(57)【要約】  本発明は、入力側と出力側ならびに電流補償型チョークコイルと容量回路網とを有するフィルタユニット（２）を備えた電源ラインフィルタに関する。前記チョークコイルは共通のコアに複数の相巻線（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を有しており、各相巻線はフェーズライン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に接続されており、前記容量回路網はそれぞれ１つのフェーズライン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）と１つのニュートラルラインとの間に接続された複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を有しており、前記コアとは別個に巻かれた別のチョークコイルがニュートラルライン（Ｎ）に対して直列に設けられている。
2008510398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側と出力側ならびに電流補償型チョークコイルと容量回路網とを有するフィルタユニット（２）を備えた電源ラインフィルタであって、
前記チョークコイルは共通のコアに複数の相巻線（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を有しており、
各相巻線はフェーズライン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に接続されており、
前記容量回路網はそれぞれ１つのフェーズライン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）と１つのニュートラルラインとの間に接続された複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を有しているものである形式の電源ラインフィルタにおいて、
前記コアとは別個に巻かれた別のチョークコイルがニュートラルライン（Ｎ）に対して直列に設けられていることを特徴とする、電源ラインフィルタ。
【請求項２】
前記ニュートラルライン（Ｎ）と基準アースとの間にさらに１つのコンデンサ（Ｃ４）が接続されている、請求項１記載の電源ラインフィルタ。
【請求項３】
前記電源ラインフィルタ（１）が互いに直列に接続された複数の同種のフィルタユニット（２，２’）を有する、請求項１記載の電源ラインフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタユニット（２，２’）が共通のニュートラルライン（Ｎ）を有する、請求項３記載の電源ラインフィルタ。
【請求項５】
一方のフィルタユニット（２）のみが主チョークコイルとは別個のインダクタンス（Ｌ４）を有する、請求項３または４記載の電源ラインフィルタ。
【請求項６】
フェーズライン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）上で、前記一方のフィルタユニット（２）に回路素子（Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）が前置接続されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源ラインフィルタ。
【請求項７】
前記回路素子（Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）はコンデンサである、請求項６記載の電源ラインフィルタ。
【請求項８】
前記ニュートラルライン（Ｎ）が前置接続された前記回路素子と接続されている、請求項６または７記載の電源ラインフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電源ラインフィルタを提供する。
【０００２】
刊行物ＥＰ  １  ０６９  ６７３  Ａ１から、電流補償型チョークコイルと容量回路網とを有する電源入力フィルタが公知である。
【０００３】
解決すべき課題は、ＦＩ装置に適合した電源ラインフィルタを提供することである。
【０００４】
本明細書に記載されている電源ラインフィルタは、適切な電圧を負荷に供給するために妨害電圧を補償しなければならない場合に使用される。これらの電源ラインフィルタは、それぞれ異なる信号ないし信号成分を受信および送信する複数の入力側と出力側を有している。
【０００５】
入力側と出力側ならびに電流補償型チョークコイルと容量回路網とを有するフィルタユニットを備えた電源ラインフィルタであって、前記チョークコイルは共通のコアに複数の相巻線を有しており、各相巻線はフェーズラインに接続されており、前記容量回路網はそれぞれ１つのフェーズラインと１つのニュートラルラインとの間に接続された複数のコンデンサを有しており、前記コアとは別個に巻かれた別のチョークコイルがニュートラルラインに対して直列に設けられていること特徴とする電源ラインフィルタが提案される。
【０００６】
