(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気装置と第２の電気装置との間に、上記第１、第２の電気装置間の複数の接続線を介して挿入され、上記第１の電気装置から上記接続線に流れる高周波電流を低減する高周波電流低減装置であって、
上記第１の電気装置から上記接続線に流れる電流を検出する検出トランスと、
上記検出トランスの出力が入力され所望の周波数帯の電圧を出力するフィルタ装置と、
上記フィルタ装置の出力を増幅して出力電圧として出力する電圧増幅器と、
上記第１、第２の電気装置間で上記検出トランスよりも上記第２の電気装置側に設けられ、上記出力電圧に基づいて上記接続線に上記高周波電流に基づく所定方向の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
上記検出トランスは、上記各接続線と直列に接続される複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に、該共通鉄心との間に隙間を設けて配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線を介して上記接続線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有し、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用することを特徴とする高周波電流低減装置。
【請求項２】
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間に配置され、上記共通鉄心に上記漏れ磁束用鉄心を上記隙間の幅を均一に保持して支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の高周波電流低減装置。
【請求項３】
上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心との間の上記隙間の幅は、上記ノーマルモード電流に対する所望のインダクタンス値に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波電流低減装置。
【請求項４】
上記電圧印加手段は、一方の端子が上記接続線に接続され他方の端子が共通接続点において共通に接続される複数のコンデンサを有し、上記共通接続点に上記出力電圧を印加することにより上記接続線を流れる高周波電流とほぼ同方向の電流を上記コンデンサから上記接続線に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高周波電流低減装置。
【請求項５】
上記検出トランスの検出巻線は、上記複数個の各主巻線と同じ個数で上記共通鉄心と上記漏れ磁束用鉄心とにより仕切られた各区間にそれぞれ巻回され、
上記各主巻線に流れる電流を上記各検出巻線にてそれぞれ検出し、上記各検出巻線の出力毎の所望の周波数帯の電圧を上記フィルタ装置にて出力し、上記フィルタ装置からの各出力を上記電圧増幅器にてそれぞれ増幅して出力電圧として出力し、上記各出力電圧に基づく電圧を上記電圧印加手段にて対応する上記各接続線に印加することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高周波電流低減装置。
【請求項６】
上記電圧印加手段は、上記各接続線に一方の端子が接続される複数のコンデンサを有し、上記各コンデンサの他方の端子に上記各出力電圧をそれぞれ印加することにより上記各接続線に流れる高周波電流とほぼ同方向の電流を上記各コンデンサから上記各接続線に供給することを特徴とする請求項５に記載の高周波電流低減装置。
【請求項７】
複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有し、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用することを特徴とする検出トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば交流電源に接続され任意の交流電圧を出力する電力変換装置等で発生する高周波電流であるコモンモード電流、ノーマルモードノイズ電流を低減する高周波電流低減装置およびこれに用いられる検出トランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の伝導性ノイズフィルタは、電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、交流電源と整流器間の路線に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、検出したコモンモード電圧に基づいて、コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を路線における交流電源と接地コンデンサの接続点との間に重畳させてコモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の伝導性ノイズフィルタは、コモンモード電圧検出手段として接地コンデンサを用いているため、検出回路のインピーダンスが小さくなり、検出値が小さくなるという問題があった。検出値が小さくなると、これに基づき発生する相殺用電圧も小さくなり、コモンモード電圧の相殺が十分でないケースが生じる。
また、上記従来の伝導性ノイズフィルタでは、コモンモード電流の低減はできたとしても、ノーマルモードノイズ電流はＸコンデンサとしての接地コンデンサによる低減のみであり、ノーマルモードノイズ電流の低減が十分ではないという問題があった。そして、ノーマルモードノイズ電流の低減を強化するためには、別途ノーマルモードノイズ電流に対応するフィルタリアクトル等を設ける必要があった。
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、効果的にコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流を低減できる高周波電流低減装置および検出トランスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る高周波電流低減装置は、第１の電気装置と第２の電気装置との間に、上記第１、第２の電気装置間の複数の接続線を介して挿入され、上記第１の電気装置から上記接続線に流れる高周波電流を低減する高周波電流低減装置である。上記第１の電気装置から上記接続線に流れる電流を検出する検出トランスと、上記検出トランスの出力が入力され所望の周波数帯の電圧を出力するフィルタ装置と、上記フィルタ装置の出力を増幅して出力電圧として出力する電圧増幅器と、上記第１、第２の電気装置間で上記検出トランスよりも上記第２の電気装置側に設けられ、上記出力電圧に基づいて上記接続線に上記高周波電流に基づく所定方向の電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。そして、上記検出トランスは、上記各接続線と直列に接続される複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に、該共通鉄心との間に隙間を設けて配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線を介して上記接続線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有し、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。
【０００６】
