JP2004503109A - 電気素子のｅｍｉ遮蔽のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

電磁気放射から電気素子を遮蔽するためのＥＭＩ遮蔽エンクロージャー（１０）は、第１のカバー（２２）、第２のカバー（２４）、第１の端部、第２の端部、第１の側面、第２の側面を備えた上部部材（１２）、上部部材の第１の端部に結合されたフロント部材（１６）、底部部材（１４）、第１の側面及び第２の側面を有し、上部部材（１２）及び底部部材（１４）に結合され、第１の側面及び第２の側面を有するバック部材を含んでいる。第１のカバー（２２）はフロント部材、バック部材、底部部材、上部部材の第１の側面に取り付けられており、フロント部材、バック部材、底部部材及び上部部材の少なくとも一つは、テーパーされた第１の側面を有する。第２のカバー（２４）は、フロント部材、バック部材、底部部材、上部部材の第２の側面に取り付けられている。

Description

【０００１】
発明の背景
今日の商業用及び軍事用航空機は、センサー信号を処理し、変換器に必要な制御信号を発生させるために必要とされるエレクトロニクスなどと同じように多くのセンサー、力変換器及びサーボシステムを組み込んだ高度に複雑な電子制御システムを組みこんでおり、それにより航空機は制御された方法で飛行することができる。典型的には、関連した電子アセンブリは、航空機の装備ラックへ滑動するように適合された金属遮蔽エンクロージャー又はボックスに閉じこめられるであろう。
【０００２】
電磁気の放射は、電子アセンブリの動作を妨害し得ることがよく知られている。従って、電子アセンブリの各々の周囲に電磁障害（ＥＭＩ）遮蔽エンクロージャーを提供することが重要である。理想的には、各周辺装置のためのエンクロージャーは、ファラデー・ケージ（Ｆａｒａｄａｙ　ｃａｇｅ）として設計されている。ファラデー・ケージは、典型的には、金属又は他の電導性物質からなる六面ボックスを含んでいる。側面の相互に対するインターフェースは、当産業においては「ＥＭＩシーム（ＥＭＩ　ｓｅａｍ）」と呼ばれている。効果的にするために、ファラデー・ケージは「密接な（ｔｉｇｈｔ）」ＥＭＩシームを持つべきであり、即ちシームが貫かれて電気コンポーネントが妨害されることが出来ないように、ケージの二側面のインターフェースはＥＭＩを減少させ又は除去すべきである。
【０００３】
電子パッキングにおいて使用されるＥＭＩシームの一つの型は、ガスケット又は分離されたスプリングの使用を組み込んでいる。これらの装置は、典型的にはカバーやハウジングなどのケージの二つの表面の間で圧縮され、ハウシングからガスケット又はスプリングを通ってカバーまで連続的な電気ボンドを作る。スプリング及びガスケットは典型的には、金属及び／又は変形可能なエラストマー（ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）などの柔軟な導電性物質からなる。図１Ａは、ファラデーケージの壁に埋め込まれた、一列になった分離したスプリング・フィンガーを示している。図１Ｂは、ファラデーケージの二つの壁の間のＥＭＩシームを示しており、一つの壁は、図１Ａに示した一列になった分離したスプリングフィンガーを含んでいる。スプリングフィンガーは、多くの商業用アプリケーションで使用されているが、それらはカスタマイズが必要であり、ダメージを受けやすく、保持するために多くのファスナーを必要とする。
【０００４】
ＥＭＩシームの別のタイプは、ペリメーターで連続的な電気ボンドを作るのに必要とされる適切な量のファスナーを使用してフラットな平面又はカバーをフラットなフレーム又はハウジングに固定することを含んでいる。しかし、このＥＭＩシームは典型的には、フラットなプレートがフラットなフレームにバックリングすることを防止するために多くのスクリューを必要とするであろう。軍事的な応用では、一インチほどに近接した間隔のスクリューが実現されている。さらにフラットなプレートは、バックリングに耐えうる比較的厚いシートメタルから製造されなくてはならない。これらの制限によりハードウエアおよび製造コストが増加する。
【０００５】
発明の概要
本発明の様々な側面は、回路カードアセンブリなどの様々な電気コンポーネントのための低額で実践的なＥＭＩ遮蔽を提供する方法及び装置に関する。本発明の例示的な実施形態に従うと、エンクロージャーは遮蔽されるべき電気コンポーネントをハウジングするためのフレーム部材を含んでいる。一つの実施形態に従うと、フレーム部材は、フロント部材、バック部材、底部部材、上部部材を含んでおり、前記部材の少なくとも一つの側面はテーパーされている。エンクロージャーはさらに、ファラデー・ケージを形成するために、フロント、バック、底部および上部部材の側面に取り付けられたカバーを含み得る。フロント及び／又はバック部材は、ファラデー・ケージ内に回路カードアセンブリなどの、少なくとも一つの電気素子を保持するように構成され得る。フロント、バック、底部及び／又は上部部材のテーパーされた側にカバーを安全に取り付けることにより、負荷がカバーに加えられ、それによりタイトで連続的なＥＭＩシームが生成され、電気素子がＥＭＩから効果的に遮蔽する。
