CN1199493A - 复合磁性材料管和其制造方法及电磁干扰抑制管 - Google Patents

Abstract

一种管子,包覆或捆札于电缆线的外部,用于抑制不需要的电磁波辐射。该管子是由将软磁粉末在有机粘接剂中混合并使之分散的材料构成的。为了保护电缆线不受外部不需要的电磁波的影响,可以在复合磁性材料层的外部设置导体层。为了使其容易安装在电缆线上,沿管子长度方向设置切缝。或者,也可以使管子呈螺旋结构。有机粘接剂最好使用伸缩特性好的合成橡胶。此外,软磁粉末最好是实质上呈扁平状的粉末。

Description

复合磁性材料管和其制造方法及电磁干扰抑制管

技术领域

本发明涉及一种管子，用于抑制从与数字电子仪器连接的电缆线来的不需要的电磁波的辐射。

背景技术

众所周知，数字电子仪器是由随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、微处理器等大量电子元件构成的。这些电子元件多数是由逻辑器件形成的，这些电子元件安装在布有信号线(导线)的印刷电路板上。近年来的数字电子仪器在谋求逻辑器件运算速度高速化的同时快速地向装置轻薄小型化方向发展。随之，印刷电路板的电子元件安装密度也飞速提高。

但是，伴随流过逻辑器件的信号的电压、电流的急剧变化，电子元件便成为高频噪声的发生源。该高频噪声与串扰和因阻抗不匹配引起的噪声相乘而相互作用，对印刷电路板内的其他电子元件诱发误动作，同时对其他系统产生不良的影响。进而，伴随印刷电路板的电子元件的高密度安装和电子元件的小型化，电子元件之间的静电耦合加大，所以，在数字电子仪器内容易产生电磁波干扰。

这种成为噪声发生源的数字电子仪器通过电缆线与别的数字电子仪器和电源插座等连接。

因此，可能会从电缆线辐射出不需要的电磁波。该不需要的电磁波会对其他电子仪器产生恶劣的影响，所以，有必要将它抑制掉。但是，以往对这种从电缆线辐射出来的不需要的电磁波束手无策。

因此，本发明的目的在于提供一种复合磁性材料管和其制造方法及电磁干扰抑制管，能够用来抑制从与数字电子仪器连接的电缆线来的不需要的电磁波的辐射。

此外，当使用多根乙稀绝缘线(电缆线)时，一般用合成树脂制札线带或螺旋套管将其捆扎起来。这时，多数情况是电源线和信号线混在一起。若各种线混在一起，由于串扰的增大和感应，使电信号变差，有时会随之产生电路的误动作。

本发明的另一个目的还在于提供一种复合磁性材料管和其制造方法及电磁干扰抑制管，即使将多根乙稀绝缘线(电缆线)捆札在一起，也可以抑制相互间的干扰。

本发明的再一个目的在于提供一种札线用的套管，不仅可以将多根电缆线捆扎起来，而且还能够抑制电缆线产生的不需要的辐射噪声。

发明的公开

若按照本发明权利要求1记载的那样，可以得到由复合磁性材料构成的管子，该复合磁性材料是由有机粘接剂和与该有机粘接剂混在一起并分散开的软磁粉末形成的。

此外，若按照本发明权利要求2记载的那样，可以得到由内侧的复合磁性材料层和设在该复合磁性材料层外面的导体层形成的具有2层构造的管子，该复合磁性材料层是由复合磁性材料形成的，该复合磁性材料是由有机粘接剂和与该有机粘接剂混在一起并分散开的软磁粉末形成的。

这些管子的变形例子、或者所用的较理想的有机粘接剂材料和软磁材料的例子记载在权利要求3到权利要求10中。

如权利要求13或14记载的那样，这些管子作为用于抑制不需要的电磁波的干扰的电缆线的套管、或札线用的套管来使用是很合适的，为了便于向电缆线安装，如权利要求11或12记载的那样，可以或者在长度方向形成切缝，或者形成螺旋的结构。

