JP6732503B2 - Noise reduction shielded cable - Google Patents
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Description
本発明は、例えば高周波の放射ノイズや高電圧のサージ等を抑制するノイズ低減シールドケーブルに関するものである。 The present invention relates to a noise reduction shielded cable that suppresses, for example, high frequency radiation noise and high voltage surge.
従来、高周波の通信信号や高電圧でスイッチングする駆動電流が流れるケーブルとしては、一般的にシールドケーブルが使用され、高周波のノイズ対策が必要とされている。インバータ装置やDC−DCコンバータ装置等のスイッチング回路、及びモータ等の電力供給端子から発生するサージ(高電圧ノイズ)に対応するものとして、以下に示すような方式が知られている。 Conventionally, a shielded cable is generally used as a cable through which a high-frequency communication signal or a drive current that switches at a high voltage flows, and measures against high-frequency noise are required. The following method is known as a method for dealing with a surge (high voltage noise) generated from a switching circuit such as an inverter device or a DC-DC converter device, and a power supply terminal such as a motor.
第一例として、サージを発生する回路や部位のラインのノイズレベルを低減するために、インダクタLやコンデンサC、抵抗Rで構成するフィルタ回路をインバータ装置内やモータ内又はケーブルに装着する。 As a first example, a filter circuit including an inductor L, a capacitor C, and a resistor R is attached to an inverter device, a motor, or a cable in order to reduce a noise level of a circuit that generates a surge or a line of a part.
第二例として、装置と負荷等を接続するケーブルから高電圧ノイズが周囲に放射又は誘導(電磁干渉)されることを考慮して、重厚な電磁シールド(シールド性能が高い電磁遮蔽構造)の電線、コネクタ又はフェライトコアを使用する。 As a second example, in consideration of the fact that high-voltage noise is radiated or induced (electromagnetic interference) from the cable that connects the device to the load, etc., an electric wire with a heavy electromagnetic shield (electromagnetic shielding structure with high shielding performance) , Use connector or ferrite core.
図6は、従来の一般的なインバータ/モータ・システムの一例を示すものであり、モータ51とインバータ52が三相ケーブル53で接続され、三相ケーブル53のシールド導体54の各端末がモータ51及びインバータ52の各金属筐体に接続されると共に金属筐体からグラウンドプレーン55に接地されている。
FIG. 6 shows an example of a conventional general inverter/motor system. A
図7は、従来の高シールド部品を使用したノイズ低減方式の一例を示すものであり、モータ61とインバータ62がそれぞれ高シールドコネクタ64を介して高シールド電線63で接続されている。インバータ62はアース接続されている。
FIG. 7 shows an example of a noise reduction method using a conventional high shield component, in which a
図8は、従来のシールドケーブル11の一例の断面を示すものであり、三本の絶縁被覆電線1〜3が外部シールド層12で覆われ、外部シールド層12は保護層49で覆われている。各絶縁被覆電線1〜3は内部導体4と絶縁層5で構成され、絶縁層5と外部シールド層12との間に空気又は絶縁体50が配設されている。
FIG. 8 shows a cross section of an example of a conventional shielded
また、例えば、特許文献1(図示ぜず)には、従来のノイズ低減方式の一例として、モータとインバータ装置を接続する三本のラインに各インダクタ(コイル)を配設すると共に、各ラインに抵抗とコンデンサとで成るフィルタを接続して、サージを抑制することが記載されている。 Further, for example, in Patent Document 1 (not shown), as an example of a conventional noise reduction method, each inductor (coil) is arranged in three lines connecting a motor and an inverter device, and each line is arranged in each line. It is described that a filter composed of a resistor and a capacitor is connected to suppress a surge.
また、特許文献2(図示せず)には、従来の信号伝送用ケーブルの一例として、中心導線と外皮との間に、第一及び第二の内磁場対策用導電体と、接地用の編み線(外部導体)とシールド体を同心に配設して、伝送信号の低歪化や低ノイズ化を図ることが記載されている。 Further, in Patent Document 2 (not shown), as an example of a conventional signal transmission cable, first and second inner magnetic field countermeasure conductors and a knitting wire for grounding are provided between a central conductor and an outer cover. It is described that the wire (external conductor) and the shield body are concentrically arranged to reduce distortion and noise of a transmission signal.
同特許文献2には、二本ないし三本のケーブル芯を絶縁体内に配線し、絶縁体をシールド体で覆うと共に、各ケーブル芯の中心導線(内部導線)の周囲に内磁場対策用導電体や編み線(外部導体)を同心に配設したことが記載されている。
In the
しかしながら、例えば、前記従来の第一例の方式においては、フィルタ回路でコストが増加したり、回路電流が大きな用途ではインダクタや抵抗で発生する電力損失が大きく、装置の大型化や効率の低下を生じ兼ねないという懸念があった。 However, for example, in the method of the first conventional example, the cost is increased in the filter circuit, and the power loss generated in the inductor and the resistance is large in the application where the circuit current is large, which causes the device to become large and the efficiency to decrease. There was concern that it could happen.
