JP2005198147A - Manufacturing method of noise filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に産業機械等に組み込まれるコイルを備えたノイズフィルタの製造方法に係り、特に、ケース内に配置するコイルの発熱を伝導すべくモールドし、かつ同じくコンデンサを好適に固定する合成樹脂材の量を必要最小限として、余分な合成樹脂材による重量増や合成樹脂材のケースからの漏れを抑えることができるノイズフィルタに関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a noise filter having a coil mainly incorporated in an industrial machine or the like, and in particular, a composite that molds to conduct heat generated by a coil disposed in a case and similarly fixes a capacitor suitably. The present invention relates to a noise filter that can suppress an increase in weight due to an extra synthetic resin material and leakage of a synthetic resin material from a case while minimizing the amount of the resin material.
従来、電源ラインや通信ライン等を経由して外部から電子機器内に侵入するノイズにより電子機器が誤作動することを防止するため、種々のノイズフィルタが案出されており、日本国内で製造されたノイズフィルタを組み込んだ機械が世界各国に輸出されている。図８は、そのノイズフィルタを示している。このノイズフィルタ５１は、トロイダル形の磁心に導線を巻回して形成しライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル５２と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべくライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ、すなわちＸコンデンサ５３と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために各ラインとグラウンド間に接続されるライン・バイパス・コンデンサ、すなわちＹコンデンサ５４を備えている。
そして、コモンモードチョ−クコイル５１の放熱と固定を考慮して、コイルの高さの２／３以上を覆うべく、合成樹脂材５５をケースの高さの約半分程度まで流し込んで固化させていた。ただし、Ｘコンデンサ２２とＹコンデンサ２３については、あまり発熱しないことから、本来はケースに固定するだけのわずかな量の合成樹脂材でも充分であった。
Then, in consideration of heat radiation and fixing of the common mode choke coil 51, the synthetic resin material 55 was poured into about half the height of the case and solidified so as to cover 2/3 or more of the height of the coil. . However, since the X capacitor 22 and the Y capacitor 23 do not generate much heat, a small amount of synthetic resin material that is originally fixed to the case is sufficient.
このようにケースの高さの約半分程度まで合成樹脂材５５を流し込んで固化させた従来のノイズフィルタ５１は、多量の合成樹脂材５５により重量が増して取り扱いに苦慮するとともに、貼り合わせて形成したケースの隙間から固化前の溶融した合成樹脂が漏れ出る恐れがあることから、ケースの貼り合わせ部分の隙間を埋める多大な作業を余儀なくされていた。 The conventional noise filter 51 in which the synthetic resin material 55 is poured and solidified to about half the height of the case in this manner is difficult to handle due to a large amount of the synthetic resin material 55 and is formed by bonding. Since the melted synthetic resin before solidification may leak from the gaps in the case, a great amount of work to fill the gaps in the bonding part of the case has been forced.
そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、コイルの発熱を伝導して放熱する合成樹脂材を多量に用いることによるノイズフィルタの重量増や、ケースの貼り合わせ部分の隙間からの合成樹脂材の漏れを抑える作業を必要としないノイズフィルタの製造方法の提供を目的とする。 Therefore, in the present invention, in order to solve the above-described problems, the weight of the noise filter is increased by using a large amount of a synthetic resin material that conducts and dissipates heat of the coil, and from the gap between the bonded portions of the case. It aims at providing the manufacturing method of the noise filter which does not require the operation | work which suppresses the leak of a synthetic resin material.
上記目的を達成するため、本発明のノイズフィルタの製造方法は、電源ラインに直列に接続してトロイダル形の磁芯に導線を巻回してなるコモンモードチョ−クコイルと、電源ラインの相間に接続されるＸコンデンサと、この電源ラインの各相とグラウンド間に接続されるＹコンデンサをケース底面に設置するとともに、まず上記コモンモードチョークコイルをこのコモンモードチョークコイルの放熱に適した高さからなる筒体にて囲繞し、次に溶融した合成樹脂材を上記筒体とコモンモードチョークコイルとの隙間に、上記筒体上面から溢れ出た合成樹脂材がＸコンデンサとＹコンデンサの下部を浸すまで注ぎ込んだ後、上記合成樹脂材を固化し、コモンモードチョ−クコイルとＸコンデンサとＹコンデンサをケースに対して固定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a noise filter manufacturing method according to the present invention is connected between a power line and a common mode choke coil connected in series with a power line and wound with a conductive wire around a toroidal magnetic core. An X capacitor and a Y capacitor connected between each phase of the power supply line and the ground are installed on the bottom surface of the case, and the common mode choke coil has a height suitable for heat radiation of the common mode choke coil. The synthetic resin material surrounded by the cylindrical body, and then the molten synthetic resin material is immersed in the gap between the cylindrical body and the common mode choke coil until the synthetic resin material overflowing from the upper surface of the cylindrical body immerses the lower part of the X and Y capacitors. After pouring, the above synthetic resin material is solidified, and the common mode choke coil, X capacitor and Y capacitor are fixed to the case. And it features.
