JPH03211906A - ノイズフィルタ、筒状磁性体およびケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒
状磁性体を備えたノイズフィルタに関する。

［従来の技術］ ワードプロセッサやパソコン等のマイクロコンピュータ
を用いた機器には水晶発振器などによるクロック発生回
路があり、そこから発生する高調波ノイズは装置内の複
数のプリント回路基板間および機器の間を接続するケー
ブルハーネスから電波となって輻射される。

この電波は、他の回路やラジオ、テレビ等の機器に対し
妨害を与える不要輻射と呼ばれる。

近年、この不要輻射ノイズに対し規制が強化され、国内
でも自主規制の規格（ＶＣＣＩ）に合格しなければ実質
的に販売できないほど厳しい環境になってきた。

従来、不要輻射ノイズの低減には、磁性材であるフェラ
イトを筒状に形成した筒状磁性体が用いられている。

不要輻射ノイズは、筒状磁性体をケーブルに貫通させて
コモンモードチョークを形成することにより、低減され
る。

［発明が解決しようとする問題点］ フェライト材等の磁性材は、一般的に、重くて固くかつ
脆いものであるために、高周波のノイズ低減を効果的に
行うため、ケーブル径に対して非常に大口径でかつ軸方
向長さが短い筒状磁性体が用いられている。

このため、筒状磁性体は、収納性が良くないといった問
題点がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、不要輻射ノイズを十分に低減することができ、
かつ、収納性が良くすることができるノイズフィルタ、
筒状磁性体、ケーブル、およびノイズフィルタ用テープ
を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するための手段として本願は、以下の発
明を提供する。

ノイズフィルタにかかる発明は、 ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性体を
備えたノイズフィルタにおいて、前記筒状磁性体は、磁
性材と樹脂とが混合されて筒状に成形されたものである
ことを特徴とするものである。

ここで、前記樹脂は、成形後も可撓性を有するものを用
いてもよい。また、熱収縮性を有するものを用いてもよ
い。

ノイズフィルタにかかる他の発明は、 ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性体を
備えたノイズフィルタにおいて、前記筒状磁性体と筒状
の導電体とが年輪状に重なって配されていることを特徴
とするものである。

なお、前記筒状の導電体には、アース用接続線が予め設
けられていることが好ましい。

また、ノイズフィルタにかかるさらに他の発明は、 ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性体を
備えたノイズフィルタにおいて、前記筒状磁性体が、同
軸上に所定の間隔をおいて配されていることを特徴とす
るものである。

なお、前記他の発明および前記さらに他の発明にかかる
ノイズフィルタの筒状磁性体も、前述したように、磁性
材と樹脂とを混合して成形したものを用いてもよい。

前記各種発明にかかる筒状磁性体は、軸方向長さが外径
に対して３倍以上有することが好ましい。

ケーブルにかかる発明は、 信号線が絶縁材で覆われているケーブルにおいて、前記
絶縁材は、磁性材と樹脂とが混合されて形成されている
ことを特徴とするものである。

筒状磁性体にかかる発明は、 磁性材と樹脂とを混合して筒状に成形したことを特徴と
するものである。

ノイズフィルタ用テープにかかる発明は、樹脂と磁性材
とを混合して帯体を形成し、該帯体の一面に粘着材を施
したことを特徴とする特許である。

［作用］ 樹脂は一般的に靭性に富んでいるので、これと磁性材と
を混合して筒状に成形された筒状磁性体も、靭性を有す
るようになる。

したがって、筒状磁性体は衝撃に強くなるので、筒状磁
性体の厚さを薄く、および軸方向長さを長くすることが
でき、収納性を高めることができる。

また、筒状磁性体によるノイズ除去効果は、軸方向長さ
が長ければ長いほど高まるので、特定のノイズ除去効果
を期待する場合は、筒状磁性体の軸方向長さを長くする
ことで、筒状磁性体の量を減らすことができ、小型化を
図ることができて、より収納性を高めることができる。

