JP2020129651A - シールド部材 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の放射エミッション低減効果を向上する不技術を提供する。【解決手段】シールド部材１０は、少なくとも１本の被覆電線Ｗの外周を覆う導電性を有する柔軟導体１２と、柔軟導体１２とボディアースＧとを電気的に接続する少なくとも１本のグランド導体２０と、グランド導体２０の外周を覆う補助シールド導体３０と、補助シールド導体３０とボディアースＧとを電気的に接続する補助グランド導体３５と、を備える。柔軟導体１２は、導電性を有し、少なくとも１本の電線の外周を覆う柔軟なシート状に形成されている。【選択図】図１

Description

本明細書によって開示される技術は、シールド部材に関する。

例えば、絶縁電線に取り付けられる電磁シールド具は、特開２０１３−２２２６４５号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。この電磁シールド具は、導電性を有するシート状のシート材と、シート材に電気的に接続されると共に機器などの筐体に接地される端子金具とを有している。シート材は、絶縁電線の周囲を囲むように筒状に曲げて絶縁電線に取り付けられる。端子金具は、シート材において絶縁電線の延び方向の両端外縁部に設けられている。シート材は、複数の端子金具を介して筐体と電気的に接続され、筐体接地の状態となる。

特開２０１３−２２２６４５号公報

ところで、上記の電磁シールド具は、シート材において筐体に接地される箇所が絶縁電線の延び方向の両端に位置している。したがって、絶縁電線が延び方向に長くなる場合は、シート材も絶縁電線の延び方向に長くなる。したがって、上記の電磁シールド具では、絶縁電線から放出される電気的ノイズを低減させる効果、いわゆる電線の放射エミッション低減効果が低下してしまう。

本明細書では、電線の放射エミッション低減効果を向上させる技術を開示する。

本明細書によって開示されるシールド部材は、少なくとも１本の電線の外周を覆う導電性を有するシールド導体と、前記シールド導体とグランド電位とを電気的に接続する少なくとも１本のグランド導体と、前記グランド導体の外周を覆う補助シールド導体と、前記補助導体とグランド電位とを電気的に接続する補助グランド導体とを備える。

本明細書によって開示される技術によれば、電線の放射エミッション低減効果を向上させることができる。

実施形態に係るシールド部材を電線に取り付けた状態を示す概念図 シールド部材を取り付けた電線の放射エミッションを測定するための測定装置の概念図 ７５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ １２５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ ２２５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ ２７５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ ７５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ １２５ＭＨｚのパルスに対するシールド部材の放射エミッション低減効果を示すグラフ

（本実施形態の概要）
初めに、本明細書にて開示する実施形態の概要について説明する。

シールド部材は、少なくとも１本の電線の外周を覆う導電性を有するシールド導体と、前記シールド導体とグランド電位とを電気的に接続する少なくとも１本のグランド導体と、前記グランド導体の外周を覆う補助シールド導体と、前記補助導体とグランド電位とを電気的に接続する補助グランド導体とを備える。

本発明者は、電線に生じる電気的ノイズを低減させる効果、いわゆる電線の放射エミッション低減効果について研究した。そして、本発明者は、電線の電気的ノイズと、電線の電気的ノイズを流すグランド導体に生じる電気的ノイズを低減することによって電線の放射エミッション低減効果が向上することに着目した。

すなわち、このような構成のシールド部材によれば、電線の電気的ノイズを、シールド導体とグランド導体とを通してグランド電位に流すことができる。また、電線の電気的ノイズをグランド電位に流すことに加え、グランド導体に生じる電気的ノイズを、補助シールド導体と補助グランド導体とを通してグランド電位に流すことができる。

これにより、このような構成のシールド部材は、例えば、グランド導体のみを有するシールド部材に比べて、電線から放出される電気的ノイズを低減させる効果、いわゆる電線の放射エミッション低減効果を向上させることができる。

前記シールド導体は、導電性を有し、少なくとも１本の電線の外周を覆う柔軟なシート状に形成されている構成にしてもよい。
このような構成によると、例えば、金属板材などを曲げ加工した導体を電線の外周に配置する場合に比べて、電線に対してシールド導体を容易に取り付けることができる。また、シールド導体の電線への取り付け後の取付スペースを小型化することができる。

