JP2016197510A - 磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難い磁気シールドケーブルを製造することができる磁気シールドを作製するための磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブルを提供する。【解決手段】導体素線１０１と、導体素線１０１の周囲に形成されている磁気遮蔽層１０２と、を備えており、磁気遮蔽層１０２は、磁性体粉層１０４が内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とで挟み込まれて形成されている磁気シールド素線１００である。導体素線１０１の周囲に内側未硬化塗膜層を形成する第一の工程と、内側未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉層１０４を形成する第二の工程と、磁性体粉層の周囲に外側未硬化塗膜層を形成する第三の工程と、内側未硬化塗膜層と外側未硬化塗膜層とを硬化させて内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とを形成する第四の工程と、を備えている磁気シールド素線の製造方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、外来雑音の発生原因となる外部磁界の影響を軽減する磁気シールドを作製するための磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブルに関する。

コンピュータ等の電子機器においては、外来雑音の発生原因となる外部磁界の影響を軽減するための磁気シールドが使用されている。磁気シールドは、本来は信号線に到達するはずの磁束を、自身に引き寄せて迂回させることにより、外来雑音の発生原因となる外部磁界の影響を軽減している。

従来、磁気シールドとしては、例えば、酸化鉄を主成分とする磁性セラミックスで形成されていると共に電線が挿通される中空部を有している円筒形状又は円環形状の外形を呈しているフェライトコア（例えば、特許文献１を参照）、及びベースとなる樹脂組成物に磁性体粉を含有させた磁性樹脂組成物が電線の周囲に押出被覆されて形成されている磁性樹脂層（例えば、特許文献２，３を参照）が知られている。

実用新案登録第３１７２３４３号公報 特開２００４−１５８３２８号公報 特開平１１−８６６４１号公報

しかしながら、フェライトコアは柔軟性が皆無であることから、フェライトコアを電子機器等が接続される電線の端末部等に装着することにより、電線の端末部等における可撓性や耐屈曲性が損なわれるため、例えば、フェライトコアの根元で電線の屈曲等に伴う応力集中が起きて電線が断線し易くなる。

磁性樹脂層はフェライトコアと比較して柔軟性が高いことから、磁性樹脂層を採用しても電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難いが、磁性体粉等を含有する樹脂組成物を押出機で押し出す場合は、押出機のスクリュが磁性体粉により破損したりスクリュ表面の鍍金が剥がれて磁性樹脂組成物中に異物として混入する虞がある。また、スクリュを頻繁に交換する必要があり、押出機を長時間に亘って連続稼働させることができず、生産性に問題がある。

そこで、本発明の目的は、電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難い磁気シールドケーブルを製造することができる磁気シールドを作製するための磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブルを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、導体素線と、前記導体素線の周囲に形成されている磁気遮蔽層と、を備えており、前記磁気遮蔽層は、磁性体粉層が塗膜層で挟み込まれて形成されている磁気シールド素線である。

前記磁性体粉層は、ファインメット（登録商標）で形成されており、前記塗膜層は、紫外線硬化型樹脂塗料や熱硬化型樹脂塗料で形成されていることが好ましい。

前記磁気遮蔽層は、磁性体粉層が塗膜層で繰り返し挟み込まれて形成されていることが好ましい。

また、本発明は、前記磁気シールド素線の製造方法であって、前記導体素線の周囲に塗料を塗布して未硬化塗膜層を形成する第一の工程と、前記未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉を付着させて前記磁性体粉層を形成する第二の工程と、前記磁性体粉層の周囲に塗料を塗布して更に未硬化塗膜層を形成する第三の工程と、前記未硬化塗膜層を全て硬化させて前記塗膜層を形成する第四の工程と、を備えている磁気シールド素線の製造方法である。

前記第二の工程と前記第三の工程とを繰り返すことが好ましい。

また、本発明は、前記磁気シールド素線が編み込まれて形成されている磁気シールド編組スリーブである。

また、本発明は、前記磁気シールド素線とスフ糸とが編み込まれて形成されている磁気シールド編組スリーブである。

また、本発明は、前記磁気シールド素線が編み込まれて形成されている磁気編組シールド又は前記磁気シールド素線が巻き付けられて形成されている磁気横巻シールドを備えている磁気シールドケーブルである。

本発明によれば、電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難い磁気シールドケーブルを製造することができる磁気シールドを作製するための磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブルを提供することができる。