磁性材に混入される樹脂が成形後も可撓性を有するもの
では、成形後も屈曲させて使用することができるので、
設置場所を選ばず、汎用性を高めることができる。

また、磁性材に混入される樹脂が熱収縮性を有するもの
では、ケーブルに取付けた後、筒状磁性体を加熱すると
、収縮してケーブルと一体化してケーブルの取扱性を高
めることができる。

また、これを裸のケーブルに適用した場合には、絶縁膜
を兼ねることができる。

複数の筒状磁性体が同軸上に所定の間隔をおいて配され
ているものでは、ケーブルが部上磁性体で覆われていな
い部分の長さが短くなる。

ケーブルから輻射される電磁波の共振周波数は、ケーブ
ルの長さに反比例するので、ケーブルが部上磁性体で覆
われていない部分の長さが短いと、ケーブルの共振周波
数は高くなる。

一般に、ケーブルに伝送される信号の高調波は、その周
波数が高くなるにつれて、振幅が小さくなり、電磁波と
しての強さは弱まる。

したがって、電磁波としての強さが弱い高調波が、共振
することになるので、ケーブルから輻射されるノイズが
さら低減される。

これにより、特定のノイズ除去効果を期待する場合は、
複数の筒状磁性体の間に所定の間隔を設けることにより
、筒状磁性体の量を減らすことができ、収納性を高める
ことができる。

筒状磁性体と筒状導電体とが年輪状に重なって配されて
いるものでは、筒状磁性体による磁気シールド効果と共
に、筒状導電体による静電シールド効果も得ることがで
きるので、ケーブルから輻射されるノイズを低減するこ
とができる。

また、筒状導電体により筒状磁性体を補強することがで
きるので、ノイズフィルタを細長く形成することができ
、収納性を高めることができる。

［発明の実施例］ 以下５本発明の各種実施例について図面に従って詳細に
説明する。なお、各種実施例につき、同一の部位につい
ては同一の符号を付しその説明を省略する。

ノイズフィルタの第１の実施例について第１図〜第５図
に基づき説明する。

第１図および第２図に示すように、ノイズフィルタを構
成する筒状磁性体１０は、結晶を粉砕して作った微粉状
のフェライト材９の中に、フェライト材９の粘結材とし
てプラスチック材６を混入し、高圧で筒状に圧縮成形し
たものである。

プラスチック材６は、一般に靭性に富んでいるので、成
形された筒状磁性体１０は靭性を有するようになる。し
たがって、フェライト材９の脆さにより制約されていた
筒状磁性体１０の形状をある程度自由に形成することが
できるので、筒状磁性体１０は、ケーブルハーネス４を
そのほぼ全長に渡り覆うことができるよう、軸方向長さ
が外径に比べて非常に長く形成されている。

ケーブルハーネス４の両端には、クロック発生回路２を
有する第１の回路基板３と、ケーブルハーネス４を介し
て第１の回路基板３からの信号を受ける第２の回路基板
５とが接続されている。

クロック発生回路２の出力端には、高調波をカットする
ローパスフィルタ１１が設けられている。

クロック発生回路２を有する第１の回路基板３の信号が
ケーブルハーネス４によって導かれ、第２の回路基板５
と信号の授受を行うと、クロック信号に含まれる高調波
成分（スペクトラム）がケーブルハーネス４から電磁波
となって輻射しようとする。しかし、ケーブルハーネス
４に筒状磁性体１０が貫通しているので、コモンモード
チョークが形成されて、不要輻射ノイズが低減される。

