JP6065856B2

JP6065856B2 - ノイズ抑制ケーブル

Info

Publication number: JP6065856B2
Application number: JP2014029739A
Authority: JP
Inventors: 克俊中谷; 陽介角; 賢司安嶋; 秋元　克弥; 克弥秋元; 千綿　直文; 直文千綿; 寛沖川; 康晴武藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: JP2015153737A

Description

本発明は、ノイズ抑制ケーブルに関する。

近年、データ密度の高い信号を伝送するためにケーブルが伝送する信号の周波数が増加している。ケーブルが伝送する信号の周波数が増加することにより、ケーブルから放射ノイズ及びケーブルのシールド層を伝わる伝導ノイズが強く発生することから、ケーブルには、放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制することが求められている。

従来、芯線と、芯線の外側に設けられた第１の絶縁層と、第１の絶縁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た第２の絶縁層と、第２の絶縁層の外側に形成されたアモルファス磁性体層とを備え、アモルファス磁性体層に誘導電流を発生させることにより放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制したシールドケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１５７９２４号公報

しかし、特許文献１に記載のシールドケーブルでは、アモルファス磁性体層に発生した誘導電流により放射ノイズ及び伝導ノイズが発生することから、シールドケーブルが伝送する信号の周波数が増加した場合には、放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制する効果が小さくなるという問題がある。

そのため、本発明の目的は、伝送する信号の周波数が増大しても放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制することができるノイズ抑制ケーブルを提供することにある。

本発明の一態様は、導体の周囲を絶縁体で被覆した絶縁電線と、前記絶縁電線と間隔を設けて前記絶縁電線の長手方向に沿って配置された支持線と、前記絶縁電線の周囲に巻き付けられる帯状又は線状の形状を有する磁性部材であって、前記支持線に巻き付けられて巻き付け方向が変換される変換部を有し、前記磁性部材が前記絶縁電線の周囲で隣接する前記磁性部材と巻き付け方向が逆向きになるように形成された磁性部材層とを備えた、ノイズ抑制ケーブルを提供する。

前記磁性部材は、磁性体層と前記磁性体層を挟むように形成された１対の絶縁体層とを有する帯状の形状を有し、前記磁性部材層は、前記磁性部材の前記絶縁体層同士が一部重なるように、前記磁性部材が前記絶縁電線に巻きつけられて形成されるのが好ましい。また、前記磁性部材層は、隣接する前記磁性部材との間に間隔が設けられるように、前記磁性部材が前記絶縁電線に巻き付けられて形成されてもよい。

また、前記絶縁電線は、前記絶縁体の周囲に形成された外部導体層と、前記外部導体層の周囲に形成された絶縁部材層をさらに有し、前記磁性部材層は、前記絶縁部材層の周囲に巻き付けられるのが好ましい。

本発明によれば、伝送する信号の周波数が増大しても放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制することができる。

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、磁性体テープの巻き付け方法の一例を示す斜視図である。図４は、磁性体テープ層に誘起される誘導電流を模式的に示す図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る磁性体テープの巻き付け方法を示す斜視図である。

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の周囲に内部導体２に沿うように樹脂テープ層５と間隔を設けて配置された支持線７と、樹脂テープ層５及び支持線７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を被覆するシース８とを備える。

なお、内部導体２及び絶縁層３は、絶縁電線の一例であり、樹脂テープ層５は、絶縁部材層の一例であり、磁性体テープ層６は、磁性部材層の一例である。

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１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ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。

樹脂テープ層５は、例えば、樹脂テープを絶縁層３の周囲にケーブル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。

外部導体層４は、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。

支持線７は、後述するように、磁性体テープ６０の巻き付け方向を変換する変換部６０Ａを形成するように磁性体テープ６０を支持する。支持線７は、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂から形成される。シース８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、絶縁層３及びシース８は、熱収縮チューブ等により形成してもよい。なお、支持線７を絶縁体により被覆した導線で形成し、支持線７により信号や電力を伝送してもよい。

