EMI フィルタ

チョークコイルにコンデンサを組み合わせ，フィルタを構成したのが EMI フィルタ

である^[25]-[35]。EMIフィルタの構成例を図 2-16に示す。EMIフィルタはCMC，DMCと，

相間に挿入されるXコンデンサCx，各相と接地線間に挿入されるYコンデンサCyで構 成される。DMC は省略され，CMC の漏れインダクタンスで代替することがある。図 2-17にノイズ電流のバイパス経路を示す。(a)はDM ノイズ電流の経路であり，EMIフ ィルタによってノイズ電流が電源側に流出せず，Xコンデンサでバイパスされてインバ ータに戻る。(b)は CM電流の経路であり，EMI フィルタによってノイズ電流が電源側 に流出せず，Yコンデンサでバイパスされてインバータに戻る。

電源とインバータ間に EMIフィルタを挿入すると，電源に流出するCMノイズ電流 は低減できる。一方で，Yコンデンサでループのインピーダンスが低下するため，モー タ側を流れるノイズ電流は増大するという問題点がある。モータ側CM電流による放射 ノイズ増大と，モータ側接地線をCM電流が流れることにより電位差が発生し，新たな 電磁ノイズ源となる恐れがある。そのため，インバータ，モータ間に CMC を挿入し，

モータ側ノイズ電流を抑制する対策が行われ場合がある^[69]-[74]。EMI フィルタでのノイ ズ対策例を図 2-18に示す。

モータ側に現れるCM電圧，CM電流を減衰させない場合の問題点として，電磁ノイ ズの他にベアリング電流によるモータベアリングの信頼性低下があげられる。モータ側 のCM電圧によりベアリング電流が流れ，電食が発生しベアリング破損を引き起こす恐 れがある。これを防ぐため，ベアリング電流抑制法の研究が行われている^[75]-[81]。

1:1

C

周波数

インピーダンス

インピーダン ス低下

理想

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図 2-16 EMIフィルタの構成例

図 2-17 ノイズ電流のバイパス (a)ディファレンシャルモード (b)コモンモード

DMC CMC

Earth

Cy

Cx

Adjustable-speed AC motor drive

system

(a)

(b) DMC CMC

Earth

Adjustable-speed AC motor drive

system Cy

Cx

DMC CMC

Earth

Cy

Cx

Adjustable-speed AC motor drive

system

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EMIフィルタでは，次式で表されるカットオフ周波数fDM以上の周波数の，DMノイ ズが減衰する。

𝑓𝑓𝐷𝐷𝐷𝐷 = 1

2𝜋𝜋�𝐿𝐿𝐷𝐷𝐷𝐷𝐿𝐿𝑥𝑥 (2-3)

同様に，次式で表されるカットオフ周波数fCM以上の周波数の，コモンモードノイズが 減衰する。

𝑓𝑓𝐶𝐶𝐷𝐷 = 1

2𝜋𝜋�𝐿𝐿𝐶𝐶𝐷𝐷𝐿𝐿𝑦𝑦 (2-4)

式2-3，式2-4においてLDMはDMCのインダクタンス，LCMはCMCのインダクタンス である。Xコンデンサには，数μFのコンデンサが使用可能である。一方で，Yコンデ ンサは，漏洩電流の制限が存在するため，数十nF程度がコンデンサ容量の上限となる

[2]。よって，fDMとfCMを同程度の周波数にするためには，LCMはLDMの100倍程度の大 きさが必要となる。

また， 150 kHz以下の電磁ノイズに対応するためには，fDMとfCMをより低い周波数

に引き下げる必要があり，LDM，LCMを大きくしなければならない。これはCMC，DMC の大型化と高コスト化を招く。さらに2.6.3章で述べた巻線間寄生容量の問題と同様に，

MHz以上の，より高い周波数の電磁ノイズ抑制のためには，CMCの巻線密度を下げる 必要があり，CMCの大型化を招く。

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図 2-18 EMIフィルタとCMCによる電磁ノイズ対策例

Power supply Heatsink

Cable Cable Metal Case

InverterRectifier Cdc

Motor Earth

CMCCMCDMC CyCx

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