JP3767165B2 - ノイズフィルタ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ノイズを発生する電気機器の入力側または、出力側に設けるノイズフィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ノイズを発生する電気機器としては、内部でノイズを発生し、電源ラインにノイズを出すもの、また出力に接続する負荷または負荷に接続する電線からノイズを発生するものがあり、インバータ、サーボ、オーディオアンプ、増幅器、高周波発生器やテレビ、ラジオ、電気自動車駆動電源、コンピュータ等、種々の電気利用装置が該当する。ノイズを発生する電気機器として、家庭用および産業用に広く使用されているインバータを例に以下説明する。
【0003】
図13は従来のインバータの外形を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。図において、30はインバータ、31はインバータ本体、32は放熱フィン、33は冷却ファン、34は開閉カバーである。
図14は従来のインバータの外部との接続用端子の配列を示す図で、(a)は上述の図13の開閉カバー34を外した状態を示した図、(b)は接続用端子と外部(つまり、交流電源を入力とし、モータ等の負荷を出力とする。)との接続を示した図である。図において、TB1,TB2,TB3は端子台である。
図15は従来のインバータの端子結線図である。
【0004】
上述の図13乃至図15に示したインバータにおいて、特に、ノイズ強度が高い場所は、主回路用端子部であり、交流電源入力用端子R,S,Tと、負荷への出力用端子U,V,Wには、ノイズ低減用としてノイズフィルタが使用されている。
【0005】
図16は、従来例としてのノイズフィルタをインバータに取り付けた図である。図において、30はインバータ、31はインバータ本体、32は放熱フィン、33は冷却ファン、35はノイズフィルタである。一般にノイズフィルタは、例えば特開平1−117663号公報に記載されたもので、インダクタ素子、コンデンサを全てノイズフィルタのケース内に装入した構造のものである。
【0006】
図17は、従来例としてのインバータ装置を示す図で、特開平8−98529号公報に記載されたものである。図において、101はインバータ部、102はインバータ部101のケース、103はフィルタ部、104はフィルタ部103のケース、105は冷却フィン、106,107はインバータ部101の端子台、108,109はフィルタ部103の端子台、110は導体バー、111はインバータ部101の取付用ネジ、112はフィルタ部の取付用ネジ、113はアース端子となるネジである。
【0007】
これは、冷却フィンを基台として、この上にユニット化されたインバータ部とフィルタ部を搭載し、導体バーを用いてインバータ部の端子台とフィルタ部の端子台とを接続したものである。
【0008】
図18は、従来例としての端子台及びそれを用いた制御機器を示す図で、特開平8−308250号公報に記載されたものである。図において、120はインバータ、121はインバータ120の端子台、122はインバータ120の雌端子、123はノイズフィルタ等の付加装置、124は付加装置123の雌端子、125は付加装置123の雄端子、126はインバータ120の放熱フィン、127は付加装置123の放熱フィン、128は交流電源、129はモータである。
【0009】
これは、インバータに雌端子を備えた端子台を具備し、付加装置に雄端子と雌端子とを具備して、インバータと付加装置との接続を、付加装置の雄端子を端子台の雌端子に装着することにより接続され、かつ、インバータと付加装置とが密着してなされることとしたものである。
【0010】
上述の従来のノイズフィルタは、インバータの周辺装置として単体の製品であり、インダクタ素子、コンデンサを全てケース内に装入しているので、小型化が困難であり、インバータの小型化がそのまま、インバータおよびノイズフィルタ等のインバータの周辺装置を取り付ける制御盤の小型化に結びつかないという問題点があった。
【0011】
図19は、従来例としてのノイズフィルタを示す図で、特開平7−22886号公報に記載された交流電源と電子機器との間に挿入するノイズフィルタである。図において、39はノイズフィルタ、40は磁性体のコア、41はクッション、42,43,44は電線、45は入力部、46は出力部、47は被覆、48は磁性チューブである。クッション41は、ゴムやスポンジ等の弾力性のある材料でできているリング状の緩衝材である。磁性体のコア40は、フェライトやアモルファス等の磁性体のリング状になったトロイダルコアであり、磁路を電線42,43,44の周囲方向に構成する。被覆47は、ゴムやビニール等の伸縮性のある材料かまたは繊維を編んだものを使用する。磁性チューブ48は、クッション41及び被覆47が伸縮するので自在に曲げることができる。
