JP2008235976A - 電力線通信装置並びにチョークコイル付き電源コード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を低下させることなく電力線通信装置におけるコモンモード電流抑制の機能を実現する。
【解決手段】電源コード３の典型的素材であるビニル平型コードをその一部で開いて２本の被覆電線３１とした状態における当該２本の被覆電線３１が、磁性材料によって形成されたコア３６に左右対称に巻き付けられることにより、コモンモード電流を抑制するチョークコイル３５が構成される。コード自体には切断箇所や接続箇所がなく、そのまま使用されることになるので、信頼性を低下させることがない。
【選択図】図８

Description

本発明は、電力線通信装置並びにこれに用いるチョークコイル付き電源コード及びその製造方法に関する。

電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）は、電力線に高周波信号を重畳して高速通信を行う通信方式であり、新たに通信用ケーブルを設ける必要が無いという利点を有する（非特許文献１参照。）。しかしながら、電力線は通信専用線より平衡度が悪いため、コモンモード電流が流れやすい。コモンモード電流が流れると電気的ノイズを生じるので、国内では厳しい規制が設けられている。そこで、この規制を満たすために、コモンモード電流を抑制する電子回路を電力線通信装置の内部に搭載したものや又は電源コードの途中に挿入したものが実用化されている。

Interface、第７０〜８１頁、「電力線搬送（ＰＬＣ: Power Line Communication）の現状」、江藤潔著、ＣＱ出版社、２０００年９月

しかしながら、電子回路を使用すると部品点数が増大し、平均故障時間（ＭＴＢＦ）が短くなり、信頼性の低下につながる。また、半田付け作業不良に伴う信頼性の低下もあり得る。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、信頼性を低下させることなく電力線通信装置におけるコモンモード電流抑制の機能を実現することを目的とする。

本発明は、電力線通信装置本体及びこれに交流電源を供給する電源コードを備えた電力線通信装置であって、前記電源コードをその一部で開いて２本の被覆電線とした状態における当該２本の被覆電線が、磁性材料によって形成されたコアに左右対称に巻き付けられることにより、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することを特徴とするものである。
上記のような電力線通信装置では、電源コードの２本の被覆電線に切断や接続を一切施すことなくそのまま使用してコアに左右対称に巻き付けるだけで、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することができる。

また、上記電力線通信装置において、コアはリング状又は円筒状であり、電源コードを途中で開いて２本の被覆電線としたものが当該コアに巻き付けられる構造であってもよい。
この場合、コアに通した電源コードの先端をコアの外側から戻して２本の被覆電線間の隙間に通し、再びコアに通す、という巻き方により、２本の被覆電線をコアに左右対称に巻き付けることができる。

また、上記電力線通信装置において、コアは２分割構造であってもよい。
この場合、電源コードにプラグやレセプタクルを取り付けた状態からでも、コアに自在に巻き付けることが可能である。

また、上記電力線通信装置において、コアへの各被覆電線の巻き付けは、２ターン以上７ターン以下であることが好ましい。
巻き付けが１ターンではコモンモード電流抑制の効果が少ない。逆に７ターンを超えると浮遊のキャパシタンスが大きくなり、ＰＬＣ信号の出力も低下するので、好ましくない。従って、２〜７ターンの巻き付けにより、浮遊のキャパシタンス増大を抑制しつつ、コモンモード電流を抑制することができる。

また、上記電力線通信装置において、チョークコイルは、電源コードの中間点よりも、コンセントに差し込むプラグ寄りに設けられるようにしてもよい。
この場合、コモンモード電流の測定時に、他の機器に起因するコモンモード電流をなるべく排除して測定を行うことができる。

一方、本発明のチョークコイル付き電源コードは、電力線通信装置本体に交流電源を供給する電源コードをその一部で開いて２本の被覆電線とした状態における当該２本の被覆電線が、磁性材料によって形成されたコアに左右対称に巻き付けられることにより、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成するものである。
上記のようなチョークコイル付き電源コードでは、電源コードの２本の被覆電線に切断や接続を一切施すことなくそのまま使用してコアに左右対称に巻き付けるだけで、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することができる。

また、本発明のチョークコイル付き電源コードの製造方法は、電力線通信装置本体に交流電源を供給するための電源コードを途中で開いて互いに隙間のある２本の被覆電線の状態とし、磁性材料によって形成されたリング状又は円筒状のコアを通した前記電源コードの先端を、当該コアの外側から戻して前記隙間に通しながら再び前記コアに通すことを１ターンとして、２本の前記被覆電線を前記コアに左右対称に巻き付け、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することを特徴とする。
上記のようなチョークコイル付き電源コードの製造方法では、電源コードの２本の被覆電線に切断や接続を一切施すことなくそのまま使用してコアに左右対称に巻き付けるだけで、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することができる。

本発明の電力線通信装置、チョークコイル付き電源コード、又は、チョークコイル付き電源コードの製造方法によれば、電源コードの２本の被覆電線をそのまま使用してコモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することができるので、信頼性を低下させることなくコモンモード電流抑制の機能を実現することができる。

