JP3020169B1 - 磁気シ―ルド装置 - Google Patents

磁気シ―ルド装置

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JP3020169B1
JP3020169B1 JP11129225A JP12922599A JP3020169B1 JP 3020169 B1 JP3020169 B1 JP 3020169B1 JP 11129225 A JP11129225 A JP 11129225A JP 12922599 A JP12922599 A JP 12922599A JP 3020169 B1 JP3020169 B1 JP 3020169B1
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/025Compensating stray fields

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Abstract

【要約】 【課題】 両端開放型の円筒に角形磁性薄帯を巻回した
複数の円筒体を用いる場合に、磁気シェーキング磁界の
漏洩を最少とするとともに、径方向および軸方向にも大
きな磁気シールド効果が得られ、きわめて大きな磁気シ
ールド比を有する磁気シールド装置を提供する。 【解決手段】 同心的に配置された複数の両端開放型の
円筒の内の内側から数えて少なくとも1つの円筒には、
円筒の径方向の磁界に対して大きなシールド効果が得ら
れるように角形磁性薄帯をヘリカル状に巻回固定すると
共に磁気シェーキング電流を流すためのコイルを巻回
し、外側から数えて少なくとも1つの円筒には、円筒軸
線方向の磁界に対して大きなシールド効果が得られるよ
うに、角形磁性薄帯を、その長手方向が円筒軸線と平行
となるように固定すると共に磁気シェーキング電流を流
すためのコイルを巻回する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、磁気シールド装置、特に両端を
開放した円筒に角形ヒステリシス特性を有する角形磁性
薄帯を固定すると共にコイルを巻回し、このコイルに磁
気シェーキング電流を流すことによって円筒の内部に外
部磁界の影響を受けない空間を作るようにした磁気シー
ルド装置に関するものである。
【産業上の利用分野】
【0002】
【従来の技術】微小な磁界の変化を外部磁界に影響され
ることなく測定することは多くの用途において要求され
ている。例えば、磁気計測、生体磁気計測、脳磁界計
測、精密物理計測などにおいて、微弱な磁界の計測や、
精密な磁束計の性能評価のためには、地磁気や環境磁界
を遮蔽し、雑音磁界をきわめて少なくした空間が必要で
ある。
【0003】従来では磁性体で必要な空間を完全に覆う
タイプの磁気シールド装置がもっぱら用いられている
が、完全に覆ってしまうため、作業性が低く、また磁気
シールドされた空間の内部における物体の配置等の状況
を正確に把握することができないという問題があった。
【0004】このような問題を解消するために、両端が
開放した円筒状のパーマロイから成る磁気シールド装置
や、円筒の外周面に角形磁性薄帯をヘリカル状に巻回固
定した磁気シールド装置が提案されている。このような
両端解放型の円筒型の磁気シールド装置は簡便であるた
め、微弱磁界の計測に使用されてきたが、その設計は外
部磁界強度HO とシールド内漏洩磁界強度HI の比S
(=HO/HI)として表されるシールド比を高くするこ
とに主眼が置かれている。
【0005】
【発明が解決すべき課題】本願の発明者の一人は、特公
平3−66839号公報において、上述したような両端
開放型の角形磁性薄帯を円筒にヘリカル状巻回固定し、
さらにその上に磁気シェーキング効果を得るためのコイ
ルを巻回し、このコイルに150Hz〜10KHzの磁
気シェーキング電流を流すようにした磁気シールド装置
を提案している。
【0006】このような磁気シールド装置では、アルミ
や銅などの金属より成る両端が開放した円筒の外周に、
角形磁性体としてメットグラス(Metglas)2705M
(米国アライド社の商品名)の薄帯をヘリカル状、すな
わちらせん状に巻回固定したものが示されている。ま
た、磁気シェーキング効果を得るために、コイルをトロ
イダル状に巻回している。
【0007】このような磁気シールド装置によれば、僅
かな量の磁性材料で100以上のシールド比Sが得られ
るが、最近ではさらに大きなシールド比Sが要求される
ようになってきており、これに十分に応えることができ