このフィルタは、電源のニュートラルラインに接続させるために設けられたニュートラルライン端子を含んでいる。付加的な第４のコイルがこの端子を容量回路網の星形節点に接続しているため、星形節点における非対称な妨害のゆえに生じうる電圧が短絡される。
【０００７】
その際、有利には、ニュートラルラインにおけるインダクタンスは電流補償型チョークコイル上の別の巻線で置き換えられるのではなく、別の独立したチョークコイルないし巻線で置き換えられる。このことは、ニュートラルラインを介して流れる動作電流が取るに足らず、むしろ高周波成分のみが流れるゆえに、可能である。というのも、有利には、負荷側ではニュートラルラインが接続されないからである。
【０００８】
ニュートラルラインチョークコイルを主チョークコイルとは別個に実施することは特に有利である。なぜならば、主チョークコイルのコアのジオメトリを完全に３つの相巻線のために利用することができ、与えられたコアジオメトリにおいて可能な最大の主インダクタンスを達成することができるからである。その上、ニュートラルラインチョークコイルを主チョークコイルから幾何学的に分離することにより、通常は、高周波の妨害電圧および妨害電流のより良好な減衰を達成することもできる。
【０００９】
ニュートラルラインは、有利には、フィルタユニットの出力側にニュートラルライン端子を設けずにフィルタユニットの入力側につなぐことができる。それゆえ、例えばアースに比べて比較的大きなコンデンサを備えており、したがってまた漏電遮断機と両立しない通常の３ラインフィルタにとって不可欠のコストを実質的に上げないことが可能であり、それと共に同じ無線妨害作用に対して不可欠の漏電遮断機との両立性を保証することもできる。
【００１０】
ニュートラルラインは、例えば無線妨害フィルタなどの電源ラインフィルタに起因する誘導電流を実質的に保護ラインを介さずにニュートラルラインを介して流すために使用され、それにより漏れ電流を減少させることができる。
【００１１】
無線妨害フィルタの場合、フィルタ作用が同じならば、構成素子のコストは漏電遮断機と両立しない対応する３ラインフィルタの場合よりも僅かに高いだけであるが、４ラインフィルタ（フィルタの負荷側にもニュートラルライン端子があることを特徴とする）の場合に比べると格段に低い。
【００１２】
以下では、実施例と図面とに基づき電源ラインフィルタをより詳細に説明する。
【００１３】
図１は、１つのフィルタユニットを備えた電源ラインフィルタを示しており、フィルタユニットはチョークコイルとは別個に巻かれた第４のインダクタンスを有している。
図２は、直列接続された２つのフィルタユニットを備えた電源ラインフィルタを示しており、２つのフィルタユニットはそれぞれチョークコイルとは別個に巻かれたインダクタンスを有している。
図３は、図２による電源ラインフィルタであって、一方のフィルタユニットがチョークコイルとは別個に巻かれたインダクタンスを有していない形態のものを示している。
図４は、図３による電源ラインフィルタであって、ニュートラルラインがフィルタユニットに前置接続された回路素子と接続されていない形態のものを示している。
図５は、図３による電源ラインフィルタであって、ニュートラルラインがフィルタユニットに前置接続された回路素子と接続されていない形態のものを示している。
【００１４】
図１には、電源ラインフィルタ１の入力側がフェーズラインＰ１〜Ｐ３とニュートラルラインＮとアースラインＥとからどのように形成されているかが示されており、これらのラインは、アースラインＥを除いて、フィルタユニット２で合流しており、フィルタユニット２は電流補償型チョークコイルを備えている。チョークコイルは有利には共通のコアに巻かれた３つの相巻線ないしインダクタンスＬ１〜Ｌ３を有している。
【００１５】
さらに、上記のコアとは別個に実施された別のチョークコイルないしインダクタンスＬ４が設けられており、ニュートラルラインＮと接続されているまたはニュートラルラインの一部である。
【００１６】
フィルタユニット２の出力側はフェーズラインＰ１’〜Ｐ３’に接続されており、フェーズラインＰ１’〜Ｐ３’は有利には負荷３に接続されている。負荷３は、例えば、変換器、誘導機、または、バッテリチャージャもしくはラインチャージャであってよく、フェーズラインはケーブルとして実現してよい。さらに、負荷３は通常はアースラインＥ’を備えている。
【００１７】
フィルタユニット２には、有利には、それぞれフェーズラインＰ１’〜Ｐ３’のうちの１つと接続されたコンデンサＣ１〜Ｃ３の配列が設けられる。フェーズラインＰ１’〜Ｐ３’はフェーズラインＰ１〜Ｐ３の一部であり、インダクタンスＬ１〜Ｌ３に後置接続されて、負荷３の方向に延びている。コンデンサＣ１〜Ｃ３の配列は星形の容量回路網であると理解してよい。この容量回路網とフィルタユニット２のアースラインＥ"とには、有利には星形コンデンサ配列の星形節点４に接続された別のコンデンサＣ４が接続されている。
【００１８】
