JPS5918844B2 - 可撓性電磁しやへい - Google Patents

可撓性電磁しやへい

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JPS5918844B2
JPS5918844B2 JP52020930A JP2093077A JPS5918844B2 JP S5918844 B2 JPS5918844 B2 JP S5918844B2 JP 52020930 A JP52020930 A JP 52020930A JP 2093077 A JP2093077 A JP 2093077A JP S5918844 B2 JPS5918844 B2 JP S5918844B2
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    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C45/008—Amorphous alloys with Fe, Co or Ni as the major constituent
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    • G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気的及び磁気的装置の運転に干渉する電磁
場を最小にする電磁しやへいに関する。
電磁Ｌやへい・は電気的及び磁気的装置の運転に干渉す
る電磁場を最小にし実質的零に減少するために使われる
。例えばカラーテレピ受信器に卦いて映像管の電子ビー
ムは一般に変圧器その他の電気部品により内部的に生じ
る６０Ｈｚ電磁場による干渉からしやへいすることを要
求する。永久磁石及び電磁石の様な外部装置による干渉
からのしやへいも又要求される、というのはこれらも又
画質に悪く影響するからである。同様にコンピユータ一
で使われる及び録音用の磁気テープも又漂遊電磁界から
しやへいされねばならぬ。現在この様なしやへいは普通
結晶質合金から押抜き及び引抜きした型打物からなる。
例えば高透磁率が必要な所では８０／２０エツケル一鉄
系（ミニメタル（Ｍｕｍｅｔａｌ）、ハイム（Ｈｙｍｅ
）８０、モリパーマロイ（ＭＯｌｙＰｅｒｍａｌｌＯｙ
）の名称で販売）又は５０／５０ニツケル一鉄系（４７
５０合金、ハイパーニク（Ｈｙｐｅｒｎｉｋ））の様な
合金が使われる。中度の透磁率で高飽和誘導が必髪な所
ではインゴツト鉄又は３（Ｆ６けい素鉄が使われる。例
えば地球磁場から装置を保護するためには高透磁率の８
０／２０ニツケル一鉄合金のしやへいが磁場をその本来
の値（米国では約０．５ガウス）の１０分の１以下に減
じるだろう。これらのしやへいは低磁場の用途には理想
的である。然しダルソンバル電流計及び電圧計の様な永
久磁石をもつ装置、マグネトロン、磁気記録器、永久磁
石モーター及び類似物によつて生じる大きな漂遊磁場（
約２０〜３０ガウス）から航空機のコンパス系を保護す
ることを望むならば、比較的高い飽和誘導をもつインゴ
ツト鉄シート又はシリコン鉄シートが標遊磁場源を巻き
包んでこの標遊磁束の大部分を吸収する。もし追加のし
やへいが望まれるなＯら現在の実行方法ではそのインゴ
ツト鉄から約１／４インチ離して高透磁率のニツケル鉄
しやへいを加える。市場の実際で普通に使用されるしや
へい材料は種々な大きな欠点を受ける。
第一に、すべての合； 金は通常純粋な乾燥水素中で温
度約８００℃で熱処理して最適に磁性を達成せねばなら
ぬ。第二に、この費用のかかる熱処理後には、如何なる
僅かの曲げひずみも最大透磁率を実質的に低下さすだろ
う。更にこれらの結晶質材料が複雑な形に成形さ）れる
時にはそれは高温で再び熱処理してその顕著な磁気的性
質を回復しなければならぬ。然しこの様な再熱処理は綿
密な寸法許容度を維持させない。その結果望ましい磁性
をもつ可撓性しやへいが容易に得られない。本発明によ
り少くとも一種の金属合金の組合したフイラメントより
なる可撓性電磁しやへいが提供される。