【0012】
また、51,52,53は入力端子、54,55,56は出力端子、C1,C2,C3は入力端子51,52,53の相互間に接続されるコンデンサ、C4,C5,C6は出力端子54,55,56の相互間に接続されるコンデンサ、C7,C8,C9は出力端子54,55,56とアース端子E間に接続されるコンデンサである。磁性チューブ48は、コモンモードチョークコイルを構成し、入力端子51,52,53の相互間に接続されるコンデンサC1,C2,C3と出力端子54,55,56の相互間に接続されるコンデンサC4,C5,C6および出力端子54,55,56とアース端子E間に接続されるコンデンサC7,C8,C9により、ノイズフィルタ39を構成する。
【0013】
このノイズフィルタは、離れた距離の入力端子と出力端子をそれぞれ接続する電線を、磁性体の磁路が電線の周囲方向に構成される屈曲構造の磁性チューブに通したものである。このノイズフィルタは、自在に曲げることができるので、入力部と出力部が異なる位置に設定することができ、配線の一部として使用できるので、省スペースであり、ノイズフィルタを組み込む装置の組み立てコストが安くなる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のノイズフィルタは、自在に曲げることができ、入力部と出力部が異なる位置に設定することができるので、配線の一部として使用できるが、インバータ等の電気機器に取り付ける場合においては、ノイズフィルタの出力部または入力部はインバータ等の電気機器とは別途に取り付けねばならないという問題点があった。
【0015】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電気機器に付属するノイズフィルタを小型にするとともに、電気機器や交流電源への接続を容易にすることができるノイズフィルタを得ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明におけるノイズフィルタは、各線間にそれぞれ入れる相間コンデンサと各線とアース間に入れる接地コンデンサとで構成されるとともに、電気機器の固定部分と接続するアース用端子片およびこの電気機器の端子台と接続する電源用端子片を有しこの電気機器に取り付けられる第1のコンデンサユニットと、各線間にそれぞれ相間コンデンサで構成され、外部交流電源およびアースまたは負荷およびアースを接続する端子台を具備する第2のコンデンサユニットと、少なくとも2以上のリング状の磁性体コアと、第1のコンデンサユニットおよび第2のコンデンサユニットを経由して、電気機器と外部交流電源または負荷とを接続する電源線と、を備え、前記第1のコンデンサユニットおよび前記第2のコンデンサユニット間において、前記磁性体コアを間隔を空けて配置するとともに、前記電源線一本毎を前記磁性体コア通すことによりノーマルモードコイルを構成した部分と、前記磁性体コアを間隔を空けて配置するとともに、前記電源線を前記磁性体コアに通すことによりコモンモードコイルを構成した部分と、を有するようにしたものである。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
また、この発明におけるノイズフィルタは、少なくとも1個以上のリング状のクッションを備え、磁性体コアをクッションを挟んで配置するとともに、電源線を磁性体コアおよびクッションに通すことによりコモンモードコイルを構成した部分と、を有するものである。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【発明の実施の形態】
参考例1.
図1はこの発明の参考例1に係るノイズフィルタの構成図である。図において、1は各線間にそれぞれ入れる相間コンデンサ(以後、Xコンと記す)と各線とアース間に入れる接地コンデンサ(以後、Yコンと記す)とで構成されるとともに、端子片を有し、インバータなどの電気機器(図示せず)の端子台およびこの電気機器の固定部分に取り付けられる第1のコンデンサユニット、2はXコンで構成され、外部交流電源(図示せず)およびアース(図示せず)または負荷(図示せず)およびアース(図示せず)を接続する端子台を具備する第2のコンデンサユニット、3はアモルファスコアやフェライトコア等で構成されるリング状の磁性体コア、4はスポンジやゴム、バネ等で構成されるクッション、5は第1のコンデンサユニット1および第2のコンデンサユニット2を経由して、電気機器と外部交流電源または負荷とを接続する電源線、6は複数の磁性体コア3およびクッション4から構成され、電源線5を通すことによりコモンモードコイルを構成する磁性体チューブである。また、7は電気機器と接続する電源R,S,Tの端子片、8は電気機器と接続するアースEの端子片、9は外部交流電源およびアースを接続するR,S,T,Eの端子台である。
