JP2002057542A - 電力変換器用ラインフィルタ - Google Patents

電力変換器用ラインフィルタ

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JP2002057542A
JP2002057542A JP2000240577A JP2000240577A JP2002057542A JP 2002057542 A JP2002057542 A JP 2002057542A JP 2000240577 A JP2000240577 A JP 2000240577A JP 2000240577 A JP2000240577 A JP 2000240577A JP 2002057542 A JP2002057542 A JP 2002057542A
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line filter
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capacitor
filter
relay terminal
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Takeji Yoda
武治 依田
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Soshin Electric Co Ltd
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Soshin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 零相電流が大きい回路に用いても,磁気飽和
せずに零相電流を低減する小型な電力変換器用ラインフ
ィルタを構成する。また、衝撃電圧が印加された場合で
も、フィルタコンデンサが破壊しない電力変換器用ライ
ンフィルタを構成する。 【解決手段】 磁気結合された複数のコイルよりなるコ
モンモードコイルと、複数のXコンデンサとYコンデン
サを備えるラインフィルタの、前記複数のコイルと磁気
結合する2次巻線を設けて中継端子に接続し、抵抗ある
いは、抵抗とコンデンサの並列回路を中継端子において
終端する。また、電源入力側の各ライン間にバリスタを
接続し、その内の1本のラインをバリスタとアレスタの
直列接続で接地した電力変換器用ラインフィルタを構成
する。 さらに、コモンモードコイルの磁芯に非晶質超
微細結晶合金の薄帯を捲回したリングコアを用いて電力
変換器用ラインフィルタを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、電源側と負荷側の
間に挿入され、電源から負荷装置へ、また負荷装置から
電源へ伝播する伝播するノイズ、なかんずく零相電流ノ
イズを低減する電力変換器用ラインフィルタに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来のラインフィルタは、磁性金属薄帯
を捲回したリングコアや、マンガン、亜鉛(Mn,Z
n)フェライトを燒結したリングコアに、通電電流に応
じた太さの線材で捲き線を施してライン用チョークコイ
ルを形成していた。周囲に捲回されるコイル導線に電流
容量の小さいものには撚り線が用いられ、電流容量の大
きいものには、交流磁界による渦電流損失を低減するた
め,また捲き線の作業性を向上させるため、絶縁された
単線を並列にした複線や、太い丸線が用いられている。
【0003】形状は、積層珪素鋼板の場合はEIコアや
CCコアが、またフェライトコアの場合はリングコアな
どのブロック状の閉磁路コアが用いられる。EIコアや
CCコアは、予めボビンに捲き線しておき、分割された
コアを挿入してから1体に接合させるため、接合面の平
滑度が要求される。
【0004】珪素鋼板は、透磁率は大きいが周波数特性
が高周波帯域まで伸びていないため、数10KH以上の
周波数帯域では使用できない。また、フェライトは、飽
和磁束密度があまり大きくないため、磁気飽和し易いの
でハイパワー用は断面積の大きいコアを用いるため、大
型なラインフィルタにならざるを得なかった。コアの飽
和磁束密度が低く磁気飽和する場合は、閉磁路コアの外
郭に間隙を設けて1部を開磁路とした半閉磁路コアとし
て、磁気飽和を回避することも行われている。
【0005】ラインフィルタは前述のブロック状のコア
に、単相用は2個、3相用は3個のコイルを、コモンモ
ードコイルは同一方向に捲き線する。また、単相用ノー
マルモードコイルは逆方向に捲き線し、3相用ノーマル
モードコイルは、コイル間の結合がない個別コイルを3
個用い、コイルの両端にデルタ結線したXコンデンサ、
あるいはスター結線したYコンデンサを接続してライン
フィルタを構成する。
【0006】従来の3相電力変換器用ラインフィルタ
は、図2の回路図に示すように同一コアにコモンモード
巻線した1段目のコイルの出力側ライン間に、3個のX
コンデンサがデルタ接続され、2段目のコイルの出力側