この金属合金は少くとも５０％ガラス状でありそして少
くとも５００００の最大透磁率と０．０８０ｅより小さ
い保磁力を有する。このガラス状金属合金は組成ＭａＸ
ｂを有し、式中Ｍは少くとも鉄及びコバルトの一元素で
あり、Ｘはほう素、炭素及び燐の少くとも一元素であり
、ａは７５〜８５原子％の範囲にありそしてｂは１５〜
２５原子％の範囲にある。高い透磁率値を得るためにＭ
の約１／２までがニツケルであつてもよい。硬さ、耐蝕
性などの様な特定の性質の強化を得るために、鉄及び／
又はコバルトの約１０原子％まではクロム、銅、マンガ
ン、モリブデン、ニオブ、タンタル及びタングステンの
様な他の遷移金属元素によつて置換えてもよい。本発明
で適当に使用されるガラス状合金の例にば茨の名目的な
組成のものがある、即ちＦｅ４ＯＮｉ４ＯＰｌ４Ｂ６，
Ｆｅ８ＯＢ２Ｏ９ｃＯ７４Ｆｅ６Ｂ２Ｏ及びＦｅ７ｌＭ
Ｏ９ｃｌ８Ｂ２である（下付けは原子％のものである）
。すべての組成物の純度は通常の市販品で見出される程
度である。与えられた磁場の強さでは透磁率が高い程磁
気しやへいの効果が大さい。
有用なしやへい５を展開するためには少くとも５０００
０の最大透磁率μＭａｘが必髪である。低い保磁力Ｈｃ
が望ましい、というのは運転透磁率は場の強さの増すと
共に増大するからである。運転透磁率を早く得させるた
めには０．０８０ｅより小さい保磁力が必要である。第
一近似にはであるから残留磁気の値が決定できる。
μＲｒｌａｘ＝５００００でＨｃ＝０，０８０ｅＶＣ対
してはＢｒ＝４０００ガウスである。この値が高い程材
料中に引込める磁束が大きく従つてしやへい能力が大き
い。好ましくは最大透磁率が少くとも１０００００であ
り保磁力が０．０４０ｅより小さい。
この様な値は適当な処理により達成されるものだが、し
やへい比を増大する。この応用で使用する様に、組合せ
とは織り、編み及び組み物の様な操作をいう。
ここで使うフイラメントとは直線、一般的な円、だ円及
びこれらの変形の様な断面輪廓をもつリボン又は針金で
あつてよい。この合金は少くとも５０％ガラス状である
が、ガラス状の程度の増加と共に増加する延性の利点を
得るためには合金が完全にガラス状である（例えば少く
とも約９０（１／）ガラス状の程度である）ことが好ま
しい。ここで使う用語「ガラス状」とは成分の原子が乱
雑な配列に配置されている、即ちそこには長いフ範囲の
秩序が無いような物質の状態を意味する。
この様なガラス状材料はＸ線領域（波長約０．０１〜５
０オングストローム）の波長をもつ電磁放射を受けた時
巾広い拡散した回折ピークを生じさせる。これは結晶質
材料とは反対であつて、結晶質材料では成分原子が秩序
ある配列に配置し鮮明な回折ピークを生じる。Ｎｅ４Ｏ
Ｎｉ４ＯＰｌ４Ｂ６及びＦｅ８ＯＢ２Ｏの様なガラス状
合金はその処理中急冷時の例外的な高い透磁率を発生す
るという利点がある。
ガラス状金属合金を形成する処理の詳細は容易に入手で
きる。例えば１９７４年１２月２４日発行米国特許第３
８５６５１３号、１９７４年１１月５日発行米国特許第
３８４５８０５号参照。
第１表はしやへい目的に適当な２種のガラス状合金の顕
著な急冷品性質を示す。
第１表でも示す様にこれらガラス状合金の改良された性
質は磁場内熱処理から生じる。第１表に卦いて、Ｂｓ（
８０）は８００ｅの場に卦ける飽和誘導であり、稲。は
最大透磁率、μＭＯでのＢは最大透磁率に卦ける誘導、
Ｈｃは保磁力、Ｂｒ（０）は残留誘導である。米国特許
第３８５６５１３号９教示に従つて便利に処理されるこ
れらのガラス状合金はその急冷品状態に？いては、ひず
みを取去つた後に磁性の実質的損失なくして約７０３〜
１０５５ｋ１１／誦の様な相当な応力までひずませるこ
とができる。第１表の鉄合金は高透磁率と共に高誘導が
望まれる時に最も適する。第１表は本発明の実施に適す
る合金の２例を示しているが、少くとも前記の最小磁性
を有する他のガラス状合金も又適当であることは理解さ
れるへきである。杢発明は急冷ガラス状金属法〃）ら得
た製品の糸類状のものを利用する。
例えば直径約０．１０１６〜０．２５４１Ｔｒ！ｎの丸
い連続繊維又は厚さ０．０３８１〜０．０７６２ｗｍで