第一の実施の形態に係る磁気シールド素線を示す断面図である。 第二の実施の形態に係る磁気シールド素線を示す断面図である。 第三の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブを示す断面図である。 第四の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブを示す断面図である。 第五の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを示す断面図である。 第六の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを示す断面図である。 第七の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。

最初に、第一の実施の形態に係る磁気シールド素線を説明する。

図１に示す通り、第一の実施の形態に係る磁気シールド素線１００は、磁気シールド（例えば、磁気編組シールドや磁気横巻シールド）を作製するための素線であり、導体素線１０１と、導体素線１０１の周囲に形成されている磁気遮蔽層１０２と、磁気遮蔽層１０２の周囲に形成されている被覆層１０３と、を備えている。

このうち、磁気遮蔽層１０２は、一層の磁性体粉層１０４が二層の塗膜層（内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６）で挟み込まれて形成されており、磁気シールド素線１００を使用して磁気シールドを作製した時に外来雑音の発生原因となる外部磁界の影響を軽減する役割を果たす。

この磁気シールド素線１００は、導体素線１０１の周囲に塗料を塗布して未硬化塗膜層（内側未硬化塗膜層）を形成する第一の工程と、内側未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉を付着させて磁性体粉層１０４を形成する第二の工程と、磁性体粉層１０４の周囲に塗料を塗布して更に未硬化塗膜層（外側未硬化塗膜層）を形成する第三の工程と、内側未硬化塗膜層を硬化させて内側塗膜層１０５を形成すると共に外側未硬化塗膜層を硬化させて外側塗膜層１０６を形成する第四の工程と、を経て製造されている。

即ち、磁気シールド素線１００を製造する際は、所定の送出速度（例えば、２００ｍ／分）で導体素線１０１を連続して送り出しながら、導体素線１０１の表面に内側未硬化塗膜層と磁性体粉層１０４と外側未硬化塗膜層とを順番に形成し、しかる後、内側未硬化塗膜層と外側未硬化塗膜層とを同時に硬化させて内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とを形成することにより、磁気遮蔽層１０２を容易に形成することができるため、磁気シールド素線１００を短時間で大量に製造することができる。

導体素線１０１は、導電性が高い銅や銅合金等で形成されており、磁気シールド素線１００を使用して磁気シールドを作製した時に外来雑音の原因となる外部電磁波の影響を軽減する役割を果たす。

被覆層１０３は、耐傷性等が高いエナメル塗料等で形成されており、磁気シールド素線１００を使用して磁気シールドを作製した時に磁気シールド素線１００の相互接触等による磁気シールド素線１００の損傷等を防止するジャケットとしての役割を果たすが、磁気シールド素線１００の損傷等が起こり難い用途においては不要である。

磁性体粉層１０４は、層厚が５μｍ以上１０μｍ以下程度であり、日立金属株式会社製のファインメット（登録商標）等の磁気遮蔽性能が高い材料で形成されていることが好ましい。

内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６は、層厚が５μｍ以上１０μｍ以下程度であり、紫外線硬化型樹脂塗料（例えば、ウレタンアクリレート樹脂塗料、エポキシアクリレート樹脂塗料、シリコーン樹脂塗料、シリコーンアクリレート樹脂塗料、又はポリエステルアクリレート樹脂塗料）や熱硬化型樹脂塗料（例えば、ポリウレタン樹脂塗料）等の未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高く硬化時において柔軟性が高い塗料で形成されていることが好ましい。

これらにより、磁気シールド素線１００の細径化を実現することができると共に磁気シールド素線１００の可撓性を高めることが可能となる。

なお、ファインメット（登録商標）等の磁性体粉は、微小円筒形状の外形を呈しており、その配向を揃えて磁束が通過する磁路を最適化することにより、磁気遮蔽性能を最大限に発揮することができるが、前述の通り、磁気シールド素線１００を製造する際は、導体素線１０１を連続して送り出しながら磁気遮蔽層１０２を形成するため、その時の慣性力で磁性体粉の配向を揃えることができる。

ここで、内側塗膜層１０５は、未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高い塗料で形成されている必要があるが、外側塗膜層１０６は、必ずしも未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高い塗料で形成されている必要はない。

内側塗膜層１０５が未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高い塗料で形成されていない場合は、内側未硬化塗膜層に付着する磁性体粉の量が少なくなり、磁気遮蔽層１０２における磁気遮蔽性能が低下する虞があるが、外側塗膜層１０６が未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高い塗料で形成されていない場合であっても、内側未硬化塗膜層に付着する磁性体粉の量は変わらないため、磁気遮蔽層１０２における磁気遮蔽性能が低下する虞はないからである。