この発明に係る検出トランスは、複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有している。そして、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る高周波電流低減装置は、第１の電気装置と第２の電気装置との間に、上記第１、第２の電気装置間の複数の接続線を介して挿入され、上記第１の電気装置から上記接続線に流れる高周波電流を低減する高周波電流低減装置である。上記第１の電気装置から上記接続線に流れる電流を検出する検出トランスと、上記検出トランスの出力が入力され所望の周波数帯の電圧を出力するフィルタ装置と、上記フィルタ装置の出力を増幅して出力電圧として出力する電圧増幅器と、上記第１、第２の電気装置間で上記検出トランスよりも上記第２の電気装置側に設けられ、上記出力電圧に基づいて上記接続線に上記高周波電流に基づく所定方向の電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。そして、上記検出トランスは、上記各接続線と直列に接続される複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に、該共通鉄心との間に隙間を設けて配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線を介して上記接続線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有し、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。このため、検出トランスにより接続線に流れる電流を精度よく検出できると共に、検出トランスが高周波電流であるコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流のインダクタンスとして作用することで、コモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流をともに効果的に低減することができる。
【０００８】
この発明に係る検出トランスは、複数個の主巻線と、上記主巻線が巻回される環状の共通鉄心と、上記共通鉄心の内側に配置され上記共通鉄心とともに上記各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、上記共通鉄心に巻回されて上記主巻線に流れる電流を検出する電流検出用の検出巻線とを有している。そして、上記漏れ磁束用鉄心には上記各主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記ノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、上記共通鉄心には上記ノーマルモード電流と上記各主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じて上記各主巻線が上記コモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。このため、検出巻線により主巻線に流れる電流を精度よく検出できると共に、各主巻線が高周波電流であるコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流のインダクタンスとして作用することで、コモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流をともに効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における高周波電流低減装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における検出トランスの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における高周波電流低減装置の接続例を示す接続図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるコンバータの詳細を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるインバータの詳細を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態１における別例の支持部材を配置した検出トランスの構成を模式的に示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２における高周波電流低減装置の構成を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２における検出トランスの構成を模式的に示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態３における検出トランスの構成を模式的に示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における検出トランスの構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における高周波電流低減装置１００の構成を示す構成図、図２は高周波電流低減装置１００に用いられる検出トランス１の構成を模式的に示す平面図である。
高周波電流低減装置１００は、第１の電気装置としての交流電源１０１と、第２の電気装置としてのコンバータ１０２との間に、交流電源１０１とコンバータ１０２とを接続する三相の接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを介して挿入され、交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流を低減する。
高周波電流低減装置１００は、交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる電流を検出電圧として検出し出力する検出トランス１と、検出トランス１の出力が入力され所望の周波数帯の電圧を出力するフィルタ装置２と、フィルタ装置２からの出力を増幅して出力電圧として出力する電圧増幅器３と、検出トランス１よりコンバータ１０２側に設けられ電圧増幅器３から出力される出力電圧に基づいて接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに電圧を印加する電圧印加手段４とを備えている。以下、高周波電流低減装置１００の各構成について詳細に説明する。
【００１１】
検出トランス１の鉄心は、環状の共通鉄心としての略円筒状の共通鉄心１５と、共通鉄心１５とは別に形成され共通鉄心１５の内側に配置される漏れ磁束用鉄心１６とにより構成されている。漏れ磁束用鉄心１６は、３本の脚部１６０、１６１、１６２から形成された断面略Ｙ字形状の鉄心である。共通鉄心１５の材質は例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトとし、漏れ磁束用鉄心１６の材質は共通鉄心１５の材質より磁束飽和密度の高い材質、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトとする。共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６の中心軸方向の長さはほぼ同じであり、共通鉄心１５の内部に漏れ磁束用鉄心１６が収まるように配置されている。なお、中心軸方向とは、筒状の共通鉄心１５の中心軸の伸びる方向であり、以下軸方向とする。
【００１２】
共通鉄心１５には３個の主巻線１１、１２、１３がそれぞれ独立して巻回され、３個の主巻線１１、１２、１３は、三相の接続線Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ直列に接続されている。各主巻線１１、１２、１３の巻方向は同一で、本実施の形態１では巻数をそれぞれ４ターンずつとしている。漏れ磁束用鉄心１６の各脚部１６０、１６１、１６２により共通鉄心１５の内側の各主巻線１１、１２、１３間が仕切られている。各主巻線１１、１２、１３断面を図２中●印で示す。
また、共通鉄心１５には電流検出用の巻線である検出巻線１４が巻回されている。検出巻線１４は一本の巻線であり、略均等な間隔で共通鉄心１５に１２ターン巻回されている。共通鉄心１５の内側は漏れ磁束用鉄心１６により三つに区分けられるため、各スペースに４ターンずつ巻回されることになる。検出巻線１４の断面を図２中○印で示している。検出巻線１４が共通鉄心１５に巻回されることにより、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる電流を主巻線１１、１２、１３を介して検出巻線１４にて検出電圧として検出する。検出巻線１４の一端はフィルタ装置２に接続され、他端は接地される。なお、各主巻線１１、１２、１３、検出巻線１４の極性は図１において●で示す極性になるように巻回されている。