ないという問題がある。上述した公報には、シールド比
Sをさらに大きくするために、角形磁性薄帯の巻回層数
を増やしたり、複数の円筒を同心状に配置することが提
案されている。
【0008】しかしながら、上述した公報に記載されて
いる磁気シールド装置においては、角形磁性体より成る
薄帯を円筒の外周面にヘリカル状に巻回固定している
が、このような構成を有する複数の円筒を同軸的に配置
して場合、径方向、すなわち横方向の磁界に対しては大
きなシールド効果が得られるが、軸方向の磁界に対する
シールド効果が非常に低いという問題がある。
【0009】したがって、本発明の目的は、複数の円筒
を用いる場合に、径方向は勿論、軸方向にも大きな磁気
シールド効果が得られ、その結果としてシールド比Sを
一層大きくすることができる磁気シールド装置を提供し
ようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気シール
ド装置は、複数の両端開放型の円筒を同心的に配置し、
内側から数えて少なくとも1つの円筒の外周面には、角
形磁性体より成る薄帯を、円筒の径方向の磁界に対して
大きなシールド効果が得られるように、前記薄帯の長手
方向が円筒の円周方向と平行またはほぼ平行となるよう
に固定すると共に磁気シェーキング電流を流すためのコ
イルを巻回し、外側から数えて少なくとも1つの円筒の
外周面には、角形磁性体より成る薄帯を、円筒の軸線方
向の磁界に対して大きなシールド効果が得られるよう
に、前記薄帯の長手方向が円筒の軸線方向と平行または
ほぼ平行となるように固定すると共に磁気シェーキング
電流を流すためのコイルを巻回したことを特徴とするも
のである。
【0011】このような本発明の磁気シールド装置にお
いては、円筒の径方向の磁界に対して大きなシールド効
果が得られるように角形磁性体より成る薄帯を、その長
手方向が円筒の円周方向と平行またはほぼ平行となるよ
うに固定した構造(このような構造を円周方向構造とも
称する)を有する円筒と、円筒軸線方向の磁界に対して
大きなシールド効果が得られるように角形磁性体より成
る薄帯を、その長手方向が円筒の軸線と平行またはほぼ
平行となるように固定した構造(このような構造を軸線
方向構造とも称する)を有する円筒とを組み合わせたた
め、全ての方向から印加される外部磁界に対して大きな
シールド効果が得られることになり、きわめて大きなシ
ールド比Sが実現できる。さらに、少なくとも最内側の
円筒は、角形磁性体より成る薄帯を、その長手方向が円
筒の円周方向と平行またはほぼ平行となるように固定し
た円周方向構造としたが、このように角形磁性薄帯を円
周方向に設けた円周方向構造に対する磁気シェーキング
電流の大きさは、角形薄帯を軸線方向に設けた軸線方向
構造に対する磁気シェーキング電流の約1/10と小さ
いので、磁気シェーキング磁界の漏洩の問題も非常に小
さなものとなる。
【0012】本発明による磁気シールド装置の好適な実
施例においては、第1、第2および第3の3個の円筒を
同心的に配置し、最内側の第3の円筒には、角形磁性体
としてアモルファス薄帯をヘリカル状に巻回し、その外
側の第1および第2の円筒の各々の外周面には、同じく
アモルファス薄帯を、その長手方向が円筒の軸線方向と
平行となるように延在させて固定する。このアモルファ
ス薄帯としては、上述したメットグラス2705Mの角
形磁性薄帯とすることができる。
【0013】さらに、上述した磁気シェーキング電流を
流すためのコイルは、トロイダル状に巻回したり、ヘリ
カルに巻回することができるが、トロイダルコイルは、
その内部に磁界を閉じ込める作用を有しているのでトロ
イダル状に巻回するのが好適である。
【0014】また、角形磁性体の薄帯を巻回する円筒は
フレームとして作用するものであるが、電気絶縁性で機
械的な強度の高いものが望ましいが、フレームとして機
能するものであればどのような材料で形成されていても
良い。特に、硬質樹脂やガラスエポキシなどで形成する
のが好適である。
【0015】
【発明の実施の形態】図1〜3は、本発明による磁気シ
ールド装置の一実施例を構成する円筒体を、一部を切り
欠いて示すものであり、本例では3個の円筒体を同心的
に配置したものである。図1および2は外側の第1およ
び第2の円筒体11および21を示すものであり、これ
らの構造は類似している。すなわち、硬質樹脂またはガ
ラスエポキシのような電気絶縁性材料で形成され、両端
が開放した円筒12および22の外周面に、メットグラ
ス2705Mの角形磁性薄帯13および23を、その長
