JP2008530964A5 - - Google Patents

Description

工作機械のアクティブ電磁互換性フィルタ

この出願は、工作機械や工業的動力工具装置において不望のノイズ成分を抑圧するアクティブ電気フィルタに関する。更に特に、専ら電気フィルタではなく、この出願は電気工作機械の主ライン或いは電気供給ラインの電磁互換性フィルタを扱う。

電磁互換性（ＥＭＣ）は今日の電気と電子工業における増加した臨界因子である。多数の電気回路や器具が存在し、無線周波数電磁干渉（ＲＦ ＥＭＩ）或いは他の回路や器具により発生された干渉を受けがちである。

電気装置における伝導ノイズと外乱は一般にノイズ発生装置或いはノイズ検知装置の主供給ラインにローパスＬＣフィルタを挿入することによって取り扱われる。そのようなフィルタは不望の周波数成分を無害レベルに減じる。従来のＬ、Ｔとｐｉフィルタトポロジーを包含する多くのフィルタトポロジーが使用され得る。

欧州特許出願公開第１０６９６７３号明細書（特許文献１）は受動要素から成る三相ノイズ抑圧フィルタの例を示す。

受動ＥＭＣフィルタは多数の出願において有効に証明されていた。しかしながら、この技術の欠点は、必要な減衰レベルを得るために高値コンデンサとインダクタンスはこの出願には必要とされている。生じるフィルタの寸法と価格は、特にコモンモードのノイズの高減衰が必要とされるときに、主としてこれら大きな成分によって決定される。さらに、漏れ電流がフィルタコンデンサの容量に直接に比例している。

電気工作機械は漏れ電流の問題に関する特殊な場合を示す。特に工作機械が、例えば電力出力で、安全装置である残留電流装置（ＲＣＤ）と併せて使用されるときに、その安全装置は所定の閾値を越える漏れ電流の検出により電力供給を自動的に遮断する。

この場合にＥＭＣにより誘導された無害の漏れ電流は工作機械のアースに対して可能な障害電流に加えて、ＲＣＤの閾値を効果的に減らす。このとき、ＲＣＤの時期尚早の介入がなされる。

工作機械との更なる関係は、しばしば火災保護規制が低レベルの許容漏れ電流を強いる。

ＥＭＣフィルタによりアースに対する漏れ電流はＹ濾過コンデンサの値を減少させることにより減らされ得る。しかしながら、これはフィルタの効率性に厳しく影響を与える。

フィルタチョークのインダクタンス値の増加は、Ｙコンデンサの低い値を補償できるが、しかしある範囲までである。より大きいインダクタンスは減衰を制限するより大きい漂遊コンデンサを有し、従来のものよりさらに高価で嵩張っている。さらに、大きなインダクタンスと小容量の組合せはフィルタの安定性を減衰させ、不望の共振振動源である。

上記問題は、三相の一つがアース電位である例えば日本の分配送電網により採用されたシステムような非対称三相システムの場合において敏感である。大きな漏れ電流は、スターセンター点とアースの間に接続された濾過コンデンサにおける漏れからこの構成において由来する。
欧州特許出願公開第１０６９６７３号明細書

本発明の目的は、低漏れ電流を実現する工作機械のＥＭＣフィルタを提供することである。

本発明の目的は、さらに、公知装置の生産費より安い生産費をもつ工作機械のＥＭＣフィルタを提供することである。

本発明の他の目的は、公知装置よりコンパクトである工作機械のＥＭＣフィルタを提供することである。

これらの目的は、添付独立した請求項の主題である装置によって達成され、任意且つ追加的有用な特徴が従属請求項に導入されている。

図１は、電流補償コイル１５と、相間コンデンサ１１と、二つのＹ相対アースコンデンサ１２とから成る公知タイプのＥＭＣ受動フィルタを表す。Ｙコンデンサ１２は主ラインに伝送されるコモンモード干渉の抑圧において有効であり、まだ、コンデンサは漏れ電流の重大な原因源である。

発明の一態様によると、ＥＭＣフィルタは従来の受動ＥＭＣフィルタにおけるように漏れ電流を増加することなしに、主ラインにより伝導される不望のＲＦ（無線周波数）のＥＭＩ（電磁波妨害）を抑圧するアクティブ要素を包含する。図２を参照すると、この発明によるＥＭＣフィルタは電流補償コイル１５と、アクティブ分岐モジュール３２とからなり、このアクティブ分岐モジュール３２は、アースに分岐され且つ工作機械３１に到達から防止されるＲＦ（無線周波数）のＥＭＩ成分の低インピーダンスを示す。アクティブ分岐モジュールの有効性は電子部の最終応答時間により周波数スペクトルの上部分に限定され得る。この場合に、無視し得る漏れを導入する二つの小さいＹコンデンサは高周波数減衰を改善するように加えられ得る。

図１と２に表現されたＥＭＣフィルタと工作機械は単相装置として示されている。しかしながら、三相或いは多相の装置とフィルタとが可能であり、本発明の範囲内に構成されていることが理解されている。

アクティブ分岐モジュール３２の例は図３を参照して議論されている。この例は三相回路を紹介される。発明の範囲内では、単相回路のための回路に、この三相回路を修正することが可能である。アクティブ分岐モジュール３２は、電力ライン３３ａ，３３ｂと３３ｃに現れる高周波数電圧成分、顕著なノイズを減衰させる容量性のバイパスとして働く。それはインピーダンス３７を通るＲＦ（無線周波数）のＥＭＩを分岐する二つの補充追従トランジスタ３４から成る。

