JPH10505739A - 電子式電力装置によって生じる電磁界を減少させるための配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための、本発明による配置は、基本的に、電力装置の放射導体（ｍｐ）との結合によって到達する電磁エネルギーを吸収するように、該放射導体（ｍｐ）の近傍に置かれたアンテナエレメント（ｍｐａ）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】電子式電力装置によって生じる電磁界を減少させるための配置 本発明は、電子式電力装置によって生じる電磁界を減少させるための配置に関 する。 このような電子式電力装置、例えば交直流変換器は、動作中の電力に起因する 非常に強い電磁界を発生する電子スイッチを含み、機器外部への電磁界の伝播を 減少させる配置を必要とする。この点から見て、周知の解決法は遮へいとフィル タリングに依存している。 このような解決法は、出力も容積も比較的小さな装置に適用される場合には、 低コストであり、効果的である。しかし、電子式電力装置の出力が大きくなり、 したがってその容積も大きくなると、このような配置は、コストにおいてのみな らず容積や重量の点においても容認できないものになる傾向があり、その上に、 スイチッチング速度の上昇が電磁界放射のレベルも増加させる。 したがって本発明は、フィルタリングと遮へいを必要とする場合でも、それら に要求されるものを低下させながら、電子式電力装置によって放射される電磁界 を減少させるための配置を 低コストで提供することを目的とする。 本発明の電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための配置は 、基本的にアンテナエレメントを有し、該エレメントは、電力装置の放射導体と の結合により、到達する電磁エネルギーを吸収するように、該放射導体の近傍に 置かれ、これにより電力装置と放射導体の両方を囲む空間中に放射されるエネル ギーを減少させる。 本発明の一実施形態では、放射導体が（主として電界を放射する）モノポール である場合には、アンテナエレメントも、両端のうちの一つがアースされており 、放射導体と同じ長さと形状を有する導体に形成されたモノポールである。 他の実施形態では、放射導体が（主として磁界を放射する）ループである場合 には、アンテナエレメントも、放射導体と同じ経路、長さ、及び面を有する導体 に形成されたループである。 本発明の様々な目的と特徴は、添付の図面を参照して下記に示す本発明の実施 例に関する説明を読めばさらに明らかになろう。 第１図は、電子式電力装置に使用できる直流チョッパの例の概略原理図である 。 第２図は、第１図の概略図のスイッチングトランジスタＴにおける電圧と電流 を示す図である。 第３図は、第１図と同じであるが、電界を生成するモノポールも示す図である 。 第４図は、やはり同じ図であるが、電界を生成するループも示す図である。 第５図は、放射モノポールによって放出される電磁界を減少させる、本発明の 第一実施例の配置を示す図である。 第６図は、放射ループによって放出される電磁界を減少させる本発明の第二実 施例の配置を示す図である。 第７図は、第５図の配置のケースにおける実験結果を示す曲線である。 第８図は、第６図の配置のケースにおける実験結果を示す曲線である。 本発明は、電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させることに適用 される。 このような電子式電力装置、例えば交直流変換器は、電磁界を発生する電子ス イッチを含む。このような電子式電力装置の一例が第１図に示されている。この 図は、直流電圧源Ｅ（例え ば整流器）、フィルタリングコンデンサＣ、スイッチングトランジスタＴ、フリ ーホイールダイオードＤ、及び電流発生器Ｉｏを含む直流チョッパの概略原理図 を示している。 第２図は、スイッチングトランジスタＴの各導通遮断周期中の、スイッチング トランジスタＴの端子における電圧Ｖｋと端子を通過する電流Ｉｋを概略的に示 す。ここで、端子における電圧Ｖｋは急激にゼロに降下するが、負荷の電流Ｉｏ は確立されていることがわかる。スイッチングトランジスタＴの導通期間の後、 このトランジスタにおける電流はゼロに降下するが、電圧は電圧源Ｅの近くの値 Ｖｋに再び上昇する。更に、図では見ることができないが、負荷Ｉｏにおける電 流はダイオードＤを介して維持される。 第１図に示す従来型の回路における電圧または電流の急激な変化のたびに、い くつかの導体において減衰振動が発生し、これが電磁放射の原因となる。これを 減少させることが本発明の目的である。 