JP2014138016A - Noise absorption device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノイズ吸収装置に関する。 The present invention relates to a noise absorber.
従来、低周波域の低周波電流に高周波域のノイズ電流が重畳している場合、フェライトコアなどの円筒状もしくは環状の磁性体に電線を挿通したり、電線を巻回したりすることで、ノイズ電流の低減を図っている。このような技術としては、特許文献1に記載のものが知られている。 Conventionally, when a high-frequency noise current is superimposed on a low-frequency current in a low-frequency range, noise can be generated by inserting an electric wire through a cylindrical or annular magnetic body such as a ferrite core or winding the electric wire. The current is reduced. As such a technique, the one described in Patent Document 1 is known.
ところで、電線に大電流が流れる場合、磁性体が磁気飽和を起こし、インダクタとしての性能が低下することでインピーダンスが低下し、ノイズ電流を十分に低減させることができなくなってしまう。このため、電線に大電流を流す場合には、フェライトコアを大型化する必要があり、その対策が切望されていた。 By the way, when a large current flows through the electric wire, the magnetic material causes magnetic saturation, the performance as an inductor is lowered, the impedance is lowered, and the noise current cannot be sufficiently reduced. For this reason, when flowing a large current through the electric wire, it is necessary to increase the size of the ferrite core, and a countermeasure for this is eagerly desired.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、大電流を流す際にも、磁性体を大型化することなく、ノイズ電流を低減させることを目的とする。 The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to reduce noise current without enlarging a magnetic material even when a large current is passed.
上記の目的を達成するための手段として本発明は、メイン回路に設けられたノイズ吸収装置であって、前記メイン回路は、低周波域の電流量が同一で、かつ高周波域の電流量が偏るように高インピーダンス回路と低インピーダンス回路とに分割されており、前記高インピーダンス回路と前記低インピーダンス回路とは、環状の磁性体内において対向して配されているところに特徴を有する。 As a means for achieving the above object, the present invention is a noise absorber provided in a main circuit, wherein the main circuit has the same amount of current in a low frequency region and a biased amount of current in a high frequency region. Thus, the high impedance circuit and the low impedance circuit are divided, and the high impedance circuit and the low impedance circuit are characterized in that they are arranged to face each other in an annular magnetic body.
このような構成のノイズ吸収装置によると、低周波域の信号電流は、磁性体内おいて、それぞれの信号電流によって生じる磁束が互いに打ち消し合い、抵抗を受けずにそれぞれの回路を流れることになる。ところが、高周波域のノイズ電流の場合、高インピーダンス回路が抵抗として働くから、ノイズ電流は、低インピーダンス回路側に偏る。そして、磁性体内において、低インピーダンス回路で磁束が発生し、この磁束が磁性体内において磁気損失として熱に変換されることで、ノイズ電流が低減される。つまり、低周波域の低周波電流は抵抗を受けることなく、磁性体内を通過し、ノイズ電流のみが磁性体によって低減される。これにより、磁性体を大型化することなく、ノイズ電流を低減させることができる。 According to the noise absorbing device having such a configuration, the signal currents in the low frequency range in the magnetic body, the magnetic fluxes generated by the respective signal currents cancel each other and flow through each circuit without receiving resistance. However, in the case of a high-frequency noise current, the high-impedance circuit works as a resistor, so the noise current is biased toward the low-impedance circuit. A magnetic flux is generated in the magnetic body by a low impedance circuit, and the magnetic flux is converted into heat as a magnetic loss in the magnetic body, so that a noise current is reduced. That is, the low frequency current in the low frequency region passes through the magnetic body without receiving resistance, and only the noise current is reduced by the magnetic body. Thereby, a noise current can be reduced without increasing the size of the magnetic material.
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
前記低インピーダンス回路は、低インピーダンス導電体からなり、前記高インピーダンス回路は、前記低インピーダンス導電体と断面積が同一で、かつ前記低インピーダンス導電体に比べて表面積が小さい高インピーダンス導電体からなる構成としてもよい。
The following configuration is preferable as an embodiment of the present invention.
The low-impedance circuit is made of a low-impedance conductor, and the high-impedance circuit is made of a high-impedance conductor that has the same cross-sectional area as the low-impedance conductor and has a smaller surface area than the low-impedance conductor. It is good.
このような構成によると、両回路における導電体の断面積が同一となることで、両回路の低周波電流量を同一にすることができる。ところで、周波数が高いノイズ電流は表面に集中する、いわゆる表皮効果が生じる。したがって、導電体の表面積を小さくすることで、高インピーダンス回路を形成し、低インピーダンス回路側にノイズ電流の流れを偏らせることができる。これにより、ノイズ電流を磁性体内において低減させることができる。 According to such a configuration, since the cross-sectional areas of the conductors in both circuits are the same, the low frequency current amounts in both circuits can be made the same. By the way, a so-called skin effect occurs in which a noise current having a high frequency is concentrated on the surface. Therefore, by reducing the surface area of the conductor, a high impedance circuit can be formed and the flow of noise current can be biased toward the low impedance circuit. Thereby, noise current can be reduced in the magnetic body.
