JPH0713205Y2 - シールド変圧器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電子機器，装置を含む配電回路に使用する高
周波ノイズの抑制機能を備えたシールド変圧器の改良に
関する。

〔従来の技術〕

近年、コンピュータ,OA機器，産業用ロボット,NC制御の
工作機械等の電子機器，装置が産業用，事務用あるいは
家庭用等広範囲に多用されている。そして、前記電子機
器等は、種々の集積回路の発達により、装置のデジタル
化・小形化にも極めて著しいものがあり、これらは省エ
ネルギーや大幅なコストダウンに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。

一方、前記電子機器等に使用される各種の集積回路は、
微弱な電気エネルギーによって動作するため、外部から
侵入する防害電磁波（以下高周波ノイズという）が前記
電子機器等の微信号系統に侵入してデータを攪乱した
り、機器を誤動作させる等のノイズ障害が深刻な問題と
なり、これらノイズ障害抑制機能の優れた電源変圧器が
要求されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

第８図は一般に知られている高周波ノイズの侵入経路を
例示する説明図で、接地された鉄心１に巻装され対地間
及び巻線相互間が絶縁された１次巻線２と２次巻線３と
からなる電源変圧器４は、前記１次巻線２が交流電源５
に、２次巻線３は電子機器等を含む負荷回路６にそれぞ
れ接続されている。前記のように構成した変圧器回路に
侵入する高周波ノイズとしては、一端が接地された状態
のノイズ源７から１次巻線２側に侵入し、１次,2次巻線
2,3間の静電容量C₁を介して２次巻線３側に移行し、負
荷回路６等の対地容量C₂を介して大地側に流出するノイ
ズ電流I_nと、ノイズ源８から１次巻線２の商用電源回路
に侵入し、１次回路側を循環するノイズ電流I_n1と、２
次巻線３側に誘起されるノイズ電流I_n2とがある。

前記のように、電源変圧器４の１次巻線２あるいは２次
巻線３に前述した高周波ノイズの電流が流れると、これ
らが商用電源に重畳されたりすることによって、ラジオ
やテレビ等に侵入し、雑音や画像障害を引き起してい
た。

このような問題を解決するには、通常、商用電源と１次
巻線との間に例えば、高域ろ波フィルターを設けたり、
１次巻線と２次巻線との間にシールド板を介在させ、１
次巻線側の電圧電流に含まれる高周波ノイズが、分布静
電容量により２次側に伝搬するのを防いでいた。

しかし、前記のような対策においては、ラジオやテレビ
等に侵入する高周波ノイズによる障害をある程度防ぐこ
とはできても、今日のように、各種集積回路の目覚しい
発達により、これらは更に、微弱な電気エネルギーによ
って作動するため、前述した程度の対策では外部から侵
入する高周波ノイズを抑制することが難しく、しかも、
今後各種集積回路の大規模化に伴い、このような傾向は
増々強くなり、かつ、電気的悪条件下でも使用すること
と相まって、電子機器等の誤動作や破壊に至る要因は強
まる一方であった。

本考案は前記の点に着目してなされたもので、従来のよ
うに、フィルタを用いたり、シールド板を単に１次巻線
と２次巻線との間に介在させるようにしたものと異な
り、巻線の所要個所にシールド板を挿入配置し、これら
シールド板を接地し、かつ、巻線の引出導線と接続して
外部から侵入する高周波ノイズを前記シールド板を通し
て大地側に側路させるようにした簡素な構成でシールド
効果の優れたシールド変圧器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、１次巻線の最内層と、この１次巻線と２次巻
線との層間、更に、２次巻線の最内，外層との４ケ所
に、それぞれ非磁性金属よりなるシールド板を１ターン
を形成しないように前記１次及び２次巻線と一体に巻回
してノイズ遮蔽層を設け、このノイズ遮蔽層にはそれぞ
れ長さ寸法を異にした長・短１対の接地リードを取付
け、寸法の長い接地リードは２本を１組として接地端子
に接続し、短かい寸法の接地リードは近接する１次巻線
及び２次巻線の各引出導線に導電性テープを介して接続
することによってシールド変圧器を構成する。

〔作用〕

本考案は、シールド板を前記のようにして１次及び２次
巻線に挿入してノイズ遮蔽層を設けることにより、１次
巻線あるいは２次巻線に侵入する高周波ノイズを、前記
ノイズ遮蔽層を介して大地側に側路（流出）させるとと
もに、空中を伝搬する高周波ノイズが各巻線の引出導線
を経由して巻線内に侵入した場合でも、前記引出導線と
ノイズ遮蔽層とが電気的に接続されていることにより、
前記巻線内に侵入したノイズと同様にノイズ遮蔽層を介
して大地側に側路させて、２次巻線側に接続されている
電子機器等を含む負荷回路に高周波ノイズが伝搬するの
を確実に抑制し、高周波ノイズから負荷設備を確実に防
護するようにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第７図によって説
明する。なお、本考案はモールドコイルを備えたシール
ド変圧器に実施した例について説明する。

