JPWO2007129360A1 - 結合装置 - Google Patents

Abstract

通信モデムに同軸ケーブルで接続され信号を電力線に重畳させる結合装置であって、前記同軸ケーブル外の結合器側の信号線に、前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第一の電流ループと前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第二の電流ループとが形成され、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記第一の電流ループと前記第二の電流ループとの共同作用により抑制または阻止されるものであり、また、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられているものであり、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が抑制または阻止され、同軸ケーブルからの電磁波の放射を抑制あるいは阻止できるものである。

Description

この発明は、電力線搬送通信に使用される結合装置に関するものである。

結合装置は、電力線にデータ信号を重畳させる装置である。電磁誘導型の結合装置は、例えば特表２００５−５２５０２１号公報（特許文献１）に示されているように、電力線を囲む磁性コアと磁性コアを囲む励磁コイルを使用して励磁コイルに信号電流を通電することにより発生させている。前記励磁コイルは、信号線によって通信モデムに接続されている。例えば、前記通信モデムから前記信号線を通じて前記励磁コイルに信号が送信され、当該信号が前記磁性コアを介して電力線に重畳される。

特表２００５−５２５０２１号公報（図４およびその説明）

電力線に重畳される信号の周波数は、国によって異なるが、日本では数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの可能性があり、その場合、信号線がアンテナの働きをして当該信号線が電磁波を放射し、当該周波数帯近辺の一般の無線に影響を及ぼすことが想定されるから、通信モデムと結合器本体とを接続する信号線には、電磁波を放射しないように同軸ケーブルを使用するのが好ましい。
発明者らは通信モデムと結合器本体とを接続する信号線に同軸ケーブルを使用して各種試験研究を行い、製品化開発を行っているが、その過程で信号線に同軸ケーブルを使用した場合であっても同軸ケーブルから放射電磁波が生じることがあることが判明している。
結合装置は通常、架空電力線に取り付けられる関係で地上から５ｍ程度の高さに位置する。通信モデムは地上の所定場所に設置され１ｍ前後の高さに位置する。通信モデムは結合装置の直下に設置されるとは限らないので、通信モデムと結合装置とを接続する同軸ケーブルは５ｍあるいはそれ以上の長さになる。
結合器本体内の信号が流れる導体部分の長さはせいぜい０.２ｍ程度である。
長さが長いほど放射電磁波の影響力は大きいので、製品化において、通信モデムと結合装置とを接続する同軸ケーブルにおける放射電磁波の発生を抑制あるいは阻止することは大事な課題である。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、通信モデムと結合装置とを接続する同軸ケーブルにおける放射電磁波の発生を抑制あるいは阻止することを目的とするものである。

この発明に係る結合装置は、通信モデムに同軸ケーブルで接続され信号を電力線に重畳させる結合装置であって、前記同軸ケーブル外の結合器側の信号線に、前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第一の電流ループと前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第二の電流ループとが形成され、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記第一の電流ループと前記第二の電流ループとの共同作用により抑制または阻止されるので、同軸ケーブルからの電磁波の放射が抑制あるいは阻止される。

また、この発明に係る結合装置は、通信モデムに同軸ケーブルで接続される結合装置であって、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられているものであり、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体により、抑制または阻止されるので、同軸ケーブルからの電磁波の放射が抑制あるいは阻止される。

この発明の結合装置は、通信モデムに同軸ケーブルで接続され信号を電力線に重畳させる結合装置であって、前記同軸ケーブル外の結合器側の信号線に、前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第一の電流ループと前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第二の電流ループとが形成され、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記第一の電流ループと前記第二の電流ループとの共同作用により抑制または阻止されるので、同軸ケーブルからの電磁波の放射を抑制あるいは阻止できる効果がある。

また、この発明の結合装置は、通信モデムに同軸ケーブルで接続される結合装置であって、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられているものであり、前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体により、抑制または阻止されるので、同軸ケーブルからの電磁波の放射を抑制あるいは阻止できる効果がある。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１を説明する前に、当該実施の形態１を得るに至った背景を、図１〜図３によって説明する。なお、図１は通信モデムから同軸ケーブルを介して誘導型結合器の２次導体に送信される信号の理想的な電流の流れを模式的に示す概念図、図２は具体的製品化開発段階で生じた実際的な電流の流れを模式的に示す概念図、図３は同軸ケーブルから生じる放射電磁波の実測値をグラフで示す図である。

［実施の形態１を得るに至った背景］
電力線搬送通信における電力線に信号を重畳させるための誘導型信号結合装置などの結合装置１００は、同軸ケーブル２００によって通信モデム３００に接続される。図１に誘導型信号結合装置とモデムとの模式的接続図を示す。通信モデム３００の送信アンプ300Aからの送信信号は、同軸ケーブル２００を経て結合装置１００の２次導体1002に流れ、磁気コアを介して電力線（１次導体）と結合する（磁気コアと電力線は図示せず）。

図１において、理想的な送信信号電流の流れを矢印ｉｆ，ｉｂで示す。送信アンプ300Aからの信号電流のうち、電流往路の電流を矢印ｉｆで、電流復路の電流をｉｂで示してある。実線の矢印は導体表面上を、点線の矢印は同軸ケーブル２００の内部を流れることを示す。