第３図は、第１図と同じ回路を示すが、ここではトランジスタＴのコレクタを ダイオードＤと負荷Ｉｏに接続する導体ｍｐを太線で示す。スイッチングトラン ジスタＴの遮断の際に急激 な電圧変化を受けるこの導体ｍｐは、モノポールとして動作し、空間のあらゆる 方向に伝播する基本的に電界Ｅの放射を行う（物理的な実現ではもちろん図式ど おりではない）。なお、他の接続用導体は、すべてアースされており、直接にま たは短絡の役目を果たす電圧源Ｅ及びコンデンサＣを介して接続されているため 、無視することができる。 同様に、第４図に同じ回路を示すが、この場合には一方では簡単なハッチング によって、他方ではクロスハッチによって二つのループｂｃ１とｂｃ２を示して あり、これらのループにおいては、該ループの周りの空間を伝播する基本的に磁 界の放射を引き起こすスイッチングトランジスタＴが機能するときに、振動電流 が循環する。 第５図には、先の図に示されたスイッチングトランジスタＴと放射モノポール ｍｐで動作する導体部分のみを表わし、このモノポールによって放出される電磁 界を減少させるための本発明によってもたらされる配置ｍｐａを示す。 第６図は、同様に、放射ループｂｃ２におけるダイオードＤと負荷Ｉｏのみを 表わし、このループによって放出される電磁界を減少させるための本発明によっ てもたらされる配置ｂｃａ を示す。 全体的に、電子式電力装置によって放出される電磁界を減少させるための配置 は、本発明によれば基本的にアンテナエレメントを有し、該エレメントは電力装 置の放射導体との結合により、到達する電磁エネルギーを吸収するように、該放 射導体の近傍に置かれ、これにより電力装置と放射導体の両方を囲む空間中に放 射されるエネルギーを減少させる。 実際に、第５図に示す実施形態では、放射導体はモノポールであるが、アンテ ナエレメントｍｐａも、両端の一方がアースされた放射導体と同じ長さと形状を 有する導体で形成されたモノポールである。 第６図に示す実施形態では、放射導体はループであるが、アンテナエレメント ｂｃａも、放射導体と同じ経路、長さ、及び面を有する導体で形成されたループ である。 第５図及び第６図に示すアンテナエレメントは、モノポールであれループであ れ放射導体に電磁的に結合され、結合エネルギーの消散負荷の役目を果たし、そ の結果、周囲の空間において生成される放射が著しく減少する。 第７図と第８図は、第５図と第６図に示される、実際的ケー スの本発明によって得られる利点を示したものである。 第７図には、第１図に従った接続によって実施した試験で得られるオシロスコ ープ図を示す。スイッチングトランジスタＴは、ＩＧＢＴ、モデルＧＷ２０Ｎ５ ０の名称で知られる形式のもので、５００Ｖ、２０Ａに耐えることができる。こ の結果を示した試験は１００Ｖ、２０Ａで実施された。負荷Ｉｏの抵抗は４オー ムであり、インダクタンスは２ｍＨであった。 この図では、部分Ａ）は、スイッチングトランジスタの端子における電圧Ｖｋ を示す曲線Ｖｋと本発明による装置がない場合の電界を示す曲線ｒｎｃとを示し 、また部分Ｂ）は、同じ条件であるが第５図のアンテナエレメントが置かれてい る場合の曲線を示す。放射される電界が半減することが認められる。 第８図は同様の図であるが、第６図に関するものであり、曲線ｒｎｃ’とｒｃ ’は第７図の曲線ｒｎｃ及びｒｃと対応し、これらの比率は同じである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年９月３０日 【補正内容】 請求の範囲 １．電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための配置であって 、放射導体（ｍｐ）がモノポールであり、両端の一方がアースされており、放射 導体と同じ長さと面を有する導体で形成されたモノポールであるアンテナエレメ ント（ｍｐａ）を含むことを特徴とする電子式電力装置によって放射される電磁 界を減少させるための配置。 ２．放射導体（ｂｃ１、ｂｃ２）がループであり、該放射導体と同じ経路、長さ 、及び面を有する導体で形成されたループであるアンテナエレメント（ｂｃａ） を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子式電力装置によって放射 される電磁界を減少させるための配置。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年３月１４日 【補正内容】 本発明は、電子式電力装置によって生じる電磁界を減少させるための配置に関 する。 このような電子式電力装置、例えば交直流変換器は、動作中の電力に起因する 非常に強い電磁界を発生する電子スイッチを含み、機器外部への電磁界の伝播を 減少させる配置を必要とする。