(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線を巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜の短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記導電性薄膜の短絡環を、その表面積が短絡環に隣接するコイル層の表面積と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成された障害波遮断変成器。
【請求項２】
多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線を渦巻き状に巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜の短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記導電性薄膜の短絡環を、その平面形状が短絡環に隣接するコイル層の平面形状と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成された障害波遮断変成器。
【請求項３】
多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線をシリンダー状に巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜のシリンダー状短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記シリンダー状短絡環を、その内周面が短絡環に隣接するコイルの外周面と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成された障害波遮断変成器。
【請求項４】
前記短絡環は、全てのコイル層間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１、２又は３の障害波遮断変成器。
【請求項５】
前記短絡環は、選択された複数のコイル層間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１、２又は３の障害波遮断変成器。
【請求項６】
前記短絡環は、合成樹脂のフィルムがラミネートされたものであることを特徴とする請求項１、２又は３の障害波遮断変成器。
【請求項７】
前記短絡環の厚さが７μｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、又は３の障害波遮断変成器。
【請求項８】
多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を、銅線を絶縁被膜で被覆し、更に該絶縁被膜の表面を共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下の厚さの導電性薄膜で被覆して形成された絶縁被覆銅線を密着して巻回して形成したコイル層を積層し、層毎に平板なリング状短絡環と円筒状の短絡環を備えた多層多巻回数のコイルとして構成した障害波遮断変成器。
【請求項９】
前記導電性薄膜の厚さが７μｍ以下であることを特徴とする請求項８の障害波遮断変成器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線や信号線を伝わってきた高周波の障害波（以下ノイズという）を遮断する障害波遮断変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロコンピュータの利用は情報、通信、産業、民生その他あらゆる分野に及んでいるが、これは集積回路の発達により小型化、低価格化、高信頼性化が年々向上しているためである。ところが集積回路は極めて微弱な電気エネルギーによって動作するものであるため、外部から侵入するノイズによって誤動作や破壊を起こし易いという問題がある。そうなれば、集積回路を含む各種の機器や装置、又はこれらを用いたシステムが誤動作したり、動作不能となって、様々な障害や事故を引き起こすことになる。従って、実装密度が高く、回路が複雑な電子機器、装置或いはこれらを用いたシステムにとって、ノイズ障害の防止が急務となっている。
【０００３】
従来から、ノイズ障害の防止には、電磁シールド型障害波遮断変成器が用いられてきた。電磁シールド型障害波遮断変成器は、２０μｍ程度の厚さのアルミニウム箔で一次コイルと二次コイルを夫々遮蔽した変成器である。この電磁シールド型障害波遮断変成器のノーマルモードノイズ減衰特性は、例えば図１２に示す通りである。即ち、数１００Ｈｚから１ＭＨｚまでは周波数と共に概ね緩やかに降下して−５０ｄＢに達し、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでは最大値−７８ｄＢと最小値−２４ｄＢとの間で大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波を描いている。