理論上の理想的な送信信号電流の流れの場合は、矢印ｉｆ，ｉｂで示してあるように、送信アンプ300Aからの信号電流は、通信モデム３００内の接続ケーブル300b、同軸ケーブル２００内中心導体200c、２次導体1002、同軸ケーブルのシールド導体200s、通信モデム内の接続ケーブル300bの経路にて送信アンプ300Aに戻る。
理論上の理想的な送信信号電流の流れの場合は、信号電流は、同軸ケーブル２００の内部を流れているため、シールド導体200sによって遮蔽されるため、同軸ケーブル２００の部分から電磁波は放射しない。信号電流が流れる２次導体1002の部分では、電磁波を放射する。
通常、通信モデム３００は、地面からの高さ１ｍ程度の位置に設置され、電磁誘導型の結合器は高さ５ｍ程度の架空線に設置される。従って同軸ケーブル２００の長さは５ｍ程度となる。２次導体1002の長さは０.２ｍ程度であり、２次導体1002から放射される電磁波はほとんど問題にならない。

次に、具体的製品化開発段階で生じた実際的な電流の流れ及び同軸ケーブルから生じる放射電磁波について図２および図３によって説明する。
図２に実際に流れる電流の流れを示す。図１に示した理想的な電流経路以外に、実線矢印issで示す経路を、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数の電流が流れる。
この経路の電流issは、２次導体1002から同軸ケーブル２００のシールド導体200sの外部を流れて、通信モデム３００内の接続ケーブル300bやシールド導体接地線200e、通信モデム接地線300eを経て送信アンプ300aへ戻るものである。
シールド導体200sの外部を流れる電流issは、遮蔽されないため放射電磁波となる。同軸ケーブルの長さは５ｍ程度あるため、放射電磁波が増加したり、同軸ケーブルの長さによって決まる共振周波数にて放射電磁波が急増したりする現象があり、問題になる。例えば電力線搬送通信PLCでは、２−４０ＭＨｚの放射電磁波が主に問題になる。
図３に同軸ケーブル２００から放射する電磁波の測定結果を示す。同軸ケーブル２００が１.５ｍのときの測定結果である。結合装置１００の２次導体1002の長さを２０mmから２００mmに変化させて測定した。図３から、２次導体1002の長さが長いほど、放射電磁波は大きくなることがわかる。これは、２次導体1002の長さが長くなると共に、２次導体1002のインダクタンスが増加し、２次導体1002端部に誘起される電圧が増加するためであると考えられる。

電力線搬送通信PLCにおいて同軸ケーブル２００からの放射電磁波を低減する一方策として、電磁波の測定結果を示す図３から、結合装置１００の２次導体1002の長さを短くすると効果的であることが判る。図３から、例えば、２次導体1002の長さを２００mmから２０mmにすると放射電磁波を１０−２０dB低減することができることがわかる。なお、図３において、横軸は前記信号電流の周波数ｆ（ＭＨｚ）、縦軸は同軸ケーブル２００からの放射電磁波の相対値（dB）であり、EMW1は２次導体1002の長さが２０mmの場合、EMW2は２次導体1002の長さが１００mmの場合、EMW3は２次導体1002の長さが２００mmの場合、の実測結果を示してある。
一方、２次導体1002の部分の長さは、高圧架空電力線と同軸ケーブルとの間の絶縁距離と関係して設計されるため、短くすることは困難である。すなわち架空電力線の電圧が高くなると前記絶縁距離の関係で２次導体1002の長さを長くしなくてはならないという問題があった。例えば１５kV用の電磁誘導型の結合器では、２次導体1002の長さは２００−３００mmとなる。従って、架空電力線における絶縁耐圧と放射電磁波低減とを両立させることは、従来技術の延長では困難であった。

［実施の形態１の内容］
この発明の実施の形態１では、図４に例示してあるように、前記同軸ケーブル２００外の前記結合器１００側の信号線に、前記同軸ケーブル２００の中心導体200cと当該同軸ケーブル２００のシールド導体200sとを接続する第一の電流ループ10021と、前記同軸ケーブル２００の中心導体200cと当該同軸ケーブル２００のシールド導体200sとを接続する第二の電流ループ10022とを形成してみた。
尚、この実施の形態１では、図４に例示してあるように、前記第一の電流ループ10021の当該電流ループ10021で囲まれる部分の面積Ｓ１と、前記第二の電流ループ10022の当該電流ループ10022で囲まれる部分の面積Ｓ２とをほぼ同一にしてある。
また、前記第一の電流ループ10021の前記同軸ケーブル２００のシールド導体200sとの接続点10021pと、前記第二の電流ループ10022の前記同軸ケーブル２００のシールド導体200sとの接続点10022pとを、前記同軸ケーブル２００の中心導体200cを中心とした対称位置に配設した。
また、前記第一の電流ループ10021の電流の往路10021fと前記第二の電流ループ10022の電流の往路10022fとを共通の信号線とし、当該共通の信号線10021f／10022fと、前記第一の電流ループ10021の復路10021bと、前記第二の電流ループ10022の復路10022bとの３本の信号線で、前記第一の電流ループ10021および前記第二の電流ループ10022を構成してある。

