JP3633475B2 - Interdigital transducer method and panel, and magnetic darkroom - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明はすだれ型磁気シールド方法及びパネル並びに磁気暗室に関し、特に短冊形磁性板の群をすだれ状に並べて用いる磁気シールド方法及びパネル並びに磁気暗室に関する。
【0002】
【従来の技術】
技術の高度化に伴い大電流を使用する施設が増えている。
例えば図11に示す電車線路10では、列車ごとの車両数の増加や発車間隔の短縮などにより、線路10のき電線11とトロリー線12へ給電する往路ケーブル21、及びレール13に接続された復路ケーブル22に流れる電流が大きくなっている。
また、超高圧送電線の大容量化に伴う周辺への磁気的影響についても関心が高まっている。更に、建物内部においても、NMR診断装置その他の大電流使用装置が周囲へ及ぼす磁気的影響が検討されている。
【0003】
電流は周囲に磁界を発生するので、大電流の近隣に電子機器があるとその動作、例えば機器中の電子流が影響される場合がある。図示例では、線路10の周囲磁界の影響を防ぐため、往路ケーブル21や復路ケーブル22等を鉄板等の磁性材料板で囲んだ磁気シールド性ダクト23に収納している。必要に応じて、き電線11をも磁気シールド性ダクト23に収納する。図中、符号14、15、16及び17はそれぞれ高架橋、変電所、電源装置及び電車を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の鉄板製磁気シールド性ダクト23は、ケーブル貫通部以外には開口がないので通風が悪く、夏季には直射日光を受けて内部温度が非常に高くなる問題点がある。ダクト内部の高温化はケーブルの絶縁劣化の原因になり得る。
【0005】
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決するため通気性のある磁気シールド方法及びパネルを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、磁気シールド板を用いた実験において、磁気シールド板の面だけでなく、その周縁の外側一定範囲にも磁気シールド効果が認められることに注目した。先ず、図5及び6の実験例を参照して、磁気シールド板の周縁外側の磁気シールド効果について説明する。
【0007】
[実験1]
図5は、磁気シールド板1枚の周縁外側の磁気シールド効果を確認するための実験の平面図を示す。本実験では、長さL=4600mmで幅D=3100mmの水平なコイル1に電流を流し、その長辺の導体1aの中央部分におけるコイル外側で導体1aから距離S=50mmの部位に一辺長さC=910mmの正方形方向性ケイ素鋼板2を垂直に設置した。コイル1の長さ方向の中央を通る測定ライン3上でコイル導体1aから距離X=1540mmの部位に磁気センサ4を置き、コイル1からの距離Xを維持しつつ磁気センサ4をコイル1の長さ方向の一端からコイル導体1aと平行に(同図(A)のY軸方向に)移動させつつ磁束密度を測定した。
【0008】
図6のグラフは、磁気シールド板2が1枚の場合(カーブβ)、磁気シールド板2を3枚重ね合わせた場合(カーブγ)、及び5枚重ね合わせた場合(カーブδ)における磁気センサ4による磁束密度測定結果の一例を示す。同グラフの横軸は、コイル1の長さ方向の一端からの距離を示す。また同グラフでは、比較のため、磁気シールド板2を用いない場合(カーブα)の磁束密度をも併せて示す。同グラフから、シールド板2の周縁外側の一定範囲にも磁気シールド効果が認められることが分かる。なお、同グラフから明らかなように、シールド板2の枚数の増加に伴いシールド効果は増大するが、本実験では5枚の重ね合わせでほぼ飽和に近づいた。
【0009】
[実験2]
更に本発明者は、磁気シールド板に空隙がある場合の磁気シールド効果を確認するための実験を行なった。本実験では図5のコイル導体1aの中央部分におけるコイル外側に、図7に示すように、夫々455×455mmの正方形の2枚の鉄板製磁気シールド板2を水平方向に間隔Gを隔ててコイル導体1aと平行に設置した。両シールド板2の中央の測定ライン3上でコイル導体1aから距離Xの部位に実験1と同じ磁気センサ4を置き、磁気センサ4をコイル導体1aと平行に移動させつつ磁束密度を測定した。
【0010】
図8のグラフは、2枚の磁気シールド板2間の間隔Gを0、50、100、200及び455mmとした場合における磁気センサ4による磁束密度測定結果の一例を示す(同図のカーブβ〜ζ)。同グラフの横軸は、両シールド板2の中央にとった測定ポイントを原点とし、この原点を通り測定ライン3に直交する線上の距離Yを示す(図7参照)。また同グラフでは、比較のため、1枚の磁気シールド板2を用いた場合の磁束密度測定結果を併せて示す(カーブα)。
【0011】
同図のグラフから明らかなように、コイル導体1aと平行な方向におけるシールド板2の幅と同程度以下の間隔Gを設けても(カーブζ)、2枚の磁気シールド板2と間隔Gとで定まる面の背後及びその周縁外側を含めた部分(以下、2枚のシールド板2の陰となる部分という場合がある。)ではかなりの磁気シールド効果が得られた。また、間隔Gをシールド板2の幅の半分以下とした場合には(カーブε)、約10μT程度の磁束密度低減効果が2枚のシールド板2の陰となる部分で得られた。なお、2枚のシールド板2を密着させその間の間隔Gを0ミリメートルとした場合には(カーブβ)、910×455mm矩形シールド板1枚と同じシールド効果が得られた。