【０００４】
この数ＭＨｚを超える高周波帯で発生する大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波のノイズ減衰特性は、コイルが多層多巻回数であることにより、コイル内の線間や層間の微細な分布静電容量と漏れインダクタンスとの複雑な組合わせの共振回路が多数且つ不規則に存在し、これによる寄生振動が個々の変成器に固有の形で現れるためである。変成器の多層多巻回数コイルのように極めて複雑な組合わせになる部品では、このようにランダムで複雑なノイズ減衰特性を呈することになるが、これでは山の部分で著しく減衰率が低くなるため信頼性の極めて高い障害波遮断変成器は提供できない。障害波遮断変成器の信頼性を向上させるためには、数ＭＨｚを超える高周波帯で減衰率を増やすと共に、大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を出来るだけ押さえて山を小さくする必要がある。しかも、この特性曲線の不規則な屈曲は個々の変成器に固有なものであって、それぞれ異なった形で現われるので、そのいずれに対しても共通に同様の抑制効果を同一手段で与えることが必要になる。しかしながら、電磁シールド型障害波遮断変成器ではこれらの必要性に適合することは不可能であった。
【０００５】
そこで、本発明者は電磁シールド型障害波遮断変成器が抱える上述の問題点を解決する２種類の障害波遮断変成器を既に開発した。一つは特許第２６４５２５６号公報に開示されているもので、図１０に示す如く、一次コイル１と二次コイル２の夫々の全周面に０．５〜１００μｍの厚さを有する導電性薄層の短絡環４からなる遮蔽体を配設したことを特徴とする障害波遮断変成器である。
【０００６】
他の一つは、米国電気電子学会発行の学会誌（IEEE  TRANSACTION  ON  ELECTROMAGNETIC  COMPATIBILITY  Vol.41,No.3, August  1999）に掲載されたものである。これは図９に示す如く、一次コイル１と二次コイル２の夫々の近傍に、具体的にはこれら２つのコイルの間に７μｍ程度又はそれ以下の厚さを有する導電性薄膜の短絡環４を配設したことを特徴とする障害波遮断変成器(以下、短絡環型障害波遮断変成器と略記する)である。なお、一次コイル１と二次コイル２の磁路を形成するコアは、例えば図６に示す如く、厚さ０．５ｍｍの無方向性珪素鋼板を打ち抜いて製作した所定寸法のＥ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成されたものである。また、導電性薄膜の短絡環４は、例えば図５に示す如く、厚さ７μｍの圧延アルミニウム箔を一次コイル１と二次コイル２の幅と略等しい幅にしてリング状に切り抜き、更に厚さ５０μｍの強靭なポリエステルフィルムにラミネートして形成されたものである。
【０００７】
この表面積の広い金属の薄膜の短絡環４は、一次コイル１と二次コイル２と夫々結合する三次コイルとなる。この導電性薄膜の短絡環４には、一次コイル１を流れる基本波電流と、その高調波電流、及び外部からの高周波ノイズ電流による誘導電流が流れる。この場合、高周波成分は表皮効果によって導体の表面にしか流れない成分であるので短絡環４が薄くてもも殆ど全て短絡環４内を還流し、短絡環４の抵抗により減衰するから、一次コイル１から二次コイル２へ高周波ノイズは伝わり難い。それと同時に、短絡環４の抵抗により、コイル内に多数且つ不規則に存在する共振回路、即ち微細で不規則に分布する静電容量と漏れインダクタンスと複雑な組合わせによる多数の共振回路に、一様に抵抗を挿入したのと同様の効果が生じ、これら共振回路の共振の振幅が急減する。
【０００８】
一方、低周波成分である基本波の誘導電流は導電性薄膜の短絡環４の断面積に比例して減少するが、短絡環４は厚さ７μｍの薄膜であるから、幅広ではあってもその断面積は極めて小さいから、短絡環４を流れる基本波成分の誘導電流は非常に小さい。従って、この表面積の広い金属の薄膜の短絡環４を一次コイル１と二次コイル２の夫々の近傍に配置することによって、基本波の損失は無視できるほどに小さくしながら、高周波ノイズ障害を排除ないし遮断する短絡環型障害波遮断変成器が提供された。
【０００９】
図９に示す短絡環型障害波遮断変成器のノーマルモードノイズ減衰特性の一例は、図１１の通りである。即ち数１００Ｈｚから１ＭＨｚまでは周波数と共に概ね緩やかに降下して−６０ｄＢに達し、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでは最大値−１００ｄＢと最小値−５３ｄＢとの間で増減する大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波を描いている。更に、１００ＭＨｚから３００ＭＨｚまでは最大値−７２ｄＢと最小値−５０ｄＢとの間で増減する大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波を描いている。