此外，若按照本发明权利要求15记载的那样，可以得到由复合磁性材料形成的管子的制造方法，其特征在于，使用模具将由混合并分散在有机粘接剂中的软磁粉末形成的复合磁性材料的熔融物压成环形管子。

进而，如权利要求16记载的那样，通过沿上述环形管子长度方向形成切缝，可以得到具有切缝的管子。

此外，如权利要求17记载的那样，通过沿上述环形管子长度方向形成螺旋状的切缝，可以得到螺旋结构的管子。

附图的简单说明

图1是表示本发明第1实施形态的管子的透视图。

图2是表示本发明第2实施形态的管子的透视图。

图3是表示本发明第3实施形态的管子的截面图。

图4是表示本发明第4实施形态的管子的截面图。

图5是表示本发明第5实施形态的管子的透视图。

图6是表示本发明第6实施形态的管子的截面图。

图7是表示将本发明的套管用于用札线带捆扎多根乙稀绝缘线时的透视图。

图8是表示用本发明的套管捆扎多根电缆线的状态的透视图。

图9是表示本发明所用的一例复合磁性材料的导磁系数的频率特性曲线(μ-f特性)图。

图10是表示用第11图和第12图所示的测定装置测定本发明的复合磁性材料的穿透衰减电平和耦合电平相对其表面电阻的关系的曲线图。

图11表示评估本发明的电磁波抑制效果所用的测定穿透衰减电平时的评估系统。

图12表示测定耦合电平时的评估系统。

图13表示本发明所用的由复合磁性材料形成的板(样品1)、复合磁性材料和导体层的积层板(样品2)以及带铜箔的合成树脂(比较样品)的穿透衰减电平。

图14表示各样品的耦合电平。

实施本发明的最佳形态

下面，参照附图详细说明本发明的各种实施形态。

参照图1，图中所示的管子10是由由有机粘接剂14和与该有机粘接剂混在一起并分散开的软磁粉末12形成的复合磁性材料材料构成的复合磁性材料管。

作为有机粘接剂14最好使用伸缩特性好的合成橡胶。此外，软磁粉末12最好实质上是扁平状的粉末。

作为有机粘接剂14，可以举出聚酯类树脂、聚氯乙烯类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、纤维素树脂、腈基丁二烯橡胶、丁苯橡胶等热可塑性树脂或它们的聚合物。

作为软磁粉末12，有代表性的材料可以举出高频导磁系数高的铁铝硅合金(将其称之为Sendust(商标))和铁镍合金(坡莫合金)。软磁粉末12是经过细微粉末化和表面部分的氧化处理后再使用的。再有，希望软磁粉末12的纵横比足够大(大约在5∶1以上)。

这样的复合磁性材料管10可以用模压成形法制作。即、使用模压机(未图示)将上述复合磁性材料熔融，通过模具(未图示)挤压，形成复合磁性材料管10。

该复合磁性材料管10用来将辐射不需要的电磁波的电缆线包覆。因此，从电缆线辐射的不需要的电磁波被软磁体粉末12吸收，可以抑制从电缆线来的不需要的电磁波辐射。此外，软磁粉末12的形状实质上是扁平状，故可以有效地吸收并抑制从电缆线辐射的不需要的电磁波。这是因为若软磁粉末的形状实质上是扁平状，就会出现形状上的各向异性，在高频区由于磁共振而使复数导磁系数增大。

参照图2，图中所示的管子10A除了沿其长度方向具有切缝这一点之外，与图1所示的复合磁性材料10具有相同的结构。

这样构成的复合磁性材料管10A具有与图1所示的复合磁性材料管10A一样的电磁波吸收效果。从而，可以用来作为电缆线包覆用的套管，用于抑制不需要电磁波的辐射。此外，由于在复合磁性材料管10A上开有切缝16，故可以容易安装在电缆线上。

参照图3，图中所示的管子20由复合磁性材料管10和设在复合磁性材料管10的外壁的作为屏蔽层的导体管30构成。复合磁性材料管10的结构与图1所示的结构一样，故省略其说明。

