JP2003257751A - Magnetic shield apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は磁気シールドに関
し、特に中空構造を有する磁気シールド装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic shield, and more particularly to a magnetic shield device having a hollow structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の磁気シールドは、矩形状断面構造
やリング状断面構造を持ち、その要求される遮蔽特性に
応じて、シールドを構成する磁性体の壁面を2重あるい
は3重にした構造あるいは壁面の磁性体厚さを変化させ
た構造で対応するのが一般的であった。2. Description of the Related Art A conventional magnetic shield has a rectangular cross section structure or a ring cross section structure, and has a structure in which the wall surface of a magnetic material constituting the shield is doubled or tripled according to the required shielding characteristics. Alternatively, it is common to deal with the structure in which the thickness of the magnetic material on the wall surface is changed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
十分なシールド特性を得ようとすると壁面の磁性体がた
とえ2重あるいはそれ以上の多重構造になっていたとし
ても磁性体厚さを厚くしなければならなかった。この理
由は従来の磁気シールドの基本構造に依存して、空間の
磁束制御が不十分になりやすいことに起因する。例え
ば、一般原理として高透磁率の磁性体と真空(空気)の
界面では、真空中の磁束の方向に対して界面と垂直な方
向については磁束密度が連続、界面に平行な方向に対し
ては磁場が連続になる。ここで磁性体の比透磁率をμ、
磁束密度をBとすると磁場Hは、H=B/μで与えられ
ることから比透磁率μが大きいほど界面近傍の空間磁場
の平行成分は小さくなる。However, in the prior art, in order to obtain sufficient shield characteristics, even if the magnetic body on the wall surface has a double or more multi-layer structure, the magnetic body thickness is increased. I had to. The reason for this is that the magnetic flux control in space tends to be insufficient depending on the basic structure of the conventional magnetic shield. For example, as a general principle, at the interface between a high permeability magnetic material and vacuum (air), the magnetic flux density is continuous in the direction perpendicular to the direction of the magnetic flux in the vacuum, and is continuous in the direction parallel to the interface. The magnetic field becomes continuous. Where the relative permeability of the magnetic material is μ,
Since the magnetic field H is given by H = B / μ, where the magnetic flux density is B, the parallel component of the spatial magnetic field near the interface becomes smaller as the relative permeability μ increases.
【0004】空間の磁束密度が増大すると、磁性体内の
磁場も大きくなるため磁性体は飽和に近づいてゆく。こ
のとき磁性体の比透磁率は減少していくことからシール
ド特性は劣化する。この効果を避けるためには磁性体の
飽和磁束密度を大きくするか、磁性体の厚さを大きくし
て密度を下げる必要がある。従来の技術ではシールド率
を向上させるため比透磁率の大きなパーマロイ(NiF
e合金)が用いられることが多い。パーマロイの場合、
飽和磁束密度が比較的小さいため磁性体の厚さを厚くす
る必要があった。加えて従来の技術では磁性体と真空の
界面に対して垂直方向の磁束成分を制御する技術を持た
ないため、磁束線の界面における屈折率を大きくするこ
とのみが垂直成分の磁束をシールドする方法であった。
この方法では屈折率が比透磁率に比例していることから
磁性体の厚さを十分厚く保ち比透磁率の劣化を避ける必
要があった。When the magnetic flux density in the space increases, the magnetic field in the magnetic material also increases, and the magnetic material approaches saturation. At this time, the relative magnetic permeability of the magnetic material decreases, so that the shield characteristics deteriorate. In order to avoid this effect, it is necessary to increase the saturation magnetic flux density of the magnetic material or increase the thickness of the magnetic material to reduce the density. In the conventional technology, permalloy (NiF) having a large relative magnetic permeability is used to improve the shield rate.
e alloy) is often used. In the case of Permalloy,
Since the saturation magnetic flux density is relatively small, it was necessary to increase the thickness of the magnetic body. In addition, since the conventional technology does not have the technology to control the magnetic flux component in the direction perpendicular to the interface between the magnetic body and the vacuum, only increasing the refractive index at the interface of the magnetic flux lines is a method of shielding the magnetic flux of the vertical component. Met.
In this method, since the refractive index is proportional to the relative magnetic permeability, it was necessary to keep the thickness of the magnetic material sufficiently thick to avoid deterioration of the relative magnetic permeability.
【0005】シールドを行なう磁性体の磁気飽和を避け
る技術としては特開昭57−8000号公報に開示され
るような屈曲部にテーパ形状を設ける技術、あるいはテ
ーパ形状からなる磁路を2重にするための磁性体を設け
る技術等がある。しかし、これらに開示された従来技術
はシールドを行なうために集められた磁束の飽和を避け
るための技術であり、磁気シールドを行なう装置全体に
対し、外部磁場の磁束を効率よく制御することはできな
い。As a technique for avoiding magnetic saturation of a magnetic material for shielding, a technique for forming a tapered shape in a bent portion as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-8000, or a magnetic path having a tapered shape is doubled. There is a technique of providing a magnetic body for doing so. However, the conventional techniques disclosed therein are techniques for avoiding saturation of the magnetic flux collected for shielding, and the magnetic flux of the external magnetic field cannot be efficiently controlled with respect to the entire device that performs magnetic shielding. .