【０００６】
本発明の他の実施の形態は、少なくとも一つの側面がテーパーされている二つの側面を有するフレーム部材にカバーを圧縮して取り付けることによって電気素子を遮蔽する方法に関連している。
【０００７】
発明の詳細な説明
本発明の実施形態の詳細な説明は、添付書面への参照と共になされ、同じ番号は、いくつかの図面での対応する部分を指示している。
【０００８】
以下の記述は、単なる例示であり、本発明の範囲、適用又は構成を制限することを意図するものではない。さらに、以下の記述は本発明の例示的な実施形態を実践するための最適な説明を提供する。記述された実施形態に対する様々な変形は、添付された請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、記述された素子の機能及び配列においてなされ得る。
【０００９】
図２は、本発明の実施形態に従った、電子回路ボード及び電子装置のために電磁放射からのＥＭＩ遮蔽を提供するためのエンクロージャー１０を示している。図２のエンクロージャー１０は、上部部材１２、底部部材１４，フロント部材１６、バック部材１８を有するフレーム１を含んでいる。上部部材１２と底部部材１４は、スクリュー、リベット、はんだ又はそのようなものであり得るファスナー（図示せず）により、一つの端部でフロント部材１６にお互い固定して取り付けられている。底部部材１４と上部部材１２は、エンクロージャー１０がキャビネット又はラックにおけるトラック上の装置ラック内へ滑動する場合にエンクロージャー１０をガイドするために使用される任意のレール（図示せず）を有している。上部部材１２と底部部材１８はもう一方の端部で相互にバック部材１８に取り付けられている。バック部材１８は、電気コネクタ２０が挿入される複数の穴を有するコネクター・シェル１９を含んでいる。コネクター・シェル１９の穴の数は、エンクロージャー１０内の電気装置に結合される電気コネクタの数に対応している。上部部材１２，底部部材１４，フロント部材１６およびバック部材１８は、アルミニウム又はアルミニウム合金などの軽く、耐性の優れた、実質的に硬質な材料から適切になる。上部部材１２，底部部材１４、フロント部材１６およびバック部材１８は、カバー２２及びカバー２４にファスナーのアレーによりタイトに結合されており、ファスナーのアレーはスクリュー８または他の任意の適切なファスナーであり得る。代替的には、カバー２２及び２４は、ガス又は液体の圧力、クランプ、棒、又は粘着により取り付けられ得る。カバー２２及び２４は、適切な柔軟性及び厚さを有する導電性物質からなっており、従って、以下により詳しく述べるように、負荷をかけられた場合に、カバー２２及び２４は永久に変形しない。この目的のための典型的な材料は、６０６１−Ｔ６アルミニウムなどの航空機グレードのアルミニウムシート金属を含んでいるが、同様な導電性材料で同じ結果を達成し得る。カバー２２および２４の厚さは、カバーが作られる材料に依存している。典型的には、６０６１−Ｔ６アルミニウムから作られる場合には、カバー２２及び２４は０．００５インチから０．１インチの間であり、例えば約０．０５インチであるが、使用される材料に依存して、柔軟性があるが負荷が加えられた場合に永久変形に抵抗し得る任意の厚さのものが使用され得る。
【００１０】
本発明の更なる実施形態において、上部部材１２はスペースが許容するならば一つ又は複数の回路ボードを保持するように構成するされ得ることが理解され得るであろうが、図３について言及すると、上部部材１２は二つの回路ボードアセンブリ３０及び３２を保持するように構成されている。上部部材１２は、そこから二つの回路ボードサポーター３６及び３８が延長しているベース３４を有している。回路ボードアセンブリ３０及び３２は、それぞれ従来の任意の結合技術により、例えばスクリューなどを使用して、回路ボードサポーター３６及び３８に柔軟に取り付けるつけることが出来る。カバー２２及び２４は、スクリュー４４などの、従来の結合技術によりさらにベース３４の外部表面４０及び４２に結合させ得る。図３には示されていないが、底部部材１４は上部部材１２と同じように構成されることができ、回路ボードアセンブリ３０及び３２を保持するために上部部材１２の回路ボードサポーター３６及び３８に取り付けられるものと反対の端部で保持される。本発明のさらなる実施形態において、外部表面４０及び４２はベース３４の長さ方向の軸に垂直な軸から測定して角度２（シータ）でわずかにテーパーされ得る。図４は、カバー２４に取り付けた場合のベース３４のコーナを示す拡大図である（ベース３４のカバーは同様にカバー２２に取り付けられているが、図４はカバー２４に取り付けられた場合のベース３４のみを示している。）。上部部材１２は、側面４０及び４２のテーパーを提供する押し出しプロセスによって製造され得る。代替的に、上部部材１２は、そのようなテーパーを提供するために機械加工され得る。カバー２２及び２４はそれぞれ外部表面４０及び４２に固定され、負荷がカバー２２及び２４に加えられる。スクリュー４４はカバー２２及び２４をわずかに変形させ、よってカバー２２及び２４の極周端部で高負荷を引き起こす。カバー２２及び２４を外部表面４０及び４２に対して負荷することは、連続的でタイトなＥＭＩシームを制限する。角度２は０．５から５度の間、例えば約２．５度であり得るが、カバー２２及び２４を永久に変形させないが充分な負荷をカバー２２及び２４にインポートし、タイト（ｔｉｇｈｔ）で連続的なＥＭＩシームを提供し得る任意の角度が使用され得るということが理解されるであろう。