导体管30可以是由细导线编成的网，也可以是通过电镀金属形成。

这样构成的管子20不仅具有和图1所示的复合磁性材料管10相同的电磁波吸收效果，而且由于导电体管30还起到电磁波屏蔽的作用。再有，通过使屏蔽管30接地，可以更有效地屏蔽电磁波。即可以用来作为电缆线包覆用的套管，用于抑制不需要电磁波的辐射。

参照图4，图中所示的管子20A除了沿其长度方向具有切缝16这一点之外，与图3所示的管子20具有相同的结构。该管子20A由图2的带切缝的复合磁性材料管10A和带切缝的导体管30A构成。

这样构成的管子20A与图3所示的管子20一样，具有电磁波吸收效果和电磁波屏蔽效果。从而，与图3的管子20一样，可以用来作为对电缆的包覆用的套管，用于抑制电磁干扰。此外，由于在管子20A上开有切缝16，故可以容易安装在电缆线上。

参照图5，图中所示的管子10B是由上述复合磁性材料形成的具有螺旋状的结构的管子。

这种螺旋结构管子10B在用模压成形法制作出图1的复合磁性材料管10之后，在其环形管上设置螺旋状的切缝，形成螺旋结构，这样被制造出来。

这种由复合磁性材料构成的具有螺旋结构的管子10B与图1所示的复合磁性材料管子10一样，具有电磁波吸收效果。从而，可以用来作为包覆电缆线用的套管，用于抑制不需要电磁波的辐射。此外，由于管子10B具有螺旋结构，故可以容易安装在电缆线上。

参照图6，图中所示的管子20B是图5的螺旋结构管子10B的变形，由复合磁性材料层10和设在该复合磁性材料层10的外壁的导体层30构成，具有2层结构。外观与图1一样，具有螺旋结构。复合磁性材料层10与图5所示的管子10B具有同样的结构，导体层30例如由电镀金属形成。当然，也可以由用细导线形成的网构成。

这种具有2层螺旋结构的管子20B不仅具有和图5所示的螺旋管10B相同的电磁波吸收效果，而且由于导电体层30还起到电磁波屏蔽的作用。从而，这种具有2层螺旋结构的管子20B可以用来作为电缆线包覆用的套管，用于抑制由此产生的不需要电磁波的辐射和屏蔽从外部侵入的电磁波。

参照图7，作为本发明的管子40，示出分别作为包覆电缆51-55使用的例子。图示的包覆用的管子40可以是图1到图6所示的任何一种管子。

在图中所示的应用例中，2根作为电源线的乙稀绝缘电缆线51、52和3根作为信号线的乙稀绝缘电缆线53～55从插座70向外延伸，途中用扎线带60捆扎。如前所述，当这样的电源线和信号线混在一起的时候，有可能会产生相互间的电磁干扰并引起电路的误动作。通过对各乙稀绝缘电缆线51～55安装套管40，可以抑制这样的乙稀绝缘电缆线51～55间的相互干扰。在使用了图3、图4和图6的具有外侧导体层30的管子的情况下，也可以抑制从外部来的电磁波噪声侵入各电缆线。

图8示出将图5和图6的管子作为捆扎多根乙稀绝缘电缆线50的札线用的套管70使用的例子。这时，从各电缆线50来的不需要的电磁辐射被札线用套管70的复合磁性材料层吸收，故可以抑制外部来的不需要的电磁辐射。在此，当使用图6的管子时，因外部来的高频噪声被导体层屏蔽，故可以防止外部噪声向各电缆线50侵入。再有，各电缆线50本身也可以使用图7所示的本发明的管子40。这时，当然可以抑制各电缆线50间的相互干扰。

作为札线用的管子70也可以使用从图1到图4所示的管子，图2和图4所示的带切缝的管子因容易插在电缆线上，所以很方便。只是，因容易从切缝处脱落，故这时最好用图5的札线带将周围捆扎起来。

为了验证本发明的管子抑制和屏蔽电磁辐射的效果，进行了以下试验。该试验所用的软磁粉末和有机粘接剂如下面表1所示。

表1

软磁粉末组    成：Fe-Al-Si合金平均粒径：45μm纵横比  ：＞5退火处理：在氩气、660℃的环境中进行2小时	80个重量单位
		有机粘接剂ABS树脂	20个重量单位