また、前記従来の第二例の方式においては、電線やコネクタにおける金属製の遮蔽部分を多くしたり厚くしたりすることで、サイズや質量・コストが増加する上、グラウンドプレーンを経路するようなノイズについては、ノイズを十分に低減できないという懸念があった。 Further, in the above-mentioned second conventional method, by increasing or thickening the metal shielding portion of the electric wire or connector, the size, mass, and cost are increased, and the ground plane is routed. Regarding noise, there was a concern that noise could not be reduced sufficiently.
本発明は、上記した点に鑑み、例えば、従来におけるフィルタ回路を機器内部や機器間に追加する方式やケーブルのシールド性能を高める方式と比べて、コストや質量の増加や回路からの発熱量を抑えながら、AM/FMラジオ等への放射ノイズや高電圧のサージ等を抑制することのできるノイズ低減シールドケーブルを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention, for example, in comparison with a conventional method of adding a filter circuit inside or between devices or a method of improving the shield performance of a cable, increases the cost and mass and the amount of heat generated from the circuit. An object of the present invention is to provide a noise-reducing shielded cable capable of suppressing radiation noise to an AM/FM radio or the like, high-voltage surge, etc. while suppressing.
上記目的を達成するために、本発明のノイズ低減シールドケーブルは、内部導体とそれを覆う絶縁被覆部とを有して複数芯をなす二本以上の絶縁被覆電線と、各絶縁被覆電線の絶縁被覆部を取り囲んだ囲み導体と、該囲み導体とは絶縁された状態で該囲み導体を囲んだ外部シールド導体とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a noise-reducing shielded cable of the present invention has two or more insulation-coated electric wires each having an inner conductor and an insulation coating portion covering the inner conductor and forming a plurality of cores, and insulation of each insulation-coated electric wire. It is characterized in that it comprises an enclosing conductor surrounding the covering portion and an outer shield conductor enclosing the enclosing conductor in a state of being insulated from the enclosing conductor.
この構成により、囲み導体を介することで、すなわち各絶縁被覆電線の内部導体と外部シールド導体の間に囲み導体があることで、各絶縁被覆電線の内部導体と外部シールド導体との間の静電容量が減少する。このため、各絶縁被覆電線の内部導体と外部シールド導体との間の特性インピーダンスが増加し、各絶縁被覆電線の内部導体間の特性インピーダンスは相対的に減少する。これによって、サージ電流から見たコモンモードの特性インピーダンスは大きくなり、例えばモータ側のケーブル端末では反射が抑制され、発生するサージが小さくなる。 With this configuration, the presence of the enclosing conductor between the inner conductor and the outer shield conductor of each insulation-covered electric wire, that is, the presence of the enclosing conductor between the inner conductor and the outer shield conductor of each insulation-covered electric wire, Capacity is reduced. Therefore, the characteristic impedance between the inner conductor and the outer shield conductor of each insulation-coated electric wire increases, and the characteristic impedance between the inner conductors of each insulation-coated electric wire relatively decreases. As a result, the common mode characteristic impedance seen from the surge current increases, and reflection is suppressed at the cable end on the motor side, for example, and the surge that occurs is reduced.
また、例えば三相モータのような対称な三相交流を流す三本(三相)の絶縁被覆電線が120°回転対称の位置関係で配列された条件では、各相の交流電流によって生じる電磁界ノイズが相互に打ち消し合う。従って、これらにより、従来におけるフィルタ回路を機器内部や機器間に追加する方式やケーブルのシールド性能を高める方式と比べて、コストや質量の増加や回路からの発熱量が抑えられつつ、AM/FMラジオ等への放射ノイズや高電圧のサージ等が抑制される。 Further, under the condition that three (three-phase) insulating coated electric wires that flow symmetrical three-phase alternating current such as a three-phase motor are arranged in a positional relationship of 120° rotational symmetry, an electromagnetic field generated by an alternating current of each phase is generated. The noises cancel each other out. Therefore, compared with the conventional method of adding the filter circuit inside or between the equipment and the method of improving the shield performance of the cable, the AM/FM can suppress the increase in cost and mass and the heat generation amount from the circuit, as compared with the conventional method. Radiation noise to radio and high voltage surges are suppressed.
上記ノイズ低減シールドケーブルにおいては、前記外部シールド導体がアースされ、前記囲み導体はアースされないことが好ましい。 In the noise reduction shielded cable, it is preferable that the outer shield conductor is grounded and the surrounding conductor is not grounded.
この構成により、囲み導体がアースされないことで、各内部導体と外部シールド導体との間の静電容量が小さく維持される。 With this configuration, since the surrounding conductor is not grounded, the capacitance between each inner conductor and the outer shield conductor is kept small.
