側壁部２４によって構成される空間に第１のコイル１０を収納する。
【００３９】
第２の磁気コア２５も第１の磁気コア２０と同一に構成される。第２の磁気コア２５は、上側壁部２６と下側壁部２７と脚部２８と側壁部２９とを有するいわゆるＰＱコアである。第１の磁気コアと同一形状の第２の磁気コア２０は、第２のコイル１５の空芯部１８に脚部２８を挿通し、上側壁部２６、下側壁部２７、および側壁部２９によって構成される空間に第２のコイル１５を収納する。
【００４０】
第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５を構成する上側壁部２１，２６、下側壁部２２，２７、および脚部２３，２８は、それぞれ端部が互いに接着剤や接着テープ等の周知の接続技術を用いて接続される。このように、それぞれの端部が接続されることによって、第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、閉磁路を構成する。
【００４１】
第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、同一の磁性材料であり、同一の軟磁性体を含む。第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５の磁性材料は、たとえばＭｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、またはＣｕ−Ｚｎフェライト等のソフトフェライト材料である。磁性材料には、ソフトフェライト材料に限らず、アモルファス合金、鉄、ケイ素鋼、センダスト、パーマロイ等の軟磁性材料が用いられてもよい。
【００４２】
ソフトフェライトを用いる場合には、第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、適切なフェライト材料を焼結等の周知の技術を用いることによって、上述の形状に成形される。アモルファス合金を用いる場合には、第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、アモルファス合金の薄帯を成形して、成形した薄帯を積層する等の周知の技術を用いることによって構成される。他の材料についても周知の技術を用いて上述の形状に成形することができる。
【００４３】
図４は、本実施形態に係るコモンモードチョークコイルの等価回路の一例である。
図４に示すように、コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル１０と、第２のコイル１５と、を含む。コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル１０の一方の端子１２ａをコモンモード電流の入力端子とし、他方の端子１２ｂをコモンモード電流の出力端子とする。同様に、コモンモードチョークコイル１は、第２のコイルの一方の端子１７ａをコモンモード電流の入力端子とし、他方の端子１７ｂをコモンモード電流の出力端子とする。第１のコイル１０および第２のコイル１５では、同一の磁気コアに、同一の巻回方向で導線が巻回される。同一の磁気コアに、同一方向で導線が巻回されていることをドットの位置で示す。
【００４４】
たとえば、コモンモード電流を発生している２つの電源ラインに端子１２ａ，１７ａをそれぞれ接続することによって、端子１２ｂ，１７ｂからコモンモード電流が除去された電流が出力される。
【００４５】
第１のコイル１０および第２のコイル１５は、同一の閉磁路を有する磁気コアに同相の電流を流す。磁気コアには、同一の方向の磁界が発生して、２つのコイルの電流によって発生した磁界が加算されることになるので、第１のコイル１０および第２のコイル１５のインピーダンスは増加する。したがって、同相の電流であるコモンモード電流が除去される。
【００４６】
上述の例では、アルファ巻きまたはフラットワイズ巻きによって平角導線を巻回して構成したコイルをＰＱコアに収納することによって、コモンモードチョークコイルを構成した。磁気コアの形状は、ＰＱコアに限らず、第１のコイルおよび第２のコイルにそれぞれ流れる電流によって発生する磁界が同一の閉磁路に流れるように構成されるコアであればよい。
【００４７】
たとえば、ＥＥコアの場合には、脚部が四角柱であり、上側壁部および下側壁部はいずれも板状あるいは四角柱状である。ＥＩコアの場合には、脚部を有する磁気コアに第１および第２のコイルの空芯部を挿通することによってＥＥコアと同様にコモンモードチョークコイルを構成することができる。ＵＵコアを用いることによって、リング状にコモンモードチョークコイルを構成することもできる。
【００４８】
次に、本実施形態のコモンモードチョークコイル１の製造方法について説明する。図５は、本実施形態のコモンモードチョークコイル１の一例を模式的に表す分解組立図である。第１のコイル１０および第２のコイル１５は、上述したように平角導線をアルファ巻きによって円環状に巻回されてそれぞれ同一に構成される。導線が巻回された第１のコイル１０および第２のコイル１５は、平角導線１１，１６のそれぞれの両端の絶縁フィルム６を除去した端子１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂを有する。
【００４９】