【００１３】
共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間には、一枚のシート状の非磁性体を円筒状にして形成された支持部材１７が配置されている。この支持部材１７を配置することにより、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６の各脚部１６０、１６１、１６２との間に均一な幅の隙間が保持された状態で、共通鉄心１５に漏れ磁束用鉄心１６が支持される。支持部材１７の厚みは検出トランス１全体の大きさや必要な隙間の幅に応じて適宜決定すればよい。
なお、本実施の形態１では、円筒状の支持部材１７を用いたが、支持部材１７の形状はこれに限られるものではない。例えば共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６の各脚部１６０、１６１、１６２との近接する部分にのみシート状の支持部材１７を配置する構成としてもよい。
また、本実施の形態１では環状の共通鉄心として略円筒状の共通鉄心１５を用いているが、共通鉄心の形状は略円筒状に限られるものではない。例えば三角形や、六角形など多角形の筒状であってもよく、内側に各主巻線１１、１２、１３を巻回するための各スペースを設けることができればよい。
【００１４】
フィルタ装置２は、少なくとも１つのフィルタ回路により構成され、フィルタ回路の定数を調整することで通過周波数範囲を所望の値に調整する。また、通過する各周波数別にゲインと位相を調整し、調整された電圧を出力する。
電圧増幅器３は、例えば電源端子３０Ａ、３０Ｂおよびオペアンプ３０Ｃから構成され、フィルタ装置２から入力される電圧をオペアンプ３０Ｃにより増幅し出力する。
【００１５】
電圧印加手段４は、電圧印加用の３個のコンデンサ４１、４２、４３、および接地抵抗器４４により構成されている。各コンデンサ４１、４２、４３は、一方の端子が三相の接続線Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ接続され、他方の端子が共通接続点４６において共通に接続されている。また、電圧増幅器３のオペアンプ３０Ｃからの出力線は共通接続点４６に接続されている。そして、共通接続点４６は接地抵抗器４４を介して接地されている。
【００１６】
このような構成の高周波電流低減装置１００の作用効果について説明する。
まず、検出トランス１について説明する。
検出トランス１の構成のうち、主巻線１１、１２、１３、共通鉄心１５、漏れ磁束用鉄心１６は、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを流れる高周波電流の通過を抑制するフィルタリアクトルとしての役割を担う。ここで、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを流れる電流には、ノーマルモード電流とコモンモード電流がある。ノーマルモード電流とは負荷電流などの低周波成分とノーマルモードのノイズ電流である高周波成分との両方を含む電流であり、コモンモード電流は低減対象のノイズ電流である高周波成分の電流のみを指す。以下、ノーマルモード電流の低周波成分を負荷電流、ノーマルモード電流の高周波成分をノーマルモードノイズ電流、負荷電流とノーマルモードノイズ電流を合わせたものをノーマルモード電流とし、コモンモード電流は高周波成分のみであるため単にコモンモード電流とする。
【００１７】
三相の交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを介して各主巻線１１、１２、１３にノーマルモード電流、コモンモード電流が流れるとする。
まず、コモンモード電流について検討する。上述の通り、各主巻線１１、１２、１３は全て同じ方向に巻回されている。このため、コモンモード電流による磁束Φ１は、共通鉄心１５による閉磁路に発生し、各主巻線１１、１２、１３がコモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する。よって、コモンモード電流を低減することができる。
ノーマルモード電流について検討する。各主巻線１１、１２、１３は全て同じ方向に巻回され、各相のノーマルモード電流は位相がずれているため、共通鉄心１５による閉磁路全体としては、ノーマルモード電流による磁束が互いに打ち消される。しかし、漏れ磁束用鉄心１６により各主巻線１１、１２、１３の漏洩磁路が設けられているため、ノーマルモード電流による各相毎の磁束Φ２〜Φ４が、共通鉄心１５から漏れ磁束用鉄心１６を経由する漏洩磁路にそれぞれ発生し、各主巻線１１、１２、１３がノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用する。このため、ノーマルモード電流のうち高周波成分であるノーマルモードノイズ電流を低減することができる。なお、図２中磁束Φ２〜Φ４の矢印は、ある時点における磁束の流れる向きを示すものであり、交流電源１０１から流れる各相の電流の状態に応じて磁束の流れる向きは順次変化する。
【００１８】
次に、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に隙間を設けたことについての作用効果について説明する。
まず、漏れ磁束用鉄心１６は構造上磁束飽和が生じやすいが、この理由について説明する。
第１に、漏れ磁束用鉄心１６は共通鉄心１５の内側に配置されるため、漏れ磁束用鉄心１６の断面積は、共通鉄心１５の内径および使用する巻線の線径によって大きく制限されてしまう。漏れ磁束用鉄心１６の断面積が制限されると、漏れ磁束用鉄心１６はノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４により磁束飽和が生じやすい。なお、共通鉄心１５に発生する磁束量はコモンモード電流による磁束Φ１の分だけ漏れ磁束用鉄心１６に発生する磁束量よりも多い。しかし、コモンモード電流は高周波成分の小さい電流であるため起磁力が小さいこと、また共通鉄心１５の断面積は共通鉄心１５の外径を大きくすることにより調整できることから、共通鉄心１５では磁束飽和は生じにくい。
第２に、漏れ磁束用鉄心１６の各脚部１６０、１６１、１６２を流れるノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４は、弱め合う方向だけでなく強め合う方向にも生じる。例えば図２の例では漏れ磁束用鉄心１６の脚部１６１と脚部１６２において磁束が強めあう方向に生じている。強め合う方向に磁束が生じると当然磁束量は多くなるため、漏れ磁束用鉄心１６の各脚部１６０、１６１、１６２は磁束飽和が生じやすい。
共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に隙間を設ける、すなわち、漏れ磁束用鉄心１６を経由する漏洩磁路内に隙間を設けると、この隙間が漏洩磁路の磁気抵抗として作用する。隙間の幅を変えることで漏洩磁路を流れる磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整することができる。仮に漏れ磁束用鉄心１６が磁束飽和してしまうと、ノーマルモード電流に対するインダクタンス値が低下してしまうが、適切な幅の隙間を設けておくことにより、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和を防止することができる。また、隙間の幅により磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整できるため、ノーマルモード電流に対するインダクタンス値を調整できる。共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間の幅は、ノーマルモード電流に対する所望のインダクタンス値に基づき決定されている。
【００１９】
