KR101080052B1

KR101080052B1 - 개방형 자기실드구조 및 그 자성체 프레임

Info

Publication number: KR101080052B1
Application number: KR1020057017483A
Authority: KR
Inventors: 다케시 사이토; 마사노리 가리코미; 마사노리 니와; 히로시 이시카와; 사토루 미우라; 마사히로 후지쿠라; 아키라 사카이다; 요네오 야마다; 겐타로 치쿠마
Original assignee: 신닛떼쯔 엔지니어링 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-11-07
Also published as: EP1605742B1; US20070272369A1; TW200420220A; CN1762188B; JP4347847B2; CN1762188A; KR20050123107A; EP1605742A4; WO2004084603A1; US7964803B2; EP1605742A1; TWI340623B; JPWO2004084603A1

Abstract

자성재료판(1)의 군을 각 판(1)의 길이방향 중심축 C가 동일 블라인드면(곡면을 포함) F 상에 거의 평행하게 나열되도록 소요 판간격 d로 겹쳐 자성 블라인드체(2)를 형성하고, 복수의 자성 블라인드체(2a, 2b)를 인접한 각 블라인드체(2a, 2b)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합하여 자기 실드면을 형성한다. 바람직하게는 3 이상의 자성 블라인드체(2)를 닫힌 실드대상면을 따라 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성한다. 더 바람직하게는, 실드대상자장 M에 임하게 한 자성 블라인드체(2)의 다른 블라인드체(2)를 각 블라인드체(2a, 2b)내의 블라인드면 Fa, Fb가 거의 평행이 되도록 적층하고, 각 블라인드체(2)내의 자성재료판(1)의 중심축 C의 방향의 선택에 의해 자장 M에 대한 소요 실드성능을 부여한다.

Description

개방형 자기실드구조 및 그 자성체 프레임{OPEN MAGNETIC SHIELD STRUCTURE AND ITS MAGNETIC FRAME}

본 발명은 개방형 자기실드구조에 관한 것으로, 특히 공기나 빛의 투과성이 있는 자기 실드 구조에 관한 것이다.

도시지역의 전철변전소 등의 대전류 사용시설에서는, 대전류가 주위에 미치는 자기적 영향을 피하기 위해서, 주위에 대해 영향을 주지 않도록 하는 능동적(액티브) 실드(shield)가 요구된다. 반대로, 전철이나 송전선의 근방의 건물에서는, 내부의 사람이나 기기에 대한 자기적 영향을 피하기 위해서, 환경 자기 노이즈(외란자장)를 차단하여 건물의 내부를 자기적으로 청정한 상태로 유지하는 수동적(패시브) 실드가 요구된다. 또 근래에는, 예를 들면 의료시설내 등에 대해 MRI (Magnetic Resonance Imaging, 자기공명화상진단) 장치 등의 강한 자기를 이용한 기기가 많이 사용되게 되어, 주위의 사람이나 기기에 대한 MRI 장치의 자기적 영향을 피함과 동시에 MRI 장치를 환경 자기 노이즈로부터 보호하여 정상적인 동작을 보증하기 때문에, 능동적 실드와 수동적 실드가 동시에 요구되는 경우가 있다.

종래의 능동적 자기 실드는, 투자율 μ이 높은 자성체(이하, 투자율 μ이 높은 자성체를 간단히 '자성재료'라고 하는 경우가 있다)의 판재를 이용하여 자속 발 생원이 포함되는 실드 대상 공간을 밀폐하여, 자속 발생원을 가두는 구성이 일반적이다. 예를 들면 특허문헌 1은, 피딩 케이블(feeding cable) 및 리턴 케이블(return cable)을 가진 전철용의 직류전력시설에 있어서, 양 케이블의 일부분을 근접병렬배치하여 양 케이블의 전류에 의한 자장을 상쇄하여, 양 케이블이 근접병렬배치하지 않는 부분의 소요부를 자성재료판제 덕트로 둘러싸고, 양 케이블의 전류에 의한 시설주위의 자속밀도를 억제하는 자기실드기술을 개시한다. 의료시설 등에서는, MRI장치가 페이스 메이커 장착자나 주위의 의료기기에 악영향을 미치지 않도록, MRI 장치를 설치하는 실(MRI실)의 벽ㆍ천정ㆍ마루의 전체면 또는 일부에 자성재료판을 부착하여 MRI 실외의 자장의 힘을 0.5mT이하로 억제하고 있다.

또한 수동적 자기 실드에 있어서도 종래에는, 외부로부터의 자동 진입을 방지해야 할 실드대상 공간을 자성재료판으로 밀폐하는 구성이 일반적이다. 예를 들면 건물내의 OA기기를 설치한 방(OA기실)은, 슬라브면ㆍ벽면 등을 자성재료판으로 덮는 것으로 건물외부나 인접하는 전기실 기기로부터의 자기 노이즈의 진입을 방지하고 있다. OA기실의 6방향을 자성재료판으로 둘러싸는 것이 원칙이지만, 예를 들면 하층전기실로부터의 영향을 피하는 경우에 OA기기마다 또는 특정 영역마다 자성재료판을 까는 등의 부분적인 대책으로도 하층전기실로부터의 영향을 어느 정도 개선할 수 있다. 특허문헌 2 및 3은, 자성재료판의 다층화나 자성재료판의 이음매에의 자성재료 필러(filler)의 배치에 의해, 실드 성능의 향상을 도모하는 기술을 제안하고 있다. 또한 특허문헌 4는, 자기 실드 룸 등의 개구부 둘레가장자리에 전자강판으로 폐자로를 형성하여 누설 자속을 방지하는 기술을 제안하고 있다.

[특허문헌 1]

일본 특허공개공보 2001-231161호

[특허문헌 2]

일본 특허공개공보 평성5-327263호

[특허문헌 3]

일본 특허공개공보 평성7-273484호

[특허문헌 4]

일본 특허공개공보 평성8-264350호

[특허문헌 5]

일본 특허공개공보 평성8-288688호

[특허문헌 6]

일본 특허공개공보 2002-164686호

그러나, 종래의 능동적 또는 수동적 자기 실드는 모두, 실드 대상 공간의 벽면과 평행한 자성재료판으로 대상 공간을 덮는 구조(이하, 밀폐형 실드라고 하는 경우가 있다.)를 기본으로 하고 있으므로, 공기나 빛의 투과성이 없고, 게다가 자성재료판의 재료 특성으로부터 기대되는 실드 효과를 좀처럼 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있다. 예를 들면 특허문헌 1의 자성재료판제 덕트를 케이블 관통부 이외에 개구가 없는 밀폐형 실드로 하면, 여름철에 직사광선을 받아 내부온도가 매우 높아져 케이블의 절연열화의 원인이 된다. 또한, MRI실이나 OA기실에 있어서 벽이나 마루ㆍ천정을 밀폐형 실드로 하면, 공조(空調) 등의 설계가 어려워진다. 특허 문헌 5는 크린룸 등에 설치하는 통기성의 자기실드 유닛을 제안하고 있지만, 충분히 높은 실드 성능을 얻기 위해서는, 유닛 상호간의 밀폐가 필요하다는 요지를 기재하고 있다.

이에 대해 본 발명자는, 자성체의 군(群)을 자장내에 블라인드(blind)형상 또는 루버(louver)형상으로 나열하여, 각 자성체의 횡단면의 면적(Sm)과 상기 자성체의 비투자율 μs와의 곱(Smㆍμs)이 인접 자성체 사이의 틈새의 단면적(Sa)보다 크게(Smㆍμs/Sa>1) 되도록 선택하고, 블라인드형상 또는 루버(louver)형상으로 나열한 자성체군의 대향면 사이에 자속밀도 감쇠를 일으키게 하는 자기 실드 방법을 개발하여, 특허문헌 6에 개시하였다. 이 블라인드형상 또는 루버형상으로 나열한 자성체군(이하, 자성 블라인드체라고 한다. 자성 루버체로 바꾸어 불러도 좋다)에 의하면, 밀폐형 실드와 실질적으로 동등하고 틈새가 있는 자기 실드를 얻을 수 있다. 또한, 밀폐형 실드와 실질적으로 동등한 실드 효과를 얻는 데에 있어 자성재료를 절감할 수 있어, 자기 실드의 경제적ㆍ효율적인 설계를 기대할 수 있다.