第１図，第３図において、11は本考案のシールド変圧器
で、けい素鋼帯を短冊状に切断して積層するか、あるい
は帯状のまま巻回して形成した鉄心で、各脚部には電気
入力として商用電源からの電流を流すための１次巻線12
と、電気出力として所要の電圧を得るための２次巻線13
とを巻回して形成した巻線14が組付けられている。

次に、前記巻線14の詳細構造を第３図により説明する。

初めて、１次巻線12は最内層に絶縁筒15を備え、この絶
縁筒15は樹脂により円筒形に成形加工したシリンダの外
側に絶縁紙を複数回巻装することによって形成されてお
り、内部には非磁性金属板（例えば、アルミ板）からな
るシールド板S₁（第６図（Ａ）参照）を１ターンを形成
しないように挿入配置して、第１のノイズ層ａを設け
る。そして、前記シールド板S₁には第６図（Ａ）で示す
ように、板体面の上・下に向けて長い寸法の接地リード
a₁と短い寸法の接地リードa₂とがろう付等により接続さ
れて引出されており、絶縁筒15への取付けに際しては、
第４図で示すように、シールド板S₁を絶縁筒15のシリン
ダｆに沿って１ターン巻回するとともに、その巻始端と
巻終端とが重合（短絡）しないように絶縁物ｇを介在さ
せてシリンダｆの外周にテープ等で仮固定する。このあ
と、更に、前記したように絶縁紙ｈを複数回巻装して絶
縁筒15を形成するものである。

前記のようにして絶縁筒15を形成したあと、この絶縁筒
15の外周にコイル導体16を、各層間に、例えばＢステー
ジ状態の層間絶縁紙17を介在させながら所定回数巻回し
て１次巻線12を形成する。この１次巻線12には、その上
方端から巻線12の巻始め及び巻終りと接続した引出導線
L₁，L₂が導出されている。又、１次巻線12の巻回後、そ
の最外層には前記絶縁筒15と同様の絶縁筒18,19を巻回
形成する。そして、前記絶縁筒18,19の形成に際して
は、絶縁筒18,19の中間部にシールド板S₂を前記同様に
巻回形成することにより、第２のノイズ遮蔽層ｂが設け
られる。即ち、１次巻線12はその内，外層面にノイズ遮
蔽層a,bを備えて巻回形成するもので、前記ノイズ遮蔽
層a,bを構成するシールド板S₁，S₂に取付けた接地リー
ドのうち、長い寸法の接地リードa₁，b₁は互いに接続し
て１次巻線12から引出し、寸法の短かい接地リードa₂，
b₂はそれぞれ第３図及び第５図で示すように、１次巻線
12の引出導線L₁，L₂に巻回した導電性テープ20と接続さ
れている。前記接地リードa₂，b₂と引出導線L₁，L₂との
接続は、第５図で接地リードa₂と引出導線L₁とを接続し
た例で示すように、最初に引出導線L₁に第７図で示す如
く、絶縁チューブi₁を被せ、つづいて、絶縁チューブi₁
の外側に導電性テープ（例えば、銅箔の片面に導電性粘
着剤を設けたもの）20を螺旋状に巻付け、この導電性テ
ープ20と接地リードa₂の芯線a₂₁とを半田付け等にて接
続し、このあと、更に、引出導線L₁に絶縁性の保護チュ
ーブi₂を前記接地リードa₂の接続部を被覆させた状態で
被せて、引出導線L₁と接地リードa₂との接続作業を終え
る。