【００１０】
図１１から明らかな如く、高周波数領域での短絡環型障害波遮断変成器のノーマルモードノイズ減衰特性曲線は、急峻な大きな山や谷が減少し、代わりに小さな振幅の山と谷が連なった比較的平らな部分が現われている。短絡環型障害波遮断変成器は電磁シールド型障害波遮断変成器に比較して、１ＭＨｚを超える高周波帯でノーマルモードノイズ減衰特性に顕著な改善が見られる。即ち、電磁シールド型障害波遮断変成器では図１２の通り減衰率の最も悪い点が−２４ｄＢであるのに対し、短絡環型障害波遮断変成器では図１１の通り減衰率の最も悪い点が−５３ｄＢであるから２９ｄＢもの大幅な改善となっている。また減衰率の最も良い点についても同様であって、電磁シールド型障害波遮断変成器では−７８ｄＢであるのに対し、短絡環型障害波遮断変成器では−１００ｄＢであるから２２ｄＢもの大幅な改善となっている。
【００１１】
また、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯でノーマルモードノイズ特性に顕著な改善が見られる。即ち、太い点線で囲った領域を参照すれば明らかな如く、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの高周波帯におけるノーマルモードノイズ減衰率は、電磁シールド型障害波遮断変成器では減衰率の最も良い点が−７８ｄＢで減衰率の最も悪い点が−４０ｄＢであるのに対し、短絡環型障害波遮断変成器では減衰率の最も良い点が−９１ｄＢ、減衰率の最も悪い点が−５３ｄＢであるから、短絡環型障害波遮断変成器は減衰率の最も良い点で１３ｄＢ、減衰率の最も悪い点でも１３ｄＢと大きく改善されている。
【００１２】
図示していないが、コモンモードノイズも同様の傾向であって、短絡環型障害波遮断変成器は電磁シールド型障害波遮断変成器に比較して、数ＭＨｚを超える高周波帯でコモンモードノイズ減衰特性に顕著な改善が見られた。
【００１３】
多層多巻回数コイルのように極めて複雑な組合わせになる部品では、コイル内の線間や層間の微細な分布静電容量と漏れインダクタンスとの複雑な組合わせの共振回路が多数存在するが、短絡環型障害波遮断変成器では、これによる寄生振動の現われかたが明らかに減少しているのである。しかも、数ＭＨｚを超える高周波帯で減衰率を増やすと共に、大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を出来るだけ押さえることができたので、短絡環型障害波遮断変成器は障害波遮断変成器の信頼性を大幅に向上させた。
【００１４】
しかしながら、図１１から明らかな如く、数ＭＨｚを超える高周波帯で、ノーマルモードノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅が未だ充分に抑制されていない。従って、従来の短絡環型障害波遮断変成器、即ち導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの夫々の周面上に配置した短絡環型障害波遮断変成器、或いは導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの間に近接して配置した短絡環型障害波遮断変成器は、未だ信頼性に問題が残っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、多層多巻回数の一次コイルと多層多巻回数の二次コイルを備える障害波遮断変成器において、数ＭＨｚを超える高周波帯で、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で高いノイズ減衰率を保持し、且つノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を充分に抑制することによって、信頼性の高い障害波遮断変成器を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する障害波遮断変成器を、多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線を巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜の短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記導電性薄膜の短絡環を、その表面積が短絡環に隣接するコイル層の表面積と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成した。前記短絡環は、全てのコイル層間、又は選択された複数のコイル層間に配置される。また、前記短絡環には、導電性薄膜の短絡環又は導電性薄膜に合成樹脂のフィルムがラミネートされた短絡環を用いた。更に、前記短絡環の厚さは７μｍ以下とした。
【００１７】
