WO2007004419A1

WO2007004419A1 - 信号結合装置

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Publication number: WO2007004419A1
Application number: PCT/JP2006/312353
Authority: WO
Inventors: Yuichiro Murata; Takao Tsurimoto; Takashi Hifumi; Sawako Ojima; Masataka Kato; Toshiyuki Kaiga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-01-11
Also published as: JPWO2007004419A1; WO2007004266A1

Abstract

　電力線１が開口部８に挿入されるとともに、モデム２と接続されている信号線５が輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられ、その輪郭部９ａ，９ｂの一部にギャップ１０ａ，１０ｂが施されている磁気コア７ａ，７ｂからなる信号結合装置において、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア７ａ，７ｂを密着して設置する。これにより、磁気コア７ａ，７ｂの高さを高くすることなく、高い結合効率を得ることができる効果を奏する。

Description

明細書

信号結合装置

技術分野

[0001] この発明は、電力搬送用の電力線に通信信号を重畳する信号結合装置に関するものである。

背景技術

[0002] 電力線搬送システムである PLC (Power Line Communication)システムは、電力を搬送する電力線に 2MHz〜40MHzの高周波信号を重畳させて、データ通信を実施するシステムである。

PLCシステムにおける信号結合装置は、モデムなどの通信装置力送信される通信信号を電力線に重畳する処理、あるいは、電力線に重畳されている通信信号を抽出する処理を実施し、信号結合装置は、磁気コアカゝらなるインダクティブカップラ (IC U : Inductive Coupling Unit)で構成されている。

[0003] 信号結合装置を構成している磁気コアの開口部には、電力線が挿入され、磁気コァの輪郭部には、モデムなどの通信装置と接続されて、る信号線が巻き付けられており、電磁誘導作用により、その通信装置により送信される通信信号が電力線に重畳されたり、電力線に重畳されている通信信号が抽出されたりする。

[0004] なお、電力線には、通常、 100— 800Aの電流が流れるため、磁気コアが飽和する現象が発生する。

この飽和を防止するため、磁気コアの輪郭部の一部には、ギャップが施されている力磁気コアの輪郭部の一部にギャップを施すと、そのギャップ力磁気コアの外部に磁束が漏れ出てしまうため、磁気コアの結合効率 (信号線を流れる通信信号による電流 IIと、電力線を流れる電流 12との比 I2ZI1)が低下する現象が発生する（例えば、特許文献 1参照)。

[0005] ギャップを設けたことにより生じる磁束の漏れによる結合効率の低下を防止する方策として、電力線 1の通る方向に沿って磁気コアを長くする方法が挙げられる。

しかし、磁気コアを長くする場合、磁気コアの材料費が高くなるとともに、加工が難しくなるため、加工コストが増大する。

[0006] また、磁気コアとしてフェライトコアを使用する場合、フェライトの焼成形状が大きくなるため、フェライトの内部の特性が安定せず、フェライトコアの磁気特性が低下したり、フェライトコアに大きなクラックが発生したりすることがある。

また、フェライトコアの磁気特性が焼成ロット毎にばらついて安定しなくなり、信号結合装置の結合効率の低下や、ばらつきを招くことになる。

[0007] 特許文献 1 :特開 2002— 270430号公報 (第 4頁力も第 8頁、図 2)

[0008] 従来の信号結合装置は以上のように構成されて、るので、磁気コアの飽和現象が防止されるが、磁気コアの輪郭部の一部にギャップを施すと、そのギャップカゝら磁気コアの外部に磁束が漏れ出てしまうため、磁気コアを長くしなければ、結合効率が低下してしまうなどの課題があった。

[0009] この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、磁気コアを長くすることなく、磁気コアの結合効率の低下を防止することができる信号結合装置を得ることを目的とする。

発明の開示

[0010] この発明に係る信号結合装置は、電力線の通る方向に複数に分割された分割磁気コアで磁気コアが構成されたものであり、その分割磁気コアに施されているギヤップの位置が、隣接相互間で、所定の精度で同じ位置になるように、その分割磁気コァを配置したものである。

[0011] このことによって、磁気コアを一体ものとして長くすることなぐ磁気コアの結合効率の低下を防止することができる効果がある。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]この発明の実施の形態 1による信号結合装置を示す斜視図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1による信号結合装置の磁束の漏れを示す説明図である。

[図 3]この発明の実施の形態 1による信号結合装置の結合効率を示す特性図である圆 4]この発明の実施の形態 1による信号結合装置の磁気コア間隔と結合効率の関係を示す特性図である。