최근에는, 의료시설 등에 대해 극히 미약한 자장을 계측할 수 있는 SQUID (Superconducting Quantum Interference Device, 초전도양자간섭소자) 등의 초전도 센서기술을 이용한 생체 자기측정장치가 사용되고 있으며, 또한 반도체 분야에서도 미약한 자장의 영향을 받기 쉬운 전자빔(Electron Beam) 노광 장치 등이 개발되고 있어, 그들 장치의 설치실에 있어서 높은 실드 성능과 환기성ㆍ투광성을 동시에 구비한 자기 실드 구조가 요구되는 경우가 있다. 상술한 자성 블라인드체를 이용하여 충분히 높은 실드 성능을 얻을 수 있으면, 이러한 요구에 응한 자기 실드 구조 를 경제적ㆍ효율적으로 구축할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 틈새를 가지면서 고도의 실드 성능을 얻을 수 있는 개방형 자기 실드 구조 및 그 자성체 프레임을 제공하는 것에 있다.

도 1은, 자성 블라인드체가 열형상으로 결합되어 본 발명의 열형상 블라인드체의 실시예의 설명도이다.

도 2는, 본 발명에 의한 자기 실드용 자성체 프레임의 실시예의 설명도이다.

도 3은, 본 발명에 의한 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체의 실시예의 설명도이다.

도 4는, 폐자로를 형성한 자성체 프레임(고리형상 자성재료판)의 일례의 설명도이다.

도 5는, 자성재료판의 끝단가장자리의 접속방법에 따른 실드 성능의 상이함을 나타내는 설명도이다.

도 6은, 폐자로를 형성한 자성체 프레임의 제작방법의 일례를 나타내는 도면이다.

도 7은, 복수의 자성재료 박판이 적층되어 길이방향 끝단가장자리에 박판의 돌출에 의한 요철이 형성된 적층판을 이용한 자성체 프레임의 설명도이다.

도 8은, 자성 블라인드체가 적층된 본 발명의 적층블라인드체의 실시예의 설명도이다.

도 9는, 적층블라인드체를 수직 방향으로 열형상으로 결합한 실시예의 설명 도이다.

도 10은, 적층블라인드체를 수평 방향으로 열형상으로 결합한 실시예의 설명도이다.

도 11은, 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체의 2세트를 이용한 본 발명의 개방형 자기 실드 구조의 설명도이다.

도 12는, 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체의 3세트를 이용한 본 발명의 개방형 자기 실드 구조의 설명도이다.

도 13은, 도 12의 자기 실드 구조를 형성하는 방법의 설명도이다.

도 14는, 도 12의 자기 실드 구조를 이용한 실시예의 설명도이다.

도 15는, 본 발명의 자기 실드 구조의 실드 성능을 확인하는 실험장치의 설명도이다.

도 16은, 도 12의 자기 실드 구조의 실드 성능을 나타내는 그래프이다.

도 17은, 자성재료판을 끝단가장자리를 맞대어 결합했을 경우의 맞대는 간격과 실드 성능과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 18은, 자성재료판을 끝단가장자리를 겹쳐 포개어 결합했을 경우의 겹쳐 포개는 간격과 실드 성능과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 19는, 자성재료판을 끝단가장자리를 겹쳐 포개어 결합했을 경우에 있어서의, 결합후의 자성재료판열의 길이 E에 대한 겹쳐 포개는 틈새의 비와 실드 성능과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 20은, 자성재료판을 끝단가장자리를 겹쳐 포개어 결합했을 경우에 있어서 의, 끝단가장자리의 판폭 W의 제곱 W²에 대한 겹쳐 포개는 부분의 면적의 비와 실드 성능과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 21은, 도 6의 방법으로 자성재료판을 결합한 열형상 블라인드체의 실드 성능을 나타내는 그래프이다.

도 22는, 도 12의 자기 실드 구조의 실드 성능을 나타내는 도면이다.

도 23은, 전기의 배선 덕트를 자기 실드 하는 구조체를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1 : 자성재료판 2 : 자성블라인드체

3 : 적층블라인드체 4 : 공극층

5 : 겹쳐 포개는 부분

6 : 자성체 프레임 또는 고리형상 자성재료판

7 : 고리형상 자성재료판의 세트 8a : 접속판

8b : 비자성부재 9 : 자기 센서

10 : 단열재 11 : 통기구멍

12 : 공조장치 13 : 공기유로

14 : 벽체 16 : 열형상 블라인드체

18 : 자성재료 박판 20 : 자성재료판

21, 22 : (밀폐형) 자기 실드체 23 : 전선 래크

24 : 전선(배선 케이블) A : 축선

C : 중심축 d : 간격

D : 지름 F : 블라인드면

I : 전류 L : 전류 담체(코일)

M : 자장 O : 중심점

P : 평면 Q : 실드 대상 공간

W : 판폭 E : 자성재료판의 열의 길이

R : 자성재료판의 끝단가장자리의 요철의 깊이

S : 실드 계수 G : 겹쳐 포개는 방향의 틈새

α : 겹쳐 포개는 부분의 면적

본 발명자는 먼저, 열(列)형상으로 결합한 자성 블라인드체(이하, 열형상 블라인드체(16)라고도 한다)의 한방향 자장에 대한 실드 성능을 확인하는 실험을 하였다. 도 1(A)에 나타낸 바와 같이 두께 0.35mm, 폭 25mm, 길이 300mm의 8매의 얇고 가느다란 형상의 자성재료판(1)(판의 길이 방향을 자화가 용이한 방향으로 한 방향성 전자강판제)을 판두께 방향으로 간격 d=30mm로 겹쳐 3개의 자성 블라인드체(2a, 2b, 2c)를 만들고, 각 블라인드체(2a, 2b, 2c)를 자성재료판(1)의 길이 방향으로 열형상으로 결합하여 동 도면 (B) 및 (C)와 같은 단면이 U자형인 열형상 블라인드체(16)(280mm×280mm×280mm의 내용적)을 제작하였다. 동 도면 (B)는 각 블라인드체(2a, 2b, 2c)의 대응하는 자성재료판(1)이 길이 방향 끝단가장자리를 맞대는 것에 의해 결합한 열형상 블라인드체(16), 동 도면(C)는 길이 방향 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것에 의해 결합한 열형상 블라인드체(16)이다. 또한 비교를 위해서, 두께 0.35mm로 폭 및 길이가 280mm×280mm의 3매의 사각형 자성재료판(20a, 20b, 20c) (방향성 전자강판제)에 의해 동 도면 (D)에 나타내는 단면 U자형의 밀폐형 자기 실드체(21)를 제작하였다. 실드체(21)의 자성재료의 중량은, 동 도면 (B) 및 (C)의 열형상 블라인드체(16)의 자성재료의 중량과 거의 같다.

도 1(B)~(D)의 열형상 블라인드체(16) 및 실드체(21)의 각각을, 도 15(A)에 나타내는 고리형상 코일{예를 들면 헬름호르츠 코일(Helmholtz coil)) L의 중앙부에 코일 L의 단면과 자성 블라인드체(2a) 또는 자성재료판(20a)의 면이 평행이 되도록 설치하였다. 코일 L에 화살표 I방향으로 교류 전류를 흐르게 하여, 코일 L의 중앙부에 자성 블라인드체(2a) 또는 자성재료판(20a)과 교차하는 화살표 방향의 한방향 자장 M을 형성하고, 자장 방향에서 보아 자성 블라인드체(2a) 또는 자성재료판(20a)의 반대측(뒤편)에 자기 센서(9)(예를 들면 가우스 미터(Gauss meter))를 두고 자속밀도 B(μT단위)를 측정함으로써 열형상 블라인드체(16) 및 실드체(21)의 각각의 실드 계수 S(=실드가 없는 경우의 자속밀도 B_o/실드가 있는 경우의 자속밀도 B)를 산출하였다. 고리형상 코일 L에 전류 0.1A를 흐르게 하였을 때의 실험 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1

자기 실드 구조		실드계수 S
맞대는 것에 의해 결합한 열형상 블라인드체	도 1(B)	1.8
서로 겹쳐 포개는 것에 의해 결합한 열형상 블라인드체	도 1(C)	2.2
밀폐형 실드체	도 1(D)	1.8

표 1의 실험결과로부터, 끝단가장자리의 맞대는 것에 의해 결합한 도 1(B)의 열형상 블라인드체(16)는 밀폐형 실드체(21)와 동등한 실드 성능을 나타내고, 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것에 의해 결합한 동 도면 (C)의 열형상 블라인드체(16)는 밀폐형 실드체(21)보다 높은 실드 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 열형상 블라인드체(16)는 임의의 실드 대상면에 적용할 수 있다. 본 발명자는, 여러가지 실드 대상면에 열형상 블라인드체(16)를 설치하여 실드 계수 S를 구하는 실험을 반복하여, 밀폐형 실드 구조에 비교해서 열형상 블라인드체(16)에 의한 실드 구조에 의하면, 동량의 자성재료로 보다 높은 실드 성능을 얻는 것이 가능하다고 하는 지견을 얻었다. 또한, 도 15(A)의 코일 L에 직류전류를 흘려 직류자장 M을 형성했을 경우에도 같은 지견을 얻을 수 있었다.