上記ノイズ低減シールドケーブルにおいては、前記各絶縁被覆電線が断面で回転対称に配置されていることが好ましい。 In the noise reduction shielded cable, it is preferable that the insulation coated electric wires are arranged rotationally symmetrically in cross section.
この構成により、例えば、二本の絶縁被覆電線が180°間隔で配置され、三本の絶縁被覆電線が120°間隔で配置され、四本の絶縁被覆電線が90°間隔で配置される。回転対称の中心から各絶縁被覆電線の中心までの距離は等しい。これにより、絶縁被覆電線ごとの内部導体と外部シールド導体との間の静電容量が等しくなると共に、内部導体間ごとの静電容量が等しくなる。 With this configuration, for example, two insulating covered electric wires are arranged at 180° intervals, three insulating covered electric wires are arranged at 120° intervals, and four insulating covered electric wires are arranged at 90° intervals. The distance from the center of rotational symmetry to the center of each insulated wire is equal. As a result, the capacitance between the inner conductor and the outer shield conductor of each insulation-coated electric wire becomes equal, and the capacitance of each inner conductor becomes equal.
また、上記ノイズ低減シールドケーブルにおいては、前記絶縁被覆電線の軸方向に沿って一又は複数の長さがそれぞれ異なる前記囲み導体が配置されることで、インピーダンスの周波数特性がフラットになるように構成されていることが好ましく、また、高周波ノイズやサージが増加しないような共振しない長さに、該囲み導体の電線軸方向長さが規定されていることが好ましい。 In the noise reduction shielded cable, one or more lengths of the surrounding conductors having different lengths are arranged along the axial direction of the insulation-coated electric wire so that the frequency characteristic of impedance becomes flat. It is preferable that the length of the surrounding conductor in the axial direction of the electric wire is regulated so as not to resonate so that high frequency noise and surge do not increase.
この構成により、絶縁被覆電線に高周波ノイズやサージが流れた際に、囲み導体がノイズやサージの周波数に共振することが抑止される。また、長い絶縁被覆電線のほぼ全長において、各囲み導体がサージ周波数に共振することが抑止される。 With this configuration, when high-frequency noise or surge flows through the insulated wire, the surrounding conductor is prevented from resonating at the noise or surge frequency. Further, the resonance of each surrounding conductor at the surge frequency is suppressed over almost the entire length of the long insulating covered electric wire.
本発明によれば、例えば、従来におけるフィルタ回路を機器内部や機器間に追加する方式やケーブルのシールド性能を高める方式と比べて、各絶縁被覆電線に対する囲み導体だけを用いて、コストや質量の増加や回路からの発熱量を抑えながら、AM/FMラジオ等への放射ノイズや高電圧のサージ等を抑制することができる。 According to the present invention, for example, as compared with the conventional method of adding a filter circuit inside or between devices or the method of improving the shield performance of the cable, only the surrounding conductor for each insulation covered electric wire is used to reduce the cost and mass. It is possible to suppress the radiation noise to the AM/FM radio and the like, the surge of high voltage, etc. while suppressing the increase and the amount of heat generated from the circuit.
また、外部シールド導体がアースされ、囲み導体はアースされない構成により、例えば各絶縁被覆電線の内部導体間の静電容量を大きく維持して、上記発明の効果を促進することができる。 Further, by the configuration in which the outer shield conductor is grounded and the surrounding conductor is not grounded, for example, the electrostatic capacitance between the inner conductors of the respective insulation-coated wires can be maintained large, and the effect of the above invention can be promoted.
また、各絶縁被覆電線が断面で回転対称に配置されている構成により、絶縁被覆電線ごとの内部導体と外部シールド導体との間の静電容量や、内部導体間ごとの静電容量を均一化して、上記発明の効果を促進することができる。 In addition, the insulation-coated wires are arranged rotationally symmetrically in cross section, so that the capacitance between the inner conductor and outer shield conductor of each insulation-coated wire and the capacitance between the inner conductors are made uniform. Thus, the effects of the above invention can be promoted.
また、絶縁被覆電線の軸方向に沿って一又は複数の囲み導体が配置され、絶縁被覆電線に流れるノイズやサージの周波数に共振しない長さに、該囲み導体の電線軸方向長さが規定されている構成により、絶縁被覆電線に通電されたノイズやサージに対して、囲み導体の共振を抑制して、上記発明の効果を促進することができる。 In addition, one or a plurality of enclosing conductors are arranged along the axial direction of the insulation-coated electric wire, and the length of the enclosing conductor in the axial direction of the electric wire is regulated to a length that does not resonate with the frequency of noise or surge flowing in the insulation-coated electric wire. With this configuration, it is possible to suppress resonance of the surrounding conductor with respect to noise and surge applied to the insulated coated electric wire, thereby promoting the effects of the above invention.
図1は、本発明のノイズ低減シールドケーブルの第一の実施形態の断面を示すものである。 FIG. 1 shows a cross section of a first embodiment of a noise reduction shielded cable of the present invention.