次に２次巻線13は前記１次巻線12の外周に巻回するが、
その巻回に先立ち、絶縁筒19を形成する場合は、絶縁筒
15を形成する場合と同様に内部にシールド板S₃を介在さ
せて巻回形成することにより、絶縁筒19には第３のノイ
ズ遮蔽層ｃが設けられる。この場合に使用するシールド
板S₃はシールド板S₁，S₂と異なり、大小２本の接地リー
ドc₁，c₂を下方に導出したものを使用（第６図（Ｂ）参
照）する。前記のようにして、絶縁筒19の外側にコイル
導体16aを用いて、層間にＢステージ状態の層間絶縁紙1
7aを介在させながら所定回数巻回して２次巻線13を形成
する。前記２次巻線13の巻回後、更に、その外側から２
次巻線13保護用の絶縁筒21を、内部に接地リードd₁，d₂
を下方に導出したシールド板S₄を介挿させた状態で巻回
形成し、この絶縁筒21に第４のノイズ遮蔽層ｄを設け
る。そして、第3,第４のノイズ遮蔽層c,dを構成するシ
ールド板S₃，S₄に取付けた接地リードは、短かい寸法の
接地リードc₂，d₂を第３図で示すように、２次巻線13の
引出導線L₃，L₄に巻回した導電性テープ20と接続し、長
い寸法の接地リードc₁，d₁は互いに接続して２次巻線13
から引出す。なお、接地リードc₂，d₂と引出導線L₃，L₄
との接続作業は、第５図で説明した接地リードa₂と引出
導線L₁とを接続した場合と同様にすればよいので、その
説明は省略する。

次に前記のようにして巻回形成した巻線14を樹脂モール
ドする場合について説明する。

モールドに際しては、巻線14の内周面と外周面とに、そ
れぞれ樹脂が付着する面に離型剤を塗布した図示しない
筒体をそれぞれ被せ、この状態で巻線14の軸方向の端面
側を上・下方向に位置（起立）させる。なお、筒体の軸
方向の寸法は巻線14のそれよりやや長くしてある。又、
起立した巻線14の下端面側は樹脂が外部に漏出しないよ
うに、巻線14の内，外周面との間に生ずる隙間をパテ等
にて塞ぐ。この状態で、巻線14の軸方向の上端面側から
モールド樹脂を巻線14内に注入して滲透させる。そし
て、注入した樹脂が各絶縁筒15,18,19,21の上端面を満
たす位置に達したら注入を中止する。このあと、巻線14
を起立させたまま図示しない加熱炉に入れて注入樹脂が
半硬化状態となるまで加熱する。注入した樹脂が半硬化
状態に固化したら巻線14を加熱炉から引出し、これを反
転させて再度モールド樹脂を巻線14内に注入する。注入
後は前記と同様に加熱炉に巻線14を入れて注入樹脂を加
熱硬化する。この結果、巻線14内に注入した樹脂とＢス
テージ状態の層間絶縁紙17,17aは、加熱炉内においてな
じみよく結合し、この層間絶縁紙17,17aを巻線14内に滲
透した樹脂とともにコイル導体16,16aに空気溜りを生ず
ることなく密着させる。

前記のようにして樹脂モールド作業が終了したら、巻線
14を加熱炉から引出し、樹脂の漏出を阻止していた筒体
を巻線14から取り外すと、巻線14はその外側に樹脂絶縁
層を形成した状態で樹脂モールドされる。

このあと、樹脂モールドした巻線14を鉄心11の脚部に組
込み、この鉄心11の継鉄部にクランプ22,23を取付けて
前記鉄心11を金属性のシールドケース24に収容し固定す
る。又、各巻線14から導出される引出導線L₁〜L₄はそれ
ぞれシールドケース24の前面に取付けた端子板25に具備
した所定の端子26と接続する。更に、各ノイズ遮蔽層ａ
〜ｄから導出した接地リードa₁〜d₁は２組づつ（a₁，b₁
とc₁，d₁）に束ねてシールドケース24に絶縁を介して取
付けた接地端子E₂，E₃にそれぞれ接続する。

なお、第１図中、E₁は鉄心11から引出した接地リードｅ
を接続した接地端子を示し、E₄はシールドケース24に設
けた接地端子である。

次に、動作について説明する。

前記のように構成されたシールド変圧器において、巻線
14には、ノイズ遮蔽層a,bにて１次巻線12が包囲されて
おり、又、２次巻線13はノイズ遮蔽層c,dにて包囲さ
れ、更に、１次及び２次巻線12,13から引出される引出
導線L₁〜L₄には、導電性テープ20を巻付けて静電遮蔽が
施されているとともに、各引出導線L₁〜L₄の静電遮蔽部
分と、各ノイズ遮蔽層ａ〜ｄとは、それぞれ個々に接地
できるように接続されている。従って、１次巻線12側に
侵入する高周波ノイズによって生ずるノイズ電流量を大
幅に低減させることができるとともに、１次巻線12と２
次巻線13との間の浮遊容量による２次巻線側の更に高い
周波数に対しても大きな低減効果が得られ、しかも、１
次巻線12側の電圧・電流に含まれる高周波ノイズが２次
側に伝搬するのを防ぐことも可能となる。