다음에 본 발명자는, 자성 블라인드체(2)의 적층에 의한 실드 성능의 향상에 착안하여, 한방향 자장에 대한 자성 블라인드체(2)의 실드 성능이 적층에 의해 어떻게 변화하는지를 확인하는 실험을 하였다. 본 실험에서는 PC 퍼멀로이제의 자성 블라인드체(2)를 이용하고, 4개의 자성 블라인드체(2)를 이용하여, 도 3(A)와 같이 닫힌 열형상 블라인드체(16)를 제작하였다. 열형상 블라인드체(16) 의 특정의 자성 블라인드체(2a)에는, 도 8(C)에 나타낸 바와 같이, 다른 자성 블라인드체(2b)를 평행하게 적층가능하게 하였다. 열형상 블라인드체(16)를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 자성 블라인드체(2a)가 코일 단면과 평행이 되도록 설치하고, 화살표 I방향의 교류 전류에 의해 코일 L의 중앙부에 100μT의 한방향 자장 M을 형성했다. 열형상 블라인드체(16)의 안쪽의 자기 센서(9)로 자속밀도 B를 측정하고, 먼저 열형상 블라인드체(16)만 (층수 1)에 의한 실드 계수 S를 구하고, 계속해서 자성 블라인드체(2b)를 적층한 열형상 블라인드체(16)(층수 2)에 의한 실드 계수 S를 구하였다. 이 실험 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2

No.	층수	내층	외층	실드계수 S
1	1	-	수평	11
2		-	수직	11
3		수평	-	12
4		수직	-	12
5	2	수평	수평	22
6		수직	수직	22
7		수직	수평	27
8		수평	수직	27

표 2에서는, 적층한 2개의 자성 블라인드체(2a, 2b) 중 자장 M과 대향하는 측을 외층, 그 반대측(자기 센서측)을 내층으로서 나타낸다. 또한 표 2에 있어서의 '수직'이란 도 8(A)와 같이 자성재료판(1)의 중심축 C의 방향(이하, 블라인드체 방향이라고 하는 경우가 있다.)이 수직인 자성 블라인드체(2a), '수평'이란 동 도면 (B)와 같이 블라인드체 방향이 수평인 자성 블라인드체(2b)를 표시한다. 표 2의 실험 결과로부터, 자성 블라인드체(2)는 적층에 의해 실드 성능이 향상하는 것을 알 수 있다(표 2의 No.1∼4란과 No.5∼8란의 상이함을 참조). 또한, 1층의 자성 블라인드체(2)에서는 블라인드체 방향에 의해 실드 성능의 차이는 없지만(표 2의 No.1∼4란 참조), 적층한 자성 블라인드체(2)에서는 각 블라인드체(2)의 블라인드체 방향에 의해 실드 성능이 상이한 것을 알 수 있다(표 2의 No.5∼6란과 No.7∼8란과의 상이함을 참조).

본 발명자는 외층 및 내층의 자성 블라인드체(2)의 블라인드체 방향을 바꾸면서 실드 계수 S를 구하는 실험을 반복하여, 소정 실드 대상 자장 M에 대하여 적층하는 자성 블라인드체(2)의 수 및 블라인드체 방향을 적당하게 선택하면, 그 대상 자장 M에 대한 실드 성능을 최적화 내지 최대화할 수 있다고 하는 지견을 얻었다(표 2의 No.7 및 8란 참조). 또한, 직류 자장 M에 대해서도 같은 지견을 얻을 수 있었다. 즉, 상술한 자성 블라인드체(2)를 열형상으로 결합하거나 또는 적층하여 자기 실드면을 형성하면, 틈새를 가지고 또한 소망한 실드 성능을 부여하는 자기 실드 구조를 구축할 수 있다. 본 발명은, 이 지견에 근거해서 더욱 더 연구개발한 결과, 완성에 이른 것이다.

도 1의 실시예를 참조하면, 본 발명의 개방형 자기 실드 구조의 한 형태는, 자성재료판(1)의 군을 각 판(1)의 길이방향 중심축 C가 동일 블라인드면 F상에 거의 평행하게 나열되도록 소요판간격 d로 겹쳐 자성 블라인드체(2)를 형성하고, 복수의 자성 블라인드체(2a, 2b)를 인접하는 각 블라인드체(2a, 2b)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합하여 자기 실드면을 형성한 것이다. 바람직하게는, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 3 이상(본 예에서는 4)의 자성 블라인드체(2)를 닫힌 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성한다.

또한 도 8의 실시예를 참조하면, 본 발명의 개방형 자기 실드 구조의 다른 형태는, 상술한 복수의 자성 블라인드체(2a, 2b)를 각 블라인드체(2a, 2b)내의 블라인드면(Fa, Fb)이 거의 평행이 되고 또한 실드 대상 자장 M에 임하도록 적층하여, 각 블라인드체(2)내의 자성재료판(1)의 중심축 C의 방향의 선택에 의해 자장 M에 대한 소요 실드 성능을 부여한 것이다. 바람직하게는, 동 도면(C)에 나타낸 바와 같이, 적층한 자성 블라인드체(2){이하, 적층블라인드체(3)라고 하는 경우가 있다} 내의 인접하는 블라인드체(2)의 자성재료판(1)의 중심축 C의 방향(블라인드체 방향)을 서로 교차시킨다. 또한 동 도면(D)에 나타낸 바와 같이, 적층블라인드체(3) 내의 인접하는 블라인드체(2) 사이에 공극층(4)을 개재시키면, 보다 성능이 향상된다.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 적층블라인드체(3)의 복수 세트를, 인접하는 각 세트 내의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것이나 또는 맞대는 것에 의해 실드 대상면을 따라서 열형상으로 결합할 수 있다. 이 경우, 도 11에 나타낸 바와 같이, 3세트 이상의 적층블라인드체(3)를 닫힌 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성하는 것이 바람직하다.

또한 도 2의 실시예를 참조하면, 본 발명의 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임(6)은, 자성재료판(1)의 군 또는 복수의 자성재료 박판(18)이 적층된 자성재료 적층판(1)(도 7 참조)의 군을, 각 판(1)의 판면이 거의 동일 평면이 되도록 각 판(1)이 길이 방향 끝단가장자리에서 인접시키고 또한 인접하는 각 판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대어 열형상으로 결합한 것이다. 바람직하게는, 도 4 또는 도 6에 나타낸 바와 같이, 3이상의 자성재료판(1) 또는 자성재료 적층판(1)을 닫힌 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성한다. 자성재료 적층판(1)의 일례는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 복수의 자성재료박판(18)을 적층하고, 길이방향 끝단가장자리의 적어도 한쪽의 적층 단면에 박판(18)의 돌출에 의한 요철을 형성하고, 끝단가장자리의 요철의 끼워맞춤에 의해 열형상으로 결합가능하게 한 것이다. 이 경우, 길이방향 끝단가장자리의 판폭 W에 대한 상기 요철의 깊이 R의 비를 0.1이상(0.1W≤R)로 하는 것이 바람직하다.

도 2, 도 4 또는 도 6에 나타내는 자성체 프레임(6)의 복수를, 각 프레임(6)의 판면의 법선 방향으로 소요판간격 d로 겹치는 것에 의해, 도 1(B), 동 도면 (C) 또는 도 3(A)에 나타내는 개방형 자기 실드 구조를 형성할 수 있다. 또한, 소정판간격 d로 겹친 복수의 자성체 프레임(6)에 의해, 전선의 덕트 또는 자기차폐공간을 형성할 수 있다.

도 1(A)는, 본 발명에서 이용하는 자성 블라인드체(2)의 실시예를 나타낸다. 도시한 예의 자성 블라인드체(2)는, 적당한 고정용 틀체 또는 지지체(도시하지 않음)를 이용하여, 복수매의 얇고 가느다란 형상 또는 기다란 형상의 자성재료판(1)을 소요판간격 d로 겹쳐, 각 판(1)이 길이 방향 중심축 C를 동일 블라인면 F상에 거의 평행하게 나열한 것이다. 자성재료판(1)의 중심축 C를 곡선으로 하고, 블라인드면 F를 곡면으로 하여도 좋다. 자성재료판(1)의 판간격 d는, 자성 블라인드체(2)에 부여된 실드 성능에 따라, 각 자성재료판(1)의 횡단면적(Sm)과 비투자율 μs와의 곱(Sm·μs)에 대한 판 틈새의 단면적(Sa)의 비율이 작아지도록 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면(Smㆍμs)/Sa>1이 되도록 선택한다. 자성 블라인드체(2)내의 판간격 d는 반드시 모두 같을 필요는 없고, 자성재료판(1)의 위치에 의해서 판간격 d가 상이하더라도 좋다. 예를 들면 개구부나 도어부에 대응하는 위치에서는 판간격 d를 넓게 하는 동시에 자성재료판(1)의 횡단면적을 크게(두껍게) 할 수 있다. 또한 각 자성재료판(1)은 중심축 C가 블라인드면 F위에 있으면 충분하고, 중심축 C의 회전의 각도 위치는 각 자성재료판(1)마다 차이가 나도 된다.