软磁材料粉末在氧气压占20％的氮-氧混合气体环境中进行气相氧化，并确认表面形成了氧化膜。得到将软磁粉末和有机粘接剂加热、混合、加工成形的成形体(复合磁性材料)。测定该复合磁性材料的表面电阻为1×10⁶Ω。

图9示出复合磁性材料的导磁系数-频率(μ-F)特性的的测定结果。在图9中，横轴表示频率(MHz)，纵轴表示导磁系数。众所周知，导磁系数μ是由实数部成分的实部导磁系数μ’和虚数部成分的虚部导磁系数μ”合成的。实部导磁系数μ’和虚部导磁系数μ”的比(μ”/μ’)表示损耗系数tanδ。虚部导磁系数μ”表示吸收电磁波所必需的磁损耗项，因此，该值越大，越能够很好地吸收电磁波。在图9中，虚线示出退火处理前的复合磁性材料的实部导磁系数μ’和虚部导磁系数μ”的频率特性，实线示出退火处理后的复合磁性材料的实部导磁系数μ’和虚部导磁系数μ”的频率特性。

由图9的虚线可知，退火处理前的复合磁性材料的虚部导磁系数μ”的峰值在不同的频率下出现2次，可以看出在2处产生磁共振。当对该复合磁性材料进行退火处理后，如图9的实线所示，复合磁性材料的虚部导磁系数μ”在宽范围内表现较高的值，实部导磁系数μ’也在高频区表现较大的值。

本发明者就复合磁性材料的表面电阻到底在多大的情况下能有效地吸收电磁波的问题进行了各种研究。即，本发明者测定了对于复合磁性材料表面电阻的穿透衰减电平和耦合电平。结果，本发明者得到了图10所示的关系。在图10中，A表示穿透衰减电平(dB)，B表示耦合电平(dB)。由图10可知，为了使电磁波不向外部穿透、也不在内部反射，复合磁性材料的表面电阻最好在10³以上。

(样品1)

用上述复合磁性材料形成平均板厚为1mm的样品板。

(样品2)

复合磁性材料为2层，在它们之间设有厚10μ的铜镀层，得到了3层结构的样品板。总平均板厚为1mm。

(比较样品)

作为比较样品，使用了在平均板厚为1mm的合成树脂上缠绕了厚度为35μm的铜箔带的样品板。

为了评估样品1、样品2和比较样品，使用图11和图12所示的测定装置测定了各自的穿透衰减电平和耦合电平。测定装置由电磁波源用振荡器21、电磁波强度测定器(接收器件)22、与电磁波源用振荡器21连接的圆环直径在2mm以下电磁波发射用的微型环状天线23和与电磁场强度测定器22连接的圆环直径在2mm以下电磁波接收用的微型环状天线24构成。作为电磁波强度测定器22，例如可以使用谱分析仪，在评估试样100不存在的状态下作为电磁场强度基准进行测定。

图11示出由穿透衰减电平(dB)测定装置进行测定的评估系统，评估试样100位于电磁波发射用的微型环状天线23和电磁波接收用的微型环状天线24之间。图12示出由耦合电平(dB)测定装置进行测定的评估系统，电磁波发射用的微型环状天线23和电磁波接收用的微型环状天线24对向配置在评估试样100的一侧的表面上。

图13和图14分别示出由图11和图12所示的评估系统对样品1、样品2和比较样品测定的穿透衰减电平(dB)和耦合电平(dB)。在图13中，横轴表示频率(GHz)，纵轴表示穿透衰减电平(dB)。在图14中，横轴表示频率(GHz)，纵轴表示耦合电平(dB)。在图13和图14中，样品1、样品2和比较样品分别用①②③表示。

