JP5754913B2

JP5754913B2 - 電磁遮蔽筐体

Info

Publication number: JP5754913B2
Application number: JP2010236017A
Authority: JP
Inventors: 堀内　晴宏; 晴宏堀内
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: JP2012089714A

Description

本発明は、巻線型のコイルが収納され、遮蔽板を備えた電磁遮蔽筐体に関する。

電磁波を遮断する遮蔽板を備えた外筐体内に電子機器の本体部を収納する電磁遮蔽筐体は、従来例えば特許文献１に記載のように、通風孔を有する外部筐体に遮蔽板を配置することが開示されている。

尚、金属壁に囲まれた電磁波の遮蔽効果を説明する方形導波管理論は、下記非特許文献１に記載されている。

特開平５−７２３６４号公報

クレートン・Ｒ．ポール、「ＥＭＣ概論」、ミマツデータシステム、１９９６／０２出版ｐｐ７００−７０５

電磁界の漏洩防止用金属遮蔽板を用いた筐体内にヘリカル型、一様螺旋型のコイルを収納し、該コイルに電流を流すと、コイルの導体に平行する方向で遮蔽板内にコイルの電流と反対方向に渦電流が発生する。

この渦電流はコイルのＱ（品質）を減少させる。渦電流はコイルの電流が大きくなる、或いはコイルと遮蔽板の距離が短くなると大きくなる。したがって、Ｑへの影響を避けるためには遮蔽板とコイルの間の距離を大きくしたり、電流を下げる必要があった。

しかし、遮蔽板とコイルの間の距離を大きくすると筐体の体積が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、コイルのＱを低下させることなく筐体の体積を減少させることができる電磁遮蔽筐体を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の電磁遮蔽筺体は、巻線型のコイルが収納される筐体において、前記コイルを囲む導体の遮蔽板であって、前記コイルに流れる電流の方向に対して直交方向となる切れ込み部を、前記電流の方向に沿って所定間隔で設け、且つコイルの軸方向に沿って所定間隔で設けた遮蔽板を備え、前記遮蔽板は、互いに対向配設され、各々に前記切れ込み部が設けられた第１、第２の遮蔽板で構成され、前記コイルに流れる電流の方向に対して直交方向に設けられた第１の遮蔽板の切れ込み部に対して、第２の遮蔽板における切れ込み部以外の部位が対向するように配設され、第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の間であって、該第１および第２の遮蔽板から互いに所定距離隔てた部位に、第１および第２の遮蔽板のいずれか一方の遮蔽板の切れ込み部以外の部位に対向して、前記電流の方向に沿って所定間隔をあけて導電性の連結壁を配設したことを特徴としている。

上記構成によれば、切れ込み部によって、遮蔽板に誘起される渦電流の流れが阻害され、コイルのＱが低下することを防止でき、またコイルと遮蔽板の間の距離を小さく構成することができる。また、切れ込み部から電磁界、磁束が漏出することを防ぐことができる。

また、請求項２に記載の電磁遮蔽筺体は、前記第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の間には間隙ｄが設けられ、前記切れ込み部の前記電流の方向に沿う方向の幅をＷａ，切れ込み部の前記電流の方向に沿う方向の設置間隔をＷｃとしたときに、前記第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の切れ込み部以外の部位どうしが対向する重なり部位における、前記電流の方向に沿う方向の長さｌ＝（Ｗｃ−Ｗａ）／２が、前記間隙ｄよりも大となるように、前記Ｗａ，Ｗｃが設定されていることを特徴としている。

上記構成によれば、間隙ｄによって換気をとることができるとともに、電磁界、磁束の漏出をさらに防止することができる。

また、請求項３に記載の電磁遮蔽筐体は、前記コイルから発生し遮蔽板から漏洩する電磁束を打ち消す方向に磁束を発生する補助コイルを、前記遮蔽板近傍のコイル径方向の外周部位に配設したことを特徴としている。

上記構成によれば、コイルからコイル径方向外周側に漏洩する電磁束を打ち消すことができるため、磁束をコイルの長さ方向（軸方向）に集中させることができる。

また、前記切れ込み部の最大長は、前記コイルに流れる電流の波長λの１／８以下に形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、電磁界、磁束の漏出防止効果をさらに高めることができる。

（１）請求項１〜３に記載の発明によれば、切れ込み部によって、遮蔽板に誘起される渦電流の流れを阻害することができる。このため、コイルのＱを低下させることなくコイルと遮蔽板の間の距離を小さくし、筐体の体積を減少させることができる。
また、切れ込み部から電磁界、磁束が漏出することを防ぐことができる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、間隙ｄによって換気をとることができるとともに、電磁界、磁束の漏出をさらに防止することができる。
（３）請求項３に記載の発明によれば、コイルからコイル径方向外周側に漏洩する電磁束を打ち消すことができるため、磁束をコイルの長さ方向（軸方向）に集中させることができる。
（４）前記切れ込み部の最大長を、前記コイルに流れる電流の波長λの１／８以下に形成することにより、電磁界、磁束の漏出防止効果をさらに高めることができる。