このノイズ低減シールドケーブル10は、三本(三相)の絶縁被覆電線1〜3を120°間隔で等配に回転対称に配置し、各絶縁被覆電線1〜3を一つの囲み導体6で取り囲んで、囲み導体6の内面6aを各絶縁被覆電線1〜3の絶縁被覆部(第一の絶縁層)5の外面5aに相互に接触させるようにし、囲み導体6の外側に第二の絶縁層(絶縁体)7を配置し、第二の絶縁層7の外側に外部シールド層(外部シールド導体)8を配置して、囲み導体6を外部シールド層8で取り囲んだことを特徴としている。
In this noise reduction shielded
各絶縁被覆電線1〜3の絶縁被覆部5は相互に接触している。囲み導体6は、三本の絶縁被覆電線1〜3の周囲に断面略三角形状(おむすび状)で環状に配置されている。各絶縁被覆部5の径方向外側(回転対称の中心Sから遠い側)の外面5a1が、囲み導体6の三つの湾曲状の各角部(頂部)6bの内面6a1に接触ないし接触自在に近接している。各絶縁被覆部5の径方向内側(回転対称の中心S寄り)の外面5a2は相互に接触している。
The insulation coating
囲み導体6の湾曲状の各角部6bはそれらの間の平面的な各真直部6cに一体に続いている。三つの各真直部6cの長さは等しく、各角部6bの形状や大きさは同じである。各真直部6cの内面6a2は各絶縁被覆部5の外面5a1に接線方向に接している。
The
各真直部6cの内面6a2と、隣り合う二本の絶縁被覆電線1〜3の絶縁被覆部5の外面5aとの間に空間15が形成されている。絶縁被覆部5の外面5a1が囲み導体6の内面6a1に近接した場合に、空間15は内面6a1と外面5a1との間の微小な隙間に続いている。これら空間15や隙間は空気層すなわち絶縁体である。内面6a1と外面5a1との間に薄い絶縁層(図示せず)を配置することも可能である。空間15は三本の絶縁被覆電線1〜3の中央(回転対称の中心S側)にも形成されている。
A
囲み導体6は、各絶縁被覆電線1〜3の軸(長手)方向に沿って適宜長さに形成されている。囲み導体6の長さについては図5で後述する。囲み導体6の肉厚は全周に渡って均一である。囲み導体6の外周面に沿って第二の絶縁層(絶縁体)7の内周面が接触している。
The surrounding
第二の絶縁層7の外周面に外部シールド層(外部シールド導体)8の内周面が接触し、外部シールド層8の外周面に保護層(絶縁体)9の内周面が接触している。これら絶縁層7や外部シールド層8、保護層9は、囲み導体6の外周形状に沿って断面略三角形状(おむすび状)に形成されている。
The outer peripheral surface of the second insulating layer 7 contacts the inner peripheral surface of the outer shield layer (external shield conductor) 8, and the outer peripheral surface of the
三本の絶縁被覆電線1〜3は、囲み導体6や第二の絶縁層7、外部シールド層8、保護層9によって囲まれて(覆われて)回転対称の形態に保持されている。本実施形態において、囲み導体6と第二の絶縁層7と外部シールド層8との各肉厚は概ね同程度である。囲み導体6と外部シールド層8の肉厚はほぼ等しい。外部シールド層8の周長は囲み導体6の周長よりも長い。外部シールド層8に対して囲み導体6を内側のシールド層と称することも可能である。
The three insulation-coated
各絶縁被覆電線1〜3は、断面円形の内部導体4とそれを覆う断面円環状の絶縁被覆部5とで構成されている。各絶縁被覆電線1〜3の回転対称の中心Sから囲み導体6の湾曲状の各角部6bまでの距離は等しい。また、中心Sから囲み導体6の各真直部6cまでの距離は等しい。
Each of the insulation-coated
本実施形態の囲み導体6は、例えば、編組線のように導電性の素線を編んだもの、あるいは銅箔やアルミ箔等といった金属箔で構成されている。囲み導体6としては、それ以外に、金属粉や導体粉末を含む導電性の樹脂等で形成されたもの等であってもよい。囲み導体6は、筒状(環状)に継ぎ目なく形成されたものや、導電性のテープ等を環状に巻いて形成したものでもあってもよい。これら囲み導体6は電線径方向に屈曲可能である(可撓性を有する)ことが好ましい。ノイズ低減シールドケーブル10は径方向に屈曲可能であることが好ましい。
The surrounding
各絶縁被覆電線1〜3の内部導体4は、銅やアルミ等を材料として、単芯線としたものや、複数の素線を束ねたもの等が使用される。外部シールド層8は、導電金属製の編組線又は銅箔やアルミ箔等で形成される。第一及び第二の絶縁層5,7並びに保護層9は合成樹脂材等で形成される。
As the
上記したノイズ低減シールドケーブル10は、不図示のインバータとモータ又はジェネレータを接続する三相ケーブルであって、主ラインとなる三本の絶縁被覆電線1〜3とそれを電磁シールドするための外部シールド層8を有し、外部シールド層8の両端は接地し(高圧用ではない外部シールド層8の場合は片端のみ接地とすることも可能である)、前記囲み導体6は両端ともに接地しない構造となっている。この構造はノイズ低減方式等と称することもできる。
The noise reduction shielded
一般に(従来においては)、インバータ装置やDC−DCコンバータ装置のように内部にスイッチング回路を有する装置と、負荷となるモータ等とをシールドケーブルで接続する構成では、スイッチ回路のスイッチング動作に起因して、電圧波形の立ち上がりの急峻なスイッチングノイズや高電圧のサージが発生し、モータの耐圧保護やEMC(電磁干渉)対策が必要になる場合が多い。 Generally (in the past), in a configuration in which a device such as an inverter device or a DC-DC converter device having a switching circuit inside is connected to a load motor or the like by a shield cable, the switching operation of the switch circuit causes As a result, switching noise with a sharp rise of the voltage waveform or high-voltage surge is generated, and it is often necessary to protect the motor against breakdown voltage and to take measures against EMC (electromagnetic interference).