从图13和图14可以知道以下事实。对于样品1，穿透衰减电平在测定频率范围内约为-7.5dB，耦合电平在测定频率范围内约为-6dB。即，可知，对于样品1穿透衰减电平和耦合电平都减少。此外，对于样品2穿透衰减电平在测定频率范围内约为-34.5dB，可知与样品1相比进一步减少了，电磁波的屏蔽吸收效果提高了。另一方面，样品2的耦合电平在测定频率范围内约为-0.5dB，可知它虽不如样品1那么大，但也减少了。

与此对应，对于比较样品，穿透衰减电平在测定频率范围内约为-47.5dB，与样品1和样品2相比大大减少了。但是比较样品的耦合电平在测定频率范围内约为+9.5dB，可知与样品1和样品2相比大大提高了。

从以上事实可知，本发明的管子用于电缆线，可以有效地抑制不需要的电磁波辐射，同时不会引起2次反射噪声。因此可知，作为电缆线包覆和札线使用是很好的。

以上，就本发明举例说明了几个实施形态，但本发明不限于上述实施形态，只要在不离开本发明的宗旨的范围内，都可以进行种种变更，这是不言而喻的。

工业上利用的可能性

如以上说明的那样，使用了本发明的复合磁性材料的管子，通过将其用于包覆辐射不需要的电磁波的电缆线或捆札导线，可以抑制从电缆线产生的不需要的电磁波的辐射。此外，通过沿管子长度方向切开切缝，可以将管子容易地装在电缆线上。进而，通过采用将复合磁性材料管和屏蔽管组合的结构，可以屏蔽外部来的辐射噪声的影响。

Claims (17)

1、一种管子，由复合磁性材料构成，该复合磁性材料是由有机粘接剂和与该有机粘接剂混在一起并分散开的软磁粉末形成的。

2、一种管子，由内侧的复合磁性材料层和设在该复合磁性材料层外面的导体层形成，具有2层构造，该复合磁性材料层是由复合磁性材料形成的，该复合磁性材料是由有机粘接剂和与该有机粘接剂混在一起并分散开的软磁粉末形成的。

3、权利要求2所述的管子，其特征在于，具有设在上述导体层外面的由上述复合磁性材料形成的外侧复合磁性材料层。

4、权利要求2或3所述的管子，其特征在于，上述导体层由用细导线形成的网构成。

5、权利要求1至4任何一项所述的管子，其特征在于，上述有机粘接剂是合成橡胶。

6、权利要求1至5任何一项记载的管子，其特征在于，上述有机粘接剂是聚酯类树脂、聚氯乙烯类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、纤维素类树脂、腈基丁二烯橡胶、丁苯橡胶等热可塑性树脂或它们的聚合物。

7、权利要求1至6任何一项所述的管子，其特征在于，上述软磁粉末实质上是扁平状的粉末。

8、权利要求1至7任何一项所述的管子，其特征在于，上述软磁粉末是表面具有氧化膜的金属磁性粉末，上述复合磁性材料的表面电阻在10³Ω以上。

9、权利要求1至8任何一项所述的管子，其特征在于，上述复合磁性材料至少具有2个频率互不相同的磁共振点。

10、权利要求1至9任何一项所述的管子，其特征在于，上述软磁粉末是高频导磁系数大的铁铝硅合金或铁镍合金。

11、权利要求1至10任何一项所述的管子，其特征在于，上述管子沿长度方向形成1个切缝。

12、权利要求1至10任何一项所述的管子，其特征在于，具有在长度方向呈螺旋状延伸的缝隙，具有螺旋结构。

13、权利要求1至12任何一项所述的管子，其特征在于，用作电缆线抑制电磁干扰用的外部包覆。

14、权利要求11或12所述的管子，其特征在于，用来将多根电缆线包札起来，同时用于抑制电磁干扰。

15、一种由复合磁性材料形成的管子的制造方法，其特征在于，使用模具将由混合并分散在有机粘接剂中的软磁粉末形成的复合磁性材料的熔融物压成环形管子。

16、权利要求15所述的管子的制造方法，其特征在于，沿上述环形管子长度方向形成切缝。

17、权利要求15所述的管子的制造方法，沿上述环形管子长度方向形成螺旋状的切缝。

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