JP2013251308A - シールドケース - Google Patents

Abstract

【課題】 漏れ磁束を良好に遮蔽することができ、軽量で、作業性が良好であるシールドケースを提供する。
【解決手段】 概略矩形の底面シールド板２の側縁２ａ、２ｂそれぞれに矩形の側面シールド板８、１０が、底面シールド板２に対してほぼ直角に形成され、底面シールド板２の背面縁２ｃに矩形の背面シールド板１２が、底面シールド板２に対してほぼ直角で、両縁が側面シールド板８、１０に接近して設けられている。底面シールド板２と側面シールド板８、１０と背面シールド板１２とで巻線部１を囲う空間を形成している。側面シールド板８と背面シールド板１２の接近している部位の少なくとも一部を溶着部１４が磁気結合し、側面シールド板１０と背面シールド板１２の接近している部位の少なくとも一部を溶着部１４が磁気的に結合している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シールドケースに関し、特に磁気シールド用のものに関する。

リアクトルやトランスのような磁束発生手段をキャビネットやシャーシなどの金属薄板に取り付けた場合、金属薄板が、リアクトルやトランスからの漏れ磁束の影響を受けて、振動して騒音を発生したり、発熱したりすることがある。この点を改善するために、例えば特許文献１、２に開示されているような技術がある。

特許文献１の技術では、リアクトルやトランスなどが有するコアの少なくとも両側面を板状のシールド板で被っている。特許文献２の技術では、矩形の金属製の支持台下面の４隅にL字状の金属製の台座を設け、磁束発生手段としての磁気トランスを、支持台上に載せ、この磁気トランス全体を覆う磁気シールドケースを支持台上に取り付けている。

特開平７−１０６１６４号公報 特開平５−３６５４９号公報

特許文献１に示されているようにコアの両端をシールドしただけや、特許文献２に示されている支持台上に磁気トランスを固定したのみでは、コアを有する磁束発生手段からの漏れ磁束や、磁気トランスからの漏れ磁束を完全に遮蔽することができず、漏れ磁束の一部がシールド板の外側に回り込むことがある。特許文献２のように支持台上に磁気シールドケースを設けた場合、漏れ磁束を減少させることができるが、ケース材料が多く必要である上にシールドケースが重くなる。その上、磁気シールドケース内の磁気トランスを交換したり、磁気トランスに関連する配線を変更するような場合、磁気シールドケースを分解する必要があり、作業性が悪くなる。

また、特許文献２において磁気シールドケースと、この磁気シールドケースが取り付けられるシャーシとが接近していると、磁気変圧器と関連して使用されるスイッチング素子が高い周波数でオンオフすると、その電流によってシャーシが振動することがある。この点を改善するためには、磁気変圧器を内蔵したシールドケースとシャーシとの距離を大きくとって、磁気変圧器とシャーシとの絶縁距離を大きくする必要がある。絶縁距離を大きくするためにL字状の台座を設けてあるが、この台座をシャーシに固定するためには、シャーシにおける支持台を配置した面と反対側の面からビスを台座に螺合させねばならず、作業性が悪い。しかも、L字状の台座の長さは一定であり、支持台とシャーシとの間の距離、ひいては絶縁距離を調整することができない。しかも、L字状の台座は、金属製であるので、絶縁については考慮されていない。

本発明は、漏れ磁束を良好に遮蔽することができる上に、軽量で、作業性が良好であるシールドケースを提供することを目的とする。これに加えて、絶縁距離を調整可能であって、作業性が良好で、絶縁性にも配慮したシールドケースを提供することも目的とする。

本発明の一態様のシールドケースは、底面シールド板を有し、この底面シールド板は、互いにほぼ平行に配置された第１及び第２の縁と、これら第１及び第２の縁とほぼ直交し互いに平行な第３及び第４の縁を有する概略矩形のものである。底面シールド板の第１及び第２の縁それぞれに第１及び第２のシールド板が形成され、これらは、前記底面シールド板に対してほぼ直角に配置されたほぼ矩形のものである。底面シールド板の第３の縁に第３のシールド板が形成され、これは、前記底面シールド板に対してほぼ直角に配置され、その両縁が第１及び第２のシールド板間に接近して設けられたほぼ矩形のものである。これらシールド板によって囲われた空間に磁束発生手段が配置される。これらシールド板は、例えば強磁性磁気材料製である。接合部が 第１及び第３のシールド板の接近している部位の少なくとも一部を磁気的に結合し、第２及び第３のシールド板の接近している部位の少なくとも一部を磁気的に結合している。