アクティブ分岐モジュール３２の他の例は図７に表現されている。アクティブモジュール３２は、不望のノイズが期待される周波数においてアース電位に接近する電位で入力点７２を保持するように配列されている。コンデンサ７６ａ，７６ｂ、７６ｃと７７ａ，７７ｂ、７７ｃはアクティブ分岐の供給線の電圧デイバイダー（電圧分配部）を形成する。この方法では、アクティブ分岐モジュールは主電圧より低い電圧、例えば主電圧の半分で供給される。これは、幾つかの構成要素の破壊の場合にさえ、障害電流を無害レベルに減少させ、大きな漂遊インダクタンスを有するヒューズの使用を回避する。さらに、アクティブ分岐における装置電圧はコンデンサデイバイダー（コンデンサ電圧分配部）により管理可能なレベルに保持される。

前記例は、三相主供給の場合を参照する。しかしながら、本発明はこの配置に限定されていなく、本例は単相供給ラインで作用するように容易に修正され得る。

図４は本発明によるＥＭＣフィルタの他の態様を概略的に表す。フィルタは負インピーダンスコンバータ（ＮＩＣ）４２から成り、それにより変圧器の捲線４１と４４は電力ライン４５、４５’に現れるノイズに大きな直列インピーダンスとして現れる。図４の回路は、漏れ電流に無視し得る如く貢献する小さいＹコンデンサによって工作機械装置３１にＥＭＩの有効な濾過を可能とする。

有益には、この場合には、Ｙコンデンサは全体に全く省略される。ＮＩＣ回路はライン４０と４５におけるノイズを打ち消す電圧源として働く。

図５は電流センサー４７と４７’と、工作機械３１に働いたＥＭＩを打ち消すために、電力ライン４５と４５’においてノイズ修正電流を出すアクティブ回路４８とからなる本発明によるフィルタの他の態様を表す。回路４８と供給ライン４５と４５’の間の絶縁は絶縁コンデンサ４９と４９’により設けられている。電流センサー４７は例えば電力供給ライン４５に沿って循環するＲＦ（無線周波数）のＥＭＩを読み取る検出コイルから成る。

さらに、例え表現されないとしても、電流センサーの一つが省略され得て、態様では、ラインの一つのみが検知され得ることが理解されるべきである。他の態様では、電磁コイルは両電力ライン４５と４５’と接続されて、例えばコモンモードノイズ成分を検知する。

図６は、アクティブモジュール４８により発生された修正信号が、供給ライン４５と４５’と電磁的に接続する変圧器５０によって、供給ライン４５と４５’に送られる。この発明のフィルタの他の態様を表す。幾つかの形態の磁気コアと捲線ベイがこの目的に使用されることが理解されるべきである。この一つの有益な態様では、変圧器５０が電力ライン４５、４５’に関して電流補償インピーダンスを構成する。

図５と６の実施例の表現されなかった態様には、電流センサー４７と４７’が変圧器と、或いは、電圧センサーとしての検出コンデンサと置換可能である。同様に本発明のこれらの実施例は三相構造のために適用され得た。

回路４８がアースに直列に接続されていなく、必要に応じて完全に浮動され得たことが前記実施例の利点である。この方法では、漂遊漏れ電流の不望の可能性がさらに減少される。

発明のＥＭＣフィルタは、好ましくは、主供給ラインに接続された工作機械から成るシステムに包含され、前記ＥＭＣフィルタが前記供給ラインに沿って伝送されたＥＭＩの減衰を提供する。

公知タイプのＥＭＣ受動フィルタを表す。 本発明の一態様による工作機械に接続されたＥＭＣフィルタを表す。 図２のフィルタの有効部品を表す。 本発明の一態様による負インピーダンスコンバータから成るフィルタの簡略化線図を示す。 本発明の一態様による電流検出器から成るフィルタの簡略化線図を示す。 図５のフィルタの別態様を示す。 図２のフィルタの分岐モジュールの他の態様を示す。

１１．．．．相間コンデンサ
１２．．．．Ｙ相対アースコンデンサ
１５．．．．電流補償コイル
３１．．．．工作機械
３２．．．．アクティブ分岐モジュール
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ．．．電力ライン
３４．．．．トランジスタ
３７．．．．インピーダンス３７
４０．．．．電力ライン
４２．．．．負インピーダンスコンバータ（ＮＩＣ）
４１，４４．．．捲線
４５，４５’．．．電力ライン
４７，４７’．．．電流センサー
４８．．．．アクティブ回路
４９，４９’．．．コンデンサ
５０．．．．変圧器

Claims (5)

1. 電気工作機械（３１）或いは工業動力工具（３１）と前記電気工作機械の供給ラインに挿入されたＥＭＣフィルタとから成り、
   前記ＥＭＣフィルタが、少なくとも一つのインダクタンスと、無線周波数のＥＭＩ成分に対して低インピーダンスを表すアクティブ分岐モジュール（３２）とから成り、このアクティブ分岐モジュール（３２）が、供給ラインから伝導された不必要な無線周波数のＥＭＩ成分を抑制し、
   前記ＥＭＣフィルタは、前記供給ラインの電圧より低い電圧を前記アクティブ分岐モジュール（３２）に供給する電圧減少手段（７６ａ，７６ｂ、７６ｃ、７７ａ，７７ｂ、７７ｃ）から成ることを特徴とするシステム。
2. 前記電圧減少手段が、前記供給ラインの電圧より低い電圧を供給する容量性電圧デバイダーを包含することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＥＭＣフィルタは前記供給ラインに伝送されたコモンモードの干渉を抑圧するように配列されていることを特徴とする請求項１或いは２に記載のシステム。
4. 前記供給ラインは単相或いは三相主ラインであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記ＥＭＣフィルタはさらに相対アースコンデンサ（１２）から成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。