圆 5]複数の磁気コアのギャップ位置がずれたときの磁束の流れを示す説明図である

[図 6]ギャップの位置ずれと結合効率の関係を示す特性図である。

圆 7]複数の磁気コアの位置合わせを行うことなぐギャップの位置ずれを無くすことができる磁気コアの製造方法を示している説明図である。

圆 8]この発明の実施の形態 3による信号結合装置を示す斜視図である。

圆 9]この発明の実施の形態 6による信号結合装置を示す斜視図である。

圆 10]この発明の実施の形態 7による信号結合装置を示す斜視図である。

圆 11]この発明の実施の形態 8による信号結合装置を示す斜視図である。

[図 12]共通のギャップ材の配置を示す説明図である。

[図 13]共通のギャップ材を示す説明図である。

圆 14]この発明の実施の形態 10による信号結合装置の分割コア部を示す断面図である。

圆 15]この発明の実施の形態 10による信号結合装置を示す断面図である。

圆 16]この発明の実施の形態 11による信号結合装置の保護素子を示す説明図である。

圆 17]この発明の実施の形態 11による信号結合装置のスぺーサを示す説明図である。

[図 18]この発明の実施の形態 13による信号結合装置の分割コア部断面図及び分割コアの組み立てに係る斜視図である。

圆 19]この発明の実施の形態 13による信号結合装置の分割コア部断面図である。圆 20]この発明の実施の形態 13による信号結合装置の分割コア部断面図である。圆 21]この発明の実施の形態 13による信号結合装置の分割コアの斜視図である。圆 22]この発明の実施の形態 14による信号結合装置の分割コア部の一部を示す斜視図である。

圆 23]この発明の実施の形態 14による信号結合装置の分割コア部の一部を示す斜視図である。 [図 24]この発明の実施の形態 15による信号結合装置の分割コア部断面図である。

[図 25]この発明の実施の形態 16による信号結合装置の磁気コアの寸法を示す斜視図である。

[図 26]この発明の実施の形態 16による信号結合装置の磁気コア側面方向の信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。

[図 27]この発明の実施の形態 16による信号結合装置の磁気コア外側方向への信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である

[図 28]この発明の実施の形態 16による信号結合装置の磁気コア内側方向への信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である

[図 29]この発明の実施の形態 17による信号結合装置の角型の磁気コアの寸法を示す斜視図である。

[図 30]この発明の実施の形態 18による信号結合装置の収納ケースの基準面に、複数の磁気コアをパネにて押し付ける構造を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態 1.

図 1はこの発明の実施の形態 1による信号結合装置を示す斜視図であり、図において、電力線 1は配電系統から送電させる電力を搬送する線路である。

モデム 2は通信信号を送受信する通信装置であり、その通信信号を搬送する信号線 5がコネクタ 3と接続されて、る。

コネクタ 3は、モデム 2に対する信号線 5の取り付け部を保護するために、コネクタケース 4に収納されている。

[0014] 信号結合装置はリング状の磁気コア 7a, 7bから構成されており、モデム 2から送信される通信信号を電力搬送用の電力線 1に重畳させる一方、その電力線 1に重畳されている通信信号を抽出して、その通信信号をモデム 2に出力する。磁気コア 7a, 7bは例えば MnZnフェライト、 NiZnフェライト、アモルファス、パーマロイ、珪素鋼鈑などの磁性材料で構成されており、ギャップ 10a, 10bの位置が同じ位置になるように、相互に密着して設置されている。

[0015] 磁気コア 7a, 7bの開口部 8は電力搬送用の電力線 1を挿入する穴である。

磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bには、信号線 5が巻き付けられ、輪郭部 9a, 9bの一部には、ギャップ 10a, 10bが施されている。

[0016] 図 1の例では、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに対する信号線 5の巻き数が" 1" である力その巻き数が" 2"以上であってもよいことは言うまでもない。

なお、信号線 5によるループ領域の面積 6 (図中、斜線部分）が磁気コア 7a, 7bにおける輪郭部 9a, 9bの断面積 11より広くなるように設置されて、る。

[0017] 図 2はこの発明の実施の形態 1による信号結合装置の磁束の漏れを示す説明図であり、図 3はこの発明の実施の形態 1による信号結合装置の結合効率を示す特性図である。

また、図 4はこの発明の実施の形態 1による信号結合装置の磁気コア間隔と結合効率の関係を示す特性図であり、図 5は複数の磁気コアのギャップ位置がずれたときの磁束の流れを示す説明図である。

[0018] 次に動作について説明する。

モデム 2が通信信号を送信する場合、その通信信号を信号線 5に出力する。

モデム 2から出力された通信信号は信号線 5により搬送され、その通信信号が磁気コア 7a, 7bに到達すると、磁気コア 7a, 7bの電磁誘導作用により、電力線 1に重畳される。

これにより、モデム 2から出力された通信信号は、電力線 1により電力と一緒に搬送されること〖こなる。

[0019] 一方、図示せぬ通信装置から送信された通信信号が電力線 1により搬送されてくると、磁気コア 7a, 7bの電磁誘導作用により、その電力線 1から通信信号が抽出され、その通信信号が信号線 5に出力される。

これにより、通信信号が信号線 5により搬送されてモデム 2により受信される。

[0020] ここで、図 1の磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bには、ギャップ 10a, 10bが施されている力仮に、図 2 (a)に示すように、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bにギャップ 10a , 10bが施されていない場合、磁束が磁気コア 7a, 7bの内部のみを流れる。

し力し、図 2 (b)に示すように、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bにギャップ 10a, 10 bが施されている場合、ギャップ 10a, 10bから磁束が磁気コア 7a, 7bの外部に漏れ出る現象が発生する。

[0021] 信号結合装置の結合効率と巻き線断面積 (信号線 5によるループ領域の面積 6)の関係を求めると、図 3のようになる。

即ち、信号線 5によるループ領域の面積 6Z輪郭部 9a, 9bの断面積 11の比と結合効率の関係を求めると、図 3に示すように、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bにギヤップ 10a, 10bが施されていない場合、結合効率が信号線 5によるループ領域の面積 6 に依らずほぼ一定である。