前記高インピーダンス導電体は、断面が円形状に形成されており、前記低インピーダンス導電体は、断面が扁平な角形状に形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、低インピーダンス導電体の表面積に比べて高インピーダンス導電体の表面積を小さくすることができる。
The high impedance conductor may have a circular cross section, and the low impedance conductor may have a square shape with a flat cross section.
According to such a configuration, the surface area of the high impedance conductor can be made smaller than the surface area of the low impedance conductor.
前記高インピーダンス導電体は、断面が円形状に形成されており、前記低インピーダンス導電体は、絶縁被覆によってそれぞれ覆われる複数の小径導電体からなる構成としてもよい。
このような構成によると、低インピーダンス導電体の表面積に比べて高インピーダンス導電体の表面積を小さくすることができる。
The high impedance conductor may have a circular cross section, and the low impedance conductor may include a plurality of small diameter conductors each covered with an insulating coating.
According to such a configuration, the surface area of the high impedance conductor can be made smaller than the surface area of the low impedance conductor.
前記高インピーダンス回路と前記低インピーダンス回路とは、断面積が同一の導電体からなり、前記高インピーダンス回路には、インダクタが設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、両回路における導電体の断面積が同一となることで、両回路の低周波電流量を同一にすることができる。また、コイルなどのインダクタを設けることで、高インピーダンス回路のインダクタンスを大きくし、周波数が高いほど電流が流れ難くすることができる。これにより、磁性体内においてノイズ電流を低減することができる。
The high impedance circuit and the low impedance circuit may be made of a conductor having the same cross-sectional area, and the high impedance circuit may be provided with an inductor.
According to such a configuration, since the cross-sectional areas of the conductors in both circuits are the same, the low frequency current amounts in both circuits can be made the same. Further, by providing an inductor such as a coil, the inductance of the high impedance circuit can be increased, and the current can be made difficult to flow as the frequency increases. Thereby, noise current can be reduced in the magnetic body.
本発明によれば、大電流を流す際にも、磁性体を大型化することなく、ノイズ電流を低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the noise current without enlarging the magnetic material even when a large current is passed.
<実施形態1>
本発明の実施形態1について図1乃至図4を参照して説明する。
本実施形態は、インバータ(図示せず)とモータ(図示せず)などを繋ぐメイン回路Wに設けられたノイズ吸収装置10を例示している。
メイン回路Wは、導電性を有する導電体の外周に絶縁被覆を被覆して構成されている。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
The present embodiment illustrates a
The main circuit W is configured by covering an outer periphery of a conductive conductor with an insulating coating.
ノイズ吸収装置10は、図1および図2に示すように、メイン回路Wを二分割して形成された高インピーダンス回路20および低インピーダンス回路30と、これらの回路20,30を内部に挿通する短円筒状のフェライトコア(「磁性体」の一例)40とを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
高インピーダンス回路20は、図3に示すように、断面円形状をなす円形導電体(「高インピーダンス導電体」の一例)21を絶縁被覆22で被覆した形態をなし、全長に亘ってほぼ同じ断面積とされている。
As shown in FIG. 3, the
低インピーダンス回路30は、図4に示すように、断面が扁平な角形状をなす角形導電体(「低インピーダンス導電体」の一例)31を絶縁被覆32によって全周を覆った形態をなし、全長に亘ってほぼ同じ面積とされている。また、角形導電体31は、断面積が円形導電体21とほぼ同じで、かつ表面積が円形導電体21に比べて大きく形成されている。なお、要部を分かりやすくするために、図1および図2については、高インピーダンス回路20および低インピーダンス回路30の絶縁被覆は図示省略している。
As shown in FIG. 4, the
フェライトコア40は、酸化鉄などを主成分とするセラミックス製の磁性体であって、フェライトコア40内にノイズ電流が流れる導電体を挿通させることで、ノイズ電流を低減させるものである。詳細には、フェライトコア40にノイズ電流を流すと、ノイズ電流から発生する磁界がフェライトコア40の持っている磁束を集める力によってコア内に集められる。そして、フェライトコア内に集められた磁気エネルギーは、フェライトの磁気損失によって熱に変換されて消費され、ノイズ電流が低減されるようになっている。
The
さて、フェライトコア40には、図1および図2に示すように、高インピーダンス回路20が一方の開口41(図2における図示上側の開口)から挿入されて他方の開口42(図2における図示下側の開口)から導出され、低インピーダンス回路30が他方の開口42(図2における図示下側の開口)から挿入されて一方の開口41(図2における図示上側の開口)から導出されている。そして、高インピーダンス回路20と低インピーダンス回路30とがフェライトコア40内において対向した形態で二本並んで配されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態のノイズ吸収装置10は、以上のような構成であって、その作用効果を説明する。