ライン間に、前記Xコンデンサがデルタ接続され、さら
に3個のYコンデンサがスター接続されたラインフィル
タが用いられていた。
【0007】しかしながら、従来のコモンモードコイル
を用いたラインフィルタは、正相電流、逆相電流ノイズ
は低減できても、零相電流ノイズは低減できなかった。
さらに零相電流ノイズが大きい回路に用いた場合,コモ
ンモードコイルのコアが磁気飽和してしまい、多段コア
または大型のコアにする必要があった。また、衝撃電圧
が印加された場合も瞬時に磁気飽和するため、衝撃電圧
がフィルタを通過し負荷側の機器を誤動作させ、さらに
衝撃電圧が大きい場合はフィルタコンデンサ、あるいは
負荷回路の破壊をもたらしていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】零相電流が大きい回路
に用いた場合でも,コモンモードコイルを大型コアにし
なくても磁気飽和せずに、零相電流ノイズを低減する小
型の電力変換器用ラインフィルタを構成することであ
る。また、衝撃電圧が印加された場合でも、フィルタコ
ンデンサが破壊しない、また後段の負荷回路に損傷を与
えない電力変換器用ラインフィルタ構成をすることであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、電源と負
荷の間に挿入されるラインフィルタであって、複数のコ
ンデンサと、磁気結合した複数のコイルと、前記複数の
コイルと磁気結合し、中継端子に接続された2次巻線と
を備え、前記2次巻線が中継端子で抵抗終端されたこと
を特徴とする電力変換器用ラインフィルタである。
【0010】図1に示すように、複数のラインコイルと
磁気結合した2次巻線3を備え、該2次巻線が中継端子
4で抵抗終端されていることにより、各ラインを通過す
る零相電流は2次巻線に誘起され、終端抵抗で消費され
るのでフィルタを通過する零相電流が低減される。ま
た、2次巻線が中継端子に接続されているので、該中継
端子において、実装回路に適した抵抗値を、実働状態で
容易に決定することができ、中継端子から零相電流を検
出することもできる。
【0011】第2の発明は、前記の電力変換器用ライン
フィルタにおいて、前記2次巻線が中継端子で、抵抗と
コンデンサの並列接続回路で終端されたことを特徴とす
る電力変換器用ラインフィルタである。
【0012】複数のコイルと磁気結合し中継端子に接続
された2次巻線が、図3に示すように中継端子が抵抗と
コンデンサの並列回路で終端されていることによって、
2次巻線の負荷は低周波帯域ではコンデンサのインピ−
ダンスが大きいため抵抗終端とみなされるが、周波数が
高くなるに従いコンデンサのインピ−ダンスが低下する
ので、零相電流がより吸収される。なお、2次巻線の漏
洩インダクタンスとコンデンサが共振する周波数までは
インピーダンスが低下していくため零相電流が吸収され
易いが、共振周波数より高い周波帯域では、インピーダ
ンスが大きくなってゆくため零相電流が吸収され難くな
るので、漏洩インダクタンスを小さくし共振周波数を高
くすることが望ましい。
【0013】第3の発明は、前記の電力変換器用低減フ
ィルタにおいて、電源入力側の各ライン間にバリスタが
接続され、さらにその内の1本のラインがバリスタとア
レスタの直列回路で接地されたことを特徴とする電力変
換器用ラインフィルタである。
【0014】図1に示すように、電源入力側の各ライン
間にバリスタ1が接続されているので、ライン間に印加
された所定電圧以上のノーマルモードの衝撃電圧は、バ
リスタで短絡され負荷側へは流れない。さらに1本のラ
インがバリスタとアレスタ2の直列接続で接地されてい
るので、各ラインに印加された所定電圧以上のコモンモ
ードの衝撃電圧は大地に吸収され、フィルタを構成する
コンデンサが破壊されることがなく、また、負荷回路を
損傷することもなくなる。
【0015】第4の発明は、前記の電力変換器用フィル
タにおいて、前記磁気結合された複数コイルおよび2次
巻線が、非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してな
るリングコアに捲回されてなることを特徴とする電力変
換器用ラインフィルタである。
【0016】図5のB−H特性図に示すように、非晶質
超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるコアを用いた
場合、従来のマンガン亜鉛(Mn、Zn)系フェライト
コアにくらべて、飽和磁束密度が高く透磁率も大きいの
で磁路断面積の小さな、小型なコアが形成できる。また
非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回してなるコア
は、同一の厚みの珪素鋼板に比較して、透磁率およびQ
特性の周波数特性が高周波まで伸びているので高周波チ
ョークコイルのコア材料に適し、高周波帯域において
も、ノイズ低減効果が維持できる。
【0017】
【発明の実施の形態】複数のラインコイルと磁気結合す
る2次巻線の中継端子に、抵抗あるいは抵抗とコンデン