한 형태에 있어서 본 발명은, 도 1(B) 및 (C)에 나타낸 바와 같이, 복수의 자성 블라인드체(2a, 2b)를 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합하여 열형상 블라인드체(16)를 형성하고, 열형상 블라인드체(16)를 실드 대상 자장 M에 임하게 하여 자기 실드 구조를 구축한다. 이 자기 실드 구조는, 자성 블라인드체(2a, 2b)의 판간격 d에 의해 공기나 빛의 자유 투과를 확보할 수 있는 동시에, 자성재료판(1)을 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 자기적으로 연속시켜 결합부로부터의 자속 누설을 작게 억제할 수 있다. 도시한 예와 같이 자성 블라인드체(2a, 2b)의 대응하는 자성재료판(1)의 판간격 d1, d2을 일치시킬 필요가 있지만, 예를 들면 자성 블라인드체(2b)의 판간격 d2를 자성재료판(2a)의 판간격 d1의 m배(m은 2이상의 정수)로 하고, 자성 블라인드체(2a)의 자성재료판(1)을 m매 간격으로 자성 블라인드체(2b)의 자성재료판(1)과 결합해도 좋다.

본 발명자는, 자성 블라인드체(2)내의 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 최적인 결합 방법을 검토하기 위해서, 도 5(A)와 같이 1매의 자성재료판(1)을 이용한 자성 블라인드체(2), 동 도면 (B)과 같이 2매의 자성재료판(1)을 단면끼리 맞댄 자성 블라인드체(2), 동 도면 (C)과 같이 2매의 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 서 로 겹쳐 맞추어 면접촉시킨 자성 블라인드체(2), 및 동 도면(D)와 같이 2매의 자성재료판(1)을 단면끼리 맞댐과 동시에 양 끝단가장자리상에 자성재료 접속판(8a)을 서로 겹쳐 포갠 자성 블라인드체(2)를 각각 작성하고, 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하여 실드 계수 S를 구하는 실험을 하였다. 그 결과, 동 도면(A)의 자성 블라인드체(2)의 실드 계수 S에 비하여, 동 도면 (B)에서는 31%, 동 도면(C)에서는 97%, 동 도면(D)에서는 83%에 실드 계수 S가 저하하는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 교차하는 자성재료판(1)의 최적인 접속 방법을 검토하기 위해서, 도 5(E)에 나타낸 바와 같이 교차하는 2매의 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개어 면접촉시킨 자성 블라인드체(2), 동 도면(F)과 같이 교차하는 2매의 자성재료판(1)의 판면사이에 아크릴판 등의 비자성 부재(8b)를 개재시켜 면접촉시킨 자성 블라인드체(2), 동 도면(G)과 같이 교차하는 2매의 자성재료판(1)을 단면 및 측면에서 맞댄 자성 블라인드체(2), 및 동 도면(H)와 같이 교차하는 2매의 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 맞댐과 동시에 양 끝단 가장자리 사이에 자성재료 접속판(8a)을 면접촉시킨 자성 블라인드체(2)를 각각 만들어, 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하여 실드 계수 S를 구하는 실험을 하였다. 그 결과, 동 도면(E)에 나타내는 접촉 방법의 실드 계수가 가장 크고, 그 실드 계수 S를100%로 했을 경우에 동 도면(F)에서는 67%, 동 도면(G)에서는 26%, 동 도면 (H)에서는 77%로 실드 계수 S가 저하하는 것을 확인할 수 있었다.

이들 실험 결과로부터, 도 2(B)와 같이 자성 블라인드체(2)의 대응하는 자성 재료판(1)의 끝단가장자리를 서로 겹쳐 포개어 면접촉시킴으로써 자속 누설을 작게 억제하고, 열형상 블라인드체(16)의 실드 성능이 높아지는 것을 알 수 있다. 단, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 자기적인 연속을 확보할 수 있으면, 표 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 맞대어 결합시킨 열형상 블라인드체(16)(도 1(B) 참조)에서도 밀폐형 실드체와 동등한 실드 성능을 얻을 수 있다. 고도의 실드 성능이 요구되지 않는 경우는, 도 2(A)와 같이, 자성 블라인드체(2)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 맞대는 것에 의해 결합하여 적절한 실드 성능으로 할 수 있다. 이 경우, 도 2(C) 및 (D)과 같이, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 맞댐부에 양 끝단가장자리에 걸친 자성재료 접속판(8a)을 더욱 더 겹쳐 포개는 것에 의해, 실드 성능의 저하를 억제할 수 있다.

도 2(A)∼(D)는, 자성재료판(1)의 군을, 각 판(1)의 판면이 거의 동일 평면이 되도록 각 판(1)이 길이 방향 끝단가장자리에서 인접시키고 또한 인접하는 각 판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합시킨 열형상 블라인드체(16)용의 자성체 프레임(6)의 일례이다. 도 1(B) 및 (C)에 나타내는 열형상 블라인드체(16)는, 이 자성체 프레임(6)을 자성재료판(1)의 법선 방향(판두께 방향)으로 소요 간격 d로 포개는 것에 의해 형성하더라도 좋다.

열형상 블라인드체(16)는 자기 실드 대상 공간의 임의 실드 대상면에 적용 가능하지만, 3 이상의 자성 블라인드체(2)를 닫은 실드 대상면을 따라서 결합하여 열형상 블라인드체(16)로 하고, 열형상 블라인드체(16)내의 일끝단측에 있어서의 자성재료판(1)의 미결합 끝단가장자리를 다른끝단측의 대응하는 자성재료판(1)의 미결합 끝단가장자리와 겹쳐 포개거나 또는 맞대어 결합시킴으로써, 실드 대상 공간을 둘러싸는 폐자로를 형성할 수 있다. 자기적으로 닫혀진 자기회로를 형성함으로써, 열형상 블라인드체(16)의 실드 성능의 각별한 향상을 기대할 수 있다. 도 3(A)는 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(16)의 일례를 나타낸다.

도 3(A)와 같이 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(16)는, 도 4에 나타내는 고리형상의 자성체 프레임(6)을 법선 방향(판두께 방향)으로 소요 간격 d로 겹쳐 형성하여도 좋다. 동 도면 (A)는, 4개의 자성재료판(1)을 대응하는 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 것에 의해 고리형상으로 결합하여, 자기적으로 연속한 폐자로를 형성한 고리형상의 자성체 프레임(6)의 일례를 나타낸다. 고리형상의 자성체 프레임(6)은, 예를 들면 동 도면(B)와 같이 3개의 자성재료판(1)을 결합하여 삼각형 폐자로로 하고, 동 도면(C)과 같이 5 이상의 자성재료판(1)을 결합하여 다각형 폐자로로 할 수 있다. 이하에 고리형상(다각형상을 포함한다. 이하 동일)의 자성체 프레임(6)을 고리형상 자성재료판(6)이라 하기도 한다.

자성체 프레임(6)에 있어서 중요한 것은, 자성재료판(1)의 판면과 거의 동일 평면에서 자기회로를 형성할 수 있도록 자성재료판(1)을 결합하는 것이다. 자기회로는 폐자로가 바람직하지만, 최종적으로 폐자로가 형성되기 쉬워지는 형상이면, 예를 들면 도 2(A)∼(D)와 같이 회로의 일부가 열린 U자형 형상이라도 좋다. 또한 자기회로를 구성하는 자성재료판(1)은 일체형일 필요는 없고, 복수의 자성재료판(1)을 결합하여 자기회로를 형성하여도 좋다. 예를 들면, 도 23에 나타낸 바와 같이 U자형의 자성재료판(1)과 I자형의 자성재료판(1)을 조합하여 자성체 프레임(6) 으로 할 수 있지만, C자형, L자형 등의 자성재료판(1)을 적당하게 조합하여 자성체 프레임(6)으로 하여도 좋다. 이렇게 형성한 자기체 프레임(6)은, 단독으로 이용해도 좋지만, 법선 방향으로 소요간격 d로 적층하여 블라인드형상으로 배치함으로써, 적은 재료로 개방적인 자기 실드 구조를 구축할 수 있다.

폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(16)의 실드 성능을 확인하기 위해서, 두께 0.35mm, 폭 25mm, 길이 300mm의 8매의 얇고 가느다란 형상의 자성재료판(1)(방향성 전자강판제)을 간격 d=30mm로 겹친 4개의 자성 블라인드체(2)를 이용하여 각 블라인드체(2)를 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 것에 의해 고리형상에 결합하여 도 3(A)에 나타내는 열형상 블라인드체(16)(280mm×280mm×280mm의 내용적)을 제작하였다. 또한 비교를 위해서, 두께 0.35mm, 폭 및 길이 280mm×280mm의 4매의 자성재료판(20)(방향성 전자강판제)에 의해 동 도면(B)과 같은 입방체 구조의 밀폐형 자기 실드체(22)를 제작하였다. 도 3(A) 및 (B)의 자성재료의 중량은 거의 같다. 열형상 블라인드체(16) 또는 실드체(22)를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하고, 코일 L의 중앙부에 5∼200μT의 한방향 직류 자장 M를 형성하고, 열형상 블라인드체(16) 또는 실드체(22)의 중심부의 자기 센서(9)로 자속밀도 B를 측정하였다. 실험결과를 표 3및 도 16에 나타낸다. 도 16의 가로축은 실드전의 자속밀도 B₀=μ₀ㆍH₀, 세로축은 열형상 블라인드체(16) 또는 실드체(22)의 설치후의 실드 계수 S를 나타낸다.

표 3 및 도 16의 실험 결과로부터, 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(16) 에 의한 5∼200μT의 한방향 직류 자장 M에 대한 실드 성능은, 밀폐형 자기 실드체(22)에 비교해 2∼3배 이상 높은 것을 알 수 있다. 이와 같이 높은 실드 성능을 얻을 수 있는 원리의 상세한 내용은 불분명하지만, 자성재료판(1)을 일부 서로 겹쳐 포개면서 고리형상으로 결합하여 폐자로를 형성하면, 실드 대상의 자속은 폐자로에 집중하고, 자속 누설이 극단적으로 적어진다. 이러한 누설의 작은 자기회로로 대상공간을 둘러싸는 것에 의해, 고도의 실드 성능을 얻을 수 있는 것이라고 생각할 수 있다. 폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(16)로 실드 대상 공간을 둘러싸는 것에 의해, 소요 실드 효과를 얻기 위해서 필요한 자성재료를 밀폐형 자기 실드에 비교해서 절감하고, 고도의 자기 실드 구조를 경제적ㆍ효율적으로 구축할 수 있다.

표 3

실드전의 자속밀도 B₀	10μT	50μT	100μT
폐자로를 형성한 열형상 블라인드체(도 3(A)) 설치후의 실드계수 S	4.7	7.4	8.3
밀폐형 실드체(도 3(B)) 설치후의 실드계수 S	2.3	2.5	2.6

도 8은 본 발명의 다른 형태를 나타낸다. 동 도면(A) 및 (B)와 같은 복수의 자성 블라인드체(2a, 2b)를 각 블라인드체(2a, 2b) 내의 블라인드면(Fa, Fb)가 거의 평행이 되도록 적층하여 적층블라인드체(3)(동 도면(C) 참조)를 형성하고, 블라인드면(Fa, Fb)을 실드 대상 자장 M에 임하게 하여 자기 실드 구조를 구축한다. 이 형태의 특징의 하나는, 블라인드체(2)의 적층수 및 적층한 각 블라인드체(2a, 2b)의 블라인드체 방향의 선택에 의해, 대상 자장 M에 대한 실드 성능을 조절할 수 있는 점이다. 도시한 예에서는, 수직 방향의 블라인드체(2a)와 수평 방향의 블라인드체(2b)를 서로 직교시켜 적층하고 있지만, 각 블라인드체(2a, 2b)의 블라인드체 방향은 서로 직행하는 경우에 한정되지 않고 서로 평행 또는 적당한 각도로 교차시켜도 좋다. 상술한 표 2의 No.5∼8에 나타낸 바와 같이 블라인드체(2a, 2b)를 서로 교차 또는 직교시킴으로써 실드 성능을 높일 수 있지만, 요구되는 실드 성능이 낮은 경우는 블라인드체(2a, 2b)의 블라인드체 방향을 평행하게 하여 적당한 실드 성능으로 할 수 있다. 바람직하게는, 대상 자장 M에 대하여 최대의 실드 성능을 부여하도록 각 블라인드체(2a, 2b)의 블라인드체 방향을 실험 또는 수치 해석에 의해 정한다.

적층블라인드체(3)도 자기 실드 대상 공간의 임의 실드 대상면에 적용 가능하지만, 실드 대상 자장 M에 임하는 큰 면적의 적층블라인드체(3)를 형성하는 경우는, 상술한 열형상 블라인드체(16)의 경우와 마찬가지로, 비교적 작은 면적의 적층블라인드체(3)의 복수 세트를 각 세트내의 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포갬이나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합하여 큰 면적의 적층블라인드체(3)로 할 수 있다. 도 9는, 적층블라인드체(3A)내의 수직 방향의 블라인드체(2Aa)와 적층블라인드체(3B)내의 수직 방향의 블라인드체(2Ba)를, 각 블라인드체(2Aa, 2Ba)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 것에 의해 자기적으로 연속시켜 결합한 실시예를 나타낸다. 또한 도 10은, 블라인드면(Fa, Fb)의 방향이 다른 2세트의 적층블라인드체(3A, 3B)를 각 세트 내의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것에 의해 자기적으로 연속시켜 결합 한 실시예를 나타낸다. 이 도시한 예와 같이 적층블라인드체(3)의 복수 세트를 자기적으로 연속시켜 열형상으로 결합함으로써, 복수 방향의 실드 대상 자장 M에 대해서 소요의 실드 성능을 가진 개방형 자기 실드 구조를 구축할 수 있다. 한편, 각 적층블라인드체(3)내의 결합 방향의 자성재료판(1)의 판간격 d는 일치시킬 필요가 있지만, 결합 방향 이외의 자성재료판(1)의 판간격 d는 동일할 필요는 없다.

바람직하게는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 3세트 이상의 적층블라인드체(3)를 닫은 실드 대상면을 따라서 열형상으로 결합하여, 적층블라인드체(3)의 열내에 있어서의 자성재료판(1)의 일끝단측 끝단가장자리를 다른끝단측의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리와 겹쳐 포개거나 또는 맞대어 결합하는 것으로써, 실드 대상 공간을 둘러싸는 폐자로를 형성한다. 적층블라인드체(3)를 고리형상에 결합하여 폐자로를 형성하면, 개방형 자기 실드 구조의 자기 실드 성능을 더 높일 수 있다.

적층블라인드체(3)를 이용한 자기 실드 구조의 실드 성능은, 적층블라인드체(3)내의 각 블라인드체(2a, 2b)의 블라인드체 방향의 선택뿐만 아니라, 적층블라인드체(3)내의 자성 블라인드체(2)의 적층수에 의해 조절 가능하다. 본 발명자는, 3세트의 자성 블라인드체(2)(PC 퍼멀로이제)를 내층ㆍ중층ㆍ외층으로서 적층한 적층블라인드체(3)를 만들어, 각 층의 블라인드체(2)의 방향을 바꾸면서 적층블라인드체(3)를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하여 실드 계수 S를 구하는 실험을 하였다. 실험 결과를 표 4의 No. 15∼18란에 나타낸다. 표 4의 No.15∼18란과 표 2의 No.5∼8란과의 비교로부터, 적층블라인드체(3)내의 자성 블라인드체 (2)의 적층수를 늘리는 것에 의해 실드 성능의 향상을 도모할 수 있는 것, 및 자성 블라인드체(2)의 방향은 교대로 교차(또는 직행)시켰을 때에 실드 성능이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 또한 표 4는, 단독의 자성 블라인드체(2)의 자기 실드에 비교해서(표 2의 No.1∼4), 3층의 자성 블라인드체(2)를 블라인드체 방향이 교대로 교차(또는 직교)하도록 적층하면 실드 성능이 4∼5배 정도로 높아지는 것을 나타낸다. 즉 본 발명의 자기 실드 구조에 의하면, 단순히 적층수에 응한 실드 성능 향상뿐만 아니라, 블라인드체 방향과의 조합에 의한 상승적인 실드 성능 향상을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명자는 적층블라인드체(3)내의 인접하는 블라인드체(2)의 사이에 공극층(4)을 개재시킴으로써 실드 성능을 향상할 수 있는 것을 실험적으로 발견하였다. 본 발명자는, 도 8(D)에 나타낸 바와 같이 2세트의 자성 블라인드체(2) (PC 퍼멀로이제)의 사이에 공극층(4)을 형성한 적층블라인드체(3)를 만들고, 각 블라인드체(2)의 방향을 바꾸면서 적층블라인드체(3)을 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하여 실드 계수 S를 구하였다. 이 실험 결과를 표 4의 No.11∼14란에 나타낸다. 표 4의 No.11∼14란과 표 2의 No.5∼8란과의 비교로부터 알 수 있듯이, 적층블라인드체(3)내의 인접하는 블라인드체(2) 사이에 공극층(4)을 개재시킴으로써, 공극층(4)이 존재하지 않는 경우에 비해서 실드 성능의 향상을 도모할 수 있다. 공극층(4)에 의한 실드 성능의 향상은, 자성재료판(1)의 사용량을 늘리지 않고 실드 성능의 향상을 가능하게 한다. 즉 본 발명에 있어서 공극층(4)을 조합함으로써, 실드 성능을 얻는 데에 해당되어 자성재료를 절감하여 경제적인 자기 실드 구조의 구축이 가능해진다.