（磁性体テープ層）
図３は、磁性体テープ６０の巻き付け方法の一例を示す斜視図である。図４は、磁性体テープ６０に誘起される誘導電流を模式的に示す図である。なお、図３中の矢印は、磁性体テープ６０の巻き付け方向を示す。

磁性体テープ層６は、樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に磁性体テープ６０が巻き付けられて形成される。磁性体テープ６０は、帯状の形状を有して互いに重ならないように間隔を設けて樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に巻き付けられる。なお、磁性体テープ６０は、磁性部材の一例である。

磁性体テープ６０は、巻き付け方向が支持線７により変換される変換部６０Ａを有し、隣接する磁性体テープ６０と巻き付け方向が逆向きになるように樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に巻き付けられる。また、磁性体テープ６０は、樹脂テープ層５と支持線７との間の図４に示すｂ点において、内部導体２の長手方向から見て磁性体テープ６０同士が交差するように巻き付けられる。

磁性体テープ６０は、放射ノイズ及び外部導体層４を伝わる伝導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。なお、磁性体テープ６０は、これらの軟磁性体材料の粉末を樹脂に混入させた材料から形成してもよい。また、磁性体テープ層６は、線状の形状を有する磁性体を樹脂テープ層５及び支持線７に巻き付けて形成してもよい。

磁性体テープ６０には、例えば厚さ２５μｍ、５０μｍ又は７５μｍ、幅１０ｍｍ〜３０ｍｍのものを用いることができる。

（磁性体テープ層の形成方法）
次に、磁性体テープ層６の形成方法の一例について説明する。

内部導体２の周囲に絶縁層３、外部導体層４及び樹脂テープ層５を形成し、樹脂テープ層５と支持線７とを所定の間隔を設けて配置する。

次に、磁性体テープ６０を図４に示すａ点からｂ点に向かって樹脂テープ層５の周囲に図４における時計回りに巻き付け、磁性体テープ６０を樹脂テープ層５と支持線７との間（図４に示すｂ点）を通過させる。

次に、磁性体テープ６０を図４に示すｂ点からｃ点を経由し、ｄ点に向かって樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に図４における反時計回りに巻き付ける。

このとき、支持線７を樹脂テープ層５に対して磁性体テープ６０の幅と磁性体テープ６０間の間隔とを加算した距離だけ磁性体テープ６０を巻き付ける方向（図３に示すＢ方向）に進行させる。

次に、磁性体テープ６０を図４に示すｄ点からｂ点に向かって樹脂テープ層５の周囲に反時計回りに巻き付け、磁性体テープ６０を樹脂テープ層５と支持線７との間（図４に示すｂ点）を通過させる。

次に、磁性体テープ６０を図４に示すｂ点からｃ点を経由し、ｅ点に向かって樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に図４における時計回りに巻き付ける。

以上の工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して磁性体テープ６０を樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に磁性体テープ６０同士が重ならないように巻き付ける。

（ノイズ抑制ケーブルの作用）
次に、ノイズ抑制ケーブル１の作用について図４を用いて説明する。

内部導体２が特定の周波数を有する信号を伝送すると、内部導体２から発生する磁束によって磁性体テープ６０に誘導電流Ｉ_１が誘起される。

例えば、ａ点から発生した誘導電流Ｉ_１が図４に示すｂ点及びｃ点を経由してｄ点に到達した以降の電流を誘導電流Ｉ_２とすると、誘導電流Ｉ_１及び誘導電流Ｉ_２が流れる方向は、図４に示すａ点、ｄ点及びｅ点間で逆向きになり、ｂ点及びｃ点において逆向きになる。また、誘導電流Ｉ_１及び誘導電流Ｉ_２は、それぞれ樹脂テープ層５の図４における側方において流れる方向が逆向きになる。

誘導電流Ｉ_１及び誘導電流Ｉ_２は、隣接する磁性体テープ６０間で流れる電流の方向が逆になることから、隣接する磁性体テープ６０間で逆向きの磁束を発生させ、互いに磁束を打ち消しあう。これにより、放射ノイズ及び伝導ノイズが抑制される。