筒状磁性体１０の各部の寸法とノイズ除去効果との関係
について説明する。

不要輻射ノイズは、筒状磁性体１ｏが貫通しているケー
ブルハーネス４の信号線のインダクタンスＬに反比例す
る。

このインダクタンスＬは１次式で表すことができる。

１ ここで、Ｒは磁気抵抗、μは透磁率、Ｓは筒状磁性体の
縦断面積、ｌはコアの有効磁路長、Ｎは電線の巻数であ
る。

第３図に示すように、筒状磁性体１０の外径、内径をそ
れぞれＤＩ、Ｄ２、筒状磁性体１０の厚さをＴ、軸方向
長さを■（とすると、縦断面積Ｓは。

Ｓ二Ｔ　Ｘ　Ｈ で表せる。

また、磁気回路の有効磁路長１は、 で表せる。

また、筒状磁性体１０の材料体積Ｖは、Ｖ＝ＳＸｌ　　
　・・・（４） で表される。

いま、筒状磁性体１０の軸方向長さＨが外径Ｄ１に比べ
３倍の場合を細長い、Ｈ＝Ｄ２の場合を中、Ｈ＝１／２
ＸＤ２の場合を太いと定義し、それぞれにおいて、はぼ
同量の材料体積Ｖになる寸法を求めると、第５図に示す
ような結果となる。

同図より、インダクタンスしは太→中→細になるにつれ
て、大きくなることがわかる。

したがって、筒状磁性体１０の材料体積Ｖが同量である
場合は、筒状磁性体１０の厚さＴをできるだけ薄くし、
かつ軸方向長さＨを長くすることにより、インダクタン
スＬを大きくすることができ、不要輻射ノイズをより多
く低減することができる。また、逆に、同程度のノイズ
除去効果を期待する場合には、筒状磁性体１０の材料体
積Ｖを少なくすることができる。

本実施例によれば、プラスチック材６と微粉状のフェラ
イト材９とから成る筒状磁性体１ｏは、靭性を有するの
で、外径Ｄ１に比べ軸方向長さＨを長くすることができ
ると共に厚さＴを薄くすることができ、収納性を高める
ことができる。また、筒状磁性体１０を細長くすること
により、特定のノイズ除去効果を考えてみた場合に、軸
方向長さＨを長くすることにより、少ない材料で、目的
の効果を上げることができるので、小型化することがで
き、より収納性を高めることができると共に、軽量化を
図ることができる。

なお１本実施例では、プラスチック材６として。

剛性の高いＡＢＳ（アクリルニトリロブタジェンスチレ
ン）樹脂を用いているので、筒状磁性体２０を設ける位
置およびまわりの機器形状に合わせて、第６図に示すよ
うに、適切な形にしてから硬化させてもよい。これによ
り、より収納性を高めることができる。

つぎに、ノイズフィルタの第２の実施例について、第７
図に基づき説明する。

本実施例の筒状磁性体２１は、微粉状のフェライト材９
に混入するプラスチック材として、成形後も可撓性を有
するポリエチレン樹脂を用いたものである。

本実施例では、成形後でも屈曲させることができるので
、あらゆる場所に使用することができ、汎用性を高める
ことができる。なお、前記実施例と同様に筒状磁性体２
１を細長くすることができるので、収納性を高めること
ができると共に、軽量化を図ることができることは言う
までもない。

ここで、成形後においても可撓性を有するプラスチック
材としては、この他に塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂
等があるが、これらを本実施例に適用してもよい。

つぎに、ノイズフィルタの第３の実施例について、第８
図に基づき説明する。

本実施例の筒状磁性体２２は、微粉状のフェライト材９
に混入するプラスチック材として、熱収縮性を有する架
橋ポリオレフィン樹脂を用いたものである。

この筒状磁性体２２をケーブルハーネス４に貫通させて
から、加熱すると、第８図に示すように収縮して、ケー
ブルハーネス４に密着して一体的になる。

したがって、ケーブルハーネス４の取扱性を高めること
ができる。

なお、以上の実施例における筒状磁性体をケーブルの信
号線を覆う被覆体として用いてもよい。

このようにすることにより、樹脂およびフェライト材９
はＩＭ！、腸性を有するので、筒状磁性体はノイズフィ
ルタとしての機能を有すると共に、絶縁材としての機能
も有するようになり、収納性および取扱性を高めること
ができる。

