JPH11204349A - ノイズ除去トランスおよびノイズ除去アダプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価に製造でき、ノイズ遮断効果が高い。 【解決手段】枠型のコア２が異方性珪素鋼板から成る。
１次側コイル３および２次側コイル４が、コア２の２つ
の脚部にコアの容易磁化方向が磁化方向となるようそれ
ぞれ設けられる。シールド板８が１次側コイル３と２次
側コイル４との間に配置される。コンデンサー９が１次
側コイル３の端子間および２次側コイル４の端子間に接
続される。１次側コイルの端子は入力側端子に接続さ
れ、２次側コイルの端子は出力側端子に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、情報機器
や電力会社の配線自動化子局などで用いられるノイズ除
去トランスおよびノイズ除去アダプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータなどのデ
ィジタル機器では、電源ノイズに起因する誤動作などの
問題が多発しており、安価で効果的なノイズ除去トラン
スが待望されている。従来のノイズ除去トランスとし
て、例えば、特開昭５９−１２７８１７号公報、特公昭
６１−１１４５６号公報および特開昭６０−１９８７１
１号公報に示すものがある。すなわち、コンデンサーや
シールドによりノイズを除去するようにしたものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ノイズ除去トランスでは、ＥＩ型コアを用いるものが多
く、１次側コイルと２次側コイルとが至近距離に隣接す
るため、両者間の静電容量が大きく、コモンモードノイ
ズに対してもノーマルモードノイズに対してもノイズ遮
断効果が薄いという問題点があった。従来のノイズ除去
トランスで、１次側コイルと２次側コイルとの間にシー
ルドを施した場合にも、ノイズにノーマルモードを介し
ての回り込みが起き、ノイズ遮断効果は期待できなかっ
た。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、安価に製造でき、ノイズ遮断効果
が高いノイズ除去トランスおよびそのノイズ除去トラン
スを用いたノイズ除去アダプターを提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るノイズ除去トランスは、異方性珪素鋼
板から成る枠型のコアの２つの脚部に前記コアの容易磁
化方向が磁化方向となるようそれぞれ１次側コイルおよ
び２次側コイルを設け、前記１次側コイルと２次側コイ
ルとの間にシールド板を配置して成ることを特徴とす
る。異方性珪素鋼板は、トランスに用いたとき、透磁率
が商用周波で非常に大きく、高周波では急激に低下する
性質を有する。本発明に係るノイズ除去トランスは、あ
まり知られていないこの性質を有効に活用するものであ
る。

【０００６】本発明に係るノイズ除去トランスでは、コ
アが異方性珪素鋼板から成るため、商用周波、すなわ
ち、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数で、大きな実効透磁率
を示し、飽和磁束密度も高いので、高能率のトランス特
性が得られる。これに対し、高周波では、異方性の働き
が衰えるため、急激に透磁率が低下し、それに伴って、
１次側コイルと２次側コイルとの間の磁気結合が低下す
る。その結果、高周波では、トランスの伝送効率が低下
し、高周波ノイズを遮断する。

【０００７】また、本発明に係るノイズ除去トランスで
は、枠型のコアに１次側コイルおよび２次側コイルを設
けているため、ＥＩ型のコアに比べて１次側コイルと２
次側コイルとの距離が離れて両コイル間の静電結合が小
さくなり、又、高周波での透磁率低下による磁気結合の
低下も助長して、ノイズの遮断効果をさらに高める。シ
ールド板もまた、１次側コイルと２次側コイルとの間の
静電結合を小さくし、高周波でのノイズの遮断効果を高
め、これにより、ノイズ、特に、コモンモードノイズを
極端に減少することができる。

【０００８】本発明に係るノイズ除去トランスでは、前
記１次側コイルの端子間、前記２次側コイルの端子間ま
たはその両方にコンデンサーを接続することが好まし
い。コンデンサーは、ノイズ、特に、ノーマルモードノ
イズの遮断効果を高める。