第１のコイル１０は、上側壁部２１、側壁部２４、および下側壁部２２で囲まれた第１の磁気コア２０に、第１のコイル１０の空芯部１３が脚部２３に挿通されて収納される。
【００５０】
第１の磁気コア２０がＰＱコアの場合には、脚部２３は、円柱形状である。上側壁部２１のコイルが収納される側には、円弧状に凹部が形成されている。同様に、下側壁部２２のコイルが収納される側には、円弧状に凹部が形成されている。第１のコイル１０は、空芯部１３の内壁が、脚部２３の円柱形状にほぼ密着し、コイル１０の上部の対応する部分および下部の対応する部分が、上側壁部２１および下側壁部２２のそれぞれ円弧状の凹部に密着するように収納される。
【００５１】
第２のコイル１５は、第１のコイル１０と同様に、上側壁部２６、側壁部２９、および下側壁部２７で囲まれた磁気コアの中に、第２のコイル１５の空芯部１８が脚部２８に挿通されて収納される。
【００５２】
第２の磁気コア２５がＰＱコアの場合には、脚部２８は、円柱形状である。上側壁部２６のコイル収納側は、円弧状に凹部が形成される。同様に、下側壁部２７のコイル収納側は、円弧状に凹部が形成される。第２のコイル１５は、空芯部１８が、脚部２８の円柱形状にほぼ密着し、第２のコイル１５の上部および下部が、上側壁部２６および下側壁部２７のそれぞれ円弧状の凹部に密着するように収納される。
【００５３】
第１のコイル１０が収納された第１の磁気コア２０と、第２のコイル１５が収納された第２の磁気コア２５と、は、脚部２３，２８、上側壁部２１，２６、および下側壁部２２，２７の端部が、それぞれ互いに接続される。第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５は、エポキシ系接着剤等周知の技術を用いることによって互いに接続されることができる。接着剤以外にも両面テープ等周知の接続・接着技術を追加して用いたり、バンドやテープなどにより外部から接続面に圧力をかけることによっても接合することができる。
【００５４】
このようにして、コモンモードチョークコイル１が構成されるので、閉磁路は、脚部２３→側壁部２４→上側壁部２１→上側壁部２６→側壁部２９→脚部２８→脚部２３のように構成される。また、他の閉磁路が、同時に、脚部２３→側壁部２４→下側壁部２２→下側壁部２７→側壁部２９→脚部２８→脚部２３となるように構成される。
【００５５】
本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、トロイダル形のコイルのように、内径部に導線を通しつつコイルを巻き上げていく複雑な製造工程を経る必要がない。すなわち、第１のコイル１０および第２のコイル１５は、たとえば導線の巻回用の治具を用いることによって容易に円環状に巻回して製作される。巻回されたコイル１０，１５は、磁気コア２０，２５の脚部２３，２８に挿通されることによって、磁気コア２０，２５に容易に収納される。磁気コア２０，２５は、巻回されたコイル１０，１５を、それぞれ収納した後、互いに接合されるので、本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、容易に製造される。
【００５６】
また、本実施形態のコモンモードチョークコイルでは、コイルの内径部分が、円柱状の脚部２３，２８にほぼ密着し、コイルの外周部分が、円弧状の上側壁部２１，２６の凹部、および円弧上の下側壁部２２，２７の凹部に密着するように配置される。そのため、それぞれのコイル１０，１５は、占積率を上げてターン数を確保することができ、さらに磁束の漏えいを最小化することができる。
【００５７】
コモンモードチョークコイル１は、小型化の要求が強い。一般に、以下の（１）式に示すように、ターン数Ｎおよび磁束密度Ｂを一定にすると、励磁電流Ｉは、コア断面積Ａｅに比例する。コモンモードチョークコイルを小型化するために、コア断面積は小さくする必要がある。コア断面積Ａｅが小さくされた分、ターン数Ｎが増加される必要がある。
【００５８】
Ｌ・Ｉ＝Ｎ・Ｂ・Ａｅ            （１）
ここで、Ｌはコイルのインダクタンス、Ｉはコイルの励磁電流、Ｎは、コイルのターン数、Ｂは、磁気コアの磁束密度、Ａｅは、磁気コアの断面積である。
【００５９】
本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、平角導線が用いられるので、導線の占積率が向上される。そのため、コイルのターン数Ｎが増加する。また、本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、アルファ巻きを併用することによって、さらに占積率が向上するので、必要な励磁電流が確保される。また、コモンモードチョークコイル１は、（１）式より、飽和磁束密度の高い磁性材料を用いることによっても小型化を図ることができる。軟磁性体としてソフトフェライトを用いる場合には、飽和磁束密度は、たとえば、０．５Ｔ以上とすることが望ましい。
【００６０】