また、上記課題を解決する障害波遮断変成器を、多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線を渦巻き状に巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜の短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記導電性薄膜の短絡環を、その平面形状が短絡環に隣接するコイル層の平面形状と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成した。前記短絡環は、全てのコイル層間、又は選択された複数のコイル層間に配置される。また、前記短絡環には、導電性薄膜の短絡環又は導電性薄膜に合成樹脂のフィルムがラミネートされた短絡環を用いた。更に、前記短絡環の厚さは７μｍ以下とした。
【００１８】
更に、上記課題を解決する障害波遮断変成器を、多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を絶縁被覆銅線をシリンダー状に巻回して形成したコイル層を表面積の広い多数の導電性薄膜のシリンダー状短絡環を間に挟んで積層して構成した多層多巻回数のコイルとし、更に、前記シリンダー状短絡環を、その内周面が短絡環に隣接するコイルの外周面と略等しく、且つその厚みが共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下として構成した。前記短絡環は、全てのコイル層間、又は選択された複数のコイル層間に配置される。また、前記短絡環には、導電性薄膜の短絡環又は導電性薄膜に合成樹脂のフィルムがラミネートされた短絡環を用いた。更に、前記短絡環の厚さは７μｍ以下とした。なお、上記のシリンダー状とは円筒状が代表的なものである。
【００１９】
更にまた、上記課題を解決する障害波遮断変成器を、多層多巻回数の一次コイルと、多層多巻回数の二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の磁路を形成するコアとから構成された変成器において、前記一次コイルと前記二次コイルの両方又はいずれか一方を、銅線を絶縁被膜で被覆し、更に該絶縁被膜の表面を共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下の厚さの導電性薄膜で被覆して形成された絶縁被覆銅線を巻回して形成したコイル層を積層して構成した多層多巻回数のコイルとして構成した。前記導電性薄膜の厚さは７μｍ以下とした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１はボビンとコアを省略し、且つ理解し易いように巻き数と層数を実際よりも大幅に減らして示した本発明の第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図、図２は図１の部分拡大図である。一次コイル１は絶縁被覆銅線５を多層（Ｎ１）に多数回（Ｍ１）巻回して構成されたリング状コイルである。同様に二次コイル２は絶縁被覆銅線５を多層（Ｎ２）に多数回（Ｍ２）巻回して構成されたリング状コイルである。絶縁被覆銅線５は銅線５ａの表面にエナメル等の絶縁被膜５ｂが施された一般的なものである。例えば、基本波の電圧が２２Ｖで出力電力容量１０ＶＡの或る変成器の場合、Ｍ１は１５６回でＭ２は１６６回、そしてＮ１は１３層でＮ２は１４層であった。
【００２１】
一次コイル１と二次コイル２との間の磁路を形成するコアは、図６に示す如く、厚さ０．５ｍｍの無方向性珪素鋼板を打ち抜いて製作した所定寸法のＥ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成された一般的なものである。
【００２２】
短絡環４は、例えば図５に示す如く、厚さ７μｍの圧延アルミニウム箔を一次コイル１と二次コイル２の各コイル層の幅と略等しい幅にしてリング状に切り抜き、更に厚さ５０μｍの強靭なポリエステルフィルムにラミネートして形成されたものである。これは、図９の従来の短絡環型障害波遮断変成器に用いられているものと基本的には同じである。
【００２３】
本発明の第一実施例において、導電性薄膜の短絡環４は各コイルの全てのコイル層間に配置されている。即ち、５つのコイル層１１、１２、１３、１４、１５で構成されている一次コイル１０においては、これらコイル層間には導電性薄膜の短絡環４がそれぞれ配置され、更にコイル層１１の下面とコイル層１５の上面にも導電性薄膜の短絡環４がそれぞれ配置されている。同様に、５つのコイル層２１、２２、２３、２４、２５で構成されている二次コイル２０においては、これらコイル層間には導電性薄膜の短絡環４がそれぞれ配置され、更にコイル層２１の下面とコイル層２５の上面にも導電性薄膜の短絡環４がそれぞれ配置されている。従って、第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器には、一次コイル１に６個、二次コイル２にも６個、合計１２個の導電性薄膜の短絡環４が採用されている。
【００２４】
