DE60204110T2

DE60204110T2 - Entstörfilter

Info

Publication number: DE60204110T2
Application number: DE60204110T
Authority: DE
Inventors: Takashige Kokubunji-shi Terakawa; Hideyuki Kokubunji-shi Yamanaka
Original assignee: EMC Inc
Current assignee: Groundnite Inc Kyoto Jp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: US6801103B2; DE60204110D1; ATE295627T1; KR20030055093A; EP1326331B1; TWI256769B; JP2003198306A; US20030117814A1; EP1326331A3; EP1326331A2; KR100578623B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rauschfilter, welches mit einem Induktor ausgestattet ist, welcher mit einem Leiter, wie etwa einer Spannungsquellenleitung oder einer Erdleitung, verbunden ist und welches Rauschen unterdrückt, welches durch den Leiter induziert wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein herkömmliches Rauschfilter umfasst einen Induktor und einen Kondensator, welche eine Funktion aufweisen, eine Frequenz eines ungewünschten Signals, welches als "Rauschen" bezeichnet wird, von anderen zu unterscheiden, um hierdurch ausschließlich das Signal der Spannungsquellenfrequenzen, etc., zu der Seite der Ausrüstung durchzulassen. Das Rauschen weist eine Frequenz von beispielsweise 10 kHz oder höher auf. Die herkömmliche Spannungsversorgung weist eine Frequenz von 50 oder 60 Hz in Japan auf. Es ist anzumerken, dass in dieser Beschreibung der Ausdruck "Einrichtung" sich auf eine elektrische Vorrichtung, auf ein elektrisches Gerät, etc. im Allgemeinen bezieht.
6 ist eine Schaltungsskizze und zeigt ein herkömmliches Rauschfilter. Nachfolgend wird das Rauschfilter mit Bezug auf 6 beschrieben.
Ein Rauschfilter 70 gemäß 6[1] ist ein Rauschfilter vom Typ mit zwei Anschlüssen zur Verwendung in einer Erdleitung, bestehend aus einem Induktor 71. Ein Anschluss 72 der beiden Anschlüsse ist mit der Masse und der andere Anschluss 73 mit der Einrichtung verbunden. Ebenso ist die Induktivität des induktors 71 so eingestellt, dass eine Spannungsquellenstromfrequenz, einschließlich einem Leckstrom, von der Einrichtung nach Masse abgeleitet werden kann und ebenso ein Rauschstrom, welcher auf der Erdleitung induziert ist, abgeblockt werden kann.
Ein Rauschfilter 80 gemäß 6[2] ist ein Rauschfilter vom Typ mit vier Anschlüssen für die Verwendung in einer Spannungsquellenleitung und besteht aus vier Induktoren 81 bis 84 und drei Kondensatoren 85 bis 87. Die einen Anschlüsse 88 und 89 sind jeweils mit der Spannungsquelle verbunden und die anderen Anschlüsse 90 und 91 jeweils mit der Einrichtung. Ebenso ist die Induktivität der Induktoren 81–84 und die statische Kapazität der Kondensatoren 85–87 so eingestellt, dass die Stromfrequenz der Spannungsquelle von der Spannungsquelle zu der Einrichtung fließen kann, und dass der Rauschstrom, welcher auf der Spannungsquellenleitung induziert wird, abgeblockt werden kann.
Die herkömmlichen Rauschfilter weisen jedoch die folgenden Probleme auf.
Eine Rauschleistung, welche als "Rauschen "bezeichnet wird, wird nicht nur auf einen stationären Strom auf der Spannungsquellenleitung oder der Erdleitung induziert, sondern auch bei einem pulsförmigen Strom, welcher nicht periodisch ist. In einem solchen Fall geben die Induktoren und Kondensatoren des Rauschfilters, welche die Leistung auf denselben aufgrund von jeweils magnetischen und elektrischen Feldern akkumulieren, die akkumulierte Leistung ab, wenn die Rauschleistung aufhört, durch dieselben zu fließen. Als solches kann die abgegebene Leistung einen Ausfall der Einrichtung oder eine zeitweise Verschlechterung der Funktion hervorrufen.
Um den Rauschstrom, welcher auf der Erdleitung induziert wird, zu verringern, wird ein Induktor, wie etwa eine Spule, verwendet. Insbesondere hat eine große Einrichtung, welches mit der Erdleitung verbunden ist, eine erhebliche Kapazität in Bezug auf Erde, welche manchmal mit der Induktivität des Induktors kombiniert werden kann, um eine Folge von Resonanzen hervorzurufen. Ein resultierender Resonanzfrequenzstrom kann in die Einrichtung fließen, wodurch ein Ausfall aufgrund von Rauschen erzeugt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit Blick auf das Vorstehende ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Rauschfilter bereitzustellen, welches ein Problem aufgrund der von demselben abgegebenen Leistung und ein Problem aufgrund eines Resonanzfrequenzstromes, welcher durch die Kombination der Induktivität und der Massenkapazität desselben erzeugt wird, lösen kann.