【0030】
参考例1における磁性チューブ6は、コモンモードチョークコイルとしての働きをする。XコンやYコンを内蔵し端子台として構成したコンデンサユニット1,2と、電源線5を通した磁性チューブ6との構成により、ノイズフィルタと同等の動作をすることができる。
【0031】
図2はこの発明の参考例1に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜9は図1と同様であり、説明を省略する。また、11aは電気機器としてのインバータ、12はインバータ11aの入力端子台、13はインバータ11aの放熱フィン、14は外部交流電源である。図2は、図1に示したノイズフィルタをインバータ11aと外部交流電源14との間に取り付けたもので、コンデンサユニット1の端子片7,8はインバータ11aの入力端子台12及び放熱フィン13等の固定部分に取り付けられ、コンデンサユニット2の端子台9に外部交流電源14およびアースを接続する。
【0032】
図3はこの発明の参考例1に係るノイズフィルタの配線図である。図において、1〜3、6、11a、14、15は図2と同様であり、その説明を省略する。R1,S1,T1,E1はコンデンサユニット2の電源用端子およびアース用端子、R2,S2,T2,E2はコンデンサユニット1の電源用端子およびアース用端子である。
【0033】
参考例1におけるノイズフィルタを構成する磁性チューブ6は、自由に曲げることができるので、インバータ11a並びに周辺機器としてのノーフューズブレーカ(図示せず)および電磁接触器(図示せず)などの制御盤内の配置の空スペースを利用して配線することができ、実質的に制御盤が小型になる。また、コンデンサユニット1,2にXコンやYコンを内蔵し端子台として構成したので、配線しやすく、さらにコンデンサユニット1を、インバータ11aの入力端子台12及び筐体または放熱フィン13にねじ止め等で固定できるようにすれば、速やかに装着でき、配線も短時間で行うことができる。
【0034】
上述の説明においては、磁性体コアをクッションを挟んで配置するとともに、電源線を磁性体コアおよびクッションに通すことによりコモンモードコイルを構成した例を示したが、磁性体コアを間隔を空けて配置するとともに、電源線を磁性体コアに通すことによりコモンモードコイルを構成してもよい。
【0035】
インバータに付属するノイズフィルタを、自在に屈曲する磁性チューブと、入力側および出力側に設けたコンデンサユニットにより構成したので、制御盤のスペースを有効に利用できるとともにインバータに付属するコンデンサユニットを小さくでき、入力側のコンデンサユニットは端子台を取り付けることにより交流電源を接続しやすくし、外観上も特にノイズフィルタとして目立たないきれいな配線ができる。
【0036】
参考例2.
図4は、この発明の参考例2に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、2〜6、9、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。11bはインバータ、15,16はXコン、Yコン等のコンデンサで、第3のコンデンサユニットはインバータ11b内に内蔵されたXコン、Yコン等のコンデンサ15,16で構成される。
参考例2は、参考例1においてコンデンサユニット1に内蔵されたXコン、Yコン等のコンデンサをインバータ11b内に内蔵するようにしたもので、コンデンサユニット1が不要になるので、さらに小型に構成できる。
【0037】
参考例3.
図5は、この発明の参考例3に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。17は磁性チューブ6に伸縮性のある柔らかいチューブを被せたものである。磁性チューブ6の磁性体3、クッション4を安定に保持できるとともに、外観が良くなる。
【0038】
参考例4.
図6は、この発明の参考例4に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。18は磁性チューブ6に添わせて付けるアース線である。インバータ11a及びコンデンサユニット2は、一般に同一の制御盤内に取り付けられ、取り付ける面はアース電位であることが多いが、参考例4はインバータ11aの取り付け部とコンデンサユニット2の取り付け部が絶縁されている場合に有効である。
【0039】
参考例5.