本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、断面偏平な平角導線が用いられ、絶縁フィルム６が、導線を構成する導体５の周囲を被覆するので、高い絶縁耐圧が実現される。本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、絶縁フィルム６は、たとえばポリイミド等の絶縁性の樹脂材料や、絶縁紙等で構成されるので、導線の絶縁耐圧は、エナメル被覆線に比べて高くすることができる。また、絶縁フィルム６は、ポリイミドや絶縁紙等で構成されるので、絶縁耐圧は、隣接する相の巻線間や巻線と磁気コアとの間においても確保することができる。本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、導線自体がこのように高い絶縁耐圧を有するので、磁気コアを樹脂製のボビンやケースに収納して、巻線との間の絶縁耐圧を確保する必要がなく、磁気コアに直接導線を巻回することができる。したがって、本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、小型化が可能である。
【００６１】
さらに、本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、トロイダル型のコモンモードチョークコイルに比べて、占積率を高くすることができ、コイルの巻き数を多数回に増やしても線間の浮遊容量が大きくならない。したがって、本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、高周波のコモンモードノイズを効率よく除去することができる。本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、絶縁フィルムの厚さｄｉは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍとすることができ、高周波特性および占積率から最適な厚さとすることができる。
【００６２】
導線を構成する導体５の幅ｗを一定にすると、導体５の厚さが厚いほど導線の抵抗値が低くなり、銅損は減少する。本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、導体の厚さｄｃと絶縁フィルムの厚さｄｉとの比率（ｄｃ／ｄｉ）は、たとえば、４倍〜１００倍とすることによって銅損と占積率との最適な値を設定することができる。
【００６３】
なお、上述では、２つの電力線に２つのコイルをそれぞれ挿入して、これら２つの電力線のコモンモード電流を除去するためのコモンモードチョークコイルについて説明した。本実施形態のコモンモードチョークコイルは、３つ以上のコイルを含んでもよい。３つ以上のコイルを３つ以上の電力線にそれぞれ挿入することによって、コモンモード電流を除去することができる。
【００６４】
以下の実施形態で説明するように、本実施形態のコモンモードチョークコイル１は、コモンモード電流の閉ループを構成するコモンモードノイズフィルタとして用いることができ、接地電位に漏れ電流を流さないようにすることができる。この場合には、コモンモード電流が非常に大きいので、コイルのターン数を増加させたり、磁気コアの断面積を増やす必要がある。しかしながら、ターン数増大やコア断面積の増加は、チョークコイルの体積を大きくすることになるので、小型化の要請に反する。本実施形態のコモンモードチョークコイル１では、導線の占積率を高くすることができるので、コア断面積を増大させてもコイル全体としては小型化が可能になる。線材をアルファ巻きにすることによって、コイルの体積を増加させることなく、ターン数を増やすことができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述したコモンモードチョークコイル１は、以下に説明するコモンモードフィルタおよび電力変換装置を構成するのに好適であり、小型外形ながら、効率よくコモンモード電流を除去することができる。
【００６６】
図６は、第２の実施形態に係るコモンモードフィルタおよび電力変換装置の一例を示す模式的なブロック図である。
電力変換装置６０は、コモンモードフィルタ４０と、電力変換回路６２と、を備える。電力変換装置６０は、直流入力電源６６と負荷６８との間に接続される。電力変換装置６０は、直流入力電源６６の出力に入力が接続され、直流入力電源６６から直流電力を供給される。電力変換装置６０は、その出力に負荷６８が接続されて、負荷６８に交流電力を供給する。
【００６７】
電力変換回路６２は、直流入力電源６６と負荷６８との間に直列に接続される。たとえば、電力変換回路６２は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。直流入力電源６６は、たとえば、太陽光発電パネルやＤＣ−ＤＣコンバータを含む太陽光発電装置等である。負荷６８は、たとえば、誘導電動機等の交流負荷である。
【００６８】
なお、電力変換装置６０は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータでもよい。その場合には、電力変換装置６０に入力される電源は、交流入力電源６６ａであり、負荷６８は、直流負荷である。また、電力変換装置６０は、直流電力を直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであってもよく、交流電力を交流電力に変換する電力変換装置であってもよい。
【００６９】