Der Erfinder hat intensiv Untersuchungen angestellt, um diese Probleme zu lösen und hat herausgefunden, dass "ein Problem aufgrund von Leistung, welche von dem Rauschfilter abgegeben wird, auftritt, wenn es nicht die Funktion aufweist, einen Rauschstrom zu dissipieren (in thermische Energie überzuführen)". Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis. Das bedeutet, dass durch Verbinden eines Widerstandes mit dem Rauschfilter parallel zu dem Induktor der Rauschstrom in dem Widerstand dissipiert werden kann. Weiterhin wird bei einem derartigen Schaltungsaufbau der Widerstand ebenso die Wirkung erzeugen, einen Serienresonanzstrom, welcher durch die Kombination der Kapazität zu Masse und der Induktivität erzeugt wird, abzuschwächen. Dies wird im Folgenden ausgeführt.
Das Rauschfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Leiter, wie etwa einer Spannungsquellenleitung oder einer Erdleitung, verbunden und mit einem Induktor zur Unterdrückung von Rauschen ausgestattet, welches in dem Leiter induziert wird, wobei ein Widerstand parallel zu dem Induktor verbunden ist. In dieser Konfiguration durchläuft der Spannungsversorgungsstrom mit einer niedrigen Frequenz den Induktor ohne Leistungsverlust, während er am Widerstand vorbeiläuft. Andererseits durchläuft ein Rauschstrom hoher Frequenz, einschließlich des Resonanzfrequenzstromes, den Induktor nicht und der Rauschstrom hoher Frequenz wird in dem Widerstand aufgebraucht. Da eine elektrische Leistung, welche durch das Rauschen verursacht ist, nicht in dem Rauschfilter akkumuliert wird, besteht dementsprechend das Problem nicht, welches das Ableiten der elektrischen Leistung verursacht wird. Da weiterhin der Resonanzfrequenzstrom, welcher durch das Rauschfilter und die Massekapazität verursacht wird, in dem Widerstand verbraucht wird, besteht das Problem nicht, welches durch den Resonanzfrequenzstrom erzeugt wird.
Das Rauschfilter kann so aufgebaut werden, dass ein paralleler Schaltkreis, bestehend aus dem Induktor und dem Widerstand an eine Erdleitung angeschlossen ist, wobei ein Anschluss desselben mit der Masse und der andere Anschluss desselben mit der Einrichtung verbunden ist. Das Rauschfilter dieser Konfiguration wird als ein Erdleitungsrauschfilter bezeichnet. Die Anzahl der Induktoren und Widerstände kann einfach oder vielfach sein. Wenn es eine Vielzahl von Induktoren gibt, kann eine Konfiguration von mindestens einem Induktor, welcher parallel mit dem Widerstand verbunden ist, akzeptabel sein.
Wenn eine Winkelfrequenz eines Spannungsquellenstromes ωp[rad], eine untere Grenz-Winkelfrequenz eines Rauschstromes ωn[rad], eine Induktivität des Induktors L[H] und ein Widerstandswert des Widerstandes R[Ω] ist, wird vorzugsweise eine Beziehung von 10(ωp·L)<R<(ωn·L)/10 verwendet und besonders vorzugsweise eine Beziehung von 100(ωp·L)<R<(ωn·L)/100 verwendet und ganz besonders vorzugsweise eine Beziehung von 1000(ωp·L)<R<(ωn·L)/1000 verwendet. Durch das Verringern eines Bereiches des Wertes von R ist es möglich, gut abgeglichene Eigenschaften zu erhalten, so dass eine Abschwächungsgröße bei ωp geeignet klein und diejenige bei ωn geeignet groß ist.
Es kann ebenso die Beziehung (ωn·L)/R≧1/(2ωn) verwendet werden. In diesem Fall übersteigt die am Widerstand die dissipierte Leistung die in dem Induktor akkumulierte Leistung.
Wenn mehr als eine Spannungsquellenleitung bereitgestellt wird, kann das Rauschfilter so aufgebaut werden, dass der parallele Schaltkreis, welcher aus dem Induktor und dem Widerstand besteht, für jede der Spannungsquellenleitungen bereitgestellt wird und zwischen den Spannungsquellenleitungen ein Kondensator bereitgestellt wird. Das Rauschfilter dieser Konfiguration wird als Rauschfilter für die Verwendung auf einer Spannungsquellenleitung bezeichnet. Die Anzahl der Induktoren und Widerstände kann Eins sein oder eine Vielzahl sein. Wenn eine Vielzahl von Induktoren vorhanden ist, kann eine Konfiguration von mindestens einem Induktor, welcher parallel mit dem Widerstand verbunden ist, akzeptabel sein.