巾１．７７８〜３．８１聰の範囲の連続リボンが織物用
の糸として使用できる。経糸が緯糸と直交する市販の織
機が巾１５２．４ｃｍまでの織物を造るために容易に利
用できる。第１図は可撓性電磁しやへい織物１の部分を
描写し、組合したフイラメント、ここではリボン２及び
３、の有用な織りの型を例示する。針金も同様に組合せ
られる。可撓管（例えばポリエチレンの）の周に糸を組
む組物機がガラス状糸を連続管に組むのに使える。ここ
では糸は管の長さの方向に対し４５の角度でかつ互に約
９０のをなして組まれる。編機もまた市販されて卦り丸
い針金を編物にするのに使うことができる。組合せの型
は可撓性電磁しやへいの性質を修正するために種々変え
ることができる。磁性を有する可撓性電磁しやへい材料
を製造するに役立つすべてのこれらの織物製造方法は市
販の結晶質ニツケル一鉄合金の場合の方法に非常に似て
卦り、かつ市販の結晶質合金のものよりもすぐれた機械
的性質を与えるものである。
組合せの密度は可撓性電磁しやへいの構造的一体性が損
われずにいる限り望み通り高くても低くてもよい。組合
せは同一の合金を終始使用して行うことができる。或は
その代りに２種以上の合金、ガラス状でもさうでな〈て
もよい、をそれぞれの合金の或る所望の性質を組合すた
めに種々の型に組合してもよい。例えばＦｅ４ＯＮｉ４
ＯＰｌ４Ｂ６の様な高い透磁率を有するガラス状合金を
Ｆｅ８ＯＢ２Ｏの様な高い磁束を運ぶ能力のあるガラス
状合金と組合すことができる。前記の様に、本発明の可
撓性電磁しやへいはひずみを受けた後でもその顕著な磁
気的特性を保有する。
組合せの型を自由にすることができるので市販の結晶質
合金では必要な高価な熱処理段階を伴うことなく複雑な
幾何学的形のものを造ることができる。鋳造したままの
ガラス状合金フイラメントはその処理された状態に訃い
て有用であるが、空気、不活性ガス或は真空中に｝ける
及び／又は磁場内での熱処理を含む熱処理の様な追加の
処理が性質の実質的向上をもたらす。
又ガラス状合金フイラメントは銅又は真ちゆうなどでめ
つきして渦流しやへいのためのもつと高周波の特性を改
良することもできる。実施例 結晶質ミニメタルしやへい材料が巾約１０．１６ｃｍ、
厚さ約０．０５０８ｗｍの片として市場で容易に入手で
きる。
この材料を長さ１０．１６ｃｍ、直径２．５４ｃｉ又は
５．０８ｃｍの円筒状に巻いた。３本のこの様な結晶質
８０／２０ニツケル一鉄（ミニメタル）円間の端と端を
３．１７５ｗｒ１ｎ重ねて接合して全長約３０．４８ｃ
ｍのものを造り本発明の織つた可撓性電磁しやへいとの
比較を行つた。
「積層鉄心試料の交流磁気性質」と題するＡＳＴＭｆ）
試験方法Ａ３４６−６４をこれらしやへいの評価に卦い
て詳細に実施した。
この試験方法の配置は一つの例外を除いては詳細に実施
した。試験する最大寸法は直径β．０８ｃｍであつたが
、また絶対データとは反対に比較データだけが求められ
たのであるが、コイルの直径を１２１．９２ｃｍではな
くて３５．５６ｃｍに造つた。これ以外の操作はＡＳＴ
Ｍの方法に従つた。２ｋＶＡ町変変圧器がωＨｚの動力
を供給した。
Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ４ＯＯＦ型直流電圧計
、ＷｅｓｔＯｎｌ２４２号デジタルマルチメーター及び
５０００直列ＴｅｋｔｒＯｎｉｘオシロスコープで測定
装置を完成した。ヘルムホルツコイルを、しやへいのな
い場合の中心に卦ける磁場（ＨＯ）を測定することによ
つて検定した。
コイルはそれを直列に通つて流れるγＭｓ（自乗平均根
）アンベア当り４．０波高０ｅの均一磁場Ｈｃγを生じ
た。ＨＯはＨｃｒのγＭ８．値であつた、換言すればＨ
ｃｒ＝Ｖ丁ＨＯである。この電流計の読みからＨＯの値
を０ｅで決定した。しやへいの無い場合のピクアップコ
イルに誘導された電圧も記録してこれをＥ１と呼んだ。
ＨｃｒはＥ１に比例した。円笥形しやへいをその長軸を
へルムホルツ対の面に平行にしてヘルムホルツ対の間に
挿人した。サーチコイルをしやへいの内部に挿人してＥ
１より下に弱められた電圧Ｅ２を測定した。電圧Ｅ２は