[0022] 一方、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bにギャップ 10a, 10bが施されている場合、信号線 5によるループ領域の面積 6と輪郭部 9a, 9bの断面積 11の比が大きくなると、結合効率が高くなる。

そして、信号線 5によるループ領域の面積 6と輪郭部 9a, 9bの断面積 11の比が 1. 5以上になると、結合効率がほぼ一定になる。

[0023] このように、信号線 5によるループ領域の面積 6を輪郭部 9a, 9bの断面積 11より大きくすると (面積の比を 1. 5以上）、信号線 5の位置が変化したときの結合効率の変化を/ J、さくすることができる。

即ち、信号結合装置の設置状態や他の配線の影響によって信号線 5の位置がずれても、結合効率が変化しに《なる。特に面積増加の方向にずれる場合 (より正方形もしくは円形に近づく方向にずれる場合)には、その傾向が顕著になる。

この結果、信号結合装置の設置時や設置後の結合効率の時間的変化がなくなるため、安定したデータ通信等を実施することができるようになる。

[0024] 次に、ギャップ 10a, 10bの位置が同じ位置になるように、磁気コア 7a, 7bが相互に密着して設置されて、る点にっ、て説明する。

磁気コア 7a, 7bは、上述したように、長くすれば、結合効率の低下を防止することができるが、磁気コアを長くすると、加工が難しくなり、加工コストが増大する。そこで、この実施の形態 1では、磁気コアを長さ方向に分割して、短い複数の磁気コア 7a, 7bを長さ方向に重ね合わせることにより、コスト高を招くことなぐ磁気コアの実質的な長さを確保し、結合効率の低下を防止するようにして、る。

なお、重ね合わせる磁気コアの個数は、必要な結合効率にあわせて決定するようにする。これにより、信号結合装置の設置場所などに応じて容易に製造することがでさるようになる。

[0025] ただし、高い結合効率を得るには、図 4に示すように、複数の磁気コア 7a, 7bの間隔を極力小さくしてゼロに近づける必要がある。

複数の磁気コア 7a, 7bの間隔をゼロにすれば、高い結合効率を得ることができるが、図 5 (b)に示すように、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ 10a, 10bの位置がずれると、電力線 1を流れる電流 12が作る磁束がギャップ 10a, 10bを鎖交しなくなるため、この磁束の影響で、磁気コア 7a, 7bが飽和して特性が劣化する。

一方、図 5 (a)に示すように、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ 10a, 10bの位置がずれていなければ、電力線 1を流れる電流 12が作る磁束がギャップ 10a, 10bと鎖交するため、磁気コア 7a, 7bが飽和せず、特性の劣化は生じない。

[0026] したがって、ギャップ 10a, 10bの位置がずれない構造にする必要がある。

なお、ギャップ 10a, 10bの材料としては、例えば、プラスチック、テフロン (登録商標 )、ポリカーボネイト、 ABSなどの非磁性材料を使用するものとする。

[0027] 図 6はギャップ 10a, 10bの位置ずれと結合効率の関係を示す特性図である。図 6 ( a)では、ギャップ 10a, 10bの位置ずれの定義として、ギャップ 10a, 10bの位置ずれとギャップ長の比を用いている。図 6 (b)はギャップ 10a, 10bの位置ずれとギャップ長の比力 ' 1 "である場合を図示している。

[0028] 電力線 1に電流 12が流れていない状態では、ギャップ 10a, 10bの位置がずれても、磁気コア 7a, 7bが飽和しないため、結合効率は変化しない。

し力し、電力線 1に電流 12が流れている状態では、ギャップ 10a, 10bの位置がずれると、結合効率が低下する。

図 6 (a)から明らかなように、ギャップ 10a, 10bの位置ずれとギャップ長の比が" 0. 3"以下であれば、結合効率がほとんど減衰しない。ギャップ 10a, 10bの位置ずれとギャップ長の比が" 0. 5"から" 1"までの範囲で急激に結合効率が低下し、 "2"以上ではギャップの効果がなくなるため、それ以上の結合効率の低下はほぼ無くなる。

なお、電力線 1を流れる電流 12の値によってギャップ材の厚み（ギャップ 10a, 10b の長さ）を変えることにより、 1種類の信号結合装置を用いて、色々な電流値の電力線 1に対応することができる。

[0029] 以上で明らかなように、この実施の形態 1によれば、ギャップ 10a, 10bの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア 7a, 7bを密着して設置するように構成したので、単体の磁気コア 7a, 7bを長くすることなぐ高い結合効率を得ることができる効果を奏する。

即ち、磁気コアの加工コストを低減することができるとともに、電力線 1を流れる電流 12による磁気コアの飽和の影響で、結合効率が低下する現象を防止することができる効果を奏する。

[0030] また、この実施の形態 1によれば、磁気コア 7a, 7bがフェライトコアで構成されているので、フェライト作成時の焼成工程のフェライト体積を小さくすることができる。このため、フェライトコア全体の磁気特性を高めることができるとともに、磁気特性の安定化を図ることができる効果を奏する。即ち、信号結合装置の結合効率を高めて、安定したデータ通信を実施することができる効果を奏する。