このような構成の実施の形態１について、結合器１００側の導体長Ｌを２００mmとした場合における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波と、前述の図２に示す結合器１００側の導体長Ｌを２００mmとした場合における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波とを、図５に比較して示してある。
図５において、図２に示す結合器１００側の導体長Ｌを２００mmとした場合における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波はMRW3で、前記第一の電流ループ10021および前記第二の電流ループ10022を設けた本発明の実施の形態１における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波はMRW4で示してある。
この図５から判るように、図２に示す結合器１００側の導体長Ｌを２００mmとした場合における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波MRW3に比べ、前記第一の電流ループ10021および前記第二の電流ループ10022を設けた本発明の実施の形態１における前記同軸ケーブル２００の実測放射電磁波MRW4は、５−１５dB低減することができることがわかる。

前述のような構成の本発明の実施の形態１によれば、前記同軸ケーブル２００の前記シールド導体200ｓの外側に流れる電流ｉssが、前記第一の電流ループ10021と前記第二の電流ループ10022との共同作用により抑制または阻止され、前記同軸ケーブル２００からの実測放射電磁波MRW4が低減するものと考えられる。

ここで、前記同軸ケーブル２００外の前記結合器１００側の信号線に、前記同軸ケーブル２００の中心導体200cと当該同軸ケーブル２００のシールド導体200sとを第一の電流ループ10021で接続すると共に前記同軸ケーブル２００の中心導体200cと当該同軸ケーブル２００のシールド導体200sとを第二の電流ループ10022で接続して前記同軸ケーブル２００からの放射電磁波を低減する接続方式を、「バランス接続」と呼称する。

前記バランス接続は、前記同軸ケーブル２００外の前記結合器１００側の信号線である２次導体1002の長さに関係なく放射電磁波を低減できるものである。

図６に前記バランス接続の原理を示す。図６（ａ）は前記バランス接続ではない通常の接続の場合を、図６（ｂ）は前記バランス接続の場合の、原理を示してある。

前記バランス接続では、前述のように、前記第一の電流ループ10021と前記第二の電流ループ10022の２つのループから構成される。
図６（ｂ）において、今、前記第一の電流ループ10021のインダクタンスをL1とすると前記第一の電流ループ10021に誘起される電圧V1は、V1=jωL1となる。前記第二の電流ループ10022のインダクタンスをL2とすると前記第二の電流ループ10022に誘起される電圧V2は、V2=jωL2となる。L1=L2となると、V2=V1となり、同軸ケーブルのシールド導体200sの外皮に誘起される電圧はゼロとなり、シールド導体200sの外皮に流れる電流ｉssは無くなる。
L1=L2とするには、２つの電流ループの形状と断面積Ｓ１，Ｓ２を同じにすれば良い。
前記バランス接続ではない通常の接続の場合を示す図６（ａ）では、V1=jωLとなり、V1に従ってシールド導体200sの外皮に電流ｉssが流れ、同軸ケーブル２００から電磁波が放射される。

図６（ａ）の前記バランス接続ではない通常の接続の場合における同軸ケーブル２００かのら放射電磁波は図５におけるEMW3のようになり、図６（ｂ）の前記バランス接続の場合における同軸ケーブル２００かのら放射電磁波は図５におけるEMW4のようになり、前記バランス接続にすることにより放射電磁波を5-15dB低減することができることがわかる。この方法は、高圧架空線の電圧が高くなって、電磁誘導型の結合器における２次導体1002の長さが長くなっても放射電磁波が増加しないというメリットを有する。

実施の形態２．
前述のこの発明の実施の形態１の場合と同様に、同軸ケーブルからの放射電磁波を減少させる他の事例を、この実施の形態２で図７〜図９により説明する。図７はこの発明の実施の形態２を模式的に例示する構成図、図８は同軸ケーブルから生じる放射電磁波の実測値をグラフで示す図、図９はこの発明の実施の形態２の原理説明図である。

図６に、フェライト等の強磁性体のコアによる放射電磁波低減の原理を示す。図６は前記結合器１００の２次導体1002から前記同軸ケーブル２００のシールド導体200sの外部に漏れる電流ｉssや、接地線に流れる電流を防止して放射電磁波を低減するものである。
この発明の実施の形態２では、前記同軸ケーブル２００の前記結合器１００との接続部および前記同軸ケーブルの前記通信モデム３００との接続部の少なくとも一方にコア状の強磁性体４００を取り付けてみた。

