JP6599933B2

JP6599933B2 - ノイズフィルタ及びノイズ低減ユニット

Info

Publication number: JP6599933B2
Application number: JP2017127601A
Authority: JP
Inventors: 隼士飯塚; 一真加用; 浩相原
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: US11049646B2; US20190006092A1; JP2019012894A; EP3428938B1; EP3428938A1; CN109215958A

Description

本発明は、ノイズフィルタ及びノイズ低減ユニットに関する。

電線を流れるサージ電流などのノイズを低減するノイズフィルタとして、ライン間を往復するノーマルモードノイズ及びラインとアースとの間を伝わるコモンモードノイズの両方を低減させるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００９−２０６１７８号公報特開２００９−１３５２７１号公報

ところで、特許文献１に記載のものは、コイルをボビンに巻回し、そのボビンに一対のＥ型コアを互いに対向方向から挿し込んで接合するという煩雑な組付け作業を要し、組立作業性の改善が望まれる。また、特許文献２に記載のものは、方形状のコアに導線を通すため後付けが難しく、また、ノイズ低減効果の向上が望まれる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コモンモード及びノーマルモードのいずれのノイズも良好に低減でき、しかも、組立作業性に優れたノイズフィルタ及びそれを備えたノイズ低減ユニットを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るノイズフィルタ及びノイズ低減ユニットは、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１）巻回部を有する複数の導体と、
前記導体の前記巻回部に通される磁性体からなる環状コアと、
を有するノイズフィルタであって、
前記環状コアは、
両端の接合面同士を接合させることで互いに組み合わされる一対の分割コアから構成され、
一方の前記分割コアは、複数の前記導体の前記巻回部が通されて一列に配置される直線状に形成され、他方の前記分割コア側の面が、両端を結ぶ方向に亘って延びる平面であり、前記平面の両端が前記接合面とされ、
他方の前記分割コアは、前記導体同士の間において、一方の前記分割コアへ向かって突出して一方の前記分割コアとの間に磁路を形成する仕切り壁部を有し、両端が一方の前記分割コア側へ突出し、前記突出した部分の端面が前記接合面とされ、
前記環状コアには、複数の前記導体の全体を囲うコモンモード用磁路と、前記仕切り壁部を通ってそれぞれの前記導体を囲うノーマルモード用磁路とが形成されている
ことを特徴とするノイズフィルタ。
（２）前記仕切り壁部と一方の前記分割コアとの間には、隙間が形成されている
ことを特徴とする（１）に記載のノイズフィルタ。
（３）前記隙間には、磁性材料が含有された磁束調整材が設けられている
ことを特徴とする（２）に記載のノイズフィルタ。
（４）（１）から（３）のいずれかに記載の前記ノイズフィルタがハウジング内に収容され、前記ハウジング内に引き込まれたワイヤハーネスの電線が前記導体に電気的に接続される
ことを特徴とするノイズ低減ユニット。

上記（１）の構成のノイズフィルタによれば、一方の環状コアに、複数の導体の全体を囲うコモンモード用磁路と、それぞれの導体を囲うノーマルモード用磁路とが形成されているので、電流が導体を流れる際のコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズの両方を抑制することができる。また、直線状に形成された分割コアを複数の導体の巻回部へ通して分割コア同士を組み合わせることで、環状コアへ複数の導体を容易に装着させることができ、組立作業性を向上させることができる。しかも、直線状の分割コアに導体が一列に配列された構造であるので、低背化を図ることができ、狭隘なスペースへの設置が可能である。また、他方の分割コアの仕切り壁部によって各導体を位置決めして所定の位置に配置させることができる。
上記（２）の構成のノイズフィルタによれば、仕切り壁部と一方の分割コアとの隙間を調整することで、各ノーマルモード用磁路の磁束を適切に調整することができる。
上記（３）の構成のノイズフィルタによれば、仕切り壁部と一方の分割コアとの隙間に設けられた磁束調整材の磁性材料の含有量を調整することで、各ノーマルモード用磁路の磁束をより適切に調整することができる。
上記（４）の構成のノイズ低減ユニットによれば、例えば、インバータ及びモータから延びるワイヤハーネスの途中に取り付けることで、インバータにおける高速でのスイッチングによって発生するノイズを良好に低減することができる。特に、ライン間を往復するノーマルモードノイズ及びラインとアースとの間を伝わるコモンモードノイズの両方を適切に低減させることができる。また、高さ寸法が抑えられたノイズフィルタをハウジングに収容したことで低背化を図り、狭隘なスペースへ設置することができる。これにより、車両等のワイヤハーネスの途中に取り付けて車両のフロアパネルに固定することができる。また、磁性体からなる環状コアを有するノイズフィルタをハウジングによって保護することができる。

