JPH041488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ノイズを防止するトランスに関する
ものである。

近年、コンピユーター利用の普及、ことにマイ
クロコンピユーターによる利用の数量的な増加は
著しいものがあり、情報・産業・民生・その他の
あらゆる分野に及んでいる。又集積回路の発達に
より、電子機器や制御装置のデジタル化・小形化
も極めて著しい。これらは消エネルギーや大巾な
コストダウンにもつながるものとして、将来にお
いてもこの傾向が著しくなる情勢にある。

ところが、集積回路は極めて微弱な電気エネル
ギーによつて動作するものであるため、外部から
侵入する防害電磁波（以下ノイズと呼ぶ）によつ
て誤動作や破壊を起しやすいという問題があり、
それが普及をさまたげる要因となつている。加え
て集積回路の小形の利点を活かすためにも、関連
機器や装置を小形コンパクトにする必要があり、
例えばスイツチやリレーの様にノイズの源となる
素子とも密接して作られる傾向や、普及とともに
電気的悪条件下でも使用される傾向等が重なり、
誤動作や破壊に至る要因は強まる一方である。こ
のため、前提として、有効なノイズ防止策を構じ
ないと、コンピユーター化・デジタル化は進まな
い。つまり有効な防止策が益々必要とされている
のである。

さて以上のような情況下では、例えば、電源ス
イツチの開閉動作に伴う誤動作に防止対策を施す
際でも、かつての様にスイツチ廻りだけを考慮す
ればすむ問題ではなくなり、スイツチにつながる
回路中の個々の部品や、１本１本の電線や、空間
の輻射まで考慮してしやへいする必要があり、部
品については、その一個一個がノイズを出さず、
またノイズを通しにくいものとして行くことが必
要である。この様な部品を開発して行くことが今
や急務になつている。

本発明は、こうした装置や回路中に殆ど必ず使
用されるトランスに着目し、ノイズを発生せず、
かつ外来ノイズを防止するトランスを作るための
ものである。

以下に詳しく説明する。まず従来一般のトラン
スが、上記の観点から見たとき、どの様な振舞を
しているかについて述べる。まず実用のトランス
は、すべて１次と２次の線輪を備えており、その
両端が端子に導かれ、電源か負荷かの外部回路に
接続される構造になつている。そしてこの端子か
ら見た線輪のインピーダンスは、そのトランスが
変成すべく義務ずけられている周波数の電気勢力
（以下基本波と呼ぶ）に対しては一定不変である。

ところがこれを、スペクトラムアナライザ等を
用いて非常に低い周波数から非常に高い周波数ま
で連続的に変えながら測つてみると、その値は著
しく変わり、小さくなつたり大きくなつたりす
る。更に位相も遅れたり反転して進んだり、つま
りキヤパシテイブになつたり、インダクテイブに
なつたり変化する。

この原因がどこにあるか堀り下げてみると、ト
ランスの線輪の巻数は、多いものでは数千・数万
回も密接して巻かれており、その一巻き一巻きの
間には、キヤパシタンスを持つようになる。更に
多くのものは多重層に巻かれているため層間にも
持ち、更にトランスの磁芯や支持枠や大地との間
にも持ち、しかもこれらのキヤパシタンスは線輪
の部分によつて著しく異つた値となり、構造的に
一様に分布することはあり得ない。この複雑な値
で複雑な分布のキヤパシタンスが、線輪の洩れイ
ンダクタンスと組合わさつて、なんらかの周波数
における共振回路を構成する。この部分的で、多
数で、さまざまな共振周波数の共振回路が、複雑
に組み合わさつて全体を構成している。このた
め、端子に加えた測定用電気の周波数によつて線
輪のインピーダンス値が著しく変化する結果を生
ずるのである。このため、この従来一般のトラン
スの端子に印加する電圧の周波数を、低い周波数
から非常に高い周波数まで連続的に変えて行く
と、前記線輪のインピーダンスの位相の反転する
点で、線輪の中のある部分の両端に相当する２点
間に非常に高い電圧を発生する。つまりその部分
では共振状態に達し、局部的に共振電流が流れ
る。このとき、その局所における回路合成の結果
は直列共振回路か並列共振回路のどちらかである
が、共振電流によつてその構成要素の中に高電圧
を発するのは直列共振の方である。この様な部分
的な個所は、例えば電源トランスでは、その基本
波の電力容量ひいてはトランスの形が大きくても
小さくても、実用機器において障害となる数ＫHz
〜百ＭHzくらいの間に顕著なものが数個所から十
数個所存在する。そして特に高くて、時には印加
電圧を越える程の共振電圧を発生する個所は２〜
３個所である。

さて、このキヤパシタンスの存在は、値として
はそれ程大きくはないので、該トランスを電子回
路に組込んだ場合に、基本波近くの低い周波数で
は共振を起こすこともない。つまり定常的に流れ
ている基本波を問題にしている限り、次に述べる
様な支障を生ずるようなこともない。しかし、高
い周波数のノイズが侵入して、それが前記のどこ
かの個所の共振周波数と一致すぜば、共振して高
い共振電圧を発生する。これは誘導や１次線輪と
２次線輪の間にストレーキヤパシタンスを通じて
２次側に容易に移行し、２次線輪に接続された回
路に侵入して行つた障害をあたえる。この際、こ
の２次側に侵入するノイズの電圧は、１次側に侵
入して来たノイズの電圧を上廻ることが少くな
い。また、該トランスの全電流が早い速度で断続
するときは、その変化率が大きいので、大きな共
振現象を起し、各共振回路部分で高い寄生振動電
圧を発生する。つまり、従来の普通の構造のトラ
ンスを用いた回路では、速いスイツチングの度に
トランスに起因するノイズに見舞われる。また、
外来ノイズを防止する目的で用いた絶縁トランス
が、低い周波数のノイズから高い周波数までのノ
イズに対しところどころ防止効果のない周波数部
分を残し、目的を失する結果となる。つまり、従
来の普通のトランスは、この様にノイズ対策上極
めて具合の悪い振舞をして終うのであつて、集積
回路の時代、コンピユーターの時代に追いつけな
くなつているのである。