この点から見て、周知の解決法は遮へいとフィル タリングに依存している。 このような解決法は、出力も容積も比較的小さな装置に適用される場合には、 低コストであり、効果的である。しかし、電子式電力装置の出力が大きくなり、 したがってその容積も大きくなると、このような配置は、コストにおいてのみな らず容積や重量の点においても容認できないものになる傾向があり、その上に、 スイッチング速度の上昇が電磁界放射のレベルも増加させる。 したがって本発明は、フィルタリングと遮へいを必要とする場合でも、それら に要求されるものを低下させながら、電子式電力装置によって放射される電磁界 を減少させるための配置を低コストで提供することを主たる目的とする。 本発明の電子式電力装置によって放射される電磁界を減少さ せるのに寄与する配置は、特許文献ＤＥ−Ａ−３８３５７５１号によって既に公 知である。この配置は、基本的にインダクタンスを減少させるように装置の導体 の近傍に置かれた短絡ループを含む。このループはまた、導体との結合によって 到達する電磁エネルギーを吸収し、かつ、装置と放射導体の両方を囲む空間中に 放射されるエネルギーを減少させる効果も有する。 しかしながら、電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるために は、磁気効果を減少させるだけでは不十分である。 したがって、本発明は、電気的効果にも関連する配置を目的とする。 本発明によれば、放射導体が（主として電界を放射する）モノポールであり、 アンテナエレメントも、両端のうちの一方がアースされており、放射導体と同じ 長さと面を有する導体に形成されたモノポールである。 さらに、放射導体が（主として磁界を放射する）ループである場合には、アン テナエレメントも、放射導体と同じ経路、長さ、及び面を有する導体に形成され たループである。 本発明の様々な目的と特徴は、添付の図面を参照して下記に 示す本発明の実施例に関する説明を読めばさらに明らかになろう。 第１図は、電子式電力装置に使用できる直流チョッパの例の概略原理図である 。 第２図は、第１図の概略図のスイッチングトランジスタＴにおける電圧と電流 を示す図である。 第３図は、第１図と同じであるが、電界を生成するモノポールも示す図である 。 第４図は、やはり同じ図であるが、電界を生成するループも示す図である。 第５図は、放射モノポールによって放射される電磁界を減少させる、本発明の 第一実施例の配置を示す図である。 第６図は、放射ループによって放射される電磁界を減少させる、本発明の他の 実施例の配置を示す図である。 第７図は、第５図の配置のケースにおける実験結果を示す曲線である。 第８図は、第６図の配置のケースにおける実験結果を示す曲線である。 本発明は、電子式電力装置によって放射される電磁界を減少 させることに適用される。 このような電子式電力装置、例えば交直流変換器は、電磁界を発生する電子ス イッチを含む。このような電子式電力装置の一例が第１図に示されている。この 図は、直流電圧源Ｅ（例えば整流器）、フィルタリングコンデンサＣ、スイッチ ングトランジスタＴ、フリーホイールダイオードＤ、及び電流発生器Ｉｏを含む 直流チヨッパの概略原理図を示している。 第２図は、スイッチングトランジスタＴの各導通遮断周期中の、スイッチング トランジスタＴの端子における電圧Ｖｋと端子を通過する電流Ｉｋを概略的に示 す。ここで、端子における電圧Ｖｋは急激にゼロに降下するが、負荷の電流Ｉｏ は確立されていることがわかる。スイッチングトランジスタＴの導通期間の後、 このトランジスタにおける電流はゼロに降下するが、電圧は電圧源Ｅの近くの値 Ｖｋに再び上昇する。更に、図では見ることができないが、負荷Ｉｏにおける電 流はダイオードＤを介して維持される。 第１図に示す従来型の回路における電圧または電流の急激な変化のたびに、い くつかの導体において減衰振動が発生し、これが電磁放射の原因となる。これを 減少させることが本発明の 目的である。 第３図は、第１図と同じ回路を示すが、ここではトランジスタＴのコレクタを ダイオードＤと負荷Ｉｏに接続する導体ｍｐを太線で示す。スイッチングトラン ジスタＴの遮断の際に急激な電圧変化を受けるこの導体ｍｐは、モノポールとし て動作し、空間のあらゆる方向に伝播する基本的に電界Ｅの放射を行う（物理的 な実現ではもちろん図式どおりではない）。なお、他の接続用導体は、すべてア ースされており、直接にまたは短絡の役目を果たす電圧源Ｅ及びコンデンサＣを 介して接続されているため、無視することができる。 