本発明によれば、コモンモード及びノーマルモードのいずれのノイズも良好に低減でき、しかも、組立作業性に優れたノイズフィルタ及びそれを備えたノイズ低減ユニットを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本実施形態に係るノイズフィルタの斜視図である。図２は、本実施形態に係るノイズフィルタの側面図である。図３は、本実施形態に係るノイズフィルタの分解斜視図である。図４は、ノイズフィルタを備えたノイズ低減ユニットの斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るノイズフィルタの斜視図である。図２は、本実施形態に係るノイズフィルタの側面図である。

図１及び図２に示すように、ノイズフィルタ１０は、複数（本例では３つ）の導体２０と、環状コア３０とを有している。このノイズフィルタ１０は、例えば、電気自動車やハイブリッドカー等のインバータとモータとの間を接続するワイヤハーネスに設けられる。インバータは、電池等の電源の直流を交流に変換し、車輪を回転させるモータを駆動する。インバータは、直流を高速でスイッチングして交流に変換しているため、スイッチングで発生する高い周波数のサージ電流がノイズとしてワイヤハーネスの電線に流れることがある。ノイズフィルタ１０は、インバータとモータとの間を接続するワイヤハーネスに設けられることで、スイッチングで発生するノイズを低減する。

導体２０は、平板状のバスバーからなるもので、導電性金属板に対して打抜き加工等を施すことによって短冊状に形成したものである。導体２０は、曲げ加工等により中間部が環状に巻回された巻回部２１とされており、この巻回部２１は、上方側へ張り出すように巻回されている。巻回部２１は、平面視で斜めに傾斜されており、これにより、巻回部２１の両端部分の位置が平面視でずらされて互いに接触しないように離間されている。

環状コア３０は、例えば、フェライト等の磁性体から形成されている。環状コア３０は、長孔からなる挿通路３１を有する偏平な環状に形成されている。環状コア３０の挿通路３１は、導体２０の厚さよりも若干大きな高さ寸法を有している。

環状コア３０は、一対の分割コア４１，４２から構成されている。これらの分割コア４１，４２は、上下に配置されており、互いに組み合わされることで、挿通路３１を有する偏平形状の環状コア３０を構成する。

分割コア４１，４２は、それぞれ直線状に形成されている。上方に配置された一方の分割コア４１には、複数の導体２０が巻回された状態で一列に配列されている。そして、この分割コア４１に巻回された各導体２０における巻回部２１の両端部分が挿通路３１に挿通されている。

一方の分割コア４１は、両端における他方の分割コア側が接合面４３とされており、他方の分割コア４２は、両端における一方の分割コア４１側が接合面４４とされている。他方の分割コア４２の両端は、一方の分割コア４１側へ突出されており、この突出された部分の端面が接合面４４とされている。分割コア４１，４２は、その接合面４３，４４同士を突き合わせることで、互いに接合される。これらの接合面４３，４４は、フェライト粉などの磁性材料を含有可能な接着材または接着シート等の接着部材によって互いに接着固定されている。

これにより、環状コア３０は、互いに接着固定された分割コア４１，４２によって、挿通路３１に通された全ての導体２０を囲う環状の磁路であるコモンモード用磁路Ｂｃが形成されている。