【００１１】
上部部材１２の側部４０及び４２に加えて、底部部材１４、フロント部材１６、バック部材１８が同様にテーパーされ得るので、カバー２２及び２４が底部部材１４、フロント部材１６及びバック部材１８に取り付けられ、同様の負荷がカバー２２及び２４の周囲あたりで適切で連続したＥＭＩシームを制限するように働き、外部の電磁放射からの妨害を効果的に減少させる。
【００１２】
このように、本発明の様々な側面に従ったＥＭＩ遮蔽エンクロージャーは、ハードウエアの必要性を最小限にしつつ最大ＥＭＩ遮蔽を提供するように働く。本発明のＥＭＩ遮蔽エンクロージャーは、ガスケット、スプリング又は多くのファスナーの必要性を減少させ、タイトで、耐性のある、連続したＥＭＩシームを提供する。さらに、角度２は比較的小さく、カバーの永久変形の原因とならないので、カバーはタイトで、効果的なＥＭＩシームを維持するのに必要とされる充分なスプリング圧力を保持し得る。ＥＭＩ遮蔽エンクロージャーは軍事航空応用又は任意の応用、例えば効果的なＥＭＩ遮蔽から恩恵を受ける医学の応用において使用可能である。ＥＭＩ遮蔽エンクロージャーは、ここでは特に示されていない多くの他の特徴及び利点を含んでいる。本発明は特別な好ましい実施の形態を参照しつつ述べられているが、当業者は本発明の本来の精神及び範囲から離れることなく様々な変形が可能であることが理解出来るであろう。さらに、その本質的な教示から離れることなく本発明を与えられた環境に適用するために修正することが可能である。さらに、明細書において記述された単一の素子及び要素は、ここで特に述べられた場合を除き、本発明を保護するために要求されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａは、ファラデー・ケージの壁の中に埋め込まれたスプリング・フィンガーの等角投影図である。
図１Ｂは、図１Ａに示したスプリング・フィンガーを組み込んだファラデー・ケージのＥＭＩシームの等角投影図である。
【図２】
本発明のＥＭＩ遮蔽エンクロージャーの一つの実施の形態の等角投影図である。
【図３】
本発明のＥＭＩ遮蔽エンクロージャーのフロント部材の一つの実施形態の断面図である。
【図４】
本発明の一実施形態であるフロント部材とＥＭＩ遮蔽エンクロージャーのカバーの間のＥＭＩシームの拡大した断面図である。

Claims (21)

1. 電気素子を遮蔽するためのＥＭＩ遮蔽エンクロージャー（１０）であって、
   第１のカバー（２２）と、
   第２のカバー（２４）と、
   第１の端部、第２の端部、第１の側面及び第２の側面を有する、上部部材（１２）と、
   第１の端部、第２の端部、第１の側面及び第２の側面を有する、底部部材（１４）と、
   前記上部部材（１２）及び前記底部部材（１４）の前記第１の端部に結合され、第１の側面及び第２の側面を有する、フロント部材（１６）と、
   前記上部部材（１２）及び前記底部部材（１４）の前記第２の端部に結合され、第１の側面及び第２の側面を有する、バック部材（１８）と、を備え、
   前記第１のカバー（２２）が前記フロント部材、バック部材、底部部材、上部部材の前記第１の側面に取り付けられ、前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）の少なくとも一つは、テーパーされた第１の側面を有し、
   第２のカバー（２４）は、前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１８）、上部部材（１２）の前記第２の側面に取り付けられていることを特徴とする、ＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
2. 前記フロント（１６）、バック（１８）、底部（１４）及び上部（１２）部材の少なくとも一つは、テーパーされた第２の側面を有することを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
3. 前記第１のカバー（２２）は、負荷が前記第１のカバーに加えられるように前記テーパーされた第１の側面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
4. 前記第２のカバー（２４）は、負荷が前記第２のカバーに加えられるように前記テーパーされた第２の側面に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