次に、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６とを異なる材質、本実施の形態１では共通鉄心１５をＮｉ−Ｚｎ系フェライト、漏れ磁束用鉄心１６をＭｎ−Ｚｎ系フェライトにより形成したことによる効果について説明する。一般に、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトよりも磁束飽和密度が高い材質である。
上述の通り、漏れ磁束用鉄心１６は構造上磁束飽和が生じやすいが、漏れ磁束用鉄心１６の材質を磁束飽和密度が高い材質にすることにより、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和を防止することができる。
また、上述の通り、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に隙間を設けることで、漏洩磁路を流れる磁束Φ２〜Φ４の磁束量が大きくなりすぎることを防止できる。しかし、隙間の幅を大きくしすぎると、磁束量が減るためノーマルモード電流に対するインダクタンス値が低下する。インダクタンス値が低下すると、ノーマルモードノイズ電流を効果的に低減することができなくなる。そこで、本実施の形態１のように漏れ磁束用鉄心１６の材質を磁束飽和密度が高い材質で形成すると、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和に達するまでの磁束量が増えるため、隙間の幅を小さく抑えてインダクタンス値の低下を防止することができる。
なお、本実施の形態１では共通鉄心１５の材質をＮｉ−Ｚｎ系フェライト、漏れ磁束用鉄心１６の材質をＭｎ−Ｚｎ系フェライトとしたが、鉄心の材質はこれらに限られるものではなく、例えば鉄系の材質を用いることもできる。
【００２０】
このように、主巻線１１、１２、１３、共通鉄心１５、漏れ磁束用鉄心１６を備えた検出トランス１を交流電源１０１とコンバータ１０２との間に挿入することで、コモンモード電流に対するフィルタリアクトルとしての役割、ノーマルモードノイズ電流に対するフィルタリアクトルとしての役割を担い、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを流れるコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流を抑制している。
【００２１】
次に、検出トランス１の検出巻線１４の作用効果について説明する。
検出トランス１は、上述のようにコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流に対してフィルタリアクトルとして機能する主巻線１１、１２、１３と、共通鉄心１５と、漏れ磁束用鉄心１６との構成に加え、共通鉄心１５に検出巻線１４を巻回している。
上述の通り、三相の交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを介して各主巻線１１、１２、１３にノーマルモード電流、コモンモード電流が流れると、共通鉄心１５にはコモンモード電流による磁束Φ１と、ノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４が生じる。検出巻線１４は、これらの磁束が鎖交することにより各主巻線１１、１２、１３に流れる電流を検出電圧として検出する。
ここで、本実施の形態１では、一個の検出巻線１４が共通鉄心１５全体に均等に巻回されている。ノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４は共通鉄心１５全体としては打ち消されるように発生しているため、検出巻線１４は、コモンモード電流による磁束Φ１が鎖交することにより三相の接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れるコモンモード電流Ｊ１を主巻線１１、１２、１３を介してコモンモード電圧Ｖ１として検出することができる。なお、コモンモード電流Ｊ１は三相の接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを流れるコモンモード電流の和である。
【００２２】
仮に、コモンモード電流の検出にコンデンサを用いるとすれば、高周波数のコモンモード電流を検出する際、検出回路のインピーダンスが小さくなり、コモンモード電圧がほとんど発生しないため、小さなコモンモード電流や高周波数帯のコモンモード電流の検出は困難である。本実施の形態１ではコモンモード電流Ｊ１の検出を検出トランス１にて行うため、検出回路のインピーダンスが高く、コモンモード電圧が発生する状態で電圧を検出することができる。従って、コモンモード電流Ｊ１の検出精度が向上する。
【００２３】
次に、フィルタ装置２、電圧増幅器３、電圧印加手段４の作用効果について説明する。
上述の通りフィルタ装置２は、通過周波数範囲を所望の値に調整し、また、通過する各周波数別にゲインと位相を調整する。例えば後述するインバータ１０４のキャリア周波数以下や、規格で定められた周波数範囲外、系統のインピーダンスにより電圧増幅器３が共振してしまう周波数等、の周波数成分についてゲインを小さくするようにしたり、低減対象となる周波数のゲインを高くする等を行う。検出トランス１の検出巻線１４にて検出されたコモンモード電圧Ｖ１はフィルタ装置２に入力され、入力されたコモンモード電圧Ｖ１はフィルタ回路を経由することで所望の周波数帯の電圧Ｖ２としてフィルタ装置２より出力される。
電圧増幅器３は、例えばゲインをＧ１に設定しており、フィルタ装置２からの電圧Ｖ２をゲインＧ１倍に増幅した出力電圧Ｖ３を出力する。なお、検出巻線１４の両端電圧をより精度良く検出するため電圧増幅器３の入力インピーダンスは大きい値に設定されている。
そして、電圧増幅器３からの出力電圧Ｖ３が、電圧印加手段４の共通接続点４６に印加され、コンデンサ４１、４２、４３の両端電圧を変化させる。この出力電圧Ｖ３は、コモンモード電圧Ｖ１とほぼ同方向になるように生成され、コンデンサ４１、４２、４３を通して高周波電流であるコモンモード電流Ｊ１とほぼ同方向でほぼ同じ大きさの電流Ｊ３を、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに供給するように、電圧増幅器３は出力電圧Ｖ３を調整する。接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに電流Ｊ３を供給することで、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔからコンバータ１０２に流れるコモンモード電流Ｊ２の大部分が、電圧増幅器３から電圧印加手段４を介する経路で流れるようになるため、交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れるコモンモード電流Ｊ１を低減することができる。電圧増幅器３により、コモンモード電流Ｊ１が０に近づくように出力電圧Ｖ３を調整することで、コモンモード電流Ｊ１をほぼ０に低減することができる。
なお、本実施の形態１の場合、電圧印加手段４のコンデンサ４１、４２、４３は、Ｘコンデンサとして各接続線Ｒ、Ｓ、Ｔ間の高周波インピーダンスを低くするため、ノーマルモードノイズ電流はコンデンサ４１、４２、４３を通じ流れるようになり、ノーマルモードノイズ電流が低減される。
【００２４】
以上が高周波電流低減装置１００についての説明である。次に、このような高周波電流低減装置１００の接続例について説明する。図３は高周波電流低減装置１００の接続例を示す接続図、図４はコンバータ１０２の詳細を示す回路図、図５はインバータ１０４の詳細を示す回路図である。
図３に示すように、高周波電流低減装置１００は、例えば、交流電源１０１からコンバータ１０２、中間フィルタ１０３、インバータ１０４、出力フィルタ１０５を介して負荷としての三相モータ１０６に電力を供給するシステムに適用される。
図４に示すように、コンバータ１０２は半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴ１０２Ａを三相フルブリッジ接続して構成され、ＩＧＢＴ１０２Ａを開閉制御することにより三相交流を可変電圧の直流に変換する。コンバータ１０２の出力は、直流母線である接続線Ｐ、Ｎにより、コンデンサを有する中間フィルタ１０３を介してインバータ１０４に入力される。