手方向が円筒の軸線と平行となるように展張し、適当な
接着剤によって固定して軸線方向構造を構成する。さら
に円筒12、22には磁気シェーキングのためのコイル
14および24をトロイダル状に巻回する。この角形磁
性薄帯13および23は、幅5cm、厚さ約20μm の
アモルファス薄帯とすることができる。
【0016】図3は、最内側の円筒体31を示すもので
あり、上述した円筒12および22と同じ材料で形成さ
れた円筒32の外周面に、上述した角形磁性薄帯33を
ヘリカル状、すなわちらせん状に巻回固定して円周方向
構造を構成すると共にその上に磁気シェーキングのため
のコイル34をトロイダル状に巻回したものである。
【0017】図4は、上述した第1〜第3の円筒体1
1、21および31を同心状に配置して構成して磁気シ
ールド装置を、一部分を切り欠いて示すものである。第
1の円筒体11の内側に第2の円筒体21を同軸的に配
置し、さらに第2の円筒体の内側に第3の円筒体31を
同心的に配置する。これら第1〜第3の円筒体11、2
1、31の軸線方向の長さは徐々に短くする。また、第
1〜第3の円筒体11,21,31に設けたコイル1
4,24,34をそれぞれ交流電源15,25,35に
それぞれ接続し、所定の周波数の磁気シェーキング電流
を流す。ここで、角形磁性薄帯33をヘリカル状に巻回
した最内側の円筒体31に対する磁気シェーキング電流
の大きさは、角形磁性薄帯13、23を円筒の軸線方向
に展張させた第1および第2の円筒体11、21に対す
る磁気シェーキング電流の大さのほぼ1/10であるので、
磁気シェーキング磁界の漏洩は非常に小さいものとな
る。
【0018】上述した磁気シールド装置の実施例におい
ては、円筒体の径方向の磁界に対して大きなシールド効
果が得られるように角形磁性薄帯を円筒の円周方向に設
けた円周方向構造と、円筒体の軸線方向の磁界に対して
大きなシールド効果が得られるように角形磁性薄帯を円
筒の軸線方向に設けた軸線方向構造とを組み合わせたも
のであるので、軸線方向の磁気シールド比ASF(Axial
Shielding Factor)をほぼ20000程度に保ちながら
横方向の磁気シールド比TSF(Transverse Shielding
Factor)をほぼ50000とすることができ、あらゆる
方向から印加される外部磁界を効率よくシールドするこ
とができる。ここで、第1〜第3の円筒体を全て軸線方
向構造とした場合の横方向の磁気シールド比TSFは約
3600に過ぎないものである。
【0019】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上
述した実施例では、3個の円筒体を設け、最内側の円筒
体を円周方向構造とし、その外側の2個の円筒体を軸線
方向構造としたが、例えば中間の第2の円筒体を最内側
と同じく円周方向構造とすることもできる。すなわち、
本発明においては、最内側から数えて少なくとも1個の
円筒体を円周方向構造とし、最外側から数えて少なくと
も1個の円筒体を軸線方向構造とすれば良い。
【0020】また、上述した実施例では最内側の第3の
円筒体の外周面に角形磁性薄帯をヘリカル状に巻回して
固定したので、薄帯の長手方向は円筒の円周方向から僅
かに傾斜したものとなるが、円筒の円周長とほぼ等しい
多数の薄帯を、その長手方向が円周方向と完全に平行と
なるように設けることもできる。しかし、ヘリカル状に
巻回する方が作業性の点では優れているので好適であ
る。さらに、第1および第2の円筒体では、円筒の軸線
方向の長さとほぼ等しい長さの角形磁性薄帯を軸線方向
と平行となるように展張して固定したが、一本の薄帯を
円筒にトロイダル状に巻回して固定しても良い。ただ
し、この場合には薄帯は円筒の軸線方向から僅かに傾斜
したものとなるが、作用効果の点では軸線と完全に平行
に配置したものと差はない。
【0021】また、上述した実施例では磁気シェーキン
グ電流を流すためのコイルを全てトロイダル状に巻回し
たが、その一部または全てをヘリカル状に巻回すること
もできる。このようにコイルをヘリカル状に巻回する場
合には、円筒を導電材料、例えば銅で形成してコイルに
より発生する磁束が円筒体内部に広がらないようにする
のが望ましい。
【0022】また、上述した実施例では3個の円筒体を
同心的に配置したが、2個または4個以上の円筒体を同
心的に配置することもできる。ここで、4個以上の円筒
体を設ける場合には、最内側の円筒体を除く3個以上の
円筒体の全てに磁気シェーキング電流を流すためのコイ
ルを巻回する必要は必ずしもないが、全ての円筒体にコ
イルを設けるのが好ましい。
