車載機器用高周波ノイズフィルタ、ワイヤハーネス及び駆動回路
【課題】使用する部品の数や接続点の数の増加を抑制すると共に、中波放送の周波数帯とＦＭ放送の周波数帯のように複数の周波数帯のそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減する。
【解決手段】上流側端子１１と下流側端子１２との間を接続する線状導電体１３と、自己共振型のコンデンサで構成され一端が前記電気導体上の第１接続点Ｐ１と電気的に接続され他端が接地可能な第１のコンデンサ１４と、前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され一端が前記電気導体上の第２接続点Ｐ２と電気的に接続され他端が接地可能な第２のコンデンサ１５とを備える。前記接続点の間に電気導体を囲むリング型フェライトコアを備える。
【解決手段】上流側端子１１と下流側端子１２との間を接続する線状導電体１３と、自己共振型のコンデンサで構成され一端が前記電気導体上の第１接続点Ｐ１と電気的に接続され他端が接地可能な第１のコンデンサ１４と、前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され一端が前記電気導体上の第２接続点Ｐ２と電気的に接続され他端が接地可能な第２のコンデンサ１５とを備える。前記接続点の間に電気導体を囲むリング型フェライトコアを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載機器用高周波ノイズフィルタに関し、例えばラジオ放送の周波数帯で発生する高周波ノイズを低減するために利用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載ラジオ受信機で中波放送（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚの周波数帯のＡＭ（振幅変調）放送）の電波を受信し聴取する場合、車上の機器から発生する高周波の電磁ノイズの周波数が放送の周波数帯と重なるため、このノイズが車載ラジオ受信機のアンテナで受信され、受信した放送にノイズが混入し、スピーカから出力される音響にノイズが現れる。
【０００３】
車両上にはエンジンの周囲などに電流のスイッチングを行う様々な機器やスイッチ等が搭載されているので、これらがノイズ源となって高周波の電磁ノイズが発生する。また、車載ラジオ用のアンテナの近傍には、リアデフォッガー（後部窓用の結露防止器）やハイマウントストップランプなどが存在している場合が多い。
【０００４】
従って、車両上のノイズ源で発生した高周波の電磁ノイズは、電源ラインを経由してリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの負荷に伝搬する。そして、このような負荷から輻射される電磁ノイズは、その近傍に存在するアンテナで受信され、車載ラジオ用の入力に混入して悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、高周波ノイズの輻射を低減するために、ノイズが伝搬するリアデフォッガー等の負荷と接続される電源ラインには、ノイズフィルタを挿入するのが一般的である（特許文献１）。このような用途に用いられるノイズフィルタは、図８に示すように構成されている。このノイズフィルタは、外観上は図８に示すように１個のコンデンサで構成されているが、このコンデンサが内部に残留インダクタンスを有しているので、等価的には図９に示すように１個のコンデンサの容量（キャパシタンス）成分（Ｃ）と残留インダクタンス成分（Ｌ）とが直列に接続された回路を形成しており、自己共振型トラップフィルタになっている。つまり、共振周波数の近傍で回路のインピーダンスが小さくなるので、電源ラインとアースの間にこのノイズフィルタを接続することにより、共振周波数の近傍の高周波ノイズ成分だけが濾波され、輻射される電磁波（ノイズ）が低減される。
【０００６】
また、この種のノイズフィルタに関する他の従来技術として、例えば特許文献２〜特許文献４が知られている。
特許文献２においては、フィルタとして用いるフェライトの外周表面に金属磁性体膜を形成することにより、同じ大きさで大きいインピーダンスを得ることを提案している。また、金属磁性体の膜厚や異方性を変えて周波数帯を制御することを示唆している。
【０００７】
特許文献３においては、コイルの空芯部にコアとコネクタ端子を同時に収容するボビンケースを設けてコイルとコネクタ端子とを直接接合する構成を提案している。これにより、フィルタ部とコネクタ部を一体化し、インピーダンス特性のばらつきを抑制すると共に、小型化や低コスト化が実現する。
【０００８】
特許文献４においては、特許文献１と同様のコンデンサを用いたノイズフィルタをジョイントコネクタに内蔵し、配線量や配線作業数を減らすことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３８５２９号公報
【特許文献２】特開平８−２５０３３４号公報
【特許文献３】特開２００９−５４７１３号公報
【特許文献４】特開２００９−１４６５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のコンデンサ型ノイズフィルタを用いる場合であっても、例えば、車載ラジオ受信機が受信する中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）のほぼ全域に渡って、電磁ノイズをある程度低減することができる。
【００１１】
従来は、車両上の機器から発生しリアデフォッガーや、ハイマウントストップランプなどの負荷の近傍から輻射される電磁ノイズの周波数は、中波放送の受信に影響を及ぼす程度の周波数帯までであり、それ以上の高い周波数帯、例えばＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に車両上で発生した電磁ノイズが影響を及ぼすことはなかった。
【００１２】
ところが、例えば近年になって生産されるようになったハイブリッド自動車においては、エンジンと電気モータの両方を駆動源としており、電気モータの制御のためにインバータを搭載している。このようなインバータは、大電流を高速で常時スイッチングしているので、大きな電磁ノイズの発生源となる。しかも、インバータから発生する電磁ノイズの周波数成分には、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に影響を及ぼす成分も含まれる可能性がある。
【００１３】
しかしながら、上記の様な従来のノイズフィルタを用いる場合には、高い周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の電磁ノイズを抑制できない。そのため、車載ラジオ受信機で中波放送の電波を受信し聴取する時には問題ないが、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の電波を受信して聴取しようとする時に、インバータによって発生した電磁ノイズの影響を受けることになる。
【００１４】
ノイズフィルタについては、上記のコンデンサ型に限らず様々な構成や特性のものが従来より存在している。しかし、高性能の特性が得られるノイズフィルタは、それを構成する部品の数が多くなって部品コストが高くなったり、接続箇所が多くなって製造コストや取り付け作業のコストが嵩むという問題がある。
【００１５】
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、使用する部品の数や接続点の数の増加を抑制すると共に、中波放送の周波数帯とＦＭ放送の周波数帯のように複数の周波数帯のそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能な車載機器用高周波ノイズフィルタ、ワイヤハーネス及び駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述した目的を達成するために、本発明に係る車載機器用高周波ノイズフィルタは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備える車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
電源と負荷の間の一区間に位置し、前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第２のコンデンサと
を備えること。
（２） 上記（１）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記電気導体上の前記第１接続点から第２接続点までの範囲内に対向する位置に配置され、磁性損失を発生する機能を有する磁性材料を更に備えること。
（３） 上記（２）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記磁性材料としてフェライトコアを用いたこと。
（４） 上記（３）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記フェライトコアはリング状に形成され、前記電気導体は前記フェライトコアのリングの中央部を貫通するように配置されたこと。
（５） 上記（１）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記電気導体の前記第１接続点から第２接続点までの範囲には、リング状に形成されたフェライトコアを、その中央部が該電気導体によって貫通されるように配置可能であること。
【００１７】
上記（１）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
上記（２）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、比較的高い周波数帯においてより効果的に電磁ノイズを低減できる。前記磁性材料が存在しない場合には、第２のコンデンサの共振周波数から比較的近い周波数領域においてノイズ減衰量が小さくなる傾向があるが、前記磁性材料を設けると磁性損失の働きにより広い周波数範囲に渡って十分に大きいノイズ減衰量が得られる。
上記（３）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、前記磁性材料として用いるフェライトコアが高周波領域において磁性損失を発生する機能を有しているので、比較的高い周波数帯においてより効果的に電磁ノイズを低減できる。
上記（４）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、前記電気導体の周囲を前記フェライトコアで覆って閉磁路を形成するので、より効果的に電磁ノイズを低減できる。すなわち、閉磁路を形成することにより前記フェライトコアの透磁率が増大し、磁性損失も増大する傾向がある。