電力変換回路６２は、内部にスイッチング素子を含んでいる。電力変換回路６２では、スイッチング素子は、高速の大電力（高電圧・大電流）のスイッチング動作をする。このため、電力変換回路６２は、コモンモード電圧を発生する。コモンモード電圧は、回路基板や配線等の浮遊容量、寄生容量等を介して、コモンモード電流に変換されて電源ラインや負荷ラインに放出される。
【００７０】
コモンモードフィルタ４０は、コモンモードチョークコイル１と、第１のコンデンサ回路４１と、第２のコンデンサ回路４５と、を有する。
【００７１】
コモンモードチョークコイル１は、直流入力電源６６と電力変換回路６２との間で直列に接続される。コモンモードチョークコイル１は、電力変換回路６２の入力側、すなわち直流入力電源６６が接続された側に接続されて、電力変換回路６２と直列回路５０を構成する。直列回路５０は、直流入力電源６６と、電源ライン１ａ，１ｂを介して接続される。また、この直列回路５０は、負荷６８と、負荷ライン６２ａ，６２ｂを介して接続される。
【００７２】
第１のコンデンサ回路４１は、各端子４１ａ，４１ｂが電源ライン１ａ，１ｂにそれぞれ接続される。残りの端子４１ｃは、第２のコンデンサ回路の端子４５ｃに接続される。
【００７３】
第２のコンデンサ回路４５は、各端子４５ａ，４５ｂが負荷ライン６２ａ，６２ｂにそれぞれ接続される。
【００７４】
コモンモードチョークコイル１は、上述の第１の実施形態のコモンモードチョークコイル１である。すなわち、コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル１０と、第２のコイル１５と、第１の磁気コア２０と、第２の磁気コア２５と、を有する。第１のコイル１０は、直流入力電源６６の一方の出力に電源ライン１ａを介して接続される入力端子２ａと、電力変換回路６２の一方の入力に接続される出力端子２ｂと、を有する。第２のコイル１５は、直流入力電源６６の他方の出力に電源ライン１ｂを介して接続される入力端子２ｃと、電力変換回路６２の他方の入力に接続される出力端子２ｄと、を有する。磁気コア２０，２５は、１つの閉磁路を構成する。第１のコイル１０および第２のコイル１５は、第１の磁気コア２０および第２の磁気コア２５に導線がそれぞれ巻回される。磁気コア２０，２５は、第１のコイル１０に流れる電流が生成する磁界と、第２のコイル１５に流れる電流が生成する磁界と、が同じ閉磁路を流れるように構成される。第１のコイル１０では、第１のコイル１０に流れるコモンモード電流が生成する磁界によって第２のコイル１５に流れるコモンモード電流に対してインピーダンスを高めるように導線が巻回される。第２のコイル１５の場合には、第２のコイル１５に流れるコモンモード電流が生成する磁界によって第１のコイル１０に流れるコモンモード電流に対してインピーダンスを高めるように導線が巻回される。
【００７５】
第１のコンデンサ回路４１は、直列接続された２つのコンデンサ４２ａ，４２ｂを含む。第２のコンデンサ回路４５は、直列接続された２つのコンデンサ４６ａ，４６ｂを含む。直列接続されたコンデンサ４２ａ，４２ｂの一方の端子４１ａ，４１ｂを、電源ライン１ａ，１ｂに接続し、直列接続されたコンデンサ４６ａ，４６ｂの一方の端子４５ａ，４５ｂを、負荷ライン６２ａ，６２ｂにそれぞれ接続する。２つのコンデンサ４２ａ，４２ｂの中性点を含む端子４１ｃは、コンデンサ４６ａ，４６ｂの中性点を含む端子４５ｃに接続される。
【００７６】
本実施形態のコモンモードフィルタ４０では、第１のコンデンサ回路４１と、コモンモードチョークコイル１と、電力変換回路６２と、第２のコンデンサ回路と、を含む経路が、コモンモード電流の閉ループを構成する。コモンモードチョークコイル１がこの閉ループ内に配置されているので、電源ライン１ａ，１ｂおよび負荷ライン６２ａ，６２ｂを同相で流れるコモンモード電流は除去される。
【００７７】
近年では、太陽光発電装置等の導入によって、自家発電設備が普及促進され、また固定価格買取制度の導入によって、自家発電電力の売電等が盛んになってきた。このような自家発電設備等では、電力変換装置、すなわちパワーコンディショナの小型化、高出力密度化が強く望まれている。電力変換装置の小型化を実現するために、マルチレベル方式のインバータ等の回路技術が進展している。また、高速かつ高耐圧なスイッチング素子としてＳｉＣやＧａＮデバイスが普及しつつある。そのため、パワーコンディショナでは、従来に比べて数倍のスイッチング周波数が実現されている。
【００７８】
従来のコモンモードフィルタの方式では、コモンモードチョークコイルでコモンモード電流を低減させ、残りのコモンモード電流は接地へ流していた。しかしながら、スイッチング素子が高周波化するのにともなって、接地に流れるコモンモード電流は、安全規格を超える漏れ電流として顕在化するようになってきた。
【００７９】
本実施形態のコモンモードフィルタ４０では、コモンモード電流は、接地６１を含まない閉ループ内を流れるので、接地６１へ流れることなく除去される。
【００８０】
従来では、コモンモード電流の一部は、接地６１へ流れていたが、パワーコンディショナ等の用途では、コモンモード電流を大幅に低減する必要がある。一方で、スイッチング素子の高周波化によって、発生するコモンモード電流自体も増大しており、本実施形態のコモンモードフィルタ４０では、コモンモード電流は、従来のコモンモードフィルタで扱う電流の数１０倍から数１００倍となる。しかしながら、上述した（１）式を再掲して示すように、励磁電流Ｉは、ターン数Ｎ、断面積Ａｅ、磁束密度Ｂにそれぞれ比例する。したがって、励磁電流Ｉを増大させるには、これらすべてを大きくする必要がある。しかしながら、ターン数Ｎおよび断面積Ａｅを増加させることは、コモンモードチョークコイルの大型化することを意味する。