前記シールド導体は、電気的ノイズの影響を受けやすい対象物の近傍に配置された前記電線に巻き付けて取り付けられる構成としてもよい。
このような構成によると、対象物の近傍に配置された電線に導体を巻き付けて取り付けることにより、電線の電気的ノイズを低減させることができる。つまり、電気的ノイズを低減させる必要がある電線に対してシールド部材を後付けする後加工によって、対象物に対して電線の放射エミッション低減対策を行うことができる。

前記グランド導体は前記シールド導体に等間隔で接続されている構成としてもよい。
このような構成によると、電線の放射エミッションが効率的に低減される。

（本実施形態の詳細）
本明細書にて開示するシールド部材は、下記の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態＞
本明細書に開示された技術における一実施形態について図１を参照して説明する。本実施形態は、被覆電線（「電線」の一例）Ｗに取り付けられるシールド部材１０を例示している。
被覆電線Ｗは、導電性を有する芯線の外周を絶縁被覆で被覆して形成されている。被覆電線Ｗは、例えば、車両に搭載される図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）間を接続している。

被覆電線Ｗには、ＥＣＵからの電気的ノイズが伝搬する。したがって、被覆電線Ｗの近傍では、被覆電線Ｗから放出される電気的ノイズ、いわゆる放射エミッションが生じる。また、被覆電線Ｗは、図１に示すように、電気的ノイズの影響を受けやすい信号線（「対象物」の一例）Ｔの近傍において信号線Ｔに沿うように左右方向に延びて配置されている。

シールド部材１０は、電線の外周を覆う柔軟性を有する柔軟導体（「シールド導体」の一例）１２と、柔軟導体１２に接続される複数のグランド導体２０と、グランド導体２０の外周を個別に覆う複数の補助シールド導体３０と、補助シールド導体３０に個別に接続される複数の補助グランド導体３５とを備えている。

柔軟導体１２は、導電性を有する柔軟な金属箔によって形成されている。柔軟導体１２を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金など、必要に応じて導電性を有する任意の金属を適宜に選択することができる。

柔軟導体１２は、左右方向の長さ寸法が、被覆電線Ｗにおいて信号線Ｔに沿って配置される干渉部Ｗ１の左右方向の長さ寸法とほぼ同じ寸法の略矩形のシート状に形成されている。柔軟導体１２は、干渉部Ｗ１を全周にわたって覆うように被覆電線Ｗの干渉部Ｗ１に巻き付けて取り付けられる。つまり、柔軟導体１２は、被覆電線Ｗの干渉部Ｗ１に対して後付けする後加工によって取り付けることができるようになっている。

また、柔軟導体１２は、干渉部Ｗ１と柔軟導体１２との間に隙間がほぼない状態で被覆電線Ｗに取り付けられる。なお、図１においては、干渉部Ｗ１と柔軟導体１２との位置関係を分かりやすくするために、便宜上、干渉部Ｗ１と柔軟導体１２とは離れた状態となっている。

すなわち、柔軟導体１２、例えば、干渉部の外周に板材を曲げ加工して取り付ける場合に比べて、後加工が容易であると共に、柔軟導体１２の取付スペースを小型化することができるようになっている。

複数のグランド導体２０は、被覆電線Ｗに巻き付けられた柔軟導体１２の外側の長辺側の側縁部に間隔を空けて、等間隔に接続されている。それぞれのグランド導体２０は、導電性を有する芯線が絶縁被覆によって被覆されて形成されている。また、それぞれのグランド導体２０は、柔軟導体１２に接続される導体接続部２２と、車両のボディアースＧに接続されるグランド接続部２４とを有している。

導体接続部２２は、グランド導体２０の一方の端末において絶縁被覆を皮剥ぎして芯線を露出させることによって形成されている。導体接続部２２の柔軟導体１２への接続は、半田付け、ろう付け、超音波やレーザなどによる溶接など、必要に応じて公知の接続方法を適宜に選択することができる。

グランド接続部２４は、グランド導体２０の他方の端末において絶縁被覆を皮剥ぎして露出した芯線に端子２６が接続されて形成されている。

端子２６は、導電性を有する金属板材を加工して形成されている。端子２６は、車両の図示しないグランドと電気的に接続されたボディアースＧとボルト締結によって接続される。したがって、グランド接続部２４は、ボルト締結によってボディアースＧに接続されると、グランド電位となる。

補助シールド導体３０は、導電性を有する柔軟な金属箔によって形成されている。補助シールド導体３０を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金など、必要に応じて導電性を有する任意の金属を適宜に選択することができる。