【0012】
上記実験2を各種形状材質の磁気シールド板2について行なった結果、磁気シールドすべき電流の方向と平行に複数の磁気シールド板2を並べ、隣接シールド板2の間の間隔Gを次のように選択すれば、複数の磁気シールド板2による磁気シールド効果が得られるとの知見を得た。すなわち、シールドすべき磁界の方向と直交方向における磁気シールド板2の断面積(Sm)とシールド板2の比透磁率μsとの積(Sm・μs)に対する隣接シールド板2間の前記直交方向間隙Gの断面積(Sa)の割合を、間隙G中の磁束密度が磁気シールド板2中の磁束密度に比し著しく小さくなるように、具体的には(Sm・μs)/Sa>1となるようにシールド板2を配置すれば、複数の磁気シールド板2による磁気シールド効果が得られる。本発明はこの知見に基づき完成に至ったものである。複数の磁気シールド板2における隣接シールド板2間の間隙Gは一定である必要はない。また、電流を磁気シールドする場合においても、磁気シールド板2の面とシールドすべき電流の向きとの間の角度を直角又は平行に限定する必要はなく、任意の大きさの角度でよい。
【0013】
図1を参照するに、本発明によるすだれ型磁気シールド方法は、長さ方向と直角の横断面が矩形であってその横断面の短辺を厚さとし長辺を幅とした短冊形磁性板5の群を磁界内に各板5の長さ方向が同一面上に平行に並び且つ各板5の厚さ方向に前記幅以上の間隙Gで隔たるようにすだれ状に配置し、長さ方向と直角の横方向における各磁性板5の横断面の面積(Sm)と磁性板5の比透磁率μsとの積(Sm・μs)に対する間隙G(図7参照)の断面積(Sa)の割合を(Sm・μs)/Sa>1になるように選んでなるものである。好ましくは、磁性板5群の間隙Gにおいて磁界の磁束密度を間隙なしに磁性板を配置した場合と同等に低減させる。
【0014】
また図14、図15及び図16を参照するに、本発明によるすだれ型磁気シールドパネル8は、長さ方向と直角の横断面が矩形であってその横断面の短辺を厚さとし長辺を幅とした短冊形磁性板5の群を各板5の長さ方向が同一面上に平行に並び且つ各板5の厚さ方向に前記幅以上の間隙Gで隔たるようにすだれ状に配置してパネルを形成し、長さ方向と直角の横方向における各磁性板5の横断面の面積(Sm)と磁性板5の比透磁率μsとの積(Sm・μs)に対する間隙G(図7参照)の断面積(Sa)の割合を(Sm・μs)/Sa>1になるように選んでなるものである。好ましくは、磁界内に設置された時に、磁性板5群の間隙Gにおいて磁界の磁束密度を間隙なしに磁性板を配置した場合と同等に低減させる。
【0015】
【実施の形態】
図1(A)の実施例では、比透磁率μs=60000の磁性材料により作成した図5及び7の磁気シールド板2を、長さC=910mm、幅20mm、厚さ0.35mmの矩形断面の短冊形磁性板5に形成したものを用いた。同図では、矩形断面の短辺(厚さ方向)を、電流担体1の電流の向きと平行に配置している。また、短冊形磁性板5の隣接間隙G(以下、ピッチということがある。)を25mmとしている。水平なコイル導線1の電流は50アンペアであった。以下、電流担体1(以下、磁界発生源ということがある。)をコイル導体1とした場合について説明するが、電流担体1はコイル導体に限定されない。
【0016】
図1(A)の配置の短冊形磁性板5の群からなる磁気シールドパネルによる磁気シールド効果を確認するため、図5に示すように、コイル導体1aの中央部分外側にコイル導線1aから距離S=50mmだけ離して、各短冊形磁性板5の長さ方向中央部分がコイル導線1aと同じ高さとなるように短冊形磁性板5の磁気シールドパネルを形成した。コイル導体1の長さ方向の中央を通る測定ライン3上でコイル導体1aから距離Xの部位に磁気センサ4を置き、コイル導体1aからの距離Xを変化させつつ磁束密度を測定した。磁気センサ4による測定結果の一例を図3のグラフに示す。更に、短冊形磁性板5のピッチを50、100、200、400および800mmに増大した場合のシールド効果を磁気センサ4で測定した結果を図3に併せて示す。
【0017】
図3のグラフから分かるように、短冊形磁性板5をピッチ25mmで配置した場合、水平なコイル導線1から500mm以上離れた地点において図5の磁気シールド板2による全面シールドと実質上同等のシールド効果が得られた。図3のグラフは磁気センサ4の高さをコイル導体1aのレベル(以下、コイルレベルという。)とした場合の測定結果であるが、図4に示すように、磁気センサ4のコイルレベルからの高さを変えた場合でも、コイル導線1から500mm以上離れた地点では全面シールドと実質上同等のシールド効果が得られることが確認できた。同図のα、β、γ、δ及びεはそれぞれコイルレベルからの高さ 400mm 、 300mm 、 200mm 、 100mm 及び0 mm における実験値を示し、同図には磁気シールドなしの場合の実験値も併せて示す。
【0018】
図3及び4のグラフから、隣接する短冊形磁性板5の間に間隙Gを設けた図1(A)の磁性板5群の配置において、電流による磁界と直交方向の磁性板5の断面積Sm(=20mm×0.35mm)と磁性板5の比透磁率μs=60000との積(Sm・μs)に対し、磁界と直交方向の隣接磁性板5間の間隙Gの断面積Saを(25mm×20mm)程度とすることにより、間隙G中の磁束密度を短冊形磁性板5中の磁束密度に比し著しく小さくすることができ、間隙のある磁性板5群により間隙のない全面シールドと同等で且つ通気性のある磁気シールド効果を得ることが確認できた。