【００８１】
Ｌ・Ｉ＝Ｎ・Ｂ・Ａｅ            （１）
ここで、Ｌはコイルのインダクタンス、Ｉはコイルの励磁電流、Ｎは、コイルのターン数、Ｂは、磁気コアの磁束密度、Ａｅは、磁気コアの断面積である。
【００８２】
このように、スイッチング素子の高周波化によって、大きなコモンモード電流を流すことができるコモンモードチョークコイルが必要となる一方で、コモンモードチョークコイルの大型化が問題となる。
【００８３】
従来よりパワーコンディショナ等には、コモンモードチョークコイルとしてリング状の磁気コアに巻線を巻回したトロイダル形コイルが多用されている。トロイダル形のコモンモードチョークコイルでは、導線として丸線を磁気コアに巻回するのが一般的なので、占積率の向上は困難である。そのため、ターン数およびコア断面積の増大は、コモンモードチョークコイルの大型化を招く。また、トロイダルコイルのターン数Ｎをかせぐために巻線を重ねて巻回する場合には、コイルの導線が巻線間で容量結合して、コモンモードチョークコイルは、高周波特性が悪化する。そのため、トロイダル形コイルは、コモンモードチョークコイルとしての性能を確保するのが困難であるとの問題も有している。さらに、トロイダル形コイルの場合には、普及しているエナメル被覆線が導線として用いられているので、絶縁耐圧が十分ではない。そのため、トロイダル形コイルは、磁気コアとの絶縁および相間の絶縁を確保するために、絶縁用の部材が追加される必要がある。たとえば、トロイダル形コイルの場合には、磁気コアが樹脂等で成形されたケースやボビンに磁気コアを収納され、ケースの上から導線を巻回したり、相間に絶縁用の仕切り板を設ける必要がある。このような絶縁のための部材は、コモンモードチョークコイルをさらに大型化させる。
【００８４】
本実施形態のコモンモードフィルタ４０では、平角導線を巻回したコイルがソフトフェライト等の磁気コアとともに用いられるので、占積率が向上する。したがって、本実施形態のコモンモードフィルタ４０では、コイルの巻線のターン数Ｎが向上する。そのため、コイルの励磁電流を大きくすることができるので、コイルは小型化される。コイルの巻き方としてアルファ巻きが併用される場合には、さらに占積率が向上し、コモンモードチョークコイルは、さらなる小型化が実現される。
【００８５】
また、コモンモードフィルタ４０のコモンモードチョークコイル１は、導体に絶縁フィルムで被覆された平角導線を用いているので、絶縁耐圧が高く、磁気コアとの絶縁のためのケース等が不要であり、相間の絶縁仕切り板も不要である。したがって、磁気コアに直接導線を巻回することができるので、小型化が可能になる。そのため、コモンモードチョークコイル１は、大きな励磁電流を実現しながら、小型化を達成することができる。
【００８６】
絶縁フィルムは、たとえばポリイミドフィルムや紙を用いることができる。紙は、誘電率が低く、絶縁耐圧が高いので好ましく用いることができる。絶縁フィルムの厚さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍとすることができ、高周波特性と占積率とから最適な厚さとすることができる。
【００８７】
平角導線の導体の断面積は、銅損に関連する。すなわち、導体の幅を一定にすると、導体の厚さが厚いほど導線の抵抗値が低くなり、銅損は減少する。導体の厚さｄｃと絶縁フィルムの厚さｄｉとの比率（ｄｃ／ｄｉ）は、たとえば、４〜１００とすることによって銅損と占積率との最適な値を設定することができる。
【００８８】
以上のように、本実施形態のコモンモードフィルタ４０は、大きなコモンモード電流が流れる電力変換装置６０に用いることができ、小型化が可能である。また、このようなコモンモードフィルタ４０を含む電力変換装置６０は、全体として小型化することができる。
【００８９】
（変形例１）
図７は、第２の実施形態の変形例１を模式的に示すブロック図である。
図７に示すように、電力変換装置６０は、電力変換回路６２と負荷６８との間に直列に接続されたフィルタ回路６３を含んでもよい。フィルタ回路６３は、電力変換回路６２のそれぞれの出力にそれぞれの一端が接続されたフィルタコイル６３ａ，６３ｂと、フィルタコイル６３ａ，６３ｂのそれぞれの他端に負荷６８に並列になるように接続された平滑コンデンサ６３ｃと、を含む。
【００９０】
フィルタ回路６３は、ノーマルモード電流に対して高いインピーダンスを有するが、コモンモード電流に対しては、低インピーダンスであり、コモンモード電流の除去には殆ど関与しない。第２のコンデンサ４６ａ，４６ｂの一方の端子４５ａ，４５ｂは、フィルタ回路６３の入力側のライン６３ｄ，６３ｅにそれぞれ接続されてもよいし、電力変換回路６２の負荷ライン６２ａ，６２ｂにそれぞれ接続されてもよい。電力変換回路６２と負荷６８との間には有限の物理的距離があるので、本変形例では、コモンモード電流の発生状況に応じて、上述の接続位置を設定することができ、設計の自由度、裕度が向上する。
【００９１】
（変形例２）