図７は、コア状の強磁性体４００としてフェライトを使用し当該フェライトを前記同軸ケーブル２００の両端部に配設（4001，4002）した場合の前記同軸ケーブル２００からの放射電磁波の低減効果の測定結果を示す。同軸ケーブル２００の長さは１５ｍにして検討した。
図７において、前記同軸ケーブル２００の一方の端部に当該同軸ケーブル２００の周りを囲む環状あるいは管状の第一の強磁性体4001が、前記同軸ケーブル２００の他方の端部に当該同軸ケーブル２００の周りを囲む環状あるいは管状の第二の強磁性体4002がそれぞれ設けられた場合の前記同軸ケーブル２００の放射電磁波はEMW5で、強磁性体を設けない場合の前記同軸ケーブル２００の放射電磁波はEMW6で、示してある。
図７において６MHzにて放射電磁波が極大値を示すのは、ケーブル共振によるものである。
フェライトコアを前記同軸ケーブル２００の両端部に取り付けた場合、図７に例示してあるように、２５MHz以上の放射電磁波を１０dB、６MHz付近のケーブル共振による電磁波を１０dB低減することができた。
フェライトコアを前記同軸ケーブル２００一端部に取り付けた場合でも、前記電磁波をある程度低減できる。

図９に例示する原理説明図においては、前記同軸ケーブル２００外の前記結合器１００側の２次導体1002が前記バランス接続ではない通常の接続とし前記同軸ケーブル２００のシールド導体200sの外部に、V1=jωLによる前記電流ｉssが流れる構成において、前記同軸ケーブル２００の周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体４００を設けた場合を例示してある。
前記V1=jωLによる前記電流ｉssは、前記強磁性体４００の損失成分によって熱エネルギーに変換され、その結果、前記電流ｉssは、前記強磁性体４００の部分を通った後は減少し、従って、前記電流ｉssに起因して前記同軸ケーブル２００から放射される電磁波も減少する。

前述のように、前記同軸ケーブル２００のシールド導体200sの外部に流れる電流ｉssを低減することにより、同軸ケーブル２００から放射する電磁波を低減することができる。このために、前述の図７にも示すように同軸ケーブル２００と結合器１００の２次導体1002との接続部に前記強磁性体４００を取り付けるのがよい。また、前記強磁性体４００を同軸ケーブル２００の両端部に取り付けることにより、同軸ケーブル２００がアンテナとなって例えば図８に例示の６ＭＨzなどの特定の周波数の電磁波を放射することを防止することができる。図８からも判るように、フェライトコア等の強磁性体のコアで同軸ケーブル２００の周りを同心状に囲むことにより、放射電磁波の強度が全体的に下がると共に、特定の周波数で強く放射されることを防止することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３は、図１０に示すように、同軸ケーブル２００が地面５００に垂れている場合を例示するものである。同軸ケーブル２００が地面５００から垂直に立ち上がる部分にフェライト等の強磁性体4003のコアをとりつけることによる更に効果がある。これは、地面５００に垂れている部分から地面に流れる電流を低減することができるためである。

なお、実際の製品においては構造上の制約から、前記２次導体側にバランス接続を採用しても、前記シールド導体200sの外皮に流れる電流ｉssをゼロにできない場合が想定され、その場合は、当該バランス接続と前記強磁性体４００の前記同軸ケーブル２００への取り付けとを併用すればよい。

実施の形態４．
以下、前述のバランス接続の概念を実際の製品に適用する場合の事例を示すこの発明の実施の形態４を図１１〜図１５により説明する。図１１は図１２の左側から見た全体の正面図、図１２は誘導型の結合装置の事例を図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線から矢印方向に見た一部断面で示す縦断左側面図で、コア平行移動機構により第一のコア要素部と第二のコア要素部とをギャップ長が所定ギャップ長となる状態に近づけた状態での縦断左側面図である。図１３はコア要素部を拡大して示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は図１１に対応する正面図である。図１４は結合器内の通信線の事例を示す正面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ線における断面を矢印方向に見た断面図である。

図１１〜図１５に例示してあるように、この発明の実施の形態４による誘導型の結合装置１００は、上側の第一のコア要素部（以下、「上コア」と略記する）１と、下側の第二のコア要素部（以下、「下コア」と略記する）２と、所定ギャップ長規制部材３と、クランプ機構４と、弾性部材（以下「上コア押さえバネ」と記す）５と、位置決めピン７と、ボルト（以下「コア駆動ボルト」と記す）８と、結合器本体碍子部９と、位置決め部材（以下「電力線押さえ具」と記す）１０と、コアケース１１と、２次巻き線１２と、２次導体1002と、支持板１４と、ナット１８と、ボルト１９とを備えており、通信媒体となる電力線１３に取り付けられる。

図１２に明示してあるように、上側の前記上コア１は前記コアケース１１に固定され、下側の前記下コア２は前記結合器本体碍子部９のモールド成型時に当該誘導結合装置本体９に一体にモールドされる。前記下コア２には信号線の一部である前記２次巻線１２が巻き付けてある。

前記コアケース１１には、前記上コア押さえバネ５の一端が固定され、この上コア押さえバネ５は、さらに前記支持板１４の一端に固定されている。

前記支持板１４は、一枚の板を図示のような概略Ｌ字状に形成されており、この支持板１４の他端に固着された前記ナット１８に前記コア駆動ボルト８が螺合している。さらに前記支持板１４の中間部に穿設された概略長孔１４１に、前記結合器本体碍子部９に植設された前記位置決めピン７が貫挿されている。