図５に示すように、インバータ１０４は半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴ１０４Ａを三相フルブリッジ接続して構成され、ＩＧＢＴ１０４Ａを開閉制御することにより直流を可変電圧可変周波数の三相交流に変換する。そしてインバータ１０４の出力は、交流出力線であるＲ１、Ｓ１、Ｔ１により出力フィルタ１０５を介して負荷１０６に供給される。
なお、ここでは、一例として高周波電流低減装置１００を第１の電気装置としての交流電源１０１と第２の電気装置としてのコンバータ１０２との間に挿入したが、当然ながら高周波電流低減装置１００の接続例はこれに限られるものではない。例えば、図３において、第１の電気装置をインバータ１０４とし、第２の電気装置を負荷１０６として、出力フィルタ１０５に替えて高周波電流低減装置１００をインバータ１０４と負荷１０６の間に挿入してもよい。高周波電流低減装置は様々な電気装置間に挿入でき、高周波電流を低減することができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態１の高周波電流低減装置１００は、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流の検出を検出トランス１により電圧として検出するため、検出回路のインピーダンスが高く、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流（本実施の形態１ではコモンモード電流Ｊ１）の検出精度を向上させることができる。従って、小さなコモンモード電流や、高周波数帯のコモンモード電流をコモンモード電流Ｊ１として確実に検出でき、検出電流に基づき電圧印加手段４により接続線Ｒ、Ｓ、Ｔへ電流を供給することで、コモンモード電流Ｊ１を効果的に低減することができる。
さらに、検出トランス１は、主巻線１１、１２、１３、共通鉄心１５、漏れ磁束用鉄心１６によりコモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流のインダクタンスとして作用するため、コモンモード電流およびノーマルモードノイズ電流を両方とも効果的に低減することができる。
従って、検出トランス１は簡単な一つの部品でありながら、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流を高精度に検出する検出手段としての役割、コモンモード電流低減用のフィルタリアクトルとしての役割、ノーマルモードノイズ電流低減用のフィルタリアクトルとしての役割を担うことができ、高周波電流低減装置１００の小型化および高周波電流低減効率の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態１では接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流の検出を検出トランス１により電圧として検出したが、必ずしも検出トランス１で電圧として検出する必要はない。仮に接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流の検出を検出トランスにより電流として検出する場合は、フィルタ装置２において検出トランスからの検出電流を入力として所望の周波数帯の電圧を出力する構成とすればよい。ただし、本実施の形態１のように接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる高周波電流の検出を検出トランス１により電圧として検出する構成とすれば、検出トランスにより電流として検出する場合よりも、検出トランス１により発生する高周波電流に対するインピーダンスが高くなり、さらなる高周波電流低減効果を奏する。
【００２６】
さらに、検出トランス１の共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に隙間を設ける構成とすれば、上記隙間が漏れ磁束用鉄心１６を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用するため、適切な幅の隙間を設けておくことにより、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和を防止することができる。従って、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和によるインダクタンスの低下を防止し、ノーマルモードノイズ電流の低減を確実に行うことができる。
【００２７】
また、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６とが別々に形成され、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に環状の支持部材１７を配置することにより、均一な幅の隙間が保持された状態で共通鉄心１５に漏れ磁束用鉄心１６が支持される。このため、簡単な形状の共通鉄心１５や漏れ磁束用鉄心１６により、各漏洩磁路に均等な隙間を容易に設けることができる。従って、各主巻線１１、１２、１３の漏洩磁路の磁気抵抗が全て均一に保たれ、三相の不平衡なく検出トランス１が形成される。
【００２８】
また、漏れ磁束用鉄心１６の材質を磁束飽和密度が高い材質にすることにより、漏れ磁束用鉄心１６の磁束飽和を抑制することができる。そして、漏れ磁束用鉄心１６の断面積が小さくても、磁束飽和に達するまでの磁束量を大きくすることができるため、隙間の幅を小さく抑えてインダクタンス値の低下を防止することができる。従って、ノーマルモードノイズ電流を効果的に低減することができる。
また、漏れ磁束用鉄心１６の断面積を小さくできるため、検出トランス１全体の小型化を図ることができる。
また、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６とが別々に形成される別部材であるため、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６の材質を異なるものとすることが容易にでき、共通鉄心１５、漏れ磁束用鉄心１６の材質を自由に設定することができる。
【００２９】
なお、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間に設けられる支持部材の構成は上述したようなシート状の支持部材に限られるものではない。図６は別例の支持部材を配置した検出トランスの平面図である。
図６に示すように、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間に別例の支持部材としてピンのような棒状の支持棒１７Ａが配置されている。支持棒１７Ａは磁性体で形成されており、一端が共通鉄心１５に、他端が漏れ磁束用鉄心１６に固定されることにより、共通鉄心１５に漏れ磁束用鉄心１６を均一な幅の隙間を保持して支持している。
【００３０】
支持部材として支持棒１７Ａを用いることにより以下の作用効果を有する。
各主巻線１１、１２、１３にノーマルモード電流が流れると漏れ磁束用鉄心１６を経由する漏洩磁路には磁束Φ２〜Φ４が発生する。流れるノーマルモード電流が小さい場合には、発生する磁束量が小さく、磁束Φ２〜Φ４は磁性体である支持棒１７Ａ内を通過するように流れる。従って、漏洩磁路の磁気抵抗は小さい。流れるノーマルモード電流が大きくなると、発生する磁束量が大きくなるため、断面積の小さい支持棒１７Ａの磁束飽和が起こる。そして支持棒１７Ａの磁束飽和後は、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間を磁束Φ２〜Φ４が通ることとなり、隙間により漏洩磁路の磁気抵抗が大きくなる。
つまり、支持部材として支持棒１７Ａを用いると、流れるノーマルモード電流が大きく支持棒１７Ａの磁束飽和が生じた場合に、隙間が漏れ磁束用鉄心１６を経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、支持部材として非磁性体のシート状の支持部材１７を使用する場合と同様の効果を有する。
