JP2015153735A

JP2015153735A - ノイズ抑制ケーブル、コア組立体及び電気機器

Info

Publication number: JP2015153735A
Application number: JP2014029737A
Authority: JP
Inventors: 克俊中谷; Katsutoshi Nakatani; 陽介角; Yosuke Sumi; 賢司安嶋; Kenji Yasujima; 秋元　克弥; Katsuya Akimoto; 克弥秋元; 千綿　直文; Naofumi Chiwata; 直文千綿; 寛沖川; Hiroshi Okikawa; 康晴武藤; Yasuharu Muto
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-08-24
Also published as: US9508468B2; EP2911490A2; EP2911490B1; US20150235738A1; EP2911490A3

Abstract

【課題】放射ノイズを抑制するとともに、放射ノイズの出射方向を制御可能なノイズ抑制ケーブルを提供する。【解決手段】ノイズ抑制ケーブル１は、電線と、軸方向に沿う１対の第１の面８１ａ、８１ｂ、及び第１の面８１ａから突出する凸部８１１を有する第１の磁性体８１と、第１の磁性体８１と１対の第１の面８１ａ、８１ｂに１対の第２の面８２ａ、８２ｂを接触させて管状の形状を形成し、電線の周囲に設けられる第２の磁性体８２とを備え、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２は、外力を受けて第１の磁性体８１の凸部８１１に圧縮応力を発生させて凸部８１１の比透磁率を低下させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ノイズ抑制ケーブル、コア組立体及び電気機器に関する。

従来、ケーブルからの放射ノイズを抑制するため、信号線と、信号線の外側に設けられた誘電体層と、誘電体層の外側に設けられたシールド層と、シールド層の外側に設けられ、フェライトを含有した材料で形成された磁性体層とを備えたノイズ抑制ケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来、電線の断線を検出するため、電圧値を検出する電圧検出部と、電力供給部の電源投入時に電圧検出部により検出された電圧値を記憶する電圧記憶部と、電圧記憶部に記憶された電圧値と電圧検出部により検出された電圧とを比較することで、電力供給部から電力受給部までの間における異常を検出する異常検出部とを備えた断線検出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平６−１８１０１２号公報特開２０１２−２５５７４７号公報

しかし、特許文献１に記載のノイズ抑制ケーブルは、放射ノイズを抑制することが可能ではあるが、放射ノイズの出射方向を制御することはできない。このため、当該ノイズ抑制ケーブルの信号線の断線検出をするためには、特許文献２に記載の断線検出装置等が必要となり、信号線の断線を検出するための構成及び処理が複雑になるという問題がある。

したがって、本発明の目的は、放射ノイズを抑制するとともに、放射ノイズの出射方向を制御可能なノイズ抑制ケーブル及びそれに用いられるコア組立体を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、放射ノイズを抑制するとともに、簡素な構成で信号線の断線を検出することができる電気機器を提供することにある。

本発明の一態様は、上記課題を解決するため、電線と、軸方向に沿う１対の第１の面、及び前記第１の面から突出する凸部を有する第１の磁性体と、前記第１の磁性体と前記１対の第１の面に１対の第２の面を接触させて管状の形状を形成し、前記電線の周囲に設けられる第２の磁性体とを備え、前記第１の磁性体及び前記第２の磁性体は、外力を受けて前記第１の磁性体の前記凸部により圧縮応力を発生させて前記凸部の比透磁率を低下させる、ノイズ抑制ケーブルを提供する。

前記第２の磁性体は、前記凸部に対応する凹部を前記第２の面に有し、前記凸部の前記第１の面からの高さは、前記凹部の前記第２の面からの深さよりも大きいことが好ましい。前記第１の磁性体は、前記１対の第１の面の一方に前記凸部を有し、前記第２の磁性体は、前記１対の第２の面の一方に前記凹部を有する構成でもよい。

また、本発明の他の形態は、上記課題を解決するため、前記ノイズ抑制ケーブルに用いられる第１及び第２の磁性体を備えた、コア組立体を提供する。

また、本発明の他の形態は、上記課題を解決するため、前記ノイズ抑制ケーブルと、前記ノイズ抑制ケーブルから出射される磁束を検出する検出素子と、前記ノイズ抑制ケーブル及び検出素子が実装される基板とを備えた、電気機器を提供する。