【0019】
しかも、図1の磁性板5群の配置によれば、図5の磁気シールド板2による全面シールドに比し、25mmの間隙Gで幅20mmの短冊形磁性板5を配置すれば足りるので、全面シールドと実質上同等のシールド効果を得るに当たり、磁性体材料として20%(={(25−20)/25}×100)が節減されたこととなる。
【0020】
図2は、例えば電流担体1(図1参照)に流れる電流の向きに平行な面と該電流の向きに垂直な所定間隔の平行な平面の列との交差線を囲むように枠体7を形成し、その交差線に沿ってこの場合棒状である磁性体6の群を、その長さ方向が同一面上に平行に並ぶようにすだれ状に枠体7へ取付けた実施例を示す。図2の棒状の磁性体6を用いた場合にも、磁性体6の比透磁率μsと断面積Smとの積(Sm・μs)に対する隣接磁性体6間の間隙の断面積(Sa)の割合を調整することにより、図1(A)及び図3の場合と同様に、全面シールドと実質上同等のシールド効果が得られることを本発明者は実験的に確認した。すなわち、短冊形磁性板5のみならず、磁性体6を上述した所定の間隙で配置することにより、隣接磁性体6間の空間による通気性及び透視性が備わった磁気シールド効果が得られる。なお、図2の符号7はすだれ状に並べた磁性板5(磁性体6)の固定用枠体を示すが、この枠体7は本発明に必須のものではない。
【0021】
こうして、本発明の目的である「通気性のある磁気シールド方法及びパネル」の提供が達成される。
【0022】
【実施例】
図1(B)は、図1(A)の短冊形磁性板5の2枚ずつの組をピッチ50mmで配置した磁気シールドパネルの実施例である。図1(B)の磁性板5の配置によれば、電流担体1の近傍では図1(A)の配置よりもシールド効果が劣るものの、電流担体1から500mm以上離れた地点では図1(A)の配置と同様な磁気シールド効果を得られることが確認できた。2枚の短冊形磁性板5の組における前記断面積と比透磁率との積(Sm・μs)の値に対する隣接磁性板5間の空間断面積(Sa)の割合が、図1(A)の1枚ずつの短冊形磁性板5の配置による場合と同様であるためと考えられる。図1(B)の配置構成は、図1(A)の構成配置よりも大きな空隙を作り出すことができるので、より良好な通気性及び透視性を与えることが可能である。
【0023】
図1(A)では短冊形磁性板5の矩形断面の短辺(厚さ方向)を電流の向きと平行に配置(縦置き)しているのに対し、図9に示すように、短冊形磁性板5の矩形断面の長辺(幅方向)を電流担体即ちコイル導体1と平行に配置(横置き)することも可能である。図10は、磁性板5を縦置きにした場合と横置きにした場合の磁気シールド効果を比較するグラフを示す。図10のグラフから、縦置きと横置きは実質上同等の磁気シールド効果を示すことが確認できた。ただし、コイル導体1の近傍において横置きの磁気シールド性能が僅かに優れている。これは隣接する短冊形磁性板5間の間隙Gが、横置きの場合に縦置きの場合より小さくなるためと考えられる。
【0024】
短冊形磁性板5を使用する場合の縦置きと横置きは、設置場所の条件により適宜に選択することができる。好ましくは、一つおきの短冊形磁性板5を矩形断面の横置き又は縦置きに配置し、他の短冊形磁性板5を縦置き又は横置きに配置し、横置きの磁性板5と縦置きの磁性板5を交互に配置する。横置きと縦置きの交互配置により、所望の磁気シールド性能を維持しつつ、通気性及び透視性を調整することが可能となる。ここで留意すべきことに、各短冊形磁性板5の姿勢は、上記横置き又は縦置きに限定されるものではなく、横置きと縦置きとの間の任意角度位置とすることができる。また、複数の短冊形磁性板5のピッチは必ずしも一定である必要はなく、隣接短冊形磁性板5の間隙Gが多数の磁性板5の群中における隣接短冊形磁性板5の位置によって相違してもよい。
【0025】
更に本発明者は、本発明のすだれ型磁気シールドに用いる短冊形磁性板5として、長手方向の透磁率が横断面方向透磁率より大きい方向性ケイ素鋼板等からなる方向性磁性材料製のものが適していることを実験的に見出した。図1及び9の実施例では、方向性ケイ素鋼板製の短冊形磁性板5を使用しており、無方向性ケイ素鋼板製のものに比し、磁界方向の透磁率を大きくでき従って大きなシールド効果を得られることが確認できた。また、パーマロイ及び同等の磁性体についても、同様のシールド効果が得られることが確認できた。
【0026】
図12は、本発明で使用する短冊形磁性板5又はその代替となり得る棒状の磁性体6の各種断面形状を示す。図中(A)は十字型断面、(B)はY字型断面、(C)は円形断面、(D)は中空円形断面、(E)は方形(矩形)断面、(F)は中空方形(矩形)断面、(G)は星形断面、(H)はH字型断面、(I)はI字型断面、(J)はT字型断面、(K)は半円形断面、(L)は三角形断面、(M)は渦巻き形断面、(N)は内部に多層空間を有する円形断面、(O)は内部に多層空間を有する方形断面を、それぞれ示す。本発明のすだれ型磁気シールド方法及びパネルは、上記図(A)乃至(O)の何れ断面形状の磁性板5又は磁性体6によっても所期の効果を奏する。
【0027】
