JPS5836576B2 - チヨクリユウモ−タヨウ ザツオンボウシフイルタ− - Google Patents

チヨクリユウモ−タヨウ ザツオンボウシフイルタ−

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JPS5836576B2
JPS5836576B2 JP49093160A JP9316074A JPS5836576B2 JP S5836576 B2 JPS5836576 B2 JP S5836576B2 JP 49093160 A JP49093160 A JP 49093160A JP 9316074 A JP9316074 A JP 9316074A JP S5836576 B2 JPS5836576 B2 JP S5836576B2
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JP
Japan
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dielectric
cylindrical
frequency
filter
capacitor
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JP49093160A
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暎一 綱島
貞雄 三田村
秀男 山沖
茂 早川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流モータの同転時に整流子とブラシとの間で
発生する火花高周波雑音を遮断する雑音防止フィルター
に関するものである。
従来の直流モータ用雑音防止フィルターとしては、第1
図に示すようにモータMの内部にインダクタンスLとコ
ンデンサCを組合せた集中定数回路を用いたものが知ら
れている。
しかしこの種の雑音防止フィルターは、電源コードXを
通して火花高周波雑音が外部へ漏洩し易く、この火花高
周波雑音がFMラジオ受信機、テレビジョン受像機など
の電子機器に混入して悪影響を及ぼす欠点がある。
尚、第2図は第1図に示すモータMを直流電圧6■で動
作させたときに整流子とブラシとの間で発生する火花雑
音を周波数分析器で観測し、周波数と電界強度との関係
を測定した測定図であるがこの第2図からも明らかなよ
うに従来の雑音防止フィルターは効率が悪く火花高周波
雑音を多量に外部に漏洩していたことがわかる。
本発明は上記欠点を解消し、他の機能を損うことなく火
花高周波雑音に対して大きな減衰度を持つ雑音防止フィ
ルターを安価に提供しようとするものである。
以下、本発明の一実施例を第3図以下の図面と共に説明
する。
第3図aは直流モータのブラシ部分の側断面図、第3図
bは同斜視図、第4図は同モータの等価回路図であり、
1は直流モータ2の金属ケース、3,3はブラシ、4,
4は円筒形質通コンデンサ、5,6は電源コードである
尚、上記円筒形貫通コンデンサ4は、第5図に示すよう
に円筒形誘電体6に内部電極7と外部電極8とを塗設し
、外部電極8にリング端子9を取付け、内部電極7にピ
ン端子10を取付けたものでありリング端子9をモータ
2の金属ケース1に取付けて固定している。
そうして電源コード5は上記円筒形貫通コンデンサ4を
介してプラシ3に接続されてしる。
上記実施例において第4図に示すようにモータ2を直流
電圧6■で動作させたときに整流子とブラシ間で発生す
る火花雑音を周波数分析器で観測し、周波数と電界強度
との関係を測定すると第6図に示すような測定図を得た
この第6図から明らかなように、本発明の雑音防止フィ
ルターは火花高周波雑音をきわめて効率良く遮断するこ
とができる。
尚、本発明に用いる円筒形貫通コンデンサの静電要量は
1 0 0 0 pF以上を必要とする。
そこで上記コンデンサの静電容量を大きくする方法とし
て、例えば同一の誘電率の材質では外部電源の長さを2
倍にすれば静電容量を2倍にすることができるが、この
