JP5394507B2 - 重ね合わせ型導電性ヘリカルスプリング - Google Patents

Description

本発明は、一般的には電磁干渉／ラジオ周波数干渉（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ／ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＥＭＩ／ＲＦＩ）ガスケットに関し、より具体的には重ね合わせ型導電性ヘリカルスプリングに関する。

電子ノイズ（ＥＭＩ）およびラジオ周波数干渉（ＲＦＩ）は、電子システムにおける好ましくない電磁エネルギーの存在である。ＥＭＩは、電子システム内部におけるあるいはその周辺における意図せざる電磁エネルギーの発生から生じる可能性がある。例えば、電気の配線は約６０Ｈｚにおいて電子ノイズを発生することがあり得る。意図せざる電磁エネルギーの他の発生源として、熱ノイズ、照明および静的放電が含まれ得る。さらに、ＥＭＩは、ラジオおよびテレビの放送に使用されるラジオ信号、移動電話のような無線通信システム、および無線コンピュータネットワークなどの意図的な電磁エネルギーからももたらされ得る。

ＥＭＩの除去は電子システムの設計において重要である。システム内部への構成部品の配置と、遮蔽およびフィルタリングの使用とによって、その電子システムの機能と干渉するＥＭＩ、並びに、その電子システムが生成しかつ他のシステムと干渉する可能性があるＥＭＩを制御しかつ低減することが可能になる。遮蔽およびフィルタリングの有効性は、遮蔽材料を一緒に接合する接合方法に依存している。継手、継ぎ目および間隙などの閉じ込め部における電気的な不連続性は、すべて、遮蔽を破壊する可能性があるＥＭＩの頻度および量を増大するように作用する。

一実施形態において、直径横断方向（ｃｒｏｓｓ−ｄｉａｍｅｔｒｉｃ）の圧縮スプリングが、重ね合わせ型のヘリカルコイルに成形された導電性リボンを含む。導電性リボンの幅は、重ね合わせ型ヘリカルコイルの長さにほぼ平行に延びている。導電性リボンの厚さはその幅より小さい。導電性リボンの隣接するループが導電性リボンの幅に沿って重なり合っている。

添付の図面を参照することによって、本発明をより良く理解することができ、その多くの特徴および利点が当業者に明らかになるであろう。

重ね合わせ型ヘリカルコイルの概略図である。 コイルの円形の断面の概略図である。 トーラスに成形された重ね合わせ型ヘリカルコイルの概略図である。 周波数の関数としての重ね合わせ型ヘリカルコイルの減衰を示すグラフである。 周波数の関数としての非重ね合わせ型ヘリカルコイルの減衰を示すグラフである。

異なる図面において同じ参照符号を用いる場合があるが、それは、類似または同一の部分を示す。

図１は、全体が符号１００で指示される重ね合わせ型ヘリカルコイルを示している。この重ね合わせ型ヘリカルコイル１００は、幅１０４のリボン１０２を含む。一実施形態においては、この幅を、約０．０６０インチおよび約０．３００インチの間とすることができる。リボンは、ヘリカルコイル１００のループ１０６が重ね合わせの距離１１０だけ先行ループ１０８と重なり合うような重ね合わせ型ヘリカルコイルに成形できる。一実施形態においては、重ね合わせの距離１１０を、幅１０４の約２０％および約４０％の間の値とすることができる。

一実施形態においては、リボン１０２を導電性リボンとすることができる。導電性リボンは金属または金属合金から成形できる。金属合金は、ステンレス鋼、または、ベリリウム銅および銅−クロム−亜鉛合金のような銅合金、または、ハステロイ、Ｎｉ２２０およびＰｈｙｎｏｘのようなニッケル合金などとすることができる。さらに、導電性リボンは、金、スズ、ニッケル、銀またはこれらの任意の組合せのようなメッキ金属でメッキすることが可能である。別の実施形態においては、導電性リボンを、メッキ金属で被覆したポリマーから形成できる。