また、フェライトコアの形状を小さくすることができるため、フェライトコアにクラックやマイクロクラック（lmm以下の隙間の小さなクラック）の発生がほぼ無くなり、高電圧の電力線に取り付けても、部分放電が起き難くなり、絶縁特性や信頼性に優れている信号結合装置が得られる効果を奏する。

[0031] この実施の形態 1によれば、複数の磁気コア 7a, 7bにおけるギャップ 10a, 10bの位置ずれと、ギャップの長さとの比が 0. 3以下であるように構成したので、電力線 1を流れる電流 12による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を略零にすることができる効果を奏する。

[0032] この実施の形態 1によれば、複数の磁気コア 7a, 7bにおけるギャップ 10a, 10bの位置ずれと、ギャップの長さとの比が 0. 5以下であるように構成したので、電力線 1を流れる電流 12による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を、通信特性に影響を及ぼさない程度に抑えることができる効果を奏する。また、ギャップ長の製造のばらつき力 Sあっても、結合効率の低下を無くすことができる効果を奏する。

[0033] この実施の形態 1によれば、複数の磁気コア 7a, 7bにおけるギャップ 10a, 10bの位置ずれと、ギャップの長さとの比が 2以下であるように構成したので、電力線 1を流れる電流 12による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を少なくすることができる効果を奏する。

[0034] また、この実施の形態 1によれば、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに巻き付けられる信号線 5によるループ領域の面積 6を磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bの断面積 1

1より広くするように構成したので、磁気コア 7a, 7bを長くすることなぐ磁気コア 7a, 7 bの結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。

[0035] また、この実施の形態 1によれば、信号線 5によるループ領域の面積 6と磁気コア 7a

, 7bにおける輪郭部 9a, 9bの断面積 11との比が 1. 5以上になるように構成したので

、高い結合効率を得ることができる効果を奏する。

即ち、信号線 5によるループ領域の面積 6が製造上や設置上ばらついても結合効率が変化せず、信号結合装置の特性のばらつきを小さくすることができる効果を奏する。

[0036] 実施の形態 2.

上記実施の形態 1では、上述したように、ギャップ 10a, 10bの位置ずれを無くすために、磁気コア 7a, 7bの位置合わせが必要である。

図 7は磁気コア 7a, 7bの位置合わせを行うことなぐギャップ 10a, 10bの位置ずれを無くすことができる磁気コア 7a, 7bの製造方法を示して、る説明図である。

[0037] 図 7の例では、磁気コア 7a, 7bを張り合わせた後にギャップ面（ギャップ材を取り付ける面)を平らにする製造工程を設けている。

ギャップ面を平らにする製造工程は、研磨加工や研削加工などが考えられる。このようにギャップ面を平らにする製造工程を設けることにより、磁気コア 7a, 7bの位置合わせを行うことなぐギャップ 10a, 10bの位置ずれを無くすことができるようになる。 [0038] 実施の形態 3.

上記実施の形態 1では、複数の磁気コア 7a, 7bを用いて信号結合装置を構成するものについて示したが、図 8に示すように、 1つの磁気コア 7aを用いて信号結合装置を構成する場合でも、磁気コア 7aの輪郭部 9aに巻き付けられる信号線 5によるループ領域の面積 6を磁気コア 7aの輪郭部 9aの断面積 11より広くするようにすれば、上記実施の形態 1と同様に、磁気コア 7a単体を長くすることなぐ磁気コア 7aの結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。

なお、 1つの磁気コア 7aを用いて信号結合装置を構成する場合、複数の磁気コア 7 a, 7bを用いて信号結合装置を構成する場合と異なり、複数のギャップ間の位置ずれが原理的に発生しな!、ので、複数のギャップ間の位置ずれに伴う結合効率の低下を招かない効果も奏する。

[0039] 実施の形態 4.

上記実施の形態 1では、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに巻き付けられる信号線 5によるループ領域の面積 6を磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bの断面積 11より広くすることにより、ギャップ 10a, 10bの位置ずれの影響を低減しているものについて示した力、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ 10a, 10bの位置ずれを無くすようにすれば、特に、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに巻き付けられる信号線 5によるループ領域の面積 6を磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bの断面積 11より大きくしなくても、上記実施の形態 1と同様に、磁気コア 7a, 7bの飽和による結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。

[0040] 実施の形態 5.

上記実施の形態 1では、 2つのギャップ 10a, 10bが施されている磁気コア 7a, 7bを用いて信号結合装置を構成しているものについて示した力 3以上のギャップ 10a, 1 Obが施されて、る磁気コア 7a, 7bを用いて信号結合装置を構成するようにしてもよい。また、 3以上の磁気コアを用いて信号結合装置を構成するようにしてもよい。さらに、上記実施の形態 1では、磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに対する信号線 5 の巻き数力であるものについて示した力磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに対する信号線 5の巻き数が" 2"以上であってもよい。 [0041] 実施の形態 6.

上記実施の形態 1では、特に言及していないが、図 9に示すように、磁気コア 7a, 7 bに接地端子 12a, 12bを設けるようにしてもよい。

この場合、磁気コア 7a, 7bを容易に接地することができる効果を奏する。

[0042] 実施の形態 7.