上記（５）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、車載機器用高周波ノイズフィルタを小型化することができる。
【００１８】
前述した目的を達成するために、本発明に係るワイヤハーネスは、下記（６）を特徴としている。
（６） 上記（１）から（５）のいずれか一つの構成の車載機器用高周波ノイズフィルタを備えるワイヤハーネスであって、
前記電気導体は、該ワイヤハーネスを構成する電線のうちの一部の電線の芯線によって構成され、
前記芯線は、該芯線上の第１接続点にて前記第１のコンデンサの一端に電気的に接続され、該芯線上の第２接続点にて前記第２のコンデンサの一端に電気的に接続される、
こと。
【００１９】
上記（６）の構成のワイヤハーネスによれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
【００２０】
前述した目的を達成するために、本発明に係る駆動回路は、下記（７）を特徴としている。
（７） 所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備えるノイズフィルタを回路構成に含む駆動回路であって、
電源と、
負荷と、
前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に接続される第１のグランドと、
前記第２のコンデンサの他端に接続される第２のグランドと、
を備えること。
【００２１】
上記（７）の構成の駆動回路によれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、多数の部品を使用することなく、中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）とＦＭ放送等の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）のように複数の周波数帯のそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能である。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図２】図１に示したノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図３】第２実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図４】図３に示したノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図５】図３のノイズフィルタに含まれるリング型フェライトコアの外観を示す斜視図である。
【図６】第３実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図７】各ノイズフィルタの減衰量の周波数特性を対比して示すグラフである。
【図８】従来例のコンデンサ型ノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図９】図８のノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図１０】図８のノイズフィルタの変形例を示す結線図である。
【図１１】各ノイズフィルタの減衰量の周波数特性を測定するために用いた測定回路の構成を示す結線図である。
【図１２】図１に示したノイズフィルタの減衰量の周波数特性を示すグラフである。
【図１３】図３に示したノイズフィルタの減衰量の周波数特性を示すグラフである。
【図１４】図３のノイズフィルタに含まれるリング型フェライトコアに関するインピーダンス成分毎に分解した特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の車載機器用高周波ノイズフィルタに関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
第１実施形態のノイズフィルタ１０の構成（結線図）が図１に示されている。また、図１に示したノイズフィルタ１０の等価回路が図２に示されている。このノイズフィルタ１０は、車両に搭載された様々な機器から発生する高周波の電磁ノイズが車載ラジオ等の受信機に混入し、ノイズ音の出力等の悪影響が生じるのを抑制するために利用することを想定して設計されている。特に、このノイズフィルタ１０は、ラジオの中波放送のように比較的周波数の低い周波数帯と、ＦＭ放送のように比較的周波数の高い周波数帯との両方に対して電磁ノイズを十分に低減できるように構成してある。
【００２７】
具体的なノイズ源となる車載機器としては、各種インバータやコンバータのようにトランジスタ等の電子スイッチを用いて大電流を高速でスイッチングする回路を内蔵した機器や、各種機器の電源スイッチのように大電流のオンオフを切り替えるスイッチや、車両の駆動源として動作する電気モータなどがある。
【００２８】
このようなノイズ源で発生した電磁ノイズは、その機器と接続されたワイヤハーネス等を経由して、それと近接する位置に存在する各種電源ラインに伝搬する。そして、これらの電源ラインに接続された負荷、例えばリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの箇所から電磁ノイズが輻射される。リアデフォッガーやハイマウントストップランプの近傍には、車載ラジオ用のアンテナが配置されている場合が多いので、これらの負荷から輻射された電磁ノイズがアンテナから車載ラジオの入力に混入する。車載ラジオに混入した電磁ノイズは、ラジオ放送等の電波の受信状況に悪影響を及ぼしたり、ノイズ音としてスピーカから出力される。
【００２９】
このような電磁ノイズの影響を抑制するために、電磁ノイズを輻射するリアデフォッガーやハイマウントストップランプの負荷と電源ラインとの接続箇所の近傍に、ノイズフィルタ１０を接続する。ノイズフィルタ１０は、ノイズ源から電源ライン上に伝搬した電磁ノイズを減衰させることができるので、リアデフォッガーやハイマウントストップランプからの電磁ノイズの輻射を抑制できる。
【００３０】
図１に示すノイズフィルタ１０は、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５、を備えている。このノイズフィルタ１０を実際に使用する場合には、電磁ノイズを輻射する負荷、例えばリアデフォッガの熱線とそれに電力を供給する電源とを接続する電源ライン（例えば＋１２Ｖライン）上の一区間にノイズフィルタ１０を挿入する（負荷及び電源は図示せず）。すなわち、線状導電体１３の一端と電源ラインの上流側端子１１（ノイズフィルタ１０からみて電源側に位置する端子）と接続し、線状導電体１３の他端と電源ラインの下流側端子１２（ノイズフィルタ１０からみて負荷側に位置する端子）と接続する。また、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、車体の金属部分などを介して車上電源のアース電極（バッテリーのマイナス側端子などのグランド）１６と接続する。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００３１】
図１に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。尚、本実施形態では、上流側端子１１と下流側端子１２との間を結ぶ導体を線状のものとしたが、これに限られない。各種形状の電気導体を適用することができ、具体的にはバスバーなどをその導体として用いることができる。また、上流側端子１１と下流側端子１２との間をワイヤハーネスに備わる電線で接続する場合には、電線に備わる芯線をその導体として用いても構わない。また、第１のコンデンサ１４の一端及び第２のコンデンサ１５の一端を線状導電体１３としての芯線に接続するにあたっては次のような手法が例えば考えられる。すなわち、芯線を覆う外皮を一部剥ぎ取り、それにより外皮から露出した芯線の一部と、上記コンデンサの一端から延びるリードと、を圧着端子によって加締める手法である。また、例えば、圧接端子の刃状の切片を電線に食い込ませるとともに、圧接接端子の刃状の切片を上記コンデンサの一端から延びるリードにも食い込ませる手法である。尚、第１のコンデンサ１４の一端及び第２のコンデンサ１５の一端を線状導電体１３に接続する手法は、これらの手法に限られるものではない。
【００３２】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に間隔をあけることにより、第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止できる。また、例えばフェライトコアなどを装着するための空間を確保することもできる。尚、距離Ｌｘを確保することは本発明を実施する上で必須のものではない。距離Ｌｘが０であっても第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止することができる。
【００３３】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図２の等価回路中に示すように、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００３４】
図１、図２に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００３５】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図２の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００３６】
上述のように負荷と電源とを接続する電源ライン上の一区間にノイズフィルタ１０を挿入した状態で、電源から負荷に電力を供給し負荷を駆動する。このように、電源、負荷、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、アース電極１６を含む回路によって駆動回路を構成する。
【００３７】
図１、図２に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。図１、図２に示したノイズフィルタ１０の具体的なノイズ減衰特性については後で詳細に説明する。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態のノイズフィルタ１０Ｂの構成（結線図）が図３に示されている。また、図３に示したノイズフィルタ１０Ｂの等価回路が図４に示されている。このノイズフィルタ１０Ｂは、図１、図２に示したノイズフィルタ１０の変形例であり、ノイズフィルタ１０と同じ用途に用いることを想定して構成してある。なお、図３、図４において第１実施形態と対応する構成要素は同一の符号を付けて示してある。