但し、外側塗膜層１０６が未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高い塗料で形成されていない場合は、外側塗膜層１０６の形成方法によっては、磁性体粉層１０４の表面に塗料を均一に塗布することができず、磁性体粉層１０４を内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とで挟み込むことが困難となる虞がある。

更に、外側塗膜層１０６は、硬化時において内側塗膜層１０５に対する密着性が高く、また内側塗膜層１０５と同時に硬化させることができる塗料で形成されていることが好ましい。

外側塗膜層１０６が硬化時において内側塗膜層１０５に対する密着性が高い塗料で形成されていない場合は、内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６との間に空間が形成されることがあり、その空間内で磁性体粉が移動して磁気遮蔽層１０２における磁性体粉の分布が偏る虞があるからである。

また、外側塗膜層１０６が内側塗膜層１０５と同時に硬化させることができる塗料で形成されていない場合は、内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とを別々に硬化させる必要があるため、磁気遮蔽層１０２の形成に時間が掛かり磁気シールド素線１００の製造歩留が低下するからである。

なお、外側塗膜層１０６が硬化時において内側塗膜層１０５に対する密着性が高い塗料で形成されている場合は、内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６とが密着してその間に磁性体粉が埋設されるため、磁気遮蔽層１０２における磁性体粉の分布を固定することができ、磁気シールド素線１００の屈曲に伴って磁気遮蔽層１０２における磁性体粉の分布が偏ることを防止することができる。

次に、第二の実施の形態に係る磁気シールド素線を説明する。

図２に示す通り、第二の実施の形態に係る磁気シールド素線２００は、磁気シールドを作製するための素線であり、導体素線１０１と、導体素線１０１の周囲に形成されている磁気遮蔽層２０１と、磁気遮蔽層２０１の周囲に形成されている被覆層１０３と、を備えている。

磁気遮蔽層２０１は、二層の磁性体粉層（内側磁性体粉層２０２と外側磁性体粉層２０３）が三層の塗膜層（内側塗膜層１０５と中間塗膜層２０４と外側塗膜層１０６）で繰り返し挟み込まれて形成されている。

この磁気シールド素線２００は、導体素線１０１の周囲に塗料を塗布して内側未硬化塗膜層を形成する第一の工程と、内側未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉を付着させて内側磁性体粉層２０２を形成する第二の工程と、内側磁性体粉層２０２の周囲に塗料を塗布して未硬化塗膜層（中間未硬化塗膜層）を形成する第三の工程と、中間未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉を付着させて外側磁性体粉層２０３を形成する第四の工程と、外側磁性体粉層２０３の周囲に塗料を塗布して外側未硬化塗膜層を形成する第五の工程と、内側未硬化塗膜層を硬化させて内側塗膜層１０５を形成し、中間未硬化塗膜層を硬化させて中間塗膜層２０４を形成し、且つ、外側未硬化塗膜層を硬化させて外側塗膜層１０６を形成する第六の工程と、を経て製造されている。

即ち、磁気シールド素線２００は、磁気シールド素線１００を製造する際の第二の工程と第三の工程とを繰り返すことにより、内側磁性体粉層２０２と外側磁性体粉層２０３とが内側塗膜層１０５と中間塗膜層２０４と外側塗膜層１０６とで繰り返し挟み込まれて形成されている磁気遮蔽層２０１を備えており、磁気シールド素線１００と比較して、磁気遮蔽層１０２の代替として磁気遮蔽層２０１を備えている点のみで相違している。

中間塗膜層２０４は、内側塗膜層１０５や外側塗膜層１０６と同様の理由により、層厚が５μｍ以上１０μｍ以下程度であり、紫外線硬化型樹脂塗料や熱硬化型樹脂塗料等の未硬化時において磁性体粉に対する付着性が高く硬化時において柔軟性が高い塗料で形成されていることが好ましい。

また、中間塗膜層２０４は、外側塗膜層１０６と同様の理由により、硬化時において内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６に対する密着性が高く、また内側塗膜層１０５と外側塗膜層１０６と同時に硬化させることができる塗料で形成されていることが好ましい。

次に、第三の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブを説明する。

図３に示す通り、第三の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブ３００は、磁気シールド素線１００や磁気シールド素線２００が編み込まれて形成されており、例えば、同軸ケーブルにおいて、磁気シールドと電磁シールドとを兼ねる外部導体として使用される。

