JP2012164698A

JP2012164698A - ノイズ遮蔽機構

Info

Publication number: JP2012164698A
Application number: JP2011021708A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kobayashi; 剛小林; Hirotaka Kamiuma; 弘敬上馬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5818449B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、効果的に電気ケーブルの伝導ノイズを遮蔽することができるとともに、当該機構を適用することにより電気機器の小型化が出来るノイズ遮蔽機構を提供する。
【解決手段】電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面に設けた導電性の板状部材であるノイズ遮蔽板２を備える。また、前記導電性の板状部材は、前記電気ケーブル１を接続する電気機器の一側面であり、前記導電性の板状部材と前記電気機器のグランドとを電気的に接続している。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気ケーブルから電気機器へ伝播するノイズの遮蔽機構に関する。

電気機器に電源を供給する目的や、電気機器間又は電気機器と周辺機器との間で信号を送受信する目的等で、電気ケーブルが用いられる。このような電気ケーブルでは、周囲のノイズを受けたり、伝導ノイズとして電気機器にノイズを伝播させて、電気機器の動作に悪影響を与える場合がある。
電気ケーブルからの伝導ノイズを遮蔽する従来の技術として、例えば特許文献１では、電気ケーブルと接続される回路基板を金属筐体で囲うことにより、回路基板への外来ノイズを遮蔽したり、回路基板自身で発生したノイズの外部への伝播を遮蔽している。
また、特許文献２には、電気ケーブルであるシールドケーブルのシールドと、ケーブル接続先の電気機器のグランドとを接続するシールド用導体、及びシールドケーブルの信号線と電気機器の処理回路とを接続する端子を備えたコネクタが開示されている。この構成により、シールドを伝播する伝導ノイズを電気機器のグランドへ逃がしてノイズの影響を抑制している。

特開２００４−３６３４４５号公報特開２００９−５９６１５号公報

特許文献１に代表される従来の技術は、回路基板全体を囲うための金属筐体が必要であることから、材料費や製造費が不可避的に高くなり、また電気機器の小型化が制限されるという課題があった。さらに、回路基板自身で発生したノイズを金属筐体内に閉じ込めることになり、自身のノイズにより誤動作する可能性もある。
また、特許文献２に代表される従来の技術では、コネクタのような小さな部品のみで、シールドケーブルのシールドを電気機器のグランド電位に落としている。しかしながら、伝導ノイズの電磁界は、空間を介して電気機器の信号配線と結合するため、伝導ノイズが高い周波数になるほど、ノイズ低減の効果が得られなくなるという課題がある。

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、簡易な構成で、効果的に電気ケーブルの伝導ノイズを遮蔽することができるノイズ遮蔽機構を得ることを目的とする。

この発明に係るノイズ遮蔽機構は、電気ケーブルの長手方向に対して鉛直な面に設けた導電性の板状部材を備える。

この発明によれば、簡易な構成で、効果的に電気ケーブルの伝導ノイズを遮蔽することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１によるノイズ遮蔽機構の構成を示す図である。実施の形態１によるノイズ遮蔽機構の他の構成を示す図である。この発明の実施の形態２によるノイズ遮蔽機構の構成を示す図である。実施の形態２によるノイズ遮蔽機構の他の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるノイズ遮蔽機構の構成を示す図である。図１において、実施の形態１のノイズ遮蔽機構は、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面に導電性のノイズ遮蔽板２を配置して構成される。電気ケーブル１は、例えば、図１に示すように、２本の導体１０１ａ，１０１ｂ、各導体１０１ａ，１０１ｂの外周を覆う誘電体１０２ａ，１０２ｂ、さらに各導体１０１ａ，１０１ｂを１本のケーブル状にまとめるケーブル外皮１０３から構成される。

ノイズ遮蔽板２は、電気ケーブル１が通る孔部が形成された導電性の板状部材であり、例えば、金属板若しくは導電性のメッキを施したプラスチック板等から構成される。電気ケーブル１を孔部に通すことで、ノイズ遮蔽板２は、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面となるように配置される。

次に、実施の形態１のノイズ遮蔽機構によるノイズ遮蔽の原理について説明する。
例えば、図１の左側から電気ケーブル１の導体１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方を伝導ノイズが伝播する場合において、電気ケーブル１の伝導ノイズは、電気ケーブル１の周囲にある導体又は大地（図示せず）をリターン経路として、周囲の導体又は大地と電気ケーブル１との間に電界を生じながら進行する。この場合は、電気ケーブル１とリターン経路との間の物理構造が伝導ノイズの進行方向に対して一様に連続すると、伝導ノイズの進行は妨げられることなく、全て図１の右側に通過してゆく。