【0006】しかし、結局これらの従来技術では、磁性
体の厚さを厚くする必要があることから磁気シールド装
置を構成するシールド壁が重くなってしまうと言う問題
点があった。この問題は磁気シールドを行なう空間の体
積が小さい場合には、壁面の構造強度を弱くして全体の
重量を軽減するなどの解決策が可能であった。しかし、
シールドする空間が大きい場合、シールド壁自身が大面
積となり、自重の増大とともにシールド壁を支える構造
物も大型で且つ十分な強度を有するものが必要となる。
この状況において磁性体の占める割合を小さくして構造
重量を軽減することは従来のシールド構造では不可能で
あった。However, these prior arts have a problem that the shield wall constituting the magnetic shield device becomes heavy because the magnetic material needs to be thickened. If the volume of the space for the magnetic shield is small, this problem can be solved by weakening the structural strength of the wall surface and reducing the overall weight. But,
When the space to be shielded is large, the shield wall itself has a large area, and the structure supporting the shield wall is required to be large and have sufficient strength as the self-weight increases.
In this situation, it has been impossible to reduce the weight of the structure by reducing the proportion occupied by the magnetic material in the conventional shield structure.
【0007】本発明の目的は、前記の問題点を解決し、
シールド壁を構成する磁性体の厚さを厚くしなくても高
性能なシールド特性が得られる磁気シールド装置を提供
することである。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a magnetic shield device that can obtain high-performance shield characteristics without increasing the thickness of the magnetic material that forms the shield wall.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本願の第一の発明は、軟
磁性材料を備えるシールド壁によって所定のシールド空
間を囲んでなる磁気シールド装置であって、外部磁場方
向と平行するシールド壁において前記外部磁場による最
大磁束密度を示す箇所の近傍に導電体を設置し、該導電
体で閉コイルを構成することを特徴とする磁気シールド
装置である。シールド壁の磁気飽和を抑制する効果をよ
り発揮させるためには、この閉コイルの内周形状と磁気
シールド装置の外周形状とをできるだけ一致させること
が好ましい。The first invention of the present application is a magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall provided with a soft magnetic material, wherein the shield wall is parallel to the external magnetic field direction. The magnetic shield device is characterized in that a conductor is installed in the vicinity of a portion exhibiting the maximum magnetic flux density by an external magnetic field, and the conductor forms a closed coil. In order to further exert the effect of suppressing the magnetic saturation of the shield wall, it is preferable that the inner peripheral shape of the closed coil and the outer peripheral shape of the magnetic shield device match as much as possible.
【0009】本願の第二の発明は、軟磁性材料を備える
シールド壁によって所定のシールド空間を囲んでなる磁
気シールド装置であって、外部磁場方向と平行するシー
ルド壁において前記外部磁場方向の中央部の近傍に導電
体を設置し、該導電体で閉コイルを構成することを特徴
とする磁気シールド装置である。A second invention of the present application is a magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall provided with a soft magnetic material, wherein the shield wall parallel to the external magnetic field direction has a central portion in the external magnetic field direction. A magnetic shield device is characterized in that a conductor is installed in the vicinity of, and the conductor forms a closed coil.
【0010】シールド壁に窓部や磁気シールド装置内に
配線や配管を引き込むための開口部が設けられている場
合には、そこからシールド空間に磁束が進入しやすい。
ここでいう開口部とは、磁性材料が存在しないか又は存
在してもシールド壁の磁性材料と磁気的に不連続になっ
ている部位のことである。In the case where the shield wall is provided with a window or an opening for drawing the wiring or piping into the magnetic shield device, the magnetic flux easily enters the shield space through the opening.
The opening here is a portion where the magnetic material does not exist or is magnetically discontinuous with the magnetic material of the shield wall even if the magnetic material exists.
【0011】本願の第三の発明は、軟磁性材料を備える
シールド壁によって所定のシールド空間を囲んでなる磁
気シールド装置であって、シールド壁に開口部を有し、
シールド壁にこの開口部を囲む導電体を設置し、該導電
体で閉コイルを構成することを特徴とする磁気シールド
装置である。A third invention of the present application is a magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall provided with a soft magnetic material, the shield wall having an opening,
The magnetic shield device is characterized in that a conductor surrounding the opening is installed on the shield wall, and the conductor forms a closed coil.
【0012】上記の各発明では、FeSi合金の微結晶を含
んだ軟磁性薄体を非磁性の樹脂でラミネートしたシート
状の材料で構成したシールド壁を好適に使用することが
できる。In each of the above inventions, a shield wall made of a sheet-like material obtained by laminating a soft magnetic thin body containing FeSi alloy microcrystals with a non-magnetic resin can be preferably used.
