JPH035079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は強磁場発生源、例えば超電導磁石、常
電導電磁石、超電導、常電導ソレノイドあるいは
高性能永久磁石等が発する強磁場を所定の空間の
外に漏洩することを防止し、外部への漏洩磁場の
悪影響を防ぐための磁気遮へい材に関するもので
ある。

（従来の技術） 近年、磁気応用技術の進歩により強磁場を利用
する機器が増加の一途を辿つている。例えば医療
用断層撮影技術として開発された核磁気共鳴画像
化装置（通称MRI）には、1500ガウス〜5000ガ
ウスの強磁場発生装置が用いられている。そして
高性能化のため使用磁場はますます強くなる傾向
にある。

その他今後実用化されると予想されるリニアモ
ータカーも同様に強い磁場の発生源となると考え
られる。

このような強磁場はコンピユーターなどの各種
電子機器、磁気カードなどの磁気応用製品の誤動
作や機能を狂わせる原因となる。したがつて何ら
かの方法で磁場を遮へいする必要があるが、この
ような強磁場を効率よく確実に遮へいする実用性
の高い手段の開発は遅れているのが現状である。

たとえば前記MRIについて見ても現在一般に
採用されている方法は、MRIを設置する部屋の
４つの壁面および天井、床の６面に２cmにも及ぶ
厚い鉄板を用いて磁場をシールドしている。この
方法により室内の壁面で約100ガウスの磁場を室
外の壁面で５ガウス以下に低下させることに成功
している。

しかしながら厚い鉄板で部屋を囲う方法は重量
が数十トンにもなり、建築施工上の技術的問題や
工事費が大幅に高くなる欠点がある。

厚い鉄板の代りにパーマロイ（50Fe−50Ni）
の板を用いる方法も提案されている。パーマロイ
は鉄板に比べて透磁率が高いが、飽和磁束密度が
低いので磁化が飽和しやすく、軟鋼板に比べて必
ずしも有利とは言えない。しかもパーマロイは加
工により応力を加えられた個所や接続のために溶
接された個所の透磁率が著るしく低下し、そこか
ら外部に磁場が漏れることが判明した。このよう
な理由からパーマロイは強磁場の遮へい材として
現状ではほとんど用いられていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は強磁場の磁気遮へい性に優れ、かつ軽
量で取り扱い、建築施工性にも優れた磁気遮へい
材を提供することにある。

（問題点を解決するための手段・作用） 本発明の磁気遮へい材は、高飽和磁束密度の強
磁性体シートと高透磁率を有する強磁性体シー
ト、および非磁性体キートを積層したものであ
る。

高飽和磁束密度、高透磁率のように特性の異な
る種類の強磁性体シートを非磁性体シートを介し
て組み合せることにより、効率的な磁気遮へいを
可能とし、軽量かつ取り扱いやすくするとともに
建築施工性も向上させたものである。

本発明で用いる高飽和磁束密度の強磁性体シー
トとしては、軟鋼、珪素鋼、鉄−コバルト合金の
少なくとも１種を層状にして用いる。これらは２
種類以上を組合せてもよい。また高透磁率を有す
る強磁性体シートとしてはアモルフアス合金箔が
適している。高飽和磁束密度の強磁性体シートの
厚さは軽量化を図るためその総計が0.3〜10mmの
範囲、好ましくは１〜５mmの範囲とすることが望
ましい。又高透磁率を有する強磁性体シートとし
て用いるアモルフアス箔は、板厚の総計が50〜
1000μｍで、好ましくは100〜500μｍである。ア
モルフアス合金箔は厚さが通常20〜40μｍである
から、本発明の磁気遮へい材に用いられるアモル
フアス箔の積層枚数は、２〜25枚程度必要であ
る。

しかし、最近特開昭60−108144号公報等に開示
されている方法により、50μｍ以上さらには100μ
ｍを越える板厚の大きなアモルフアス箔が得られ
るようになつた。また、特開昭61−152117号にて
出願した方法によれば、ノズル形状を工夫するこ
とによつて広幅でかつ厚みもまたアモルフアス箔
が得られている。これを用いれば使用枚数は少な
くてすむので積層体加工能率がよくなる。しかも
厚いアモルフアス箔は鋳造のままでアニール材に
近い透磁率を示すこと、応力に比較的鈍感なこと
が実用上有利に働く。各磁性体の積層枚数あるい
は厚みの総計は遮へいすべき磁場の強さの勘案し
て上記範囲から最適値を決定すべきである。