次にノイズフィルタの第４の実施例について第９図〜第
１４図に基づき説明する。

本実施例のノイズフィルタは、第９図に示すように、フ
ェライト材のみで形成させた複数の筒状磁性体２３，２
３．２３をこれら相互間に所定の間隔を設けてケーブル
ハーネス４に設けたものである。

本実施例の作用について説明する前に、まず、ケーブル
ハーネス４に部上磁性体２３が設けられていないときに
、ケーブルハーネス４から輻射されるノイズについて説
明する。

クロック発生回路２からのクロック信号には、基本周波
数ｆ。のほかに、基本周波数ｆ。の整数倍の高調波を含
んでいる。

いま、クロック信号をその振幅が２Ａの完全方形波信号
と仮定し、この信号をフーリエ級数により変換して、周
波数成分で表示すると、ｆ　（ω’）＝４Ａ／π・（ｓ
ｉｎω＋１／３　・５ｉｎ３ω＋１１５・５ｉｎ５ω＋
・・・） となる。基本信号の振幅は４Ａ／πとなり、３次の高調
波信号の振幅は４Ａ／３πとなる。以下同様に。

ｎ次の高調波信号の振幅は４Ａ／ｎπとなり、次数が高
くなるにつれて順次減衰して行く。

これらの高調波信号が信号線を伝送される場合。

理想的にインピーダンス整合させることは現実的に不可
能なので、反射を生じ、このことが信号線からの電磁波
放射の主要因になっている。

高調波の振幅の大きさは、電波の強さに比例するので、
高い周波数でも大きな振幅の高調波が存在すれば、これ
に対応して高周波数の電波が放射される。このような電
波の周波数は、一般に５００ＭＨｚまで及ぶことがある
。

ここで、ケーブルハーネス４の長さをｈとした場合に、
そこから放射される電波の周波数とその振幅について説
明する。、 第１図に示されている回路は、クロック発生回路２をＶ
ｇ、クロック発生回路２のインピーダンスＺｇを、ケー
ブルハーネス４の信号導体４ａのインピーダンスＺａを
、グランド導体４ｂのインピーダンスｚｂを、不整台分
の負荷インピーダンスＺＯをとすると、第１０図に示す
ような回路で表すことができる。

この回路は、第１１図に示すように、グランド導体４ｂ
を１本の線状アンテナとし、フレームグランドＦＧを接
地電位とする回路と等価であると考えることができる。

この回路から放射される電波は、フレームグランドＦＧ
がグランド導体４ｂの長さに匹敵する長さを持つ場合は
、ダイポールアンテナからの放射電波として扱うことが
できる。

ダイポールアンテナは、伝搬する信号の波長λの４分の
１とアンテナ長とが一致したときに共振状態となり、最
大の電磁波を輻射する。

これを前記回路に適用すると、ケーブル長さｈに対して
、共振周波数ｆｃｏは、 と表すことができる。

ケーブルハーネス４中を伝送される高調波信号の周波数
分布が第１２図に示すようなものであり。

ケーブルハーネス４の共振周波数ｆｅｏが第１３図に示
すようなものである場合、ケープルハーネス４から放射
される電波は、共振の影響で、第１４図に示すように周
波数選択を受けて、空間に放射される。

つぎに本実施例の作用について説明する。

ケーブルハーネス４が筒状磁性体２３，２３゜２３より
覆われていない部分の長さを第９図に示すように、例え
ば、ｈｏ＝５Ｂ２１．ｈ、＝７．５ａｎ、ｈ、＝７．５
ｃｍ、ｈ、＝５ａｍとすると、筒状磁性体２３．２３．
２３で覆われたケーブルハーネス４の共振周波数ｆｃｏ
は、式（５）より、最小のもので（ｈ＝７．５を代入）
、１ＧＨｚとなる。