磁性体の支持棒１７Ａを用いた検出トランスは、各主巻線１１、１２、１３に流れるノーマルモード電流が支持棒１７Ａの磁束飽和が生じる程度に大きい場合に効果的に用いることができ、ノーマルモードノイズ電流を低減することができる。
【００３１】
なお、ここでは支持棒としてピンのような棒状の支持棒１７Ａを用いたが、支持棒の形状はこれに限られるものではない。支持棒は、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との隙間の幅を均一に保持することができる形状であればよく、磁性体である支持棒は、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間の効果を発揮するために、断面が細長い断面線状であればよい。
また、上記磁性体の支持棒の代わりに、同様の形状の非磁性体の支持棒を用いてもよい。その場合、支持棒内に磁束は流れないため、各主巻線１１、１２、１３に流れるノーマルモード電流の大きさにかかわらず共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間を磁束が通ることとなり、支持部材として非磁性体のシート状の支持部材１７を使用する場合と同様の効果を有する。
【００３２】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における高周波電流低減装置１００Ａの構成を示す構成図、図８は高周波電流低減装置１００Ａに用いられる検出トランス１Ａの構成を模式的に示す平面図である。以下の説明において上記実施の形態１と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
図に示すように、本実施の形態２の高周波電流低減装置１００Ａの検出トランス１Ａは、主巻線１１、１２、１３と同じ個数の検出巻線１８、１９、２０が共通鉄心１５に巻回されている。そして、検出巻線１８、１９、２０毎にフィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、電圧印加手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃが備えられている。なお、図７において、各電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃは図１で示す電圧増幅器３と同様の構成であり、オペアンプのみを図示し電源端子の表示を省略している。
【００３３】
検出トランス１Ａの検出巻線１８、１９、２０は、主巻線１１、１２、１３と同様に、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６とにより仕切られた各区間にそれぞれ巻回される。ここでは、主巻線１１と検出巻線１８、主巻線１２と検出巻線１９、主巻線１３と検出巻線２０がそれぞれ同じ区間に巻回されている。各検出巻線１８、１９、２０の巻数はそれぞれ４ターンであり、図８中検出巻線１８の断面を○印、検出巻線１９の断面を◎印、検出巻線２０の断面を斜線付の○印で示す。主巻線１１、１２、１３に対応して検出巻線１８、１９、２０が仕切られた各区間に巻回されることにより、接続線Ｒに流れる電流を主巻線１１を介して検出巻線１８にて検出し、接続線Ｓに流れる電流を主巻線１２を介して検出巻線１９にて検出し、接続線Ｔに流れる電流を主巻線１３を介して検出巻線２０にて検出する。検出巻線１８、１９、２０の一端はフィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃにそれぞれ接続され、他端はそれぞれ接地される。なお、各主巻線１１、１２、１３および各検出巻線１８、１９、２０の極性は図７において●で示す極性になるように巻回されている。
【００３４】
フィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは上記実施の形態１のフィルタ装置２と同様の構成、電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃは上記実施の形態１の電圧増幅器３と同様の構成である。電圧印加手段４Ａは電圧印加用のコンデンサ４１０と接地抵抗器４４Ａとを備え、コンデンサ４１０の一方の端子は接続線Ｒに接続され、他方の端子は電圧増幅器３Ａの出力線と接続されている。コンデンサ４１０の他方の端子と電圧増幅器３Ａの出力線の接続点は接地抵抗器４４Ａを介して接地されている。電圧印加手段４Ａによりコンデンサ４１０を介して接続線Ｒに電流が供給される。電圧印加手段４Ｂ、電圧印加手段４Ｃも電圧印加手段４Ａと同様の構成であり、それぞれ電圧印加用のコンデンサ４２０、４３０、接地抵抗器４４Ｂ、４４Ｃを備えている。電圧印加手段４Ｂにより接続線Ｓに対して電流を供給し、電圧印加手段４Ｃにより接続線Ｔに対して電流を供給する。
【００３５】
このような構成の高周波電流低減装置１００Ａは検出トランス１Ａに３個の検出巻線１８、１９、２０を備えたため、以下のような作用効果を有する。
上記実施の形態１でも説明したように、三相の交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔを介して各主巻線１１、１２、１３にノーマルモード電流、コモンモード電流が流れると、共通鉄心１５にはコモンモード電流による磁束Φ１とノーマルモード電流による磁束Φ２〜Φ４が生じる。検出巻線１８、１９、２０は、これらの磁束が鎖交することにより各主巻線１１、１２、１３に流れる電流を検出電圧としてそれぞれ検出する。
【００３６】
主巻線１１と同じ区間に巻回される検出巻線１８は、コモンモード電流による磁束Φ１とノーマルモード電流による磁束Φ２とが鎖交することにより、接続線Ｒに流れるコモンモード電流とノーマルモード電流とを合わせた電流Ｊ１Ａを主巻線１１を介して電圧Ｖ１Ａとして検出する。つまり電圧Ｖ１Ａはコモンモード電圧とノーマルモード電圧とを合わせた電圧である。
同様に、主巻線１２と同じ区間に巻回される検出巻線１９は、コモンモード電流による磁束Φ１とノーマルモード電流による磁束Φ３とが鎖交することにより、接続線Ｓに流れるコモンモード電流とノーマルモード電流とを合わせた電流Ｊ１Ｂを、コモンモード電圧とノーマルモード電圧とを合わせた電圧Ｖ１Ｂとして検出する。
同様に、主巻線１３と同じ区間に巻回される検出巻線２０は、コモンモード電流による磁束Φ１とノーマルモード電流による磁束Φ４とが鎖交することにより、接続線Ｔに流れるコモンモード電流とノーマルモード電流とを合わせた電流Ｊ１Ｃを、コモンモード電圧とノーマルモード電圧とを合わせた電圧Ｖ１Ｃとして検出する。
このように、各接続線Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ流れる電流Ｊ１Ａ、Ｊ１Ｂ、Ｊ１Ｃを、各主巻線１１、１２、１３を介して、各検出巻線１８、１９、２０にて検出電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃとしてそれぞれ検出する。
なお、検出するコモンモード電流とノーマルモード電流の割合は、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間の幅および材質を調整することで、所望の割合に設定することができる。上記実施の形態１で説明したように、共通鉄心１５と漏れ磁束用鉄心１６との間の隙間の幅を変えることで漏洩磁路を流れる磁束Φ２〜Φ４の磁束量を調整することができるからである。
【００３７】
各検出巻線１８、１９、２０で検出された電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃは、それぞれフィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃに入力され、入力された電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃはフィルタ回路を経由することで所望の周波数帯の電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃとしてフィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃよりそれぞれ出力される。