このように構成されたシールドケースでは、第１及び第３のシールド板の接近した部位の少なくとも一部と、第２及び第３のシールド板の接近した部位の少なくとも一部とを、接合部がそれぞれ磁気的に結合しているので、磁束発生手段、第１及び第３のシールド板で磁束の閉ループを構成し、かつ磁束発生手段、第２及び第３のシールド板で磁束の閉ループを構成する。従って、磁気シールドケースからの漏れ磁束を減少させることができる。しかも、この磁気シールドケースは、底面シールド板とその三方に設けた第１乃至第３のシールド板とによって形成されており、磁束発生手段の全体をシールドケースによって覆う必要が無く、軽量化することができ、その上、磁束発生手段全体を被うシールドケースを支持台に固定するような作業が不要で、作業性が向上する。

前記底面シールド板の第３縁の近傍でかつ第１及び第２のシールド板それぞれの近傍に、前記底面シールド板の上下両面に配置される第３縁側の絶縁性スペーサの取り付け用孔を形成することができる。この場合、これらスペーサの近傍の第１乃至第３のシールド板が欠除されている。さらに、前記底面シールド板の第４の縁は、第１及び第２のシールド板における第３のシールド板と反対側の縁よりも外方に突出し、この突出縁の第１及び第２のシールド板側それぞれに、前記底面シールド板の上下両面に配置される第４縁側の絶縁性スペーサの取り付け用孔が形成されている。

このように構成すると、底面シールド板の上下両面に配置されるスペーサを使用して、例えばシャーシにシールドケースを取り付けることができ、底面側シールド板の下面側に配置されるスペーサの厚さを調整することによって、シャーシと底面側シールド板の距離である絶縁距離を所望の距離に調整することができる。しかも、第３の縁側のスペーサのうち、底面側シャーシの上面側に配置されるものは、第１乃至第３のシールド板に設けた欠除部分を利用して、第３縁側のスペーサの取り付け用孔上に配置することができ、また第４の縁側のスペーサのうち、底面側シャーシの上面側に配置されるものは、開放されている底面側シャーシの第４の縁側から第４の縁側のスペーサの取り付け用孔上に配置することができ、作業性を向上させることができる。しかも、これらスペーサは絶縁性であるので、絶縁性を向上させることもできるし、冷却効果を高めることもできる。

さらに、前記底面シールド板における前記第３縁側のスペーサの取り付け用孔が形成されている部位を含む部分及び前記第４縁側のスペーサの取り付け用孔が形成されている部位を含む部分を、前記底面シールド板の他の部分よりも下側の位置に位置させることもできる。このように構成すると、磁束発生手段が配置されている底面側シールド板の部分を、シャーシからより離すことができ、さらに絶縁距離を大きくとることができるし、冷却効果も更に高めることができる。

第１及び第２のシールド板の内面に前記磁束発生手段の両端を接触させるように、第１のシールド板の外面から第２のシールド板の外面まで前記磁束発生手段の上方を通過させて貫通させたボルトを具備する締結手段を設けることもできる。このように構成すると、第１及び第２のシールド板と磁束発生手段とを一体化することができる上に、シールドケースを小型化することができ、磁束発生手段の上方をボルトが通るので、衝撃がシールドケースに加えられても、磁束発生手段が上方から飛び出すことを防止できる。

以上のように請求項１にかかる発明によればシールドケースでは、漏れ磁束を良好に遮蔽することができる上に、軽量で、作業性を良好にすることができる。これに加えて、請求項２、３の発明によれば、シールドケースとシャーシとの絶縁距離を調整可能とすることができ、そのために取り付けるスペーサの取り付け作業の作業性を良好にすることができる上に、シールドケースの絶縁性にも配慮できる。更に請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果を奏する上に、シールドケースと磁束発生手段とを一体化してシールドケースを小型化することができる上に、衝撃によって磁束発生手段がシールドケースから飛び出すことも防止できる。

本発明の一実施形態のシールドケースに巻線部品を取り付けた状態の平面図及び正面図である。 図１のシールドケースの平面図である。 図１のシールドケースの正面図である。 図１のシールドケースの縦断側面図である。 図１のシールドケースの展開図である。

本発明の一実施形態のシールドケースは、例えば溶接機の電源装置において使用する磁束発生手段、例えば巻線部品１を図１に示すように磁気シールドするために使用するもので、図２に示すように、底面シールド板２を有している。底面シールド板２は、概略矩形に形成され、第１及び第２の縁、例えば側縁２ａ、２ｂ、第３の縁、例えば背面縁２ｃ、第４の縁、例えば正面縁２ｄを有し、両側縁は、互いに平行であり、背面縁２ｃ及び正面縁２ｄは、両側縁に対して直交し、互いに平行である。底面シールド板２は、図３に示すように、小矩形状の正面側部４ａ及び背面側部４ｂが、壁部６ａ、６ｂを介して大矩形状の中央部４ｃよりも下がった位置にある。