【0013】磁気シールドはシールド体の周囲の空間か
ら磁束を集めることにより所望の空間の磁束密度を低下
させ磁気シールを行うものである。このため、シールド
を行う空間の体積が増加したり、シールド体の周囲の空
間の磁束密度が増加するとシールドを構成している軟磁
性体に流入する磁束が増加し、軟磁性体内の磁束密度が
上昇する。軟磁性体内に存在できる最大磁束の量は飽和
磁束密度によって決定されるが、一般に軟磁性体内の磁
束密度が飽和磁束密度に近づくに連れてその比透磁率は
劣化する。磁気シールド装置を構成する軟磁性体の透磁
率はシールド率を決定する重要な要素であり、透磁率が
低下するとシールド率も低下する。本発明は微結晶の磁
性体からなる箔体をシート状に成形することで軽量かつ
施工性の優れた磁気シールドルームを提供するものであ
るが、シールドルーム壁面の磁性体厚さが薄いため大き
な体積を持つシールド空間や強磁場中のシールドを行う
ためには、軟磁性体の磁気飽和を避けるように設計する
必要がある。単純には磁性体の厚さを増加させることで
対応可能であるが、これは磁性体の重量を増加させ本発
明のシールド装置の特徴を損なう恐れがある。そこで、
磁気シールドルームの壁に対して磁気飽和を起こしそう
な部分に予め磁場を印加する手段を設け、シールド壁の
磁化と反対方向の磁場を印加することでシールド壁の磁
束密度を低下させ、比透磁率の劣化を防ぐものである。The magnetic shield reduces the magnetic flux density in a desired space by collecting magnetic flux from the space around the shield body to perform magnetic sealing. For this reason, when the volume of the space for shielding increases or the magnetic flux density in the space around the shield increases, the magnetic flux flowing into the soft magnetic material forming the shield increases, and the magnetic flux density in the soft magnetic material increases. To rise. The maximum amount of magnetic flux that can exist in the soft magnetic body is determined by the saturation magnetic flux density, but the relative magnetic permeability generally deteriorates as the magnetic flux density in the soft magnetic body approaches the saturated magnetic flux density. The magnetic permeability of the soft magnetic material that constitutes the magnetic shield device is an important factor that determines the shield rate, and if the magnetic permeability decreases, the shield rate also decreases. The present invention provides a magnetic shield room that is lightweight and excellent in workability by forming a foil body made of a microcrystalline magnetic body into a sheet shape, but is large because the magnetic body thickness of the shield room wall surface is thin. In order to perform shield in a shielded space having a volume or in a strong magnetic field, it is necessary to design so as to avoid magnetic saturation of the soft magnetic material. Although it can be dealt with simply by increasing the thickness of the magnetic body, this may increase the weight of the magnetic body and impair the characteristics of the shield device of the present invention. Therefore,
A means for applying a magnetic field to the wall of the magnetic shield room where magnetic saturation is likely to occur is provided in advance, and by applying a magnetic field in the direction opposite to the magnetization of the shield wall, the magnetic flux density of the shield wall is reduced and the relative permeability is reduced. It prevents deterioration of magnetic susceptibility.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1に磁気シールドルームを構成
する軟磁性材料を備えたシールド壁の磁束密度分布を示
す。シールド空間2は図1の奥側の空間でありシールド
壁1と図示しない他のシールド壁とで囲まれる。外部磁
場は矢印Hoの方向に印加されており、磁束3はシール
ド壁1の中を同じ方向に通る。シールド壁1を構成する
軟磁性材料のもつ磁化の方向はシールド壁1の中を通る
磁束3の方向と同じである。白から灰色、黒となるに連
れて磁束密度が大きくなっていることを表す。磁束密度
が最も大きくなっている部分は主にシールド壁1の外部
磁場方向中央部であり、この部分が最も磁気飽和を起こ
しやすい。これは磁束3がシールド壁1の端部からだけ
でなくその長手方向の途中の部位からもシールド壁1に
入り込み、そして他端部からだけでなく途中の部位から
も空間へ放出されるためである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a magnetic flux density distribution of a shield wall provided with a soft magnetic material that constitutes a magnetic shield room. The shield space 2 is a space on the far side in FIG. 1 and is surrounded by the shield wall 1 and another shield wall (not shown). The external magnetic field is applied in the direction of the arrow Ho, and the magnetic flux 3 passes through the shield wall 1 in the same direction. The direction of magnetization of the soft magnetic material forming the shield wall 1 is the same as the direction of the magnetic flux 3 passing through the shield wall 1. The magnetic flux density increases from white to gray and black. The portion with the highest magnetic flux density is mainly the central portion of the shield wall 1 in the direction of the external magnetic field, and this portion is most likely to cause magnetic saturation. This is because the magnetic flux 3 enters the shield wall 1 not only from the end of the shield wall 1 but also from a part in the longitudinal direction of the shield wall 1, and is emitted into the space not only from the other end but also from the part in the middle. is there.