また、電源ラインの相構造は三相商用電源に対応した三相式としたことを特徴とする。 Further, the phase structure of the power line is a three-phase type corresponding to a three-phase commercial power source.
本発明のノイズフィルタの製造方法によれば、電源ラインに直列に接続してトロイダル形の磁芯に導線を巻回してなるコモンモードチョ−クコイルと、電源ラインの相間に接続されるＸコンデンサと、この電源ラインの各相とグラウンド間に接続されるＹコンデンサをケース底面に設置するとともに、まず上記コモンモードチョークコイルをこのコモンモードチョークコイルの放熱に適した高さからなる筒体にて囲繞し、次に溶融した合成樹脂材を上記筒体とコモンモードチョークコイルとの隙間に、上記筒体上面から溢れ出た合成樹脂材がＸコンデンサとＹコンデンサの下部を浸すまで注ぎ込んだ後、上記合成樹脂材を固化し、コモンモードチョ−クコイルとＸコンデンサとＹコンデンサをケースに対して固定することで、コモンモードチョークコイルの周囲を確実に合成樹脂材で覆うことで放熱効果を発揮し、かつこの合成樹脂材を筒体とコイルとの隙間にのみ充填して必要最小限の量とすることができて、ノイズフィルタの重量増を抑えることができるとともに、筒体とケース内面との空間には底面に僅かな量しか合成樹脂材が存在しないので、ケースの貼り合わせ部分の隙間を埋める多大な作業を必要とすることがないものである。 According to the noise filter manufacturing method of the present invention, a common mode choke coil that is connected in series to a power supply line and wound with a conductive wire around a toroidal magnetic core, and an X capacitor that is connected between the phases of the power supply line A Y capacitor connected between each phase of the power supply line and the ground is installed on the bottom of the case, and first, the common mode choke coil is surrounded by a cylindrical body having a height suitable for heat radiation of the common mode choke coil. Then, after pouring the molten synthetic resin material into the gap between the cylindrical body and the common mode choke coil until the synthetic resin material overflowing from the upper surface of the cylindrical body immerses the lower part of the X capacitor and the Y capacitor, Synthetic resin material is solidified, and the common mode choke coil, X capacitor and Y capacitor are fixed to the case. By covering the circumference of the coil coil with a synthetic resin material reliably, a heat dissipation effect can be achieved, and this synthetic resin material can be filled only in the gap between the cylinder and the coil to make the minimum amount necessary. In addition to suppressing the weight increase of the filter, since there is only a small amount of synthetic resin material on the bottom surface in the space between the cylinder and the inner surface of the case, a great amount of work is required to fill the gap between the bonded portions of the case There is nothing to do.
図１〜図３は、本発明の第１の実施例のノイズフィルタ１を示しており、本実施例では三端子を一次側と二次側にそれぞれ設けた三相式のノイズフィルタについて説明する。このノイズフィルタ１は、図２に示す回路図のごとく、トロイダル形の磁心に導線を巻回して形成しライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル２（１ｍＨ）と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべく一次側と二次側の各ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ、すなわちＸコンデンサ３（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンド（シャーシ・グラウンドを経由して接地）Ｇ間に接続されるライン・バイパス・コンデンサ、すなわちＹコンデンサ４（１．５μＦ）を備えている。またこれ以外に、図示しない電源切断時にコンデンサの蓄積電荷を放電させるためのブリーダー抵抗、グラウンドからのノイズの侵入を抑制するアース・インダクタ等を備えてもよい。 1 to 3 show a noise filter 1 according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a three-phase noise filter having three terminals on the primary side and the secondary side will be described. . As shown in the circuit diagram of FIG. 2, the noise filter 1 includes a common mode choke coil 2 (1 mH) formed by winding a conductive wire around a toroidal magnetic core and attenuating common mode noise flowing between the line and the ground. In order to attenuate normal mode noise flowing between lines, the across-the-line capacitor connected between the primary and secondary lines, that is, X capacitor 3 (3.3 μF), and X capacitor fails In order to prevent electric shock even if a short circuit occurs, a line bypass capacitor connected between each secondary line and ground (grounded through chassis ground) G, ie, Y capacitor 4 (1.5 μF) It has. In addition to this, a bleeder resistor for discharging the accumulated charge of the capacitor when the power is turned off (not shown), a ground inductor for suppressing noise intrusion from the ground, and the like may be provided.