方法によるよりも、円筒形誘電体の厚味を1/2にして
、特性インピーダンスを低くして静電容量を2倍にした
コンデンサの方が火花雑音に対して大きな減衰度を持つ
ことがわかった。
次に本発明に用いる円筒形貫通コンデンサの最適条件を
考える。
先ず、円筒形貫通コンデンサは同軸線略の形状をしてい
ることから、その特性インピーダンスは次式によって求
められる。
こ\で、:ε8 は円筒形誘電体の誘電率。
:D は円筒形誘電体の外径。
:d は円筒形誘電体の内径。
そして第7図は、誘電率をパラメータとして、円筒形誘
電体の外径と内径の比( D/d )と特性インピーダ
ンスZoの関係を(1)式より求めた関係図であり、第
7図中太線に囲捷れた部分はε8≧3000,Zo≦0
、75Ω,1・1≦D/d≦2の範囲を示す。
1た円筒形貫通コンデンサの電極の単位長あたりの静電
容量(PE/Cm)は次式によって求められる。
ここで:εSは円筒形誘電体の誘電率。
:D は円筒形誘電体の外径。
:dは円筒形誘電体の内径。
そして第8図は誘電率をバラメーターとして円筒形誘電
体の外径と内径の比( D/d )と円筒形貫通コンデ
ンサの電極の単位長あたりの静電容量Cを(2)式より
求めた関係図であり、第8図中太線で囲1れた部分はε
8≧aooo,1・1≦D/d≦2・0の範囲を示す。
ところで、実際にわれわれが一般に用いる円筒形コンデ
ンサの外部電極の長さは5mm程度のものが多い。
そこで第5図に示した円筒形貫通コンデンサの外部電極
8の長さlを5m7ftとし、円筒形誘電体6の誘電率
をε8をiooooとした場合の入力周波数150MH
z>よび300MHZに釦ける上記電極上の電圧、電流
定在波ならびにインピーダンスを第9図耘よび第10図
に示す。
ただし円筒形誘電体6における損失は無損失とする。
第9図に示す周波数150MHZの空中にトける波長λ
は2mであるが、貫通コンデンサの誘電率をio,oo
oとした場合は1/J’Wsに波長が短縮され、上記の
波長2mは2cIrLに短縮される。
そして外部電極8の長さl = 6 mmはλ/4に相
当し、第9図中A−B端子間のインピーダンスは直列共
振状態になり そのときのインピーダンスは0Ωとなる
捷た、第10図に示す入力周波数300Mazの空中に
おける波長λは1mであるが、上記と同様の理由により
波長1mは1cIfLに短縮される。
そして外部電極8の長さ73 == 5 yttmはλ
/2に相当し、第10図中A−B端子間のインピーダン
スは並列共振状態になり、そのときのインピーダンスは
無限大(ニ)となる。
そして第5図に示す外部電極8の長さをlとし、円筒形
誘電体6の誘電率を68とした場合の、第1番目の並列
共振周波数は次式によって求められる。
そして第11図は誘電率をパラメーターとして外部電極
の長さlと並列共振周波数fPとの関係を(3)式を用
いて求めた関係図である。
1た第12図は誘電率をバラメーターとして外部電極の
長さlと直夕哄振周波数f8 との関係を(4)式を用
いて求めた関係図である。
次に第13図は円筒形貫通コンデンサの減衰度特性を測
定する場合の測定回路図である。
そしてこの測定回路により誘電率68:52000円筒
形誘電体6(以下「A誘電体」という)を用い、外部電
極8の長さl二87IL7Itとした場合の円筒形貫通
コンデンサの減衰度特性を測定したものが第14図の減
衰度特性図である。
第14図中130MHZ以下の周波数範囲ではキャパシ
ティヴで、その減衰度特性は周波数に比例して直線的に
減衰する。
そして周波数130MHZのときは第9図で説明した波
長短縮率によって直列共振状態となり減衰度が極小とな
る。
1た130MHzと260MHZの周波数範囲ではイン
ダクティヴで、その減衰度特性は悪くなる。
周波数260MHZでは、第10図で説明した波長短縮
率によって並列共振状態と々り減衰度特性が特に悪くな
る。
さらに周波数が高くなると、前述の直列共振周波数は第
1番目の共振周波数の奇数倍で生じ、並列共振周波数は
第1番目の共振周波数の整数倍で生じる。
減衰度特性としては直夕哄振周波数で減衰度が増加し並