図１に示す短絡環型障害波遮断変成器において、コイル層間に平板なリング状導電性薄膜の短絡環４を配置するのは、次のようにして行う。即ち、図示しないボビンの底に１個目の導電性薄膜の平板なリング状短絡環４を配置し、次いで図示しない巻線機で絶縁被覆銅線５を平板な渦巻き状に１層分巻回し、巻回し終わったコイル層１１に２個目の導電性薄膜の平板なリング状短絡環４を配置する。続いて同様にして巻回し終わった平板な渦巻き状のコイル層１２に３個目の導電性薄膜の平板なリング状短絡環４を配置する。以下この作業を繰り返してコイル層間に即ち相隣合うコイル層とコイル層の間に導電性薄膜の平板なリング状短絡環４を配置した後、最終のコイル層２５の上面に最後の導電性薄膜の短絡環４を配置する。
【００２５】
各コイル層間に配置された導電性薄膜の短絡環４と、各コイルの上下面に密着して配置された導電性薄膜の短絡環４は接地されてもよい。接地することによって、導電性薄膜の短絡環４は遮蔽板として機能する。
【００２６】
本発明の第１実施例において、この表面積の広い金属の薄膜の短絡環４が奏する作用は、図９の従来の短絡環型障害波遮断変成器と原理的には同じである。即ち、この導電性薄膜の短絡環４には、一次コイル１を流れる基本波電流と、その高調波電流、及び外部からの高周波ノイズ電流による誘導電流が流れる。この場合、高周波成分は表皮効果によって導体の表面にしか流れない成分であるので短絡環４が薄くても殆ど全て短絡環４内を還流し、導電性薄膜の短絡環４の抵抗により減衰するから、一次コイル１から二次コイル２へ高周波ノイズは伝わり難い。それと同時に、導電性薄膜の短絡環４の抵抗により、コイル内に多数且つ不規則に存在する共振回路、即ち微細で不規則に分布する静電容量と漏れインダクタンスと複雑な組合わせによる多数の共振回路に、一様に抵抗を挿入したのと同様の効果が生じ、これら共振回路の共振の振幅が急減する。一方、低周波成分である基本波の誘導電流は導電性薄膜の短絡環４の断面積に比例して減少するが、短絡環４は厚さは７μｍの薄膜であるから、幅広ではあってもその断面積は極めて小さいから、短絡環４を流れる基本波成分の誘導電流は非常に小さい。従って、第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、基本波の損失は無視できるほどに小さくしながら、高周波ノイズ障害を排除ないし遮断することができた。
【００２７】
ところで図９の従来の短絡環型障害波遮断変成器に採用されている導電性薄膜の短絡環４は１個であるのに対し、図１の本発明の第１実施例は１２個もの多数の導電性薄膜の短絡環４を採用している。そして、この多数の導電性薄膜の短絡環４はコイルを構成している多数のコイル層間に全て配置されている。このため、各コイル層に密接して三次コイルが存在することになり、各コイル層とこれに隣接する三次コイル即ち導電性薄膜の短絡環４との電磁的結合がより密になるから、導電性薄膜の短絡環４による高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用がより効果的に行われるようになった。
【００２８】
また、１個の短絡環４を用いた図９の従来の短絡環型障害波遮断変成器においては、この導電性薄膜の短絡環４とコイル層との距離が全て異なるから、導電性薄膜の短絡環４による高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用がコイルの各部分に平均的に及ばなかった。これに対して、全てのコイル層に密接して導電性薄膜の短絡環がそれぞれ配置された第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、導電性薄膜の短絡環４による高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用がコイルの各部分に平均的に及ぶようになった。
【００２９】
このため、導電性薄膜の短絡環４がコイルを構成している全てのコイル層間に配置されている第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、大小様々な山と谷の連なる減衰率の特性曲線の各振幅が従来よりも平均化され且つ小さくなった。この結果、導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの夫々の周面上に配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器、或いは導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの間に近接して配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器に比べて、第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器は、そのノイズ減衰率の特性曲線は全体がよりフラットな特性曲線に近づくようになり、遥かに良く高周波ノイズを排除ないし遮断することができるようになった。このようにして、第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、数ＭＨｚを超える高周波帯、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で高いノイズ減衰率が保持され、且つノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅は充分に抑制された。
