JP5191118B2 - 障害波遮断変圧器 - Google Patents
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Description
本発明は、１次巻線と２次巻線と鉄心を含んで構成された露出鉄心型の障害波遮断変圧器の放射ノイズの侵入防止構造に関する。
障害波遮断変圧器は、１次と２次のコイルを密接させず引き離し、コイル内の空心と周辺の空間を通る磁束が互いに鎖交し難い位置に配置すること、各コイルと端子やリード線などのすべての導電部を遮へい体ですき間なく覆い、電力の伝達方向に対して設け、接地導体や相手機器のグランドに、低インピーダンスで接続できる構造であること、及び、鉄心の実効透磁率が電力用周波では高く高周波になるに従いできるだけ急速に低下する材質と形状であることの３つの条件を備えているものである。障害波遮断変圧器は、１次と２次のコイルが主として同軸異心、異軸異心、異軸異心ツイストのいずれかの配置となっている。
これに対して、絶縁トランス或いはシールドトランスとも呼ばれる通常の電源トランスは、障害波遮断変圧器と異なり、１次と２次のコイルが互いに軸心を共有して重なり合った同軸同心に配置されているため１次コイルの磁束は即２次コイルの磁束になってしまい、高周波磁束の弁別はできない。また、通常の電源トランスがシールドトランスであった場合のシールドは、１次と２次のコイル間や外周に設けただけにすぎず、これで高周波を取り除くことは殆ど不可能である。そこで、各コイルと端子やリード線などのすべての導電部は、遮へい体で隙間なく覆わなければならない。
線路を伝播するノイズを阻止する障害波遮断変圧器は、例えば実公昭６０−１７８８２号公報（特許文献１）に開示されている如く、各巻線の内外上下全周面をそれぞれ一定厚の導電板で均一に包覆した１次巻線と２次巻線を、高周波実効透磁率の低い鉄心の中央軸に装着するとともに、両巻線の間に隔離間隙を形成した構造である。
また、空間を伝搬する放射ノイズに対しては、障害波遮断変圧器を含めてノイズ発生源や機器を導電性材料で完全に覆って電磁波シールドすることで、放射ノイズの侵入を防止している。障害波遮断変圧器の１次巻線及び２次巻線などの全ての導電部分は、導電性材料によって全体が隙間なく覆われていて、放射ノイズが直接侵入してくるのを防いでいる。放射ノイズの侵入防止手段を施した従来の障害波遮断変圧器は、障害波遮断変圧器本体を導電性材料のケースに収納した障害波遮断変圧器と、露出鉄心型の障害波遮断変圧器の２つに大別できる。
上記の露出鉄心型の障害波遮断変圧器は、図６、図７又は図８に示す如く、鉄心１３の両側の１次巻線及び２次巻線などの全ての導電部分を左右の導電性材料の合せカバー１４，１５で覆い、鉄心１３は導電性材料のカバーで覆わないで露出したままにした構造の障害波遮断変圧器である。換言すれば、上記の露出鉄心型の障害波遮断変圧器は、導電性の鉄心１３を１次巻線及び２次巻線の電磁波シールドの一部として利用した障害波遮断変圧器である。この露出鉄心型の障害波遮断変圧器は産業界で広く使われており、放射ノイズの侵入防止効果は実用的なレベルにあることが実証されている。しかしながら、近年、障害波遮断変圧器の放射ノイズの侵入防止効果を更に向上させることが要求されてきた。
ところで障害波遮断作用を有しない変圧器においては、従来から鉄心の周囲に筒状カバーを装着することが行われている。例えば、実開昭５４−１９９２１号公報（特許文献２）の第２頁第５行目〜同第８行目には、トランス本体の鉄心の周側面に、帯状の珪素鋼板を四角枠状に折曲形成してなるシールド枠としてのハムプルーフベルトを巻装した電源トランスが記載されている。そして、上記ハムプルーフベルトは電源トランスのリーケージフラックスの増大を防止するためのものである旨も記載されている。また、特開平８−１５３６３６号公報（特許文献３）の図１には、開口部を有し、かつ一部が開放されたほぼロ字状のハムプルーフベルトを押し広げて鉄心の外周に装着し、このハムプルーフベルトの上部からコ字型形状のベルトで取付金具を介して締め付け固定する構造とした小型変圧器が記載されている。そして、その第２頁左欄第１７行目〜同第２０行目には、上記小型変圧器は磁束の漏れを防止すべく鉄心の外周に磁気遮蔽用のハムプルーフベルトを巻装したものである旨も記載されている。要するに、鉄心の周囲に珪素鋼板などの磁性体の筒状カバーを巻装して、漏洩磁束の外部への遮断を実現した変圧器は従来から存在している。
実公昭６０−１７８８２号公報
実開昭５４−１９９２１号公報
特開平８−１５３６３６号公報
株式会社電研精機研究所の総合カタログ「ノイズカットトランス 障害波遮断変圧器」第１０頁「ＮＣＴ−Ｉ１型」「ＮＣＴ−Ｉ２型」
本発明が解決しようとする課題は、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバーで鉄心から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を前記鉄心の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器の１次巻線及び２次巻線などの全ての導電部分への放射ノイズの侵入防止効果を大幅に向上させた信頼性の高い障害波遮断変圧器を提供することである。
上記課題を解決するために、従来の露出鉄心型の障害波遮断変圧器の鉄心の電磁波遮断効果に着目した。即ち、従来の露出鉄心型の障害波遮断変圧器において、鉄心部は導電性材料であり、厚さも合せカバーの厚さよりも遥かに大きいため、電磁波シールド効果が十分あると認識されている業界の常識に、本発明者達は疑問を持ち、確認のための実験を行った。その結果、従来の露出鉄心型の障害波遮断変圧器の鉄心の電磁波遮断効果は十分なものではないことを確認した。