一方、筒状磁性体２３，２３．２３を隙間なく詰めて、
ケーブルハーネス４に設けた場合、ケーブルハーネス４
が覆われていない部分の長さは、ｈ＝ｈｏ＋ｈ１＋ｈ２
＋ｈ３＝２５ａｍで、この値を式（５）に代入すると、
ケーブルハーネス４の共振周波数ｆｃｏは、３００ＭＨ
ｚとなる。

このように、複数の筒状磁性体２３，２３゜２３間に所
定の間隔を設けると、ケーブルハーネス４の共振周波数
は、高くなる。

一般的に、クロック信号中には、３００ＭＨｚ程度の高
調波は含まれているが、ＩＧＨｚはどにもなるとほとん
ど含まれていない。

したがって、共振によって、ケーブルハーネス４から輻
射する不要輻射ノイズを大幅に低減させることができる
ので、特定のノイズ低減効果を期待する場合には、筒状
磁性体２３を小型化することができ、収納性を高めるこ
とができる６次にノイズフィルタの第４の実施例の変形
例について、第１５図に基づき説明する。

本変形例のノイズフィルタは、第４の実施例における筒
状磁性体２３，２３．２３の相互間に、筒状磁性体２３
と同一外径の塩化ビニル樹脂製の筒体３１．３１を設け
たものである。

本変形例によれば、筒状磁性体２３，２３゜２３の相互
間距離の保持を確実に保つことができると共に、ノイズ
フィルタの表面に凹凸が形成されないので、見栄えをよ
くすることができる。

次にノイズフィルタの第４の実施例の他の変形例につい
て、第１６＠に基づき説明する。

本実施例は、前記変形例のノイズフィルタの全体をさら
に塩化ビニル樹脂３２で覆ったものである。

本変形例によれば、筒状磁性体２３，２３゜２３および
筒体３１とが一体的になるので、取扱が簡便になると共
に、ケーブルハーネス４の長さに合わせて切断して使う
ことができるので、使い勝手を高めることができる。

次にノイズフィルタの第５の実施例について第１７図に
基づき説明する。

本実施例のノイズフィルタは、導電性を有する材料で筒
状に成形された筒状導電体３３と、フェライトのみで形
成された筒状磁性体２４とを年輪状に重ねて配し、筒状
導電体３３にアース線３４を設けたものである。

本実施例によれば、筒状導電体３３により筒状磁性体２
４が補強されるので、ノイズフィルタを細長くすること
ができ、収納性を高めることができる。

また、ノイズフィルタをケーブルハーネス４に設けて、
アース＄３４を接地させると、磁気シールド効果と共に
静電シールド効果も得ることができるので、ケーブルハ
ーネス４から輻射する不要輻射ノイズをより低減させる
ことができる。

なお１本実施例では、筒状磁性体２４と筒状導電体３３
とをそれぞれ１層づつ設けたが、これらを交互に複数層
設けるようにしてもよい。

また、本実施例および前記第４の実施例とその変形例に
おける筒状磁性体は、第１の実施例、第２の実施例、第
３の実施例のように、フェライトと樹脂とを混合して筒
状磁性体を形成してもよい。

このようにすることにより、これらの実施例におけるノ
イズフィルタの収納性をさらに高めることができる。

次に本発明の第６の実施例として、ノイズフィルタ用テ
ープについて説明する。

ノイズフィルタ用テープは、樹脂と磁性材とを混合して
帯体を形成して、この帯体の一方の面に粘着材を設けた
ものである。

ノイズフィルタ用テープは、樹脂材を含むので可撓性を
有する。これをケーブルに巻いてノイズフィルタを形成
させる。

テープは、可撓性を有するので、ケーブルの軸方向に長
く巻いてノイズフィルタの軸方向長さを長くすることも
、重ねて巻いてノイズフィルタの径を大きくすることも
できる。