【0015】これに対して、図2に示すように閉コイル
4を用いてシールド壁の磁化と反対方向Hcの磁場を印
加するとシールド壁1を構成する軟磁性体内部の磁束密
度が低下し、比透磁率を改善することが可能である。図
2の例では複数の閉コイル4をシールド壁1の磁束密度
が最も大きくなっている箇所に沿って且つその軸方向を
上記の磁化方向と合わせて配置している。電磁誘導の法
則によると、導電体の周囲において磁場の大きさが、時
間と共に変化することによって導電体に起電力が発生す
る。そこで、導電体が閉回路を形成する場合には、この
起電力によって回路に誘導電流が流れる。この場合の電
流方向は、閉回路に差交する磁場を排除する方向である
から、外部磁場の中に閉コイルを配置した場合には、閉
コイルが誘導電流によって作る磁場は外部磁場に対抗す
るものになり、外部磁場は閉コイルによって作られる磁
場で低減されることになる。したがって、シールド壁1
の磁束密度が低減され磁気飽和を起こし難くなる。On the other hand, as shown in FIG. 2, when the closed coil 4 is used to apply a magnetic field in the direction Hc opposite to the magnetization of the shield wall, the magnetic flux density inside the soft magnetic material forming the shield wall 1 decreases, It is possible to improve the relative magnetic permeability. In the example of FIG. 2, a plurality of closed coils 4 are arranged along the location where the magnetic flux density of the shield wall 1 is the largest and the axial direction thereof is aligned with the above-mentioned magnetization direction. According to the law of electromagnetic induction, the magnitude of a magnetic field around a conductor changes with time, so that an electromotive force is generated in the conductor. Therefore, when the conductor forms a closed circuit, an induced current flows in the circuit due to this electromotive force. In this case, the current direction is the direction in which the magnetic field intersecting the closed circuit is eliminated. Therefore, when the closed coil is placed in the external magnetic field, the magnetic field created by the induced current by the closed coil opposes the external magnetic field. The external magnetic field will be reduced by the magnetic field created by the closed coil. Therefore, the shield wall 1
Magnetic flux density is reduced, and it becomes difficult for magnetic saturation to occur.
【0016】磁気シールドの効率は周囲の空間も含めた
磁気回路に対してシールド部分の磁気抵抗が低いほど高
効率となることから比透磁率の改善によってもたらされ
た磁気抵抗の低下が磁気シールドの性能を向上させるこ
とになる。ここで図2における磁場印加の手段は永久磁
石のようなものでも可能である。The efficiency of the magnetic shield is higher as the magnetic resistance of the shield portion is lower than that of the magnetic circuit including the surrounding space. Therefore, the reduction of the magnetic resistance caused by the improvement of the relative permeability is caused by the magnetic shield. Will improve the performance of. Here, the magnetic field applying means in FIG. 2 may be a permanent magnet or the like.
【0017】実際の外部磁場は各々が直交する三方向の
成分からなることが多い。この場合でも各方向の成分そ
れぞれについて本発明を適用することで、三軸方向の各
シールド壁を構成する磁性体の厚さを厚くしなくても磁
気飽和を起こり難くすることができる。The actual external magnetic field is often composed of components in three directions that are orthogonal to each other. Even in this case, by applying the present invention to each of the components in each direction, it is possible to prevent magnetic saturation from occurring without increasing the thickness of the magnetic body forming each shield wall in the triaxial direction.
【0018】磁気シールド装置に外部磁場の一方向成分
Hoが印加されたときの本発明の実施の形態を図3に示
す。本発明の磁気シールド装置10は6面を構成するシ
ールド壁1とシールド壁1壁面上に設けられ閉コイル5
0を構成する四つの導電体5とからなる。外部磁場は交
番磁界であり、その一方向成分Hoに対して平行な四つ
のシールド壁内の磁束密度はHo方向のほぼ中央部で最
大となる。そこに導電体5が設置される。外部磁場成分
Hoが印加されるとそれを打ち消す方向の磁場が発生す
る方向に電流が閉コイル50に生じる。それによる磁束
密度は導電体5の位置で最大であるのでシールド壁内の
最大の磁束密度に作用してそれを大きく低下させ、シー
ルド壁の比透磁率の劣化を防ぐ。シールド壁内の磁束密
度が飽和し難いので空間の磁束密度が増大したり、シー
ルドする空間が大きい場合でもシールド壁を厚くする必
要がない。よって、磁性材料の使用量の削減、全体の軽
量化、施工性の向上等を図ることができる。導電体5は
銅、アルミニウムなど電気抵抗の低い金属帯または電線
でもよい。図3で示した実施の形態では閉コイル50は
1ターンとしたがターン数を増やすこともできる。その
場合シールド壁の磁束密度を低下させる効果はより大き
くなるが1ターン当りの効果は低下する。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention when the unidirectional component Ho of the external magnetic field is applied to the magnetic shield device. The magnetic shield device 10 of the present invention includes a shield wall 1 forming six surfaces and a closed coil 5 provided on the wall surface of the shield wall 1.