【００３９】
図３に示すノイズフィルタ１０Ｂは、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、およびリング型フェライトコア２０を備えている。
【００４０】
図３に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。この線状導電体１３の周囲を囲むようにリング型フェライトコア２０が配置されている。尚、本実施形態では、上流側端子１１と下流側端子１２との間を結ぶ導体を線状のものとしたが、これに限られない。各種形状の導体を適用することができ、具体的にはバスバーなどをその導体として用いることができる。また、上流側端子１１と下流側端子１２との間をワイヤハーネスに備わる電線で接続する場合には、電線に備わる芯線をその導体として用いても構わない。
【００４１】
このリング型フェライトコア２０は図５に示すようにリング状に形成されており、その中央部に形成された貫通孔２０ａを線状導電体１３が貫通するように構成されている。なお、図３においてリング型フェライトコア２０はその断面が示されている。
【００４２】
リング型フェライトコア２０は、ＥＭＩ（不要輻射）対策のために用いられる磁性体コアであり、具体例として、透磁率μが８００程度の酸化ニッケルジンク系のフェライトコアを用いる。一般的なフェライト材料は、各種酸化金属のパウダーを混合したもので構成され、主成分は酸化第二鉄である。最終形状にプレスされたものを９００〜１０００℃の高温で焼結し形成される。ＥＭＩ対策用のフェライト材料は、鉄以外に酸化ニッケルと酸化亜鉛を含み、これらの比率で材質の透磁率μが決定される。
【００４３】
フェライトの磁性体の特性については、交流的には「複素透磁率（透磁率）μ」があり、μには「実数部透磁率μ’」と「磁性損失項（虚数部透磁率）μ”」とがある。これらの関係は次式で表される。
μ＝μ’−ｊμ” ・・・（１）
また、磁性体の特徴的な実数部透磁率μ’と、相反する磁性損失項μ”の関係は次式で表される。
ｔａｎσ＝μ”／μ’ ・・・（２）
ｔａｎσが損失係数と定められている。
【００４４】
実数部透磁率μ’は周波数の低い領域で作用する透磁率である。例えば、コイルを作成する場合にフェライトコアを用いると、実数部透磁率μ’の働きによって少ない巻数でも多く巻いたのと同様の結果が得られる。一方、周波数が極端に高くなると、電磁誘導が追いつかず、損失となってしまう。この損失が「磁性損失項μ”」である。この磁性損失によって高周波の電磁ノイズが熱に変換され消費されるため、電磁ノイズが抑制されると一般的に考えられている。
【００４５】
また、一般的に透磁率μの大きいフェライト材料は「磁性損失項μ”」も大きく、ＥＭＩノイズ抑制効果が高いとされている。また、透磁率μの大きいフェライト材料は比較的周波数の低い領域についてもＥＭＩノイズ抑制効果が得られる。特に、リング状のフェライト材料は、閉磁路を形成するため、透磁率μが大きくなり、「磁性損失項μ”」も大きくなる。
【００４６】
なお、図３に示すようにノイズフィルタ１０Ｂの場合には、線状導電体１３がリング型フェライトコア２０の貫通孔２０ａを貫通するように構成する必要があるので、図５に示すようなリング型フェライトコア２０を用いる場合には、ノイズフィルタ１０Ｂの組み付けの際の作業性が悪い。作業性を良くするために、予め複数の部位に分割された材料を組み合わせて図５のような形状のリング型フェライトコア２０を構成しても良い。但し、その場合には分割された部材同士の接合面の面精度を高めて透磁率μの劣化を防止しないと電磁ノイズの抑制能力も低下してしまう。
【００４７】
本実施形態では、３０ＭＨｚ以上の周波数帯における電磁ノイズを低減するためにリング型フェライトコア２０を利用している。つまり、リング型フェライトコア２０が高周波の電磁ノイズを低減する原理については、磁性体の「透磁率μ」に応じたインダクタンスの影響ではなく、前述の「磁性損失項μ”」の影響を利用している。
【００４８】
図３に示すように、第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００４９】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は十分な距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に十分な間隔をあけることにより、この間にリング型フェライトコア２０を配置するための空間を確保できる。尚、距離Ｌｘを確保することは本発明を実施する上で必須のものではない。距離Ｌｘが０であっても第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止することができる。
【００５０】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００５１】
図３、図４に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００５２】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００５３】
図３、図４に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００５４】
図３に示すリング型フェライトコア２０の影響については、図４に示すように、抵抗成分２０Ｒと、インダクタンス成分２０Ｌと、キャパシタンス成分２０Ｃとを含む並列共振回路と等価な回路として扱うことができる。
【００５５】
電気線路の周囲をリング状の磁性体で覆う時には、電磁誘導作用でインダクタンスが大きくなる。このインダクタンスに応じたリアクタンスは周波数が高くなるにつれて大きくなり、更にインピーダンスも大きくなる。インピーダンスＺは次式で表される。
Ｚ＝Ｒ＋ｊＸＬ ・・・（３）
ＸＬ＝２πｆＬ ・・・（４）
但し、Ｒ：抵抗，ｆ：周波数，ＸＬ：リアクタンス，Ｌ：インダクタンス
【００５６】
また、コアのインピーダンス「｜Ｚ１｜」と材質のインピーダンス「｜Ｚ２｜」との間には次式の関係がある。
｜Ｚ１｜＝（Ａｅ／Ｌｅ）Ｎ２・｜Ｚ２｜ ・・・（５）
Ａｅ：コアの平均断面長，Ｌｅ：コアの平均磁路長，Ｎ：巻数
【００５７】
すなわち、リング型フェライトコア２０の実質的なインピーダンスについては、リング状のコアの外形寸法と内径寸法との比率が大きくなるほど、並びに長さが長くなるほど大きくなる傾向がある。
【００５８】
本実施形態で用いたリング型フェライトコア２０の影響に関する電気的特性のインピーダンスＺと、Ｚに含まれる抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分ＸＬ（ＸＣ）の周波数特性が図１４に示されている。図１４において、リアクタンス成分が正の領域ではインダクタンス成分２０Ｌの影響がキャパシタンス成分２０Ｃよりも大きく（誘導性リアクタンスＸＬとして機能する。）、リアクタンス成分が負の領域ではインダクタンス成分２０Ｌの影響がキャパシタンス成分２０Ｃよりも小さい（容量性リアクタンスＸＣとして機能する。）。また、リアクタンス成分が０になる周波数ｆ０が共振点であり、共振点のインピーダンスＺは抵抗成分２０Ｒの影響だけを含む。また、リアクタンス成分ＸＬと抵抗成分Ｒの大きさが一致するクロスポイントの周波数ｆｃは、リング型フェライトコア２０の磁性材料としての固有の特性を表している。なお、クロスポイントの周波数ｆｃは、「実数部透磁率μ’」の影響と「磁性損失項μ”」の影響とが一致するクロスポイントの周波数とほぼ一致する。
【００５９】
本実施形態では、クロスポイントの周波数ｆｃよりも高く、共振点の周波数ｆ０よりも低い周波数の範囲内で特にリング型フェライトコア２０の特性を利用している。つまり、リング型フェライトコア２０の影響によるインピーダンスＺに関しては、前記第(３)式で示すように、抵抗成分２０Ｒとインダクタンス成分２０Ｌによるリアクタンス成分との影響を受ける。また、ＥＭＩノイズの抑制に効果があるのは抵抗成分２０Ｒであると言える。
【００６０】
上述のように負荷と電源とを接続する電源ライン上の一区間にノイズフィルタ１０Ｂを挿入した状態で、電源から負荷に電力を供給し負荷を駆動する。このように、電源、負荷、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、アース電極１６、リング型フェライトコア２０を含む回路によって駆動回路を構成する。
【００６１】
（第３実施形態）
ところで、例えばリアデフォッガーの電源ラインにノイズフィルタを挿入しようとする場合には、この負荷（熱線）に非常に大きな電流が流れるので太い電線（例えば断面積が３ｍｍ２の電線）を用いる必要がある。このような太い電線でフィルタ用のコイルを形成するのは難しい。また、第２実施形態のノイズフィルタ１０Ｂのようにリング型フェライトコア２０によってインダクタンス成分を形成する構成であっても、そのリング型フェライトコア２０の大きさの分、ノイズフィルタ１０Ｂの大型化が避けられない。そこで、第３実施形態のノイズフィルタ１０Ｃでは、リング型フェライトコア２０の貫通孔２０ａに電線を通すだけで実質的にインダクタンス成分を含む回路素子を電源ラインの途中に挿入できる点に着目し、ノイズフィルタ１０Ｃの構成にリング型フェライトコア２０を含めない形態について説明する。第３実施形態のノイズフィルタ１０Ｃの構成（結線図）が図６に示されている。なお、図６において第２実施形態と対応する構成要素は同一の符号を付けて示してある。
【００６２】
図６に示すノイズフィルタ１０Ｃは、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５を備えている。
【００６３】
図６に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。この線状導電体１３の周囲を囲むようにリング型フェライトコア２０Ｂが配置されている。線状導電体１３にリング型フェライトコア２０Ｂを組み付けるにあたっては、例えば、線状導電体１３を、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５を内部に収容するノイズフィルタ１０Ｃのケースから一部露出させておき、この露出した一部に対して２つの半割体に分割されたリング型フェライトコア２０Ｂを、リング型フェライトコア２０Ｂの貫通孔２０ａに線状導電体１３を通すようにして組み付ける、ことが考えられる。
【００６４】
このリング型フェライトコア２０Ｂは図５に示すようにリング状に形成されており、その中央部に形成された貫通孔２０ａを線状導電体１３が貫通するように構成されている。なお、図６においてリング型フェライトコア２０Ｂはその断面が示されている。
【００６５】