ニュートラルラインＮにおけるインダクタンスＬ４は電源ラインフィルタ１の測定電流上に敷設してはならない、すなわち、フェーズラインＰ１〜Ｐ３またはＰ１’〜Ｐ３’上に敷設してはならない。というのも、容量に起因する電流成分のみがニュートラルラインを介して流れるからである。これはフィルタユニットの出力側にニュートラルラインの端子を設けないようにすることによって保証される。
【００１９】
１つの変形実施形態においては、容易に電流源に接続することができるように、負荷３それ自体が上記の形式のフィルタユニット２を含んでいてもよい。択一的には、上記の形式のフィルタユニット２が直に電流源に組み込まれる。
【００２０】
回路実施例に示されている抵抗Ｒ１〜Ｒ３は通常は安全性の理由から電源電圧遮断後のコンデンサの放電に必要とされるものであり、説明したフィルタ回路の機能に対して何の影響も有していない。
【００２１】
実験では、以下の電気的な値で電源ラインフィルタを形成した：
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝３．９ｍＨ
Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃ５＝Ｃ６＝Ｃ７＝２．２μＦ
Ｌ４＝３．３ｍＨ
動作様式：２．２ｋＷのモータを備えた周波数変換器；４６Ｈｚ／４．２Ａの負荷；４ｋＨｚのスイッチング周波数；シールドされたモータケーブル
アースライン中には、３０ｍＡの感度の漏電遮断機が含まれている。
【００２２】
上記構成を動作させた際、ニュートラルラインなしで３ラインフィルタの場合に比較しうる妨害電圧に対するフィルタ作用を得ることができ、しかも漏電遮断機はトリガされなかった。
【００２３】
別の実験では、インダクタンスに以下の値を選定した：
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１．２ｍＨ
Ｌ４＝８００μＨ（単一の巻線に相当）
この場合においても同様の結果が得られた。
【００２４】
図２には、同一のまたは少なくとも類似した構成をもつ２つの直列接続されたまたはカスケードされたフィルタユニット２を有するように形成された電源ラインフィルタ１’が示されている。電源ラインフィルタ内にはフィルタユニット１の任意数のカスケーディングがあってよく、また択一的な回路素子を含んだフィルタユニットの変形も可能である。これらのフィルタユニットは、有利には、共通のフェーズラインＰ１〜Ｐ３またはＰ１’〜Ｐ３’、ならびに、コンデンサと別個に巻かれたインダクタンスとに接続された共通のニュートラルラインＮを共用する。ここで、ニュートラルラインはこれらのフィルタユニットに前置接続された抵抗とコンデンサとにも接続されている。
【００２５】
図３には、図２とは異なり、互いに直列に接続された２つの異なるフィルタユニット２および２’が示されており、ここで一方のフィルタユニット２’はニュートラルラインＮ上の付加的なインダクタンスＬ４を欠いている。
【００２６】
図３による構成では、２つの異なるフィルタユニット２および２’が設けられている。第１のフィルタユニット２は図１のフィルタユニット２と同様に形成されているが、インダクタンスＬ１〜Ｌ３およびＬ４の電気的特性データとコンデンサＣ１〜Ｃ４の特性データは異なっていてもよい。加えて、フィルタユニット２への直列回路内にさらに別のフィルタユニット２’が設けられており、フィルタユニット２’はその特徴の多くにおいてフィルタユニット２と一致するものの、ニュートラルラインＮに付加的なインダクタンスＬ４を欠いている。
【００２７】
フィルタユニット２および２’は次のように接続されている。すなわち、インダクタンスＬ１’，Ｌ２’，Ｌ３’のうちの各々１つがフェーズラインＰ１，Ｐ２およびＰ３のうちの各々１つに接続されるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とコンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７とから成る回路網への端子に第１のフィルタユニット２’が接続されている。続いて、コンデンサＣ１’，Ｃ２’，Ｃ３’が設けられており、図１と同様に、コンデンサのうちの各々１つは１つのフェーズラインと接続されており、このフェーズラインはニュートラルラインＮと接続している。コンデンサＣ４’は、有利には、他の３つのコンデンサＣ１’，Ｃ２’，Ｃ３の星形節点と接続されており、この星形節点をアースラインＥ２’に接続している。アースラインＥ２’はフィルタハウジングの一部から成っていてもよい。
【００２８】
第１のフィルタユニット２’には第２のフィルタユニット２が後置接続されており、インダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３はフィルタユニット２’に相応してふたたびフェーズラインに接続されている。フィルタユニット２’に加えて、ニュートラルラインＮにさらに別の相巻線Ｌ４が設けられており、ニュートラルラインＮをフィルタユニット２の星形節点４に接続している。
【００２９】
実験では、図３による構成を形成し、フィルタユニット２’に対して以下の電気的特性量を選んだ：
Ｌ１’＝Ｌ２’＝Ｌ３’＝１．７ｍＨ