It is composed of four conductors 5 forming 0. The external magnetic field is an alternating magnetic field, and the magnetic flux densities in the four shield walls parallel to the one-way component Ho thereof become maximum at almost the central portion in the Ho direction. The conductor 5 is installed there. When the external magnetic field component Ho is applied, a current is generated in the closed coil 50 in a direction in which a magnetic field in a direction canceling it is generated. Since the resulting magnetic flux density is maximum at the position of the conductor 5, it acts on the maximum magnetic flux density in the shield wall, greatly reducing it, and preventing deterioration of the relative permeability of the shield wall. Since the magnetic flux density in the shield wall is less likely to be saturated, the magnetic flux density in the space increases, and it is not necessary to thicken the shield wall even when the space to be shielded is large. Therefore, it is possible to reduce the amount of magnetic material used, reduce the overall weight, and improve workability. The conductor 5 may be a metal band or electric wire having a low electric resistance such as copper or aluminum. Although the closed coil 50 has one turn in the embodiment shown in FIG. 3, the number of turns can be increased. In that case, the effect of lowering the magnetic flux density of the shield wall becomes larger, but the effect per turn becomes lower.
【0019】次に磁気シールド装置に開口部を設けた実
施の形態につき図4を用いて説明する。外部磁場の一方
向成分Hoに対して垂直なシールド壁に開口部6を設け
それを塞ぐようにドア7を取り付けた。開口部6を囲む
ようにシールド壁1壁面上に四つの導電体5を設け、そ
れらを接合して閉コイル50を構成した。導電体5は金
属帯でありシールド壁1に垂直である。外部磁場Hoは
ドア7から進入しようとするが閉コイル50の電磁誘導
作用により進入を阻止される。Next, an embodiment in which an opening is provided in the magnetic shield device will be described with reference to FIG. An opening 6 was provided in a shield wall perpendicular to the one-way component Ho of the external magnetic field, and a door 7 was attached so as to close the opening. Four conductors 5 were provided on the wall surface of the shield wall 1 so as to surround the opening 6, and they were joined to form the closed coil 50. The conductor 5 is a metal strip and is perpendicular to the shield wall 1. The external magnetic field Ho tries to enter from the door 7, but is blocked by the electromagnetic induction action of the closed coil 50.
【0020】本発明は上述した各々の磁気シールド用磁
性体において、材料として用いられる磁性体がシート状
の形状をしており、1枚のシート厚さが10μm以上且
つ200μm以下であることを特徴とする。前記のシー
ト状の磁性体を用いる構成では空間の磁束を効率よく収
集可能なため、従来の磁気シールドと比較して厚さの薄
い磁性体を使用することが可能である。薄い磁性体を用
いることの利点は磁気シールドの構造重量を軽減するこ
とが可能になり、シールド装置の組み立てや施工性を改
善することができる。例えば軟鉄やNiFe合金などの
圧延薄板(厚さ0.5乃至1mm)を用いたシールドで
は1Kgの重量に対して350×350mm乃至500
×500mmのシールド壁を作ることが限界である。し
かし、200μmのシートでは2×2mのシールド壁を
作ることが可能であり、シールド壁の部品点数を大幅に
減少させることができる。シールドの特性としてはNi
Fe板1枚のシールド率が20dB程度であり、本発明
では10μmシートの条件でも10乃至15dB、また
これを200μmにすることで20dB以上のシールド
率を得ることができる。According to the present invention, in each of the magnetic shield magnetic bodies described above, the magnetic body used as a material has a sheet shape, and the thickness of one sheet is 10 μm or more and 200 μm or less. And Since the magnetic flux in the space can be collected efficiently in the configuration using the sheet-shaped magnetic body, it is possible to use a magnetic body having a smaller thickness than the conventional magnetic shield. The advantage of using a thin magnetic material is that the structural weight of the magnetic shield can be reduced, and the assembly and workability of the shield device can be improved. For example, in a shield using a rolled thin plate (thickness 0.5 to 1 mm) such as soft iron or NiFe alloy, 350 × 350 mm to 500 for a weight of 1 kg.
The limit is to make a shield wall of x500 mm. However, with a sheet of 200 μm, it is possible to make a shield wall of 2 × 2 m, and the number of parts of the shield wall can be greatly reduced. The characteristics of the shield are Ni
The shield ratio of one Fe plate is about 20 dB, and in the present invention, the shield ratio is 10 to 15 dB even under the condition of 10 μm sheet, and by setting this to 200 μm, the shield ratio of 20 dB or more can be obtained.