図7は、この発明の参考例5に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。19は磁性チューブ6を覆う導体の網である。導体の網19で磁性チューブ6を覆ったので、シールド効果があり、またアース線の作用を持たせることができる。
【0040】
実施の形態
図8は、この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜5、7〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。上述の参考例1〜5においては、磁性体3に電源線5を全て通した例を示したが、実施の形態では磁性体3に電源線5を全て通した箇所と磁性体3にそれぞれの電源線5を一本毎に通した箇所とで構成するようにしたものである。磁性体3にそれぞれの電源線5を一本毎に通した箇所はノーマルモードのコアとして作用するので、磁性体3に電源線5を全て通した箇所のコモンモード作用と一体に組むことにより特性の良いノイズフィルタを構成できる。
【0041】
実施の形態
図9は、この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1〜5、7〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。20はXコン(またはYコン)で構成され、モータ22およびアースを接続する端子台21を具備するコンデンサユニットである。実施の形態インバータ11aの入力側と交流電源14との間に設けるノイズフィルタと、インバータ11aの出力に接続するモータ22との間に設けるノイズフィルタとの双方で構成したものである。
【0042】
図10は、この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの配線図である。図において、1〜3、11a、14、20、22は図9と同様であり、その説明を省略する。R1,S1,T1,E1はコンデンサユニット2の電源用端子およびアース用端子、R2,S2,T2,E2はコンデンサユニット1の電源用端子およびアース用端子、U1,V1,W1はインバータ11aの出力端子、U2,V2,W2,Eはコンデンサユニット20の出力端子およびアース用端子である。
【0043】
インバータ11a,11bと交流電源14との接続は、上述の参考例1〜5に記載のコモンモード作用のノイズフィルタを経由して接続し、インバータ11aとモータ22との接続は、上述の実施の形態に記載のノーマルモードおよびコモンモード作用のノイズフィルタを経由して接続したもので、インバータ11aの高周波ノイズを低減するためノイズフィルタを構成する。一般に、インバータ11aの出力端子U1、V1、W1にはXコンYコンは設けないが、小さな静電容量であれば使用することができる。
【0044】
参考例6.
図11は、この発明の参考例6に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1、2、5、7〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。
上述の参考例1〜5および実施の形態1、2では、磁性体3やクッション4を使用して磁性チューブ6とした例を示したが、参考例6ではコンデンサユニット1とコンデンサユニット2との間を接続する電源線5がある程度長くなると、それ自身が持つインダクタンスが大きくなることを利用して、磁性体3やクッション4を使用せず電源線5のみとしたものである。
【0045】
電源線5は編んだり、所々を縛ったりすることによりばらばらにならずにフレキシブルな磁性チューブとして作用し、しかも非常に安価に製造できる。また、電源線5を柔軟なチューブ(シリコンチューブ、ビニールチューブ等)で覆うことにより外観も良くなる。
【0046】
参考例7.
図12は、この発明の参考例7に係るノイズフィルタの取り付け図である。図において、1、2、7〜9、11a、12〜14は図2と同様であり、その説明を省略する。23はプラスチック等の容器に収納された磁性体である。
プラスチック等の容器に収納された磁性体23を複数個連結することにより構成したので、柔軟に屈曲させることが可能な磁性チューブを得ることができる。また、プラスチック等の容器に収納された磁性体23として開閉可能な構造のも
の利用することで、配線後であっても装着できるので、ノイズフィルタが容易に構成できる。
【0047】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【0048】
電源線を、間隔を空けて配置した磁性体コアに通すことによりコモンモードコイルを構成したので、制御盤内の配置の空スペースを利用して配線することができ、さらにコンデンサユニット1を電気機器の固定部分と接続するアース用端子片およびこの電気機器の端子台と接続する電源用端子片を有する構成とし、電気機器に固定し、一体化するようにしたので、制御盤を小型化することができる。
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
さらに、磁性体に電源線を全て通した箇所と磁性体にそれぞれの電源線を一本毎に通した箇所とで構成するようにしたので、磁性体にそれぞれの電源線を一本毎に通した箇所はノーマルモードのコアとして作用するので、磁性体に電源線を全て通した箇所のコモンモード作用と一体に組むことにより特性の良いノイズフィルタを構成できる。
【0053】
また、電源線をクッションを挟んで配置した磁性体コアに通すことによりコモンモードコイルを構成したので、制御盤内の配置の空スペースを利用して配線することができる。
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の参考例1に係るノイズフィルタの構成図である。
【図2】 この発明の参考例1に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図3】 この発明の参考例1に係るノイズフィルタの配線図である。