本発明によれば、放射ノイズを抑制するとともに、簡素な構成で信号線の断線を検出することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制ケーブルの概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、コア組立体の組立前の要部を示し、（ａ）は、横断面図、（ｂ）は、斜視図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る制御基板の上面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制ケーブルの概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

このノイズ抑制ケーブル１は、複数（本実施の形態では７本）の導体が撚り合わせて構成された内部導体２と、複数の内部導体２の周囲を被覆して絶縁する絶縁層３と、絶縁層３の周囲に形成された外部導体層４と、外部導体層４の周囲に形成された樹脂テープ層５と、樹脂テープ層５の周囲に形成された磁性体テープ層６と、磁性体テープ層６の周囲に形成された樹脂等からなる絶縁保護層としてのシース７と、シース７の周囲に設けられたコア組立体８と、ねじ９１を締め付けることによりコア組立体８をシース７に固定する１対の固定具９Ａ、９Ｂとを備える。なお、内部導体２、絶縁層３、外部導体層４、樹脂テープ層５、磁性体テープ層６及びシース７は、電線の一例である。

内部導体２は、銅合金等の金属で形成された信号線であり、例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの信号を伝送する。なお、内部導体２は、単線でもよい。また、内部導体２のそれぞれの導体を被覆してもよい。絶縁層３は、例えば、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル重合体、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等により押出成形で形成される。

外部導体層４は、例えば、銅合金等の金属で形成された細線を編組して形成され、ノイズ抑制ケーブル１が接続した機器等のグランドに接続される。

樹脂テープ層５は、例えば、樹脂テープを外部導体層４の周囲にノイズ抑制ケーブル１の長手方向に渡って巻き付けることにより形成される。樹脂テープには、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン系樹脂等の樹脂からなるテープを用いることができる。

シース７は、例えば、絶縁層３と同様に、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル重合体、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等により押出成形で形成される。なお、シース７及び絶縁層３は、熱収縮チューブ等により形成してもよい。

固定具９Ａは、略Ｃ字形状を有する本体９０ａと、本体９０ａの両端に設けられた座部９０ｂとを備える。座部９０ｂには、ねじ９１を通す穴（図示せず）が形成されている。固定具９Ｂは、略Ｃ字形状を有する本体９０ａと、本体９０ａの両端に設けられた座部９０ｃとを備える。座部９０ｃには、ねじ９１が締結されるねじ穴（図示せず）が形成されている。固定具９Ａ、９Ｂは、例えば炭素鋼等の金属により形成されている。

（コア組立体）
図３は、コア組立体８の組立前の要部を示し、（ａ）は、横断面図、（ｂ）は、斜視図である。コア組立体８は、例えば断面が略円筒状の形状を有し、略円筒状の軸方向に沿う１対の第１の面８１ａ、８１ｂと１対の第２の面８２ａ、８２ｂで２つに分割される。コア組立体８は、略弧状に形成された第１の磁性体８１と同じく略弧状に形成された第２の磁性体８２とが第１及び第２の面８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂで組み合わされて形成される。なお、コア組立体８の断面形状は、管状であればよく、例えば矩形等の多角形や矩形の角を丸めた形状でもよい。

第１及び第２の磁性体８１、８２は、放射ノイズを抑制するため、保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性体材料からなるものが好ましい。軟磁性体材料として、例えば、Ｃｏ基アモルファス合金、Ｆｅ基アモルファス合金等のアモルファス合金や、Ｍｎ−Ｚｎ基フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等のフェライトや、Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）、Ｆｅ−Ｓｉ系合金（珪素鋼）等の軟磁性金属等を用いることができる。第１及び第２の磁性体８１、８２は、例えば、上記の軟磁性体材料の粉末を成型し、成型したものを焼結することにより作製される。

第１の磁性体８１は、断面三角形状を有して第１の面８１ａから突出する複数（本実施の形態では６つ）の凸部８１１を有する。第２の磁性体８２は、第１の磁性体８１の複数の凸部８１１に対応する断面三角形状の複数（本実施の形態では６つ）の凹部８２１を第２の面８２ａに有する。なお、凸部８１１の形状は、円錐、円柱や角柱等であってもよい。