図６に示すようにノイズフィルタ１０Ｃの場合には、作業性を良くするために、予め複数の部位に分割された材料を組み合わせて図５のような形状のリング型フェライトコア２０Ｂを構成することが好ましい。但し、その場合には分割された部材同士の接合面の面精度を高めて透磁率μの劣化を防止しないと電磁ノイズの抑制能力も低下してしまう。
【００６６】
図６に示すように、第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００６７】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は十分な距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に十分な間隔をあけることにより、この間にリング型フェライトコア２０Ｂを配置するための空間を確保できる。
【００６８】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように（第２実施形態と第３実施形態において等価回路は共通。）、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００６９】
図６に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００７０】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａと第２のコンデンサ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００７１】
図６に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００７２】
図６に示すリング型フェライトコア２０Ｂの影響については、図４に示すように、抵抗成分２０Ｒと、インダクタンス成分２０Ｌと、キャパシタンス成分２０Ｃとを含む並列共振回路と等価な回路として扱うことができる。
【００７３】
以上、本実施形態のノイズフィルタ１０Ｃによれば、その構成にリング型フェライトコア２０Ｂを含ませない分、ノイズフィルタ１０Ｃの小型化を実現することができる。
【００７４】
次に、前述のノイズフィルタ１０、１０Ｂの具体的な特性について説明する。尚、ノイズフィルタ１０Ｃの特性は、ノイズフィルタ１０Ｂと同様であるため説明を省略する。
４種類のノイズフィルタのそれぞれの減衰量に関する周波数特性が図７に示されている。図７に示す特性カーブＣＶ１およびＣＶ２は、それぞれ図８および図１０に示したノイズフィルタの特性を表している。また、図７に示す特性カーブＣＶ３およびＣＶ４は、それぞれノイズフィルタ１０および１０Ｂの特性を表している。図８に示したノイズフィルタは単一の自己共振型コンデンサで構成してある。また、図１０に示したノイズフィルタは、単一の自己共振型コンデンサとこれよりも負荷側の電源ラインを囲むように配置したフェライトコアＦＣとで構成してある。
【００７５】
また、ノイズフィルタ１０単独の減衰量に関する周波数特性が図１２に示されている。また、ノイズフィルタ１０Ｂ単独の減衰量に関する周波数特性が図１３に示されている。
【００７６】
なお、図７、図１２、図１３に示した各ノイズフィルタの特性に関しては、図１１に示した構成の測定回路を用いて測定した結果を表している。図１１の測定回路においては、各ノイズフィルタに相当する試料回路の入力側に５０Ωの入力抵抗と疑似ノイズ源とを接続し、出力側に負荷に相当する５０Ωの抵抗を接続して終端してある。つまり、各ノイズフィルタの入力側と出力側との間でノイズのレベルがどれだけ減衰するのかを周波数毎に測定している。
【００７７】
図７に示すように、従来のノイズフィルタの特性カーブＣＶ１では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）に相当する比較的低い周波数帯では十分に大きい減衰量が得られているが、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に相当する高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）では１０ｄＢ程度の減衰量しか得られない。また、フェライトコアＦＣを用いたノイズフィルタの特性カーブＣＶ２では、高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）における減衰量が２０ｄＢ程度に増大しているがこの程度では不十分である。
【００７８】
一方、図７に示すノイズフィルタ１０の特性カーブＣＶ３では、低域の周波数帯以外に、１００ＭＨｚ近傍の周波数に共振点があり、この共振点の近傍で大きな減衰量が得られている。従って、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）で電磁ノイズをかなり抑制することができる。
【００７９】
但し、図７に示すノイズフィルタ１０の特性カーブＣＶ３では、４０ＭＨｚの近傍に反共振点が現れているため、この影響を受けて８０ＭＨｚ以下の周波数帯では減衰量が２５ｄＢ以下にとどまっている。一方、図７に示すノイズフィルタ１０Ｂの特性カーブＣＶ４では、ＣＶ３における反共振点の発生が解消されており、広い周波数範囲に渡って、特にＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）で大きな減衰量が得られている。
【００８０】
一方、ノイズフィルタ１０の特性を表す図１２の特性カーブＣＶ３と、ノイズフィルタ１０Ｂの特性を表す図１３の特性カーブＣＶ４とを対比すると次のような違いが分かる。すなわち、特性カーブＣＶ３に現れる反共振点（４０ＭＨｚ近傍の減衰量の急激な減少）の影響が特性カーブＣＶ４ではほぼ解消されている。従って、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）だけでなく、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の全体についても、電磁ノイズを十分に減衰させることができる。
【００８１】
なお、ノイズフィルタ１０、１０Ｂ、１０Ｃを構成する第１のコンデンサ１４の静電容量や、第２のコンデンサ１５の静電容量や、距離Ｌｘなどの具体的な数値については、必要とされるフィルタの減衰量−周波数特性に合わせて適宜変更できる。
【００８２】
以上のように、本発明の車載機器用高周波ノイズフィルタは、車両上で電磁ノイズを輻射するリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの機器の電源ラインに挿入して使用することが想定される。本発明の実施により、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）だけでなく、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の全体についても、電磁ノイズを十分に減衰させることができるので、ハイブリッドカーなどに搭載して使用することが想定される。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ ノイズフィルタ
１１ 上流側端子
１２ 下流側端子
１３ 線状導電体
１４ 第１のコンデンサ
１５ 第２のコンデンサ
１４ａ，１５ａ キャパシタ
１４ｂ，１５ｂ インダクタ
１６ アース電極
２０，２０Ｂ リング型フェライトコア
２０ａ 貫通孔
Ｐ１ 第１接続点
Ｐ２ 第２接続点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載機器用高周波ノイズフィルタに関し、例えばラジオ放送の周波数帯で発生する高周波ノイズを低減するために利用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載ラジオ受信機で中波放送（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚの周波数帯のＡＭ（振幅変調）放送）の電波を受信し聴取する場合、車上の機器から発生する高周波の電磁ノイズの周波数が放送の周波数帯と重なるため、このノイズが車載ラジオ受信機のアンテナで受信され、受信した放送にノイズが混入し、スピーカから出力される音響にノイズが現れる。
【０００３】
車両上にはエンジンの周囲などに電流のスイッチングを行う様々な機器やスイッチ等が搭載されているので、これらがノイズ源となって高周波の電磁ノイズが発生する。また、車載ラジオ用のアンテナの近傍には、リアデフォッガー（後部窓用の結露防止器）やハイマウントストップランプなどが存在している場合が多い。
【０００４】
従って、車両上のノイズ源で発生した高周波の電磁ノイズは、電源ラインを経由してリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの負荷に伝搬する。そして、このような負荷から輻射される電磁ノイズは、その近傍に存在するアンテナで受信され、車載ラジオ用の入力に混入して悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、高周波ノイズの輻射を低減するために、ノイズが伝搬するリアデフォッガー等の負荷と接続される電源ラインには、ノイズフィルタを挿入するのが一般的である（特許文献１）。このような用途に用いられるノイズフィルタは、図８に示すように構成されている。このノイズフィルタは、外観上は図８に示すように１個のコンデンサで構成されているが、このコンデンサが内部に残留インダクタンスを有しているので、等価的には図９に示すように１個のコンデンサの容量（キャパシタンス）成分（Ｃ）と残留インダクタンス成分（Ｌ）とが直列に接続された回路を形成しており、自己共振型トラップフィルタになっている。つまり、共振周波数の近傍で回路のインピーダンスが小さくなるので、電源ラインとアースの間にこのノイズフィルタを接続することにより、共振周波数の近傍の高周波ノイズ成分だけが濾波され、輻射される電磁波（ノイズ）が低減される。
【０００６】
また、この種のノイズフィルタに関する他の従来技術として、例えば特許文献２〜特許文献４が知られている。
特許文献２においては、フィルタとして用いるフェライトの外周表面に金属磁性体膜を形成することにより、同じ大きさで大きいインピーダンスを得ることを提案している。また、金属磁性体の膜厚や異方性を変えて周波数帯を制御することを示唆している。
【０００７】
特許文献３においては、コイルの空芯部にコアとコネクタ端子を同時に収容するボビンケースを設けてコイルとコネクタ端子とを直接接合する構成を提案している。これにより、フィルタ部とコネクタ部を一体化し、インピーダンス特性のばらつきを抑制すると共に、小型化や低コスト化が実現する。
【０００８】
特許文献４においては、特許文献１と同様のコンデンサを用いたノイズフィルタをジョイントコネクタに内蔵し、配線量や配線作業数を減らすことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３８５２９号公報