そしてこのノイズフィルタ１の構造としては、図３に示すごとく、ケース内の略中央に配置されたコモンモードチョ−クコイル２の周囲を筒体５が囲繞している。この筒体５は、コモンモードチョ−クコイル２の放熱を考慮して合成樹脂材で被覆したい高さ、例えばコモンモードチョ−クコイル２の高さの約２／３〜３／４とし、その底部をケースの底面に密接させている。この状態で、溶融した合成樹脂材６を筒体５内側とコモンモードチョ−クコイル２外周との間の隙間に流し込み、合成樹脂材６を筒体５上面から溢れさせる。そして溢れた合成樹脂材６が、ケース内に配置したＸコンデンサ３とＹコンデンサ４の底部を浸す程度になったところで合成樹脂材６の投入を止め、合成樹脂材６を固化させるものである。これにより、コモンモードチョ−クコイル２の放熱のために覆う充分な量の合成樹脂材と、Ｘコンデンサ３とＹコンデンサ４をケース内に固定するための必要最小限の料の合成樹脂材とを設定することができるものである。 As shown in FIG. 3, the noise filter 1 has a cylindrical body 5 surrounding a common mode choke coil 2 disposed at a substantially central position in the case. The cylindrical body 5 has a height to be covered with a synthetic resin material in consideration of heat radiation of the common mode choke coil 2, for example, about 2/3 to 3/4 of the height of the common mode choke coil 2, and its bottom portion. Is in close contact with the bottom of the case. In this state, the molten synthetic resin material 6 is poured into the gap between the inner side of the cylinder 5 and the outer periphery of the common mode choke coil 2, and the synthetic resin material 6 overflows from the upper surface of the cylinder 5. Then, when the overflowing synthetic resin material 6 reaches the bottom of the X capacitor 3 and the Y capacitor 4 disposed in the case, the synthetic resin material 6 is stopped to be solidified. Thus, a sufficient amount of the synthetic resin material to cover the heat radiation of the common mode choke coil 2 and the minimum necessary amount of the synthetic resin material for fixing the X capacitor 3 and the Y capacitor 4 in the case are provided. It can be set.
図４〜図５は、本発明の第２の実施例のノイズフィルタ１１を示しており、このノイズフィルタ１１は、トロイダル形の磁心に導線を巻回して形成しライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル１２（１ｍＨ）と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべく一次側と二次側の各ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ、すなわちＸコンデンサ１３（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンド（シャーシ・グラウンドを経由して接地）Ｇ間に接続されるライン・バイパス・コンデンサ、すなわちＹコンデンサ１４（１．５μＦ）と、このＹコンデンサ１４とグラウンドＧ間に介在する開閉自在なスイッチ１５をケースの上面に備えている。 4 to 5 show a noise filter 11 according to a second embodiment of the present invention. This noise filter 11 is formed by winding a conducting wire around a toroidal magnetic core and flows between a line and ground. A common mode choke coil 12 (1 mH) for attenuating noise, and an across-the-line capacitor connected between the primary and secondary lines for attenuating normal mode noise flowing between the lines, that is, X Capacitor 13 (3.3 μF) is connected between each line on the secondary side and ground (grounded via chassis ground) G to prevent electric shock even if X capacitor fails and is short-circuited Line bypass capacitor, ie, Y capacitor 14 (1.5 μF), and an open circuit interposed between Y capacitor 14 and ground G A switch 15 that can be closed is provided on the upper surface of the case.
そして、このノイズフィルタ１１を組み込んだ機械を漏電遮断器が作動しないようにして作動確認する際には、スイッチ１５を開にすることで、Ｙコンデンサ１４を機能させずに漏洩電流を０にすることができる。すなわち、ヨーロッパなどの漏洩電流が大きくてもよい電源環境下ではスイッチ１５を閉に切り換えてＹコンデンサ１４を機能させ、また漏洩電流を小さくしないと漏電遮断器が作動してしまう日本などの電源環境下ではスイッチ１５を開に切り換えてＹコンデンサ１４を機能させないことで、どちらの電源環境においてもノイズフィルタ１１を問題なく使用することができるものである。 When checking the operation of the machine incorporating the noise filter 11 so that the leakage breaker does not operate, the switch 15 is opened, so that the leakage current is reduced to 0 without causing the Y capacitor 14 to function. be able to. That is, in a power supply environment such as Europe where the leakage current may be large, the switch 15 is closed to make the Y capacitor 14 function, and if the leakage current is not reduced, the leakage breaker will operate. Below, by switching the switch 15 to the open state so that the Y capacitor 14 does not function, the noise filter 11 can be used without any problem in either power supply environment.