【０００９】本発明に係るノイズ除去トランスは、例え
ば、２つの側板と締結用バンドと底板とを有し、各側板
は２つの取付穴を有し、各側板は前記コアをその２つの
端部の方向から挟み、前記締結用バンドは各側板の前記
２つの取付穴を通り、前記コアの外周を包囲して前記コ
アを前記側板に固定しており、各側板は前記底板に固定
され、前記シールド板は各側板に固定されている。２つ
の側板と締結用バンドと底板とは、非磁性材料、例え
ば、アルミニウム、非磁性ステンレスなどから成る。本
発明に係るノイズ除去トランスは、この構成により簡単
な構造で安価に製造される。

【００１０】本発明に係るノイズ除去アダプターは、前
述のノイズ除去トランスと、入力側端子と、出力側端子
とを有し、前記ノイズ除去トランスの１次側コイルの端
子を前記入力側端子に接続し、前記ノイズ除去トランス
の２次側コイルの端子を前記出力側端子に接続して成
り、前記入力側端子および前記出力側端子の少なくとも
一方は、アース用端子を有する３線式の端子から成るこ
とを、特徴とする。

【００１１】入力側端子および出力側端子は、単なる電
線またはリード線から成ってもよいが、コンセント、ま
たはコードに接続したプラグから成ることが好ましい。
コードは、巻取り機構により延長可能となっていること
が好ましい。

【００１２】本発明に係るノイズ除去アダプターは、入
力側端子を電源に接続し、機器を出力側端子に接続して
使用する。出力側端子に接続する機器は、例えば、コン
ピュータ、測定機器、音響機器などノイズの遮断が要求
される機器、またはモーター、インバータなど電力線に
ノイズを漏らすおそれのある機器などである。ノイズ除
去アダプターは、電源線を伝わってくる、パーソナルコ
ンピュータや測定機器等の機器に有害な電源ノイズを遮
断してノイズのない電力を供給し、逆に、電力を使って
働くモーターやインバータ等のノイズを発生する機器か
ら電源線にノイズを漏らさないようノイズを遮断するた
めに用いられる。アース用端子は、ノイズ除去トランス
のアースインピーダンスを低く抑えてノイズ遮断特性を
より効果的にするために用いられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図１０は、本発明の実
施の形態を示している。図１、図２および図１０に示す
ように、ノイズ除去トランス１は、コア２と、１次側コ
イル３と、２次側コイル４と、２つの側板５と、底板６
と、締結用バンド７と、シールド板８（図１参照）と、
コンデンサー９（図１０参照）とから成っている。ノイ
ズ除去トランス１は、商用周波用電源トランスである。

【００１４】コア２は、枠型のコアから成り、特に、図
３に示すようなカットコアから成る。コア２は、帯状異
方性珪素鋼板を長円形に巻いて、接着硬化し、２つのＵ
字状部材２ａ，２ａに切断したものから成る。従って、
磁化方向が容易磁化方向と一致する。カットコア２は、
部品コストが安価で、組立が簡単であり、一般に安価で
ある。なお、コア２は、図４（Ａ）に示すようなＵＩ型
コアまたは図４（Ｂ）に示すようなＬＬ型コアから成っ
てもよい。この場合、容易磁化方向を主磁気回路に合わ
せる。コア２は異方性珪素鋼板から成り、トランスに用
いたとき、透磁率が商用周波で非常に大きく、高周波で
は急激に低下する性質を有する。

【００１５】図５に示すように、１次側コイル３および
２次側コイル４は、それぞれボビン３ａ，４ａに巻かれ
て、各コイルがコア２の２つの脚部２ｂ，２ｂに固定さ
れている。これにより、１次側コイル３および２次側コ
イル４はコア２の容易磁化方向が磁化方向となって、互
いに磁気回路的に離れた位置に配置される。