インバータは、交流電流を直流電流に変換し、トランジスタのスイッチングによりモータを可変速制御する。ところが、トランジスタの高速のオン・オフ制御により高周波域のノイズ電流が発生するため、低周波域の低周波電流にノイズ電流が重畳してしまう。このため、一般に、円筒又は環状のフェライトコア内に電線を挿通したり、電線を巻回したりすることで、ノイズ電流の低減を図る。しかしながら、電線を大電流が流れると、フェライトコアが磁気飽和を起こし、インダクタとしての性能が低下することでインピーダンスが低下し、ノイズ電流を十分に低減させることができなくなる虞がある。
The
The inverter converts alternating current into direct current, and controls the motor at a variable speed by switching transistors. However, since a high-frequency noise current is generated by high-speed on / off control of the transistor, the noise current is superimposed on the low-frequency low-frequency current. For this reason, generally, a noise current is reduced by inserting an electric wire into a cylindrical or annular ferrite core or winding the electric wire. However, when a large current flows through the electric wire, the ferrite core causes magnetic saturation, and the performance as an inductor is lowered, so that the impedance is lowered and the noise current cannot be sufficiently reduced.
ところが、本実施形態によると、高インピーダンス回路20における円形導電体21の断面積と、低インピーダンス回路30における角形導電体31の断面積とがほぼ同一に形成されているから、低周波電流は、両導電体21,31内をバランスよく一様に流れ、電流量が同一となる。すると、フェライトコア40内において生じるそれぞれの低周波電流の磁束は互いに打ち消され、低周波電流は、抵抗を受けずにフェライトコア40内を流れる。
However, according to the present embodiment, the cross-sectional area of the
一方、高周波域のノイズ電流は、導電体の表面に集中する、いわゆる表皮効果により、それぞれの導電体21,31の表面を流れる。このため、高インピーダンス回路20の円形導電体21は、低インピーダンス回路30の角形導電体31に比べて、円形導電体21の表面における電流密度が高くなる。そして、円形導電体21の表面におけるノイズ電流に対する抵抗が高くなり、ノイズ電流は低インピーダンス回路30に偏って流れる。すなわち、高周波域の電流量が低インピーダンス回路30に偏るアンバランスな状態となる。すると、フェライトコア40内において、低インピーダンス回路30を流れるノイズ電流の磁束は打ち消されることなく、フェライトコア40内において磁気損失として熱に変換される。
On the other hand, high-frequency noise currents flow on the surfaces of the
すなわち、低周波域の低周波電流は抵抗を受けることなくフェライトコア40内を通過し、ノイズ電流のみがフェライトコア40の抵抗を受けて低減される。これにより、大電流を流す場合においても、フェライトコア40を大型化することなく、ノイズ電流を低減させることができる。
That is, the low frequency current in the low frequency region passes through the
以上のように、本実施形態によると、メイン回路Wを高インピーダンス回路20と低インピーダンス回路30とに分流して、両回路20,30をフェライトコア内に対向して配置することで、ノイズ電流のみがフェライトコア40の抵抗を受けて低減されるようにすることができる。すなわち、ノイズ電流のみの低減を目的にフェライトコア40の大きさを設定することができるから、大電流を流す場合においても、フェライトコア40を大型化することなく、ノイズ電流を低減させることができる。
また、高インピーダンス回路20の円形導電体21と低インピーダンス回路30の角形導電体31との断面積を同一にしつつ、円形導電体21の表面積に比べて角形導電体31の表面積を大きくするだけで、高周波領域のノイズ電流のみを低インピーダンス回路30に偏らせることができるので、ノイズ吸収装置10を小型化する上で有効である。
As described above, according to the present embodiment, the main circuit W is divided into the
Further, the cross-sectional area of the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2について図5を参照して説明する。
実施形態2は、実施形態1における低インピーダンス回路30における角形導電体31および絶縁被覆32の形状を変更したものであって、実施形態1と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態1と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the shapes of the
実施形態2の低インピーダンス回路130は、複数の小径電線133を束ねた束電線135とされている。小径電線133は、断面円形状の小径導電体(「低インピーダンス導電体」の一例)131を絶縁被覆132によって覆った形態をなしており、小径電線133の小径導電体131における断面積を全て合わせたものが高インピーダンス回路20における円形導電体21の断面積とほぼ同一となるように設定されている。
The
すなわち、本実施形態によると、高インピーダンス回路20における円形導電体21と低インピーダンス回路130の束電線135における小径導電体131の総断面積を同一にしつつ、円形導電体21の表面積に比べて束電線135における小径導電体131の総表面積を格段に大きくすることができる。これにより、高周波領域のノイズ電流のみを低インピーダンス回路130に大きく偏らせることができるので、ノイズ吸収装置10を小型化する上で非常に有効である。
That is, according to the present embodiment, the total cross-sectional area of the
<実施形態3>
次に、本発明の実施形態3について図6を参照して説明する。
実施形態3のノイズ吸収装置210は、実施形態1における高インピーダンス回路20を変更したものであって、実施形態1と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態1と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