そこで、ノイズ遮蔽板２を電気ケーブル１の長手方向に対し鉛直な面に取り付けることで、電気ケーブル１とリターン経路との間の物理構造の連続性が崩れるため、インピーダンスの不整合が生じて伝導ノイズの一部をノイズ遮蔽板２で反射させることができる。これにより、図１の右側へ通過する伝導ノイズ量を低減することができ、ノイズを抑制することが可能である。

上記の説明では、電気ケーブル１として導体が２本のものを示したが、１本でも、３本以上であってもよい。但し、本来ケーブルで送りたい信号やＡＣ電源のリターン線をケーブル内に持たない場合は、伝導ノイズと同様に信号やＡＣ電源の伝送も抑制されるため、リターン線を持つ電気ケーブルへの適用が望ましい。

また、電気ケーブルはシールドケーブルであってもよい。
図２は、実施の形態１によるノイズ遮蔽機構の他の構成を示す図であり、電気ケーブルとしてシールドケーブル３を用いた場合を示している。図２において、シールドケーブル３は、例えば、２本の導体３０１ａ，３０１ｂ、各導体３０１ａ，３０１ｂの外周を覆う誘電体３０２ａ，３０２ｂ、さらに各導体３０１ａ，３０１ｂを囲うシールド３０３から構成される。シールド３０３は、一般に細い導線からなる編組や、アルミ蒸着テープ等で構成される。また、シールド３０３のさらに外周にケーブル外皮（図示せず）があってもよい。

電気ケーブルがシールドケーブル３である場合、外来ノイズは、ケーブル３内の導体３０１ａ，３０１ｂには影響を及ぼさず、シールド３０３を伝う伝導ノイズとなる。
例えば、図２の左側からシールド３０３を伝導ノイズが伝播する場合において、シールド３０３の伝導ノイズは、シールドケーブル３の周囲にある導体又は大地（図示せず）をリターン経路として、周囲の導体又は大地とシールドケーブル３との間に電界を生じながら進行する。この場合は、シールド３０３とリターン経路との間の物理構造が伝導ノイズの進行方向に対して一様に連続すると、伝導ノイズの進行は妨げられることなく、全て図２中の右側に通過してゆく。

そこで、ノイズ遮蔽板２をシールドケーブル３の長手方向に対し鉛直な面に取り付けることによって、シールド３０３とリターン経路との間の物理構造の連続性が崩れるため、インピーダンスの不整合が生じて伝導ノイズの一部をノイズ遮蔽板２で反射させることができる。これにより、図２の右側へ通過する伝導ノイズ量を低減することができ、ノイズを抑制することが可能である。

なお、上記の説明では、シールドケーブル３として導体が２本のものを示したが、１本でも、３本以上であってもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、電気ケーブル１又はシールドケーブル３の長手方向に対して鉛直な面に導電性のノイズ遮蔽板２を設けたので、ケーブルを伝播する伝導ノイズを抑制することができる。また、ノイズ遮蔽板２を設けるだけの簡易な構成であることから、コスト的に有利であり、かつ当該機構を適用した電気機器の小型化を図ることが可能である。

また、上記実施の形態１では、ノイズ遮蔽板２として円形状の板を示したが、これに限らず、矩形であってもよく、鉛直な導体面であれば、どのような形状であってもよい。さらに、ノイズ遮蔽板を一部の構成とする構造体が付随していてもかまわない。例えば、ノイズ遮蔽板２を電気ケーブル１に固定する機構等が挙げられる。

なお、実施の形態１のノイズ遮蔽機構は、伝導ノイズが高い周波数であるほど、ノイズ抑制効果が大きくなる。また、ノイズ遮蔽板２の面積を大きくすると、低い周波数の伝導ノイズまで抑制することができる。
さらに、ノイズ遮蔽板２を電気ケーブル１又はシールドケーブル３の長手方向に対して鉛直な面に設けると最も効果的に伝導ノイズを抑制できるが、完全な鉛直でなく、略９０度と判断できる所定の角度範囲の誤差があっても、ノイズ抑制効果を得ることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるノイズ遮蔽機構の構成を示す図である。図３において、実施の形態２のノイズ遮蔽機構は、電気ケーブル１と電気機器４とを備え、電気ケーブル１を接続する電気機器４の一面が導電性部材の側面部８で形成されており、電気ケーブル１の一端に設けた接続用のコネクタプラグ６ａと電気機器４の内部に納められた回路基板５のコネクタソケット６ｂとを接続すると、側面部８が、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面となるように構成される。なお、回路基板５は、固定具７を介して電気機器４の内部に固定される。