前記コアケース１１と前記上コア押さえバネ５と前記支持板１４とにより、上コア１を保持するコア保持機構部1145を構成している。

前記概略長孔１４１を有する前記支持板１４と前記位置決めピン７とにより、前記コア駆動ボルト８の回転に伴う前記コア保持機構部1145の前記ボルトを中心とする回転を阻止して前記コア保持機構部1145を所定位置に保持する位置決め機構１４７を構成している。

前記コア保持機構部1145と前記位置決め機構１４７と前記ナット１８と前記コア駆動ボルト８とにより、前記上コア１を前記下コアに対して平行移動（図示の事例では上下方向）させるコア平行移動機構1478を構成している。

前記上コア１の一対の脚部と前記下コア２の一対の脚部との各間には所定ギャップ長規制部材３が介在している。

図１１に明示してあるように、前記クランプ機構４が前記結合器本体碍子部９を中心に前記電力線１３の延在方向両側（図１１における左右両側）に対称位置に配置され、当該クランプ機構４のクランプアーム４１の下に前記電力線１３が来る構造にしてある。

前記電力線１３と前記結合器本体碍子部９との間には前記電力線押さえ具１０が設けられ、当該電力線押さえ具１０は、前記結合器本体碍子部９に前記ボルト１９で固定されている。

前記上コア１と前記下コア２は、何れもフェライト等の磁性材料で形成され、両者の各脚部の前記所定ギャップ長規制部材３と合わさって当該所定ギャップ長規制部材３と接触する脚部先端面は精度よく仕上げてある。
前記上コア１および前記下コア２の左右両脚部間に前記所定ギャップ長規制部材３を挟んで、当該所定ギャップ長規制部材３と前記上コア１および前記下コア２とが密着するようになっており、当該所定ギャップ長規制部材３と前記上コア１と前記下コア２とが一体的に合体してギャップコアからなる磁性コア１２３を構成している。

信号を伝送してくる前記２次巻線１２と前記磁性コア１２３と前記電力線１３との組み合わせで誘導結合装置を構成する。

前記所定ギャップ長規制部材３は、それ自体を磁束がギャップ長方向（図１１および図１２における垂直方向）に通過するので、渦電流による磁気遮蔽が生じないように非導電材料で形成されている。また、前記所定ギャップ長規制部材３は、本実施の形態では、下コア２に接着により固定され、図示のように下コア２側に取り付けられている。

前記上コア１を保持している前記コアケース１１はステンレス等の錆びない材料で形成され、下側が開口となる器形状とし、その内側に固着された一対の係止ピン１１１を前記上コア１の両肩部の凹み１Ｇに弾性的に係合することにより前記上コア１の前記コアケース１１への固定を行っている。前記コアケース１１の下側に前記上コア１を配設しても、前記上コア１は前記コアケース１１に前記係止ピン１１１により強固に固定された状態となる。

前記上コア押さえばね５は板ばねであり、その一端で、図における下方向（換言すれば前記所定ギャップ長規制部材３のギャップ長方向）に、前記コアケース１１を介して前記上コア１を押し付ける働きをする。

前記支持板１４の一端は前記上コア押さえばね５の他端に溶接されている。前記支持板１４の他端には前記ナット１８が固着されており、当該ナット１８は前記コア駆動ボルト８の先端に螺着されている。前記コア駆動ボルト８は、前記結合器本体碍子部９の第一の腕部９１に、回転可能に且つ当該回転の軸線方向には不可動に、取り付けられている。前記支持板１４および前記コア駆動ボルト８は、前記上コア１、前記固まった結合材１１１、前記コアケース１１、前記上コア押さえばね５を保持しているが、このときに変形しないよう何れにも充分な剛性を持たせてある。

前記コア駆動ボルト８の回転操作部８１は、前記第一の腕部９１の下側に位置している。前記回転操作部８１を回転操作すれば前記コア駆動ボルト８が回転する。前記コア駆動ボルト８が回転すれば前記支持板１４も追随して回転しようとするが、この追随回転は、前記支持板１４の概略長孔１４１に挿通された位置決めピン７によって阻止される。従って、前記回転操作部８１の回転操作により前記コア駆動ボルト８が回転すれば、前記コア駆動ボルト８は当該回転の軸線方向には移動しないので、前記ナット１８が前記回転の軸線方向に移動する。即ち、前記回転操作部８１を、一方の方向に回転すれば前記ナット１８は上昇し、他方の方向に回転すれば前記ナット１８は下降する。このナット１８の上昇・下降に伴って、前記支持板１４、前記上コア押さえバネ５、前記コアケース１１、および前記上コア１も上昇・下降する。

このように、前記概略長孔１４１を有する前記支持板１４と前記位置決めピン７とで、前記コア駆動ボルト８の回転に伴う前記コア保持機構部の前記ボルトを中心とする回転を阻止して前記コア保持機構部を所定位置に保持する位置決め機構１４７を構成している。