【００１６】図６〜図８に示す２つの側板５と締結用バ
ンド７と底板６とは、アルミニウムやステンレス等の非
磁性材から成っている。図６に示すように、各側板５
は、２つの取付穴５ａ，５ａを有する。図１および図２
に示すように、各側板５は、コア２をその２つの端部２
ｃ，２ｃの方向から挟む。締結用バンド７は、各側板５
の２つの取付穴５ａ，５ａを通り、コア２の外周を包囲
してコア２を側板５に一体的に固定する。図８に示す締
結用バンド７は、両端６ａ，６ａが結合部材１０（図１
参照）で連結されて環状をなす。

【００１７】図１に示すように、各側板５は、底板６に
ビス１１で固定される。シールド板８は、取付片８ａと
シールド片８ｂとから一体的に構成され、断面がＬ字型
の形状を有する。シールド板８は、取付片８ａが各側板
５の取付片５ｂ（図２および図６参照）にビス１２で固
定され、シールド片８ｂが１次側コイル３と２次側コイ
ル４との間に挿入され、底板６との間に隙間をあけて配
置される。図１０に示すように、１次側コイル３および
２次側コイル４からはリード線３ｂ，４ｂが伸び、コン
デンサー９は１次側コイル３の端子間および２次側コイ
ル４の端子間に接続される。

【００１８】次に、作用について説明する。ノイズ除去
トランス１では、コア２が異方性珪素鋼板から成るた
め、商用周波、すなわち、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数
で、大きな実効透磁率を示し、飽和磁束密度も高いの
で、高能率のトランス特性が得られる。これに対し、高
周波では、異方性の働きが衰えるため、急激に透磁率が
低下し、１次側コイル３と２次側コイル４との間の磁気
結合が低下する。その結果、高周波では、トランスの伝
送効率が低下し、高周波ノイズを遮断する。

【００１９】また、ノイズ除去トランス１では、枠型の
コア２に１次側コイル３および２次側コイル４を設けて
いるため、ＥＩ型のコアに比べて１次側コイル３と２次
側コイル４との距離が離れて両コイル間の静電結合が小
さくなり、又、高周波での透磁率低下と、両コイルの磁
気回路が離れている効果が重なり、磁気結合が低下し
て、ノイズの遮断効果をさらに高める。シールド板８も
また、１次側コイル３と２次側コイル４との間の静電結
合を小さくし、高周波でのノイズの遮断効果を高める。
これにより、ノイズ、特に、コモンモードノイズを極端
に減少することができる。また、コンデンサー９は、ノ
イズ、特に、ノーマルモードノイズの遮断効果を高め
る。

【００２０】ノイズ除去トランス１は、前述の構成によ
り、ノイズフィルターを用いたノイズ除去トランスに比
べて、簡単な構造で小型化を図って安価に製造される。
ノイズ除去トランス１では、省資源を図ることができ、
エネルギー効率が高く、高性能である。

【００２１】ノイズ除去トランス１の特性を確認するた
め、実験を行った。まず、実験に用いるＵＩ型コア、カ
ットコアおよびＥＩ型コアで透磁率の周波数特性を調べ
た。ＵＩ型コアおよびカットコアには、異方性珪素鋼板
から成るものを用いた。その結果を図１１のグラフに示
す。図１１から、異方性珪素鋼板から成るＵＩ型コアお
よびカットコアは、等方性珪素鋼板使用のＥＩ型コアに
比べて電力伝送を扱う５０〜６０Ｈｚで大きい透磁率を
示し、高いエネルギー効率が得られる一方、相対的に１
ｋＨｚ以上での透磁率低下が大きく、ノイズ遮断の目的
に合致していることがわかる。