図８は、本発明の一実施形態による電力線通信装置１すなわち、電力線通信装置本体（以下、ＰＬＣモデムという。）２及びチョークコイル付き電源コード３（単に電源コードともいう。）を示す図である。この電源コード３は、ＰＬＣモデム２に着脱可能なタイプであり、電線部分として典型的にはビニル平型コード３０（以下単にコードという。）が使用され、その両端にはコンセント（図示せず。）へ差し込むためのプラグ３２と、ＰＬＣモデム２に差し込むためのレセプタクル３３とがそれぞれ取り付けられている。電源コード３の途中には、モールド部３４が設けられ、その内部に、コモンモード電流を抑制するチョークコイル３５が構成されている。

図１〜７は、上記チョークコイル付き電源コード３を製造する過程を示す図である。
図１に示すように、最初は単なるコード３０であり、プラグ３２及びレセプタクル３３も、この段階ではまだ取り付けられていない（図１，２では、便宜上表示しているだけである。）。
次に、図２に示すように、コード３０を、その中央の溝で所定の長さだけ切って開き、２本の被覆電線３１の間に隙間Ｇができた状態とする。このときの所定の長さとは、後述のコアへの巻き付け作業に必要最小限の長さである。コード３０を開く位置は、コード３０の中間点よりプラグ３２寄りである。

次に、コード３０の一端を、フェライト等の磁性材料によって形成されたリング状のコア３６に通す（図３）。なお、磁性材料は、ＰＬＣ信号の周波数（２〜３０ＭＨｚ）で比較的大きなインピーダンスを呈するものが好ましい。そして、コード３０の先端をコア３６の外側から戻して、被覆電線３１間の隙間Ｇに通しながら（図４）、再びコア３６に通す（図５）。その後、コード３０の両端を互いに逆方向へ引っ張って（図６）、コア３６の左右で被覆電線３１が左右対称に巻き付けられるように形を整える（図７の（ａ））。以上の手順で、コア３６に対する被覆電線３１の１ターンの巻き付けが行われる。

また、上記１ターンの巻き付けを繰り返すことにより、図７の（ｂ）に示すような複数（この例は５）の巻き付け回数を実現することができる。片側での巻き付け回数は、２ターン以上７ターン以下が好ましい。１ターンではコモンモード電流抑制の効果が少ない。逆に７ターンを超えると浮遊のキャパシタンスが大きくなり、ＰＬＣ信号の出力も低下するので、好ましくない。また、７ターンを超えると、使用するコアを大きくせざるを得なくなり、重量も増大する。その結果、各被覆電線３１に過大なストレスが加わることも予想され、好ましくない。

図７の（ｂ）に示すような左右対称の巻き方はキャンセル巻きと呼ばれ、２本の被覆電線３１に互いに逆方向の電流を流すＰＬＣ信号に対しては、コア３６内で磁束がキャンセルされ、結果的にコア３６がないのと同じ状態になる。すなわち、当該チョークコイル３５は、ＰＬＣ信号に対しては何ら影響を与えず、信号を素通りさせる。一方、２本の被覆電線３１に対して同じ方向の電流となるコモンモード電流の場合、磁束が足し合わされて電流に対する大きな抵抗となる。この結果、コモンモード電流は抑制される。

なお、キャンセル巻きの他には、２本の被覆電線をペアのまま巻き付けるバイファイラ巻きがあるが、２〜７ターンのような少ない巻き数では電磁気的にバランスがとれた形にならないため、コモンモード電流抑制の効果が少ない。すなわち、少ない巻き数ではキャンセル巻きが好ましい。
バイファイラ巻きでコモンモード電流抑制に一定の効果を得るには、内外径の大きい磁性材料を使用して多くの巻き付け回数を必要とする。その結果、大きな寸法及び重量となり、電源コードの途中に設けるには適さない。

その後、図８に示すように、チョークコイル３５が樹脂モールドされ、モールド部３４となる。そして、コード３０の両端にそれぞれプラグ３２及びレセプタクル３３が取り付けられると、チョークコイル付き電源コード３の完成である。このような電源コード３のレセプタクル３３をＰＬＣモデム２に接続し、プラグ３２をコンセントに差し込むことによりＰＬＣモデム２には交流電源が供給され、電源コード３を通じての電力線通信が可能となる。また、ＰＬＣモデム２によるコモンモード電流の発生はチョークコイル３５により抑制される。

なお、前述のように、コード３０を開いて２本の被覆電線３１に分ける中心の位置は、電源コード３の中間位置よりもプラグ３２寄りの位置である。従って、チョークコイル３５の位置も、プラグ３２寄りの位置である。コモンモード電流の測定は、規定により、コンセントから一定の距離（１０ｃｍ）の箇所で行われる。測定点からチョークコイル３５までの距離が長いと、当該ＰＬＣモデム２が原因ではないコモンモード電流が測定の対象となってしまう場合があるが、電源コンセントに近い箇所にチョークコイル３５を設けることにより、他の機器に起因するコモンモード電流をなるべく排除して測定を行うことができるので、良い測定結果を得やすい。