そして、上記課題を解決するために、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバーで鉄心から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を前記鉄心の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器において、前記カップ状導電性合わせカバーから露出している鉄心の外周面を非磁性体の導電性筒状カバーで被覆した。
本発明により、鉄心部の放射ノイズの侵入防止効果が顕著に向上し、これによって障害波遮断変圧器の１次巻線及び２次巻線などの全ての導電部分への放射ノイズの侵入防止効果を大幅に向上させた信頼性の高い障害波遮断変圧器が提供された。
本発明は、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバーで鉄心から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を前記鉄心の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、前記カップ状導電性合わせカバーから露出している鉄心の外周面を非磁性体の導電性筒状カバーで被覆したことを特徴とする障害波遮断変圧器である。
本発明の第１実施例の障害波遮断変圧器は、図１の斜視図に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。
換言すれば、図６に示す第１の従来の障害波遮断変圧器において、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。そして、非磁性体の導電性筒状カバー１８は、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。また、磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５は、鉄、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの磁性体又は非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。
より詳細に説明すれば、本発明の第１実施例の障害波遮断変圧器の変圧器本体は、図２の分解図に示す如く、１次巻線１１と２次巻線１２と鉄心１３を含んで構成されたものである。鉄心１３は、例えば厚さ０．５ｍｍの無方向性珪素鋼板を打ち抜いて製作した所定寸法のＥ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成されたものである。また、１次巻線１１と２次巻線１２はいずれも、所定の径の被覆銅線を多数巻回して構成されたコイルである。そして、図２の分解図に示す障害波遮断変圧器の変圧器本体は、同軸異心の障害波遮断変圧器である。
又は、本発明の第１実施例の障害波遮断変圧器の変圧器本体は、図３の分解図に示す如く、１次巻線１１と２次巻線１２と鉄心１３を含んで構成されたものである。鉄心１３は、上述のＥ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成されたものである。また、１次巻線１１と２次巻線１２はいずれも、所定の径の被覆銅線を多数巻回して構成されたコイルである。そして、図３の分解図に示す障害波遮断変圧器の変圧器本体は、同軸同心の障害波遮断変圧器である。なお、図２又は図３に示す障害波遮断変圧器の鉄心は、上述の積層型鉄心でなく、カットコアやその他のコアであってもよいことは勿論である。
非磁性体の導電性筒状カバー１８は、鉄心１３の外形に対応した形状と寸法の矩形の筒状カバーである。従って、本発明の第１実施例の障害波遮断変圧器の組立に際しては、先ず、非磁性体の導電性筒状カバー１８が変圧器本体の鉄心１３の外周に嵌め込まれる。次いで、非磁性体の導電性筒状カバー１８が鉄心１３の露出している外周面に嵌め込まれた変圧器本体の左側に磁性体又は非磁性体の第１カップ状導電性合わせカバー１４が配置され、且つその右側に磁性体又は非磁性体の第２カップ状導電性合わせカバー１５が配置される。そして、固定部材１６と１７を所定の位置に配置して、これらを上述の変圧器本体及び左右一対のカップ状導電性合わせカバー１４，１５と共にネジ等の固定手段で組み付ける。なお、ネジ孔は、カップ状導電性合わせカバー１４，１５のそれぞれのフランジ部１４ａ，１５ａに形成されている。
ところで、非磁性体の導電性筒状カバー１８は平板な板部材で製作されているものとして示したが、放熱のために多数の放熱孔を備えたものであってもよい。前記放熱孔は丸孔がよいが、角、楕円、長穴などでも良いことは勿論である。また、非磁性体の導電性筒状カバー１８は網状のカバーでも良い。
表１は、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバーで鉄心から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を前記鉄心の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器に、伝導ノイズと放射ノイズを同時に与えたときの障害波遮断性能を示したものである。表１の通り、従来の障害波遮断変圧器の障害波遮断性能は減衰率−６０ｄＢであったのに対して、本発明に係る障害波遮断変圧器の障害波遮断性能は減衰率−８６ｄＢと大幅に性能が向上した。
前記従来の障害波遮断変圧器は、図６に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線１１と２次巻線１２の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖し前記鉄心はカップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出したままにして構成されたものである。