【００２２】図１１の測定に用いたカットコアおよびＥ
Ｉ型コアを用いて、図１２に示すように、シールドもコ
ンデンサーも付けないもの（Ａ），（Ｅ）、１次側コイ
ルと２次側コイルとの間にシールドを設けたもの
（Ｂ），（Ｆ）、２次側コイルの端子間にコンデンサー
を設けたもの（Ｃ），（Ｇ）、シールドおよびコンデン
サー付きのもの（Ｄ），（Ｈ）の８種のトランスを作
り、コモンモードおよびノーマルモードで周波数による
ノイズ減衰特性を調べた。なお、シールドおよびコンデ
ンサーの取付けは、前述の実施例のように行った。コン
デンサーには、３３ｎＦのものを用いた。その結果を図
１３〜図１６に示す。

【００２３】コモンモードの結果を示す図１３および図
１４を見ると、カットコアでは、図１３に示すように、
シールドを付けたもの（Ｂ），（Ｄ）でシールドを付け
ないもの（Ａ），（Ｃ）より顕著に減衰量が大きく、
０．１〜３ＭＨｚでは８０ｄｂ以上の高い減衰量を示し
た。これに対し、ＥＩ型コアでは、図１４に示すよう
に、シールドおよびコンデンサー付きのもの（Ｈ）で最
も高い減衰量を示したが、２０ＭＨｚ以上の高周波帯域
では３０ｄＢ以下までと性能低下が見られる。この結果
から、異方性珪素鋼板から成るカットコアでは、前述の
実施例のように、シールドを１次側コイルと２次側コイ
ルとの間に設けることにより、コモンモードで顕著に減
衰量が大きくなることがわかる。

【００２４】ノーマルモードの結果を示す図１５および
図１６を見ると、カットコアでは、図１５に示すよう
に、シールドおよびコンデンサーを付けたもの（Ｄ）で
最も減衰量が大きく、０．１〜１００ＭＨｚでほぼ６０
ｄＢ以上の減衰量が得られた。これに対し、ＥＩ型コア
では、図１６に示すように、シールドおよびコンデンサ
ー付きのもの（Ｈ）で最も高い減衰量を示したが、２０
ＭＨｚ以上の高周波帯域では３０ｄＢ以下までと性能低
下が見られる。この結果から、異方性珪素鋼板から成る
カットコアでは、シールドとともにコンデンサーを付け
ることにより、ノーマルモードで減衰量が大きくなるこ
とがわかる。

【００２５】また、カットコアを用いたシールドおよび
コンデンサー付きのもの（Ｄ）について、動作特性およ
びノイズ減衰特性を調べた。その結果を図１７および図
１８に示す。図１７および図１８から、（Ｄ）は、高性
能のノイズ除去トランスであることがわかる。

【００２６】次に、ノイズ除去トランス１を用いたノイ
ズ除去アダプター２０ａ，２０ｂについて説明する。図
１９および図２０は、ノイズ除去アダプター２０ａを示
している。ノイズ除去アダプター２０ａは、ノイズ除去
トランス１と、入力側端子２１と、出力側端子２２と、
函体２３とを有している。

【００２７】入力側端子２１は３線式の端子の３Ｐ刃型
コンセントから成り、出力側端子２２は３線式の端子の
３Ｐ刃受型コンセントから成る。ノイズ除去トランス１
の１次側コイル３の２つの端子２４は、入力側端子２１
に接続されている。ノイズ除去トランス１の２次側コイ
ル４の２つの端子２５は、出力側端子２２に接続されて
いる。３線式の入力側端子２１および出力側端子２２の
うちの各１線は、アース用端子２１ａ，２２ａとなって
いる。アース用端子２１ａ，２２ａは、ノイズ除去トラ
ンス１の側板５や底板６（図６参照）などの中性点に接
続されている。ノイズ除去トランス１は函体２３の内部
に設置され、入力側端子２１および出力側端子２２は函
体２３に取り付けられる。