Der Widerstand kann ein variabler Widerstand sein. Da das Rauschfilter an verschiedene Einheiten von Ausrüstungen angeschlossen wird, bestehen Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität. Die resultierenden Fluktuationen in der Resonanzfrequenz können ebenso durch Änderung des Widerstandswertes des variablen Widerstandes angepasst werden.
Das Rauschfilter kann eine derartige Konfiguration aufweisen, dass der Induktor eine Ringspule ist, der Widerstand ein variabler Widerstand ist, die Parallelschaltung, bestehend aus Ringspule und variablem Widerstand in einem Rahmen aufgenommen ist, der veränderliche Widerstand in einem Raum angeordnet ist, der von einer Innenumfangswand der Ringspule umgeben wird, und eine Widerstandswert-Änderungseinrichtung zum Ändern des veränderlichen Widerstandes an einer Stelle vorhanden ist, an der sie von außerhalb des Rahmens betätigt werden kann. Durch Betätigen der Widerstandswert-Änderungseinrichtung von außerhalb des Rahmens können Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität leicht angepasst werden. Da weiterhin der veränderliche Widerstand in einem Raum angeordnet ist, der von der Innenumfangswand der Ringspule umgeben wird, kann der Raum in dem Rahmen wirksam genützt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1[1] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt ein Rauschfilter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1[2] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt das Rauschfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt einen Zustand, in welchem das Rauschfilter der 1 Verwendung findet;
von den 3, welche die Abschwächungseigenschaften des Rauschfilters der 1 zeigen, bedeutet,
3[1] zeigt einen Zustand, in welchem R = ∞,
3[2] zeigt einen Zustand, in welchem R = 10 kΩ,
3[3] zeigt einen Zustand, in welchem R = 1 kΩ, und
3[4] zeigt einen Zustand, in welchem R = 0,1 kam;
4[1] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt ein Rauschfilter gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4[2] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt das Rauschfilter gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt das Rauschfilter gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6[1] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt ein erstes Beispiel eines herkömmlichen Rauschfilters und 6[2] zeigt ein zweites Beispiel.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1[1] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt ein Rauschfilter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt einen Zustand, in welchem das Rauschfilter der 1 verwendet wird. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf diese Figuren beschrieben. Diesel ben Komponenten in diesen Figuren wie in denjenigen in 6[1] sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Erklärung ist weggelassen.
Ein Rauschfilter 10 dieser Ausführungsform umfasst einen Induktor 71 und einen Widerstand 11, welche parallel zueinander verbunden sind. Der parallele Schaltkreis, welcher aus dem Induktor 71 und dem Widerstand 11 aufgebaut ist, ist mit einem Anschluss 72 mit Masse verbunden und mit dem anderen Anschluss 73 mit der Einrichtung 12 verbunden. Als solches ist das Rauschfilter 10 vom Typ mit zwei Anschlüssen, wobei einer an einer Erdleitung verwendet wird.
Bei diesem parallelen Schaltkreis wird ein Spannungsversorgungs-Frequenzstrom an dem Widerstand 11 vorbeigeleitet, aber durch den Induktor 71 ohne Verlust durchgeleitet. Ein Rauschstrom von hoher Frequenz, welcher einen Resonanzfrequenzstrom einschließt, wird andererseits nicht durch den Induktor 71 geleitet, sondern an dem Widerstand 11 dissipiert. Daher akkumuliert das Rauschfilter 10 keine Rauschleistung und weist somit kein Problem auf, welches durch das Freisetzen von Leistung verursacht wird. Ein Resonanzfrequenzstrom, welcher durch die Kombination von Induktivität des Rauschfilters 10 und der Massenkapazität C verursacht wird, wird ebenso an dem Widerstand 11 dissipiert, so dass in dieser Beziehung kein Problem besteht.
Ein derartiges Rauschfilter 10 wird auf einem Leiter verwendet, um auf diese Weise die beiden Anschlüsse 72 und 73 zu erhalten, so dass dieses ausschließlich den Induktor 71 verwenden kann. Unter der Annahme einer Induktivität des Induktors 71 von L und einer Winkelfrequenz von ω, beträgt bei dieser Konfiguration die Reaktanz ωL. Die Reaktanz aufgrund der Massenkapazität C der Einrichtung 12 beträgt andererseits 1/ωC, welche in Serie mit ωL schwingt, wodurch ein Rauschstrom erzeugt wird.
In dieser Ausführungsform ist der Induktor 71 parallel mit dem Widerstand 11 verbunden. Als solches durchläuft ein niederfrequenter Strom, wie etwa der Spannungsversorgungsstrom, oder ein Massestrom im Kurzschluss unverändert durch den Induktor 71 mit niedriger Reaktanz, während ein Rauschstrom, welcher eine Komponente höherer Frequenz aufweist, durch den Widerstand 11 läuft, so dass dessen Leistung in dem demselben dissipiert wird.