積層体に用いる非磁性体シートは、合板、樹脂
板、厚紙、ゴム、非磁性金属のハニカムなどから
選択して用いられる。これらの非磁性体シートは
高飽和磁束密度の強磁性体材料（以下高磁束密度
材と略す）と高透磁率を有する強磁性体材料であ
るアモルフアス箔の間や同種磁性体の間に介在さ
せる。

非磁性体の役割は薄い磁性体が自重や外力によ
つて変形するのを防ぐためであり、さらに高磁束
密度材とアモルフアス箔の間の磁気抵抗を大きく
し、アモルフアスに到達する磁場を弱める作用も
ある。非磁性体の層は高磁束密度材とアモルフア
ス材の間の一ケ所だけでもよいが、さらに加えて
磁性体シートの層間にはさみ込んでもよい。非磁
性体シートの厚みは特に規定しないが、積層体の
強度、シードル性などを勘案して決められるべき
である。

本発明の磁気遮へい材は、高磁束密度材
（HB）−非磁性材（NM）−アモルフアス材
（AM）の順序に積層することを基本とするが、
次のように変更した場合も含まれることは言を待
たない。

(1) NM−HB−NM−AM (2) HB−NM−AN−NM (3) NM−HB−NM−AM−NM (4) NM−HB−NM−HB−NM−AM−NM (5) NM−HB−NM−AM−NM−AM−NM 使用に際して、積層体の配慮は高飽和磁束密度
材を磁場発生源に対向させるようにすることが肝
要である。

また本発明において高透磁率材はアモルフアス
箔を必須とするが、これに加えて、パーマロイ、
スーパーマロイなどを補助材として用いることが
できる。

アモルフアス材を必須材とする理由はその高透
磁率に加えて、強靭性、高弾性が構成材として有
利に働くほか、取り扱い中に加えられる応力によ
つて変形しても、弾性が大きいため応力を解除す
ると形状の回復と同時に高透磁性も回復する利点
があるためである。

次に本発明の磁気遮へい材に用いられるアモル
フアス箔の成分について説明する。化学組成は
Fea−Xb−Mcで表示されるFeの合金である。Ｘ
はCo、Ni、Cr、Mo、Nb、Ｖ、Mnの１種又は
２種以上を示し、Ｍはメタロイド元素すなわち
Ｂ、Si、Ｃ、Ｐ、Geの少なくとも一種を示す。
また含有量はＸのうちCo、NiはFeを越えない範
囲で０〜40at％、メタロイド元素は総計が10〜
30at％の範囲である。残部はFeと不可避不純物
である。

次にMRIの磁気シーどを例にとり本発明の内
容をより具体的に述べる。

シールドルーム建設の作業能率を上げるために
は積層体をパネル構造物とするのが便利である。
例えば910mm×1820mmの寸法の積層体パネルは持
ち運びや、汎用性にも富む。パネル作製に必要な
素材のうち軟鋼板やけい素鋼板はこの寸法のシー
トは容易に入手できる。非磁性体シートとする合
板や樹脂シートについても同様である。問題はア
モルフアス材である。現状では100〜150mm幅が限
度であるとされているがより広幅のものが望まし
い。したがつて幅が狭い場合には幅出しの必要性
がある。

アモルフアス箔を広幅化する技術はすでに本発
明者の一人が開発している、アモルフアスを脆化
させることなくCuやSnなどのメツキを施こしそ
れを介して半田付けする方法である（特開昭61−
253384号公報参照）。