표 4

No.	층수	내층	중층	외층	실드계수 S
11	2	수평	(공극)	수평	37
12		수직	(공극)	수직	36
13		수평	(공극)	수직	12
14		수직	(공극)	수평	12
15	3	수평	수평	수평	22
16		수직	수직	수직	22
17		수평	수직	수평	27
18		수직	수평	수직	27

이렇게 해서, 본 발명의 목적인 '틈새를 가지면서 고도의 실드 성능을 얻을 수 있는 개방형 자기 실드 구조'의 제공을 달성할 수 있다.

<실시예 1>

본 발명에 의한 개방형 자기 실드 구조의 실드 성능은, 열형상 블라인드체(16) 또는 적층블라인드체(3)내에 있어서의 자성재료판(1)의 끝단가장자리가 맞대는 간격, 겹쳐 포개는 방향의 틈새(서로 겹쳐 포갠 양 자성재료판(1)의 사이의 판두께 방향간격)(G), 또는 겹쳐 포개는 부분(5)의 면적 α의 크기, 자성재료의 종류, 적층블라인드체(3)의 층수 등에 의해 조절이 가능하다. 또한, 자성재료판(1)이 맞대는 끝단가장자리의 형상을 적당히 성형하여 실드 성능을 조절하는 것도 가능하다. 예를 들면, 자성재료판(1)을 맞대어 끝단가장자리를 45도의 각도로 절단하고, 자성재료판(1)을 45도의 절단면끼리 맞대어 결합시킬 수 있다.

[실험예 1]

자성재료판(1)의 끝단가장자리의 맞대는 간격과 실드 성능과의 관계를 검토 하기 위해서, 두께 0.35mm, 폭 25mm, 길이 300mm의 8매의 자성재료판(1) (길이방향으로 압연방향을 가지런히 한 방향성 전자강판제)을 간격 d=30mm로 겹친 자성 블라인드체(2)를 이용하여, 3개의 블라인드체(2)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 맞대고 도 1(B)와 같은 열형상 블라인드체(16)를 6개 제작하였다. 각 열형상 블라인드체(16)에 있어서, 맞대는 간격을 0∼5 mm의 범위내에서 상이하게 하였다. 각 열형상 블라인드체(16)를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하고, 코일 L의 중앙부에 한방향 직류 자장 M를 형성하고, 열형상 블라인드체(16)의 반대측에 둔 자기 센서(9)로 자속밀도 B를 측정하여 실드 계수 S를 구하였다. 실험 결과를 도 17에 나타낸다. 동 도면의 가로축은 맞대는 간격, 세로축은 열형상 블라인드체(16)의 설치후의 실드 계수 S를 나타낸다. 이 실험 결과로부터, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 맞대는 간격이 넓어질수록 실드 성능은 저하하지만, 맞대는 간격을 3mm이하로 하면 의미가 있는 실드 성능을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 맞대는 것에 의해 열형상 블라인드체(16)를 형성하는 경우는, 맞대는 간격을 3mm이하로 하는 것이 적절하다.

[실험예 2]

자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G와 실드 성능과의 관계를 검토하기 위해서, 실험예 1과 같은 자성 블라인드체(2)를 4개 이용하여, 각 블라인드체(2)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 서로 겹쳐 포개어 사각형 폐자로로 한 9개의 열형상 블라인드체(16)(도 3(A) 참조)를 제작하였다. 각 열형상 블라인드체(16)에 있어서, 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G를 0∼ 5mm의 범위내에서 상이하게 하였다. 각 열형상 블라인드체(16)를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하고, 코일 L의 중앙부에 100μT의 한방향 자장 M을 형성하고, 열형상 블라인드체(16)의 안쪽에 둔 자기 센서(9)로 자속밀도 B를 측정하여 실드 계수 S를 구하였다. 본 실험의 결과를 표 5 및 도 18에 나타낸다. 표 5와 표 3과의 비교로부터, 서로 겹쳐 포개는 간격이 5mm라 하더라도 밀폐형 자기 실드 구조보다 높은 실드 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나 표 5 및 도 18은, 서로 겹쳐 포개는 방향의 간격 G가 넓어질수록 실드 성능이 열화하고, 특히 틈새 G가 3mm보다 커지면 급격히 실드 성능이 저하하는 것을 나타내고 있다. 따라서, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 것에 의해 열형상 블라인드체(16)를 형성하는 경우는, 틈새 G를 3mm이하로 하는 것이 적절하다.

표 5

서로 겹쳐 포개는 간격(mm)	0	0.1	0.2	0.5	1	2	3	4	5
실드후의 실드 계수 S	8.5	8.5	8.3	8.0	7.9	7.0	4.7	3.5	3.3

[실험예 3]

또한, 두께 0.35mm, 폭 25mm, 길이 900mm의 8매의 자성재료판(1) (방향성 전자강판제)을 간격 d=30mm로 포갠 자성 블라인드체(2)를 이용하여, 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 서로 겹쳐 포개어 도 3(A)에 나타내는 복수의 열형상 블라인드체(16)를 제작하고, 실험예 2와 같이 하여 각 열형상 블라인드체(16)의 실드 계수 S를 구하였다. 실험예 2에서는 자성재료판(1)의 열의 길이(폐자로의 길이) E가 1200mm(300×4)인데 비하여, 본 실험에서는 그 길이 E가 3600mm(900×4)이다. 각 열형상 블라인드체(16)의 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G는, 실험예 2와 같이 0∼5 mm의 범위내에서 상이하게 하였다. 본 실험의 결과를 도 19에, 실험예 2의 실험 결과와 아울러 나타낸다. 동 도면에 있어 가로축은 자성재료판(1)의 열의 길이 E에 대한 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G의 비(G/E), 세로축은 열형상 블라인드체(16)의 설치후의 실드 계수 S, ○표는 실험예 2의 결과, ×표는 본 실험의 결과를 나타낸다. 동 도면의 실험 결과로부터, 열의 길이(또는 폐자로의 길이) E에 대한 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G의 비가 0.0025 이하로 양호한 실드 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 것에 의해 열형상 블라인드체(16)를 형성하는 경우는, 자성재료판(1)의 열의 길이(또는 폐자로의 길이) E에 대한 서로 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G의 비를 0.0025이하(G≤0.0025×E)로 하는 것이 적절하다.

[실험예 4]

자성재료판(1)의 끝단가장자리의 서로 겹쳐 포개는 부분(5)의 면적 α과 실드 성능과의 관계를 검토하기 위해서, 실험예 2와 같은 자성 블라인드체(2)를 4개 이용하여, 각 블라인드체(2)의 대응하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 다른 면적 α으로 서로 겹쳐 포개어 도 3(A)에 나타내는 열형상 블라인드체(16)를 제작하여, 각 열형상 블라인드체(16)의 실드 계수 S를 구하였다. 본 실험의 결과를 표 6 및 도 20에 나타낸다. 동 도면의 가로축은 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 판폭 W(=25mm)의 제곱 W²에 대한 서로 겹쳐 포개는 부분(5)의 면적 α의 비(α/W² ;이하, 중복면적비율이라고 한다.), 세로축은 열형상 블라인드체(16)의 설치후의 실드 계수 S를 나타낸다. 표 6으로부터, 폐자로를 형성한 열형상블라인드체(16)는, 중복면적비율=0{즉, 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 맞대었을 경우}이어도 비교적 높은 실드 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 그러나 표 6및 도 20은, 중복 면적 비율이 0.1∼0.2보다 작아지면 실드 성능이 저하하는 것을 나타내고 있다. 따라서, 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것에 의해 열형상 블라인드체(16)를 형성하는 경우는, 중복 면적 비율을 0.1이상(≥0.1×W²)로 하는 것이 적절하고, 0.2이상(≥0.2×W²)로 하면 더욱 바람직하다.