補助シールド導体３０は、グランド導体２０における絶縁被覆の外周を覆うことが可能な略矩形のシート状に形成されている。補助シールド導体３０は、グランド導体２０を全周にわたって覆うようにグランド導体２０に巻き付けて取り付けられる。つまり、補助シールド導体３０は、柔軟導体１２と同様に、グランド導体２０に対して後加工によって取り付けることができるようになっている。

また、補助シールド導体３０は、柔軟導体１２と同様に、グランド導体２０との間に隙間がない状態で巻き付けられる。なお、図１においては、便宜上、グランド導体２０と補助シールド導体３０とは離れた状態となっている。
つまり、補助シールド導体３０は、例えば、グランド導体の外周に金属板材によって形成された補助シールド導体を取り付ける場合に比べて、後加工が容易であると共に、補助シールド導体３０の取付スペースを小型化することができるようになっている。

補助グランド導体３５は、グランド導体２０と同様の構成であって、グランド導体２０に巻き付けられた補助シールド導体３０に接続されている。補助グランド導体３５は、導電性を有する芯線が絶縁被覆によって被覆されて形成されている。補助グランド導体３５の一方の端部は、グランド導体２０に巻き付けられた補助シールド導体３０の導体接続部２２側の端部に接続されている。

補助グランド導体３５の補助シールド導体３０への接続は、半田付け、ろう付け、超音波やレーザなどによる溶接など、必要に応じて公知の接続方法を適宜に選択することができる。

補助グランド導体３５の他方の端部は、車両の図示しないグランドと電気的に接続されたボディアースＧに接続される。補助グランド導体３５のボディアースＧへの接続は、ボディアースＧにボルト締結される端子３６を介して接続される。これにより、補助グランド導体３５はグランド電位となる。

本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、シールド部材１０の作用および効果について説明する。
従来、被覆電線を覆うシート材と機器などの筐体とを端子金具によって接続する電磁シールド具は、端子金具がシート材における被覆電線の延び方向の両端に取り付けられる。

このため、被覆電線が長くなる場合には、シート材も被覆電線の延び方向に長くなり、シート材の両端に設けられた端子金具間の長さ寸法も大きくなる。すると、シート材から端子金具に対して電気的ノイズを効率良く流すことができず、被覆電線から放出される電気的ノイズを低減させる効果、いわゆる電線の放射エミッション低減効果が低下することが懸念される。

そこで、本発明者らは、上記の課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、本実施形態の構成を見出した。
本実施形態のシールド部材１０は、少なくとも１本の被覆電線Ｗの外周を覆う導電性を有する柔軟導体（シールド導体）１２と、柔軟導体１２とボディアースＧ（グランド電位）とを電気的に接続する少なくとも１本のグランド導体２０と、グランド導体２０の外周を覆う補助シールド導体３０と、補助シールド導体３０とボディアースＧ（グランド電位）とを電気的に接続する補助グランド導体３５とを備えている。

すなわち、本実施形態によると、被覆電線Ｗにおいて生じる電気的ノイズを、柔軟導体１２とグランド導体２０を通してボディアースＧに流すことができる。また、被覆電線Ｗの電気的ノイズをボディアースＧに流すことに加え、グランド導体２０に生じる電気的ノイズを補助シールド導体３０および補助グランド導体３５を通してボディアースＧに流すことができる。

これにより、本実施形態のシールド部材１０は、例えば、グランド導体のみを有するシールド部材に比べて、被覆電線Ｗから放出される電気的ノイズを低減させる効果、いわゆる電線の放射エミッション低減効果を向上させることができる。

また、本実施形態は、柔軟導体１２が、少なくとも１本の被覆電線Ｗの外周を覆う柔軟なシート状に形成されている。つまり、本実施形態の柔軟導体１２は、例えば、金属板材などを曲げ加工して形成された導体を被覆電線の外周に配置する場合に比べて、被覆電線Ｗに対して容易に取り付けることができる。また、柔軟導体１２は、例えば、金属板材などを曲げ加工した導体を電線の外周に配置する場合に比べて、被覆電線Ｗへの取り付け後の取付スペースを小型化することができる。

さらに、本実施形態の柔軟導体１２は、電気的ノイズの影響を受けやすい信号線（対象物）Ｔの近傍に配置された被覆電線Ｗに巻き付けて取り付けられる。
すなわち、本実施形態のシールド部材１０は、電気的ノイズを低減させる必要がある被覆電線Ｗに対して柔軟導体１２を後付けする後加工によって、信号線Ｔに対する放射エミッション低減対策を行うことができる。