本発明者はCuメツキした100mm幅のアモルフア
ス箔を10枚幅方向に接合して910mm幅の幅広材を
作製した。ただしアモルフアスを幅広化する方法
は上記方法にこだわるものではない。例えば接着
剤や薄い樹脂シートで固定する方法も用いること
ができる。アモルフアス箔は接合部だけでなく全
面がメツキされたものでもよい。電磁波遮へい性
および耐食性などが向上するからである。またア
モルフアス箔を焼鈍するか否かは遮へい特性と機
械特性のどちらを重視するかによつて選択され
る。すなわちアモルフアス箔は、焼鈍すると透磁
率が向上する反面脆化する傾向が認められるから
である。

以上のようにして、本発明の磁気遮へい材の実
施態様の一例である積層体パネルを構成する素材
はすべてそろえることができる。

高飽和磁束密度の強磁性体シート、高透磁率を
有する強磁性体シートおよび非磁性体シートを積
層してなる本発明の磁気遮へい材は、前述のよう
な積層体パネルとして、強磁場の発生源を設置す
る部屋の囲りをかこむようにしてもよいし、発生
源を取り囲むような比較的小型の容器状として用
いてもよい。

その際に構造体のコーナー部に丸味をつけ、円
弧状にしておくと、より一層磁気遮へい効果が向
上する。

（実施例） 次に実施例をあげて説明する。

実施例 １ 高磁束密度材として、板厚1.6mmの軟鋼板１枚、
アモルフアス材として合金組成がFe_80.5Si_6.5B₁₂C₁
（at％）板厚25μｍのCuメツキ材を半田付けして
幅出ししたもの10枚、非磁性体シートとして板厚
４mmの合板１枚と第１図ａのように積層して接着
し厚さ約６mmの積層体をつくりアモルフアスを外
側にして第２図のような箱体を作製した。ただし
Ａ面に対向する面は空白である。またアモルフア
ス材は未焼鈍のまで使用した。

この箱の中に磁極面で最高2000ガウスの磁場を
発生する鉄心入りのソレノイドを第３図のように
配置し、Ａ面の内側高さ140mmの位置（磁極の中
心と同じ高さ）で100ガウスとなるように調節し
た。この状態でＡ面の外側直近140mm高さの水平
方向の磁場を測定した結果を第４図に示す。

数字の下段が本実施例の積層体の場合を示し、
上段は1.6mm厚の軟鉄板に４mm厚の合板だけの積
層体第１図ｂ同一位置における磁場の強さを示
す。

第４図から本発明のアモルフアス箔を用いる積
層体は、アモルフアス箔を用いない比較例に比べ
て、２倍から３倍の磁気遮へい効果を持つことが
分かる。また外部磁場の強さは両端を除いて
MRIで要求される５ガウス以下の基準値を満足
する。

実施例 ２ 実施例１においてコーナ部に第５図のようにｒ
（10mm）を付けたとき、Ａ面外側の磁場は第６
図に示す通りであつた。両端（コーナ部）を含む
すべての位置で５ガウス以下を達成している。ま
た比較材に対する磁気遮へい率も向上しているこ
とが分る。

軟鋼板だけで本発明材と同等の遮へい効果を出
そうとすれば少なくとも10mm厚の軟鋼板が必要で
あることが分つた。しかし鋼板は残留磁気が５ガ
ウス程度残るので重量だけでなく磁気遮へい性か
らも好ましくない。

実施例 ３ 第７図の断面をもつ積層体を用いて第２図と同
じ形状、寸法の箱体を製作した。用いたアモルフ
アス箔は板厚85μｍ、組成Fe₇₉Si₈B₁₃（at％）３枚
であつた。なおアモルフアス箔は未焼鈍のまま用
いた。この箱の中に実施例１と同じ鉄心入りソレ
ノイドを第３図のように配置し、Ａ面の内側で
100ガウスとなうように調節した。本実施例にお
いても箱体の内側に軟鋼板、外側にアモルフアス
箔が面するように積層体を配置した。上記条件の
下でＡ面外部の磁場を示したのが第８図である。
実施例１の25μｍ厚10枚のアモルフアス箔の場合
に比較して、板数が僅か３枚であるにもかからわ
ず、同等ないしそれ以上の遮へい効果を示す。ア
モルフアス箔の厚手材の使用は積層体の加工能率
の点でも有利である。