Wenn der Widerstandswert des Widerstandes 11 mit R angenommen wird, beträgt daher die Impedanz Z des Rauschfilters 10: Z = [1/{R2+(ωL)2}]·{R(ωL)2+jR2(ωL)} ...(1)Wenn ωL << R, Z = [1/{1+[(ωL/R)2}]C{(ωL)2/R+jωL}≒jω ...(2)Wenn ωL >> R, Z = [1/{1+(R/ωL)2}]·{R+jR(R/ωL)}≒R ...(3)
Wie aus Gleichung (2) ersichtlich, durchläuft der niederfrequente Strom (Spannungsquellenstrom) durch das Rauschfilter 10 unter fast keinem Verlust, da die Impedanz des Rauschfilters 10 gleich Z ≒ jωL beträgt. Andererseits wird der hochfrequente Strom (Rauschstrom), welcher einer Resonanzfrequenz einschließt, an dem Rauschfilter 10 dissipiert, weil dessen Impedanz Z ≒ R beträgt, wie es aus Gleichung (3) ersichtlich ist.
Es wird angenommen, dass die Winkelfrequenz des Spannungsversorgungsstromes ωp[rad] ist, eine untere Grenze der Winkelfrequenz des Rauschstromes ωn[rad] beträgt, die Induktivität des Induktors 71 gleich L[H] beträgt und der Widerstandswert des Widerstands 11 gleich R[Ω] beträgt, dann muss die folgende Gleichung gelten wie aus Gleichungen (2) und (3) ersichtlich: (ωp·L)<<R<<(ωn·L) (4)
Gemäß einer Beziehung (ωp·L)<<R auf der linken Seite der Gleichung (4) sollte R vorzugsweise größer als (ωp·L) so weit wie möglich sein. Gemäß der Beziehung R<<(ωn·L) auf der rechten Seite der Gleichung (4) sollte R andererseits vorzugsweise kleiner als (ωn·L) so weit wie möglich sein. Zur Abstimmung dieser beiden Beziehungen werden vorzugsweise die folgende Gleichung aufgestellt: 10(ωp·L)<R<(ωn·L)/10 (5)
Besonders vorzugsweise wird die folgende Gleichung aufgestellt: 100(ωp·L)<R<(ωn·L)/100 (6)
Ganz besonders vorzugsweise wird die Gleichung aufgestellt: 1000(ωp·L)<R<(ωn·L)/1000 (7)
Durch das Einengen eines Bereiches für den Wert von R ist es möglich, gut ausgewogene Eigenschaften, sodass eine Abschwächungsgröße bei ωp geeignet klein ist und diejenige bei ωn angemessen groß ist.
Das Nachfolgende wird eine geeignete Beziehung zwischen ωn, L und R mit Bezug auf 2 genauer darstellen.
Ein Rauschstrom In aufgrund einer Rauschspannung Vn der Spannungsversorgung fließt durch die Erdleitung zu der Seite der Einrichtung 12 und veranlasst dort einen Ausfall. Dieser Ausfall der Einrichtung 12 kann durch das Rauschfilter 10 vermieden werden, welches einen Teil des Rauschstromes In an dem Widerstand 11 in Wärme umsetzt. Der Ausfall der Einrichtung 12 kann manchmal nur durch das Dissipieren eines kleinen Teiles des Rauschstromes In an dem Widerstand 11 behoben werden, wenn der Ausfall nicht zu erheblich ist. Daher ist der Wert von R wesentlich nicht beschränkt.
Nimmt man eine Spannung über den Rauschfilter 10 von Vf, einen Strom, welcher durch den Induktor 71 fließt, von 11, und einen Strom, welcher durch den Widerstand 11 fließt, von Ir an, so gelten die folgenden Gleichungen: Ir = Vf/R ...(9)
Daher ist die in dem Induktor 71 akkumulierte Leistung W1 gegeben durch: W1 = L·I12/2 = Vf2/(2ωn2·L) ...(10)
Daher ist eine Leistung Pr, welche an dem Widerstand 11 dissipiert wird, gegeben durch:
In diesem Fall übersteigt die Leistung Pr, welche an dem Widerstand 11 dissipiert wird, vorzugsweise mindestens die Leistung W1, welche in dem Induktor 71 akkumuliert wird, d. h. Pr≧W 1. Daher folgt aus den Gleichungen (10) und (11) die folgende Gleichung: W1/Pr = R/(2ωn2·L) ≦ 1 ...(12) ∴(ωn·L)/R≧1/(2ωn) ...(13)
Hierbei ist angenommen, dass L = 3 [mH] und ωn = 2π×100[rad] beispielsweise beträgt. Der Parameter ωn repräsentiert eine zweite Harmonische Schwingung einer im Handel erhältlichen Spannungsversorgung mit einer Frequenz von 50 [Hz]. In diesem Fall gilt die folgende Gleichung: (2π×100×0,003)/R = 0,6π/R ≧ 1/(4×100) ∴ R ≦ 240π2 ≒ 2,37[kΩ] ...(14)
Das bedeutet, dass das Rauschfilter 10 mit dem Widerstand 11, welcher einen Wert von R aufweist, welcher die Gleichung (14) befriedigt, das Rauschen im Wesentlichen unterdrücken kann, welches in der Frequenz nicht niedriger liegt als die zweite Harmonische Schwingung der Frequenz der Spannungsversorgung.