また、環状コア３０は、複数の磁路形成部３２を有している。これらの磁路形成部３２は、一方の分割コア４１に装着された導体２０の間に配置されている。磁路形成部３２は、他方の分割コア４２に形成された仕切り壁部４５を有している。仕切り壁部４５は、一方の分割コア４１へ向かって突出されている。これらの仕切り壁部４５と一方の分割コア４１との間には、隙間Ｇが形成されており、この隙間Ｇには、磁束調整材６０が設けられている。そして、環状コア３０には、磁路形成部３２を通る磁路が形成される。これにより、環状コア３０には、それぞれの導体２０を囲う環状の磁路である複数のノーマルモード用磁路Ｂｎが形成されている。

磁束調整材６０は、例えば、フェライト粉などの磁性材料が含有された接着材または接着シートからなるもので、その磁性材料の含有量を調整することで、各ノーマルモード用磁路Ｂｎの磁束が調整されている。

上記構成のノイズフィルタ１０を組み立てる場合について説明する。
図３は、本実施形態に係るノイズフィルタの分解斜視図である。

ノイズフィルタ１０を組み立てるには、まず、巻回部２１を有する複数の導体２０を用意する。

次に、図３に示すように、環状コア３０を構成する一方の分割コア４１に複数の導体２０を装着する。具体的には、巻回部２１を上方へ向けた姿勢のそれぞれの導体２０に対して、その巻回部２１に分割コア４１を挿し込む。これにより、一方の分割コア４１に導体２０が巻き付けられて一列に配置された状態とする。

その後、他方の分割コア４２の仕切り壁部４５の端面に磁束調整材６０を付着させた状態で、それぞれの分割コア４１，４２の接合面４３，４４同士を互いに突き合わせ、接合面４３，４４同士を、磁性材料を含有可能な接着部材を介して接着固定して接合させる。

これにより、一対の分割コア４１，４２からなる環状コア３０に複数の導体２０が装着されたノイズフィルタ１０が得られ、また、各仕切り壁部４５と分割コア４１とのギャップＧに磁束調整材６０が介在した磁路形成部３２が形成される。

このようにして得られたノイズフィルタ１０では、互いに接着固定された分割コア４１，４２からなる環状コア３０に、全ての導体２０を囲う環状の磁路であるコモンモード用磁路Ｂｃが形成され、さらに、磁路形成部３２を通り、それぞれの導体２０を囲う環状の磁路である複数のノーマルモード用磁路Ｂｎが形成される。

このノイズフィルタ１０では、導体２０に電流が流された際に、コモンモード用磁路Ｂｃによってコモンモードノイズが抑制され、さらに、ノーマルモード用磁路Ｂｎによってノーマルモードノイズが抑制される。

以上、説明したように、本実施形態に係るノイズフィルタ１０によれば、環状コア３０に、複数の導体２０の全体を囲うコモンモード用磁路Ｂｃと、それぞれの導体２０を囲うノーマルモード用磁路Ｂｎとが形成されているので、電流が導体２０を流れる際のコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズの両方を抑制することができる。また、直線状に形成された一方の分割コア４１を複数の導体２０の巻回部２１へ通して分割コア４１，４２同士を組み合わせることで、環状コア３０へ複数の導体２０を容易に装着させることができ、組立作業性を向上させることができる。しかも、直線状の分割コア４１に導体２０が一列に配列された構造であるので、低背化を図ることができ、狭隘なスペースへの設置が可能である。また、他方の分割コア４２の仕切り壁部４５によって各導体２０を位置決めして所定の位置に配置させることができる。

また、他方の分割コア４２の仕切り壁部４５と一方の分割コア４１との隙間Ｇを調整することで、各ノーマルモード用磁路Ｂｎの磁束を適切に調整することができ、しかも、その隙間Ｇに設けられた磁束調整材６０の磁性材料の含有量を調整することで、各ノーマルモード用磁路Ｂｎの磁束をより適切に調整することができる。