次に本発明のトランスとその作用について説明
する。図は本発明のトランスの構成を示す図であ
る。同図において、１は１次線輪、２は２次線
輪、３は１次線輪の端子、４は２次線輪の端子、
５，５′，５″は１次線輪の中間部における線輪の
各２点間にそれぞれ接続した抵抗またはコンデン
サー、６，６′は２次線輪の中間部における線輪
の各２点間にそれぞれ接続した抵抗またはコンデ
ンサー、７は磁芯を示す。前記１次線輪の各２点
間とは、１次線輪の中のすでに説明した最も高い
共振電圧を発生する各部分、すなわち基本波以外
の周波数で局的高電圧を生ずる線輪の各部分の両
端間であり、これに５，５′，５″の抵抗を接続す
ると、直接共振回路を構成している１次線輪１の
各部分にそれぞれ抵抗５，５′，５″が並列に接続
されることになり、いずれの箇所でも高い共振電
圧が低下する。何故なら、抵抗を並列に接続する
と、共振電流の一部が抵抗に分流する結果、常に
その部分に発生する電圧が降下するからである。
そしてこの抵抗値は、該電圧ができるだけ低下す
る値で、かつ前記２点間に発生している基本波電
圧により、該抵抗に流れる基本波電流が、発熱や
損失の上で無視できない程まで増大しない範囲で
定める。そしてすでに説明したように、共振によ
り最も高い電圧を発生する部分は周波数によりい
くつか存在するので、中間タツプも必要に応じい
く組か設けてその各々に抵抗を接続する。鋭く高
い共振電圧を発生する部分は、それだけ該共振回
路のＱが高いのであるから、抵抗を含ませること
によるピーク電圧の低下も顕著であり、また線輪
全体からみればかなり狭い局部に施すことなの
で、トランス全体の損失が、実用上問題とならな
い程度で効果を上げることができる。なお、抵抗
の値は周波数に影響されず、抵抗を各部分の両端
間にそれぞれ接続しても共振周波数は変らない。
従つて、抵抗をコンデンサーと共用しても不具合
が発生しない。

多くの場合は１次線輪側に施しただけで目的が
達せられるが、なおかつ２次線輪側に高い電圧を
発生する部分が残ることがあり、第１図の２次線
輪２に、２次線輪の中の最も高い共振電圧を発生
する各部分、すなわち基本波以外の周波数で局部
的高電圧を生ずる線輪の２部分の各両端間に抵抗
６，６′を接続し、その値を、該電圧ができるだ
け低下する値で且前記各２点間に発生している基
本波電圧により該抵抗６，６′を流れる基本電流
が発熱や損失の上で無視できない程に増大しない
範囲で定めてやることによつて、この電圧を抑制
する。即ち必要に応じ、１次側、または２次側、
または１次２次両側に必要な数を施すことによ
り、局部的な高い電圧の発生を抑制することがで
きる。

また、上記の図５，５′，５″，６，６′等の抵
抗の一部または全部の代りに、小容量のコンデン
サーを用いることにより有効になる場合がある。
何故なら、共振周波数fOは１／2π√^LCであり、コ
ンデンサーを並列に接続して静電容量Ｃを大にす
れば共振周波数fOを小にすることができるから
である。その際、ノイズの周波数帯域は数ＫHz以
上であるから共振周波数fOがそれ以下になるよ
うに、並列に接続するコンデンサーの静電容量
C′を決定する。なお、Ｌは直列共振回路を構成す
る部分のコイルのインダクタンスである。尤も、
そこまで共振周波数fOを下げないでも、極めて
尖鋭度の高い共振点が存在していて鋭く高い共振
電圧を発生していたときは、極くわずかな静電容
量C′を加えて少し共振周波数fOをずらしても共
振電圧は激減する。そのとき新しい共振周波数
fO′が発生しても、それがあまり尖鋭度の高くな
い局部のものに一致すればその共振電圧はわずか
しか上がらず、周波数特性は全体として、よりフ
ラツトにになる。

即ち、この様な構造を持つた本発明のトランス
においては、全電流の断続により寄生振動による
ノイズを発生することもなく、また外来ノイズを
ある周波数でより好く通して終うこともないので
ある。また本発明は、外来ノイズを遮断する目的
で、例えば１次線輪と２次線輪の周辺や相互間
に、静電シールドや電磁シールドや磁気シールド
を施したり、１次線輪と２次線輪の位置関係を互
の空間による磁気結合や静電結合の小さくなる様
にしたり、磁芯にさまざまな材料を用いる等の施
策と矛盾せず、そのどれとも共用することができ
る。つまり全体としての外来ノイズ防止効果をよ
り高める結果を得られるものである。

この様に本発明は、最新の電子回路に適合し、
ノイズを発生することなく、外来ノイズを防止す
る上でも極めて有効なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のノイズ防止トランスの回路図で
ある。 １，２：巻線、５，５′，５″，６，６′：抵抗
またはコンデンサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 線輪を備え、その線輪の基本波以外の周波数
   で局部的高電圧を生ずる部分には、その両端間に
   抵抗またはコンデンサを接続し、その局部的高電
   圧の発生を抑制することを特徴とするノイズ防止
   トランス。