Im Folgenden werden die Abschwächungseigenschaften mit Bezug auf die 1[1], 2 und 3 beschrieben.
In dem Rauschfilter 10 beträgt die Induktivität des Induktors 71, L=3mH (100 Windungen) und die Massenkapazität der Einrichtung 12 beträgt C = 800 pF. Der Widerstandswert R des Widerstandes 11 ist ∞ (d. h. es gibt keinen Widerstand 11) in der 3[1], beträgt 10 kΩ in 3[2], beträgt 1 kΩ in 3[3] und beträgt 0,1 kΩ in 3[4].
Das Rauschfilter der 3[1] hat denselben Aufbau wie derjenige des herkömmlichen Rauschfilters 70 (siehe 6[1]) und weist einen starken Abfall in der Abschwächungsgröße in einem Gebiet von harmonischen Schwingungen eingeschlossen einer Resonanzfrequenz auf. Die Rauschfilter der 3[2] – 3[4] weisen andererseits dieselbe Konfiguration auf wie diejenige des Rauschfilters 10 dieser Ausführungsform. Sie zeigen Eigenschaften dergestalt, dass ein Abfall der Abschwächungsgröße abnimmt, wenn R von ∞ auf 10 kΩ und dann auf 1 kΩ abnimmt und bei R = 0,1 kΩ eliminiert ist.
Zweite Ausführungsform
1[2] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt das Rauschfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Nachfolgende wird mit Bezug auf 1[2] beschrieben. Die gleichen Komponenten in dieser Figur, wie diejenigen in
6[2] sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Erklärung wird weggelassen.
Das Rauschfilter 20 dieser Ausführungsform umfasst eine Parallelschaltung, bestehend aus dem Induktor 81 und dem Widerstand 21 und eine weitere Parallelschaltung, bestehend aus dem Induktor 83 und einem Widerstand 23, wobei die parallelen Schaltungen in Serie mit einer Spannungsversorgungsleitung bereitgestellt werden und eine Parallelschaltung, bestehend aus dem Induktor 82 und einem Widerstand 22 und eine weitere Parallelschaltung, bestehend aus dem Induktor 84 und einem Widerstand 24, wobei die Parallelschaltungen in Serie zu der anderen Spannungsversorgungsleitung in einer derartigen Konfiguration bereitgestellt werden, dass die Kondensatoren 85, 86 und 87 parallel zueinander verbunden sind zwischen diesen zwei Spannungsversorgungsleitung. Das Rauschfilter 20 stellt daher ein Rauschfilter mit vier Anschlüssen für die Verwendung in einer Spannungsversorgungsleitung bereit. Es ist anzumerken, dass mindestens einer der Induktoren 81–84 mit einem Widerstand ausgestattet sein kann.
Ein Spannungsversorgungs-Frequenzstrom läuft an den Widerständen 21–24 vorbei, durchläuft aber die Induktoren 81–84 ohne Verlust. Andererseits durchläuft ein hochfrequenter Rauschstrom, welcher einen Resonanzfrequenzstrom einschließt, nicht durch die Induktoren 81–84, sondern wird bei den Widerständen 21–24 dissipiert. Daher akkumuliert das Rauschfilter 20 keine Rauschleistung und weist somit kein Problem auf, welches durch ein Freigeben von Leistung verursacht wird. Ein Resonanzfrequenzstrom, welcher durch die Kombination der Induktivität des Rauschfilters 20 und der Massekapazität C verursacht wird, wird ebenso an den Widerständen 21–24 dissipiert, wodurch in dieser Hinsicht kein Problem besteht.
Ein Rauschstrom, welcher auf einem Leiter, wie etwa der Spannungsversorgungsleitung oder der Erdleitung, induziert wird, liefert eine unnötige Rauschleistung zu der Einrichtung, wodurch diese ausfällt oder deren Funktion verschlechtert wird. Dieser Rauschstrom wird in zwei Übertragungsarten übertragen: in normaler Art und in einem Gleichtakt. Bei der normalen Art fließen Rauschströme durch zwei Leiter, wie etwa die Stromversorgungsleitung mit derselben Amplitude und in entgegengesetzten Richtungen. Im Gleichtakt fließen die Rauschströme durch die zwei Leiter, wie etwa die Spannungsversorgungsleitung mit derselben Amplitude und in derselben Richtung.