なお、他方の分割コア４２の仕切り壁部４５と一方の分割コア４１との隙間Ｇには、必ずしも磁束調整材６０を介在させなくてもよい。この場合、隙間Ｇの間隔を管理することで、ノーマルモード用磁路Ｂｎの磁束を適切に調整することができる。

なお、ノイズフィルタ１０の導体２０としては、バスバーに限らず芯線を外被で被覆した絶縁電線等でもよい。

また、環状コア３０は、少なくとも導体２０の巻回部２１に通される一方の分割コア４１が直線状であればよく、下方側の分割コア４２は、必ずしも直線状に限らず、湾曲形状等であってもよい。

次に、このノイズフィルタ１０を備えるノイズ低減ユニットについて説明する。
図４は、ノイズフィルタを備えたノイズ低減ユニットの斜視図である。
図４に示すように、ノイズ低減ユニット８０は、ハウジング８１を備えており、ノイズフィルタ１０は、ハウジング８１に収容されている。

ハウジング８１は、絶縁性を有する合成樹脂から形成されたもので、底板部８２と、底板部８２の両側部に立設された側壁部８３とを有している。そして、ハウジング８１は、上方側が開放された収容空間を有する矩形箱状に形成されている。ハウジング８１は、収容空間の中央部分がコア保持部８４とされており、このコア保持部８４にノイズフィルタ１０が収容されている。ハウジング８１に収容されるノイズフィルタ１０には、導体２０の両端に端子２２が固定されている。端子２２は、ボルト挿通孔２３を有しており、それぞれ導体２０に圧着等によって固定されて電気的に接続されている。

ハウジング８１は、その両端部が電線導入部８５とされており、これらの電線導入部８５からワイヤハーネスの電線１が導入される。各電線導入部８５には、Ｕ字状の電線保持溝８６が形成されている。また、各電線導入部８５とコア保持部８４との間には、端子台８７が設けられている。端子台８７には、例えば、インサート成形によってインサートナット（図示略）が埋め込まれている。端子台８７には、その上部にノイズフィルタ１０の導体２０に固定された端子２２が載置され、それぞれインサートナットの上部に配置される。

上記構成のノイズ低減ユニット８０には、インバータ及びモータから延びるワイヤハーネスの電線１が接続される。これらの電線１には、その端部にボルト挿通孔２を有する端子３が接続されている。各電線１は、ハウジング８１の電線導入部８５から引き込まれ、電線保持溝８６に配置されて保持される。これらの電線１の端子３は、端子台８７の上部に載置された導体２０の端子２２に重ね合わされ、これにより、ボルト挿通孔２，２３が連通される。この状態で、互いに連通されたボルト挿通孔２，２３にボルト４を挿通し、端子台８７のインサートナットにねじ込むことで、電線１の端子３とノイズフィルタ１０の導体２０の端子２２とが端子台８７に締結固定されて互いに電気的に接続される。これにより、インバータ及びモータから延びるワイヤハーネスの電線１が、ノイズ低減ユニット８０に接続され、インバータにおける高速でのスイッチングによって発生するノイズがノイズ低減ユニット８０のノイズフィルタ１０によって低減される。

このように、ノイズフィルタ１０を備えたノイズ低減ユニット８０によれば、例えば、インバータ及びモータから延びるワイヤハーネスの途中に取り付けることで、インバータにおける高速でのスイッチングによって発生するノイズを良好に低減することができる。特に、ライン間を往復するノーマルモードノイズ及びラインとアースとの間を伝わるコモンモードノイズの両方を適切に低減させることができる。また、高さ寸法が抑えられたノイズフィルタ１０をハウジング８１に収容したことで低背化を図り、狭隘なスペースへ設置することができる。これにより、車両等のワイヤハーネスの途中に取り付けて車両のフロアパネルに固定することができる。また、磁性体からなる環状コア３０を有するノイズフィルタ１０をハウジング８１によって保護することができる。