前記コア駆動ボルト８の前記回転の軸線方向（換言すれば前記コア駆動ボルト８の延在方向）は前記位置決めピン７の延在方向と平行をなし、前記所定ギャップ長規制部材３のギャップ長方向と平行をなしているので、前記コア駆動ボルト８の前記回転に伴う前記上コア１の上昇・下降の移動は、前記下コア２に対して前記上コア１が平行移動していることになる。

前記クランプ機構４は、側面形状が図１２に示すように先細になっているクランプアーム４１を有しており、前記クランプアーム４１の細く突き出した部分の根元部分で前記電力線１３を掴みやすいように、前記電力線１３の外形に沿った形の窪み４２を設けてあり、この窪み４２は、前記クランプアーム４１を下げたときに前記電力線１３の抜け止めとしている。前記クランプアーム４１の固定は、前記結合器本体碍子部９に対してクランプ用ボルト１６で行い、このクランプ用ボルト１６を回転させることで前記クランプアーム４１が上下するようになっている。前記電力線押さえ具１０は金属材料で形成され前記電力線３を前記クランプアーム４１とともに挟み込み、該電力線３を保持している。

前記結合器本体碍子部９から当該結合器本体碍子部９を中心に前記電力線１３の延在方向両側（図１１における左右両側）に対称位置に延在する第二および第三の腕部９２，９３の各々に、前記クランプ用ボルト１６が、回転可能に且つ当該回転の軸線方向には不可動に、取り付けられている。前記各クランプ用ボルト１６の各々の先端ネジ部に、前記クランプアーム４１が螺合されている。
前記各クランプ用ボルト１６の回転操作部１６１は、対応する前記第二および第三の腕部９２，９３の下側に位置している。前記各回転操作部１６１，１６１は、前記コア駆動ボルト８の前記回転操作部８１と、前記結合器本体碍子部９の同じ側である下側に配設されている。

前記電力線押さえ具１０は、前記第二および第三の腕部９２，９３の前記電力線１３の側の各取付面に、前記各クランプアーム４１，４１の各々に対応して前記ボルト１９で螺着されている。

前記回転操作部１６１を回転操作すれば前記クランプ用ボルト１６が回転する。前記クランプ用ボルト１６が回転すれば対応する前記クランプアーム４１も追随して回転しようとするが、この追随回転は、前記電力線押さえ具１０によって阻止される。従って、前記回転操作部１６１の回転操作により前記前記クランプ用ボルト１６が回転すれば、前記クランプ用ボルト１６は当該回転の軸線方向には移動しないので、対応する前記クランプアーム４１が前記回転の軸線方向に移動する。即ち、前記回転操作部８１を、一方の方向に回転すれば、対応する前記クランプ用ボルト１６は上昇し、他方の方向に回転すれば、対応する前記クランプ用ボルト１６は下降する。

本実施の形態４による誘導結合装置は、前述のように、電力線１３をクランプ機構４により挟持して誘導結合装置を電力線に固定する構成となっているので、誘導結合装置は風雨等にさらされても電力線１３に対して位置ずれを起こすことが無く、風などが起因する誘導結合装置の移動による通信線の断線が発生しないという効果がある。

また、コアのギャップ間隔は所定ギャップ長規制部材３の厚みで決まるので、ギャップ間隔が高精度化できる。また、装置設置時にコア駆動用ボルト８を強力に締めた場合でも、所定ギャップ長規制部材３には上コア押さえバネ５の弾性力以上の力がかからないので所定ギャップ長規制部材３が塑性変形してギャップ間隔の精度が低下するという問題も発生しない。

ギャップコアにおけるインダクタンスLは次式で与えられ、
L=μ0×S/(La/μ'+g)、
ここで、Sはコアの断面積、g:ギャップ間隔、μ0:真空の透磁率、I:電力線電流、B:コアの使用磁束密度、La:ギャップコアの磁路長、μ':コアの比透磁率である。

この式から明らかなように、本発明ではギャップ間隔ｇが高精度化できるので、インダクタンスLの値を高精度化できる。コアのインダクタンスは誘導結合回路においては重要な回路定数であって、これを高精度化できた結果、電力線で伝送できる信号強度が安定し、ひいては情報伝送が安定化するという効果がある。

コア駆動用ボルト８とクランプ用ボルト１６はいずれも同一角度で結合器本体碍子部９にその同じ側に設けられており、架線への設置用の支持棒に対して毎回同じ角度で作業ができ、また、誘導結合装置を架線まで持ち上げて架線に引っ掛けるときと、二つのコアを密着させる操作時とコアの固定とがボルト１本の操作で可能であるなど、操作性が改善されるという、効果がある。

また、前記ギャップ長が変わる方向に前記第一のコア要素部と前記第二のコア要素部とをコア平行移動機構1478で相対的に平行移動させるようにすれば、コア平行移動機構1478は、例えば前述のように、１個の支持板１４と１本のコア駆動ボルト８と、１本の位置決めピン７で実現でき、安定した良好な誘導結合効率および高い信頼性を確保できることに加え、低コストで実現できる。

また、クランプ機構４が磁性コアの電力線延在方向の両側で電力線１３を挟持した状態下で、磁性コア１，２が電力線１３と非接触状態になるように構成してあるので、架空電力線の揺れや振動による電力線１３と磁性コア１，２との衝突が回避され、誘導結合装置の結合精度の向上、結合精度の安定化、信頼性の向上を図れる。