5. 前記テーパーされた第１の側面は、前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）の少なくとも一つの長さ方向の軸に垂直な軸から少なくとも０．５度で５度以下の角度でテーパーされていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
6. 前記テーパーされた第２の側面は、前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）の少なくとも一つの長さ方向の軸に垂直な軸から少なくとも０．５度で５度以下の角度でテーパーされていることを特徴とする、請求項２に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
7. 前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）の少なくとも一つは、電気コネクターを受信するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
8. 前記第１のカバー（２２）及び前記第２のカバー（２４）は、圧力下で柔軟であり得るために、充分な厚さの金属シートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
9. 前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）は少なくとも一つの電気要素を保持するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
10. 前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）の少なくとも一つは、前記ＥＭＩ遮蔽エンクロージャーが、複数の前記ＥＭＩ遮蔽エンクロージャーを保持するためのキャビネットに格納され得るように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
11. 前記フロント部材（１６）、バック部材（１８）、底部部材（１４）、上部部材（１２）は、アルミニウムからなることを特徴とする、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽エンクロージャー。
12. ＥＭＩ放出に対して少なくとも一つの電気素子を遮蔽するための装置であって、
    第１の側面と第２の側面を有するフレーム部材（１１）であって、前記第１の側面はテーパーされている、フレーム部材と、
    第１のカバー（２２）と、
    第２のカバー（２４）と、
    前記第１のカバー（２２）は前記フレーム部材（１１）の前記第１の側面に取り付けられており、前記第２のカバー（２４）は前記フレーム部材の前記第２の側面に取り付けられていることを特徴とする、装置。
13. 前記フレーム部材（１１）の前記第２の側面はテーパーされていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記第１のカバー（２２）は、負荷が前記第１のカバーに加えられるように前記フレーム部材（１１）の前記第１の側面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
15. 前記第２のカバー（２４）は、負荷が前記第２のカバーに加えられるように前記フレーム部材（１１）の前記第２の側面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
16. 前記第１の側面は、前記フレーム部材（１１）の長さ方向の軸に垂直である軸から少なくとも０．５度で５度以下である角度でテーパーされていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
17. 前記第２の側面は、前記フレーム部材（１１）の長さ方向の軸に垂直である軸から少なくとも０．５度で５度より小さい角度でテーパーされていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
18. 前記フレーム部材（１１）は、電気コネクタを受信するように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
19. 前記第１のカバー（２２）及び前記第２のカバー（２４）は、圧力下で柔軟であり得る充分な厚さの金属シートを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
20. 前記フレーム部材（１１）は複数の前記装置を保持するためのキャビネットに格納し得るように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
21. 前記フレーム部材（１１）はアルミニウムを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。

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