【００３０】
本発明の第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器は、図１の如く全てのコイル層間に導電性薄膜の短絡環４を配置して構成されたものの他に、図３や図４に示す如く、様々に変形して実施することが可能である。
【００３１】
図３に示すものは、全てのコイル層間でなく、複数の選択されたコイル層間に導電性薄膜の短絡環４を配置して構成した短絡環型障害波遮断変成器である。即ち、６つの平板な渦巻き状コイル層１１、１２、１３、１４、１５、１６で構成されている一次コイル１においては、コイル層１１と１２との間、コイル層１３と１４との間、コイル層１５と１６の間に導電性薄膜の平板なリング状短絡環４がそれぞれ挟み込まれている。同様に、６つの平板な渦巻き状コイル層２１、２２、２３、２４、２５、２６で構成されている二次コイル２においては、コイル層２１と２２との間、コイル層２３と２4との間、コイル層２５と２６の間に導電性薄膜の平板なリング状短絡環４がそれぞれ挟み込まれている。従って、図３の短絡環型障害波遮断変成器には、一次コイル１に３個、二次コイル２にも３個、合計６個の導電性薄膜の平板なリング状短絡環４が採用されている。
【００３２】
図４に示すものは、平板な渦巻き状コイル層でなく、円筒状に巻回された円筒状コイル層であって、線径の大きさで順次内径の異なる複数の円筒状コイル層で構成された多層多巻回数コイルに、本発明を適用した短絡環型障害波遮断変成器である。即ち、５つの円筒状コイル層１１、１２、１３、１４、１５で構成されている一次コイル１においては、これらコイル層間には導電性薄膜の円筒状短絡環４がそれぞれ挟み込まれ、更にコイル層１１の内周面とコイル層１５の外周面にも導電性薄膜の円筒状短絡環４がそれぞれ配置されている。同様に、５つの円筒状コイル層２１、２２、２３、２４、２５で構成されている二次コイル２においても、これらコイル層間には導電性薄膜の円筒状短絡環４がそれぞれ挟み込まれ、更にコイル層２１の内周面とコイル層２５の外周面にも導電性薄膜の円筒状短絡環４がそれぞれ配置されている。従って、図４の短絡環型障害波遮断変成器には、一次コイル１に６個、二次コイル２にも６個、合計１２個の導電性薄膜の円筒状短絡環４が採用されている。
【００３３】
また、図４に示す短絡環型障害波遮断変成器において、コイル層間に導電性薄膜の短絡環４を配置するのは、次のようにして行う。即ち、図示しないボビンの外周面に１個目の導電性薄膜の円筒状短絡環４を配置し、次いで図示しない巻線機で絶縁被覆銅線５を円筒状に１層分巻回し、巻回し終わった円筒状コイル層１１に２個目の導電性薄膜の円筒状短絡環４を配置する。続いて同様にして巻回し終わった円筒状コイル層１２に３個目の導電性薄膜の円筒状短絡環４を配置する。以下この作業を繰り返してコイル層間に、即ち相隣合うコイル層とコイル層の間に導電性薄膜の円筒状短絡環４を配置した後、最終の円筒状コイル層２５の外周面に最後の導電性薄膜の円筒状短絡環４を配置する。なお、円筒状短絡環４は、所定幅の帯状の導電性薄膜を円筒状コイル層に一巻きすれば容易に形成できる。
【００３４】
選択された複数の平板な渦巻き状コイル層間にのみ導電性薄膜のリング状短絡環を挟み込んで構成した図３の短絡環型障害波遮断変成器も、全ての円筒状コイル層間に導電性薄膜の円筒状短絡環を挟み込んで構成した図４の短絡環型障害波遮断変成器も、その高周波ノイズ遮断作用は図１の短絡環型障害波遮断変成器と同じであるが、その効果は短絡環が少ないので多少は劣る。しかしながら、図３の短絡環型障害波遮断変成器も図４の短絡環型障害波遮断変成器のいずれも、導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの夫々の周面上に配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器、或いは導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの間に近接して配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器に比較すると、その大小様々な山と谷の連なる減衰率の特性曲線の各振幅が平均化され且つ小さくなって全体がよりフラットな特性曲線に近づくようになり、遥かに良く高周波ノイズを排除ないし遮断するようになった。
【００３５】