Im Allgemeinen liegen Rauschströme, welche einen Ausfall der Einrichtung verursachen, in einer gegenseitig überlagerten Form dieser zwei Übertragungsarten vor. Von diesen wird der normale Strom, welcher in der normalen Art vorliegt, mit einem derartigen Rauschfilter mit vier Anschlüssen gemäß 6[2] unterdrückt. Dessen Konfiguration weist jedoch ausschließlich Induktoren und Kondensatoren auf und weist daher keine Funktion auf, um den Rauschstrom durch Dissipation desselben als Wärme zu vermindern. Um dieses Problem zu lösen, verbindet das Rauschfilter 20 dieser Ausführungsform die Widerstände 21–24 mit den Induktoren 81–84 des herkömmlichen Rauschfilters mit vier Anschlüssen jeweils parallel zueinander, wodurch die Funktion vorhanden ist, hochfrequenten Rauschstrom durch Verlust in Wärme zu vermindern. Von dieser Konfiguration kann ebenso erwartet werden, nahezu dieselben Wirkungen der Rauschstromabschwächungen bereitzustellen, wie diejenige des vorstehend erwähnten Rauschfilters mit zwei Anschlüssen gemäß 1[1].
Dritte Ausführungsform
4[1] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt das Rauschfilter gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Nachfolgende wird mit Bezug auf 4[1] beschrieben. Die gleichen Komponenten in dieser Figur, wie diejenigen in 1[1] sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Erklärung wird weggelassen.
Bei dem Rauschfilter 30 dieser Ausführungsform ist der Widerstand 11 (siehe 1[1]) der ersten Ausführungsform durch einen veränderlichen Widerstand 31 ersetzt. Wenn das Rauschfilter 30 an verschiedene Einheiten von Einrichtungen angeschlossen wird, weisen diese Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität C auf. Die resultierenden Fluktuationen in der Resonanzfrequenz können durch Änderung des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstands 31 geeignet angepasst werden.
Vierte Ausführungsform
4[2] ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt das Rauschfilter gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Folgende wird mit Bezug auf 4[2] beschrieben. Dieselben Komponenten in dieser Figur, wie jene in 1[2] sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Erklärung wird weggelassen.
Bei dem Rauschfilter 40 dieser Ausführungsform sind die Widerstände 21–24 (siehe 1[2]) der zweiten Ausführungsform durch veränderliche Widerstände 41–44 jeweils ersetzt. Wenn das Rauschfilter 40 an verschiedene Einheiten von Einrichtungen angeschlossen wird, weisen dieselben Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität C auf. Die resultierenden Fluktuationen in der Resonanzfrequenz können durch Änderung des Widerstandswertes der variablen Widerstände 41–44 geeignet angepasst werden. Es ist anzumerken, dass mindestens einer der Induktoren 81–84 mit einem veränderlichen Widerstand ausgestattet werden kann. Ebenso kann mindestens einer der Widerstände 21–24 (siehe 2[1]) der zweiten Ausführungsform durch einen veränderlichen Widerstand ersetzt werden.
Fünfte Ausführungsform
5 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt das Rauschfilter gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Folgende wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Diese Ausführungsform wendet denselben Schaltkreis wie denjenigen der 4[1] an, so dass dieselben Komponenten in 5 wie diejenigen in 4[1] durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet werden und deren Erklärung wird weggelassen.
Ein Rauschfilter 50 dieser Ausführungsform umfasst eine Ringspule 71 und einen veränderlichen Widerstand 31, welche parallel zueinander verbunden sind. Eine parallele Schaltung, bestehend aus der Ringspule 71 und dem veränderlichen Widerstand 31 hat den einen Anschluss, der durch einen Stecker 51 mit der Masse und den anderen Anschluss, der über den Stecker 52 mit der Einrichtung verbunden ist. Das Rauschfilter 50 stellt daher ein Rauschfilter mit zwei Anschlüssen für die Verwendung in einer Erdleitung bereit. Die Parallelschaltung, bestehend aus der Ringspule 71 und dem veränderlichen Widerstand 31 ist in einen Rahmen 53 eingebaut. Der Rahmen 53 ist beispielsweise aus Metall, wie etwa Aluminium, oder einem leitenden Kunststoff hergestellt.
Der veränderliche Widerstand 31 ist ebenso im Mittelpunkt der Ringspule 71 angeordnet. Das bedeutet, dass der veränderliche Widerstand 31 sich im Mittelpunkt der Ringspule 71 befindet, um den Raum in dem Rahmen 53 wirksam auszunutzen.