ここで、各検出巻線１８、１９、２０で検出された電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃに含まれるノーマルモード電圧には、高周波成分のノーマルモードノイズ電流だけでなく、低減対象でない低周波成分の負荷電流による電圧が含まれている。フィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより低周波成分の負荷電流による電圧が除かれ、高周波成分のノーマルモードノイズ電流およびコモンモード電流による電圧のみが抽出される。また、フィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃによりゲインや位相の調整も行われる。
【００３８】
フィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃから出力される電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃは、それぞれ電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃに入力される。各電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃのゲインはほぼ同じ値（ここではＧ１）に設定されており、フィルタ装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃからの電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２ＣをそれぞれゲインＧ１倍に増幅した出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃを出力する。ここで、各電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃのゲインをほぼ同じ値に設定することで、各出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃにおけるコモンモード電流による電圧に大きな不均衡が生じないようにしている。
なお、三相の負荷の不均衡により、各相のコモンモード電流、ノーマルモードノイズ電流に不均衡が生じている場合は、各ゲインをそれぞれ異なる値に設定してもかまわない。
【００３９】
そして、電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃがそれぞれ電圧印加手段４Ａのコンデンサ４１０、電圧印加手段４Ｂのコンデンサ４２０、電圧印加手段４Ｃのコンデンサ４３０に印加され、各コンデンサ４１０、４２０、４３０の両端電圧を変化させる。接続線Ｒ、Ｓ、Ｔには、それぞれコンデンサ４１０、４２０、４３０の両端電圧により電流Ｊ３Ａ、Ｊ３Ｂ、Ｊ３Ｃが供給される。ここで、コンデンサ４１０、４２０、４３０の両端電圧を変化させる出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃは、低周波成分の負荷電流による電圧が除かれたものである。すなわち、コモンモード電圧とノーマルモードノイズ電圧を合わせた電圧であるため、この出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃに基づく電流Ｊ３Ａ、Ｊ３Ｂ、Ｊ３Ｃは、それぞれ電流Ｊ１Ａ、Ｊ１Ｂ、Ｊ１Ｃのうち高周波成分の電流（コモンモード電流とノーマルモードノイズ電流を合わせた電流）とほぼ同方向でほぼ同じ大きさの電流となる。
接続線Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ電流Ｊ３Ａ、Ｊ３Ｂ、Ｊ３Ｃを供給することで、接続線Ｒ、Ｓ、Ｔからコンバータ１０２に流れる電流Ｊ２Ａ、Ｊ２Ｂ、Ｊ２Ｃのうちの高周波成分の電流の大部分が、それぞれ電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃから電圧印加手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを介する経路で流れるようになるため、交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れる電流Ｊ１Ａ、Ｊ１Ｂ、Ｊ１Ｃのうちの高周波成分、すなわちコモンモード電流とノーマルモードノイズ電流を低減することができる。電圧増幅器３Ａ、３Ｂ、３Ｃにより、電流Ｊ１Ａ、Ｊ１Ｂ、Ｊ１Ｃのうちのコモンモード電流とノーマルモードノイズ電流とが０に近づくように出力電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃをそれぞれ調整することで、電流Ｊ１Ａ、Ｊ１Ｂ、Ｊ１Ｃのうちのコモンモード電流とノーマルモードノイズ電流とをほぼ０に低減することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態２の高周波電流低減装置１００Ａは、検出トランス１Ａに主巻線１１、１２、１３と同じ個数の検出巻線１８、１９、２０を設けたため、上記実施の形態１の効果に加え、主巻線１１、１２、１３毎に電流を検出することができ、このことによりコモンモード電流だけでなくノーマルモード電流も電圧として検出することができるという効果を有する。各検出電圧に基づき、各接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに電圧を印加することで、交流電源１０１から接続線Ｒ、Ｓ、Ｔに流れるコモンモード電流とノーマルモードノイズ電流との両方を低減することができる。
【００４１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３では、上記実施の形態１で示した検出トランスの鉄心形状の変形例について説明する。検出トランスの鉄心形状以外の構成については上記実施の形態１と同様であり説明を省略する。
図９はこの発明の実施の形態３における検出トランス１Ｂ〜１Ｅの構成を模式的に示す平面図であり、各検出トランス１Ｂ〜１Ｅの共通鉄心をそれぞれ共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅ、漏れ磁束用鉄心をそれぞれ漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅとする。上記実施の形態１と同様、各主巻線１１、１２、１３および検出巻線１４は共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅに巻回されているが、共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅの外側の各主巻線１１、１２、１３および検出巻線１４の配置に関しては図示を省略している。また、上記実施の形態１では各主巻線１１、１２、１３の巻数をそれぞれ４ターンとし、検出巻線１４の巻数を１２ターンとしたが、本実施の形態３では各主巻線１１、１２、１３の巻数をそれぞれ３ターンずつとし、検出巻線１４の巻数を９ターンとする。共通鉄心１５Ｂの内側は漏れ磁束用鉄心１６Ｂにより三つに区分けられるため、検出巻線１４は各スペースに３ターンずつ巻回されている。また、検出トランス１Ｂと１Ｃには例として上記実施の形態１に記載の支持棒１７Ａを配置し、検出トランス１Ｄには例として上記実施の形態１に記載のシート状で円筒状の支持部材１７を配置し、検出トランス１Ｅには、例として上記実施の形態１に記載の共通鉄心と漏れ磁束用鉄心との近接する部分にのみに配置されるシート状の支持部材１７を配置している。
【００４２】
例えば検出トランス１Ｂでは共通鉄心１５Ｂの形状は上記実施の形態１の共通鉄心１５と同様であるが、漏れ磁束用鉄心１６Ｂの形状が実施の形態１の漏れ磁束用鉄心１６と異なっている。漏れ磁束用鉄心１６Ｂの形状は断面略三角形の各頂点部分が面取りされたような形状であり、共通鉄心１５Ｂと漏れ磁束用鉄心１６Ｂとにより共通鉄心１５Ｂの内側の各主巻線１１、１２、１３間が仕切られている。