次に、実施の形態２のノイズ遮蔽機構によるノイズ遮蔽の原理について説明する。
例えば、図３の左側から電気ケーブル１の導線を伝導ノイズが伝播する場合において、電気ケーブル１の伝導ノイズは、電気ケーブル１の周囲にある導体又は大地（図示せず）をリターン経路として、周囲の導体又は大地と電気ケーブル１との間に電界を生じながら進行する。この場合は、電気ケーブル１とリターン経路との間の物理構造が伝導ノイズの進行方向に対して一様に連続すると、伝導ノイズの進行は妨げられることなく、全て図３の右側に通過してゆく。

そこで、電気ケーブル１が接続される電気機器４の導電性の側面部８が、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面になるように構成することで、電気ケーブル１とリターン経路との間の物理構造の連続性が崩れるため、インピーダンスの不整合の度合が大きくなり、伝導ノイズの一部を側面部８で反射させることができる。これにより、図３の右側へ通過する伝導ノイズ量を低減することができ、ノイズを抑制することが可能である。

なお、電気ケーブル１は、上記実施の形態１で図２を用いて示したシールドケーブル３であってもよい。ただし、シールドケーブル３では、導電性の側面部８とシールドケーブル３のシールドとを電気的に接続した方が、ノイズ抑制効果は大きい。この電気的な接続を行う場合は、側面部８とシールドケーブル３のシールドとを直接接続してもよく、コネクタプラグ６ａとコネクタソケット６ｂを介して接続する構成としてもよい。

また、側面部８と電気機器４のグランドとを電気的に接続した方が、ノイズ抑制効果が大きい。電気機器４のグランドは、例えば回路基板５に設けられたシグナルグランドや、フレームグランド、大地に接地されたグランド等が挙げられる。回路基板５に設けられたシグナルグランドに接続する場合は、コネクタプラグ６ａとコネクタソケット６ｂを介して接続したり、直接ネジ止め等で接続する方法等が挙げられる。

さらに、フレームグランドや大地への接地を考慮した構成として、例えば、下記のような構成としてもよい。
図４は、実施の形態２によるノイズ遮蔽機構の他の構成を示す図である。図４に示す例では、電気機器４Ａの側面及び底面を、Ｌ字型の導電性の部材からなる板状部８Ａで形成する。電気ケーブル１が接続される板状部８Ａの一面は、コネクタプラグ６ａとコネクタソケット６ｂを接続すると、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面となる。また、板状部８Ａの底面は導電性部材であることから、電気機器４の側面、後方面、上面、下面から接地することが可能である。

以上のように、この実施の形態２では、電気機器４の電気ケーブル１が接続される一面を、電気ケーブル１の長手方向に対して鉛直な面となる導電性の側面部としたので、電気ケーブル１からの伝導ノイズを抑制する効果を得ることができる。また、電気機器４の一面を導電性の側面部８とするだけの簡易な構成であることから、コスト的に有利であり、かつ当該機構を適用した電気機器の小型化を図ることが可能である。

なお、上記実施の形態２では、電気ケーブル１が接続される電気機器４の一面の全てが導電性の側面部８である場合を示したが、これに限らず、電気ケーブル１の接続部の周辺部のみを導電性の側面部としてもよい。この場合、側面部８の形状は矩形に限らず、円形であってもよく、鉛直な導体面であれば、どのような形状であってもよい。

また、実施の形態２のノイズ遮蔽機構は、伝導ノイズが高い周波数であるほど、ノイズ抑制効果が大きくなる。また、側面部８の面積を大きくすると、低い周波数の伝導ノイズまで抑制することができる。
さらに、側面部８を電気ケーブル１又はシールドケーブル３の長手方向に対して鉛直な面に設けると最も効果的に伝導ノイズを抑制できるが、完全な鉛直ではなく、略９０度と判断できる所定の角度範囲の誤差があっても、ノイズ抑制効果を得ることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１電気ケーブル、２ノイズ遮蔽板、３シールドケーブル、４電気機器、５回路基板、６ａコネクタプラグ、６ｂコネクタソケット、７固定具、８側面部、８Ａ板状部、１０１ａ，１０１ｂ，３０１ａ，３０１ｂ導体、１０２ａ，１０２ｂ，３０２ａ，３０２ｂ誘電体、１０３ケーブル外皮、３０３シールド。

Claims

電気ケーブルの長手方向に対して鉛直な面に設けた導電性の板状部材を備えたノイズ遮蔽機構。
前記導電性の板状部材は、前記電気ケーブルを接続する電気機器の一側面であることを特徴とする請求項１記載のノイズ遮蔽機構。
前記導電性の板状部材と前記電気機器のグランドとを電気的に接続したことを特徴とする請求項２記載のノイズ遮蔽機構。
前記電気ケーブルは、シールドケーブルであり、
前記シールドケーブルのシールドと前記導電性の板状部材とを電気的に接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のノイズ遮蔽機構。