【0023】さらに、上述した実施例では3個の円筒体
のコイルをそれぞれ別々の交流電源に接続したが、これ
らを共通の交流電源に接続することもできる。しかし、
別々の交流電源を設ける場合には、磁気シェーキング電
流をそれぞれ独立して調整できるので一層良好な磁気シ
ールド効果を得ることができる。
【0024】さらに、本発明では、円周方向構造を有す
る円筒体を最内側に配置するものであるが、この円周方
向構造に対する磁気シェーキング電流の大きさは軸線方
向構造に対する磁気シェーキング電流の約1/10であ
るので、磁気シェーキング磁界の円筒内部への漏洩は小
さなものとなるが、さらにこのように僅かな磁気シェー
キング磁界の漏洩も望ましくない場合には、最内側の円
筒体のさらに内側に、例えばパーマロイの円筒より成る
磁気シールド壁を同軸的に配置することもできる。
【0025】
【発明の効果】上述したように本発明による磁気シール
ド装置によれば、内側から数えて少なくとも1個の円筒
には、円筒の径方向の磁界に対して大きなシールド効果
が得られるように角形磁性体より成る薄帯を、その長手
方向が円筒の円周方向に延在するように固定した円周方
向構造を設け、外側から数えて少なくとも1個の円筒に
は、円筒の軸線方向の磁界に対して大きなシールド効果
が得られるように角形磁性体より成る薄帯を、その長手
方向が円筒の軸線方向に延在するように固定した軸線構
造を設けたものであるから、全ての方向から印加される
外部磁界に対して大きなシールド効果が得られることに
なり、きわめて大きなシールド比Sが実現できる。さら
に、最内側の円筒体の円周方向構造に対する磁気シェー
キング電流の大きさは、その外側に配置される円筒体の
軸線方向構造に対する磁気シェーキング電流の約1/1
0であるので、磁気シェーキング磁界の円筒内部への漏
洩は小さなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明による磁気シールド装置の
一実施例で用いる最外側の円筒体の構成を示す図であ
る。
【図2】 図2は、同じく第2の円筒体の構成を示す図
である。
【図3】 図3は、同じく最内側の円筒体の構成を示す
図である。
【図4】 図4は、図1〜3に示す3個の円筒体を同心
的に配置して構成した本発明の磁気シールド装置の実施
例の全体の構成を示す図である。
【符号の説明】
11、21、31 第1、第2、第3の円筒体、 1
2、22、32 円筒、13、23、33 アモルファ
ス薄帯、 14、24、34 コイル、15、25、
35 交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の両端開放型の円筒を同心的に配置
    し、内側から数えて少なくとも1つの円筒の外周面に
    は、角形磁性体より成る薄帯を、円筒の径方向の磁界に
    対して大きなシールド効果が得られるように、前記薄帯
    の長手方向が円筒の円周方向と平行またはほぼ平行とな
    るように固定すると共に磁気シェーキング電流を流すた
    めのコイルを巻回し、外側から数えて少なくとも1つの
    円筒の外周面には、角形磁性体より成る薄帯を、円筒の
    軸線方向の磁界に対して大きなシールド効果が得られる
    ように、前記薄帯の長手方向が円筒の軸線方向と平行ま
    たはほぼ平行となるように固定すると共に磁気シェーキ
    ング電流を流すためのコイルを巻回したことを特徴とす
    る磁気シールド装置。
  2. 【請求項2】 前記円筒として、第1、第2および第3
    の円筒を同心的に配置し、最内側の第3の円筒に、角形
    磁性体としてアモルファス薄帯をヘリカル状に巻回し、
    その外側の第1および第2の円筒の各々には、同じくア
    モルファス薄帯を、その長手方向が円筒の軸線方向と平
    行となるように固定し、これら第1、第2および第3の
    円筒の各々には磁気シェーキング電流を流すためのコイ
    ルを巻回したことを特徴とする請求項1に記載の磁気シ
    ールド装置。
  3. 【請求項3】 前記磁気シェーキング電流を流すための
    コイルをトロイダル状に巻回したことを特徴とする請求
    項1または2に記載の磁気シールド装置。
  4. 【請求項4】 前記磁性円筒の長さを、内側に行くにし
    たがって短くしたことを特徴とする請求項1乃至3の何
    れかに記載の磁気シールド装置。
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