本実施形態のグランド導体２０は柔軟導体１２に等間隔に接続されている。
これにより、被覆電線Ｗから放出される電気的ノイズが効率的に低減される。

＜実験例＞
次に、実験例を挙げて本実施形態をさらに詳細に説明する。
本実験例は、図２に示すように、パルスジェネレータ５０に被覆電線（「電線」の一例）６０をループ状に接続している。被覆電線６０のパルスジェネレータ５０側の端部には、パルスジェネレータ５０側から被覆電線６０側にパルスが漏れるのを防ぐために、遮蔽板７０を設置している。

シールド部材１１０の柔軟導体（「シールド導体」の一例）１１２は、ループ状に配置された被覆電線６０の一部に巻き付けて取り付けられている。被覆電線６０に取り付けられた柔軟導体１１２には、グランドフレームＧ１に接続されたグランド導体１２０が左右方向に等間隔に接続されている。柔軟導体１１２に接続されたグランド導体１２０には、補助シールド導体１３０が巻き付けられている。そして、グランド導体１２０に取り付けられた補助シールド導体１３０の柔軟導体１１２側の端部には、グランドフレームＧ１に接続された補助グランド導体１３５が接続されている。

つまり、柔軟導体１１２が巻き付けられた部分を、被覆電線Ｗの干渉部Ｗ１の代わりとしてシールド部材１１０の放射エミッション低減効果を測定する。

図３から図６のグラフは、パルスジェネレータ５０から出力されるパルスの周波数を変更した場合の被覆電線６０の放射エミッションを示している。また、それぞれの図における被覆電線６０の放射エミッションの測定におけるパルスの周波数は、図３が７５ＭＨｚ、図４が１２５ＭＨｚ、図５が２２５ＭＨｚ、図６が２７５ＭＨｚである。放射エミッションの測定は、図２に示すように、スペクトルアナライザＡに接続されたプローブＰを柔軟導体１１２に対して１０ｃｍ間隔で接触させ、接触させた時の放射エミッションを測定している。図３から図６のグラフでは、Ｘ軸が柔軟導体１１２のパルスジェネレータ５０からの距離［ｃｍ］を示しており、Ｙ軸が放射エミッションの強度［ｄＢμＶ］を示している。

また、各グラフでは、シールド部材１１０が取り付けられた被覆電線６０の放射エミッションをＳ１、柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみ（補助シールド導体および補助グランド導体なし）が取り付けられた被覆電線６０の放射エミッションをＳ２、何も取り付けられていない被覆電線６０の放射エミッションをＳ３として示している。

ここで、各グラフのＳ１からＳ３を比較すると、本実施形態のシールド部材１１０を取り付けた被覆電線（Ｓ１）は、柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみを取り付けた被覆電線（Ｓ２）や何も取り付けられていない被覆電線（Ｓ３）に比べて、放射エミッションが低減していることが確認できる。

つまり、本実施形態によると、被覆電線６０において生じる電気的ノイズをグランドフレームＧ１に流すことに加えて、グランド導体１２０に生じる電気的ノイズをグランドフレームＧ１に流すことにより、被覆電線６０の放射エミッション低減効果を向上させることができるようになっている。

ところで、被覆電線６０において生じる電気的ノイズが２００ＭＨｚ帯付近になると、図５および図６に示すように、被覆電線６０に柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみを取り付けただけでは放射エミッション低減効果が低下してしまう。

ところが、本実施形態のシールド部材１１０を取り付けた場合には、グランド導体に生じる電気的ノイズをグランド電位に流す構成となっているから、図５および図６に示すように、電気的ノイズが２００ＭＨｚ帯付近になった場合においても、放射エミッション低減効果を向上した状態に維持することができる。

すわなち、本実施形態のシールド部材１１０によると、少なくとも７５ＭＨｚから２７５ＭＨｚの幅広い周波数帯の電気的ノイズを低減させる効果（放射エミッション低減効果）を向上させることができる。なお、図５および図６において、シールド部材１１０が取り付けられていない被覆電線６０の放射エミッションの値が小さい箇所は、入力波の節と反射波の節とが重なることによる定在波の影響によるものである。

図７に示されるグラフは、パルスジェネレータ５０から出力されるパルスの周波数が７５ＭＨｚの場合の被覆電線６０の放射エミッションを示しており、図８に示されるグラフは、パルスの周波数が１２５ＭＨｚの場合の被覆電線６０の放射エミッションを示している。