図２は、線１１２から見た重ね合わせ型ヘリカルコイル１００の円形の断面２００を示す。重ね合わせ型ヘリカルコイル１００の円形断面２００はコイル直径２０２を示しており、さらに、この円形断面はリボンの厚さ２０４を示している。一実施形態においては、コイルの直径を、約０．０６０インチおよび約０．２５０インチの間とすることができる。一般的に、コイルの直径２０２は、導電性リボンの幅の約３倍未満とすることができる。リボンの厚さ２０４は、約０．００３インチおよび約０．００６インチの間とすることができる。一実施形態においては、重ね合わせ型ヘリカルコイル１００を、重ね合わせ型ヘリカルコイル１００の直径全体にわたる圧縮に抵抗するような直径横断方向のスプリングとすることができる。

図３は、全体が符号３００で指示されるトーラスに成形された重ね合わせ型ヘリカルコイルの例を表している。一実施形態においては、トーラス３００を、導電性リボンの両端部を例えば溶接によって一緒に接合することによって形成できる。重ね合わせ型ヘリカルコイルは内径３０２を有することができる。一実施形態においては、この内径を、重ね合わせ型ヘリカルコイル２０２のコイル直径の少なくとも約８倍以上とすることができる。

別の実施形態においては、コイルの端部間に間隙を設けることができる。一般的に、この間隙は、トーラス３００の直径３０２の約５％以下となるように、トーラス３００の直径３０２の約２．５％以下となるように、さらにはトーラス３００の直径３０２の約１％以下となるように小さくするべきである。

直径横断方向の圧縮スプリングは、ＥＭＩ／ＲＦＩを低減する電子システム内のガスケットまたはシールとして用いることができる。一実施形態においては、直径横断方向の圧縮スプリングを、ＥＭＩ／ＲＦＩシールとするために、電子機器エンクロージャの２つの部品の間、例えば本体および蓋の間に配置することが可能である。スプリングの端部は、シールにおける間隙の形成を避けるために、一緒に溶接することが可能であるが、それが望ましい。代わりの方式として、スプリングの端部を溶接しなくてもよい場合があるが、その場合は、間隙の形成を最小化するためにその端部を互いに近接して配置できる。

直径横断方向の圧縮スプリングは、エンクロージャの２つの部品間の空間を通過し得る電磁エネルギーを大幅に低減することが可能である。例えば、直径横断方向の圧縮スプリングは、その空間を通過する電磁エネルギーを、少なくとも−７０ｄＢだけ、例えば少なくとも−８０ｄＢだけ低減することができる。さらに、直径横断方向の圧縮スプリングは、例えば約１ＭＨｚおよび約６００ＭＨｚの間の周波数範囲全域にわたって、ほぼ一定の減衰を呈することが可能である。一実施形態においては、直径横断方向の圧縮スプリングは、減衰抵抗率（Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｒａｔｉｎｇ）として、約２．０ｄＢオーム／インチ以上の値、あるいは約３．０ｄＢオーム／インチ以上の値、あるいはさらに約３．５ｄＢオーム／インチ以上の値を有することが可能である。減衰抵抗率はＤＣ抵抗と６００ＭＨｚにおける遮蔽品質（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ）との積である。

光沢表面を有する硬質（ｆｕｌｌ ｈａｒｄ）の３０１ステンレス鋼からサンプルを調製した。圧縮負荷はスプリングテスターを用いて測定し、ＤＣ抵抗はＡｇｉｌｅｎｔ ４３３８Ｂのミリオームメータを使用して測定する。ＳＡＥ ＡＲＰ１７０６改訂Ａに従って、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｅ４４０２を用いて減衰を測定し、その減衰を遮蔽品質に対して基準化する。減衰抵抗率は、ＤＣ抵抗に６００ＭＨｚにおける遮蔽品質を乗じて決定する。