표 6

겹치는 면적비율	0	0.1	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
실드후의 실드 계수 S	4.7	6.0	7.9	8.0	8.3	8.5	8.5

<실시예 2>

본 발명에 의한 자기 실드 구조의 실드 성능은, 열형상 블라인드체(16) 또는 적층블라인드체(3) 내의 대응하는 자성재료판(1)의 서로 겹쳐 포개는 면의 수에 의해 조절하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 2(C)와 같이 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 맞댐부에 자성재료 접속판(8a)을 겹쳐 포개는 경우에, 맞댐부의 표리 양측에 접속판(8a)을 겹쳐 포개는 것에 의해 겹쳐 포개는 면의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 자성재료판(1)을 복수의 자성재료 박판(18)의 적층판으로 하고, 대응하는 자성재료판(1)의 한쪽의 박판(18)을 다른쪽의 자성재료 판(1)의 박판(18)과 서로 어긋나게 겹쳐 포개어 접합하는 것에 의해, 겹쳐 포개는 면의 수를 증가시킬 수 있다.

[실험예 5]

자성재료판(1)의 끝단가장자리의 겹쳐 포개는 면의 수에 의한 실드 성능의 변화를 확인하기 위해서, 두께 0.35mm, 폭 25mm, 길이 300mm의 자성재료 박판(18)(방향성 전자강판제)이 3매 적층된 자성재료 적층판(1)을 이용하여, 4개의 적층판(1a, 1b, 1c, 1d)을 고리형상으로 결합하여 폐자로로 한 자성체 프레임(고리형상 자성재료판)(6a, 6b, 6c)을 형성하고, 각 자성체 프레임(6)을 간격 d =30mm로 8개 겹쳐 열형상 블라인드체(도 3(A) 참조, 280mm×280mm×280mm의 내용적)(16a, 16b, 16c)을 제작하였다. 도 6(A)는 각 적층판(1a, 1b, 1c, 1d)을 대응하는 끝단가장자리를 겹쳐 포개는(겹쳐 포개는 면수=1) 것에 의해 결합한 고리형상 자성체 프레임(6a), 동 도면(B)는 대응하는 끝단가장자리를 박판(18)의 교대의 겹쳐 포갬(겹쳐 포개는 면수=5)에 의해 결합한 고리형상 자성체 프레임(6b), 동 도면(C)는 대응하는 끝단가장자리를 맞대는 것에 의해 결합한 고리형상 자성체 프레임(6c)이다.

또한 비교를 위해서, 두께 0.35mm, 폭 및 길이 280mm×280mm의 자성재료 박판(18)(방향성 전자강판제)이 3매 적층된 자성재료 적층판(1)을 이용하여 4매의 적층판(1)에 의해 도 3(B)와 같은 밀폐형 자기 실드체(22)를 제작하였다. 이 자기 실드체(22)의 자성재료의 중량은, 도 6(A)∼(C)의 고리형상 자성체 프레임을 이용한 열형상 블라인드체(16a, 16b, 16c)의 중량과 거의 같다.

각 열형상 블라인드체(16a, 16b, 16c) 또는 실드체(22)를 도 15(A)의 고리형 상 코일 L 의 중앙부에 설치하고, 코일 L의 중앙부에 5∼200μT의 한방향 직류 자장 M을 형성하여, 열형상 블라인드체(16a, 16b, 16c)의 안쪽의 자기 센서(9)로 자속밀도 B를 측정하여 실드 계수 S를 구하였다. 실험 결과를 표 7 및 도 21에 나타낸다. 동 도면의 가로축은 실드전의 자속밀도 B₀=μ₀ㆍH₀, 세로축은 열형상 블라인드체(16a, 16b, 16c) 또는 실드체(22)의 설치후의 실드 계수 S를 나타낸다. 표 7과 표 3과의 비교로부터, 자성재료판(1)을 적층판으로 함으로써 실드 성능이 향상하는 것, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 겹쳐 포개는 면의 수를 증가시키는 것에 의해 실드 성능이 더욱 향상하는 것을 확인할 수 있었다.

표 7

실드전의 자속밀도B₀	10μT	50μT	100μT
도 6(A)의 열형상 블라인드체 설치후의 실드 계수 S	6.6	9.1	10.4
도 6(B)의 열형상 블라인드체 설치후의 실드 계수 S	7.9	10.9	11.7
도 6(A)의 열형상 블라인드체 설치후의 실드 계수 S	4.2	5.7	6.7
밀폐형 실드체 설치후의 실드 계수 S	2.7	3.1	3.2

[실험예 6]

도 7은, 중심축방향(길이 방향)의 끝단가장자리의 적어도 한쪽에 요철을 형성한 자성재료판(1)의 일례를 나타낸다. 동 도면(A) 및 (B)는, 6매의 자성재료 박판(18)을 판두께 방향으로 적층하고, 3매씩의 단위로 박판(18)의 끝단가장자리를 고르지 않게 함으로써 길이방향의 적층 단면에 박판(18)의 돌출에 의한 요철 구조가 형성된 자성재료 적층판(1)이다. 동 도면(C) 및 (D)의 자성재료 적층판(1)은, 8매의 자성재료 박판(18)이 적층되어, 2매씩의 단위로 일끝단 가장자리 또는 양 끝 단가장자리에 요철을 형성한 예이다. 동 도면(E) 및 (F)의 자성재료 적층판(1)은, 7매의 자성재료 박판(18)이 적층되어, 1매마다 박판(18)의 끝단가장자리를 고르지 않게 함으로써 요철을 형성한 예이다. 도시한 예의 자성재료 적층판(1)은 어느 쪽도, 동 도면(G)과 같이, 2개의 자성재료판(1)을 끝단가장자리의 요철의 끼워맞춤에 의해서 열형상 또는 고리형상으로 결합할 수 있다.

본 발명의 개방형 실드 구조에 있어서 뛰어난 실드 성능을 얻기 위해서는, 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개어 면접촉시킴과 동시에, 면접촉 한 결합부로부터의 자속 누설을 작게 억제하는 것이 중요하다. 도 7(G)와 같이 2개의 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 요철의 끼워맞춤에 의해서 결합하면, 도 2(B)와 같이 자성재료판(1)의 끝단가장자리면을 단순히 겹쳐 포개는 경우에 비교해서, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 겹쳐 포개는 면의 수를 늘려 자속 누설을 작게 억제할 수 있다. 자성재료판(1)을 구성하는 박판(18)의 적층 매수가 같으면, 1개의 요철을 구성하는 매수가 적을수록 겹쳐 포개는 면의 수가 증가하므로 자속 누설을 작게 할 수 있다. 다만, 요철의 형상 및 수는 도시한 예에 한정되지 않는다. 또한 본 발명자는, 자성재료판(1)의 끝단가장자리의 판폭 W에 대한 요철의 깊이{끝단부로부터의 박판(18)의 돌출 길이} R의 비를 0.1이상(0.1W≤R)으로 하는 것이 바람직한 것을 실험적으로 발견하였다. 판폭 W에 대한 요철의 깊이 R의 비가 0.1보다 작아지면, 결합부에 생기는 공극이 자속 누설의 관점에서 무시할 수 없게 되어, 결합부로부터의 자속 누설이 커질 수 있다.

<실시예 3>

이상, 주로 특정 방향의 한방향 자장 M에 대한 자기 실드 구조에 대해 설명하였지만, 대상 자장 M의 방향이 정해져 있지 않은 방 등의 수동적 자기 실드에서는, 도 3(A)와 같이 고리형상으로 결합한 열형상 블라인드체(16)를 기본 유닛으로 하는 자기 실드 구조가 효과적이다. 다만, 도 3(A)의 실드 구조의 경우, 자기회로의 개구된 면에 수직인 방향의 자장에 대해서는 실드 성능이 작다. 모든 방향의 자장에 대응하려면, 실드 구조에 통로를 형성하지 않는 것이 중요하다. 본 발명에 의하면, 도 11 및 도 12와 같이 기본 유닛을 적층함으로써, 모든 방향의 자장에 대응 가능한 개방형 자기 실드 구조를 구축할 수 있다.

도 12는, 자기 실드 대상 공간 Q의 중심점 O를 통과하는 축선 A와 소정 각도로 교차하는 소요 간격 d의 복수의 거의 평행한 평면 P상에 설치한 대상 공간 Q의 단면지름 이하의 바깥지름의 고리형상 자성재료판(6)의 세트(7)를 기본 유닛{도 3(A)의 열형상 블라인드체(16)}으로 한 본 발명의 자기 실드 구조의 실시예를 나타낸다. 고리형상 자성재료판(6)의 일례는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 얇고 가느다란 형상의 자성재료판(1)의 군을 인접하는 자성재료판(1)의 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것이나 또는 맞대는 것에 의해 자기적으로 연속시켜 고리형상으로 결합한 자성체 프레임이다. 고리형상 자성재료판(6)의 세트(7)에 의해 대상 공간 Q의 4면을 둘러싸는 폐자로의 열을 형성할 수 있다.