図13は、図1の短冊形磁性板5の異なる実施例の全体形状の模式図である。図中、(A)は単純短冊形、(B)は中膨らみ型、(C)は穴あき短冊形、(D)は針型、(E)は三角型、(F)は湾曲短冊形、(G)は屈曲短冊形、(H)はアングル部材型、(I)は捻り短冊形、(J)は螺旋型を、それぞれ示す。図13の(K)の回転台形の磁性体、同図(L)の異径鉄筋状の磁性体は棒状の磁性体6であるが、それぞれ短冊形磁性板5の代替となり得る。
【0028】
図14は、本発明のすだれ状配列の短冊形磁性板5を用いた磁気シールドパネルを、磁気シールド壁、床又は建具に組込む態様の説明図である。図中、(A)は磁性板5を組込んだドア、(B)は磁性板5を組込んだ間仕切りパネル、(C)は磁性板5を埋め込んだ天井吊下げダクト、(D)は例えば極細短冊の磁性板5をすだれ状に組込んだディスプレイ画面又はディスプレイカバー、(E)は磁性板5を組込んだ窓ブラインドを、それぞれ示す。
【0029】
図15は本発明の短冊形磁性板5のすだれ状配列を用いた磁気シールドパネルの各種態様を示し、同図(B)は穴明き短冊形磁性板5の列による電線対の磁気シールド、(C)は2列の短冊形磁性板5群により電線対を挟んだ磁気シールドを示す。同図(B)に示すように、各短冊形磁性板5の一定位置に貫通孔を穿ち、短冊形磁性板5の群中の各磁性板5を貫通孔で位置合わせし、電線を磁性板5の位置合わせした貫通孔に挿通することにより、電線の磁気シールドパネルとすることができる。
【0030】
図15(A)は、短冊形磁性板5を組込んだ幕部材による磁気シールド型テントの概念図であり、同図の磁気シールド型テントを作るためには、本発明のすだれ型磁気シールドパネル用の短冊形磁性板5を、すだれ状に組込んだ又は織り込んだ布、フィルム、又は紙などの柔軟性のある幕とする。
【0031】
また図15(D)は多数の中空環状磁性板の中空部に電線又は大電流使用施設を貫通させた磁気シールドであり、短冊形磁性板5の群中の各磁性板5を環状に曲げて中央に貫通孔が穿たれた環状磁性板とし、環状磁性体板を貫通孔で位置合わせしつつ各板の厚さ方向に各板の幅以上の間隙Gで隔たるようにすだれ状に配置し、電線又は大電流使用施設を磁性体の位置合わせした貫通孔に挿通したものである。同図(E)は磁性板5を利用したケーブルの被覆又は蛇腹を示し、中央に貫通孔が穿たれた円環状断面の磁性板5が、同図(D)のようにケーブルの長さ方向に沿って並べられている。更に同図(F)は両端を折曲げたU字形磁性板の列によるケーブル・ダクトの磁気シールドを示す。同図はケーブル・ダクトの一断面を示し、この断面をU字形磁性板の凹部で位置合わせしつつ同図(D)のようにケーブルの長さ方向に沿って並べ、位置合わせした凹部にケーブル又は大電流使用施設を通すことにより長い磁気シールドダクトを形成することができる。
【0032】
図16は、磁気シールドの目的に供する短冊形磁性板5のすだれ状配列の他の態様を示す。図中、(A)は平行に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列の二つを相互に櫛状に噛合わせる配列態様、(B)は広い幅の短冊形磁性板5のすだれ状配列と狭い幅の短冊形磁性板5のすだれ状配列とを相互に櫛状に噛合わせる配列態様、(C)は同一形状の短冊形磁性板5を平行に並べたすだれ状配列と同様に同一形状の短冊形磁性板5を平行に並べた他のすだれ状配列とを、各すだれ状配列中の磁性板5の長手方向が相互に直交するように積層した配列態様、(D)は可撓性幕体の両面に平行に並べた同一形状の短冊形磁性板5の二つのすだれ状配列をそれぞれ取付けた配列態様、(E)は平行に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列の両側面に可撓性幕体が取付けられた配列態様を、それぞれ示す。
【0033】
図17は、磁気暗室(磁気シールド室)の壁、床及び/又は天井を、短冊形磁性板5利用の壁面により構成する方法の説明図である。図17のすだれ型磁気暗室は、壁、床及び/又は天井の面に、長さ方向と直角の横断面が矩形であってその短辺を厚さとしその長辺を幅とした短冊形磁性板5の群を、各板5の長さ方向が壁、床及び/又は天井の面上に平行に並び且つ各板5の厚さ方向に前記幅以上の間隙Gで隔たるようにすだれ状に配置し、長さ方向と直角の横方向における各磁性板5の横断面の面積(S m )と磁性板5の比透磁率μ s との積(S m ・μ s )に対する間隙Gの断面積(S a )の割合を(S m ・μ s )/S a >1になるように選んだものである。図中、(A)は垂直に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列を外側に設けた周囲壁を持つ磁気暗室、(B)は垂直に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列を内側及び外側に設けた周囲壁を持つ磁気暗室、(C)は同一形状の短冊形磁性板5を平行に並べた一つのすだれ状配列と同様に同一形状の短冊形磁性板5を平行に並べた他のすだれ状配列とを周囲壁の内側及び外側に各すだれ状配列中の磁性板5の長手方向が相互に直交するように積層して取付けた磁気暗室、(D)は水平に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列を外側に設けた周囲壁を持ち且つ各すだれ状配列をその端縁で相互に列状に結合した磁気暗室、(E)は平行に並べた同一形状の短冊形磁性板5のすだれ状配列により全周囲壁を磁気シールドした磁気暗室を、それぞれ示す。