共通鉄心１５Ｂと漏れ磁束用鉄心１６Ｂの各面取り部１６０Ｂ、１６１Ｂ、１６２Ｂとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４が流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。この隙間が、漏れ磁束用鉄心１６Ｂを経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、ノーマルモード電流により発生する磁束量を調整することができる。なお、検出トランス１Ｂに発生するコモンモード電流による磁束Φ１は省略している。
【００４３】
検出トランス１Ｃ、１Ｄも、検出トランス１Ｂの場合と同様であり、共通鉄心１５Ｃ、１５Ｄの形状が上記実施の形態１の共通鉄心１５と同じ、漏れ磁束用鉄心１６Ｃ、１６Ｄの形状が実施の形態１の漏れ磁束用鉄心１６と異なっている。漏れ磁束用鉄心１６Ｃ、１６Ｄのいずれの形状についても、共通鉄心１５Ｃ、１５Ｄの内側に漏れ磁束用鉄心１６Ｃ、１６Ｄが配置されることで各主巻線１１、１２、１３間が仕切られるような形状である。そして、共通鉄心１５Ｃ、１５Ｄと漏れ磁束用鉄心１６Ｃ、１６Ｄとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４が流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。なお、検出トランス１Ｃ、１Ｄについては磁束Φ１〜Φ４の図示を省略している。
【００４４】
検出トランス１Ｅは、共通鉄心１５Ｅ、漏れ磁束用鉄心１６Ｅともに、上記実施の形態１の共通鉄心１５、漏れ磁束用鉄心１６の形状と異なっている。
検出トランス１Ｅでは、漏れ磁束用鉄心１６Ｅの断面は円形であり、共通鉄心１５Ｅは円筒状の鉄心の内側から漏れ磁束用鉄心１６Ｅに向かって突出する脚部１５０Ｅ、１５１Ｅ、１５２Ｅが設けられた略円筒形状である。共通鉄心１５Ｅの各脚部１５０Ｅ、１５１Ｅ、１５２Ｅと漏れ磁束用鉄心１６Ｅとにより各主巻線１１、１２、１３間が仕切られている。そして、共通鉄心１５Ｅの各脚部１５０Ｅ、１５１Ｅ、１５２Ｅと漏れ磁束用鉄心１６Ｅとの間に均一な幅の隙間が設けられ、ノーマルモード電流により発生する各磁束Φ２〜Φ４の流れる漏洩磁路の磁気抵抗が全て均等になるよう調整されている。なお、検出トランス１Ｅに発生するコモンモード電流による磁束Φ１は省略している。
【００４５】
以上のように、検出トランス１Ｂ〜１Ｅは、それぞれ形状が異なっているが、共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅと漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅとにより各主巻線１１、１２、１３間が仕切られ、共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅと漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅとの間に均一な幅の隙間が設けられている。このため、この隙間が、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅを経由する漏洩磁路の磁気抵抗として作用し、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
なお、本実施の形態３で説明した鉄心形状の変形例である検出トランス１Ｂ〜１Ｅは、上記実施の形態２の高周波電流低減装置１００Ａにも適用できる。
【００４６】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３で示すような構成の検出トランスにおいて、共通鉄心および漏れ磁束用鉄心は、鉄損や各巻線の銅損により温度が上昇する。特に漏れ磁束用鉄心は、共通鉄心、巻線、支持部材に取り囲まれているため、外気に接する面積が小さく温度が上昇しやすい。温度が上昇すると漏れ磁束用鉄心の磁性が失われてしまい、ノーマルモードノイズ電流の低減が効果的に行われない場合がある。
本実施の形態４では、共通鉄心の内側に配置される漏れ磁束用鉄心の温度上昇の低減を図るために、漏れ磁束用鉄心に放熱用の冷却孔を設けた検出トランスについて説明する。
【００４７】
図１０は、この発明の実施の形態４における検出トランスの構成を模式的に示す平面図であり、上記実施の形態１を引用する上記実施の形態３で説明した検出トランス１Ｂ〜１Ｅの各漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅに、軸方向に伸びる冷却孔２１を設けたものを示している。冷却孔２１の個数は漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅの形状や断面積に応じて適宜設けることができる。漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅに冷却孔２１を設けたこと以外の構成は上記実施の形態１を引用する上記実施の形態３と同様であり、説明を省略する。
なお、図１０において、上記実施の形態３を説明する図９と同様、共通鉄心１５Ｂ〜１５Ｅの外側の各主巻線１１、１２、１３、検出巻線１４の配置に関しては図示を省略している。また、各主巻線１１、１２、１３の巻数をそれぞれ３ターンずつとし、検出巻線１４の巻数は９ターンとして略均等な間隔で共通鉄心１５に巻回している。また、検出トランス１Ｂと１Ｃには例として上記実施の形態１に記載の支持棒１７Ａを配置し、検出トランス１Ｄには例として上記実施の形態１に記載のシート状で円筒状の支持部材１７を配置し、検出トランス１Ｅには、例として上記実施の形態１に記載の共通鉄心と漏れ磁束用鉄心との近接する部分にのみに配置されるシート状の支持部材１７を配置している。
【００４８】
以上のように、本実施の形態４では、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅに冷却孔２１が設けられているため、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅが外気と接する面積が大きくなる。従って、上記実施の形態１および上記実施の形態３の効果に加え、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅの温度上昇を低減し、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅの磁性の劣化を抑制する。これにより、ノーマルモードノイズ電流の低減が効果的に行われる。
本実施の形態４で説明した漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅに冷却孔２１を設けた検出トランス１Ｂ〜１Ｅは、上記実施の形態２の高周波電流低減装置１００Ａにも適用でき、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅの温度上昇を低減し、漏れ磁束用鉄心１６Ｂ〜１６Ｅの磁性の劣化を抑制する効果を有する。
【００４９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ〜１Ｅ  検出トランス、２，２Ａ〜２Ｃ  フィルタ装置、
３，３Ａ〜３Ｃ  電圧増幅器、４，４Ａ〜４Ｃ  電圧印加手段、１１〜１３  主巻線、
１４  検出巻線、１５，１５Ｂ〜１５Ｅ  共通鉄心、
１６，１６Ｂ〜１６Ｅ  漏れ磁束用鉄心、１７  支持部材、
１７Ａ  支持部材としての支持棒、１８〜２０  検出巻線、４１〜４３  コンデンサ、
１００，１００Ａ  高周波電流低減装置、１０１  第１の電気装置としての交流電源、
１０２  第２の電気装置としてのコンバータ、４１０，４２０，４３０  コンデンサ、
Ｒ，Ｓ，Ｔ  接続線、Φ１〜Φ４  磁束。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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