本発明の一実施形態例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカバーを外した平面図。本発明の他の実施形態例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカバーを外した平面図。本発明の他の実施形態例を示し、（ａ）は２枚の遮蔽板の要部断面図、（ｂ）は切れ込み部の正面図。本発明の他の実施形態例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は要部を透視した斜視図。本発明の他の実施形態例におけるコイルと補助コイルの等価回路図。本発明の他の実施形態例における要部説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態例における電磁遮蔽筐体１００を表し、（ａ）は正面を示し、（ｂ）は平面を示している。電磁遮蔽筐体１００は、導体（例えば金属）の遮蔽板１０を用いて、天井部が開口された矩形の筐体に構成され、その内部には正四角形状に巻回されたコイル５０が収納されている。

遮蔽板１０は、底部遮蔽板１０Ｖ、右側遮蔽板１０Ｒ、左側遮蔽板１０Ｌ、前部遮蔽板１０Ｆおよび後部遮蔽板１０Ｂにより構成され、それら各遮蔽板１０には、コイル５０に流れる電流の方向に対して直交方向となる切れ込み部１１が、前記電流の方向に沿って所定間隔で複数個設けられている。

電磁遮蔽筐体１００の天井開口部位には、樹脂性のカバー１２が設けられており、図１（ｂ）では図示省略している。

前記遮蔽板１０に設けた切れ込み部１１によって、コイル５０に電流を流したときに遮蔽板１０に誘起される渦電流の流れが阻害される。

切れ込み部１１は、遮蔽板１０を例えば図３（ｂ)に示すように長方形状に切り欠いて形成され、その切れ込みによって生じた空間の直線的に最も長い部分（一般的には対角線)の長さは、少なくともコイル５０に流れている電流の波長λ（近接しているコイルと共振している場合は共振周波数から導かれる波長）の１／８以下であることが望ましい。

遮蔽板１０は、金属遮蔽板の代わりに軟磁性材料を用いる他、金属層上に軟磁性層を積層しても良い。前記軟磁性材料としてはアモルファス合金、パーマロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板、軟磁性フェライト等が挙げられる。

次に図２に、遮蔽板１０の外周部位に、切れ込み部１１を覆うように遮蔽板２０を重ねて電磁遮蔽筐体１１０を構成した実施例を示す。

図２において、図１と同一部分は同一符号をもって示している。遮蔽板２０は距離（ｄ）を隔てて遮蔽板１０に対向配設されている。遮蔽板２０は、遮蔽板１０と同様に、底部遮蔽板２０Ｖ、右側遮蔽板２０Ｒ、左側遮蔽板２０Ｌ、前部遮蔽板２０Ｆおよび後部遮蔽板２０Ｂにより構成され、それら各遮蔽板２０には、コイル５０に流れる電流の方向に対して直交方向となる切れ込み部２１が、前記電流の方向に沿って所定間隔で複数個設けられている。

そして遮蔽板２０は、遮蔽板１０の切れ込み部１１に対して、遮蔽板２０における切れ込み部２１以外の部位が対向するように配設されている。

遮蔽板１０と２０の間の距離ｄは、λ／８以下であることが望ましい。この遮蔽板１０と２０の間の隙間は、電磁界の漏出を防止すると同時に換気をする効果を持つ。さらに互いに対向する側の切れ込み部を覆うことにより、磁束の漏出を防止する効果もある。

ここで、金属壁に囲まれた電磁波の遮蔽効果を方形導波管理論によって説明する。誘電体で満たされたｄの内径を持つ方形導波管を考える（本実施例における遮蔽板１０と２０の間の距離ｄに相当）。導波管内を伝播する電磁波の位相速度：ｖｒ、光速：ｃ、比誘電率：εｒとすると、遮断周波数は以下の式（１）で与えられる。

方形導波管の減衰率αは、非特許文献１より、次の式（２）で与えられる。

従って、長さｌの導波管の減衰（シールド効果ＳＥ）は以下の式（３）で与えられる。

従って電波が漏出する経路が狭く長いことが電波の漏洩防止には有効である。

そこで本実施例では、遮蔽板の断面を示す図３（ａ）のように、遮蔽板１０側の切れ込み部１１におけるコイルの電流方向に沿う方向の幅をＷａ、切れ込み部１１の設置間隔（遮蔽板１０におけるコイルの電流方向に沿う方向の長さ）をＷｃとした（遮蔽板２０側においても同様とする）ときに、遮蔽板１０と２０の間の距離ｄを狭くし、且つ遮蔽板１０と２０どうしが対向して重なる部位における、コイルの電流方向に沿う方向の長さｌ＝（Ｗｃ−Ｗａ）／２が大となるように、前記Ｗａ，Ｗｃを設定するものである。