図 10はこの発明の実施の形態 7による信号搬送装置を示す斜視図であり、図において、図 1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。

補強線 13は磁気コア 7a, 7bの開口部 8に挿入されており、両端がコネクタケース 4 に接続されている。

なお、補強線 13は金属もしくは絶縁物の線材で構成され、補強線 13のループが信号線 5のループより小さくなるように、補強線 13の長さが設定されている。

[0043] 上記実施の形態 1では、モデム 2と接続されている信号線 5が磁気コア 7a, 7bの輪郭部 9a, 9bに巻き付けられているものについて示した力例えば、作業者が信号結合装置の設置時に、誤ってモデム 2や磁気コア 7a, 7bを移動したりすると、信号線 5 に引っ張り加重が加わって、その信号線 5が切断する可能性がある。

[0044] そこで、この実施の形態 7では、金属もしくは絶縁物の線材で構成されて、る補強線 13を磁気コア 7a, 7bの開口部 8に挿入するようにしている。

この補強線 13の長さは、上述したように、補強線 13のループが信号線 5のループより小さくなるように設定されてヽる。

これにより、作業者が信号結合装置の設置時に、誤ってモデム 2や磁気コア 7a, 7b を移動したりしても、補強線 13の存在により、信号線 5に引っ張り加重が加わる状況力くなり、不意に信号線 5が切断される事態を回避することができる効果を奏する。

[0045] 実施の形態 8.

上記実施の形態 1では、ギャップ 10a, 10bの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア 7a, 7bが密着して設置されているものについて示した力図 11及び図 12に示すように、複数の磁気コア 7a, 7bに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ 14, 15を構成するようにしてもよい。なお、図 12は分割にした磁気コア 7a, 7bのギャップのある面から見た図である。 [0046] 磁気コア 7a, 7bに共通のギャップ部材としては、プラスチック、テフロン (登録商標）、ポリカーボネイト、 ABSなどの磁'性材料の板などが考えられ、このようなギャップ部材を両面テープや接着剤などで、磁気コア 7a, 7bのギャップ 14, 15に取り付ければよい。なお、磁気コア 7a, 7bの片側もしくは上下両側に張ってもよい。

[0047] なお、電力線 1に流れる電流 12の値に応じて共通のギャップ材の厚みを変えることにより、 1種類の信号結合装置を用いて、色々な電流値の電力線 1に対応することができる。

また、複数の磁気コア 7a, 7bに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ 14, 15を構成することにより、複数の磁気コア 7a, 7bのギャップ位置を合わせることができる。

[0048] 実施の形態 9.

上記実施の形態 8では、共通のギャップ材である非磁性材料の板を磁気コア 7a, 7 bに接着することによりギャップ 14, 15を構成するものについて示した力図 13に示すような形状のギャップ材 16, 17を磁気コア 7a, 7bに被せることにより、ギャップ 14, 15を構成するようにしてもょヽ。

この場合、接着剤を用いる必要性がなくなると共に、ギャップ材 16, 17と磁気コア 7 a, 7bの位置合わせが容易になり、作業性が向上する効果を奏する。

また、フェライトコアの先端を保護することができるため、フェライトの割れ欠けを防止することができる効果を奏する。このようなキャップは、磁気コア 7a, 7bの片側もしくは上下両側に設けてもよい。

[0049] 実施の形態 10.

上記実施の形態 1では、特に言及していないが、図 14に示すように、例えば、ブラスチックや金属の収納ケース 18に磁気コア 7a, 7bを収納するようにしてもよい。この際、収納ケース 18には、パネなどの弾性部材 20が取り付けられており、弾性部材 20が磁気コア 7a, 7bを収納ケース 18の基準面 19に押し当てるようにする。

これにより、磁気コア 7a, 7bの位置決めが容易になるため、ギャップ 10a, 10bの位置ずれを防止して、磁気コア 7a, 7bの飽和を防止することができる効果を奏する。

[0050] ここでは、収納ケース 18の内部に磁気コア 7a, 7bを固定することにより、ギャップ 1 Oa, 10bの位置を合わせている力信号線 5によるループ領域の面積 6を磁気コア 7 a, 7bの輪郭部 9a, 9bの断面積 11より一定倍率以上に広くする必要がある場合、図 15に示すように、所定のループ面積を確保できるようにした収納ケース 18の外部に信号線 5を巻き付けるようにする。

[0051] このように、収納ケース 18の外部に信号線 5を巻き付けると、信号線 5の位置が固定されるため、設置時や設置後に、信号線 5によるループ領域の面積 6が変化することが無くなり、安定した通信特性が得られるようになる。

したがって、信号結合装置の設置作業状態に依らず、一定の結合効率が得られる効果を奏する。

また、設置後に他の配電線や配電機器によって、信号線 5が移動することも無くなるため、時間的に安定した結合効率が得られる効果を奏する。

[0052] 実施の形態 11.