（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）隣接する磁性体テープ６０同士の巻き付け方向が逆向きになるように、樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に巻き付けることにより、磁性体テープ６０に発生する誘導電流に基づく磁束を打ち消すことができる。そのため、磁性体テープ６０に発生する誘導電流に基づく放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制することが可能になる。
（２）磁性体テープ層６が誘導電流に基づく磁束を打ち消しあうことから、内部導体２が伝送する信号の周波数の増加により誘導電流が増大しても、放射ノイズ及び伝導ノイズを抑制することができる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る磁性体テープ６０の巻き付け方法を示す斜視図である。

第１の実施の形態では、磁性体テープ６０を互いに重ならないように樹脂テープ層５及び支持線７の周囲に巻き付けたが、本実施の形態では、磁性体テープ６０は、樹脂層６１を有するものを用い、一部が重なるように巻き付けられている点で異なる。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

本実施の形態のノイズ抑制ケーブル１の磁性体テープ６０は、磁性体層６１と、磁性体層６１を挟むように形成された１対の樹脂層６２とを備える。磁性体テープ６０の樹脂層６２は、磁性体テープ６０の磁性体層６１間を絶縁する。樹脂層６２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形成される。磁性体層６１は、軟磁性金属等の磁性体から形成される。磁性体層６１と１対の樹脂層６２は、例えば接着剤や熱融着により接合される。なお、樹脂層６２は、絶縁体層の一例である。

磁性体テープ６０の巻き付け方法は、図４に示すのと同様である。磁性体テープ６０が重なる領域では樹脂層６２同士が接触する。

磁性体テープ６０の磁性体層６１には、内部導体２に流れる信号に基づいて、隣接する磁性体テープ６０の磁性体層６１と逆方向の誘導電流が誘起される。磁性体層６１は、誘起された誘導電流により互いに逆向きに磁束を発生させて磁束を打ち消す。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、磁性体テープ６０に磁性体層６１を挟むように１対の樹脂層６２を設けることにより隣接する磁性体テープ６０間の距離を近くできるので、より効果的に磁性体テープ６０に発生する誘導電流に基づく磁束を打ち消すことができる。そのため、放射ノイズ及び伝導ノイズをより抑制することが可能になる。なお、本実施の形態においては、指示線７に金属線を用いてもよい。

［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。支持線７を樹脂テープ層５の周囲に２つ以上設け、隣接する磁性体テープ６０同士の巻き付け方向が互いに逆向きになるように磁性体テープ６０を樹脂テープ層５及び複数の支持線７に巻き付けてもよい。

上記各実施の形態の製造方法は、本発明の要旨を変更しない範囲で工程の付加、削除、入替、置換等が可能である。

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…支持線、８…シース、６０…磁性体テープ、６０Ａ…変換部、６１…樹脂層、６２…磁性体層、Ｉ_１、Ｉ_２…誘導電流

Claims

導体の周囲を絶縁体で被覆した絶縁電線と、
前記絶縁電線と間隔を設けて前記絶縁電線の長手方向に沿って配置された支持線と、
前記絶縁電線の周囲に巻き付けられる帯状又は線状の形状を有する磁性部材であって、前記支持線に巻き付けられて巻き付け方向が変換される変換部を有し、前記磁性部材が前記絶縁電線の周囲で隣接する前記磁性部材と巻き付け方向が逆向きになるように形成された磁性部材層と、
を備えたノイズ抑制ケーブル。
前記磁性部材は、磁性体層と前記磁性体層を挟むように形成された１対の絶縁体層とを有する帯状の形状を有し、
前記磁性部材層は、前記磁性部材の前記絶縁体層同士が一部重なるように、前記磁性部材が前記絶縁電線に巻きつけられて形成された、
請求項１に記載のノイズ抑制ケーブル。
前記磁性部材層は、隣接する前記磁性部材との間に間隔が設けられるように、前記磁性部材が前記絶縁電線に巻き付けられて形成された、
請求項１に記載のノイズ抑制ケーブル。
前記絶縁電線は、前記絶縁体の周囲に形成された外部導体層と、前記外部導体層の周囲に形成された絶縁部材層をさらに有し、
前記磁性部材層は、前記絶縁部材層の周囲に巻き付けられた、
前記請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズ抑制ケーブル。