前記本発明に係る障害波遮断変圧器は、図１〜図３に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線１１と２次巻線１２の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面をアルミニウム製の筒状カバー１８で被覆したものである。
上述の障害波遮断性能の大幅向上に加えて、筒状カバー１８を磁性体の鉄でなく非磁性体のアルミニウムで製作しているので、鉄心の周りを鉄製カバーで被覆した従来の電源トランスでは不可避の唸りが発生しないという利点もある。
前記従来の障害波遮断変圧器は、図６に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線１１と２次巻線１２の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖し前記鉄心はカップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出したままにして構成されたものである。
前記本発明に係る障害波遮断変圧器は、図１〜図３に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線１１と２次巻線１２の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面をアルミニウム製の筒状カバー１８で被覆したものである。
上述の障害波遮断性能の大幅向上に加えて、筒状カバー１８を磁性体の鉄でなく非磁性体のアルミニウムで製作しているので、鉄心の周りを鉄製カバーで被覆した従来の電源トランスでは不可避の唸りが発生しないという利点もある。
本発明の第２実施例の障害波遮断変圧器は、図４の斜視図に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。
換言すれば、図７に示す第２の従来の露出鉄心型の障害波遮断変圧器において、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。そして、非磁性体の導電性筒状カバー１８は、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。また、磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５は、鉄、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの磁性体又は非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。
本発明の第３実施例の障害波遮断変圧器は、図５の斜視図に示す如く、一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５で鉄心１３から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を鉄心１３の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、カップ状導電性合わせカバー１４，１５から露出している鉄心１３の外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。
換言すれば、図８に示す第３の従来の露出鉄心型の障害波遮断変圧器において、鉄心１３の露出している外周面を筒状に形成した非磁性体の導電性筒状カバー１８で被覆したことを特徴とするものである。そして、非磁性体の導電性筒状カバー１８は、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。また、磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバー１４，１５は、鉄、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスなどの磁性体又は非磁性体の導電性材料によって製作されたものである。
１１ １次巻線
１２ ２次巻線
１３ 鉄心
１４ 第１の合わせカバー
１４ａ フランジ部
１５ 第２の合わせカバー
１５ａ フランジ部
１６ 固定部材
１７ 固定部材
１８ 非磁性体の導電性筒状カバー
１２ ２次巻線
１３ 鉄心
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１４ａ フランジ部
１５ 第２の合わせカバー
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１７ 固定部材
１８ 非磁性体の導電性筒状カバー
Claims (3)
- 一対の磁性体又は非磁性体のカップ状導電性合わせカバーで鉄心から露出している１次巻線と２次巻線の左右の巻線部分を被覆し且つその開口部を前記鉄心の側面でそれぞれ封鎖して構成された障害波遮断変圧器であって、前記カップ状導電性合わせカバーから露出している鉄心の外周面を非磁性体の導電性筒状カバーで被覆したことを特徴とする障害波遮断変圧器。
- 前記導電性筒状カバーは、多数の放熱孔が形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の障害波遮断変圧器。
- 前記非磁性体の導電性筒状カバーは、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレスのいずれかで製作されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の障害波遮断変圧器。
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