凸部８１１及び凹部８２１は、コア組立体８の軸方向に沿って複数列（本実施の形態では２列）間隔を置いて形成されている。凸部８１１は、第１の面８１ａからの高さｈ_１が凹部８２１の第２の面８２ａからの深さｈ_２よりも大きい形状を有する。凸部８１１の高さｈ_１と凹部８２１の深さｈ_２との差は、約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。なお、凸部８１１及び凹部８２１は、第１及び第２の面８１ａ、８２ａに１つ又は７つ以上形成されてもよい。また、第１及び第２の面８１ｂ、８２ｂにも凸部８１１及び凹部８２１を形成してもよい。なお、凸部８１１及び凹部８２１をコア組立体８の軸方向に沿って連続して形成してもよい。

コア組立体８は、例えば以下のように組み立てられる。まず、ノイズ抑制ケーブル１のシース７の所定の位置を第１の磁性体８１と第２の磁性体８２とで挟む。次に、固定具９Ａ、９Ｂで第１及び第２の磁性体８１、８２の外周面を挟み、ねじ９１を締め付ける。これにより、固定具９Ａ、９Ｂにより第１及び第２の磁性体８１、８２同士が互いに接近する方向に押し付けれ、第１の磁性体８１の凸部８１１が第２の磁性体８２の凹部８２１に収まる。さらにねじ９１を締め付けると、第１の面８１ａ、８１ｂと第２の面８２ａ、８２ｂとが接触し、凸部８１１及び凹部８２１に圧縮応力が発生する。圧縮応力が発生した凹部８２１及び凸部８１１は、第１及び第２の磁性体８１、８２の圧縮応力が発生していない部分よりも比透磁率が低下する。

（ノイズ抑制ケーブルの作用）
次に、ノイズ抑制ケーブル１の作用について説明する。ノイズ抑制ケーブル１の内部導体２が例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの信号を伝送すると、内部導体２が伝送する信号は、コア組立体８内部の円周方向に磁束を発生させる。

コア組立体８に発生した磁束の一部は、第１及び第２の磁性体８１、８２の比透磁率が低下した領域からコア組立体８の法線方向、すなわち、一方の第１及び第２の面８１ａ、８２ａから図１に示すＢ方向に出射する。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）電線に装着したコア組立体８の一部に圧縮応力を発生させて比透磁率を低下させることにより、その比透磁率が低下した部分から磁束（放射ノイズ）を外部に出射することができる。すなわち、コア組立体８から出射する放射ノイズの方向を制御することが可能になる。
（２）凸部８１１及び凹部８２１を一方の第１及び第２の面８１ａ、８２ａに設けることにより、一方の第１及び第２の面８１ａ、８２ａからコア磁束を出射させるとともに、他方の第１及び第２の面８１ｂ、８２ｂから磁束がコア組立体８から漏れないように磁束を制御することが可能になる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る制御基板を示す上面図である。本実施の形態の制御基板１０は、第１の実施の形態に係るノイズ抑制ケーブル１が実装されたものである。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

本実施の形態の制御基板１０は、例えば電気機器に搭載され、電気機器の各部を制御する。この制御基板１０は、図示しない記憶部に格納されたプログラムに基づいて所定の処理を実行するＣＰＵ１１と、制御基板１０にノイズ抑制ケーブル１を接続する接続部１２と、ノイズ抑制ケーブル１のコア組立体８から出射される磁束を検出する磁気センサ１３と、ＣＰＵ１１、接続部１２、磁気センサ１３及びノイズ抑制ケーブル１が実装されるプリント基板１００とを備える。ノイズ抑制ケーブル１の接続部１２と反対側の端部には、例えば図示しない電子機器が接続されている。なお、磁気センサ１３は、検出素子の一例である。

磁気センサ１３は、コア組立体８の一方の第１及び第２の面８１ａ、８２ａ側に配置され、ＣＰＵ１１は、他方の第１及び第２の面８１ｂ、８２ｂ側に配置されている。

（制御基板の動作）
次に、制御基板１０の動作の一例について説明する。

ＣＰＵ１１は、所定の処理を実装する際に、接続部１２を介してノイズ抑制ケーブル１に信号を送信するとともに、ノイズ抑制ケーブル１を介して他の電子機器等から送信された信号を受信する。