図６は、本発明の第３の実施例のノイズフィルタ２１を示しており、このノイズフィルタ２１は、トロイダル形の磁心に導線を巻回して形成しライン−グラウンド間に流れるコモンモードノイズを減衰させるコモンモードチョ−クコイル２２（１ｍＨ）と、ライン間に流れるノーマルモードノイズを減衰させるべく一次側と二次側のライン間に接続されるＸコンデンサ２３（３．３μＦ）と、そしてＸコンデンサが故障して短絡した場合でも感電を防止するために二次側の各ラインとグラウンドＧ間に接続される容量の大きいＹ1コンデンサ２４（１．５μＦ）と、同じく二次側の各ラインとグラウンド間に接続される容量の小さいＹ2コンデンサ２５（０．０４７μＦ）と、このＹ1コンデンサ２４とＹ2コンデンサ２５の何れかをグラウンドＧに接続する切換自在なスイッチ２６を備えている。このノイズフィルタ２１をヨーロッパの電源環境で用いた場合、スイッチ２６を切り換えて容量１．５μＦの上記Ｙ1コンデンサ２４を選択すると漏洩電流は約８００ｍＡと大きく、また上記Ｙ2コンデンサ２５を選択した時の漏洩電流は約３．５ｍＡとかなり小さくなる。このスイッチ２６についても、上述したごとくケース外に露出させて切り換え自在なタイプに限られることなく、外からケース内部にキーやネジを挿脱してケース内の接点を切り換えるタイプとしたり、ジャンパーピン・ジャンパー端子を接離して切り換えるタイプとしたりすることができる。 FIG. 6 shows a noise filter 21 according to a third embodiment of the present invention. This noise filter 21 is formed by winding a conducting wire around a toroidal magnetic core and attenuates common mode noise flowing between the line and the ground. A common mode choke coil 22 (1 mH), an X capacitor 23 (3.3 μF) connected between the primary and secondary lines to attenuate normal mode noise flowing between the lines, and an X capacitor In order to prevent electric shock even if a short circuit occurs due to a failure, a large-capacity Y 1 capacitor 24 (1.5 μF) connected between each secondary line and the ground G, and each secondary line and ground ground smaller Y and second capacitor 25 (0.047) of capacitor connected between the one of the Y 1 capacitor 24 and Y 2 capacitor 25 And a capable of switching switch 26 to be connected to. When this noise filter 21 is used in a European power supply environment, when the switch 26 is switched and the Y 1 capacitor 24 having a capacity of 1.5 μF is selected, the leakage current is as large as about 800 mA, and when the Y 2 capacitor 25 is selected. Leakage current of about 3.5 mA becomes considerably small. The switch 26 is not limited to the type that can be exposed and switched outside the case as described above, but can be a type that switches a contact in the case by inserting or removing a key or a screw into the case from the outside. It is possible to switch the type by switching the jumper terminal.
このような構成のノイズフィルタ２１とすることで、ヨーロッパなどの漏洩電流が大きくてもよい電源環境下では容量の大きいＹ1コンデンサ２４を選択すべくスイッチ２６を切り換え、また漏洩電流を小さくしないと漏電遮断器が作動してしまう日本などの電源環境下ではＹ2コンデンサ２５を選択すべくスイッチ２６を切り換えることで、ノイズフィルタ２１を問題なく使用することができるものである。尚、上述した第２、第３の各実施例のスイッチは、上述したごとくシャーシ外に露出させて切り換え自在なシーソータイプに限られることなく、外からシャーシ内部にキーやネジを挿脱してシャーシ内の接点を切り換えるタイプとしたり、ジャンパーピン・ジャンパー端子を接離して切り換えるタイプとしたりすることができる。 By using the noise filter 21 having such a configuration, the switch 26 must be switched to select the Y 1 capacitor 24 having a large capacity in a power supply environment such as Europe where the leakage current may be large, and the leakage current must be reduced. The noise filter 21 can be used without any problem by switching the switch 26 to select the Y 2 capacitor 25 in a power supply environment such as Japan where the earth leakage circuit breaker operates. The switches of the second and third embodiments described above are not limited to the seesaw type that is exposed to the outside of the chassis and can be switched as described above, but by inserting and removing keys and screws from the outside into the chassis. It is possible to make the type that switches the contacts in the inside, or the type that switches the jumper pins and jumper terminals.