サの並列回路を接続して終端し、零相電流を吸収させ
る。また、電源入力側の各ライン間にバリスタを接続
し、ライン間に印加されたノーマルモードの衝撃電圧を
短絡させ、さらにその内の1本のラインをバリスタとア
レスタの直列接続で接地して、コモンモードの衝撃電圧
を大地に吸収させる。さらに飽和磁束密度が高く透磁率
も大きい、非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回して
なるコアを用いて、磁路断面積の小さい小型なコアを用
い電力変換器用ラインフィルタを構成する。
【0018】
【実施例1】定格がAC200V、60Aの3相の電力
変換器用ラインフィルタを構成するために、図1の回路
図に基き、まず非晶質超微細結晶合金の磁性薄帯を捲回
してなるリングコアを、厚み;25mm、外径Φ;58
mm、内径Φ;38mmの樹脂ケースに収納して、Φ;
2.4mmのポリエステル被覆銅線3本を対にして8タ
ーン捲回した3個のラインコイルよりなるコモンモード
コイルと、さらに、その外周にΦ;0.6mmのテフロ
ン(登録商標)被覆銅線を8ターン捲回した2次巻線3
を付加したコモンモードコイルを形成した。
【0019】つぎに、図4に示すコンデンサ6にフィル
ムコンデンサを用い、静電容量が2μFのフィルムコン
デンサよりなるXコンデンサと、静電容量が20nFの
フィルムコンデンサよりなるYコンデンサ、およびバリ
スタ電圧が430V、DCのバリスタ1と、放電開始電
圧が2400V、DCのアレスタ2を図1の回路に基づ
いて搭載し、さらに基板端子5および2次巻線の中継端
子4を搭載した厚み;1.6mmの片面銅張り印刷基板
に、前記コモンモードコイル7を入力側に、2次巻線を
付加したコモンモードコイルを出力側に搭載して基板端
子に固定し、2次巻線を中継端子に接続して、図4の平
面図と断面図に示す衝撃電圧と零相電流低減用の電力変
換器用ラインフィルタを構成し、実装状態で中継端子4
に抵抗を付け替えて、最適の抵抗値の抵抗を接続した。
【0020】
【実施例2】図3に示す回路図に基づき,実施例1と同
様にXコンデンサ、Yコンデンサ、および基板端子を搭
載した基板に、2次巻線3を施したコモンモードコイル
を基板端子に固定し、2次巻線を接続した中継端子4
に、抵抗とコンデンサを並列に接続した電力変換器用ラ
インフィルタを構成した。
【0021】
【発明の効果】従来のラインフィルタのように、正相電
流および逆相電流ノイズは低減できても、零相電流ノイ
ズは低減できなかった問題と、衝撃電圧でコンデンサが
破壊される問題を解決して、かつ、磁気飽和し難いコア
を用いて小型な電力変換器用ラインフィルタが構成でき
る。
【0022】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電力変換器用ラインフィルタの回路
図を示す。
【図2】従来の電力変換器用ラインフィルタの回路図を
示す。
【図3】実施例2の電力変換器用ラインフィルタの回路
図を示す。
【図4】実施例1の電力変換器用ラインフィルタ組み立
て図の平面図と断面図を示す。
【図5】フェライトコアと非晶質超微細結晶合金コアの
磁気飽和特性図を示す。
【符号の説明】
1・・・・・バリスタ 2・・・・・アレスタ 3・・・・・2次巻線 4・・・・・2次巻線の中継端子 5・・・・・基板端子 6・・・・・コンデンサ 7・・・・・コモンモードコイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源と負荷の間に挿入されるラインフィ
    ルタであって、複数のコンデンサと、磁気結合した複数
    のコイルと、前記複数のコイルと磁気結合し、中継端子
    に接続された2次巻線とを備え、前記2次巻線が中継端
    子で抵抗終端されたことを特徴とする電力変換器用ライ
    ンフィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電力変換器用ラインフ
    ィルタにおいて、前記2次巻線が中継端子で、抵抗とコ
    ンデンサの並列接続回路で終端されたことを特徴とする
    電力変換器用ラインフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項1および2のいずれかに記載の電
    力変換器用ラインフィルタにおいて、電源入力側の各ラ
    イン間にバリスタが接続され、さらにその内の1本のラ
    インがバリスタとアレスタの直列回路で接地されたこと
    を特徴とする電力変換器用ラインフィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の電力
    変換器用ラインフィルタにおいて、前記磁気結合された
    複数コイルおよび2次巻線が、非晶質超微細結晶合金の
    磁性薄帯を捲回してなるリングコアに捲回されてなるこ
    とを特徴とする電力変換器用ラインフィルタ。
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