【0021】また、本発明は上記いずれかの磁気シール
ド用磁性体であって、前記シート形状の磁性体は1枚の
シート厚さが10μm以上且つ30μm以下であり、2
枚以上のシートの積層体で構成されることを特徴とす
る。シート形状の磁性体ではその製造方法によってシー
ト面内の方向によって磁気異方性を生ずることがある。
本発明では前記シート形状の磁性体を2枚以上重ねて用
いることで、磁気異方性の効果を相殺し、遮蔽を行なう
空間磁場の方向に依存しないシールド特性をえることが
できる。例えば、磁気異方性の有る2枚のシート形状の
磁性体を互いに磁化容易方向が垂直になる配置を持って
積層することでシールド壁面の磁気特性を等方的に改善
することができる。また、積層の効果はシールドに用い
られる磁性体の体積を増加させることから、磁性体全体
の透磁率を高く保つ効果をもたらす。よって、磁気シー
ルドの効率を向上させることが可能になる。The present invention also provides any one of the above magnetic shield magnetic bodies, wherein the sheet-shaped magnetic body has a sheet thickness of 10 μm or more and 30 μm or less.
It is characterized by being constituted by a laminated body of one or more sheets. In the sheet-shaped magnetic body, magnetic anisotropy may occur depending on the direction of the sheet surface depending on the manufacturing method.
In the present invention, by using two or more of the sheet-shaped magnetic bodies in a stacked manner, the effect of magnetic anisotropy is canceled out, and a shield characteristic independent of the direction of the spatial magnetic field for shielding can be obtained. For example, the magnetic properties of the shield wall surface can be improved isotropically by stacking two sheet-shaped magnetic bodies having magnetic anisotropy so that the easy magnetization directions are perpendicular to each other. Further, since the stacking effect increases the volume of the magnetic body used for the shield, it brings about the effect of keeping the magnetic permeability of the entire magnetic body high. Therefore, the efficiency of the magnetic shield can be improved.
【0022】また、本発明は上記いずれかの磁気シール
ド用磁性体であって、鉄元素を主成分とする粒径500
nm以下の微細結晶粒が組織の少なくとも50%以上を
占める合金材料で構成され、シートまたはテープ状の形
状であることを特徴とする。この鉄合金(Fe合金)の
微細結晶材料(ナノ結晶材料とも称する)は、例えば日
本国特許第2625485号公報にあるようにアモルフ
ァス材料を所望の温度で熱処理することで得られる。こ
の特許の構成では空間の磁束を効率よく収集可能なた
め、従来の磁気シールドと比較して厚さの薄い磁性体を
使用することが可能である。薄い磁性体を得るためには
例えば圧延や超急冷法による箔体があるが、圧延しやす
い軟鉄やNiFe合金、超急冷で得るアモルファス箔体
ではシート材料の変形が逆時歪効果に等による磁気特性
の劣化を起こしやすいため、シールド壁の施工において
取り扱いが難しくなるなどの問題を生じる可能性があ
る。また、特にNiFe合金では材料の硬さが不十分に
なりシールド壁の自重によってシートが変形して発生し
た結晶欠陥が磁気特性を著しく劣化させる。これに対し
て高透磁率のFe基合金を超急冷で形成した箔体を熱処
理することによって得られる磁性体シートでは、得られ
たFe基合金の硬さが十分なことや逆磁歪効果を起こし
にくいことで、十分な薄さの磁性体シートを得ることが
可能である。また、特開平6−112031号公報に述
べられているように、機械的な変形に対して材料を破壊
しにくくするとともに加工に対する形状的な制約を著し
く減じることができる。この磁性体シートを用いた本発
明の磁気シールドでは、シールド壁を軽量化することが
可能であり、かつ応力の影響を極力排除可能なため施工
時における材料の取り扱いも簡単である。以上、本発明
によって軽量で施工性に優れた磁気シールドを提供する
ことができる。The present invention also provides any one of the magnetic shield magnetic bodies described above, which has a particle size of 500 containing iron as a main component.
It is characterized in that it is made of an alloy material in which fine crystal grains of nm or less occupy at least 50% or more of the structure and has a sheet or tape shape. The fine crystalline material (also referred to as nanocrystalline material) of the iron alloy (Fe alloy) can be obtained by heat-treating an amorphous material at a desired temperature as disclosed in Japanese Patent No. 2625485. Since the magnetic flux in the space can be collected efficiently in the configuration of this patent, it is possible to use a magnetic material having a smaller thickness than the conventional magnetic shield. In order to obtain a thin magnetic material, for example, there are foils produced by rolling or ultra-quenching, but soft iron or NiFe alloys that can be easily rolled, or amorphous foils obtained by ultra-quenching are deformed by sheet material due to the reverse strain effect. Since the characteristics are likely to deteriorate, there is a possibility that problems such as difficulty in handling the shield wall may occur. Further, particularly in NiFe alloys, the hardness of the material becomes insufficient, and the crystal defects caused by the deformation of the sheet due to the weight of the shield wall significantly deteriorate the magnetic characteristics. On the other hand, in the magnetic sheet obtained by heat-treating a foil body formed by superquenching a high-permeability Fe-based alloy, the hardness of the obtained Fe-based alloy is sufficient and the inverse magnetostriction effect is caused. Since it is difficult, it is possible to obtain a magnetic sheet of sufficient thickness. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-112031, it is possible to make the material less likely to be destroyed by mechanical deformation and significantly reduce the geometrical constraint on the processing. In the magnetic shield of the present invention using this magnetic sheet, the shield wall can be made lighter and the influence of stress can be eliminated as much as possible, so that the material can be handled easily during construction. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic shield that is lightweight and has excellent workability.