また、各グラフでは、シールド部材１１０が取り付けられた被覆電線６０の放射エミッションをＳ４、柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみ（補助シールド導体および補助グランド導体なし）が取り付けられた被覆電線６０の放射エミッションをＳ５、何も取り付けられていない被覆電線６０の放射エミッションをＳ６として示している。

被覆電線６０に柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみ（補助シールド導体および補助グランド導体なし）が取り付けられたものについては、グランド導体１２０は、柔軟導体１１２に対して、２０ｃｍ間隔で等間隔に接続されている。

被覆電線６０にシールド部材１１０が取り付けられたものについては、グランド導体１２０は柔軟導体１１２に対して５０ｃｍ間隔で等間隔に接続されている。

各グラフのＳ４からＳ６を比較すると、本実施形態のシールド部材１１０を取り付けた被覆電線（Ｓ４）は、柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみを取り付けた被覆電線（Ｓ５）や何も取り付けられていない被覆電線（Ｓ６）に比べて、放射エミッションが低減していることが確認できる。

さらに、Ｓ４とＳ５とを比較すると、シールド部材１１０を被覆電線６０に取り付けた場合（Ｓ４）には、グランド導体１２０の間隔が５０ｃｍであっても、被覆電線６０に柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみを２０ｃｍ間隔で取り付けた場合（Ｓ５）とほぼ同じ程度の放射エミッション低減効果を得ることができる。つまり、本開示にかかるシールド部材１１０を用いることにより、被覆電線６０に柔軟導体１１２とグランド導体１２０のみを取り付けた場合に比べて少ない個数のグランド導体１２０で、効率的に放射エミッション低減効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、被覆電線Ｗの干渉部Ｗ１が信号線Ｔの近傍に配された構成とした。しかしながら、これに限らず、電線の干渉部が電子機器や蓄電装置などの近傍に配される場合に本明細書で開示した技術を適用してもよい。

（２）上記実施形態では、干渉部Ｗ１に柔軟導体１２を巻き付ける構成にした。しかしながら、これに限らず、干渉部の外周に隙間を隔てて柔軟導体を配置する構成にしてもよい。
（３）上記実施形態では、グランド導体２０において芯線を露出させた部分に端子２６を接続することによってグランド接続部２４を構成した。しかしながら、これに限らず、導体接続部と同様に、グランド導体の芯線を露出させることによってグランド接続部を構成し、芯線によって構成されたグランド接続部を半田などでボディアースに直接固定してもよい。

（４）上記実施形態では、１本の被覆電線Ｗにシールド部材１０を取り付ける構成にした。しかしながら、これに限らず、複数本の被覆電線にシールド部材を取り付ける構成にしてもよい。
（５）上記実施形態では、補助グランド導体３５には何も取り付けられていない構成にした。しかしながら、これに限らず、補助グランド導体に対して、グランド電位に接続された柔軟導体を更に取り付けて、補助グランド導体の電気的ノイズをグランド電位に流す構成にしてもよい。

１０，１１０：シールド部材
１２，１１２：柔軟導体（「シールド導体」の一例）
２０，１２０：グランド導体
２２：導体接続部
２４：グランド接続部
２６：端子
３０，１３０：補助シールド導体
３５，１３５：補助グランド導体
３６：端子
５０：パルスジェネレータ
７０：遮蔽板
Ａ：スペクトルアナライザ
Ｇ１：グランドフレーム
Ｇ：ボディアース
Ｐ：プローブ
Ｔ：信号線（「対象物」の一例）
Ｗ，６０：被覆電線（「電線」の一例）
Ｗ１：干渉部

Claims (4)

1. 少なくとも１本の電線の外周を覆う導電性を有するシールド導体と、
   前記シールド導体とグランド電位とを電気的に接続する少なくとも１本のグランド導体と、
   前記グランド導体の外周を覆う補助シールド導体と、
   前記補助シールド導体とグランド電位とを電気的に接続する補助グランド導体と、を備えるシールド部材。
2. 前記シールド導体は、導電性を有し、少なくとも１本の電線の外周を覆う柔軟なシート状に形成されている請求項１に記載のシールド部材。
3. 前記シールド導体は、電気的ノイズの影響を受けやすい対象物の近傍に配置された前記電線に巻き付けて取り付けられる請求項２に記載のシールド部材。
4. 前記グランド導体は前記シールド導体に等間隔に接続されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシールド部材。

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