夕哄振周波数で減衰度が減少する。
次に第15図は第13図の測定回路にむいて誘電率ε8
二3200の円筒形誘電体6(以下「B誘電体」という
)を用い、外部電極8の長さl二6yttrttとした
場合の円筒形貫通コンデンサの減衰度特性図である。
直列共振周波数、並列共振周波数釦よび減衰度特性は、
前述の第14図で説明した理由と全く同様である。
第14図で説明したA誘電体は誘電率ε8二5200外
部電極の長さ13 = 8 mとし、第15図で説明し
たB誘電体は誘電率ε8=3200、電極の長さ11
= 6 mmとしたことにより直列共振周波数釦よび並
列共振周波数が異なる。
それぞれの共振周波数は前述の(3)式、(4)式3よ
び第11図、第12図より求めることができる。
渣た減衰度特性として、並列共振周波数において減衰度
が減少しており、A誘電体では260MHzで−12デ
シベルとなっているがB誘電体では440Muzで一2
7デシベルの減衰度が得られ特性が改善されている。
このように並列共振周波数で減衰度を増加させるには、
貫通形磁器コンデンサの材質のQを低〈する必要がある
第14図の図中に示すようにA誘電体の等価直列回路は
静電容量200opFに直列等価抵抗0.15Ωが直列
に接続されたものであり、捷た第15図の図中に示すよ
うにB誘電体の等価直列回路は静電容量1200pFに
直列抵抗0.68Ωが直列に接続されたものである尚、
直列等価抵抗は、横河ヒューレットパッカード社製の型
式4815Aベクトルインピーダンスメータを用−て測
定を行った。
第16図は上記測定器を用いて、A誘電体釦よびB誘電
体を測定した結果図であり、曲線aはA誘電体のインピ
ーダンス特性を示し、曲線bはB誘電体のインピーダン
ス特性を示している。
次に、第17図は誘電率ε8二7000の円筒形誘電体
(以下「C誘電体」という)を用い、外部電極の長さx
= 3 mmとした円筒形貫通コンデンサの減衰特性
を示す。
図中に示すようにC誘電体の等価直列回路は静電容量5
000pFに直列等価抵抗lΩが直列に接続されたもの
である。
この直列等価抵抗の測定は、前述のベクトルインピーダ
ンスメーターを使用し測定して得られた第18図に示す
C誘電体のインピーダンス特性図より求めた。
C誘電体の減衰度特性は、前述の第15図に示し九B誘
電体の減衰度特性よりも更に特性が改善され第17図に
示す並列共振周波数600M}{Zでの減衰度の変化は
2デシベル以内におさ捷る。
第14図に示したA誘電体の直列共振周波数はf8=
1 3 0MH zである。
図中の等価直列回路にある静電容量2000pFと直列
等価抵抗0,l5Ωの直列共振周波数130Muzでの
Qは4、lであり、第15図に示したB誘電体について
の直列共振周波数220MwzでのQは0.89である
さらに第17図に示したC誘電体についての直列共振周
波数300MHZでのQは 0.1065である。
以上の説明により明らかなように並列共振周波数で減衰
度が減少する特性を改善するためには、第6図に示す円
筒形貫通コンデンサに用いる円筒形誘電体6のQを直列
共振周波数で3以下にすることによって、第15図督よ
び第17図に示したように100MHz以上の周波数領
減で−25デシベル以上の減衰度をもったフィルターが
得られる。
筐た減衰度を増加させるには静電容量の大きい値の円筒
形誘電体を用いることによって第17図に示したように
100MHz以上の周波数領域で一34デシベル以上の
減衰度をもったフィルターを得ることができる。
静電容量を増加させる方法としては、第8図に示すよう
に、円筒形貫通コンデンサに用いる円筒形誘電体の誘電
率(ε8)を高くするか、捷たは外部電極の長さを大き
くするか、あるいは円筒形誘電体の外径と内径の比(外
径/内径)を小さくするかである。
この中で電極の長さを大きくすることは、前述の並夕哄
振周波数を低くすることになり、減衰度特性を減少させ
形状も犬き〈なる欠点がある。
例えば円筒形誘電体の誘電率を3000とし、その外径
と内径の比を2とした場合のICrfL当りの静電容量