【0023】本発明に係る磁性体に用いる鉄合金(Fe
合金)の微細結晶材料は、望ましくはFe−Cu−Nb
−Si−B系のbccFeの微細結晶組織(もしくは微
細結晶粒)を備える軟磁性材料を用いる。さらに望まし
くは前記微細結晶粒の平均結晶粒径が100nm以下で
ある材料を用いる。The iron alloy (Fe
Alloy) is preferably Fe-Cu-Nb.
A soft magnetic material having a fine crystal structure (or fine crystal grains) of —Si—B type bccFe is used. More preferably, a material in which the average crystal grain size of the fine crystal grains is 100 nm or less is used.
【0024】[0024]
【実施例】(実験例1)本実験例は図3に示す本発明の
磁気シールド装置が図5に示す従来の磁気シールド装置
と比べてどの程度優れたシールド率(dB)を有するか
を実験データで示す。本発明の磁気シールド装置と従来
の磁気シールド装置の仕様を表1にまとめた。(Experimental Example 1) In this experimental example, an experiment was conducted to find out how much the magnetic shield device of the present invention shown in FIG. 3 has a shield ratio (dB) superior to that of the conventional magnetic shield device shown in FIG. Shown in data. Table 1 shows the specifications of the magnetic shield device of the present invention and the conventional magnetic shield device.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】[シールド壁の作製]Fe−Cu−Nb−S
i−B系合金の溶湯を単ロール法により急冷し幅50m
m、厚さ20μmの非晶質合金薄帯を作製した。次にこ
の合金薄帯を窒素ガス雰囲気中570℃で60分保持し
空冷した。得られた薄帯はbccFeの微細結晶組織を
備え組織の大部分が50nm以下の粒径の結晶粒からな
る結晶主体の軟磁性合金であった。この薄帯を一部重ね
合わせ幅方向に繋ぎ合わせて600mm×600mmの
シートを作製しこのシートを10枚積層してシールド壁
を作製した。各薄帯および各シートの磁化容易方向(薄
帯の長手方向)は揃えてあり、それを外部磁場方向Ho
と一致させた。[Production of Shield Wall] Fe-Cu-Nb-S
The melt of i-B type alloy is quenched by the single roll method and the width is 50m.
An amorphous alloy ribbon having a thickness of m and a thickness of 20 μm was produced. Next, this alloy ribbon was held in a nitrogen gas atmosphere at 570 ° C. for 60 minutes and air-cooled. The obtained ribbon was a soft magnetic alloy mainly composed of crystals having a fine bccFe crystal structure and the majority of the structure consisting of crystal grains having a grain size of 50 nm or less. The thin strips were partially overlapped and joined in the width direction to produce a 600 mm × 600 mm sheet, and 10 sheets of this sheet were laminated to produce a shield wall. The easy magnetization direction (longitudinal direction of the ribbon) of each ribbon and each sheet is aligned, and it is set to the external magnetic field direction Ho.
Matched.
【0027】[測定条件]直径1800mmの一対のヘル
ムホルツコイルによってコイル中心で18.5μTの磁
場(50Hz,100Hz,200Hz)を発生させ、この中
に1辺の長さが600mmの立方体からなるシールド装
置を配置し、その中心点にて磁束密度を測定しシールド
率(dB)を算出した。[Measurement conditions] A magnetic field of 18.5 μT (50 Hz, 100 Hz, 200 Hz) is generated at the center of the coil by a pair of Helmholtz coils having a diameter of 1800 mm, and a shield device composed of a cube having a side length of 600 mm therein. Was placed, the magnetic flux density was measured at the center point, and the shield ratio (dB) was calculated.
【0028】その結果を図7に示す。閉コイルが厚いほ
ど遮蔽効果は大きく、また、周波数が高いほうが遮蔽効
果は大きい。The results are shown in FIG. The thicker the closed coil, the greater the shielding effect, and the higher the frequency, the greater the shielding effect.
【0029】(実験例2)本実験例では図3,5,6に
示す各磁気シールド装置を用いて閉コイルが磁気シール
ド装置の遮蔽効果を高めるのに効果的であることを示
す。実験は5つの磁気シールド装置を使用した。それら
の仕様を表2にまとめた。(Experimental Example 2) In this experimental example, it is shown that the closed coil is effective for enhancing the shielding effect of the magnetic shield device by using the magnetic shield devices shown in FIGS. The experiment used five magnetic shield devices. The specifications are summarized in Table 2.
【0030】[0030]
【表2】 [Table 2]
【0031】測定条件は実験例1と同様であるがヘルム
ホルツコイルの電流を変化させて発生磁場を19.4μ
T〜124.3μTとした。磁場の周波数は200Hzに
固定した。The measurement conditions are the same as in Experimental Example 1, but the generated magnetic field is 19.4 μm by changing the current of the Helmholtz coil.
