説明

電磁遮蔽筐体

【課題】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。
【解決手段】巻線型のコイル50が収納される筐体において、前記コイル50を囲む導体の遮蔽板であって、前記コイル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を、前記電流の方向に沿って所定間隔で各々設けた底部遮蔽板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を備えて電磁遮蔽筐体100を構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−72364号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するための請求項1に記載の電磁遮蔽筐体は、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た遮蔽板を備えたことを特徴としている。
【0011】
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。
【0012】
また、請求項2に記載の電磁遮蔽筐体は、前記遮蔽板が、互いに対向配設された第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ていることを特徴としている。
【0013】
上記構成によれば、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。
【0014】
また、請求項3に記載の電磁遮蔽筐体は、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,切れ込み部の設置間隔をWcとしたときに、前記dを小さく、且つ前記第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、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。
【0015】
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。
【0016】
また、請求項4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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【発明の効果】
【0020】
(1)請求項1〜5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。
(2)請求項2に記載の発明によれば、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。
(3)請求項3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。
(4)請求項4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。
(5)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。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】本発明の他の実施形態例における要部説明図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
【数1】

【0035】
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。
【0036】
【数2】

【0037】
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。
【0038】
【数3】

【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
【数4】

【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【符号の説明】
【0052】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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た遮蔽板を備えたことを特徴とする電磁遮蔽筐体。
【請求項2】
前記遮蔽板は、互いに対向配設された第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。
【請求項3】
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,切れ込み部の設置間隔をWcとしたときに、
前記dを小さく、且つ前記第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、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2に記載の電磁遮蔽筐体。
【請求項4】
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ないし3のいずれか1項に記載の電磁遮蔽筐体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−89714(P2012−89714A)
【公開日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−236017(P2010−236017)
【出願日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【出願人】(000006895)矢崎総業株式会社 (7,019)
【Fターム(参考)】