図８は、第２の実施形態の変形例２を模式的に示すブロック図である。
図８に示すように、第２の実施形態の変形例２は、変形例１に対して、第１のコンデンサ回路４１および第２のコンデンサ回路４５を変更したものである。
【００９２】
第１のコンデンサ回路４１は、２つのコンデンサ４２ａ，４２ｂの直列回路であり、コンデンサ４２ａの両端の端子４１ａ，４１ｂがコモンモードチョークコイルの入力側の電源ライン１ａ，１ｂにそれぞれ接続される。
【００９３】
第２のコンデンサ回路４５は、２つのコンデンサ４６ａ，４６ｂの直列回路であり、コンデンサ４６ａの両端の端子４５ａ，４５ｂが電力変換回路６２の２つの負荷ライン６２ａ，６２ｂに接続される。コンデンサ４２ｂの端子４１ｃは、コンデンサ４６ｂの端子４５ｃと接続される。
【００９４】
第２のコンデンサ回路４５のコンデンサ４６ａは、変形例１の平滑コンデンサ６３ｃと兼用させたものである。第１のコンデンサ回路４１のコンデンサ４２ａについても、直流入力電源６６の平滑コンデンサと兼用させたものと考えることができる。
【００９５】
このように、本変形例では、平滑コンデンサ等の他のフィルタ回路のコンデンサと、第１および第２のコンデンサ回路のコンデンサとを兼用させることによって、部品点数が削減される。
【００９６】
（変形例３）
上述の第２の実施形態およびその変形例では、電力変換装置６０は、単一の電力変換回路６２を含む例として示した。本実施形態の電力変換装置６０に含まれる電力変換回路は、単一の電力変換回路に限られない。本変形例では、電力変換回路は、第１の電力変換回路６４と、第２の電力変換回路６２と、が縦続接続された回路である。たとえば、第１の電力変換回路６４は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータである。第２の電力変換回路６２は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。ＡＣ−ＤＣコンバータとインバータとを縦続に接続することによって、電力変換装置６０は、交流電力を交流電力に変換する電力変換装置として構成される。
【００９７】
また、交流電力の入出力に関して、上述の実施形態および変形例では、単相交流の例として示したが、三相交流あるいはそれ以上の相を含んでもよい。
【００９８】
図９は、第２の実施形態の変形例３を模式的に示すブロック図である。
図９に示すように、電力変換装置６０は、交流入力電源６６ａと負荷６８との間に、コモンモードフィルタ４０と、第１の電力変換回路６４と、第２の電力変換回路６２とを含む。第１の電力変換回路６４は、第２の電力変換回路６２と縦続接続される。
【００９９】
コモンモードフィルタ４０は、コモンモードチョークコイル１と、第１のコンデンサ回路４１と、第２のコンデンサ回路４５とを含む。コモンモードチョークコイル１は、第１の実施形態で説明したコモンモードチョークコイル１と同一のものであり、詳細な説明を省略する。
【０１００】
コモンモードチョークコイル１は、第１の電力変換回路６４および第２の電力変換回路６２を含む縦続回路と交流入力電源６６ａとの間で、縦続回路と直列回路５０を構成する。直列回路５０は、交流入力電源６６ａと、電源ライン１ａ，１ｂ，１ｃを介して接続される。直列回路５０は、負荷ライン６２ａ，６２ｂ，６２ｃを介して、負荷６８と接続される。
【０１０１】
第１のコンデンサ回路４１は、３つのコンデンサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを含む。３つのコンデンサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、一方の端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃがそれぞれ電源ライン１ａ，１ｂ，１ｃに接続される。
【０１０２】
第２のコンデンサ回路４５は、３つのコンデンサ４６ａ，４６ｂ，４６ｃを含む。３つのコンデンサ４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、一方の端子４５ａ，４５ｂ，４５ｃがそれぞれ負荷ライン６２ａ，６２ｂ，６２ｃに接続される。
【０１０３】
第１のコンデンサ回路４１を構成する３つのコンデンサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの他方の端子は、端子４１ｄで互いに接続されて、第２のコンデンサ回路４５を構成する３つのコンデンサ４６ａ，４６ｂ，４６ｃの他方の端子が互いに接続された端子４５ｄに接続される。
【０１０４】
電力変換装置６０では、コモンモードチョークコイル１、第１の電力変換回路６４、第２の電力変換回路６２、第２のコンデンサ回路４５、および第１のコンデンサ回路４１を含む閉ループが構成される。この閉ループにはコモンモード電流が流れて、コモンモードチョークコイル１は、コモンモード電流を除去する。本変形例の電力変換装置６０は、異なる複数の電力変換回路を含むので、それぞれの電力変換回路でコモンモード電流が発生する。したがって、電力変換装置６０は、全体として、より大きなコモンモード電流を発生する場合がある。本変形例のコモンモードフィルタ４０では、コモンモードチョークコイル１を用いているので、小型化を図りつつ、大きなコモンモード電流を除去することができる。