ケーブルの軸方向に長く巻いて、細長いノイズフィルタ
を形成すると、収納性の高いものが得られる。

また、テープでノイズフィルタを形成するので、ケーブ
ルの両端が接続されてからもノイズフィルタを形成する
こ・ともでき、さらにノイズフィルタの仕様に合わせて
、容易にノイズフィルタを形成することもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、磁性材と樹脂とを混合して筒状磁性体
を成形したので、筒状磁性体の靭性を高めることができ
るため、筒状磁性体を細長く形成することができ、ノイ
ズ低減効果を維持しつつ、収納性を高めることができる
。

また、複数の筒状磁性体が所定の間隔をおいて配されて
いるものでは、特定のノイズ除去効果を期待する場合、
筒状磁性体の量を減らすことができるので、収納性を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は第１の実施例を示しており。 第１図は筒状磁性体の全体斜視図、第２図は筒状磁性体
の組成図、第３図は筒状磁性体の縦断面図。 第４図は筒状磁性体の正面図、第５図は筒状磁性体の各
部寸法とインダクタンスの関係を説明するための説明図
、第６図は第１の実施例の変形例の筒状磁性体の全体斜
視図、第７図は第２の実施例の筒状磁性体の全体斜視図
、第８図は第３の実施例の筒状磁性体の全体斜視図、第
９図〜第１４図は第４の実施例を示しており、第９図は
ノイズフィルタの全体斜視図、第１０図はケーブルハー
ネスおよびこれによって接続された回路基板で形成され
た回路の回路図、第１１図は等価回路図、第１２図は高
調波信号の周波数分布を示すグラフ、第１３図は共振周
波数の分布を示すグラフ、第１４図は放射される高調波
の分布を示すグラフ、第１５図は第４の実施例の変形例
のノイズフィルタの全体斜視図、第１６図は第４の実施
例のさらに他の変形例のノイズフィルタの全体斜視図、
第１７図は第５の実施例のノイズフィルタの全体斜視図
である。 ２・・・クロック発生回路、４・・・ケーブルハーネス
、６・・・プラスチック材、９・・・フェライト材、１
０゜２０．２１，２２，２３．２４・・・筒状磁性体、
３１・・・筒体、３２・・・塩化ビニル樹脂、３３・・
・筒状導電体。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性
   体を備えたノイズフィルタにおいて、前記筒状磁性体は
   、磁性材と樹脂とが混合されて筒状に成形されたもので
   あることを特徴とするノイズフィルタ。
2. ２．前記樹脂は、成形後も可撓性を有することを特徴と
   する請求項１記載のノイズフィルタ。
3. ３．前記樹脂は、熱収縮性を有することを特徴とする請
   求項１または２記載のノイズフィルタ。
4. ４．ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性
   体を備えたノイズフィルタにおいて、前記筒状磁性体と
   筒状の導電体とが年輪状に重なって配されていることを
   特徴とするノイズフィルタ。
5. ５．ケーブルから輻射されるノイズを除去する筒状磁性
   体を備えたノイズフィルタにおいて、複数の前記筒状磁
   性体が、軸方向に間隔をおいて配されていることを特徴
   とするノイズフィルタ。
6. ６．前記筒状磁性体は、磁性材と樹脂とが混合れて筒状
   に成形されたものであることを特徴とする請求項４また
   は５記載のノイズフィルタ。
7. ７．前記筒状磁性体は、軸方向の長さが外径に対して３
   倍以上有することを特徴とする請求項１、２、３または
   ６記載のノイズフィルタ。
8. ８．請求項１、２、３、４、５、６または７記載のノイ
   ズフィルタを備えていることを特徴とするケーブル。
9. ９．信号線が絶縁材で覆われているケーブルにおいて、 前記絶縁材は、磁性材と樹脂とが混合されて形成されて
   いることを特徴とするケーブル。
10. １０．磁性材と樹脂とを混合して筒状に成形したことを
    特徴とする筒状磁性体。
11. １１．樹脂と磁性材とを混合して帯体を形成し、該帯体
    の一方の面に粘着材を施したことを特徴とするノイズフ
    ィルタ用テープ。