Weiterhin ist eine Drehachse (Einrichtung zur Änderung des Widerstandswertes) 54 zur Änderung des Widerstandswerts des veränderlichen Widerstands 31 an einer derartigen Stelle angebracht, dass dieselbe von außerhalb des Rahmens 53 bedient werden kann. In dieser Konfiguration können Fluktuationen im Wert der Massekapazität durch Bedienen der Drehachse von außerhalb des Rahmens 53 einfach angepasst werden. Da der Rahmen 53 mit einem Durchgangsloch 55, welches in demselben ausgebildet ist, ausgestattet ist, kann insbesondere ein üblicher Schraubendreher durch dasselbe eingesetzt werden, um die Drehachse 51 einfach zu drehen.
Wenn das Rauschfilter 50 mit verschiedenen Einheiten der Einrichtung verbunden ist, weisen dieselben Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität auf. Nachdem das Rauschfilter 50 an die Einrichtung angeschlossen ist, kann daher die Drehachse 54 bedient werden, um die gewünschte Abschwächungseigenschaft zu erreichen.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsformen 1 bis 5 beschränkt ist. Beispielsweise kann das Rauschfilter von jeder Ausführungsform 1 bis 5 parallel untereinander angeordnet werden, bis zu einer Anzahl von N und in einem Gehäuse aus Metall oder nichtmetallischem Material untergebracht sein, um hierdurch ein Rauschfilter mit 2N- oder 4N-Anschlüssen bereitzustellen. In diesem Fall ist N gleich zwei oder eine größere ganze Zahl.
Das Rauschfilter der vorliegenden Erfindung hat einen derartig einfachen Aufbau, dass ein Induktor parallel mit einem Widerstand zueinander verbunden ist in einem herkömmlichen Rauschfilter, so dass ein hochfrequenter Rauschstrom einschließlich eines Resonanzfrequenzstroms an dem Induktor vorbeiläuft und in dem Widerstand dissipiert wird, wodurch es ermöglicht wird, Störungen der Einrichtung aufgrund von Leistungsfreigabe zu vermeiden und ebenso einen Resonanzfrequenzstrom aufgrund von Massekapazität der Einrichtung zu unterdrücken.
Das Rauschfilter der vorliegenden Erfindung kann ebenso für eine Erdleitung verwendet werden, da eine Parallelschaltung, welche aus dem Induktor und dem Widerstand besteht, an die eine der besagten Erdleitung verbunden ist, wobei ein Anschluss desselben mit Erde verbunden ist und der andere Anschluss desselben mit der Einrichtung verbunden ist.
Wenn weiterhin davon ausgegangen wird, dass eine Winkelfrequenz eines Spannungsquellenstroms ωp[rad] ist, eine unter Grenzwinkelfrequenz eines Rauschstroms ωn[rad] ist, eine Induktivität des Induktors L[H] ist und ein Widerstandswert des Widerstandes R[Ω] ist, wird für das Rauschfilter gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Beziehung 10(ωp · L) < R < (ωn · L)/10 hergestellt, und besonders vorzugsweise eine Beziehung von 100 (ωp · L) = < R < (ωn · L)/100 hergestellt, und ganz besonders vorzugsweise eine Beziehung von 1000(ωp · L) < R < (ωn · L)/1000 hergestellt. Dementsprechend ist es möglich, gut abgestimmte Eigenschaften zu erreichen, so dass eine Abschwächungsgröße bei ωp geeignet klein und diejenige bei ωn geeignet groß ist.
Ebenso kann eine Beziehung (ω n · L) /R ≧ 1/(2 ω n) hergestellt werden. In diesem Fall übertrifft die am Widerstand dissipierte Leistung die in dem Induktor akkumulierte Leistung.
Wenn mehr als eine Stromversorgungsleitung bereitgestellt wird, kann das Rauschfilter so aufgebaut werden, dass die Parallelschaltung, welche aus dem Induktor und dem Widerstand besteht, für jede Spannungsversorgungsleitung bereitgestellt wird und ein Kondensator zwischen den Spannungsversorgungsleitungen bereitgestellt wird. Das Rauschfilter dieser Konfiguration kann für eine Spannungsversorgungsleitung verwendet werden.
Der Widerstand kann ein veränderlicher Widerstand sein. Wenn das Rauschfilter an verschiedene Einheiten der Einrichtung angeschlossen wird, weisen dieselben Fluktuationen in dem Wert der Massekapazität auf. Die resultierenden Fluktuationen in der Resonanzfrequenz können durch Änderung des Widerstandswerts des veränderlichen Widerstands ebenso geeignet angepasst werden.