円筒内部の誘導Ｂｌｎの尺度であつた。円瞳しやへいと
適用した磁場との関係が第２図に示され、ここにはブレ
キシガラス管上に支持された可撓性電磁しやへい織物の
一部が模式的描写にかいてある。定義によりＥ２／Ｅ１
が減衰比である。その逆数、比Ｅ１／Ｅ２或はＨＯ／Ｂ
ｉｎはしやへい比と呼ばれる。実施例 １ 継目なし組物の形の可撓性電磁しやへいを直径約２．５
４ｃｍ１長さ約４５．７２ｃｍ及び重量約２３７で造つ
た。
この組物試材をミニメタルシート原料と比較するために
円筒物をプラスチツク管の上にのせた。巾１０．１６ｃ
ｍ厚さ０．０５０８ｗｎのニツケルニ鉄８０／２０（ミ
ニメタル）シートを直径２．５４ｃｍのプラスチツク管
上に巻いて同様な円筒を造つた。このシートは直径２．
５４ｃｍ１長さ５０．８ｃｍの円笥に形成され、重量は
再び約２３ｔであつた。同様の寸法の組物のしやへいと
シート原料しやへいとはこうして比較した。第２図はプ
レキシガラス管４上に置いた本発明の可撓性しやへいの
直径２．５４ｃｍ１長さ２５．４ｃｍの縫目なし組物円
筒についての適用波高磁場の関数としてのしやへい比（
グラフ５）を示す。
このフイラメントの組成はガラス状Ｆｅ４ＯＮｉ４ＯＰ
ｌ４Ｂ６であつた。２．１８ｃｍの重なりをもつて巾１
０．１６ｃｍのミニメタルシートから巻いて造つた長さ
２５．４ｍ、直径２．５４ｃｍの管についての適用した
波高磁場の関数としてのしやへい比（グラフ６）も示さ
れる。
これから本発明の可撓性しやへいがミニメタルのしやへ
いより勝つていることが見られ、これは６０Ｈｚかつ場
の強さ２００ｅ及びそれ以下に卦いて急冷のままのガラ
ス状合金の透磁率が、直径２．５４ｃｍに合うように形
成され応力を受けているミニメタルの透磁率よりも１．
５〜２倍大であることを意味する。実施例 ２ 織ることによつてもつと大きい直径の円筒物を造ること
ができた。
長さ２２．８６ｃｍ、直径５．０８ｃｍの継目なし円筒
形が普通の連続織機で織られた。同様の円尚物が巾３０
．４８ｃｍの可撓性平織物から約６．３５ｒｗｔの継目
をもつて巻上げられた。この２種の織物可撓性しやへい
を評価するために、巾１０．１６ｃｍの結晶質シートの
ニツケル一鉄合金（ミニメタル）３個を巻いて直径５．
０８ｃｍ１長さ１０．１６ｃｍの円尚物３個を造つた。
これら３個の円笥を接合するか或は僅かに重ね合して先
の織物の円筒と一致する単一円尚を形成した。２個の織
物の可撓性円筒とシート状金属の円筒との３個の円筒は
それぞれ約２７７であつた。
第３図はプレキシガラス４上に置いた組成Ｆｅ４ＯＮｉ
４ＯＰｌ４Ｂ６のガラス状金属合金電磁しやへい織物１
の全部織上げた円筒物についての適用した波高磁場の関
数（グラフ８）としてのしやへい比を示す。
また前記ミニメタルについての適用した波高磁場の関数
（グラフ７）としてのしやへい比も示す。このしやへい
比は第２図のものより低）・、．いがその理由は大きい
直径の空間はそれより小さいものよりしやへいするのが
難しいからである。第４図は可撓性平織物（ガラス抛ζ
。Ｎｉ４Ｏｌ？４Ｂ６）を使つて６．３５ｃｍ継目１０
をもつてプレキシグラス管４上に巻いた直径５．０８ｃ
ｍ１長さ３０．４８ｃｍの本発明の電磁しやへい織物１
についての適用された波高磁場の関数（グラフ９）とし
てのしやへい比を示し、これは全部織物の円筒である第
３図に類比するためである。第３，４図を比較すれば全
部織つた継目なし円笥と織物シートから巻いて造つたも
のとの相違は非常に小さいことが判る。これ迄に達成さ
れた最高のしやへい比４７．８は１００ｅの円周状磁場
を適用して真空中で３２５℃で２時間穏かな熱処理を受
けた可撓性電磁しやへいから得られた。このしやへい比
は組成Ｆｅ４ＯＮｉ４ＯＰ，４Ｂ６をもつガラス状金属
合金織物の直径５．０８ｃｍの円笥について測定された
。
縦方向に適用した磁場又は円周方向に適用した磁場又は
この両者の併用は織物の低い場の透磁率、従つてそのし
やへい比を、更に向上することが期待される。
【図面の簡単な説明】
第１図は可撓性電磁しやへい織物の詳細な平面図で、組