【０１０５】
なお、本変形例の説明においては、電力変換回路が２つの電力変換回路の縦続接続の場合について説明したが、電力変換装置は、このような構成に限らない。たとえば、電力変換回路は、３つ以上の電力変換回路の縦続接続であってもよく、２つ以上の電力変換回路の並列接続であってよい。また、複数の電力変換回路の縦続接続および並列接続の組み合わせであってもよい。本実施形態の電力変換装置６０では、コモンモードチョークコイル１、電力変換回路、第１のコンデンサ回路４１、および第２のコンデンサ回路４６を含む閉ループ内で、コモンモード電流は除去されるので、接地６１に漏れ電流が流れないようにすることができる。
【０１０６】
（変形例４）
上述したように、電力変換装置６０では、コモンモードチョークコイル１、電力変換回路６２、第２のコンデンサ回路４５、および第１のコンデンサ回路４１を含む閉ループ内でコモンモード電流が除去される。コモンモード電流をさらに低減するために、コモンモードフィルタは、変形された第２のコンデンサ回路を含んでもよい。変形された第２のコンデンサ回路は、残余のコモンモード電流を抽出して、抽出したコモンモード電流をコモンモードチョークコイルに流して除去する。したがって、本変形例のコモンモードフィルタは、さらにコモンモード電流を効率よく除去することができる。
【０１０７】
図１０は、第２の実施形態の変形例４に係るコモンモードフィルタに用いる第２のコンデンサ回路の一例を模式的に示すブロック図である。図１０に示した第２のコンデンサ回路７０は、図９に示した電力変換装置６０の第２のコンデンサ回路４５と置き換えることができる。
【０１０８】
図１０に示すように、第２のコンデンサ回路７０は、３つの抽出コンデンサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃと、３つの単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃと、を含む。３つの抽出コンデンサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、一端が、端子７０ａ，７０ｂ，７０ｃを介して３本の負荷ライン６２ａ，６２ｂ，６２ｃにそれぞれ接続され、他端が、単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃの１つの入力７２ａ１，７２ｂ１，７２ｃ１にそれぞれ接続される。単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃの他方の入力７２ａ２，７２ｂ２，７２ｃ２は、互いに接続され、第２のコンデンサ回路７０の他方の端子７０ｄとして、第１のコンデンサ回路４１に接続される。単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃの一方の出力７２ａ３，７２ｂ３，７２ｃ３は、隣接する単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃの他方の出力７２ｃ４，７２ａ４，７２ｂ４にそれぞれ接続される。このように接続することによって、３つの単相リアクトル７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、各相において、ノーマルモード電流に対しては、高いインピーダンスを示し、同相のコモンモード電流に対しては、低いインピーダンスを示す。したがって、コモンモード電流は、３本の負荷ライン６２ａ，６２ｂ，６２ｃから抽出されて、第１のコンデンサ回路４１を介してコモンモードチョークコイル１に入力される。そのため抽出されたコモンモード電流は除去される。本変形例では、負荷ライン６２ａ，６２ｂ，６２ｃに現れるコモンモード電流を抽出して、電源ライン１ａ，１ｂ，１ｃに接続されたコモンモードチョークコイル１に入力するので、より効率よくコモンモード電流を除去することができる。
【０１０９】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、コモンモードチョークコイル１が、電力変換回路６２と直列に接続され、電力変換回路６２の入力側に配置されている場合について説明した。本実施形態の電力変換装置では、コモンモードチョークコイル１が、電力変換回路６２の出力側に配置される。
【０１１０】
図１１は、第３の実施形態の電力変換装置の一例を模式的に示すブロック図である。
図１１に示すように、本実施形態の電力変換装置は、コモンモードチョークコイル１が電力変換回路６２と負荷６８との間に直列に接続される。すなわち、コモンモードチョークコイル１は、電力変換回路６２の出力側に接続される。電力変換回路６２は、コモンモードチョークコイル１と直列回路５０を構成する。直列回路５０は、電源ライン１ａ，１ｂを介して直流入力電源６６と接続される。直列回路５０は、負荷ライン６２ａ，６２ｂを介して負荷６８と接続される。
【０１１１】
本実施形態のように、電力変換回路６２、直流入力電源、負荷、あるいはその他の回路要素の配置、配線構造等によって生ずるコモンモード電流に応じて、コモンモードチョークコイル１の接続位置を変更することができる。したがって、回路配置の自由度、設計の裕度を大きくとることができる。
【０１１２】