なお、磁気遮蔽層１０２や被覆層１０３は半田熱（例えば、２８０℃以上３００℃以下程度）で充分に溶融させることができるため、磁気シールド編組スリーブ３００をグランド端子等に半田接続することにより、磁気シールド編組スリーブ３００を容易に接地することができる。

この磁気シールド編組スリーブ３００は、柔軟性が高いため、電線に装着しても電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難く、しかも磁気シールド素線の製造容易性と相まって短時間で大量に製造することができる。

次に、第四の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブを説明する。

図４に示す通り、第四の実施の形態に係る磁気シールド編組スリーブ４００は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）とスフ糸４０１とが編み込まれて形成されており、例えば、同軸ケーブルにおいて、磁気シールドと電磁シールドとを兼ねる外部導体として使用される。

磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）とスフ糸４０１は、一方が緯糸を構成すると共に他方が経糸を構成するように編み込まれており、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）の相互接触が防止されている。

これにより、被覆層１０３が無くても磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）の損傷等を防止することができる。

この磁気シールド編組スリーブ４００は、柔軟性が高く、更に屈曲や捻回等により疲労破断し難いため、電線に装着しても電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難く、しかも磁気シールド素線の製造容易性と相まって短時間で大量に製造することができる。

次に、第五の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを説明する。

図５に示す通り、第五の実施の形態に係る磁気シールドケーブル５００は、内部導体５０１と、内部導体５０１の周囲に形成されている絶縁体５０２と、絶縁体５０２の周囲に形成されている外部導体５０３と、外部導体５０３の周囲に形成されている被覆体５０４と、を備えている。

このうち、外部導体５０３は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が編み込まれて形成されている磁気編組シールド又は磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が巻き付けられて形成されている磁気横巻シールドで構成されている。

この磁気シールドケーブル５００は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）を用いた磁気編組シールド又は磁気横巻シールドを備えているため、同軸ケーブルとして要求される可撓性や耐屈曲性を損なうこと無く、全長に亘る磁気遮蔽性能と電磁遮蔽性能を発揮することができる。

なお、磁気シールドケーブル５００は、外部導体５０３の他にも、別途、銅や銅合金等で形成されている導線で構成されている電磁シールド素線を使用して電磁編組シールドや電磁横巻シールドを備えていても構わない。

次に、第六の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを説明する。

図６に示す通り、第六の実施の形態に係る磁気シールドケーブル６００は、可動部配線用ケーブルであり、ケーブルコア６０１と、ケーブルコア６０１の周囲に形成された保護膜６０２と、を備えている。

ケーブルコア６０１は、例えば、撚線６０３と、撚線６０３の円断面に存在する隙間に埋設された介在６０４と、撚線６０３の周囲に巻き付けられたテープ６０５と、テープ６０５の周囲に設けられたシールド６０６と、シールド６０６の周囲に設けられたシース６０７と、を備えている。

撚線６０３は、導体と導体の周囲に設けられた絶縁体とを有する絶縁電線や内部導体と外部導体とを有する同軸ケーブル等からなる複数本の電線６０８が撚り合わされて形成されている。撚線６０３の円断面に存在する隙間に介在６０４が埋設されることにより、複数本の電線６０８の配置が固定されるため、ケーブル長手方向に亘りケーブル断面における撚線６０３の対称性を維持することができ、ケーブル長手方向に亘るインピーダンスの変化を抑制することが可能となる。

テープ６０５は、紙、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、又はポリエチレンテレフタレート樹脂等の滑性の高い材料で形成されており、撚線６０３の周囲に巻き付けられたときに隣接するテープ６０５の一部が重畳されるようにラップ巻きされている。これにより、複数本の電線６０８が解れ難くなり、複数本の電線６０８の配置が固定されるため、ケーブル長手方向に亘りケーブル断面における撚線６０３の対称性を維持することができ、ケーブル長手方向に亘るインピーダンスの変化をより効果的に抑制することが可能となる。

シールド６０６は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が編み込まれて形成されている磁気編組シールド又は磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が巻き付けられて形成されている磁気横巻シールドで構成されている。

シース６０７は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はノンハロゲンポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されている。これらの材料は柔軟性や可撓性が高いため、これらの材料で形成されたシース６０７を採用することにより、磁気シールドケーブル６００の柔軟性や可撓性を高め、磁気シールドケーブル６００の耐屈曲性を向上させることが可能となる。