【特許文献２】特開平８−２５０３３４号公報
【特許文献３】特開２００９−５４７１３号公報
【特許文献４】特開２００９−１４６５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のコンデンサ型ノイズフィルタを用いる場合であっても、例えば、車載ラジオ受信機が受信する中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）のほぼ全域に渡って、電磁ノイズをある程度低減することができる。
【００１１】
従来は、車両上の機器から発生しリアデフォッガーや、ハイマウントストップランプなどの負荷の近傍から輻射される電磁ノイズの周波数は、中波放送の受信に影響を及ぼす程度の周波数帯までであり、それ以上の高い周波数帯、例えばＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に車両上で発生した電磁ノイズが影響を及ぼすことはなかった。
【００１２】
ところが、例えば近年になって生産されるようになったハイブリッド自動車においては、エンジンと電気モータの両方を駆動源としており、電気モータの制御のためにインバータを搭載している。このようなインバータは、大電流を高速で常時スイッチングしているので、大きな電磁ノイズの発生源となる。しかも、インバータから発生する電磁ノイズの周波数成分には、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に影響を及ぼす成分も含まれる可能性がある。
【００１３】
しかしながら、上記の様な従来のノイズフィルタを用いる場合には、高い周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の電磁ノイズを抑制できない。そのため、車載ラジオ受信機で中波放送の電波を受信し聴取する時には問題ないが、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の電波を受信して聴取しようとする時に、インバータによって発生した電磁ノイズの影響を受けることになる。
【００１４】
ノイズフィルタについては、上記のコンデンサ型に限らず様々な構成や特性のものが従来より存在している。しかし、高性能の特性が得られるノイズフィルタは、それを構成する部品の数が多くなって部品コストが高くなったり、接続箇所が多くなって製造コストや取り付け作業のコストが嵩むという問題がある。
【００１５】
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、使用する部品の数や接続点の数の増加を抑制すると共に、中波放送の周波数帯とＦＭ放送の周波数帯のように複数の周波数帯のそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能な車載機器用高周波ノイズフィルタ、ワイヤハーネス及び駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述した目的を達成するために、本発明に係る車載機器用高周波ノイズフィルタは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備える車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
電源と負荷の間の一区間に位置し、前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第２のコンデンサと
を備えること。
（２） 上記（１）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記電気導体上の前記第１接続点から第２接続点までの範囲内に対向する位置に配置され、磁性損失を発生する機能を有する磁性材料を更に備えること。
（３） 上記（２）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記磁性材料としてフェライトコアを用いたこと。
（４） 上記（３）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記フェライトコアはリング状に形成され、前記電気導体は前記フェライトコアのリングの中央部を貫通するように配置されたこと。
（５） 上記（１）に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
前記電気導体の前記第１接続点から第２接続点までの範囲には、リング状に形成されたフェライトコアを、その中央部が該電気導体によって貫通されるように配置可能であること。
【００１７】
上記（１）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
上記（２）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、比較的高い周波数帯においてより効果的に電磁ノイズを低減できる。前記磁性材料が存在しない場合には、第２のコンデンサの共振周波数から比較的近い周波数領域においてノイズ減衰量が小さくなる傾向があるが、前記磁性材料を設けると磁性損失の働きにより広い周波数範囲に渡って十分に大きいノイズ減衰量が得られる。
上記（３）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、前記磁性材料として用いるフェライトコアが高周波領域において磁性損失を発生する機能を有しているので、比較的高い周波数帯においてより効果的に電磁ノイズを低減できる。
上記（４）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、前記電気導体の周囲を前記フェライトコアで覆って閉磁路を形成するので、より効果的に電磁ノイズを低減できる。すなわち、閉磁路を形成することにより前記フェライトコアの透磁率が増大し、磁性損失も増大する傾向がある。
上記（５）の構成の車載機器用高周波ノイズフィルタによれば、車載機器用高周波ノイズフィルタを小型化することができる。
【００１８】
前述した目的を達成するために、本発明に係るワイヤハーネスは、下記（６）を特徴としている。
（６） 上記（１）から（５）のいずれか一つの構成の車載機器用高周波ノイズフィルタを備えるワイヤハーネスであって、
前記電気導体は、該ワイヤハーネスを構成する電線のうちの一部の電線の芯線によって構成され、
前記芯線は、該芯線上の第１接続点にて前記第１のコンデンサの一端に電気的に接続され、該芯線上の第２接続点にて前記第２のコンデンサの一端に電気的に接続される、
こと。
【００１９】
上記（６）の構成のワイヤハーネスによれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
【００２０】
前述した目的を達成するために、本発明に係る駆動回路は、下記（７）を特徴としている。
（７） 所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備えるノイズフィルタを回路構成に含む駆動回路であって、
電源と、
負荷と、
前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に接続される第１のグランドと、
前記第２のコンデンサの他端に接続される第２のグランドと、
を備えること。
【００２１】
上記（７）の構成の駆動回路によれば、比較的低い周波数帯と高い周波数帯とのそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能になる。すなわち、前記第１のコンデンサにおける共振と第２のコンデンサにおける共振との組み合わせにより、異なる２つの周波数帯についてノイズを低減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、多数の部品を使用することなく、中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）とＦＭ放送等の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）のように複数の周波数帯のそれぞれについて高周波ノイズを十分に低減することが可能である。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図２】図１に示したノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図３】第２実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図４】図３に示したノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図５】図３のノイズフィルタに含まれるリング型フェライトコアの外観を示す斜視図である。
【図６】第３実施形態のノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図７】各ノイズフィルタの減衰量の周波数特性を対比して示すグラフである。
【図８】従来例のコンデンサ型ノイズフィルタの構成を示す結線図である。
【図９】図８のノイズフィルタの等価回路を示す電気回路図である。
【図１０】図８のノイズフィルタの変形例を示す結線図である。
【図１１】各ノイズフィルタの減衰量の周波数特性を測定するために用いた測定回路の構成を示す結線図である。
【図１２】図１に示したノイズフィルタの減衰量の周波数特性を示すグラフである。
【図１３】図３に示したノイズフィルタの減衰量の周波数特性を示すグラフである。
【図１４】図３のノイズフィルタに含まれるリング型フェライトコアに関するインピーダンス成分毎に分解した特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の車載機器用高周波ノイズフィルタに関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
第１実施形態のノイズフィルタ１０の構成（結線図）が図１に示されている。また、図１に示したノイズフィルタ１０の等価回路が図２に示されている。このノイズフィルタ１０は、車両に搭載された様々な機器から発生する高周波の電磁ノイズが車載ラジオ等の受信機に混入し、ノイズ音の出力等の悪影響が生じるのを抑制するために利用することを想定して設計されている。特に、このノイズフィルタ１０は、ラジオの中波放送のように比較的周波数の低い周波数帯と、ＦＭ放送のように比較的周波数の高い周波数帯との両方に対して電磁ノイズを十分に低減できるように構成してある。
【００２７】