このようにして、図３及び図４に夫々示す短絡環型障害波遮断変成器は、数ＭＨｚを超える高周波帯で、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で高いノイズ減衰率を保持し、且つノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を充分に抑制するようになった。また、図４の短絡環型障害波遮断変成器は、図１に示すものに比べると、導電性薄膜の短絡環４をコイル層間に挟み込んで行う巻線工程の作業性が優れている。
【００３６】
次に、本発明の第２実施例を説明する。図７はボビンとコアを省略し、且つ理解し易いように巻き数と層数を実際よりも大幅に減らして示した第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図、図８は図７の部分拡大図である。第２実施例において、一次コイル１と二次コイル２を夫々構成する絶縁被覆銅線６は、図８に示す如く、銅線６ａを絶縁被膜６ｂで被覆し、更に絶縁被膜６ｂを導電性薄膜６ｃで被覆して製作されたものである。この絶縁被覆銅線６の導電性薄膜６ｃの厚さは、共振を抑制したい高周波領域において表皮効果により発生する誘導電流の表皮深さに略等しいか又はそれ以下の厚さである。
【００３７】
この絶縁被覆銅線６は、銅線６ａの表面にエナメル等の絶縁被膜６ｂが施された一般的な絶縁被覆銅線に表面にアルミニウム等の金属を真空蒸着等により被覆して製作されたものである。そして、絶縁被覆銅線６を巻回して構成した多層多巻回数のコイルにおいては、表面の導電性薄膜が隣同志密着するから、各コイル層を層毎に金属の薄膜で最も密接して挟むようになる。
【００３８】
一次コイル１は、この絶縁被覆銅線６を多層（Ｎ１）に多数回（Ｍ１）巻回して構成されたリング状コイルである。同様に二次コイル２は絶縁被覆銅線６を多層（Ｎ２）に多数回（Ｍ２）巻回して構成されたリング状コイルである。例えば、基本波の電圧が２２Ｖで出力電力容量１０ＶＡの或る変成器の場合、Ｍ１は１５６回でＭ２は１６６回、そしてＮ１は１３層でＮ２は１４層であった。
【００３９】
一次コイル１と二次コイル２との間の磁路を形成するコアは、図６に示す如く、厚さ０．５ｍｍの無方向性珪素鋼板を打ち抜いて製作した所定寸法のＥ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成された一般的なものである。
【００４０】
絶縁被覆銅線６を巻回して構成した多層多巻回数の一次コイル１と二次コイル２から構成された図７の本発明の第２実施例においては、表面の導電性薄膜６ｃが隣同志密着するから、集合体としての導電性薄膜６ｃで各コイル層を最も密接して挟んだのと同様であり、平板な渦巻き状コイル層間の全てに平板な導電性薄膜の短絡環を配置すると同時に、円筒状コイル層間の全てに円筒状の導電性薄膜の短絡環を配置して構成したものと少なくとも等価な短絡環型障害波遮断変成器となっている。換言すれば、図７の本発明の第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器は、第１実施例の図１と図４の両方の短絡環型障害波遮断変成器を合わせたものと少なくとも等価な構成となっている。
【００４１】
このように、コイルの巻線の１本１本に導電性薄膜６ｃの短絡環が近接して配置されている第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、隣同志密着している導電性薄膜６ｃは、集合体として、平板状のコイル層間の全てに挟み込まれた表面積の広い平板なリング状短絡環と、円筒状のコイル層間の全てに挟み込まれた表面積の広い導電性薄膜の円筒状短絡環を同時に形成している。従って、各コイル層とこれに隣接する導電性薄膜の短絡環との電磁的結合が最も密になるから、導電性薄膜の短絡環による高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用が第１実施例よりも更に効果的に行われるようになった。しかも全てのコイル層に最も密接して導電性薄膜の短絡環がそれぞれ配置されているのと等価であるので、第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器においては、この等価な短絡環による高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用がコイルの各部分に第１実施例よりも最も平均的に及ぶようになった。
【００４２】
従って、第２実施例において、その大小様々な山と谷の連なる減衰率の特性曲線の各振幅は、第１実施例に比較して更に良く平均化され且つ小さくなった。この結果、第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器は、導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの夫々の周面上に配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器、或いは導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの間に近接して配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器に比べて、数ＭＨｚを超える高周波帯で、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で高いノイズ減衰率を保持し、且つノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を充分に抑制するようになった。