上記実施の形態 1では、特に言及していないが、電力線 1には、配電系統からのサージ電圧が発生することがある。このサージ電圧の周波数は、通信信号の周波数とほぼ同じであるため、信号線 5に進入して、モデム 2を損傷することがある。

そこで、この実施の形態 11では、図 16に示すように、サージ電圧によるモデム 2の破壊を防止する保護素子 21を信号線 5に接続するようにしている。

これにより、配電系統にサージ電圧が発生しても、信号線 5に接続されるモデム 2を保護することができる効果を奏する。

[0053] 図 16の例では、保護素子 21をコネクタケース 4の内部に設置して、コネクタ 3と一緒に保護素子 21をコネクタケース 4内にモールドするようにして、る。

保護素子 21としては、コンデンサ、サージアレスタ、ガスギャップアレスタ、パリスタ、ダイオードなどが用いられる。どれか一つの素子でもよいし、色々な素子を組み合わせてもよい。保護素子 21は、信号線 5間、もしくは、信号線 5とグランド間に設置する

[0054] 実施の形態 12.

上記実施の形態 1では、複数の磁気コア 7a, 7bが密着して設置されているものについて示したが、図 17に示すように、複数の磁気コア 7a, 7bの間に非磁性のスぺーサ 22を挿入するようにしてもょ、。

この場合、図 4に示すように、若干の結合効率の低下を招くことになる力ギャップ 1 Oa, 10bの位置ずれに伴う結合効率の低下を防止することができる。

[0055] 非磁性のスぺーサ 22の厚みとして、ギャップ材の厚み（ギャップ長）の 2分の 1以上であれば、結合効率の低下を防止することができる。結合効率の低下を防止することができる理由は、図 17に示すように、電力線 1を流れる電流 12が作る磁束が、非磁性のスぺーサ 22を 2回通過するためである。

[0056] 非磁性のスぺーサ 22としては、プラスチック、テフロン (登録商標）、ポリカーボネイト、 ABSなどの非磁性材料の板などが考えられる。

なお、磁気コア 7a, 7bとスぺーサ 22を張り合わせて一体のものにしてもよいが、別々に作成して、収納ケースなどに収納して固定するようにしてもよい。

このように、複数の磁気コア 7a, 7bの間に非磁性のスぺーサ 22を挿入するように構成したので、ギャップ 10a, 10bの位置ずれが多少生じても、結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。

[0057] 実施の形態 13.

上記実施の形態 2では、ギャップ 10a, 10bの位置合わせを行うために、磁気コア 7 a, 7bを張り合わせた後にギャップ面を平らにする製造工程を設けたが、図 18 (a) (b )に示すように、磁気コア 7a, 7bの接触面にギャップ 10a, 10bの位置合わせのためのはめ合い部 23a, 23bを設けてもよい。

これにより、ギャップ 10a, 10bの位置合わせのための接着や力卩ェが不要になり、作業性が向上するとともに、現地で信号結合装置を設置する際に磁気コアを容易に追加することが可能となる効果がある。

[0058] はめ合い部 23a, 23bの形状は、図 18のような凹凸部材だけでなぐ図 19のように磁気コア 7a, 7bの接触面を段付としてもよぐ互いにはめ合わされる形状であれば、どんな形状でもよい。

さら【こ、図 20及び図 21【こ示すよう【こ、 ίまめ合!ヽ咅 23a, 23bを磁気コア 7a, 7bの両面に設けることで、磁気コア 7a, 7bの形状を同じにすることができる。また、 3個以上の磁気コアを使用する場合にも、ギャップ 10a, 10bの位置合わせを容易に行うことができる。

[0059] 実施の形態 14.

上記実施の形態 10では、特に言及していないが、図 22に示すように、ギャップ 10a , 10bに対向する基準面 19に押し当てる磁気コア 7a, 7bの面をギャップ 10a, 10bに平行な平面としてもよい。

これにより磁気コア 7a, 7bの位置決めが確実になり、ギャップ 10a, 10bの位置合わせの精度を出し易くなる効果がある。

[0060] なお、上記磁気コア 7a, 7bの形状は図 22のような四角形でなぐ図 23に示すように、六角形などの多角形とすることにより、磁気コア 7a, 7bの体積が小さくなり安価にすることができる。また、磁気コア 7a, 7bを収納する収納ケース 18も小さくすることができ、電力線に信号結合装置を取り付ける際、周りの電力線などでスペースが少ない場合にも容易に取り付けることができる効果がある。

[0061] 実施の形態 15.

上記実施の形態 10では、図 14に示すように、磁気コア 7a, 7bを収納ケース 18の基準面 19に押し当てる弾性部材 20を収納ケース 18とは別個に取り付けているが、図 24に示すように、収納ケース 18に弾性部材の機能を持たせて (収納ケース 18と一体の弾性部材 18aを設ける）、磁気コア 7a, 7bを基準面 19に押し当ててもよい。これにより、部品削減と組み立ての容易化により、安価に製作することができる効果がある。

[0062] 実施の形態 16.