合したフイラメントよりなる代表的な型を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 織物のように組合したフィラメントよりなる可撓性
    電磁しやへいであつて、該フィラメントは撓曲した後も
    実質上その電磁しやへい特性を保有し得るものであり、
    かつ少なくとも５０％ガラス質の少なくとも一種の金属
    合金からなり、該金属合金は式ＭａＸｂで表わされる組
    成を有し、ここにＭは鉄およびコバルトからなる群より
    選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、Ｘはほう素、
    炭素および燐からなる群より選ばれる少なくとも１種の
    元素を表わし、添字“ａ”は７５〜８５原子％を表わし
    、添字“ｂ”は１５〜２５原子％を表わし、該フィラメ
    ントは少なくとも５００００の最大透磁率および０．０
    ８Ｏｅより小さい保磁力を有するものであることを特徴
    とする可撓性電磁しやへい。 ２ 前記ガラス質金属合金がＦｅ＿８＿０Ｂ＿２＿０の
    組成を有するものであることを特徴とする、特許請求の
    範囲第１項に記載の可撓性電磁しやへい。 ３ 前記ガラス質金属合金がＣｏ＿７＿４Ｆｅ＿６Ｂ＿
    ２＿０の組成を有するものであることを特徴とする。 特許請求の範囲第１項に記載の可撓性電磁しやへい。４
    織物のように組合したフィラメントよりなる可撓性電
    磁しやへいであつて、該フィラメントは撓曲した後も実
    質上その電磁しやへい特性を保有し得るものであり、か
    つ少なくとも５０％ガラス質の少なくとも１種の金属合
    金からなり、該金属合金は式ＭａＸｂで表わされる組成
    を有し、ここにＭは、鉄および／またはコバルト並びに
    、これらと共に、Ｍの半分まで以下の量を占めるニッケ
    ルを表わし、Ｘはほう素、炭素および燐からなる群より
    選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、添字“ａ”は
    ７５〜８５原子％を表わし、添字“ｂ”は１５〜２５原
    子％を表わし、該フィラメントは少なくとも５００００
    の最大透磁率および０．０８Ｏｅより小さい保磁力を有
    するものであることを特徴とする可撓性電磁しやへい。 ５ 前記ガラス質金属合金がＦｅ＿４＿０Ｎｉ＿４＿０
    Ｐ＿１＿４Ｂ＿６の組成を有するものであることを特徴
    とする、特許請求の範囲第４項に記載の可撓性電磁しや
    へい。 ６ 織物のように組合したフィラメントよりなる可撓性
    電磁しやへいであつて、該フィラメントは撓曲した後も
    実質上その電磁しやへい特性を保有し得るものであり、
    かつ少なくとも５０％ガラス質の少なくとも一種の金属
    合金からなり、該金属合金は式ＭａＸｂで表わされる組
    成を有し、ここにＭは、鉄および／またはコバルト並び
    に、これらと共に、Ｍの１０原子％以下の、クロム、銅
    、マンガン、モリブデン、ニオブ、タンタルおよびタン
    グステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素
    を表わし、Ｘはほう素、炭素および燐からなる群より選
    ばれる少なくとも１種の元素を表わし、添字“ａ”は７
    ５〜８５原子％を表わし、添字“ｂ”は１５〜２５原子
    ％を表わし、該フィラメントは少なくとも５００００の
    最大透磁率および０．０８Ｏｅより小さい保磁力を有す
    るものであることを特徴とする可撓性電磁しやへい。 ７ 前記ガラス質金属合金が、Ｆｅ＿７＿１ＭＯ＿９Ｃ
    ＿１＿８Ｂ＿２の組成をもつものであることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第６項に記載の可撓性電磁しやへい
    。
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