【００２８】次に、作用について説明する。ノイズ除去
アダプター２０ａは、入力側端子２１を家庭用１００Ｖ
電源などの電源に接続し、パーソナルコンピュータなど
の機器を出力側端子２２に接続して使用する。ノイズ除
去アダプター２０ａは、電源線を伝わってくる、パーソ
ナルコンピュータなどの機器に有害な電源ノイズを遮断
してノイズのない電力を供給する。ノイズ除去アダプタ
ー２０ａは、逆に、電力を使って働くモーターやインバ
ータ等のノイズを発生する機器から電源線にノイズを漏
らさないようノイズを遮断するために用いることもでき
る。ノイズ除去アダプター２０ａは、ノイズ除去トラン
ス１を用いているため、ノイズ遮断量が大きく、かつ安
価に提供できる。アース用端子２１ａ，２２ａは、ノイ
ズ除去トランス１のアースインピーダンスを低く抑えて
ノイズ遮断特性の低下を防ぐ。

【００２９】ノイズの遮断には、機器の内部にノイズ除
去トランス１を組み込むことが望ましい。しかしなが
ら、パーソナルコンピュータや測定機器、その他の機器
ではノイズ除去トランス１を組み込めるスペースはな
い。この場合、ノイズの遮断が要求される機器などにノ
イズ除去アダプター２０ａを外付けすることにより、容
易にノイズの遮断が可能となる。

【００３０】図２１は、ノイズ除去アダプター２０ｂを
示している。ノイズ除去アダプター２０ｂは、ノイズ除
去アダプター２０ａとほぼ同様の構成を有するが、出力
側端子が３Ｐコード２６に接続した３Ｐプラグ２７から
成る点で異なっている。図２１で図２０と同一の部材に
は同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００３１】入力側端子の形態と出力側端子の形態との
関係を表１に示す。なお、表１で、「３Ｐ型」とは中性
点用の電極がある３本ピン用のプラグまたはコンセント
を示し、「２Ｐ型」とは中性点用の電極がない一般の２
本ピン用のプラグまたはコンセントを示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るノイズ除去トランスおよび
ノイズ除去アダプターによれば、異方性珪素鋼板から成
る枠型のコアを用い、１次側コイルと２次側コイルとの
間にシールド板を配置して成るので、安価に製造でき、
ノイズ遮断効果が高い。

【００３４】特に、請求項２の本発明に係るノイズ除去
トランスによれば、コイルの端子間にコンデンサーが接
続されるので、特に、ノーマルモードノイズの遮断効果
を高める。

【００３５】特に、請求項３の本発明に係るノイズ除去
トランスによれば、２つの側板と締結用バンドと底板と
を用いた簡単な構造で、部品点数が少なく、組立も容易
な為、安価に製造することができる。

【００３６】特に、請求項４の本発明に係るノイズ除去
アダプターによれば、有害な電源ノイズを遮断してノイ
ズのない電力を供給し、逆に、ノイズを発生する機器か
ら電力線にノイズを漏らさないようノイズを遮断するこ
とができる。また、ノイズの遮断が要求される機器など
に外付けすることにより、容易にノイズの遮断を可能に
する。さらに、ノイズ除去トランスのアースインピーダ
ンスを低く抑えてノイズ遮断特性をより効果的にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のノイズ除去トランスの
（Ａ）正面図、（Ｂ）右側面図である。

【図２】図１のノイズ除去トランスのシールド板を取り
除いた状態の（Ａ）正面図、（Ｂ）右側面図である。

【図３】図１のノイズ除去トランスで用いられるコアの
（Ａ）正面図、（Ｂ）右側面図である。

【図４】図１のノイズ除去トランスで用いることができ
る（Ａ）ＵＩ型コア、（Ｂ）ＬＬ型コア、（Ｃ）カット
コアの各正面図である。

【図５】図１のノイズ除去トランスの、１次側コイルお
よび２次側コイルを取り付けたコアの（Ａ）正面断面
図、（Ｂ）右側面図である。

【図６】図１のノイズ除去トランスで用いられる２つの
側板の一方の（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）右側
面図、他方の（Ｄ）平面図、（Ｅ）正面図、（Ｆ）右側
面図である。