<Embodiment 3>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
The
実施形態3の高インピーダンス回路220は、同高インピーダンス回路220の途中位置にコイル(「インダクタ」の一例)223を有する構成とされている。
コイル223は、導電体を巻回した巻線構造とされており、巻数の二乗に比例してインダクタンスが大きくなることにより、高周波域の電流ほど流れにくくなっている。すなわち、高インピーダンス回路220におけるノイズ電流の流れを低減させることができる。
これにより、高周波域のノイズ電流の流れを低インピーダンス回路30へ偏らせ、フェライトコア40によりノイズ電流のみを低減することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
The
The
Thereby, the flow of noise current in the high frequency range can be biased toward the
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1)上記実施形態では、環状のフェライトコア40を適用させた構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、円筒状のフェライトコアや一対の半割体からなる円筒状のフェライトコアを適用させてもよく、シート状の磁性体を円筒状に構成してもよい。
(2)上記実施形態2では、小径電線133を束ねた束電線135を用いた構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、複数の導電体が絶縁被覆などによって一括して覆われたフラット状の束電線(フラットケーブル)を用いてもよい。
(3)上記実施形態3では、導電体を巻回したコイル223をインダクタとして高インピーダンス回路220に設けた構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、フェライトと導電材料とを積層した積層インダクタやフィルム状のチップインダクタを高インピーダンス回路に設けた構成としてもよい。
(1) In the said embodiment, although it was set as the structure which applied the cyclic |
(2) In the second embodiment, the bundled
(3) In the third embodiment, the
10,210:ノイズ吸収装置
20,220:高インピーダンス回路
21:円形導電体(高インピーダンス導電体)
30,130:低インピーダンス回路
31:角形導電体(低インピーダンス導電体)
40:フェライトコア(磁性体)
131:束電線の小径導電体(低インピーダンス導電体)
223:コイル(インダクタ)
W:メイン回路
10, 210:
30, 130: Low impedance circuit 31: Rectangular conductor (low impedance conductor)
40: Ferrite core (magnetic material)
131: Small-diameter conductor of bundled wire (low impedance conductor)
223: Coil (inductor)
W: Main circuit
Claims (5)
前記メイン回路は、低周波域の電流量が同一で、かつ高周波域の電流量が偏るように高インピーダンス回路と低インピーダンス回路とに分割されており、
前記高インピーダンス回路と前記低インピーダンス回路とは、環状の磁性体内において対向して配されているノイズ吸収装置。 A noise absorber provided in the main circuit,
The main circuit is divided into a high impedance circuit and a low impedance circuit so that the current amount in the low frequency region is the same and the current amount in the high frequency region is biased,
The high-impedance circuit and the low-impedance circuit are noise absorbers arranged to face each other in an annular magnetic body.
前記高インピーダンス回路は、前記低インピーダンス導電体と断面積が同一で、かつ前記低インピーダンス導電体に比べて表面積が小さい高インピーダンス導電体からなる請求項1記載のノイズ吸収装置。 The low impedance circuit is made of a low impedance conductor,
2. The noise absorbing device according to claim 1, wherein the high impedance circuit comprises a high impedance conductor having the same cross-sectional area as the low impedance conductor and a smaller surface area than the low impedance conductor.
前記低インピーダンス導電体は、断面が扁平な角形状に形成されている請求項2記載のノイズ吸収装置。 The high impedance conductor has a circular cross section,
The noise absorbing device according to claim 2, wherein the low impedance conductor is formed in a square shape with a flat cross section.
前記低インピーダンス導電体は、絶縁被覆によってそれぞれ覆われる複数の小径導電体からなる請求項2記載のノイズ吸収装置。 The high impedance conductor has a circular cross section,
The noise absorbing device according to claim 2, wherein the low impedance conductor includes a plurality of small diameter conductors each covered with an insulating coating.
前記高インピーダンス回路には、インダクタが設けられている請求項1記載のノイズ吸収装置。 The high impedance circuit and the low impedance circuit are made of a conductor having the same cross-sectional area,
The noise absorber according to claim 1, wherein the high impedance circuit is provided with an inductor.
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