【００４３】
以上、多層多巻回数の一次コイルと多層多巻回数の二次コイルとこれらの磁路となるコアとからなる変成器に本発明を適用した第１実施例と第２実施例について詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限られるものではないことは勿論である。導電性薄膜の短絡環は、多層多巻回数の一次コイルと多層多巻回数の二次コイルの両方に施されているが、いずれか一方のみに施してもよい。同様に、銅線を絶縁被膜で被覆し、更に該絶縁被膜の表面を導電性薄膜で被覆して形成された絶縁被覆銅線は多層多巻回数の一次コイルと多層多巻回数の二次コイルの両方に用いられているが、いずれか一方のみに用いてもよい。
【００４４】
一次コイルと二次コイルは、その巻き上がりコイルの形状は、丸型や角型に限定されず、その他のコイル形状のいずれであってもよい。一次コイルと二次コイルとの間の磁路を形成するコアも、Ｅ型コア片とＩ型コア片を所定の厚さに積層して形成された図６に示すものに限定されず、カットコアやその他のコアであってもよい。なお、本発明に係る短絡環型障害波遮断変成器は、他の普通一般の遮蔽手段と併用しても、その高周波ノイズ障害の排除ないし遮断作用が損なわれることはない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、数ＭＨｚを超える高周波帯で、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で高いノイズ減衰率を保持し、且つノイズ減衰率の特性曲線の大小様々な山と谷が連なる不規則な鋸歯状波の各振幅を充分に抑制する障害波遮断変成器が提供された。即ち、数ＭＨｚを超える高周波帯で、特に１０ＭＨｚを超える高周波帯で、その大小様々な山と谷の連なるノイズ減衰率の特性曲線は各振幅が平均化され且つ小さくなって全体がよりフラットな特性曲線に近づくようになり、遥かに良く高周波ノイズを排除ないし遮断する障害波遮断変成器が提供された。従って、導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの夫々の周面上に配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器、或いは導電性薄膜の幅広の短絡環を一次コイルと二次コイルの間に近接して配置した従来の短絡環型障害波遮断変成器に比較して、遥かに高い信頼性を有する障害波遮断変成器が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】第１実施例の第１変形例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図である。
【図４】第１実施例の第２変形例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図である。
【図５】導電性薄膜のリング状短絡環の一例の平面図である。
【図６】コアの一例の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例の短絡環型障害波遮断変成器の断面図である。
【図８】図７の部分拡大断面図である。
【図９】従来の短絡環型障害波遮断変成器の一例の断面図である。
【図１０】従来の短絡環型障害波遮断変成器の他の一例の断面図である。
【図１１】従来の短絡環型障害波遮断変成器のノーマルモードノイズ減衰特性を示す図である。
【図１２】従来の電磁シールド型障害波遮断変成器のノーマルモードノイズ減衰特性を示す図である。
【符号の説明】
１    一次コイル
２    二次コイル
３    コア
４    導電性薄膜の短絡環
５    絶縁被覆銅線
５ａ    銅線
５ｂ    絶縁被膜
６    絶縁被覆銅線
６ａ    銅線
６ｂ    絶縁被膜
６ｃ    導電性薄膜
１１〜１６  一次コイルのコイル層
２１〜２６  二次コイルのコイル層
【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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【図１１】
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【図１２】
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