【図７】図１のノイズ除去トランスで用いられる底板の
（Ａ）正面図、（Ｂ）底面図、（Ｃ）右側面図である。

【図８】図１のノイズ除去トランスで用いられる締結用
バンドの（Ａ）正面図、（Ｂ）右側面図である。

【図９】図１のノイズ除去トランスで用いられるシール
ド板の（Ａ）正面図、（Ｂ）底面図、（Ｃ）右側面図で
ある。

【図１０】図１のノイズ除去トランスの回路図である。

【図１１】異方性珪素鋼板使用のＵＩ型コア、カットコ
アおよび等方性珪素鋼板使用のＥＩ型コアの透磁率の周
波数特性の実測例を示すグラフである。

【図１２】実験で用いたカットコアおよびＥＩ型コアの
構成を示す概略図である。

【図１３】カットコアのコモンモードでのシールドおよ
びコンデンサーの効果を示すグラフである。

【図１４】ＥＩ型コアのコモンモードでのシールドおよ
びコンデンサーの効果を比較例として示すグラフであ
る。

【図１５】カットコアのノーマルモードでのシールドお
よびコンデンサーの効果を示すグラフである。

【図１６】ＥＩ型コアのノーマルモードでのシールドお
よびコンデンサーの効果を比較例として示すグラフであ
る。

【図１７】実験で用いたカットコアを用いたシールドお
よびコンデンサー付きのものの動作特性を示すグラフで
ある。

【図１８】実験で用いたカットコアを用いたシールドお
よびコンデンサー付きのもののノイズ減衰特性を示すグ
ラフである。

【図１９】本発明の実施の形態のノイズ除去アダプター
の斜視図である。

【図２０】図１９のノイズ除去アダプターの概略回路図
である。

【図２１】本発明の実施の形態のノイズ除去アダプター
の変形例を示す概略回路図である。

【符号の説明】

１ ノイズ除去トランス ２ コア ３ １次側コイル ４ ２次側コイル ５ 側板 ６ 底板 ７ 締結用バンド ８ シールド板 ９ コンデンサー ２０ ノイズ除去アダプター

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 31/00 Ｕ Ｒ (72)発明者 家名田 俊昭 宮城県仙台市宮城野区新田２−11−15 Ａ −103

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異方性珪素鋼板から成る枠型のコアの２つ
   の脚部に前記コアの容易磁化方向が磁化方向となるよう
   それぞれ１次側コイルおよび２次側コイルを設け、前記
   １次側コイルと２次側コイルとの間にシールド板を配置
   して成ることを特徴とするノイズ除去トランス。
2. 【請求項２】前記１次側コイルの端子間、前記２次側コ
   イルの端子間またはその両方にコンデンサーを接続した
   ことを特徴とする請求項１記載のノイズ除去トランス。
3. 【請求項３】２つの側板と締結用バンドと底板とを有
   し、各側板は２つの取付穴を有し、各側板は前記コアを
   その２つの端部の方向から挟み、前記締結用バンドは各
   側板の前記２つの取付穴を通り、前記コアの外周を包囲
   して前記コアを前記側板に固定しており、各側板は前記
   底板に固定され、前記シールド板は各側板に固定されて
   いることを特徴とする請求項１または２記載のノイズ除
   去トランス。
4. 【請求項４】請求項１，２または３記載のノイズ除去ト
   ランスと、入力側端子と、出力側端子とを有し、前記ノ
   イズ除去トランスの１次側コイルの端子を前記入力側端
   子に接続し、前記ノイズ除去トランスの２次側コイルの
   端子を前記出力側端子に接続して成り、前記入力側端子
   および前記出力側端子の少なくとも一方は、アース用端
   子を有する３線式の端子から成ることを特徴とするノイ
   ズ除去アダプター。