磁気センサ１３は、コア組立体８の第１及び第２の面８１ａ、８１ｂから出射した磁束Ｃに基づく磁束密度を検出し、検出結果をＣＰＵ１１に出力する。

ＣＰＵ１１は、磁気センサ１３が検出した磁束密度と磁束密度の閾値とを比較し、検出した磁束密度が閾値よりも低いと判断した場合、ノイズ抑制ケーブル１に信号が流れていないと判定し、検出した磁束密度が閾値よりも高いと判断した場合、ノイズ抑制ケーブル１に信号が流れていると判定する。ＣＰＵ１１は、ノイズ抑制ケーブル１に信号を出力しているのに関わらず、磁気センサ１３によってノイズ抑制ケーブル１に信号が流れていることを検出できない場合、ノイズ抑制ケーブル１の内部導体２の断線や接続部１２等の故障が生じていると判断する。

ＣＰＵ１１は、ノイズ抑制ケーブル１の内部導体２の断線や接続部１２等の故障が生じていると判断すると、図示しない画面等に断線や故障が発生していることを表示する。なお、ブザー等により断線や故障が発生していることを報知してもよい。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）制御基板１０にコア組立体８を有するノイズ抑制ケーブル１を実装することにより、ノイズ抑制ケーブル１から発生する磁束に基づいてノイズ抑制ケーブル１の内部導体２の断線や接続部１２等の故障を検出することができる。
（２）ノイズ抑制ケーブル１から発生する磁束（放射ノイズ）の方向を制御することにより、磁気センサ１３の反対側に配置されたＣＰＵ１１等を磁束に晒すことを抑制できる。
（３）部品点数が少ない簡素な構成で、放射ノイズを抑制するとともに、ノイズ抑制ケーブル１の内部導体２の断線や接続部１２等の故障を検出することができる。

［変形例］
本発明の実施の形態は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、ノイズ抑制ケーブル１は、樹脂テープ層５及び磁性体テープ層６を有しないものであってもよい。

また、第２の磁性体８２が凹部８２１を有さず、第１の磁性体８１の凸部８１１が第１の面８１ａから約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ突出する構成としてもよい。

また、第２の実施の形態において、磁気センサ１３が検出した磁束密度に基づいて、ノイズ抑制ケーブル１から発生する放射ノイズのノイズレベルを検出する構成としてもよい。

また、ノイズ抑制ケーブル１の接続部１２と反対側の端部に例えばアンテナを接続し、制御基板１０は、アンテナが受信した電波を入力するとともに、アンテナに電力を供給する構成としてもよい。これにより、磁気センサ１３が電波に基づく磁束密度を検出した結果により、ノイズ抑制ケーブル１の内部導体２の断線等を検出することができる。

１…ノイズ抑制ケーブル、２…内部導体、３…絶縁層、４…外部導体層、５…樹脂テープ層、６…磁性体テープ層、７…シース、８…コア組立体、９Ａ、９Ｂ…固定具、１０…制御基板、１１…ＣＰＵ、１２…接続部、１３…磁気センサ、８１ａ、８２ａ…第１の面、８１ｂ、８２ｂ…第２の面、８１…第１の磁性体、８２…第２の磁性体、９０ａ、９０ｂ…本体、９０ｃ、９０ｄ…座部、９１…ねじ、１００…基板、８１１…凸部、８２１…凹部

Claims

電線と、
軸方向に沿う１対の第１の面、及び前記第１の面から突出する凸部を有する第１の磁性体と、
前記第１の磁性体と前記１対の第１の面に１対の第２の面を接触させて管状の形状を形成し、前記電線の周囲に設けられる第２の磁性体とを備え、
前記第１の磁性体及び前記第２の磁性体は、外力を受けて前記第１の磁性体の前記凸部に圧縮応力を発生させて前記凸部の比透磁率を低下させる、
ノイズ抑制ケーブル。
前記第２の磁性体は、前記凸部に対応する凹部を前記第２の面に有し、
前記凸部の前記第１の面からの高さは、前記凹部の前記第２の面からの深さよりも大きい請求項１に記載のノイズ抑制ケーブル。
前記第１の磁性体は、前記１対の第１の面の一方に前記凸部を有し、
前記第２の磁性体は、前記１対の第２の面の一方に前記凹部を有する、
請求項２に記載のノイズ抑制ケーブル。
請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズ抑制ケーブルに用いられる前記第１及び第２の磁性体を備えた、
コア組立体。
請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズ抑制ケーブルと、
前記ノイズ抑制ケーブルから出射される磁束を検出する検出素子と、
前記ノイズ抑制ケーブル及び検出素子が実装される基板と、
を備えた電気機器。