本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10(図2(b)参照)においては、従来のシールドケーブル11(図2(a)参照)と比べて、各絶縁被覆電線1〜3の内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量C’1s,C’2c,C’3sを低減し、隣り合う二本の内部導体4の間の静電容量C’12,C’23,C’31を増加させている。このことは、後述のシミュレーション結果により確認されている。
In the noise reduction shielded cable 10 (see FIG. 2B) of the present embodiment, compared with the conventional shielded cable 11 (see FIG. 2A), the
これにより、各内部導体4と外部シールド層8との間すなわちコモンモードの特性インピーダンスが大きくなり、隣り合う内部導体4の間すなわちノーマルモードの特性インピーダンスは相対的に小さくなる。
As a result, the characteristic impedance between the
これらの変化は、インバータ/モータを相互に接続するシステムにおいて、放射ノイズの原因となるコモンモードのノイズ成分を減らし、さらに、スイッチング動作に起因して発生するサージ電圧を低減する効果がある(図3参照)。 These changes have the effect of reducing the common-mode noise component that causes radiation noise and reducing the surge voltage that occurs due to the switching operation in the system that connects the inverter/motor to each other (Fig. 3).
このように、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10により、従来におけるフィルタ回路を機器内部や機器間に追加する方式やケーブルのシールド性能を高める方式と比べて、コストや質量の増加及び回路からの発熱量を抑えながら、AM/FMラジオ等への放射ノイズや高電圧のサージ等を抑制することができる。
As described above, the noise reduction shielded
以下に、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10の各絶縁被覆電線1〜3の内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量、及び隣り合う二本の内部導体4の間の静電容量のシミュレーション結果を、図2(a)〜(c)及び表1〜2を用いて説明する。
Below, the capacitance between the
図2(a)は従来のシールドケーブル11、図2(b)(c)は本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10をそれぞれ示している。
2A shows a conventional shielded
図2(a)において、従来のシールドケーブル11の各絶縁被覆電線1〜3の内部導体4と外部シールド層12との間の静電容量を符号C1s,C2s,C3sで示し、隣り合う二本の内部導体4の間の静電容量を符号C12,C23,C31で示している。
In FIG. 2A, the capacitance between the
図2(b)(c)において、ノイズ低減シールドケーブル10の各絶縁被覆電線1〜3の内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量を符号C’1s,C’2s,C’3sで示し、隣り合う二本の内部導体4の間の静電容量を符号C’12,C’23,C’31で示している。図2(c)において、ノイズ低減シールドケーブル10の各内部導体4と囲み導体6との間の静電容量を符号C1k,C2k,C3k、囲み導体6と外部シールド層8との間の静電容量をCksでそれぞれ示している。
In FIGS. 2B and 2C, the electrostatic capacitance between the
表1は、図2(a)の従来のシールドケーブル11における各静電容量のシミュレーション結果、表2は、図2(b)(c)の実施形態のノイズ低減シールドケーブル10における各静電容量のシミュレーション結果をそれぞれマトリクス的に示したものである。静電容量の単位はpF(ピコファラド)である。各表の静電容量は合成されていない値である。内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量や、各内部導体4間の静電容量は、それぞれの導体4,8間の静電容量の合成値で算出される。
Table 1 is a simulation result of each capacitance in the conventional shielded
例えば、表1における従来のシールドケーブル11の内部導体4(No1)と外部シールド層12との間の静電容量C1sが、123pFであるのに対し、表2における本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10の内部導体4(No1)と外部シールド層8との間の静電容量C’1sは、0pFと小さくなっている。この結果は、内部導体4(No2,3)と外部シールド層8との間の静電容量C’2s,C’3sについても同様である。
For example, while the electrostatic capacitance C1s between the inner conductor 4 (No1) and the
また、例えば、表1における従来のシールドケーブル11の内部導体4(No1)と内部導体4(No2)との間の静電容量C12が、26pFであるのに対し、表2における本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10の内部導体4(No1)と内部導体4(No2)との間の静電容量C’12は、27pFに(表2の内部導体No1,2間の静電容量は囲み導体6を介さない値である)、内部導体4(No1)と囲み導体6との間の静電容量C1kである123pFを加算した値であるので、150pFと大きくなっている。この結果は、各内部導体4(No1,3)の間及び各内部導体4(No2,3)の間の静電容量C’31,C’23についても同様である。