前記下コア２は、図１３に例示してあるように、その側面形状は、内側面2issが円弧状（図１３（ａ）参照）であり、外側面2ossが台形状（図１３（ａ）参照）である。
台形状にすることにより、その直線部2SLを位置決めとしてコアのギャップ面の加工精度の確保が容易となると共に前記結合器本体碍子部９への取り付け位置の精度、コアのギャップ面位置の精度の確保が容易となる。

前記下コア２は、また、台形を成す外側面の角部に丸み2Rを持たせてある（図１３（ａ）（ｃ）参照）。
このように台形を成す外側面2ossの角部に丸み2Rを持たせることにより、前記結合器本体碍子部９の成形時に前記下コア２を前記結合器本体碍子部９内に一体成形する場合、前記結合器本体碍子部９の注型後の前記結合器本体碍子部９の熱収縮に伴って前記結合器本体碍子部９および前記下コア２に発生する内部歪みの低減が可能となり、前記結合器本体碍子部９の前記下コア２との接合部の剥離、クラックの発生を防止することが出来る。

前記２次巻き線１２と、当該２次巻き線１２と一体を成す２次導体1002とは、前述の図４の機能を有するように前記第一の電流ループ10021および前記第二の電流ループ10022が形成されている。

実施の形態５．
前記２次導体1002は３本の導体10021b、10022b、（10021f，10022f）の配列は、前述の実施の形態４では図１５に示すように直線状であるが、本実施の形態５では、図１６に示すように前記３本の導体10021b、10022b、（10021f，10022f）が三角形の頂点に位置するように配設されている。このように配設することにより、当該３本の導体の配設に必要な領域Ａはその径がＤ２となり、前述の図１５における直線状の場合の３本の導体の配設に必要な領域Ａの径Ｄ１より小さくでき、ひいては、当該３本の導体を内蔵している前記結合器本体碍子部９の径を小さく出来る。

実施の形態６．
前述の図１２に示す事例では、前記結合器本体碍子部９の成形時に前記下コア２を直接前記結合器本体碍子部９内に一体成形したものを例示したが、本実施の形態６では、図１７に示すように前記結合器本体碍子部９と前記下コア２との間にゴム等の緩衝材２９を介在してある。前記緩衝材２９の前記介在により、前記結合器本体碍子部９の注型後の前記結合器本体碍子部９の熱収縮に伴って前記結合器本体碍子部９および前記下コア２に発生する内部歪みの低減が可能となり、前記結合器本体碍子部９の前記下コア２との接合部の剥離、クラックの発生を防止することが出来る。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７は、前述の図７〜図９に例示したコア状の強磁性体4001を実施の製品に適用する場合の事例を示す図１８に示すように、前記結合器本体碍子部９の前記電力線１３と反対側の端部に設けられたスカート部９４に囲まれる窪み９５内に、前記同軸ケーブル２００を囲繞する前記コア状の強磁性体4001を配設してある。換言すれば、前記コア状の強磁性体4001は、前記スカート部９４で周囲を覆うことにより、風雨に曝されて前記強磁性体4001や当該強磁性体4001を前記同軸ケーブル２００或いは前記結合器本体碍子部９に接着する接着剤等が劣化しにくいようにしてある。

実施の形態８．
この発明の実施の形態８は、前述の図７〜図９に例示したコア状の強磁性体4001，4002を実施の製品に適用する場合の事例を示す図に示すように、前記結合器本体碍子部９の前記電力線１３と反対側の端部に設けられたスカート部９４に囲まれる窪み９５内に、前記同軸ケーブル２００を囲繞する前記コア状の強磁性体4001を配設し、前記通信モデム３００側にも前記同軸ケーブル２００を囲繞する前記コア状の強磁性体4002を配設してある。