具体的なノイズ源となる車載機器としては、各種インバータやコンバータのようにトランジスタ等の電子スイッチを用いて大電流を高速でスイッチングする回路を内蔵した機器や、各種機器の電源スイッチのように大電流のオンオフを切り替えるスイッチや、車両の駆動源として動作する電気モータなどがある。
【００２８】
このようなノイズ源で発生した電磁ノイズは、その機器と接続されたワイヤハーネス等を経由して、それと近接する位置に存在する各種電源ラインに伝搬する。そして、これらの電源ラインに接続された負荷、例えばリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの箇所から電磁ノイズが輻射される。リアデフォッガーやハイマウントストップランプの近傍には、車載ラジオ用のアンテナが配置されている場合が多いので、これらの負荷から輻射された電磁ノイズがアンテナから車載ラジオの入力に混入する。車載ラジオに混入した電磁ノイズは、ラジオ放送等の電波の受信状況に悪影響を及ぼしたり、ノイズ音としてスピーカから出力される。
【００２９】
このような電磁ノイズの影響を抑制するために、電磁ノイズを輻射するリアデフォッガーやハイマウントストップランプの負荷と電源ラインとの接続箇所の近傍に、ノイズフィルタ１０を接続する。ノイズフィルタ１０は、ノイズ源から電源ライン上に伝搬した電磁ノイズを減衰させることができるので、リアデフォッガーやハイマウントストップランプからの電磁ノイズの輻射を抑制できる。
【００３０】
図１に示すノイズフィルタ１０は、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５、を備えている。このノイズフィルタ１０を実際に使用する場合には、電磁ノイズを輻射する負荷、例えばリアデフォッガの熱線とそれに電力を供給する電源とを接続する電源ライン（例えば＋１２Ｖライン）上の一区間にノイズフィルタ１０を挿入する（負荷及び電源は図示せず）。すなわち、線状導電体１３の一端と電源ラインの上流側端子１１（ノイズフィルタ１０からみて電源側に位置する端子）と接続し、線状導電体１３の他端と電源ラインの下流側端子１２（ノイズフィルタ１０からみて負荷側に位置する端子）と接続する。また、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、車体の金属部分などを介して車上電源のアース電極（バッテリーのマイナス側端子などのグランド）１６と接続する。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００３１】
図１に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。尚、本実施形態では、上流側端子１１と下流側端子１２との間を結ぶ導体を線状のものとしたが、これに限られない。各種形状の電気導体を適用することができ、具体的にはバスバーなどをその導体として用いることができる。また、上流側端子１１と下流側端子１２との間をワイヤハーネスに備わる電線で接続する場合には、電線に備わる芯線をその導体として用いても構わない。また、第１のコンデンサ１４の一端及び第２のコンデンサ１５の一端を線状導電体１３としての芯線に接続するにあたっては次のような手法が例えば考えられる。すなわち、芯線を覆う外皮を一部剥ぎ取り、それにより外皮から露出した芯線の一部と、上記コンデンサの一端から延びるリードと、を圧着端子によって加締める手法である。また、例えば、圧接端子の刃状の切片を電線に食い込ませるとともに、圧接接端子の刃状の切片を上記コンデンサの一端から延びるリードにも食い込ませる手法である。尚、第１のコンデンサ１４の一端及び第２のコンデンサ１５の一端を線状導電体１３に接続する手法は、これらの手法に限られるものではない。
【００３２】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に間隔をあけることにより、第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止できる。また、例えばフェライトコアなどを装着するための空間を確保することもできる。尚、距離Ｌｘを確保することは本発明を実施する上で必須のものではない。距離Ｌｘが０であっても第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止することができる。
【００３３】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図２の等価回路中に示すように、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００３４】
図１、図２に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００３５】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図２の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００３６】
上述のように負荷と電源とを接続する電源ライン上の一区間にノイズフィルタ１０を挿入した状態で、電源から負荷に電力を供給し負荷を駆動する。このように、電源、負荷、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、アース電極１６を含む回路によって駆動回路を構成する。
【００３７】
図１、図２に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。図１、図２に示したノイズフィルタ１０の具体的なノイズ減衰特性については後で詳細に説明する。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態のノイズフィルタ１０Ｂの構成（結線図）が図３に示されている。また、図３に示したノイズフィルタ１０Ｂの等価回路が図４に示されている。このノイズフィルタ１０Ｂは、図１、図２に示したノイズフィルタ１０の変形例であり、ノイズフィルタ１０と同じ用途に用いることを想定して構成してある。なお、図３、図４において第１実施形態と対応する構成要素は同一の符号を付けて示してある。
【００３９】
図３に示すノイズフィルタ１０Ｂは、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、およびリング型フェライトコア２０を備えている。
【００４０】
図３に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。この線状導電体１３の周囲を囲むようにリング型フェライトコア２０が配置されている。尚、本実施形態では、上流側端子１１と下流側端子１２との間を結ぶ導体を線状のものとしたが、これに限られない。各種形状の導体を適用することができ、具体的にはバスバーなどをその導体として用いることができる。また、上流側端子１１と下流側端子１２との間をワイヤハーネスに備わる電線で接続する場合には、電線に備わる芯線をその導体として用いても構わない。
【００４１】
このリング型フェライトコア２０は図５に示すようにリング状に形成されており、その中央部に形成された貫通孔２０ａを線状導電体１３が貫通するように構成されている。なお、図３においてリング型フェライトコア２０はその断面が示されている。
【００４２】
リング型フェライトコア２０は、ＥＭＩ（不要輻射）対策のために用いられる磁性体コアであり、具体例として、透磁率μが８００程度の酸化ニッケルジンク系のフェライトコアを用いる。一般的なフェライト材料は、各種酸化金属のパウダーを混合したもので構成され、主成分は酸化第二鉄である。最終形状にプレスされたものを９００〜１０００℃の高温で焼結し形成される。ＥＭＩ対策用のフェライト材料は、鉄以外に酸化ニッケルと酸化亜鉛を含み、これらの比率で材質の透磁率μが決定される。
【００４３】
フェライトの磁性体の特性については、交流的には「複素透磁率（透磁率）μ」があり、μには「実数部透磁率μ’」と「磁性損失項（虚数部透磁率）μ”」とがある。これらの関係は次式で表される。
μ＝μ’−ｊμ” ・・・（１）
また、磁性体の特徴的な実数部透磁率μ’と、相反する磁性損失項μ”の関係は次式で表される。
ｔａｎσ＝μ”／μ’ ・・・（２）
ｔａｎσが損失係数と定められている。
【００４４】
実数部透磁率μ’は周波数の低い領域で作用する透磁率である。例えば、コイルを作成する場合にフェライトコアを用いると、実数部透磁率μ’の働きによって少ない巻数でも多く巻いたのと同様の結果が得られる。一方、周波数が極端に高くなると、電磁誘導が追いつかず、損失となってしまう。この損失が「磁性損失項μ”」である。この磁性損失によって高周波の電磁ノイズが熱に変換され消費されるため、電磁ノイズが抑制されると一般的に考えられている。
【００４５】
また、一般的に透磁率μの大きいフェライト材料は「磁性損失項μ”」も大きく、ＥＭＩノイズ抑制効果が高いとされている。また、透磁率μの大きいフェライト材料は比較的周波数の低い領域についてもＥＭＩノイズ抑制効果が得られる。特に、リング状のフェライト材料は、閉磁路を形成するため、透磁率μが大きくなり、「磁性損失項μ”」も大きくなる。
【００４６】
なお、図３に示すようにノイズフィルタ１０Ｂの場合には、線状導電体１３がリング型フェライトコア２０の貫通孔２０ａを貫通するように構成する必要があるので、図５に示すようなリング型フェライトコア２０を用いる場合には、ノイズフィルタ１０Ｂの組み付けの際の作業性が悪い。作業性を良くするために、予め複数の部位に分割された材料を組み合わせて図５のような形状のリング型フェライトコア２０を構成しても良い。但し、その場合には分割された部材同士の接合面の面精度を高めて透磁率μの劣化を防止しないと電磁ノイズの抑制能力も低下してしまう。
【００４７】
本実施形態では、３０ＭＨｚ以上の周波数帯における電磁ノイズを低減するためにリング型フェライトコア２０を利用している。つまり、リング型フェライトコア２０が高周波の電磁ノイズを低減する原理については、磁性体の「透磁率μ」に応じたインダクタンスの影響ではなく、前述の「磁性損失項μ”」の影響を利用している。
【００４８】
図３に示すように、第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００４９】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は十分な距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に十分な間隔をあけることにより、この間にリング型フェライトコア２０を配置するための空間を確保できる。尚、距離Ｌｘを確保することは本発明を実施する上で必須のものではない。距離Ｌｘが０であっても第１のコンデンサ１４と第２のコンデンサ１５との干渉を防止することができる。
【００５０】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００５１】