実施例 ４ 本発明の磁気遮へい材の比較的低磁場に対する
遮へい効果を測定した。遮へい材は断面構造を第
９図に示すように、無方向性けい素鋼板、ベーク
ライト、アモルフアス（組成Fe₇₀Co₁₀Cr₄B₁₂C₄、
数字はat％）の積層体である。実施例１、２、３
で用いたものと同一の電磁石に対して集積体パネ
ルを第１０図のように配置し（けい素鋼板を電磁
石側とする）、積層体の電磁石側の面で５ガウス
となるように調節した。

積層体の外面における磁場を測定したところ、
第１１図のようにすべての測定点で0.1ガウス程
度に低減していた。このように本発明の複合磁気
遮へい積層体は低磁場の遮へいにも大きな効果を
示すことが確認された。

実施例 ５ 断面構造が第１２図に示すように、非磁性の樹
脂化粧板、方向性けい素鋼板、アルミニウム製ハ
ニカム、Cuメツキアモルフアスを積層した積層
体パネルである磁気遮へい材の遮へい効果を測定
した。測定の条件は実施例４と同じである。すな
わち積層体の電磁石側の面（化粧板側）で５ガウ
スとなるようにした磁場に対し、積層体の反対の
面における磁場の大きさを測定した。

結果は第１３図のようにすべての測定点で0.1
ガウス程度に低減していた。

（発明の効果） 本発明の複合磁気遮へい材は弱い磁場はもとよ
り強磁場の遮へい材として遮へい効果を劣化させ
ることなく、大幅な軽量化を可能にした。これに
よつて運搬や取り扱い、建築施工性を大幅に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の積層体の例を示す断面図、
同図ｂは比較材の断面図、第２図は磁気遮へい効
果を試験するために作つた本発明材を用いた箱の
形状と寸法を示す図、第３図は試験条件の概念図
（平面図）、第４図は本発明材と比較材の磁気遮へ
い効果を示す図、第５図はコーナにｒをつけた改
良品の概念図、第６図はｒをつけた本発明材と比
較材の磁気遮へい効果を示す図、第７図はアモル
フアス箔に厚手材を用いた本発明の積層体の例を
示す図、第８図は第７図に示した積層体の遮へい
効果を示す図、第９図は本発明（実施例４）の積
層体の断面図、第１０図は試験条件の別例の概念
図、第１１図は低磁場遮へい効果を示す図、第１
２図は本発明（実施例５）の積層体の断面図、第
１３図は実施例５の積層体の磁気遮へい効果を示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高飽和磁束密度の強磁性体シート、高透磁率
   を有する強磁性体シートおよび非磁性体シートの
   組合せから構成される積層体であり、かつ、磁場
   発生源側から高飽和磁束密度の強磁性体シート−
   非磁性体シート−箔または積層体からなる高透磁
   率を有する強磁性体シートの順に配置されてなる
   基本積層体を前記積層体中に含むことを特徴とす
   る磁気遮へい材。 ２ 高飽和磁束密度の強磁性体シートが、軟鋼、
   けい素鋼、鉄−コバルト合金の少なくとも一種か
   らなる層を含んで構成されている特許請求の範囲
   第１項記載の磁気遮へい材。 ３ 高透磁率を有する強磁性体シートが、アモル
   フアス合金箔あるいはその積層体、又は焼鈍され
   たアモルフアス合金箔あるいはその積層体である
   特許請求の範囲第１項記載の磁気遮へい材。 ４ 高透磁率を有する強磁性体シートが板厚50μ
   ｍ以上のアモルフアス合金箔あるいはその積層体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第３項記載の磁気遮へい材。 ５ 高飽和磁束密度の強磁性体シートの厚さが、
   0.3〜10mmであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の磁気遮へい材。 ６ 高飽和磁束密度の強磁性体シートの厚さが、
   １〜５mmであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の磁気遮へい材。 ７ 高透磁率を有する強磁性体シートのアモルフ
   アス合金箔の厚さの合計が50〜1000μｍである特
   許請求の範囲第１項又は第３項記載の磁気遮へい
   材。 ８ コーナー部に丸味を付けたとを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の磁気遮へい材。 ９ 非磁性体シートがハニカム材である特許請求
   の範囲第１項記載の磁気遮へい材。