は2.500pFが得られる。
先にも述べたが、本発明のフィルターは1000pF以
上の静電容量を必要とするので、上記の条件では電極の
長さを5關としても1250pFの静電容量が得られ小
形化される。
そのときのインピーダンスは、第9図に示すようにZO
:0.75Ωとなる。
よって本発明に用いる円筒形貫通コンデンサは第7図ち
・よび第18図に示すように、インピーダンスは0.7
5Ω以下で、静電容量はICrrL当り2 5 0 0
p.以上のものを得るため、円筒形誘電体の誘電率は
最低3000とし、その外径と内径の比は2以下とし、
かつ誘電体磁器材質の直列共振周波数におけるQは3以
下に純御したものであり、このような条件の円筒形貫通
コンデンサを用いればきわめて効率良い直流モータ用の
雑音防止フィルターを得ることができる。
以上説明したように本発明の直流モータ用雑音防止フィ
ルターは、誘電率が3000以上でQが直列共振周波数
にむいて0.1〜3.0の範囲内にある材料を用い、そ
の外径と内径の比を1.1〜2.0の範囲内に制御し特
性インピーダンスを0.75Ω以上に制御した円餉形誘
電体を用いた円筒形貫通コンデンサを直流モータの金属
ケースに直接取付け、上記円筒形貫通コンデンサを介し
て電源コードをブラシに接続して成るものであり、整流
子とブラシ間に発生する火花高周波雑音を完全に遮断す
ることができ実用上きわめて犬なる効果を有するもので
ある。
捷た、特に本発明の直流モータ用雑音防止フィルターは
、直列共振周波数におけるQを0.1〜3、0の範囲に
選ぶことにより、100MHZ以上の高周波数帯におけ
る雑音防止効果を顕著にしたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流モータ用雑音防止フィルターを示す
電気的結線図、第2図は同フィルターの周波数特性図、
第3図は本発明の一実施例を示す直流モータ用雑音防止
フィルターの側断面図aと斜視図b、第4図は同フィル
ターの電気的結線図、第5図は同フィルターに用いる円
筒形貫通コンデンサの側断面図aと斜視図b、第6図は
同フィルターの周波数特性図、第7図は第5図に示す円
筒形貫通コンデンサを構或する円筒形誘電体のインピー
ダンス特性図、第8図は同コンデンサの外部電極の単位
長あたりの静電容量特性図、第9図、第10図は同コン
デンサの外部電極上の電圧電流定在波、インピーダンス
特性図、第11図は同コンデンサの外部電極の長さと並
列共振周波数との関係図、第12図は同コンデンサの外
部電極の長さと直列共振周波数との関係図、第13図は
同コンデンサの減衰度特性測定回路図、第14図、第1
5図、第17図は同コンデンサの減衰度特性図第16図
、第18図は同コンデンサのインピーダンス特性図であ
る。 1・・・・・・金属ケース、2・・・・・・直流モータ
、3・・・・・・ブラシ、4・・・・・・円筒形貫通コ
ンデンサ、5・・・・・・電源コード、6・・・・・・
円筒形誘電体、7・・・・・・内部電極、8・・・・・
・外部電極、9・・・・・・リング端子、10・・・・
・・ビン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 誘電率が3000以上で、直列共振周波数に釦ける
    Qが0.1〜3,0の範囲内にある材料を用い、その外
    径と内径の比を1、1〜2.0の範囲内に制御し、かつ
    、特性インピーダンスを0.75Ω以下に制御した円筒
    形誘電体を用いた円筒形貫通コンデンサを、直流モータ
    の金属ケースに直接取付け、上記円筒形貫通コンデンサ
    を介して電源コードをブラシに接続して、火花高周波雑
    音を遮断するようにしたことを特徴とする直流モータ用
    雑音防止フィルター。
JP49093160A 1974-08-13 1974-08-13 チヨクリユウモ−タヨウ ザツオンボウシフイルタ− Expired JPS5836576B2 (ja)

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