また、第３の実施形態に、上述した第２の実施形態の各変形例を組み合わせることができるのはいうまでもない。
【０１１３】
（第４の実施形態）
本実施形態の電力変換装置では、コモンモードチョークコイル１，１００は、電力変換回路の入力側および出力側の両方に接続される。
【０１１４】
図１２は、第４の実施形態の電力変換装置の一例を模式的に示すブロック図である。
図１２に示すように、本実施形態の電力変換装置６０は、第１のコモンモードチョークコイル１が直流入力電源６６と電力変換回路６２との間に直列に接続される。また、電力変換装置６０は、第２のコモンモードチョークコイル１００が電力変換回路６２と負荷６８との間に直列に接続される。第１のコモンモードチョークコイル１、電力変換回路６２、および第２のコモンモードチョークコイル１００は、直列回路５０を構成する。直列回路５０は、電源ライン１ａ，１ｂを介して直流入力電源６６に接続される。直列回路５０は、負荷ライン６２ａ，６２ｂを介して負荷６８に接続される。
【０１１５】
第４の実施形態に、上述した第２の実施形態の各変形例を組み合わせることができるのはいうまでもない。
【０１１６】
コモンモードチョークコイル１，１００は、上述したように、大電流を扱う場合であっても、小型化することができるので、電力変換回路６２の入力側にも出力側にも接続することができる。電力変換装置６０は、２つのコモンモードチョークコイル１，１００を電力変換回路６２の入力側および出力側に接続することによって、より効率よくコモンモード電流を除去することができる。
【０１１７】
以上説明した実施形態によれば、高出力密度で高効率化に対応したコモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置を実現することができる。
【０１１８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。たとえば、コモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１１９】
その他、本発明の実施の形態として上述したコモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得るすべてのコモンモードチョークコイル、コモンモードフィルタ、および電力変換装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１２０】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１００  コモンモードチョークコイル、１ａ，１ｂ，１ｃ  電源ライン、２ａ，２ｂ  端子、５  導体、６  絶縁層（絶縁フィルム）、１０，１５  コイル、１１，１６  平角導線、１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ  導線、１１ｃ  中心部、１１ｄ，１１ｆ  縁部、１１ｅ，１１ｇ  折り曲げ部、１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂ  端子、１３，１８  空芯部、２０，２５  磁気コア、２１，２６  上側壁部、２２，２７  下側壁部、２３，２８  脚部、２４，２９  側壁部、４０  コモンモードフィルタ、４１  第１のコンデンサ回路、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ  端子、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  コンデンサ、４５  第２のコンデンサ回路、４５ａ，５ｂ，４５ｃ  端子、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ  コンデンサ、５０  直列回路、６０  電力変換装置、６１  接地、６２，６４  電力変換回路、６２ａ，６２ｂ  負荷ライン、６３  出力フィルタ、６３ａ，６３ｂ  フィルタコイル、６３ｃ  平滑コンデンサ、６６  直流入力電源、６６ａ  交流入力電源、６８  負荷、７０  第２のコンデンサ回路、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｃ  端子、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ  抽出コンデンサ、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ  単相リアクトル、７２ａ１，７２ａ２，７２ａ３，７２ａ４，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｂ３，７２ｂ４，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｃ３，７２ｃ４，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｄ３，７２ｄ４  端子
【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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