図３、図４に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００５２】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００５３】
図３、図４に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００５４】
図３に示すリング型フェライトコア２０の影響については、図４に示すように、抵抗成分２０Ｒと、インダクタンス成分２０Ｌと、キャパシタンス成分２０Ｃとを含む並列共振回路と等価な回路として扱うことができる。
【００５５】
電気線路の周囲をリング状の磁性体で覆う時には、電磁誘導作用でインダクタンスが大きくなる。このインダクタンスに応じたリアクタンスは周波数が高くなるにつれて大きくなり、更にインピーダンスも大きくなる。インピーダンスＺは次式で表される。
Ｚ＝Ｒ＋ｊＸＬ ・・・（３）
ＸＬ＝２πｆＬ ・・・（４）
但し、Ｒ：抵抗，ｆ：周波数，ＸＬ：リアクタンス，Ｌ：インダクタンス
【００５６】
また、コアのインピーダンス「｜Ｚ１｜」と材質のインピーダンス「｜Ｚ２｜」との間には次式の関係がある。
｜Ｚ１｜＝（Ａｅ／Ｌｅ）Ｎ２・｜Ｚ２｜ ・・・（５）
Ａｅ：コアの平均断面長，Ｌｅ：コアの平均磁路長，Ｎ：巻数
【００５７】
すなわち、リング型フェライトコア２０の実質的なインピーダンスについては、リング状のコアの外形寸法と内径寸法との比率が大きくなるほど、並びに長さが長くなるほど大きくなる傾向がある。
【００５８】
本実施形態で用いたリング型フェライトコア２０の影響に関する電気的特性のインピーダンスＺと、Ｚに含まれる抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分ＸＬ（ＸＣ）の周波数特性が図１４に示されている。図１４において、リアクタンス成分が正の領域ではインダクタンス成分２０Ｌの影響がキャパシタンス成分２０Ｃよりも大きく（誘導性リアクタンスＸＬとして機能する。）、リアクタンス成分が負の領域ではインダクタンス成分２０Ｌの影響がキャパシタンス成分２０Ｃよりも小さい（容量性リアクタンスＸＣとして機能する。）。また、リアクタンス成分が０になる周波数ｆ０が共振点であり、共振点のインピーダンスＺは抵抗成分２０Ｒの影響だけを含む。また、リアクタンス成分ＸＬと抵抗成分Ｒの大きさが一致するクロスポイントの周波数ｆｃは、リング型フェライトコア２０の磁性材料としての固有の特性を表している。なお、クロスポイントの周波数ｆｃは、「実数部透磁率μ’」の影響と「磁性損失項μ”」の影響とが一致するクロスポイントの周波数とほぼ一致する。
【００５９】
本実施形態では、クロスポイントの周波数ｆｃよりも高く、共振点の周波数ｆ０よりも低い周波数の範囲内で特にリング型フェライトコア２０の特性を利用している。つまり、リング型フェライトコア２０の影響によるインピーダンスＺに関しては、前記第(３)式で示すように、抵抗成分２０Ｒとインダクタンス成分２０Ｌによるリアクタンス成分との影響を受ける。また、ＥＭＩノイズの抑制に効果があるのは抵抗成分２０Ｒであると言える。
【００６０】
上述のように負荷と電源とを接続する電源ライン上の一区間にノイズフィルタ１０Ｂを挿入した状態で、電源から負荷に電力を供給し負荷を駆動する。このように、電源、負荷、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、第２のコンデンサ１５、アース電極１６、リング型フェライトコア２０を含む回路によって駆動回路を構成する。
【００６１】
（第３実施形態）
ところで、例えばリアデフォッガーの電源ラインにノイズフィルタを挿入しようとする場合には、この負荷（熱線）に非常に大きな電流が流れるので太い電線（例えば断面積が３ｍｍ２の電線）を用いる必要がある。このような太い電線でフィルタ用のコイルを形成するのは難しい。また、第２実施形態のノイズフィルタ１０Ｂのようにリング型フェライトコア２０によってインダクタンス成分を形成する構成であっても、そのリング型フェライトコア２０の大きさの分、ノイズフィルタ１０Ｂの大型化が避けられない。そこで、第３実施形態のノイズフィルタ１０Ｃでは、リング型フェライトコア２０の貫通孔２０ａに電線を通すだけで実質的にインダクタンス成分を含む回路素子を電源ラインの途中に挿入できる点に着目し、ノイズフィルタ１０Ｃの構成にリング型フェライトコア２０を含めない形態について説明する。第３実施形態のノイズフィルタ１０Ｃの構成（結線図）が図６に示されている。なお、図６において第２実施形態と対応する構成要素は同一の符号を付けて示してある。
【００６２】
図６に示すノイズフィルタ１０Ｃは、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５を備えている。
【００６３】
図６に示すように、電源ラインの上流側端子１１と下流側端子１２との間は、線状導電体１３、すなわち電線を介して電気的に接続されている。この線状導電体１３の周囲を囲むようにリング型フェライトコア２０Ｂが配置されている。線状導電体１３にリング型フェライトコア２０Ｂを組み付けるにあたっては、例えば、線状導電体１３を、線状導電体１３、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５を内部に収容するノイズフィルタ１０Ｃのケースから一部露出させておき、この露出した一部に対して２つの半割体に分割されたリング型フェライトコア２０Ｂを、リング型フェライトコア２０Ｂの貫通孔２０ａに線状導電体１３を通すようにして組み付ける、ことが考えられる。
【００６４】
このリング型フェライトコア２０Ｂは図５に示すようにリング状に形成されており、その中央部に形成された貫通孔２０ａを線状導電体１３が貫通するように構成されている。なお、図６においてリング型フェライトコア２０Ｂはその断面が示されている。
【００６５】
図６に示すようにノイズフィルタ１０Ｃの場合には、作業性を良くするために、予め複数の部位に分割された材料を組み合わせて図５のような形状のリング型フェライトコア２０Ｂを構成することが好ましい。但し、その場合には分割された部材同士の接合面の面精度を高めて透磁率μの劣化を防止しないと電磁ノイズの抑制能力も低下してしまう。
【００６６】
図６に示すように、第１のコンデンサ１４は、一端が線状導電体１３上の第１接続点Ｐ１に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。第２のコンデンサ１５は、一端が線状導電体１３上の第２接続点Ｐ２に接続され、他端が車上電源のアース電極１６と接続されている。このとき、第１のコンデンサ１４、および第２のコンデンサ１５は、別々のアース電極に接続するようにしてもよい。
【００６７】
第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間は十分な距離Ｌｘが確保されるように間隔をあけてある。距離Ｌｘの具体例としては、５５ｍｍや、１１０ｍｍが想定される。第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に十分な間隔をあけることにより、この間にリング型フェライトコア２０Ｂを配置するための空間を確保できる。
【００６８】
第１のコンデンサ１４は、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように（第２実施形態と第３実施形態において等価回路は共通。）、第１のコンデンサ１４はキャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１４ａとインダクタ１４ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００６９】
図６に示す構成例では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）で電磁ノイズを減衰させるために、第１のコンデンサ１４として２．０μＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオの中波放送の周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第１のコンデンサ１４のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第１のコンデンサ１４の静電容量は、２．０μＦに限られるものではない。第１接続点Ｐ１から第１のコンデンサ１４を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００７０】
また第２のコンデンサ１５も、自己共振型のフィルタとして利用できる。すなわち、図４の等価回路中に示すように、第２のコンデンサ１５はキャパシタ１５ａと第２のコンデンサ１５ｂとを直列に接続したのと等価な電気的特性を有している。従って、キャパシタ１５ａとインダクタ１５ｂの特性により定まる周波数で共振し、共振点近傍の周波数においてインピーダンスが非常に小さくなる。これにより、共振点近傍の周波数帯において、電磁ノイズを減衰させることができる。
【００７１】
図６に示す構成例では、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む範囲（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯で電磁ノイズを減衰させるために、第２のコンデンサ１５として、２２０ｐＦの静電容量を有する部品を利用している。尚、ラジオのＦＭ放送の周波数帯とアナログテレビ放送の下位バンドとを含む周波数帯での電磁ノイズを減衰させるにあたって、第２のコンデンサ１５のリードの長さによっても静電容量を調整することができることから、第２のコンデンサ１５の静電容量は、２２０ｐＦに限られるものではない。第２接続点Ｐ２から第２のコンデンサ１５を経由しアース電極１６に至る区間において、所定の周波数帯での電磁ノイズを減衰させられればよい。
【００７２】
図６に示すリング型フェライトコア２０Ｂの影響については、図４に示すように、抵抗成分２０Ｒと、インダクタンス成分２０Ｌと、キャパシタンス成分２０Ｃとを含む並列共振回路と等価な回路として扱うことができる。
【００７３】
以上、本実施形態のノイズフィルタ１０Ｃによれば、その構成にリング型フェライトコア２０Ｂを含ませない分、ノイズフィルタ１０Ｃの小型化を実現することができる。
【００７４】
次に、前述のノイズフィルタ１０、１０Ｂの具体的な特性について説明する。尚、ノイズフィルタ１０Ｃの特性は、ノイズフィルタ１０Ｂと同様であるため説明を省略する。