サンプル１は、０．００２インチの厚さおよび０．１２５インチの幅のリボンを、０．１８８インチの外径および３０％の隣接ループ間の重ね合わせを有するヘリカルコイルに成形して作製された重ね合わせ型ヘリカルコイルである。０．０１５インチ圧縮において測定された圧縮負荷は、ヘリカルコイルの長さのインチ当たり７．０ポンド−フィートである。ＤＣ抵抗は３０．０６０ミリオーム／インチと測定される。図４に示すように、サンプル１は、１ＭＨｚ〜約６００ＭＨｚの周波数範囲において−８８ｄＢの減衰を呈するが、この減衰は、６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲において約−７５ｄＢに減退する。表１は遮蔽品質を示す。減衰抵抗率は約３．５ｄＢオーム／インチである。

サンプル２は、０．００４インチの厚さおよび０．０６２インチの幅のリボンを、０．１８８インチの外径および０．００５インチの隣接ループ間の間隙を有するヘリカルコイルに成形して作製された非重ね合わせ型ヘリカルコイルである。０．０１５インチ圧縮において測定された圧縮負荷は、ヘリカルコイルの長さのインチ当たり９．８ポンド−フィートである。ＤＣ抵抗は１４．４３ミリオーム／インチと測定される。図４に示すように、サンプル１は、１ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの周波数範囲において−８１ｄＢの減衰を呈するが、この減衰は、４００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲において約−６３ｄＢに減退する。減衰抵抗率は約１．７ｄＢオーム／インチである。

Claims (14)

1. 重ね合わせ型のヘリカルコイルに成形された導電性リボンであって、その導電性リボンの隣接するループが重なり合い、その導電性リボンは幅を有すると共に、前記重ね合わせ型ヘリカルコイルは長さを有し、その導電性リボンの幅は前記重ね合わせ型ヘリカルコイルの長さにほぼ平行に延び、重ね合わせ型のヘリカルコイルがトーラスを形成するように構成されている、導電性リボン
   を含む直径横断方向の圧縮スプリング。
2. 幅を有しかつ重ね合わせ型ヘリカルコイルに成形された導電性リボンを含む直径横断方向の圧縮スプリングであり、その導電性リボンの隣接するループが前記幅に沿って重ね合わせの距離だけ重なり合い、重ね合わせ型のヘリカルコイルがトーラスを形成するように構成されている、直径横断方向の圧縮スプリング
   を含む電磁干渉シールであって、
   前記直径横方向の圧縮スプリングが、電子機器エンクロージャの２つの部分の間に配置された場合、電磁干渉を低減するように構成される、電磁干渉シール。
3. 重ね合わせ型のヘリカルコイルに成形された導電性リボンであり、その重ね合わせ型コイルがトーラスを形成するように付形された導電性リボン
   を含む直径横断方向の圧縮スプリングであって、
   約２．０ｄＢオーム／インチ以上の減衰抵抗率を有する、
   直径横断方向の圧縮スプリング。
4. 前記減衰抵抗率が約３．０ｄＢオーム／インチ以上である、請求項３に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
5. 前記隣接するループが、前記幅の約２０％および約４０％の間の重ね合わせの距離だけ重なり合う、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
6. 前記ヘリカルコイルが、前記導電性リボンの幅の約３倍未満のコイル直径を有する、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
7. 前記ヘリカルコイルがコイル直径を有し、前記トーラスが内径を有し、その内径は前記コイル直径の約８倍以上である、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
8. 前記導電性リボンの反対側の両端部が、前記重ね合わせ型ヘリカルコイルの長さの５％未満の距離だけ分離される、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
9. 前記導電性リボンの反対側の両端部が一緒に溶接される、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
10. 前記導電性リボンが金属または金属合金から形成される、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
11. 前記導電性リボンがメッキ金属でメッキされる、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
12. 前記導電性リボンの幅が、約０．０６０インチおよび約０．３００インチの間である、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
13. 前記導電性リボンの厚さが、約０．００３インチおよび約０．００６インチの間である、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。
14. 前記ヘリカルコイルが、約０．０６０インチおよび約０．２５０インチの間のコイル直径を有する、請求項１に記載の直径横断方向の圧縮スプリング。