Ｃ１’＝Ｃ２’＝Ｃ３’＝１μＦ
Ｃ４’＝１００ｎＦ
フィルタユニット２の特性値については、以下の値を使用した：
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１．７ｍＨ
Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝２．２μＦ＝Ｃ４
Ｌ４＝１．６ｍＨ（直列した２つの巻線による）
この実験構成によっても、ＦＩスイッチのトリガ（その他の点では、上記の実験条件と同じ）を防ぐことができた。
【００３０】
図４は、図３とは異なり、フィルタユニット２’の回路素子とは接続されていないニュートラルラインＮを示しており、フィルタユニット２’は別個に巻かれたインダクタンスを有していない。同様に、ニュートラルラインはフィルタユニット２および２’に前置接続された回路素子Ｒ１〜Ｒ３およびＣ４〜Ｃ６とも接続されていない。
【００３１】
ニュートラルラインＮはインダクタンスＬ４を介してのみ負荷側のフィルタユニット２のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と接続されている。
【００３２】
１つの実施例では、図４によるフィルタ構成に対して以下の電気的特性量が考慮される：
Ｌ１’＝Ｌ２’＝Ｌ３’＝１．７ｍＨ
Ｃ１’＝Ｃ２’＝Ｃ３’＝１μＦ
Ｃ４’＝１００ｎＦ
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１．７ｍＨ
Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝２．２μＦ
Ｌ４＝１．６ｍＨ（直列した２つの巻線による）
有利には、複数のフィルタユニットがカスケードされている、または直列接続されている場合には、フェーズライン中にあるインダクタンスの電気的特性値は等しい（すなわち、Ｌ１＝Ｌ１’＝Ｌ２＝Ｌ２’＝Ｌ３＝Ｌ３’）。しかし、異なるインダクタンス値（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３≠Ｌ１’＝Ｌ２’＝Ｌ３’）を使用してもよい。アースラインに接続されたコンデンサは、有利には、負荷の近傍にあるコンデンサの方が負荷から遠いコンデンサよりも大きな容量を有するように選ばれている。
【００３３】
図５は、図２とは異なり、ニュートラルラインＮがフィルタユニット２および２’のインダクタンスＬ４およびＬ４’と接続されているものの、フィルタユニットに前置接続された回路素子Ｒ１〜Ｒ３およびＣ４〜Ｃ６とは接続されていない本発明の実施形態を示している。
【００３４】
図５による実施形態では、テストに従って、選択された以下の電気的特性量を使用することができる：
Ｌ１’＝Ｌ２’＝Ｌ３’＝１．７ｍＨ
Ｃ１’＝Ｃ２’＝Ｃ３’＝１μＦ
Ｃ４’＝１００ｎＦ
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１．７ｍＨ
Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝２．２μＦ
Ｌ４＝Ｌ４’＝１．６ｍＨ
インダクタンスＬ４およびＬ４’は２つの直列のチョークコイルの形で実現され、これらのチョークコイルの間にコンデンサＣ１’〜Ｃ４’が接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】１つのフィルタユニットを備えた電源ラインフィルタを示す。
【図２】直列接続された２つのフィルタユニットを備えた電源ラインフィルタを示す。
【図３】図２による電源ラインフィルタであって、一方のフィルタユニットがチョークコイルとは別個に巻かれたインダクタンスを有していない形態のものを示す。
【図４】図３による電源ラインフィルタであって、ニュートラルラインがフィルタユニットに前置接続された回路素子と接続されていない形態のものを示す。
【図５】図３による電源ラインフィルタであって、ニュートラルラインがフィルタユニットに前置接続された回路素子と接続されていない形態のものを示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源ラインフィルタ
１’  択一的な電源ラインフィルタ
２，２’  フィルタユニット
３  負荷
Ｐ１  第１のフェーズライン
Ｐ２  第２のフェーズライン
Ｐ３  第３のフェーズライン
Ｎ  ニュートラルライン
Ｅ  第１のアースライン
Ｅ’  第２のアースライン
Ｅ"  第３のアースライン
Ｌ１  第１の相巻線
Ｌ２  第２の相巻線
Ｌ３  第３の相巻線
Ｌ４  第４の相巻線
Ｃ１  第１のコンデンサ
Ｃ２  第２のコンデンサ
Ｃ３  第３のコンデンサ
Ｃ４  第４のコンデンサ
Ｃ５  第５のコンデンサ
Ｃ６  第６のコンデンサ
Ｃ７  第７のコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008510398.tif 000009
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