中央部４ｃ及び背面側部４ｂの両側縁２ａ、２ｂに、これらと一体に第１及び第２のシールド板、例えば側面シールド板８、１０が形成されている。これらシールド板８、１０も概略矩形状で、中央部４ｃ及び背面側部４ｂに対してほぼ直交している。背面側部４ｂの背面縁２ｃと一体に、第３のシールド板、例えば背面シールド板１２が形成されている。背面シールド板１２も概略矩形状で、背面側部４ｂに対して直交している。図３及び図４に示すように、背面シールド板１２の上端は、側面シールド板８、１０の上端とほぼ同じ位置にあり、背面シールド板１２の両側縁は、図４に示すように全域に亘って側面シールド板８、１０の後縁にほぼ接し、上端において完全に接触している。

これら底面シールド板２、側面シールド板８、１０、背面シールド板１２は、強磁性材料、例えば金属製である。底面シールド板２、側面シールド板８、１０、背面シールド板１２によって、上面と正面とが開放されたシールドケースが形成されている。

このシールドケースにおいて、背面シールド板１２の両側縁上端において側面シールド板８、１０に完全に接触している部分には、接合部、例えば溶接による溶着部１４が形成されている。この溶着部１４は、背面シールド板１２、側面シールド板８、１０を溶着した部分であるので、これらと同様に強磁性を有している。

中央部４ｃの側縁２ａ、２ｂの近傍には、中央部４ｃを切り起こすことによって、複数、例えば４つの磁束発生手段支持手段、例えば直立支持突起１６が形成されている。各直立支持突起１６は、中央部４ｃに対してほぼ直角である。巻線部品１は、例えばコア１ａに２つの巻線部１ｂを形成したもので、直立支持突起１６が、コア１ａの両端を支持している。図２に符号２０で示すのは、直立支持突起１６を形成するために、中央部４ｃの側面シールド板８、１０近傍に形成された貫通孔である。

図４に示すように、側面シールド板８、１０の上部の中央には、図１に示すように側面シールド板８、１０と巻線部品１とを一体化するために使用する締結手段の一部をなすボルト２８を挿通するための貫通孔３０、３２（図１参照）が形成されている。ボルト２８は、側面シールド板８の外面側から貫通孔３０に挿通され、巻線部品１上を通過して、側面シールド板１０の内面側から貫通孔３２の外面側に突出し、この外面側で、締結手段の残りの部分であるナット３４に螺合して、側面シールド板８、１０にコア１ａを押圧固定する。この押圧固定状態では、ボルト２８は、巻線部品１の上方に位置している。

また、図２及び図３に示すように、側面シールド８、１０の正面側の縁部の高さ方向の中途には、底面シールド板２の中央側を向くように押さえ板３６、３６が形成されている。これら押さえ板３６、３６によって、巻線部品１が側面シールド板８、１０の正面側の開口から飛び出すことを防止している。

図４に示すように、側面シールド板８、１０の背面シールド板１２の近傍には、複数の冷却用貫通孔３８が、上下方向に２列形成されている。これら冷却用貫通孔３８の最上部にあるものは、溶着部１４よりも下方に位置している。

正面側部４ａの両端には、第４側縁の絶縁スペーサ取り付け用貫通孔、例えば正面側スペーサ用貫通孔４０、４０が正面側部４ａの上下面を貫通するように形成されている。同様に、背面側部４ｂの両端には、第３側縁の絶縁スペーサ取り付け用絶縁貫通孔、例えば背面側スペーサ用貫通孔４２、４２が、背面側部４ｂの上下面を貫通するように形成されている。

図１に示すように、これら正面側スペーサ用貫通孔４０、４０、背面側スペーサ用貫通孔４２、４２には、それぞれ絶縁体製のスペーサ４４が取り付けられている。これらスペーサ４４は、図１（ｂ）に示すように、正面側部４ａ及び背面側部４ｂの上面に配置される上側環状部４４ａと、正面側部４ａ及び背面側部４ｂの下面に配置される下側環状部４４ｂとからなり、下側環状部４４ｂの個数を調整することによって、底面シールド板２とシャーシまたはプリント基板４６との距離、即ち、絶縁距離を調整することができる。このスペーサ４４としては、例えば特開２０１０−１０１４０１号公報に開示されているものを使用することができる。なお、図示していないが、上側環状部４４ａに挿通され、正面側スペーサ用貫通孔４０、４０または背面側スペーサ用貫通孔４２、４２を通って下側環状部４４ｂに挿通されたネジをシャーシまたはプリント基板４６を貫通させて、シャーシまたはプリント基板４６の外面側に突出させ、この突出端にナットを螺合させることによって、シャーシまたはプリント基板４６にシールドケースを固定している。