Das Rauschfilter kann einen Aufbau aufweisen, dass eine Einrichtung zur Änderung des Widerstands zum Ändern des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstands an einer derartigen Stelle bereitgestellt wird, so dass es möglich ist, dass dieselbe von außerhalb des Gehäuses bedient werden kann. Dementsprechend können durch Bedienung der Einrichtung zur Änderung des Widerstandes von der Außenseite des Gehäuses her Fluktuationen in dem Wert der Erdkapazität einfach angepasst werden. Weiterhin ist der veränderliche Widerstand in einem Raum angeordnet, welcher durch eine innere Umfangswand der Ringspule umgeben ist, wodurch der Raum in dem Gehäuse effektiv genutzt werden kann. Dementsprechend kann eine Miniaturisierung und Gewichtsersparnis des Rauschfilters erreicht werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausbildungen verwirklicht werden, ohne von dem Geist oder wesentlichen Eigenschaften derselben abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen werden daher in jeder Beziehung als veranschaulichend und nicht als beschränkend erachtet, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung festgelegt wird und alle Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche auftreten, sollen daher von denselben umfasst werden.

Claims

Rauschfilter, das an eine Spannungsquellenleitung oder eine Erd-Leitung angeschlossen ist, umfassend eine Erd-Leitung zum Einsatz in einer Erdungseinrichtung; einen Induktor (71; 81–84), der in die Erd-Leitung induziertes Rauschen unterdrückt, das in die Einrichtung fließt, und einen Widerstand (11; 21–24; 31, 41–44), der parallel zu dem Induktor (71; 81–84) geschaltet ist; wobei der Widerstand (11; 21–24) einen Resonanzfrequenzstrom unterdrückt, der durch Reihenresonanz einer Erdkapazität (C) zwischen der Einrichtung und Erde und dem Induktor (71; 81–84) verursacht wird und in dem Induktor (71; 81–84) akkumulierte elektrische Energie verbraucht.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei, wenn davon ausgegangen wird, dass eine untere Grenz-Winkelfrequenz eines Rauschstroms ω n [rad] ist, die Induktivität des Induktors L [H] ist und der Widerstandswert des Widerstandes R [Ω] ist, eine Beziehung (ω n · L) / R ≥ 1 / (2 ω n) hergestellt wird.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem die Erd-Leitung zum Einsatz in Erdungseinrichtungen bestimmt ist, von denen jede eine unterschiedliche Erd-Kapazität hat, der Widerstand ein veränderlicher Widerstand (31; 41–44) ist.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei, wenn davon ausgegangen wird, dass eine Winkelfrequenz eines Spannungsquellenstroms ω p [rad] ist, eine untere Grenz-Winkelfrequenz eines Rauschstroms ω n [rad] ist, eine Induktivität des Induktors L [H] ist und ein Widerstandswert des Widerstandes R [Ω) ist, eine Beziehung 10(ω p · L) < R < (ω n) · L)/10 hergestellt wird.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei, wenn davon ausgegangen wird, dass eine Winkelfrequenz eines Spannungsquellenstroms ω p [rad] ist, eine untere Grenz-Winkelfrequenz eines Rauschstroms ω n [rad] ist, eine Induktivität des Induktors L [H] ist und ein Widerstandswert des Widerstandes R [Ω] ist, eine Beziehung 100(ω p · L) < R < (ω n) · L)/100 hergestellt wird.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei, wenn davon ausgegangen wird, dass eine Winkelfrequenz eines Spannungsquellenstroms ω p [rad] ist, eine untere Grenz-Winkelfrequenz eines Rauschstroms ω n [rad] ist, eine Induktivität des Induktors L [H] ist und ein Widerstandswert des Widerstands R [Ω] ist, eine Beziehung 1000(ω p · L) < R < (ω n) · L)/1000 hergestellt wird.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei, wenn davon ausgegangen wird, dass eine Winkelfrequenz eines Rauschstroms ω n [rad] ist, eine Induktivität des Induktors L [H) ist und ein Widerstandswert des Widerstandes R [Ω] ist, eine Beziehung (ω n · L) / R ≥ 1 / (2 ω n) hergestellt wird.
Rauschfilter nach Anspruch 1, wobei der Induktor eine Ringspule (71) umfasst, der Widerstand einen veränderlichen Widerstand (31) umfasst, eine Parallelschaltung, die aus der Ringspule (71) und dem veränderlichen Widerstand (31) besteht, in einem Rahmen (53) aufgenommen ist, der veränderliche Widerstand (31) in einem Raum angeordnet ist, der von einer Innenumfangswand der Ringspule (71) umgeben wird, und eine Widerstandswert-Änderungseinrichtung (54) zum Ändern des veränderlichen Widerstands (31) an einer Position vorhanden ist, an der sie von außerhalb des Rahmens (53) betätigt werden kann.
Elektrische Vorrichtung, die das Rauschfilter (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.