Further, for example, while the electrostatic capacitance C12 between the internal conductor 4 (No1) and the internal conductor 4 (No2) of the conventional shielded
図2(a)の従来のシールドケーブル11において、内部導体4と外部シールド層12との間の静電容量は、C1s=C2s=C3sであり、各内部導体4間(一の内部導体4と他の内部導体4との間)の静電容量は、C12=C23=C31である。
In the conventional shielded
また、図2(b)の本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10において、内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量は、C’1s=C’2s=C’3sであり、各内部導体4間の静電容量は、C’12=C’23=C’31である。これは、各絶縁被覆電線1〜3が回転対称に配置されたことによる。そして、C1s=C2s=C3s>C’1s=C’2s=C’3sであり、C12=C23=C31<C’12=C’23=C’31である。
Further, in the noise reduction shielded
すなわち、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10における内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量は、従来のシールドケーブル11における内部導体4と外部シールド層12との間の静電容量よりも小さく、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10における各内部導体4間の静電容量は、従来のシールドケーブル11における各内部導体4間の静電容量よりも大きい。
That is, the capacitance between the
このように、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10では、従来のシールドケーブル11と比べて、各内部導体4と外部シールド層8との間の静電容量を低減し、隣り合う二本の内部導体4の間の静電容量を増加させたことで、各内部導体4と外部シールド層8との間すなわちコモンモードの特性インピーダンスが大きくなり、隣り合う二本の内部導体4の間すなわちノーマルモードの特性インピーダンスは相対的に小さくなる。
As described above, in the noise reduction shielded
図3は、従来のシールドケーブル11と本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10のサージ電圧を比較して示すものである。従来のシールドケーブル11の計測値を点線で示し、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10の計測値を実線で示している。図3において、横軸は時間μs、縦軸は電圧Vである。図3から明らかなように、本実施形態のノイズ低減シールドケーブル10のサージ電圧は、従来のシールドケーブル11のサージ電圧よりも低減している。
FIG. 3 shows the surge voltage of the conventional shielded
すなわち、図2(b)のノイズ低減シールドケーブル10の囲み導体6が、各内部導体4と外部シールド層8との間すなわちコモンモードの特性インピーダンスを大きく、又は結合を小さくし、隣り合う二本の内部導体4の間すなわちノーマルモードの特性インピーダンスを相対的に小さく、又は結合を大きくすることで、モータ側のケーブル端末での反射が抑制され、発生するサージが小さくなる。また、隣り合う二本の内部導体4の間の結合が大きいことで、各相の高周波電流は隣り合う二本の内部導体4により帰り易くなり、生じる電磁界ノイズが相互に打ち消し合うことで、放射ノイズが低減される効果が期待される。
That is, the enclosing
図4は、本発明のノイズ低減シールドケーブルの第二の実施形態を示すものである。 FIG. 4 shows a second embodiment of the noise reduction shielded cable of the present invention.
このノイズ低減シールドケーブル20は、図1の実施形態の三本の絶縁被覆電線1〜3に対して二本の絶縁被覆電線21,22を用いると共に、図1の実施形態の断面略三角形状(おむすび状)に対して断面形状を円形としたことを特徴とするものである。
This noise reduction shielded
すなわち、180°間隔で回転(線)対称に配置された二本の絶縁被覆電線21,22を断面円環状の囲み導体26が取り囲んで、各絶縁被覆電線21,22の絶縁被覆部25の外面25aに囲み導体26の内面26aが接触している。
That is, the two insulation-coated
囲み導体26の外側に円環状の第二の絶縁層(絶縁体)27が配置され、絶縁層27の外側に円環状の外部シールド層(外部シールド導体)28が配置されている。囲み導体26と外部シールド層28とは第二の絶縁層27で絶縁されている。外部シールド層28は断面円環状の保護層(絶縁体)29で覆われている。
A ring-shaped second insulating layer (insulator) 27 is arranged outside the surrounding
各絶縁被覆電線21,22の絶縁被覆部25は相互に接触している。各絶縁被覆部25は径方向内側の外面25a2で相互に接触し、外面25a2とは180°反対側の各絶縁被覆部25の径方向外側の外面25a1が囲み導体26の内面26aに接触している。囲み導体26の内側において各絶縁被覆電線21,22を結ぶ仮想線とは90°反対側に空間23が形成されている。
The
囲み導体26の外周面に第二の絶縁層(絶縁体)27の内周面が接触し、絶縁層27の外周面に外部シールド層28の内周面が接触し、外部シールド層28の外周面に保護層29の内周面が接触している。
The inner peripheral surface of the second insulating layer (insulator) 27 contacts the outer peripheral surface of the surrounding