【0034】
また図17(F)は複数の垂直な短冊形磁性板5が相互に間隙Gを隔てて水平直交メッシュの交点をそれぞれ通るように配列した流路を、図17(G)は中心軸線に沿う中空部の周囲に相互に間隙Gを隔てて放射状に取付けた複数の短冊形磁性板5を有する流路をそれぞれ示す。
【0035】
本発明のすだれ型磁気シールド方法及びパネル並びに磁気暗室は、土木関係、建築関係その他の技術分野に広く適用可能である。土木分野では、鉄道の防音壁、床版、ボックスカルバート、型枠リブ、駅舎、き電線カバー等に磁気シールド機能を付与する場合、共同溝などの地下送電線に磁気シールド機能を付与する場合等への適用が期待できる。また建築分野では、例えば病院におけるMRIやSQUID、半導体工場におけるEB装置や電子顕微鏡、研究所における電子顕微鏡やNMR等の施設内への外乱磁場を遮蔽するための磁気シールド(受動的シールド)、例えば研究所における加速器や核融合等の強磁場施設、変電所におけるモータやトランス、オフィスにおける電機室、その他の施設から外部への磁場漏洩を防止する磁気シールド(能動的シールド)、建築物のコンピュータルームや電機室などの磁気シールド壁やスラブ等への応用が期待できる。ディスプレイカバー等の機器部材としての利用も期待でき、吸音材等と組み合わせた防音・磁気シールド壁等のハイブリッド型の建具への応用も期待できる。
【0036】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のすだれ型磁気シールド方法又はパネルは、複数の短冊形磁性板を各板の長さ方向が同一面上に平行に並び且つ各板の厚さ方向に各板の幅以上の間隙で隔たるようにすだれ状に配置し、長さ方向と直角の横方向における各磁性板の横断面の面積(S m )と磁性板の比透磁率μ s との積(S m ・μ s )に対する間隙の断面積(S a )の割合を(S m ・μ s )/S a >1になるように選ぶので、次の顕著な効果を奏する。
【0037】
(イ)通気性がよい磁気シールドを与え、温度上昇による材料及び機器の劣化を防止できる。
(ロ)磁気シールドパネルに透視性を与え、磁気シールドを施した機器の保守・管理の容易化を図ることができる。
(ハ)短冊形磁性板をブラインド状に可変角度で設けた磁気シールドパネルとし、通気性及び透視性の調節が可能な磁気遮蔽を実現することができる。
(ニ)短冊形磁性板の幅以上の間隙に相当する磁性材料の節減が可能になる。
(ホ)所要のシールドレベルに応じ、材料使用量を最適化した経済的設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の磁気シールド方法の一実施例の説明図である。
【図2】は、本発明の磁気シールドパネルの一実施例の説明図である。
【図3】は、ピッチが異なる短冊形磁性板の群を用いた本発明のシールド効果を示すグラフである。
【図4】は、磁気センサの高さを変えた場合の本発明のシールド効果を示すグラフである。
【図5】は、磁気シールド板の外周周縁のシールド効果を確認する実験1の説明図である。
【図6】は、図5の周縁磁気シールド効果を示すグラフの一例である。
【図7】は、空隙のある磁気シールド板の磁気シールド効果を確認する実験2の説明図である。
【図8】は、図7の磁気シールド効果を示すグラフの一例である。
【図9】は、短冊形磁性板の矩形断面の短辺又は長辺を電流と平行に配置した実施例の説明図である。
【図10】は、図9の実施例のシールド効果を示すグラフの一例である。
【図11】は、従来の電車線路における磁気シールドの説明図である。
【図12】は、短冊形磁性板又はその代替となり得る棒状の磁性体の各種断面形状を示す図である。
【図13】は、短冊形磁性板の各種立体形状を示す図である。
【図14】は、本発明の磁気シールドパネルを壁、床又は建具に組込む態様の説明図である。
【図15】は、本発明の磁気シールドパネルを用いた電線用磁気シールドの説明図である。
【図16】は、本発明の磁気シールドパネルの各種取付け態様を示す図である。
【図17】は、本発明の磁気暗室の壁面を示す図である。
【符号の説明】
1…電流担体 2…磁気シールド板
3…測定ライン 4…磁気センサ
5…短冊形磁性板 6…棒状の磁性体
7…枠体 8…磁気シールドパネル
10…電車線路 11…き電線
12…トロリー線 13…レール
14…高架橋 15…変電所
16…電源装置 17…電車
21…往路ケーブル 22…復路ケーブル
23…磁気シールド性ダクト[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to an interdigital magnetic shield method andPanel and magnetic darkroomIn particular,StripMagnetismBoardMagnetic shield method using a group of wires arranged interdigitally, andPanel and magnetic darkroomAbout.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of technology, facilities using large currents are increasing.