図９は、チョークコイル３５の前後のコード３０にそれぞれ結び目３０ａを設けて、これらを樹脂モールドすることにより、電源コード３に加わる引っ張り力がチョークコイル３５に届きにくくして、チョークコイル３５の部分の強度を高めた一例を示す。

また、以上の説明では、リング状のコア３６を用いたが、これに代えて図１０に示すように円筒形のコア３７を用いてもよい。円筒形は、軸方向に長いリング状であると考えればリング状の一種でもあり、コア３７に対する巻き方の要領は、リング状のコアと同様である。円筒形のコア３７は軸方向に伸びることによりコア断面積を確保することができるので、リングよりも外径を小さくすることができ、被覆電線３１を巻いたときの全体的な外径方向へのふくらみを抑え、樹脂モールド部３４の外形をコンパクトにすることができる。また、コモンモード電流抑制効果は、被覆電線３１がコア３７に密着するほど良く、また、密着する長さが長いほど良いが、同じコア断面積であれば、密着する長さの確保が容易な点で、リングよりも円筒形の方がコモンモード電流の抑制効果が高い。なお、円筒以外に角筒（三角、四角、六角等）も使用可能である。

また、以上の説明では非分割構造のコアを用いたが、２分割構造のコアを用いることもできる。図１１は、２分割構造の円筒状のコア３８を開いた状態を示す図である。この場合は、例えば図示のように左右の半円筒型のコア３８に対して左右対称に被覆電線３１を巻けばよく、プラグ３２やレセプタクル３３を取り付けた状態からでも自在に巻き付けることが可能である。

なお、上記の実施形態では電源コード３の途中にチョークコイル３５を構成したが、電源コード３の終端であるプラグ３２やレセプタクル３３の内部に同様にチョークコイルを構成することも可能である。
また、上記実施形態では電源コード３は着脱可能なタイプとしたが、ＰＬＣモデム２内に直接接続される一体ものであってもよい。
また、上記実施形態では電源コード３の電線部分はビニル平型コードとしたが、その他のコードであってもよい（例えば、ビニルキャブタイヤコード等）。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

チョークコイル付き電源コードの製造過程におけるビニル平型コードを示す図である。 コードを途中で開いた状態を示す図である。 コードをコアに通した状態を示す斜視図である。 コアに通したコードの先端を戻して２本の被覆電線の隙間に入れる状態を示す斜視図である。 コードの先端を再びコアに通す状態を示す斜視図である。 コードの両端を引っ張って被覆電線をコアに巻き付ける状態を示す斜視図である。 （ａ）は、図６の状態から、コアの左右で被覆電線が左右対称に巻き付けられるように形を整えた状態の平面図であり、（ｂ）は複数回巻き付けて左右対称に形を整えた状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態による電力線通信装置すなわち、電力線通信装置本体としてのＰＬＣモデム及び、チョークコイル付き電源コードを示す図である。 図９の電源コードに結び目を付けた状態を示す図である。 図８のコアに代えて円筒形のコアを使用した図である。 分割構造のコアを開いた状態を示す図である。

符号の説明

１ 電力線通信装置
２ ＰＬＣモデム（電力線通信装置本体）
３ チョークコイル付き電源コード
３０ コード
３０ａ 結び目
３１ 被覆電線
３２ プラグ
３３ レセプタクル
３４ モールド部
３５ チョークコイル
３６，３７，３８ コア
Ｇ 隙間

Claims (7)

1. 電力線通信装置本体及びこれに交流電源を供給する電源コードを備えた電力線通信装置であって、
   前記電源コードをその一部で開いて２本の被覆電線とした状態における当該２本の被覆電線が、磁性材料によって形成されたコアに左右対称に巻き付けられることにより、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することを特徴とする電力線通信装置。
2. 前記コアはリング状又は円筒状であり、前記電源コードを途中で開いて２本の被覆電線としたものが当該コアに巻き付けられている請求項１記載の電力線通信装置。
3. 前記コアは２分割構造である請求項１記載の電力線通信装置。
4. 前記コアへの各被覆電線の巻き付けは、２ターン以上７ターン以下である請求項１記載の電力線通信装置。
5. 前記チョークコイルは、前記電源コードの中間点よりも、コンセントに差し込むプラグ寄りに設けられる請求項１記載の電力線通信装置。
6. 電力線通信装置本体に交流電源を供給する電源コードをその一部で開いて２本の被覆電線とした状態における当該２本の被覆電線が、磁性材料によって形成されたコアに左右対称に巻き付けられることにより、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成することを特徴とするチョークコイル付き電源コード。
7. 電力線通信装置本体に交流電源を供給するための電源コードを途中で開いて互いに隙間のある２本の被覆電線の状態とし、
   磁性材料によって形成されたリング状又は円筒状のコアを通した前記電源コードの先端を、当該コアの外側から戻して前記隙間に通しながら再び前記コアに通すことを１ターンとして、２本の前記被覆電線を前記コアに左右対称に巻き付け、コモンモード電流を抑制するチョークコイルを構成する
   ことを特徴とするチョークコイル付き電源コードの製造方法。

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