上記実施の形態 1では、巻き線である信号線 5を磁気コア 7a, 7bから離して設置することにより、信号結合装置の結合効率が増加することを示している。また、信号結合装置の小型軽量ィ匕ゃ低コストィ匕のためには、磁気コア 7a, 7bの形状を小さくする必要があることを示している。

図 25はこの発明の実施の形態 16による信号結合装置の磁気コアの寸法を示す斜視図である。

図において、 31は磁気コア長さ、 32は磁気コア高さ、 33は磁気コア幅である。信号結合装置の小型化や低コストィ匕のためには、磁気コア長さ 31の低減が効果的である磁気コア長さ 31が磁気コア幅 33より短くなると、信号結合装置の小型化に著しく貢献する。磁気コア長さ 31が磁気コア幅 33より長い場合には、磁気コア側面から漏れる磁束は結合効率にあまり影響を及ぼさな！/、。

磁気コア長さ 31が短くなると、磁気コア側面、即ち、電力線の通っている方向の磁気コア端面から漏れる磁束を効率よく信号線 5にて検出することにより、信号結合装置の結合効率を増カロさせることができる。

[0063] 図 26は磁気コア側面方向の信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図 26では、磁気コア高さ 32を基準に規格化した寸法を用いている。

磁気コア幅 33Z磁気コア高さ 32= 1、磁気コア長さ 31Z磁気コア高さ 32 = 0. 6のときの結果である。

5MHzから 10MHzの比較的低、周波数の結合効率は、巻き線張り出し長さ（コア側面方向） Z磁気コア高さ 32が 0. 2から 0. 3にて最大値を示している。

信号線 5を磁気コア 7a, 7bの側面に、磁気コア高さ 32の 0. 2倍程度張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増カロさせることができる。磁気コア長さ 31が短くなり、磁気コア長さ 31Z磁気コア高さ 32く 0. 6となると、更に結合効率の増加量が顕著になる。

[0064] 図 27は磁気コア外側方向への信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図 27では、磁気コア高さ 32を基準に規格ィ匕した寸法を用いている。

5MHzから 10MHzの比較的低、周波数の結合効率は、巻き線張り出し長さ（コア外側方向） Z磁気コア高さ 32が 0. 1から 0. 4にて最大値を示している。

信号線 5を磁気コア 7a, 7bの外側に、磁気コア高さ 32の 0. 3倍程度張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増カロさせることができる。磁気コア長さ 31Z磁気コア高さ 32く 0. 6では、更に結合効率の増加量が顕著になる。 [0065] 図 28は磁気コア内側方向への信号線 5 (巻き線)の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図 28では、磁気コア高さ 32を基準に規格ィ匕した寸法を用いている。

5MHzから 30MHzのすベての周波数において、結合効率は、巻き線張り出し長さ (コア内側方向） Z磁気コア高さ 32が 0. 1から増加し始め、 0. 4近傍にて最大値を示している。このデータでは、巻き線張り出し長さの上限が 0. 45になっている力これは、コア内壁の存在による物理的制約によるものである。

この上限値は、磁気コア 7a, 7bの径方向の厚みに依存するものである力理論上はコア内壁の制約一杯まで巻き線張り出し長さを大きくする方が、信号線ループ内を通る磁束が大きくなるため、結合効率の改善には良い。従って、実質的な接合効率の増加を期待できるのは巻き線を磁気コア 7a, 7bの内側に、磁気コア高さ 32の 0. 1 倍から最大内径と同程度まで張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。

[0066] 以上のように、磁気コア長さ 31が磁気コア高さ 32の 0. 6以下の磁気コア 7a, 7bを用いる場合、巻き線張り出し長さ力磁気コア側面方向に 0. 2から 0. 3、磁気コア外側方向に 0. 1から 0. 4、磁気コア内側方向に 0. 1から最大で内径分とすることにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さにつ！、ての数値は磁気コア高さ 32との比で示して!/、る。

また、磁気コア内側に巻き線を張り出す場合が最も信号結合装置の結合効率の増加が大きい。

更に巻き線張り出し長さ力磁気コア側面方向に 0. 2、磁気コア外側方向に 0. 3、磁気コア内側方向に 0. 4とすることにより、信号結合装置の結合効率を最大に増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さは磁気コア高さ 32との比で示している図 25に示した構成にすることにより、磁気コア 7a, 7bのコア長さが短いときにも結合効率の高ヽ信号結合装置を得ることができる。 [0067] 実施の形態 17.

上記実施の形態 16では、円筒状の磁気コア 7a, 7bについて述べた力図 29に示すような角型の磁気コア 7a, 7bについても同じことである。

磁気コア長さ 31が磁気コア高さ 32の 0. 6以下の磁気コア 7a, 7bを用いる場合、卷き線張り出し長さが、磁気コア側面方向に 0. 2から 0. 3、磁気コア外側方向に 0. 1から 0. 4、磁気コア内側方向に 0. 1から 0. 4とすることにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さは磁気コア高さ 32との比で示している。

図 29に示した構成にすることにより、磁気コア 7a, 7bの形状が角型の場合にも結合効率の高ヽ信号結合装置を得ることができる。

[0068] 実施の形態 18.

