JPH039306Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は商用周波数電源中のノイズを遮断す
る変圧器に係り、更に詳述すれば商用電源側から
のモータノイズ、スイツチングノイズ、高周波ノ
イズ等のノイズ入力を遮断しオーデイオ機器や他
の電子機器ノイズ妨害を除けるように構成した変
圧器に関するものである。

［従来の技術］ 商用周波数（50Hzあるいは60Hz）電源からはモ
ータノイズ、スイツチングノイズ、高周波ノイ
ズ、誘導電ノイズなど雑多なノイズがこれに接続
する電気機器に侵入する。このため、コンピユー
タ塔載機器では、これらのノイズにより、プログ
ラムの暴走、メモリの消失などが生じ、オーデイ
オ機器では音を汚す大きな要因となる。

この電源ノイズ対策の１つにラインフイルタに
より、電源ノイズをカツトする方法があるが、フ
イルタはソース側インピーダンスと負荷側インピ
ーダンスの値により遮断特性が著しく変化し安定
した効果は望めない。

このような欠点を除くために、一度エネルギを
別のエネルギの形に変換してノイズをカツトし、
必要な成分だけを元の電気エネルギに復元すると
云うエネルギ変換形のノイズ防止機器が実用化さ
れている。しかし、交流の大電力伝送になる問題
がある。

このため、現在ではアイソレーシヨントランス
が主流となつている。

このアイソレーシヨントランスとしては、絶縁
トランス、シールドトランスおよび高周波誘導対
策トランスの３種類がある。

［考案が解決しようとする問題］ しかし、従来のアイソレーシヨントランス中、
シールドトランスは一次、二次間の直接的な伝導
がないため、比較的低周波のコモンモードノイズ
が防止出来るがコアー損失によりノーマルモード
ノイズの防止効果は微々たるものであり、シール
ドトランスは絶縁トランスに静電シールドを追加
したもので低周波のコモンモードノイズの除去と
合せて一次、二次巻線間に静電シールドを施して
あるため高周波のコモンモードノイズの除去効果
を有しているが構成が複雑で高価なものになつて
しまうと云う欠点がある。

［考案の目的］ この考案は前述した欠点を除去することを目的
とするもので、商用周波数電源に含まれる不要ノ
イズの磁束をキヤンセルする補償次巻線とコンデ
ンサからなる静電容量性の直列共振回路を変圧器
に付加することにより前記不要ノイズが変圧器の
二次側に伝らないようにしたものである。

［考案の概要］ この考案の商用周波数電源中のノイズを遮断す
る変圧器は鉄心に一次巻線と二次巻線とを巻装し
た変圧器において、前記一次巻線に一端が接続さ
れ、前記一次巻線に流れるノイズ電源に対し逆位
相のノイズ電流が流れる補償巻線を前記鉄心に巻
装し、該補償巻線の他端と前記一次巻線の他端間
に前記補償巻線のインダクタンスに比し容量の十
分に大きいコンデンサを接続して静電容量性の直
列共振回路を構成し、該直列共振回路の直列共振
周波数を中心とする帯域でのノーマルモードノイ
ズの除去とトランス自体のもつ高域減衰特性に依
存したノイズの除去とを合せ有するものである。

［考案の実施例］ この考案の商用周波数電源中のノイズを遮断す
る変圧器は、第１図に示すように、鉄心４に巻線
がN₁の一次巻線１に巻回すると共に、この一次
巻線上に一次巻線の一端を巻上げるように巻数
Ncの補償巻線２を巻回し、この補償巻線の端部
と前記一次巻線の他端との間に巻数Ncによつて
得られるインダクタンスの前記補償巻線と可聴周
波数の上限、例えば10KHzは近でなだらかに直列
共振する値いのコンデンサ３を接続し、更に前記
鉄心に二次巻線５を巻回してトランスを構成せし
めたものである。尚、一次巻線１と補償巻線２と
は第３図に示すようにノイズ電流inと一次巻線
N₁との積とコンデンサ３に流れるノイズ電流inc
と補償巻線巻数Ncとの積とが等しいとき即ち
in・N₁＝inc・Ncのときノイズが完全にキヤンセ
ルされることになるから両起磁力の漏洩を小さく
するため第２図に示すように出来る限り一次巻線
１と補償巻線２とを密着するように巻き、一次巻
線間に補償巻線２を巻込むように分割巻きするこ
とが望しい。

［考案の作用］ この考案の変圧器は以上の如く構成されてお
り、以下この変圧器の動作について説明する。

第３図はこの考案の変圧器の原理を説明するた
めのベクトル図で、Ｅは電源電圧、即ち商用電源
電圧（100または200V）であり、Ecはコンデンサ
３に加わる電圧で、補償巻線２は一次巻線１から
見ると昇圧単巻変圧器として作用する。従つてコ
ンデンサ３の端子電圧Ecは電源電圧Ｅよりやや
高い電圧となり、Ioは変圧器の励磁電流で電圧Ｅ
に対し殆んど90度の遅れ電流となる。ここで補償
巻線２のインダクタンスに対し、コンデンサ３の
容量を大きく設定し、この直列回路が静電容量性
回路になるようにすればコンデンサ３に流れる電
流Icは補償巻線２を通して流れるが電圧Ｅに対し
90度の進み電流となる。