正面側スペーサ用貫通孔４０、４０が形成されている正面側部４ａは、図１（ａ）に示すように、その両側には側面シールド板８、１０は存在しないので、これらスペーサ４４を正面側スペーサ用貫通孔４０、４０に容易に取り付けることができる。

背面側スペーサ用貫通孔４２、４２が形成されている背面側部４ｂは、側面シールド板８、１０、背面シールド板１２によって囲われており、なんら対策を講じないと、スペーサ４４、特に上側環状部４４ａの取付が困難となる。もし、シールドケースの上部から上側環状部４４ａを容易に挿入できるようにしようとすると、巻線部１ｂと背面シールド板１２との間に大きな空間が形成できるように、底面シールド板２を大きくしなければならず、シールドケースが大きく重いものとなる。そこで、図３に示すように、背面シールド板１２の背面側スペーサ用貫通孔４２、４２の近傍を欠除させて窓４８が形成されている。また、図４に示すように、側面シールド板８、１０の背面側スペーサ用貫通孔４２、４２の近傍にも窓５０が形成されている。これら窓４８、５０は連通している。これら窓４８、５０を利用して、図１（ａ）に矢印で示すように側方または後方から上側環状部４４ａを背面側スペーサ用貫通孔４２、４２上に容易に配置することができる。

このシールドケースは、図５に示すように、例えば金属板をプレスして、このプレスされた金属板を折り曲げ、側面シールド板８、１０と背面シールド板１２との接触部分を溶着することによって製造される。

このようにして製造されたシールドケースに巻線部品１を配置して、図１に示すように直立支持突起１６によって巻線部品１を支持し、ワニスに漬して隙間を無くし、側面シールド板８、１０間をボルト２８とナット３４で締め付けて、シールドケースと巻線部品１とを一体化する。図示していないが、ボルト２８と２つの巻線部１ｂとの間などの必要な箇所には金属同士が直接に接触することが無いように、シートなどの絶縁材を配置して、絶縁している。巻線部品１は、ネジなどで固定しなくても、側面シールド板８、１０の押圧力とワニスの接着力とにより固定されている。万一、運搬時に強い衝撃がシールドケースに与えられても、側面シールド板８、１０を固定しているボルト２８が巻線部品１の上方に位置しているので、シールドケースの上方から巻線部品１が飛び出すことはないし、押さえ板３６、３６が設けられているので、巻線部品１が正面から飛び出すこともない。

このようにシールドケースに取り付けられた巻線部品を以下リアクトルと称するが、このリアクトルを、絶縁距離を保ちつつ、図１（ｂ）に示すようにシャーシまたはプリント基板４６に取り付けるために、スペーサ４４を正面側スペーサ用貫通孔４０及び背面側スペーサ用貫通孔４２に取り付けるが、上述したように必要な絶縁距離を得るために下側環状部４４ｂの個数を調整する。また、背面側スペーサ用貫通孔４２に上側環状部４４ａを取り付けるために、図１（ａ）に矢印で示すように窓４８、５０を利用する。この窓４８、５０を設けたことにより、巻線部１ｂと背面シールド板１２とを接近させることができ、シールドケースを小型化することができ、かつ軽量化することができた。

このようにシャーシまたはプリント基板にリアクトルを取り付けて、巻線部１ｂに通電すると、巻線部１ｂが磁束を発生する。このとき背面シールド板１２と側面シールド板８との間、背面シールド板１２と側面シールド板１０との間に、溶着部１４が形成され、これらが一体化されているので、コア１ａと背面シールド板１２との空間に漏洩した磁束は、背面シールド板１２にとらえられ、溶着部１４を通り、側面シールド板８、１０に入り、側面シールド板８、１０からコア１ａに戻る。このように、溶着部１４によって背面シールド板１２と側面シールド板８、１０の少なくとも一部とが磁気的に結合されているので、背面シールド板１２、側面シールド板８、１０及びコア１ａによって磁束の閉ループが形成されて、漏れ磁束がコア１に戻されるので、漏れ磁束による外部への影響を防止することができ、例えば図１（ａ）に示すように背面シールド板１２の近傍に一点鎖線で示すようにキャビネットが配置されていても、漏れ磁束の影響によってキャビネットが振動して騒音が発生したり、発熱したりすることはない。