上記実施の形態 10では、収納ケース 18の基準面 19に、複数の磁気コア 7a, 7bを一つの弾性部材 20で押し付ける構造を示した力この実施の形態 18では、長さ方向に分割された複数の磁気コア毎に高さ方向の押し当てパネ 20a, 20bを設けたものである。

図 30はこの発明の実施の形態 18による信号結合装置の収納ケースの基準面に、複数の磁気コアをパネにて押し付ける構造を示す説明図である。

図【こおヽて、 7a— 1, 7a— 2, 7b— 1, 7b— 2ίま磁気コア、 19a, 19biま収糸内ケース 18に設けた基準面、 20a, 20b, 20cは磁気コア 7a— 1, 7a— 2, 7b— 1, 7b— 2を基準面 19a, 19bに押し当てるためのパネである。

基準面 19aには、磁気コア 7a— 1, 7a— 2及びギャップ 10aがパネ 20aによって押し付けられており、また、磁気コア 7b— 1, 7b— 2及びギャップ 10bがパネ 20bによって押し付けられている。

基準面 19bに ίま、磁気コア 7a— 1, 7a- 2, 7b— 1, 7b— 2カネ 20cによって押し付けられている。

[0069] 図において、磁気コア 7b— 1の高さ 32bは、磁気コア 7a— 1の高さ 32aとわずかに異なる。図 30の例では、磁気コア 7b— 1の高さ 32bが磁気コア 7a— 1の高さ 32aより高い。磁気コア 7a— 1の高さ 32aと磁気コア 7b— 1の高さ 32bの差（32b— 32a)がギヤップ長 40aよりも小さいため、図 6に示したギャップ位置ずれとギャップ長との比は 2以下となり、結合効率の低下を少なくすることができる。

磁気コア高さの製造ばらつきが、ギャップ長よりも小さければ、複数の磁気コアを収納ケースに組み込んだ後に、ギャップ面を同一平面にする加工を施さなくても結合効率の低下を防止することができる。

これにより、複数の磁気コアのギャップ面を同一にする加工プロセスを省くことができる。通常、ギャップ長は 0. 5mmから 5mmであり、磁気コア高さの製造ばらつきは 0 . 4mm以下である。従って、図 30に示した構造を用いることにより、製造コストの安い信号結合装置を得ることができる。

[0070] 磁気コア高さのばらつきがほとんど無いときには、上記実施の形態 10で述べたように、パネ 20aと 20bを一つのパネにしても実用上問題にならない。従って、磁気コア毎に押し当てパネを設けるのではなぐ高さの違いが無視できるものは、パネを一括して設け、そうでないものは、別々に押し当てパネを設けても良い。

図 30の構成にすることにより、複数の磁気コアのギャップ面を同一平面にする加工を施すことなぐ結合効率の高い信号結合装置を得ることができる。

産業上の利用可能性

[0071] 以上のように、この発明に係る信号結合装置は、電力搬送用の電力線を使用して、データ通信などを実施するに際して、通信装置から送信される通信信号を電力線に重畳したり、電力線に重畳されている通信信号を抽出したりするのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 電力搬送用の電力線が開口部に挿入されるとともに、通信装置と接続されている信号搬送用の信号線が輪郭部に巻き付けられ、その輪郭部の一部にギャップが施されている磁気コア力なる信号結合装置において、当該磁気コアは、前記電力線の通る方向に複数に分割された分割磁気コアで構成されたものであり、前記分割磁気コァに施されているギャップの位置力隣接相互間で、所定の精度で同じ位置になるように、前記分割磁気コアを配置したものであることを特徴とする信号結合装置。

[2] 分割磁気コアは、隣接する分割磁気コア間の相互の位置決め用はめ合い部を有し、磁気コアは、複数の分割磁気コアを前記はめ合い部を介して接続したものであることを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[3] 磁気コアがフェライトコアで構成されてヽることを特徴とする請求項 2記載の信号結合装置。

[4] 隣接相互間でのギャップ位置に関する所定の精度とは、隣接するギャップの位置ずれが、ギャップの長さの 0. 3倍以下であることを特徴とする請求項 2記載の信号結合装置。

[5] 隣接相互間でのギャップ位置に関する所定の精度とは、隣接するギャップの位置ずれが、ギャップの長さの 0. 5倍以下であることを特徴とする請求項 2記載の信号結合装置。

[6] 複数の磁気コアに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コアのギャップを構成することを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[7] 両端が固定されている補強線が磁気コアの開口部に挿入され、その補強線のループが信号線のループより小さいことを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[8] 磁気コアに巻きつけられた信号線によるループ領域の面積力磁気コアにおける輪郭部の断面積の 1. 5倍以上であることを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置

[9] 10MHz以下の信号に対する信号結合装置であり、磁気コア高さ比で 0. 6以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア側面方向張り出し長さが、磁気コア高さの 0. 2から 0. 3倍であることを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[10] 10MHz以下の信号に対する信号結合装置であり、磁気コア高さ比で 0. 6以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア外側方向張り出し長さが、磁気コア高さの 0. 1から 0. 4倍であることを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[11] 磁気コア高さ比で 0. 6以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア内側方向張り出し長さが、磁気コア高さの 0. 1倍力も磁気コア内径までであることを特徴とする請求項 1記載の信号結合装置。

[12] 複数の磁気コアを収納した磁気コア収納ケースを設け、当該収納ケースの外部に信号線が巻き付けられていることを特徴とする請求項 5記載の信号結合装置。

[13] 分割磁気コアの間に非磁性のスぺーサが挿入されていることを特徴とする請求項 1 記載の信号結合装置。

[14] 非磁性のスぺーサの厚みが複数の磁気コアにおけるギャップの長さの 2分の 1以上であることを特徴とする請求項 13記載の信号結合装置。