上述した第２、第３の各実施例は、第１の実施例における筒体と合成樹脂材による樹脂固定作業の以前の段階を説明するものであり、ノイズフィルタの製品としての最終段階としては樹脂固定されるものである。 Each of the second and third embodiments described above describes the previous stage of the resin fixing operation using the cylindrical body and the synthetic resin material in the first embodiment, and as a final stage as a noise filter product. The resin is fixed.
また、トロイダルコアに巻回する導線としては、従来は、図９に示す綿巻銅線６１と称される複数本の銅線６２を撚りあわせた上で、外周に細い綿糸６３を密に巻くことで曲げやすくしたものが用いられていた。この綿巻銅線６１は、細い銅線を撚りあわせて１本の太い銅線と同様な電気特性を備えつつも、トロイダルコアに巻回しやすい可撓性を備える好適なものであった。これに対し、上述した各実施例のノイズフィルタにあっては、トロイダルコアに巻回する導線として、綿巻銅線の代わりにエナメル被覆した細い絶縁銅線３１を複数本撚りあわせた、図８に示す所謂リッツ線３２を用いている。 Further, as a conducting wire wound around a toroidal core, conventionally, a plurality of copper wires 62 called a cotton-wrapped copper wire 61 shown in FIG. The one made easy to bend was used. The cotton-wrapped copper wire 61 was suitable for twisting a thin copper wire and having the same electrical characteristics as a single thick copper wire, but having the flexibility to be easily wound around a toroidal core. On the other hand, in the noise filters of the above-described embodiments, a plurality of thin insulated copper wires 31 covered with enamel instead of cotton-wrapped copper wires are twisted together as a conducting wire wound around the toroidal core, as shown in FIG. The so-called litz wire 32 shown is used.
このリッツ線３２は、従来用いていた綿巻銅線と断面積を同一にして比較した場合に、絶縁被覆で導体を分割し導体表面積を大きくすることで、表皮効果による交流抵抗の上昇を抑制してコイルの温度上昇を抑える効果を発揮することができるものである。さらに、リッツ線３２はその外周を縛るものがないことから、トロイダルコアに巻回する際にある程度変形してリッツ線同士が隙間なく密に巻回され、これにより綿巻銅線よりも巻数を多くして特性を向上させることができる。 This litz wire 32 suppresses an increase in AC resistance due to the skin effect by dividing the conductor with an insulating coating and increasing the conductor surface area when compared with the conventionally used cotton-wrapped copper wire with the same cross-sectional area. Thus, the effect of suppressing the temperature rise of the coil can be exhibited. Furthermore, since there is nothing to bind the outer periphery of the litz wire 32, the litz wire is deformed to some extent when wound around the toroidal core, and the litz wires are tightly wound without any gaps, thereby increasing the number of turns than the cotton-wrapped copper wire. Thus, the characteristics can be improved.
また、上述した各実施例にあっては、電源ラインの相構造として三相電源用の一次側、二次側とも３端子を備えた三相式のノイズフィルタについて説明したが、これに限定されることなく、二相式のノイズフィルタにも適用することができるものである。 Further, in each of the above-described embodiments, the three-phase type noise filter having three terminals on the primary side and the secondary side for the three-phase power source has been described as the phase structure of the power supply line, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a two-phase noise filter.
１ ノイズフィルタ
２ コモンモードチョ−クコイル
３ Ｘコンデンサ
４ Ｙコンデンサ
５ 筒体
６ 合成樹脂材
１１ ノイズフィルタ
１２ コモンモードチョ−クコイル
１３ Ｘコンデンサ
１４ Ｙコンデンサ
１５ スイッチ
２１ ノイズフィルタ
２２ コモンモードチョ−クコイル
２３ Ｘコンデンサ
２４ Ｙ1コンデンサ
２５ Ｙ2コンデンサ
２６ スイッチ
３１ 絶縁銅線
３２ リッツ線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Noise filter 2 Common mode choke coil 3 X capacitor 4 Y capacitor 5 Cylindrical body 6 Synthetic resin material 11 Noise filter 12 Common mode choke coil 13 X capacitor 14 Y capacitor 15 Switch 21 Noise filter 22 Common mode choke coil 23 X Capacitor 24 Y 1 Capacitor 25 Y 2 Capacitor 26 Switch 31 Insulated copper wire 32 Litz wire
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