また他の実施例として、図４に示すように、遮蔽板に近接して漏洩磁束に錯交し漏洩電磁波を打ち消す方向に磁束を発生する補助コイル（リングコイル）６０を設けるものである。

図４において、図２と同一部分は同一符号をもって示している。図４において図２と異なる部分は、コイル５０から発生し遮蔽板１０，２０から漏洩する電磁束を打ち消す方向に磁束を発生する補助コイル６０を、遮蔽板１０，２０の近傍（電磁遮蔽筐体１１０の天井側）のコイル５０の径方向外周部位に配設し、保持した点にあり、その他は図２と同一に構成されている。

尚、補助コイル６０の配設位置を保持する手段は図示省略している。

また図４（ａ）において、前部遮蔽板における切れ込み部は、内側の前部遮蔽板１０Ｆの切れ込み部１１のみを図示し、外側の前部遮蔽板２０Ｆの切れ込み部２１は図示省略している。

また図４（ｃ）は電磁遮蔽筐体１１０の内部を透視した斜視図であり、コイル５０を図示省略しているとともに、前部遮蔽板１０Ｆ，２０Ｆおよび右側遮蔽板１０Ｒ，２０Ｒの各切れ込み部１１、２１は図示省略している。

ここで、コイル５０に流れる電流をｉ₁，補助コイル６０に流れる電流をｉ₂、コイル５０のインダクタンスをＬ₁，補助コイル６０のインダクタンスをＬ₂、相互インダクタンスをＭとすると、等価回路は図５のようになる。
これは以下の方程式に書くことができる。

補助コイル６０の抵抗Ｒ₂が小さければ補助コイル６０に流れる電流はコイル５０に流れる電流と位相が反転する。従って磁束も反転し磁束分布が電磁遮蔽板（１０、２０）の周囲の漏洩電磁束を抑制し、その結果コイル前面（コイル５０の長さ（軸）方向）に磁束を集中させることができる。

前記補助コイル６０は金属の遮蔽板１０，２０に電気的に接続されていても良い。また、補助コイル６０の導電体の上に磁性層を積層しても良い。

尚、換気を行なわない場合は、２層の遮蔽板１０，２０の間を樹脂等で充填することも可能である。さらに、遮蔽板を３層以上に多層化することもできる。また図６に示すように、遮蔽板１０、２０の間に導電性の連結壁３０を設けることにより開口部を小さくして遮断周波数を下げることが可能となる。

また、コイル５０の形状は多角形、円形、楕円形のヘリカル型、一様螺旋の何れでも良く、コイル５０の断面は長方形、円形、楕円形の何れでも良い。

１０，２０…遮蔽板
１１，２１…切れ込み部
１２…カバー
３０…連結壁
５０…コイル
６０…補助コイル
１００，１１０…電磁遮蔽筐体

Claims

巻線型のコイルが収納される筐体において、
前記コイルを囲む導体の遮蔽板であって、前記コイルに流れる電流の方向に対して直交方向となる切れ込み部を、前記電流の方向に沿って所定間隔で設け、且つコイルの軸方向に沿って所定間隔で設けた遮蔽板を備え、
前記遮蔽板は、互いに対向配設され、各々に前記切れ込み部が設けられた第１、第２の遮蔽板で構成され、前記コイルに流れる電流の方向に対して直交方向に設けられた第１の遮蔽板の切れ込み部に対して、第２の遮蔽板における切れ込み部以外の部位が対向するように配設され、
第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の間であって、該第１および第２の遮蔽板から互いに所定距離隔てた部位に、第１および第２の遮蔽板のいずれか一方の遮蔽板の切れ込み部以外の部位に対向して、前記電流の方向に沿って所定間隔をあけて導電性の連結壁を配設したことを特徴とする電磁遮蔽筐体。
前記第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の間には間隙ｄが設けられ、
前記切れ込み部の前記電流の方向に沿う方向の幅をＷａ，切れ込み部の前記電流の方向に沿う方向の設置間隔をＷｃとしたときに、
前記第１の遮蔽板と第２の遮蔽板の切れ込み部以外の部位どうしが対向する重なり部位における、前記電流の方向に沿う方向の長さｌ＝（Ｗｃ−Ｗａ）／２が、前記間隙ｄよりも大となるように、前記Ｗａ，Ｗｃが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁遮蔽筐体。
前記コイルから発生し遮蔽板から漏洩する電磁束を打ち消す方向に磁束を発生する補助コイルを、前記遮蔽板近傍のコイル径方向の外周部位に配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁遮蔽筐体。