４種類のノイズフィルタのそれぞれの減衰量に関する周波数特性が図７に示されている。図７に示す特性カーブＣＶ１およびＣＶ２は、それぞれ図８および図１０に示したノイズフィルタの特性を表している。また、図７に示す特性カーブＣＶ３およびＣＶ４は、それぞれノイズフィルタ１０および１０Ｂの特性を表している。図８に示したノイズフィルタは単一の自己共振型コンデンサで構成してある。また、図１０に示したノイズフィルタは、単一の自己共振型コンデンサとこれよりも負荷側の電源ラインを囲むように配置したフェライトコアＦＣとで構成してある。
【００７５】
また、ノイズフィルタ１０単独の減衰量に関する周波数特性が図１２に示されている。また、ノイズフィルタ１０Ｂ単独の減衰量に関する周波数特性が図１３に示されている。
【００７６】
なお、図７、図１２、図１３に示した各ノイズフィルタの特性に関しては、図１１に示した構成の測定回路を用いて測定した結果を表している。図１１の測定回路においては、各ノイズフィルタに相当する試料回路の入力側に５０Ωの入力抵抗と疑似ノイズ源とを接続し、出力側に負荷に相当する５０Ωの抵抗を接続して終端してある。つまり、各ノイズフィルタの入力側と出力側との間でノイズのレベルがどれだけ減衰するのかを周波数毎に測定している。
【００７７】
図７に示すように、従来のノイズフィルタの特性カーブＣＶ１では、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）に相当する比較的低い周波数帯では十分に大きい減衰量が得られているが、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に相当する高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）では１０ｄＢ程度の減衰量しか得られない。また、フェライトコアＦＣを用いたノイズフィルタの特性カーブＣＶ２では、高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）における減衰量が２０ｄＢ程度に増大しているがこの程度では不十分である。
【００７８】
一方、図７に示すノイズフィルタ１０の特性カーブＣＶ３では、低域の周波数帯以外に、１００ＭＨｚ近傍の周波数に共振点があり、この共振点の近傍で大きな減衰量が得られている。従って、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）で電磁ノイズをかなり抑制することができる。
【００７９】
但し、図７に示すノイズフィルタ１０の特性カーブＣＶ３では、４０ＭＨｚの近傍に反共振点が現れているため、この影響を受けて８０ＭＨｚ以下の周波数帯では減衰量が２５ｄＢ以下にとどまっている。一方、図７に示すノイズフィルタ１０Ｂの特性カーブＣＶ４では、ＣＶ３における反共振点の発生が解消されており、広い周波数範囲に渡って、特にＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）で大きな減衰量が得られている。
【００８０】
一方、ノイズフィルタ１０の特性を表す図１２の特性カーブＣＶ３と、ノイズフィルタ１０Ｂの特性を表す図１３の特性カーブＣＶ４とを対比すると次のような違いが分かる。すなわち、特性カーブＣＶ３に現れる反共振点（４０ＭＨｚ近傍の減衰量の急激な減少）の影響が特性カーブＣＶ４ではほぼ解消されている。従って、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）だけでなく、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の全体についても、電磁ノイズを十分に減衰させることができる。
【００８１】
なお、ノイズフィルタ１０、１０Ｂ、１０Ｃを構成する第１のコンデンサ１４の静電容量や、第２のコンデンサ１５の静電容量や、距離Ｌｘなどの具体的な数値については、必要とされるフィルタの減衰量−周波数特性に合わせて適宜変更できる。
【００８２】
以上のように、本発明の車載機器用高周波ノイズフィルタは、車両上で電磁ノイズを輻射するリアデフォッガーやハイマウントストップランプなどの機器の電源ラインに挿入して使用することが想定される。本発明の実施により、ラジオの中波放送の周波数帯（５２０ｋＨｚ〜１６５０ｋＨｚ）だけでなく、ＦＭ放送やアナログテレビ放送の低域周波数帯に影響を及ぼす高域の周波数帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の全体についても、電磁ノイズを十分に減衰させることができるので、ハイブリッドカーなどに搭載して使用することが想定される。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ ノイズフィルタ
１１ 上流側端子
１２ 下流側端子
１３ 線状導電体
１４ 第１のコンデンサ
１５ 第２のコンデンサ
１４ａ，１５ａ キャパシタ
１４ｂ，１５ｂ インダクタ
１６ アース電極
２０，２０Ｂ リング型フェライトコア
２０ａ 貫通孔
Ｐ１ 第１接続点
Ｐ２ 第２接続点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備える車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
電源と負荷の間の一区間に位置し、前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第２のコンデンサと
を備えることを特徴とする車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項２】
前記電気導体上の前記第１接続点から第２接続点までの範囲内に対向する位置に配置され、磁性損失を発生する機能を有する磁性材料を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項３】
前記磁性材料としてフェライトコアを用いたことを特徴とする請求項２に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項４】
前記フェライトコアはリング状に形成され、前記電気導体は前記フェライトコアのリングの中央部を貫通するように配置されたことを特徴とする請求項３に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項５】
前記電気導体の前記第１接続点から第２接続点までの範囲には、リング状に形成されたフェライトコアを、その中央部が該電気導体によって貫通されるように配置可能であることを特徴とする請求項１に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタを備えるワイヤハーネスであって、
前記電気導体は、該ワイヤハーネスを構成する電線のうちの一部の電線の芯線によって構成され、
前記芯線は、該芯線上の第１接続点にて前記第１のコンデンサの一端に電気的に接続され、該芯線上の第２接続点にて前記第２のコンデンサの一端に電気的に接続される、
ことを特徴とするワイヤハーネス。
【請求項７】
所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備えるノイズフィルタを回路構成に含む駆動回路であって、
電源と、
負荷と、
前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に接続される第１のグランドと、
前記第２のコンデンサの他端に接続される第２のグランドと、
を備えることを特徴とするノイズフィルタ回路。
【請求項１】
所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備える車載機器用高周波ノイズフィルタであって、
電源と負荷の間の一区間に位置し、前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続され、他端が接地可能な第２のコンデンサと
を備えることを特徴とする車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項２】
前記電気導体上の前記第１接続点から第２接続点までの範囲内に対向する位置に配置され、磁性損失を発生する機能を有する磁性材料を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項３】
前記磁性材料としてフェライトコアを用いたことを特徴とする請求項２に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項４】
前記フェライトコアはリング状に形成され、前記電気導体は前記フェライトコアのリングの中央部を貫通するように配置されたことを特徴とする請求項３に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項５】
前記電気導体の前記第１接続点から第２接続点までの範囲には、リング状に形成されたフェライトコアを、その中央部が該電気導体によって貫通されるように配置可能であることを特徴とする請求項１に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の車載機器用高周波ノイズフィルタを備えるワイヤハーネスであって、
前記電気導体は、該ワイヤハーネスを構成する電線のうちの一部の電線の芯線によって構成され、
前記芯線は、該芯線上の第１接続点にて前記第１のコンデンサの一端に電気的に接続され、該芯線上の第２接続点にて前記第２のコンデンサの一端に電気的に接続される、
ことを特徴とするワイヤハーネス。
【請求項７】
所定の静電容量と自己インダクタンスを等価的に含む自己共振型のコンデンサを備えるノイズフィルタを回路構成に含む駆動回路であって、
電源と、
負荷と、
前記電源と前記負荷とを電気的に接続する電気導体と、
前記自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第１接続点と電気的に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサとは静電容量が異なる自己共振型のコンデンサで構成され、一端が前記電気導体上の第２接続点と電気的に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に接続される第１のグランドと、
前記第２のコンデンサの他端に接続される第２のグランドと、
を備えることを特徴とするノイズフィルタ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１２９６３１（Ｐ２０１２−１２９６３１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７２６６（Ｐ２０１０−２７７２６６）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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