即ち、巻線14内において生ずる高周波ノイズ電流を、前
記巻線14を包囲するように設けた各ノイズ遮蔽層ａ〜ｄ
にて大地側に側路するように構成されているので、巻線
14内に侵入する高周波ノイズを大幅に低減することが可
能となる。

その上、巻線14の各引出導線L₁〜L₄にも静電遮蔽機能が
施されているため、空中を伝搬して前記引出導線L₁〜L₄
から侵入する高周波ノイズも、巻線14内に形成された各
ノイズ遮蔽層ａ〜ｄを経由して大地に側路させることが
できるので、シールド変圧器に外部から侵入する高周波
ノイズによって２次巻線13側に接続した負荷側回路が前
記高周波ノイズの侵入によって生ずる悪影響を確実に回
避・抑制させることができるものである。

ちなみに、本考案のシールド変圧器においては、巻線14
内に各ノイズ遮蔽層ａ〜ｄを設けることによって、三相
結線状態で、1MHZ程度以下の高周波ノイズを約35〜60dB
減衰させることができる性能を備えていることが試験結
果により判明した。このことは、三相結線状態下で、ノ
イズ防止機能を備えたシールド変圧器としては十分なノ
イズ防止特性を有しているものである。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明したように、互いに絶縁された状態で
鉄心に巻装した１次巻線及び２次巻線の最内層と最外層
とに、それぞれ複数本の接地リードを備えたシールド板
を個々に巻回してノイズ遮蔽層を形成し、前記シールド
板に接続して引出した接地リードの一方は、複数本を１
組としてそれぞれ接地端子に接続し、シールド板に接続
した他方の接地リードは、それぞれ近接する１次及び２
次の各巻線から引出される引出導線に、それぞれ導電性
のテープを介して接続し、しかも、前記シールド板を巻
回してなる各ノイズ遮蔽層と各引出導線の静電遮蔽部分
とは、それぞれ個々に接地接続してシールド変圧器を構
成するようにしたので、次に示すような効果を有する。

（１）、巻線内において生ずる高周波ノイズ電流は、前
記巻線を囲繞して設けた各ノイズ遮蔽層により大地側に
側路するように構成したので、巻線内に侵入する高周波
ノイズを円滑・良好に低減することが可能となる。

（２）、又、本考案は、巻線の各引出導線にも静電遮蔽
機能が施されているため、空中を伝播して前記引出導線
から侵入する高周波ノイズは、巻線内に形成された各ノ
イズ遮蔽層を経て大地に側路させることができるので、
シールド変圧器に外部から侵入する高周波ノイズによ
り、２次側巻線側に接続した負荷側回路が前記高周波ノ
イズの侵入によって生ずる悪影響を確実に回避・抑制さ
せることができる。

（３）、更に、本考案においては、高周波ノイズ漏洩防
止用のフィルタを特別に使用することもなく、巻線内の
所要個所にノイズ遮蔽層を設けるだけでよいので、シー
ルド変圧器は構造が複雑化せず簡素となり、製造コスト
を大幅に低減した高周波ノイズに対する障害波防止性能
に優れたシールド変圧器を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシールド変圧器を示す正面図、第２図
は側面図、第３図は本考案シールド変圧器の要部縦断面
図、第４図はシールド板の巻回状態を示す平面図、第５
図は接地リードと巻線の引出導線との接続関係を示す説
明図、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）はシールド板と接
地リードとの取付関係を示す説明図、第７図は引出導線
の縦断面図、第８図は高周波ノイズの侵入経路を示す説
明図である。 12……１次巻線、13……２次巻線 14……巻線、ａ〜ｄ……ノイズ遮蔽層 L₁〜L₄……引出導線 a₁〜d₁，a₂〜d₂……接地リード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】変圧器巻線14を構成する１次巻線12及び２
   次巻線13の各最内層と最外層とに、それぞれ複数本の接
   地リードa₁，b₁，c₁，d₁，a₂，b₂，c₂，d₂を接続して引
   出したシールド板S₁，S₂，S₃，S₄を個々に巻回してノイ
   ズ遮蔽層a,b,c,dを形成し、前記各ノイズ遮蔽層a,b,c,d
   から引出した一方の接地リードa₁，b₁，c₁，d₁は、２組
   づつ束ねて接地端子E₂，E₃にそれぞれ接続し、更に、前
   記各ノイズ遮蔽層a,b,c,dから導出した他方の接地リー
   ドa₂，b₂，c₂，d₂のうち、接地リードa₂，b₂は１次巻線
   12の引出導線L₁，L₂に、接地リードc₂，d₂は２次巻線13
   の引出導線L₃，L₄にそれぞれ導電性テープ20を介して接
   続するようにしたことを特徴とするシールド変圧器。