本実施形態の囲み導体26の厚みは外部シールド層28の厚みとほぼ同程度であり、囲み導体26の内外径は外部シールド層28の内外径よりも小さい。二本の絶縁被覆電線21,22は、囲み導体26や絶縁層27、外部シールド層28、保護層29で囲まれて(覆われて)、囲み導体26の中央側に保持されている。
The thickness of the surrounding
内部導体24と絶縁被覆部25とで成る絶縁被覆電線21,22の構造や材質、囲み導体26や外部シールド層28、絶縁層27、保護層29の材質等は図1の実施形態におけると概ね同様である。外部シールド層28の両端は接地され(弱電の場合は一端のみ接地することも可能)、囲み導体26は両端とも接地されない。図4のノイズ低減シールドケーブル20は例えば高圧DCバッテリ等の接続に使用可能である。
The structures and materials of the insulation-coated
図4のノイズ低減シールドケーブル20においても、図1のノイズ低減シールドケーブル10におけると同様な作用効果が奏される。すなわち、従来のシールドケーブル11と比べて、内部導体24と外部シールド層28との間の静電容量が低減し、各内部導体24間の静電容量が増加する。これにより、各内部導体24と外部シールド層28との間すなわちコモンモードの特性インピーダンスは大きくなり、隣り合う内部導体24の間すなわちノーマルモードの特性インピーダンスは小さくなる。
The noise reduction shielded
これらの変化は、インバータ/モータを相互に接続するシステムにおいて、放射ノイズの原因となるコモンモードのノイズ成分を減らし、さらに、スイッチング動作に起因して発生するサージ電圧の低減にも効果がある。 These changes are effective in reducing the common-mode noise component that causes radiation noise in the system in which the inverter/motor is connected to each other, and also in reducing the surge voltage generated due to the switching operation.
なお、図4の実施形態において、絶縁被覆電線21,22を二本ではなく、図1の実施形態のように三本とすることも可能である。この場合、三本の絶縁被覆電線の絶縁被覆部25は相互に接触し、各絶縁被覆部25は断面円環状の囲み導体26で覆われて囲み導体26に相互に接触し、囲み導体26の外側にそれぞれ円環状の絶縁層27と外部シールド層28と保護層29が同心に配置される。
In addition, in the embodiment of FIG. 4, the number of the insulation-coated
また、図4の実施形態において、二本の絶縁被覆電線21,22の絶縁被覆部25の外面25aに沿って囲み導体26や絶縁層27、外部シールド層28、保護層29をそれぞれ断面長円形ないし略長円形に形成配置することも可能である。この場合、各絶縁被覆部25の外面25aと囲み導体26の内面26aとの接触面積は図4の実施形態におけるよりも増加する。
Further, in the embodiment of FIG. 4, the
また、図4の実施形態において、二本ではなく三本の絶縁被覆電線の絶縁被覆部25の外面25aに沿って囲み導体26や絶縁層27、外部シールド層28、保護層29をそれぞれ断面長円形ないし略長円形に形成配置することも可能である。
Further, in the embodiment of FIG. 4, the surrounding
また、図1,図4の各実施形態において、絶縁被覆電線1〜3,21,22の本数を四本とすることも可能である。四本の絶縁被覆電線(図示せず)は例えば仮想正方形の各角部に位置するように回転対称に配置される。囲み導体(6,26)は四本の絶縁被覆電線の絶縁被覆部5,25に相互に接触する。
In addition, in each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 4, it is possible to set the number of the
図5(a)(b)は、例えば上記各実施形態のノイズ低減シールドケーブル10,20における囲み導体6,26の長さを規定した実施形態をそれぞれ示すものである。
FIGS. 5A and 5B show embodiments in which the lengths of the enclosing
図5(a)(b)においては、便宜上、絶縁被覆電線1〜3,21,22や絶縁層7,27、外部シールド層8,28の図示を省略し、囲み導体6,26を実線で符号36として示し、保護層9,29を鎖線で符号39として示している。
5(a) and 5(b), for the sake of convenience, the insulating covered
図5(a)の実施形態のノイズ低減シールドケーブル30は、例えば図3に示したサージ電圧の発生時におけるサージ周波数に共振しない長さの複数の囲み導体(分割囲み導体)36aをそれぞれ同一長さL1で直列に配置したことを特徴としている。
In the noise reduction shielded
三つの囲み導体36aで一本のノイズ低減シールドケーブル30の囲み導体36が構成されている。囲み導体36は電線長手方向に三つに分割されている。各囲み導体36aの間には隙間nが形成されている。
The three surrounding
サージ電圧は絶縁被覆電線1〜3,21,22の内部導体4,24に通電されるが、その際に、絶縁被覆電線1〜3,21,22の外側に配置された囲み導体36がサージ周波数に共振しないように、各囲み導体36aの長さL1が規定されている。この囲み導体36aの長さL1は線長共振の公式により求められる。
The surge voltage is applied to the
例えば、囲み導体36aの長さL1が1mである場合、共振点(周波数)は100MHz+αであり、サージ周波数は10〜20MHz位であるので、共振周波数が100MHz以下になるように、全ての囲み導体36aの長さL1は1m以下に規定されている。
For example, when the length L1 of the enclosing
図5(b)の実施形態のノイズ低減シールドケーブル40は、同じくサージ電圧の発生時におけるサージ周波数に共振しない長さの複数の囲み導体(分割囲み導体)36b,36c,36dを異なる長さL2,L3,L4で直列に配置したことを特徴としている。
In the noise reduction shielded