また、スペーサによって充分な絶縁距離をシャーシまたはプリント基板とリアクトルとの間に保っているので、このリアクトルと共に使用されるスイッチング素子が高い周波数でオンオフを繰り返しても、シャーシやプリント基板４６が振動することはない。

また、シールドケースは、上面及び正面が開放されているので、巻線部品１を上方及び正面から冷却することができ、その上、側面シールド８、１０に冷却用貫通孔３８が形成されているので、巻線部品１の側面からも冷却することができる。冷却用貫通孔３８は、溶着部１４が形成されている部分よりも低い位置に設けられているので、冷却用貫通孔３８からの漏れ磁束はわずかである。

上記の実施形態では、巻線部品１は、２つの巻線部を有するものとしたが、これに限ったものではなく、１つの巻線部を有するもの或いは、３つ以上の巻線部を有するものとすることもできる。

また、上記の実施形態では、溶着部１４は、背面シールド板１２と側面シールド板８との一部と、背面シールド板１２と側面シールド板１０との一部とに形成したが、背面シールド板１２と側面シールド板８との接近している全域及び背面シールド板１２と側面シールド板１０との接近している全域に形成することもできる。この場合、磁束がシールド板の一部に集中せず、シールド板の部分的な温度上昇を抑制することができる。

なお、溶着部１４によって、背面シールド板１２と側面シールド板８との一部と、背面シールド板１２と側面シールド板１０との一部を磁気的に結合したが、溶着部１４を形成する以外の手法、例えばカシメやネジ止めによって磁気的に結合することもできる。

上記の実施形態では、押さえ板３６を形成したが、これは省略することもできる。また、ナット３４を用いてボルト２８を固定したが、ナット３４を省略し、側面シールド板１０の貫通孔３２に雌ねじを刻設し、これにボルト２８を螺合させることもできる。また、底面シールド板２では、中央部４ｃよりも正面側部４ａ及び背面側部４ｂを低い高さ位置に形成したが、これらが同じ高さ位置にあるように形成することもできる。直立支持突起１６を設けたが、これを除去し、巻線部１を底面シールド板２に直接に配置することもできる。

１ 巻線部品
２ 底面シールド板
２ａ ２ｂ 側縁（第１及び第２の縁）
２ｃ 背面縁（第３の縁）
２ｄ 正面縁（第４の縁）
８ １０ 側面シールド板（第１及び第２のシールド板）
１２ 背面シールド板（第３のシールド板）
１４ 溶着部（接合部）

Claims (4)

1. 互いにほぼ平行に配置された第１及び第２の縁と、これら第１及び第２の縁とほぼ直交し互いに平行な第３及び第４の縁を有する概略矩形の底面シールド板と、
   第１及び第２の縁それぞれに形成され、前記底面シールド板に対してほぼ直角なほぼ矩形の第１及び第２のシールド板と、
   第３の縁に形成され、前記底面シールド板に対してほぼ直角で、両縁が第１及び第２のシールド板間に接近して設けられ、前記底面シールド板と第１及び第２のシールド板とで磁束発生手段を囲う空間を形成するほぼ矩形の第３のシールド板と、
   第１及び第３のシールド板の接近している部位の少なくとも一部を磁気的に結合し、第２及び第３のシールド板の接近している部位の少なくとも一部を磁気的に結合する接合部とを
   具備するシールドケース。
2. 請求項１記載のシールドケースにおいて、前記底面シールド板の第３縁の近傍でかつ第１及び第２のシールド板それぞれの近傍に、前記底面シールド板の上下両面に配置される第３縁側の絶縁性スペーサの取り付け用孔が形成され、これらスペーサの近傍の第１乃至第３のシールド板が欠除され、
   前記底面シールド板の第４の縁は、第１及び第２のシールド板における第３のシールド板と反対側の縁よりも外方に突出し、この突出縁の第１及び第２のシールド板側それぞれに、前記底面シールド板の上下両面に配置される第４縁側の絶縁性スペーサの取り付け用孔が形成されているシールドケース。
3. 請求項２記載のシールドケースにおいて、前記底面シールド板における前記第３縁側のスペーサの取り付け用孔が形成されている部位を含む部分及び前記第４縁側のスペーサの取り付け用孔が形成されている部位を含む部分は、前記底面シールド板の他の部分よりも下側の位置に位置するシールドケース。
4. 請求項１記載のシールドケースにおいて、第１及び第２のシールド板の内面に前記磁束発生手段の両端を接触させるように、第１のシールド板の外面から第２のシールド板の外面まで前記磁束発生手段の上方を通過させて貫通させたボルトを具備する締結手段を設けたシールドケース。
   

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