なお、前述の図１〜図１９の各図において、同一符号は同一又は相当部分を示す。

この発明の実施の形態１を得るに至った背景を説明する為の図で、通信モデムから同軸ケーブルを介して誘導型結合器の２次導体に送信される信号の理想的な電流の流れを模式的に示す概念図である。 この発明の実施の形態１を得るに至った背景を説明する為の図で、具体的製品化開発段階で生じた実際的な電流の流れを模式的に示す概念図である。 この発明の実施の形態１を得るに至った背景を説明する為の図で、同軸ケーブルから生じる放射電磁波の実測値をグラフで示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、通信モデムから同軸ケーブルを介して誘導型結合器の２次導体に送信される信号の電流の流れを模式的に示す概念図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、図２の場合における同軸ケーブルの実測放射電磁波と図４の場合における同軸ケーブルの実測放射電磁波とを比較して示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、バランス接続の原理を説明するための図であり、図６（ａ）は前記バランス接続ではない通常の接続の場合を、図６（ｂ）は前記バランス接続の場合の原理を示してある。 この発明の実施の形態２を模式的に例示する構成図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、同軸ケーブルから生じる放射電磁波の実測値をグラフで示す図である。 この発明の実施の形態２の原理説明図である。 この発明の実施の形態３を模式的に例示する構成図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、前述のバランス接続の概念を実際の製品に適用する場合の事例を示してあり、図１２の左側から見た全体の正面図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、誘導型の結合装置の事例を図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線から矢印方向に見た一部断面で示す縦断左側面図であり、コア平行移動機構により第一のコア要素部と第二のコア要素部とをギャップ長が所定ギャップ長となる状態に近づけた状態での縦断左側面図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、コア要素部を拡大して示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は図１１に対応する正面図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、結合器内の通信線の事例を示す正面図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、図１４のＸＶ−ＸＶ線における断面を矢印方向に見た断面図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、図１５に対応する他の事例を示す断面図である。 この発明の実施の形態６を示す図で、図１２に対応する他の事例を示す縦断左側面図である。 この発明の実施の形態７を示す図で、図７〜図９に例示したコア状の強磁性体を実施の製品に適用する場合の事例を示す図である。 この発明の実施の形態８を示す図で、図７〜図９に例示したコア状の強磁性体を実施の製品に適用する場合の他の事例を示す図である。

符号の説明

１ 第一のコア要素部（上コア）、
２ 第二のコア要素部（下コア）、
2iss 内側面、
2oss 外側面、
2R 丸み、
2SL 直線部、
３ 所定ギャップ長規制部材、
４ クランプ機構、
５ 弾性部材（上コア押さえバネ）、
６ 位置調整ネジ、
７ 位置決めピン、
８ ボルト（コア駆動ボルト）、
９ 誘導結合装置本体部、
１０ 位置決め部材（電力線押さえ具）、
１１ コアケース、
１２ 通信線（1次巻き線）、
１３ 電力線、
１４ 支持板、
１５ 位置決めピン押さえバネ、
１６ クランプ用ボルト、
１７ クランプスペーサ、
１８ ナット、
１９ ボルト、
２９ 緩衝材、
４１ クランプアーム、
４２ 窪み、
８１ 回転操作部、
９１ 第一の腕部、
９２ 第二の腕部、
９３ 第三の腕部、
９４ スカート部、
９５ 窪み、
１００ 結合器、
１１１ 固まった結合材、
１２３ 磁性コア、
１４１ 概略長孔、
１４２ 貫通孔、
１４６ 位置調整機構、
１４７ 位置決め機構、
１６１ 回転操作部、
２００ 同軸ケーブル、
200c 中心導体
200e シールド導体接地線、
200s シールド導体、
３００ 通信モデム、
300A 送信アンプ、
300b 接続ケーブル、
300e 通信モデム接地線、
４００ 強磁性体、
５００ 地面、
1002 ２次導体、
1145 コア保持機構部、
1478 コア平行移動機構、
10021 第一の電流ループ、
10021b 復路、
10021p 接続点、
10022 第二の電流ループ、
10022b 復路、
10022p 接続点、
10021f，10022f 電流の往路（共通の信号線）
4001，4002，4003 強磁性体、
Ａ ３本の導体の配設に必要な領域、
ｉｂ 電流復路の電流、
ｉｆ 電流往路の電流、
iss シールド導体の外部を流れる電流、
Ｓ１ 第一の電流ループで囲まれる部分の面積、
Ｓ２ 第二の電流ループで囲まれる部分の面積。

Claims (8)

1. 通信モデムに同軸ケーブルで接続され信号を電力線に重畳させる結合装置であって、
   前記同軸ケーブル外の結合器側の信号線に、前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第一の電流ループと前記同軸ケーブルの中心導体と当該同軸ケーブルのシールド導体とを接続する第二の電流ループとが形成され、
   前記同軸ケーブルのシールド導体の外側に流れる電流が、前記第一の電流ループと前記第二の電流ループとの共同作用により抑制または阻止される結合装置。
2. 請求項１に記載の結合装置において、前記第一の電流ループおよび前記第二の電流ループが結合器本体に内蔵されていることを特徴とする結合装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記第一の電流ループのインダクタンスとおよび前記第二の電流ループのインダクタンスがほぼ同じであることを特徴とする結合装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一に記載の結合装置において、前記第一の電流ループの前記シールド導体への接続点と前記第二の電流ループの前記シールド導体への接続点とが前記同軸ケーブルの前記中心導体を中心とした対称位置にあることを特徴とする結合装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一に記載の結合装置において、前記第一の電流ループおよび前記第二の電流ループの各々の電流往路または各々の電流復路とが共通の信号線とされることにより前記第一の電流ループおよび前記第二の電流ループが３本の信号線で構成されており、これら３本信号線が三角形の頂点に位置するように配設されていることを特徴とする結合装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一に記載の結合装置において、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられていることを特徴とする結合装置。
7. 通信モデムに同軸ケーブルで接続される結合装置であって、前記同軸ケーブルの周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられている結合装置。
8. 請求項６または請求項７において、前記同軸ケーブルの両端部の少なくとも一方に対して当該端部の周りを囲む環状あるいは管状の強磁性体が設けられていることを特徴とする結合装置。
   
   

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