同様に、第４図に同じ回路を示すが、この場合には一方では簡単なハッチング によって、他方ではクロスハッチによって二つのループｂｃ１とｂｃ２を示して あり、これらのループにおいては、該ループの周りの空間を伝播する基本的に磁 界の放射を引き起こすスイッチングトランジスタＴが機能するときに、振動電流 が循環する。 第５図には、先の図に示されたスイッチングトランジスタＴと放射モノポール ｍｐで動作する導体部分のみを表わし、このモノポールによって放出される電磁 界を減少させるための本発 明によってもたらされる配置ｍｐａを示す。 第６図は、同様に、放射ループｂｃ２におけるダイオードＤと負荷Ｉｏのみを 表わし、このループによって放出される電磁界を減少させるための本発明によっ てもたらされる配置ｂｃａを示す。 全体的に、電子式電力装置によって放出される電磁界を減少させるための配置 は、基本的に、アンテナエレメントを有し、該エレメントは電力装置の放射導体 との結合によって、到達する電磁エネルギーを吸収するように、該放射導体の近 傍に置かれ、これにより電力装置と放射導体の両方を囲む空間中に放射されるエ ネルギーを減少させる。 実際に、第５図に示す実施形態では、放射導体はモノポールであるが、アンテ ナエレメントｍｐａも、両端の一方がアースされており放射導体と同じ長さと形 状を有する導体で形成されたモノポールである。 さらに、第６図によれば、放射導体はループであるが、アンテナエレメントｂ ｃａも、放射導体と同じ経路、長さ、及び表面を有する導体で形成されたループ である。 第５図及び第６図に示すアンテナエレメントは、モノポール であれループであれ放射導体に電磁的に結合され、結合エネルギーの消散負荷の 役目を果たし、その結果、周囲の空間において生成される放射が著しく減少する 。 第７図と第８図は、第５図と第６図に示される、実際的ケースの、本発明によ って得られる利点を示したものである。 第７図には、第１図に従った接続によって実施した試験で得られるオシロスコ ープ図を示す。スイッチングトランジスタＴは、ＩＧＢＴ、モデルＧＷ２０Ｎ５ ０の名称で知られる形式のもので、５００Ｖ、２０Ａに耐えることができる。こ の結果を示した試験は１００Ｖ、２０Ａで実施された。負荷Ｉｏの抵抗は４オー ムであり、インダクタンスは２ｍＨであった。 この図では、部分Ａ）は、スイッチングトランジスタの端子における電圧Ｖｋ を示す曲線Ｖｋと、本発明による装置がない場合の電界を示す曲線ｒｎｃとを示 し、また部分Ｂ）は、同じ条件であるが第５図のアンテナエレメントが置かれて いる場合の曲線を示す。放射される電界が半減することが認められる。 第８図は同様の図であるが、第６図に関するものであり、曲線ｒｎｃ’とｒｃ ’は第７図の曲線ｒｎｃ及びｒｃと対応し、これらの比率は同じである。 請求の範囲 １．電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための配置であって 、放射導体（ｍｐ）がモノポールであり、両端の一方がアースされており、放射 導体と同じ長さと面を有する導体で形成されたモノポールであるアンテナエレメ ント（ｍｐａ）を含むことを特徴とする電子式電力装置によって放射される電磁 界を減少させるための配置。 ２．放射導体（ｂｃ１、ｂｃ２）がループであり、該放射導体と同じ経路、長さ 、及び面を有する導体で形成されたループであるアンテナエレメント（ｂｃａ） を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子式電力装置によって放射 される電磁界を減少させるための配置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための配置であって 、該電力装置の放射導体との結合によって、到達する電磁エネルギーを吸収する ように該放射導体の近傍に置かれたアンテナエレメントを含む、電磁界を減少さ せるための配置。 ２．放射導体（ｍｐ）がモノポールであり、前記アンテナエレメント（ｍｐａ） もまた、両端の一方がアースされており放射導体と同じ長さと形状を有する導体 で形成されたモノポールであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子 式電力装置によって放射される電磁界を減少させるための配置。 ３．放射導体（ｂｃ１、ｂｃ２）がループであり、アンテナエレメント（ｂｃａ ）もまた、放射導体と同じ経路、長さ、及び表面を有する導体で形成されたルー プであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子式電力装置によって放 射される電磁界を減少させるための配置。