【図4】 この発明の参考例2とに係るノイズフィルタおよびインバータを制御盤内に取り付けた状態を示す図である。
【図5】 この発明の参考例3に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図6】 この発明の参考例4に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図7】 この発明の参考例5に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図8】 この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図9】 この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図10】 この発明の実施の形態に係るノイズフィルタの配線図である。
【図11】 この発明の参考例6に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図12】 この発明の参考例7に係るノイズフィルタの取り付け図である。
【図13】 従来のインバータの外形を示す図である。
【図14】 従来のインバータの外部との接続用端子の配列を示す図である。
【図15】 従来のインバータの端子結線図である。
【図16】 従来例としてのノイズフィルタをインバータに取り付けた図である。
【図17】 従来例としてのインバータ装置を示す図である。
【図18】 従来例としての端子台及びそれを用いた制御機器を示す図である。
【図19】 従来例としてのノイズフィルタを示す図である。
【符号の説明】
1 第1のコンデンサユニット、 2 第2のコンデンサユニット、 3 リング状の磁性体コア、 4 クッション、 5 電源線、 6 磁性体チューブ、 7 電源R,S,Tの端子片、 8 アースEの端子片、 9 R,S,T,Eの端子台、 11a,11b インバータ、 12 入力端子台、 13 放熱フィン、 14 外部交流電源、 15,16 第3のコンデンサユニットを構成するXコン、Yコン等のコンデンサ、 17 伸縮性のある柔らかいチューブ、 18 アース線、 19 導体の網、 20 コンデンサユニット、 21 端子台、 22 モータ、 23 プラスチック等の容器に収納された磁性体、 R1,S1,T1,E1 コンデンサユニット2の電源用端子およびアース用端子、 R2,S2,T2,E2 コンデンサユニット1の電源用端子およびアース用端子、 U1,V1,W1 インバータ11aの出力端子、 U2,V2,W2,E コンデンサユニット20の出力端子およびアース用端子、 30 インバータ、 31 インバータ本体、 32 放熱フィン、 33 冷却ファン、 34 開閉カバー、 35 ノイズフィルタ、 39 ノイズフィルタ、 40 磁性体のコア、 41 クッション、 42,43,44 電線、 45 入力部、 46 出力部、 47 被覆、 48 磁性チューブ、 51,52,53 入力端子、 54,55,56 出力端子、 101 インバータ部、 102 インバータ部101のケース、 103 フィルタ部、 104 フィルタ部103のケース、 105 冷却フィン、 106,107 インバータ部101の端子台、 108,109 フィルタ部103の端子台、 110 導体バー、 111 インバータ部101の取付用ネジ、 112 フィルタ部の取付用ネジ、 113 アース端子となるネジ、 120 インバータ、 121 インバータ120の端子台、 122 インバータ120の雌端子、 123 ノイズフィルタ等の付加装置、 124 付加装置123の雌端子、 125 付加装置123の雄端子、 126 インバータ120の放熱フィン、 127 付加装置123の放熱フィン、 128 交流電源、 129 モータ、 C1,C2,C3 入力端子51,52,53の相互間に接続されるコンデンサ、 C4,C5,C6 出力端子54,55,56の相互間に接続されるコンデンサ、 C7,C8,C9 出力端子54,55,56とアース端子E間に接続されるコンデンサ、 TB1,TB2,TB3 インバータ30の端子台。

Claims (2)

  1. 各線間にそれぞれ入れる相間コンデンサと各線とアース間に入れる接地コンデンサとで構成されるとともに、電気機器の固定部分と接続するアース用端子片およびこの電気機器の端子台と接続する電源用端子片を有しこの電気機器に取り付けられる第1のコンデンサユニットと、
    各線間にそれぞれ相間コンデンサで構成され、外部交流電源およびアースまたは負荷およびアースを接続する端子台を具備する第2のコンデンサユニットと、
    少なくとも2以上のリング状の磁性体コアと、前記第1のコンデンサユニットおよび前記第2のコンデンサユニットを経由して、前記電気機器と前記外部交流電源または前記負荷とを接続する電源線と、を備え、
    前記第1のコンデンサユニットおよび前記第2のコンデンサユニット間において、
    前記磁性体コアを間隔を空けて配置するとともに、前記電源線一本毎を前記磁性体コア通すことによりノーマルモードコイルを構成した部分と、前記磁性体コアを間隔を空けて配置するとともに、前記電源線を前記磁性体コアに通すことによりコモンモードコイルを構成した部分と、を有することを特徴とするノイズフィルタ。
  2. 少なくとも1個以上のリング状のクッションを備え、前記磁性体コアを前記クッションを挟んで配置するとともに、前記電源線を前記磁性体コアおよび前記クッションに通すことによりコモンモードコイルを構成したことを特徴とする請求項1に記載のノイズフィルタ。
JP10461698A 1998-04-15 1998-04-15 ノイズフィルタ Expired - Fee Related JP3767165B2 (ja)

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