この磁気シールドケーブル６００は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）を用いた磁気編組シールド又は磁気横巻シールドを備えているため、可動部配線用ケーブルとして要求される可撓性や耐屈曲性を損なうこと無く、全長に亘る磁気遮蔽性能と電磁遮蔽性能を発揮することができる。

次に、第七の実施の形態に係る磁気シールドケーブルを説明する。

図７に示す通り、第七の実施の形態に係る磁気シールドケーブル７００は、プローブケーブルであり、複数本の信号線７０１が撚り合わされてなる複数本の芯線ユニット７０２と、芯線ユニット７０２の周囲に巻き付けられているバインドテープ７０３と、バインドテープ７０３の周囲に設けられているシールド７０４と、シールド７０４の周囲に被覆されているシース７０５と、を備えている。

バインドテープ７０３は、複数本の芯線ユニット７０２を束ねるための樹脂テープであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂テープからなる。

シース７０５は、医療用絶縁樹脂からなる。医療用絶縁樹脂とは、毒性がなく生体と接触した際に炎症等のアレルギー症状を発生させることがない、生体適合性を有する（バイオコンパチビリティーが高い）樹脂であり、医療用樹脂、医療グレードの樹脂とも呼ばれるものである。本実施形態では、シース７０５に用いる医療用絶縁樹脂として、医療用グレードのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂を用いた。

シールド７０４は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が編み込まれて形成されている磁気編組シールド又は磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）が巻き付けられて形成されている磁気横巻シールドで構成されている。

この磁気シールドケーブル７００は、磁気シールド素線１００（又は磁気シールド素線２００）を用いた磁気編組シールド又は磁気横巻シールドを備えているため、プローブケーブルとして要求される可撓性や耐屈曲性を損なうこと無く、全長に亘る磁気遮蔽性能と電磁遮蔽性能を発揮することができる。

以上の通り、本発明によれば、電線の可撓性や耐屈曲性が損なわれ難い磁気シールドケーブルを製造することができる磁気シールドを作製するための磁気シールド素線及びその製造方法並びにそれを用いた磁気シールド編組スリーブ及び磁気シールドケーブルを提供することができる。

１００ 磁気シールド素線
１０１ 導体素線
１０２ 磁気遮蔽層
１０３ 被覆層
１０４ 磁性体粉層
１０５ 内側塗膜層
１０６ 外側塗膜層

Claims (8)

1. 導体素線と、
   前記導体素線の周囲に形成されている磁気遮蔽層と、
   を備えており、
   前記磁気遮蔽層は、磁性体粉層が塗膜層で挟み込まれて形成されていることを特徴とする磁気シールド素線。
2. 前記磁性体粉層は、ファインメット（登録商標）で形成されており、
   前記塗膜層は、紫外線硬化型樹脂塗料や熱硬化型樹脂塗料で形成されている請求項１に記載の磁気シールド素線。
3. 前記磁気遮蔽層は、磁性体粉層が塗膜層で繰り返し挟み込まれて形成されている請求項１又は２に記載の磁気シールド素線。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の磁気シールド素線の製造方法であって、
   前記導体素線の周囲に塗料を塗布して未硬化塗膜層を形成する第一の工程と、
   前記未硬化塗膜層の周囲に磁性体粉を付着させて前記磁性体粉層を形成する第二の工程と、
   前記磁性体粉層の周囲に塗料を塗布して更に未硬化塗膜層を形成する第三の工程と、
   前記未硬化塗膜層を全て硬化させて前記塗膜層を形成する第四の工程と、
   を備えていることを特徴とする磁気シールド素線の製造方法。
5. 前記第二の工程と前記第三の工程とを繰り返す請求項４に記載の磁気シールド素線の製造方法。
6. 請求項１から３の何れか一項に記載の磁気シールド素線が編み込まれて形成されていることを特徴とする磁気シールド編組スリーブ。
7. 請求項１から３の何れか一項に記載の磁気シールド素線とスフ糸とが編み込まれて形成されていることを特徴とする磁気シールド編組スリーブ。
8. 請求項１から３の何れか一項に記載の磁気シールド素線が編み込まれて形成されている磁気編組シールド又は請求項１から３の何れか一項に記載の磁気シールド素線が巻き付けられて形成されている磁気横巻シールドを備えていることを特徴とする磁気シールドケーブル。