八つの囲み導体36b〜36dで一本のノイズ低減シールドケーブル40の囲み導体36が構成されている。一本のノイズ低減シールドケーブル40の囲み導体36は電線長手方向に八つに分割されている。各囲み導体36b〜36dの間には隙間n1が適宜長さに形成されている。
The eight surrounding
図5(b)においては、三種類の長さL2〜L4の囲み導体36b〜36dが36b,36c,36d,36cの順で配置され、その配列パターンが繰り返されている。各囲み導体36b〜36dの長さL2〜L4は、例えば図5(a)におけると同様に、それぞれ共振周波数が100MHz以下になるように、1m以下に規定されている。
In FIG. 5B, three types of enclosing
なお、図5(b)の実施形態において、長さLの異なる複数の囲み導体36b〜36dを電線軸方向に規則性なくランダムに配置することも可能である。囲み導体36の分割数(囲み導体36a〜36dの数)は各ノイズ低減シールドケーブル30,40の全長に応じて適宜設定される。
In addition, in the embodiment of FIG. 5B, it is possible to arrange a plurality of enclosing
また、全長の短いノイズ低減シールドケーブルにおいて、囲み導体36の長さが、サージ周波数に共振しない長さであれば、囲み導体36を分割することなく、一本の囲み導体36で一本のノイズ低減シールドケーブルに対応することも可能である。
Further, in the noise reduction shielded cable having a short overall length, if the length of the surrounding
本発明は、ノイズ低減シールドケーブル10,20,30,40として以外に、ノイズ低減方式や、シールドケーブルのノイズ低減方法や、ケーブルの使用方法等としても有効なものである。
The present invention is effective not only as the noise reduction shielded
その他、従来公知の知見に従い、本発明のノイズ低減シールドケーブル10,20,30,40を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明のノイズ低減シールドケーブルの構成を具備する限り、勿論本発明の範疇に含まれる。
In addition, the noise reduction shielded
本発明のノイズ低減シールドケーブルは、例えば、従来におけるフィルタ回路を機器内部や機器間に追加する方式やケーブルのシールド性能を高める方式と比べて、コストや質量の増加や回路からの発熱量を抑えながら、AM/FMラジオ等への放射ノイズや高電圧のサージ等を抑制するために利用することができる。 The noise reduction shielded cable of the present invention suppresses an increase in cost and mass and the amount of heat generated from the circuit as compared with, for example, a conventional method of adding a filter circuit inside or between devices or a method of improving the shield performance of the cable. However, it can be used to suppress radiation noise to AM/FM radios, high voltage surges, and the like.
1〜3,21,22 絶縁被覆電線
4,24 内部導体
5,25 絶縁被覆部
6,26,36a〜36d 囲み導体
7,27 絶縁層
8,28 外部シールド層(外部シールド導体)
10,20,30,40 ノイズ低減シールドケーブル
L1〜L4 長さ
1-3, 21, 22 Insulated coated
10, 20, 30, 40 Noise reduction shielded cable L1 to L4 Length
Claims (2)
前記外部シールド導体がアースされており、前記囲み導体はアースされておらず、
前記絶縁被覆電線の軸方向に沿って一又は複数の前記囲み導体が配置され、該絶縁被覆電線に通電されるノイズやサージの周波数に共振しない長さに、該囲み導体の電線軸方向長さが規定されていることを特徴とするノイズ低減シールドケーブル。 Two or more insulation-coated electric wires each having a plurality of cores, each having an inner conductor and an insulation coating portion covering the inner conductor, a surrounding conductor surrounding the insulation coating portion of each insulation-coated electric wire, and the surrounding conductor are insulated An outer shield conductor surrounding the surrounding conductor in a state ,
The outer shield conductor is grounded, the enclosure conductor is not grounded,
One or a plurality of the enclosing conductors are arranged along the axial direction of the insulating covered electric wire, and the length of the enclosing conductor in the electric wire axial direction is set to a length that does not resonate with the frequency of noise or surge applied to the insulating covered electric wire. noise reduction shielded cable characterized that you have but defined.
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