ここで、第１図のａ点からｂ点に至る間の電
圧、電流の関係を考えると、励磁電流Ioは、前述
のように90度の遅れ電流となるが、ここにノイズ
電圧enがあるとその電流inも一次巻線１の高いイ
ンダクタンスのために周波数に関係なく90度の遅
れ電流となる。また、補償巻線２の回路にもコン
デンサ３を通してノイズ電流incが流れる。

この回路は静電容量性回路であるために当然コ
ンデンサ３に流れる電流Icと同様周波数に関係な
く進み電流となる（ここでは原理的説明のため抵
抗その他の損失による位相のずれ等は微少のため
省略してある）。

励磁電流Ioとコンデンサ３に流れる電流Icの関
係は単に変圧器の無負荷電流が少し小さくなるだ
けで他の影響はないので、ここでノイズ電流in、
incと一次巻線１と補償巻線２の関係について考
えるとノイズ電流inと一次巻線１による起磁力in
×N₁、ノイズ電流incと補償巻線２による起磁力
inc×Ncは180度の位相差を持ち巻線の巻方向は
同一方向に巻き上げてあるため、この両起磁力は
互いに打消される。即ち（in×N₁）＝（inc×Nc）
の時ノイズは完全に消滅する。

一般に、商用周波数電源からのノイズは色々の
周波数が入り混つた複合ノイズである場合が多い
が、これも混合されている各々の周波数毎に前述
の起磁力相殺の作用が働けば複合ノイズ全体とし
てこれを減衰させることができる。

勿論全周波数に対し（in×Ｎ）＝（inc×Nc）の
ような最良の条件を満すことはできない。然し、
可聴帯域上限である8KHz乃至10KHz附近で最も
よい状態を補償巻線２の巻数Ncおよびコンデン
サ３の容量を設定すると下は数百Hzから上は1M
Hz以上迄と云う相当広い範囲にわたり高い減衰率
を得ることができる。以上のように本考案による
減衰効果は最低でも400Hz程度までしか及ばない。
したがつて50〜60Hzなどの商用周波数においては
本装置のために電圧降下などの影響を及ぼすこと
はない。

然し、変圧器は普通の変圧器でも変圧器固有の
特性によつて高周波帯域（数百ＫHz）以上に於い
ては相当高いノイズ減衰率を持つていることは周
知の通りであつて、この静特性とこの考案による
補償巻線２とコンデンサ３との直列回路のブロー
ドな共振特性による減衰率、これを動特性とすれ
ばこの両特性は全く異質のものであるため、変圧
器の使用状態においては互に加算されて働くもの
である。

この補完重複された減衰率は低周波数域から高
周波数域まで広範囲にわたつて高いノイズ減衰率
を得ることができる。

低周波数域において特にオーデイオ機器等で肝
心の可聴周波数域を中心に数百Hzの帯域でライン
フイルタ等を使用しても高いノイズ減衰率を得る
ことが困難であつたが、この考案の変圧器によつ
て広い周波数帯域で大きいノイズ減衰率を得るこ
とができる。

［考案の効果］ 以上述べたようにこの考案の商用周波数電源に
用いる変圧器は、鉄心に一次巻線と二次巻線とを
巻装し、前記一次巻線に一端が接続され、前記一
次巻線に流れるノイズ電源に対し逆位相のノイズ
電流が流れる補償巻線を前記鉄心に巻装し、該補
償巻線の他端と前記一次巻線の他端間に前記補償
巻線のインダクタンスに比し容量の十分に大きい
コンデンサを接続して10KHz近辺のノイズ成分領
域でブロードに共振する静電容量性の直列共振回
路を構成したので、変圧器自身の持つ固有の静特
性と前記静電容量性の直列回路による動特性すな
わち前記直列回路のブロードな共振特性の共振周
波数を中心とするかなり広範囲の周波数帯域でノ
ーマルモードノイズの起磁力がキヤンセルされ、
特に可聴周波数帯域上限を中心にその上下相当広
範囲に亘りノイズを除去することができ、このノ
イズ除去能力と前記変圧器固有の静特性によるノ
イズ除去能力と相俟つてノイズの殆んどない良好
な電源が得られると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの考案の一実施例を示すもの
で、第１図は変圧器の結線図、第２図は一次巻線
と補償巻線との関係を示す構成図、第３図は動作
原理を示すベクトル図である。 １……一次巻線、２……補償巻線、３……コン
デンサ、４……鉄心、５……二次巻線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鉄心４に一次巻線１と二次巻線５とを巻装した
   商用周波数電源に用いる変圧器において、前記一
   次巻線１に一端が接続され、前記一次巻線１に流
   れるノイズ電源に対し逆位相のノイズ電流が流れ
   る補償巻線２を前記鉄心４に巻装し、該補償巻線
   ２の他端と前記一次巻線の他端間に前記補償巻線
   ２のインダクタンスに比し容量の十分に大きいコ
   ンデンサ３を接続して10KHz近辺のノイズ成分領
   域でブロードに共振する静電容量性の直列共振回
   路を構成したことを特徴とする電源中のノイズを
   遮断する変圧器。