For example, in the
In addition, there is a growing interest in the magnetic effects on the surroundings associated with the increase in capacity of ultra high voltage transmission lines. Furthermore, the magnetic influence on the surroundings by NMR diagnostic devices and other devices that use large currents has also been examined inside buildings.
[0003]
Since an electric current generates a magnetic field around it, if there is an electronic device in the vicinity of a large current, its operation, for example, an electron flow in the device may be affected. In the illustrated example, in order to prevent the influence of the magnetic field around the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional steel plate
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic shielding method having air permeability in order to solve the above problems, andpanelTo provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention has noted that in an experiment using a magnetic shield plate, the magnetic shield effect is recognized not only on the surface of the magnetic shield plate but also in a certain range outside the periphery thereof. First, the magnetic shield effect on the outer periphery of the magnetic shield plate will be described with reference to the experimental examples of FIGS.
[0007]
[Experiment 1]
FIG. 5 shows a plan view of an experiment for confirming the magnetic shield effect on the outer periphery of one magnetic shield plate. In this experiment, a current was passed through a
[0008]
The graph of FIG. 6 shows that when there is one magnetic shield plate 2 (curve β), three
[0009]
[Experiment 2]
Furthermore, the present inventor conducted an experiment for confirming the magnetic shield effect when the magnetic shield plate has a gap. In this experiment, on the outside of the coil in the central portion of the coil conductor 1a of FIG. 5, two square 455 × 455 mm
[0010]
The graph of FIG. 8 shows an example of the magnetic flux density measurement result by the
[0011]
It is clear from the graph of the figureEtThus, even if a gap G that is less than or equal to the width of the
[0012]
As a result of performing the
[0013]
Referring to FIG. 1, the interdigital magnetic shield method according to the present invention includes:A rectangular shape with a rectangular cross section perpendicular to the length direction, with the short side of the cross section being the thickness and the long side being the widthMagnetismBoard 5In a magnetic fieldThe length directions of the
[0014]
Also14, 15 and 16Referring to the interdigital magnetic shield according to the present inventionpanel8 isA rectangular shape with a rectangular cross section perpendicular to the length direction, with the short side of the cross section being the thickness and the long side being the widthMagnetismBoard 5Group ofA panel is formed by arranging the
[0015]
Embodiment
In the embodiment of FIG. 1A, the
[0016]
Strip-shaped magnet with the arrangement shown in FIG.BoardGroup of 5Magnetic shield panel consisting ofIn order to confirm the magnetic shield effect by the coil conductor 1a from the coil conductor 1a outside the central portion of the coil conductor 1a as shown in FIG.distanceEach strip magnet is separated by S = 50mmBoardStrip-shaped magnet so that the central part in the length direction of 5 is the same height as the coil conductor 1aBoardOf 5Magnetic shield panelFormed. coilconductorThe
[0017]
As can be seen from the graph in
[0018]
From the graphs of FIGS. 3 and 4, the adjacent strip magnetismBoardGap between 5GThe magnet of FIG.Board 5In the group arrangement, the magnetism is perpendicular to the magnetic field due to the current.Of plate 5Cross-sectional area Sm (= 20mm × 0.35mm) and magnetismBoard 5Adjacent magnetism perpendicular to the magnetic field for the product (Sm · μs) of the relative permeability μs = 60000Board 5Gap betweenGBy setting the cross-sectional area Sa to about (25mm x 20mm), the gapGMagnetic flux density inside is strip-shaped magnetismBoard5 can be made significantly smaller than the magnetic flux density inBoard 5By groupWithout gapsIt was confirmed that a magnetic shielding effect equivalent to that of a full shield and having air permeability was obtained.
[0019]
Moreover, the magnetism of FIG.Board 5According to the arrangement of the group, it is 25 mm compared to the full shield by the
[0020]
FIG. 2 shows, for example, a plane parallel to the direction of the current flowing through the current carrier 1 (see FIG. 1) and a predetermined interval perpendicular to the direction of the current.ParallelThe frame body 7 is formed so as to surround the intersection line with the plane row,ThatA group of
[0021]
Thus, the “air-permeable magnetic shield method andpanel"Is achieved.
[0022]
【Example】
FIG. 1 (B) shows the strip-shaped magnet of FIG. 1 (A).BoardTwo pairs of 5 were arranged at a pitch of 50 mmMagnetic shield panelThis is an example. Magnetism of Fig. 1 (B)Of plate 5According to the arrangement, although the shielding effect is inferior to the arrangement of FIG. 1A in the vicinity of the
[0023]
In FIG. 1 (A), strip-shaped magnetismBoardThe short side (thickness direction) of the rectangular cross section of 5 is arranged parallel to the direction of the current (vertically placed), but as shown in FIG.BoardIt is also possible to arrange (sideways) the long side (width direction) of the
[0024]
Strip magnetBoardThe vertical placement and the horizontal placement when using 5 can be appropriately selected according to the conditions of the installation location. Preferably every other strip of magnetismBoard5 is arranged horizontally or vertically with a rectangular cross section, and other strip magnetsBoard5 is placed vertically or horizontally, and the magnet is placed horizontallyBoard5 and vertical magnetismBoard5 are arranged alternately. By alternately arranging horizontally and vertically, it is possible to adjust air permeability and transparency while maintaining desired magnetic shielding performance. It should be noted here that each strip magnetBoardThe posture of 5 is not limited to the horizontal placement or the vertical placement, and can be an arbitrary angular position between the horizontal placement and the vertical placement. Also, multiple strip magnetsBoardThe pitch of 5 does not necessarily have to be constant, and adjacent strip magnetismBoardOf 5Gap GIs a lot of magnetismBoardAdjacent strip magnetism in 5 groupsBoardIt may be different depending on the position of 5.