It was T to 124.3 μT. The frequency of the magnetic field was fixed at 200 Hz.
【0032】その結果を図8に示す。,のグラフよ
り閉コイルのみのシールド効果は6dB程度までである
ことが分る。とのグラフの差およびとのグラフ
の差よりシールド壁と組み合わせると閉コイルのシール
ド効果は9dB程度までに拡大することが分る。これは
シールド壁の磁束密度が下がったことにより動作点がμ
の大きい方へ移動したことによるものと考えられる。The results are shown in FIG. From the graph of, it can be seen that the shield effect of only the closed coil is up to about 6 dB. It can be seen from the difference between the graphs of and and the difference between the graphs of and when combined with the shield wall, the shield effect of the closed coil is expanded to about 9 dB. This is because the magnetic flux density of the shield wall has decreased
It is thought that this is due to the move to the larger one.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の構成を用いることにより、シー
ルド壁を構成する磁性体の厚さを厚くしなくても磁気飽
和が起こり難く、軽量で高性能なシールド特性が得られ
る磁気シールド装置を提供することができる。また、高
価な軟磁性材料の使用量を抑制することもできる。By using the structure of the present invention, it is possible to provide a magnetic shield device which is hard to cause magnetic saturation without increasing the thickness of the magnetic material constituting the shield wall, is lightweight, and has high-performance shield characteristics. Can be provided. It is also possible to suppress the amount of expensive soft magnetic material used.
【図1】従来構造の磁気シールド装置のシールド壁の磁
束密度が高い状態。FIG. 1 shows a state in which the magnetic flux density of a shield wall of a conventional magnetic shield device is high.
【図2】本発明の磁気シールド装置のシールド壁の磁束
密度が低い状態。FIG. 2 is a state in which the magnetic flux density of the shield wall of the magnetic shield device of the present invention is low.
【図3】本願第一の発明の磁気シールド装置の実施形態
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a magnetic shield device of the first invention of the present application.
【図4】本願第三の発明の磁気シールド装置の実施形態
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a magnetic shield device of the third invention of the present application.
【図5】従来構造の磁気シールド装置の実施形態を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a magnetic shield device having a conventional structure.
【図6】本発明に用いる閉コイルの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a closed coil used in the present invention.
【図7】図3に示す本発明の磁気シールド装置と図5に
示す従来の磁気シールド装置のシールド率の実験デー
タ。FIG. 7 is experimental data of shield ratios of the magnetic shield apparatus of the present invention shown in FIG. 3 and the conventional magnetic shield apparatus shown in FIG.
【図8】図3,5,6に示す各磁気シールド装置を用い
て閉コイルが磁気シールド装置の遮蔽効果を高めるのに
効果的であることを示す実験データ。FIG. 8 is experimental data showing that a closed coil is effective for enhancing the shielding effect of the magnetic shield device using each of the magnetic shield devices shown in FIGS.
1 シールド壁 2 シールド空間 3 磁束 4 閉コイル 5 導電体 6 開口部 7 ドア 10 磁気シールド装置 50 閉コイル Ho 外部磁場方向 1 shield wall 2 shield space 3 magnetic flux 4 closed coil 5 conductor 6 openings 7 doors 10 Magnetic shield device 50 closed coil Ho External magnetic field direction
Claims (3)
所定のシールド空間を囲んでなる磁気シールド装置であ
って、外部磁場方向と平行するシールド壁において前記
外部磁場による最大磁束密度を示す箇所の近傍に導電体
を設置し、該導電体で閉コイルを構成することを特徴と
する磁気シールド装置。1. A magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall provided with a soft magnetic material, the shield wall being parallel to the direction of the external magnetic field, in the vicinity of a portion showing the maximum magnetic flux density by the external magnetic field. A magnetic shield device, wherein a conductor is installed, and the conductor forms a closed coil.
所定のシールド空間を囲んでなる磁気シールド装置であ
って、外部磁場方向と平行するシールド壁において前記
外部磁場方向の中央部の近傍に導電体を設置し、該導電
体で閉コイルを構成することを特徴とする磁気シールド
装置。2. A magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall provided with a soft magnetic material, wherein a conductor is provided in the shield wall parallel to the external magnetic field direction in the vicinity of the central portion in the external magnetic field direction. A magnetic shield device, which is installed and constitutes a closed coil with the conductor.
所定のシールド空間を囲んでなる磁気シールド装置であ
って、シールド壁に開口部を有し、シールド壁にこの開
口部を囲む導電体を設置し、該導電体で閉コイルを構成
することを特徴とする磁気シールド装置である。3. A magnetic shield device in which a predetermined shield space is surrounded by a shield wall including a soft magnetic material, the shield wall having an opening, and a conductor surrounding the opening is installed in the shield wall. The magnetic shield device comprises a closed coil made of the conductor.
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|---|---|---|---|
| JP2002058722A JP2003257751A (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Magnetic shield apparatus |
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| JP (1) | JP2003257751A (en) |
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