なお、ノイズ低減ユニット８０のハウジング８１には、エポキシ樹脂等の合成樹脂からなる封止材（図示せず）が充填される。このように、ハウジング８１に封止材を充填することにより、磁性体からなる環状コア３０を有するノイズフィルタ１０を確実に固定して保護し、耐衝撃性を高めることができるとともに、複雑な防水構造を設計する必要がなくなり、小型化も実現できる。また、ハウジング８１の上方に蓋体を取り付けることで、ノイズ低減ユニット８０の防水性をさらに高めて車体外に配置することもできる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係るノイズフィルタ及びノイズ低減ユニットの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］巻回部（２１）を有する複数の導体（２０）と、
前記導体（２０）の前記巻回部（２１）に通される磁性体からなる環状コア（３０）と、
を有するノイズフィルタ（１０）であって、
前記環状コア（３０）は、
両端の接合面（４３，４４）同士を接合させることで互いに組み合わされる一対の分割コア（４１，４２）から構成され、
一方の前記分割コア（４１）は、複数の前記導体（２０）の前記巻回部（２１）が通されて一列に配置される直線状に形成され、
他方の前記分割コア（４２）は、前記導体（２０）同士の間において、一方の前記分割コア（４１）へ向かって突出して一方の前記分割コア（４１）との間に磁路を形成する仕切り壁部（４５）を有し、
前記環状コア（３０）には、複数の前記導体（２０）の全体を囲うコモンモード用磁路（Ｂｃ）と、前記仕切り壁部（４５）を通ってそれぞれの前記導体（２０）を囲うノーマルモード用磁路（Ｂｎ）とが形成されている
ことを特徴とするノイズフィルタ。
［２］前記仕切り壁部（４５）と一方の前記分割コア（４１）との間には、隙間（Ｇ）が形成されている
ことを特徴とする［１］に記載のノイズフィルタ。
［３］前記隙間（Ｇ）には、磁性材料が含有された磁束調整材（６０）が設けられている
ことを特徴とする［２］に記載のノイズフィルタ。
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の前記ノイズフィルタ（１０）がハウジング（８１）内に収容され、前記ハウジング（８１）内に引き込まれたワイヤハーネスの電線（１）が前記導体（２０）に電気的に接続される
ことを特徴とするノイズ低減ユニット。

１：電線
１０：ノイズフィルタ
２０：導体
２１：巻回部
３０：環状コア
４１，４２：分割コア
４３，４４：接合面
４５：仕切り壁部
６０：磁束調整材
８０：ノイズ低減ユニット
８１：ハウジング
Ｂｃ：コモンモード用磁路
Ｂｎ：ノーマルモード用磁路
Ｇ：隙間

Claims

巻回部を有する複数の導体と、
前記導体の前記巻回部に通される磁性体からなる環状コアと、
を有するノイズフィルタであって、
前記環状コアは、
両端の接合面同士を接合させることで互いに組み合わされる一対の分割コアから構成され、
一方の前記分割コアは、複数の前記導体の前記巻回部が通されて一列に配置される直線状に形成され、他方の前記分割コア側の面が、両端を結ぶ方向に亘って延びる平面であり、前記平面の両端が前記接合面とされ、
他方の前記分割コアは、前記導体同士の間において、一方の前記分割コアへ向かって突出して一方の前記分割コアとの間に磁路を形成する仕切り壁部を有し、両端が一方の前記分割コア側へ突出し、前記突出した部分の端面が前記接合面とされ、
前記環状コアには、複数の前記導体の全体を囲うコモンモード用磁路と、前記仕切り壁部を通ってそれぞれの前記導体を囲うノーマルモード用磁路とが形成されている
ことを特徴とするノイズフィルタ。
前記仕切り壁部と一方の前記分割コアとの間には、隙間が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
前記隙間には、磁性材料が含有された磁束調整材が設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のノイズフィルタ。
請求項１から３のいずれか一項に記載の前記ノイズフィルタがハウジング内に収容され、前記ハウジング内に引き込まれたワイヤハーネスの電線が前記導体に電気的に接続される
ことを特徴とするノイズ低減ユニット。