[0025]
Furthermore, the present inventor uses the interdigital magnetic shield of the present invention.StripMagnetismBoard 5As a result, it has been experimentally found that a directional magnetic material made of a directional silicon steel sheet having a longitudinal permeability larger than a transverse cross-sectional permeability is suitable. 1 and9In this example, a strip made of grain-oriented silicon steel sheetformMagnetismBoard5 was used, and it was confirmed that the magnetic permeability in the magnetic field direction can be increased as compared with that made of a non-oriented silicon steel plate, and thus a large shielding effect can be obtained. It was also confirmed that the same shielding effect was obtained with permalloy and equivalent magnetic materials.
[0026]
FIG. 12 is used in the present invention.The strip-shaped
[0027]
FIG. 13 shows the strip magnet of FIG.Board 5It is a schematic diagram of the whole shape of the Example from which these differ. In the figure, (A) is a simple strip.form, (B) is a medium-bulging type, (C) is a perforated strip.form, (D) is a needle, (E) is a triangle, (F) is a curved stripform, (G) is a bent stripform, (H) is an angle member type, (I) is a twisted stripform, (J) indicate a spiral type, respectively. FIG. 13 (K)ofRotating trapezoidal magnetic material,Same figure(L)ofMagnetic material of different diameter rebarIs a rod-shaped
[0028]
FIG. 14 shows the interdigital array of the present invention.Magnetic shield panel using strip-shaped magnetic plate 5It is explanatory drawing of the aspect which incorporates in a magnetic shield wall, a floor, or joinery. In the figure, (A) is magnetic.Board 5(B) is magneticBoard 5Partition panel with built-in, (C) is magneticBoard 5(D) is an example of a magnetic stripBoard 5Display screen or display cover built in interdigital shape, (E) is magneticBoard 5The window blinds incorporating are shown respectively.
[0029]
FIG. 15 illustrates the present invention.Of the strip-shaped magnetic plate 5Interdigital arrayMagnetic shield panel usingFigure (B) is a perforated strip.formMagnetismBoard 5Magnetic shield of wire pair by row of (C) is 2 rows of stripsformMagnetismBoard 5The magnetic shield which pinched the wire pair by the group is shown. As shown in FIG.Strip-shaped magnetic plate 5Drill a through hole at a certain position,Strip-shaped magnetic plate 5Each in the groupMagnetic plate 5Align the through hole andMagnetic plate 5Magnetic shield of wire by inserting through the aligned through holepanelIt can be.
[0030]
FIG. 15A showsStrip-shaped magnetic plate 5FIG. 2 is a conceptual diagram of a magnetic shield type tent with a curtain member incorporating therein, and in order to make the magnetic shield type tent shown in FIG.panelForStrip-shaped magnetic plate 5Is a flexible curtain such as cloth, film or paper incorporated or interwoven in a comb shape.
[0031]
FIG. 15D shows a number of hollow annular magnetism.BoardWire in the hollow part ofOr facilities using large currentIs a magnetic shield that penetratesStrip-shaped magnetic plate 5Each in the groupMagnetic plate 5TheBend into a ringA through hole was drilled in the centerRingA magnetic plate,RingAlign the magnetic plate with the through holeHowever, it is arranged in a comb shape so that it is separated by a gap G that is greater than the width of each plate in the thickness direction of each plate.,Electrical wireOr facilities using large currentIs inserted through a through hole in which the magnetic material is aligned. Figure (E)Magnetic plate 5Shows the cable covering or bellows usingPenetratingAn annular cross-section with a through holeMagnetic plate 5Are arranged along the length direction of the cable as shown in FIG. Furthermore, the figure (F) bent both ends.U-shaped magnetic plateThe magnetic shield of the cable duct by the row of. The figure shows one section of the cable duct.While aligning with the concave part of the U-shaped magnetic plateArranged along the length of the cable as shown in Figure (D)Pass the cable or high-current facility through the aligned recess.Thus, a long magnetic shield duct can be formed.
[0032]
Figure 16 shows a strip-shaped magnet for the purpose of magnetic shielding.Board 5Another embodiment of the interdigital array is shown. In the figure, (A) is a strip of the same shape arranged in parallel.formMagnetismBoard 5An arrangement in which two interdigital arrays are interdigitated with each other, (B) is a wide strip.formMagnetismBoard 5Interdigital array and narrow stripformMagnetismBoard 5An arrangement mode in which interdigital arrays are interdigitated with each other, (C) is a strip of the same shapeformMagnetismBoard 5Strips of the same shape as the interdigital array arranged in parallelformMagnetismBoard 5And other interdigital arrays arranged in parallel with the magnetic properties in each interdigital array.Board 5Are arranged so that their longitudinal directions are orthogonal to each other, (D) is a strip of the same shape arranged in parallel on both sides of the flexible curtainformMagnetismBoard 5(E) is a strip of the same shape arranged in parallel.formMagnetismBoard 5The arrangement | positioning aspect with which the flexible curtain was attached to the both sides | surfaces of the interdigital array is shown, respectively.
[0033]
FIG. 17 shows the shape of a strip-shaped magnet on the wall, floor and / or ceiling of a magnetic darkroom (magnetic shield room).Board 5It is explanatory drawing of the method comprised by the wall surface of utilization.The interdigital magnetic darkroom shown in FIG. 17 is a strip-shaped magnetic plate having a rectangular cross section perpendicular to the length direction on the wall, floor and / or ceiling surfaces, with the short side being thick and the long side being the width. The groups of 5 are interdigitally such that the length direction of each
[0034]
FIG. 17F shows a plurality of vertical directions.NaStripformMagnetismBoard 5MutuallyGap GFIG. 17 (G) shows the flow paths arranged so as to pass through the intersections of the horizontal orthogonal meshes with each other around the hollow portion along the central axis.Gap GMultiple strips attached radially with a gap between themformMagnetismBoard 5Each of the flow paths having
[0035]
Interdigital magnetic shield method of the present inventionAnd panels and magnetic darkroomIs widely applicable to civil engineering, construction, and other technical fields. In the civil engineering field, when providing magnetic shielding functions for railway noise barriers, floor slabs, box culverts, formwork ribs, station buildings, feeder lines, etc., and when providing magnetic shielding functions for underground transmission lines such as joint grooves, etc. Application to can be expected. In the field of architecture, for example, MRI and SQUID in hospitals, EB devices and electron microscopes in semiconductor factories, magnetic shields (passive shields) for shielding disturbance magnetic fields in facilities such as electron microscopes and NMR in laboratories, Strong magnetic field facilities such as accelerators and nuclear fusion in laboratories, motors and transformers in substations, electrical rooms in offices, magnetic shields (active shields) that prevent leakage of magnetic fields from other facilities to the outside, computer rooms in buildings It can be expected to be applied to magnetic shield walls and slabs in electric and electrical rooms. It can be expected to be used as a device member such as a display cover, and it can also be expected to be applied to a hybrid type fitting such as a soundproof / magnetic shield wall combined with a sound absorbing material.
[0036]
【The invention's effect】
As explained in detail above, the interdigital magnetic shield method of the present invention orpanelMultipleStripMagnetismBoardTheThe length direction of each plate is arranged in parallel on the same surface, and the thickness direction of each plate is separated by a gap more than the width of each plate.Arranged in a comb shapeShi,The area of the cross section of each magnetic plate in the transverse direction perpendicular to the length direction (S m ) And magnetic plate relative permeability μ s Product with (S m ・ Μ s ) Cross-sectional area (S a ) Percentage (S m ・ Μ s ) / S a Choose to be> 1Therefore, the following remarkable effects are produced.
[0037]
(A) A magnetic shield with good air permeability can be provided to prevent deterioration of materials and equipment due to temperature rise.
(B) Magnetic shieldpanelCan be made transparent, and maintenance and management of equipment with a magnetic shield can be facilitated.
(C) StripformMagnetismBoardShield with variable angle in a blind shapepanelThus, it is possible to realize a magnetic shield capable of adjusting air permeability and transparency.
(D)StripMagnetismGap greater than the width of the plateIt is possible to reduce the magnetic material corresponding to.
(E) An economical design that optimizes the amount of material used according to the required shield level becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a magnetic shielding method of the present invention.
FIG. 2 is a magnetic shield of the present inventionpanelIt is explanatory drawing of one Example.
FIG. 3 shows different pitchesStripMagnetismBoardIt is a graph which shows the shielding effect of this invention using the group of.
FIG. 4 is a graph showing the shielding effect of the present invention when the height of the magnetic sensor is changed.
FIG. 5 is an explanatory diagram of
FIG. 6 is an example of a graph showing the peripheral magnetic shielding effect of FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory diagram of
FIG. 8 is an example of a graph showing the magnetic shielding effect of FIG.
FIG. 9 is a strip-shaped magnetismBoardOf rectangular cross sectionShort side orIt is explanatory drawing of the Example which has arrange | positioned the long side in parallel with an electric current.
FIG. 10 is an example of a graph showing a shielding effect of the embodiment of FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory diagram of a magnetic shield in a conventional train line.
FIG.A strip-shaped magnetic plate or a barIt is a figure which shows the various cross-sectional shapes of a magnetic body.
FIG. 13 is a strip magnetBoardIt is a figure which shows various three-dimensional shapes.
FIG. 14 showsThe magnetic shield panel of the present inventionIt is explanatory drawing of the aspect integrated in a wall, a floor, or a fitting.
FIG. 15 showsMagnetic shield panel of the present inventionIt is explanatory drawing of the magnetic shield for electric wires using.
FIG. 16 showsMagnetic shield panel of the present inventionIt is a figure which shows various attachment aspects.
FIG.Of the present inventionIt is a figure which shows the wall surface of a magnetic darkroom.
[Explanation of symbols]
1 ...
3 ...
5 ... Strip-shaped
7 ... Frame 8 ... Magnetic shieldpanel
10 ...
12 ...
14 ...
16 ...
21 ...
23… Magnetic shield duct
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