도 13을 참조하여, 도 12의 자기 실드 구조의 형성 방법을 설명한다. 먼저, 자기 실드 대상 공간 Q의 중심점 O를 통과하는 제 1 축선 A1과 직교하는 소요 간격 d1의 복수의 평면 P1를 상정하고, 각 평면 P1상에 대상 공간 Q의 단면지름 이하의 바깥지름의 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 세트(7₁)를 배치한다. 다음에 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 세트(7₁)의 속이 빈 부분에, 중심점 O를 통과하는 제 2 축선 A2와 직교하는 소요 간격 d2의 복수의 평면 P2를 상정하고, 그 평면 P2의 각각 위에 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 안지름 이하의 바깥지름의 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 세트(7₂)를 배치한다. 즉 대상 공간 Q의 주위에, 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 세트(7₁)와 그 안쪽의 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 세트(7₂)를 배치한다.

도시한 예에서는, 제 1 고리형상 자성재료판(6₁) 및 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)을 구형 폐자로로 하고, 제 1 축선 A1와 제 2 축선A2를 직교시키고 있으므로, 천정면과 마루면에 2층의 자성 블라인드체(2)가 서로 직교 방향으로 배치되고, 다른 벽면에는 1층의 자성 블라인드체(2)가 배치된 개방형 실드 구조를 구축할 수 있다. 제 1축선 A1과 제 2 축선 A2를 평행하게 하면, 천정면과 마루 면과 2개의 벽면에 2층의 자성 블라인드체(2)가 서로 평행 방향으로 배치된 개방형 실드 구조를 구축할 수 있다. 축선 A1, A2에 대한 평면 P1, P2의 교차 각도를 직교 이외로 함으로써, 적층하는 자성 블라인드체(2)의 블라인드체 방향을 임의로 선택하는 것도 가능하다. 이렇게 도 12의 실드 구조에 있어서, 제 1 축선 A1과 제 2 축선A2의 방향의 선택과 축선 A1, A2에 대한 평면 P1, P2의 교차 각도의 선택에 의해, 자기 실드 대상 공간 Q의 각 면에 대한 실드 성능을 조절할 수 있다.

바람직하게는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 세트(7₂)의 속이 빈 부분에, 자기 실드 대상 공간 Q의 중심점 O를 통과하여 제 1 및 제 2 축선 A1, A2와 직교하는 제 3 축선 A3, 그 제 3 축선 A3와 직교하는 소요 간격 d3의 복수의 평면 P3을 상정하고, 그 평면 P3의 각각 위에 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 안지름 이하의 바깥지름의 제 3 고리형상 자성재료판(6₃)의 세트(7₃)를 배치한다. 이러한 배치에 의해, 대상 공간 Q의 천정면ㆍ마루면ㆍ벽면의 6면전체에 서로 직교하는 방향의 2층의 자성 블라인드체(2)가 배치된 개방형 실드 구조를 구축하고, 표 2의 No.7∼8란에 나타내는 실드 성능을 대상 공간 Q의 6면전체에 부여할 수 있다. 또한, 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 세트(7₁)와 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 세트(7₂)의 사이, 및 제 2 고리형상 자성재료판(6₂)의 세트(7₂)와 제 3 고리형상 자성재료판(6₃)의 세트(7₃)의 사이에 공극층(4)을 개재시킴으로써, 표 4의 No.13∼14란에 나타내는 실드 성능을 대상 공간 Q의 6면 전체에 부여할 수 있다.

도 12 및 도 13은 고리형상 자성재료판(6i)의 세트(7i)에 의한 3층의 포개어 끼워 넣는 상자식 실드 구조를 나타내지만, 제 3 고리형상 자성재료판(6₃)의 세트(7₃)의 속이 빈 부분에 더욱, 중심점 O를 통과하는 제 n 축선 An와 소정 각도로 교차(예를 들면 직교)하는 소요 간격 dn의 복수의 평면 Pn를 상정하고, 그 평면 Pn의 각각 위에 제(n-1) 고리형상 자성재료판(6_(n-1))의 안지름 이하의 바깥지름의 제 n 고리형상 자성재료판(6_n)의 세트(7_n)를 배치하는 것이 가능하다. 이러한 배치에 의해, 자기 실드 대상 공간 Q의 주위에 제 1 고리형상 자성재료판(6₁)의 세트(7₁)로부터 제 n 고리형상 자성재료판(6_n)의 세트(7_n)까지의 n층이 배치된다. 예를 들면, 고도의 자기 실드가 요구되는 생체 자기 측정 장치의 설치실 등에서는, 고리형상 자성재료판(6i)의 세트(7i)를 20층 정도의 포개어 끼워 넣는 상자식 구조로 하는 것도 생각할 수 있다.

도 14는, 도 13의 개방형 실드 구조를 이용한 실드 대상 공간 Q의 실시예를 나타낸다. 본 발명의 자기 실드 구조의 이점은, 높은 실드 성능을 가지면서 환기성이나 투광성, 투시성, 방열성을 가지는 점에 있어서, 도 14에 나타낸 바와 같이 각 고리형상 자성재료판(6i)의 세트(7i)에 환기통(11)을 설치함으로써 다층의 상자식 구조에도 관계없이 대상 공간 Q와 압축기(12)를 연이어 통하게 하는 공기유로를 형성할 수 있어, 종래의 공조 설계 수법을 용이하게 적용할 수 있다. 또한, 각 고리형상 자성재료판(6i)의 틈새에 단열재(10)를 배치하는 것도 가능하고, 청정 항온실 등에의 적용도 기대할 수 있다.

[실험예 7]

PC 퍼멀로이제의 얇고 가느다란 형상의 자성재료판(1)을 고리형상 방향으로 일부 겹쳐 포개면서 결합하여 고리형상 자성재료판(6)(도 4(A) 참조)을 작성하고, 그 고리형상 자성재료판(6)의 세트(7)를 이용하여 도 13에 나타내는 3층의 상자식 개방형 실드 구조체를 시작하였다. 이 개방형 실드 구조체를 도 15(A)의 고리형상 코일 L의 중앙부에 설치하고, 구조체의 안쪽에 자기 센서(9)를 두어, 코일 L에 직류 또는 교류 전류를 흐르게 하여 소정 자속밀도의 자장 M을 인가함으로써 본 발명의 개방형 실드 구조의 성능을 확인하는 실험을 하였다. 또한, PC 퍼멀로이제의 자성재료판을 이용하여 도 3(B)와 같은 밀폐형 자기 실드체(22)를 작성하고, 본 발명의 개방형 실드 구조와 실드 성능을 비교하였다. 실드체(22)에 이용한 자성재료의 중량은, 개방형 실드구조체에 이용한 자성재료의 중량과 같게 하였다. 이 실험 결과를 표 8에 나타낸다.

표 8의 실험 결과로부터, 도 13에 나타내는 3층의 포개어 끼워 넣는 상자식 개방형 실드 구조체는, 같은 중량의 자성재료를 이용한 실드체(22)에 비교해서, 직류 자장 및 교류 자장의 어느 쪽에 대해서도 높은 실드 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 특히 직류 자장에 대해서는 5∼8배정도의 높은 실드 성능을 나타내고, 자장의 자속밀도가 커질수록 밀폐형 실드 구조와의 실드 성능의 차이는 커진다. 이 실험 결과로부터 본 발명의 개방형 실드 구조는, 종래의 밀폐형 실드 구조에 비교해서, 높은 자속밀도의 자장에 대해서도 고도의 자기 실드를 경제적으로 실현할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

표 8

No.	인가자장		실드계수 S		성능비
No.	직류/교류	자속밀도(μTp-p)	밀폐평	개방형	성능비
1	직류	1	13.0	62.3	4.8
2		10	14.3	78.9	5.5
3		100	17.4	139.5	8.0
4	교류	1	9.8	20.0	2.0
5		10	10.0	21.8	2.2
6		100	10.6	27.0	2.5

<실시예 4>

본 발명의 개방형 자기 실드 구조는, 수동적 실드 뿐만이 아니라, 능동적 실드에의 적용도 기대할 수 있다. 또한 본 발명의 실드 구조에 의해, 능동적 실드와 수동적 실드를 동시에 실현할 수 있는 것도 기대할 수 있다. MRI나 NMR 등의 설치실에서는, 상술한 자속 누설의 억제가 요구됨과 동시에, 외란자장의 영향을 없애어 움직임이 작은 자장 환경을 만드는 것이 요구된다. 종래의 1층식의 밀폐형 실드 구조에서는, 내부 자장의 능동적 실드에 의해 자성재료판이 포화해 버려, 외란자장의 수동적 실드가 충분히 기능하지 않는 경우가 있다. 본 발명의 개방형 실드 구조는 복수의 자성 블라인드체를 적층할 수 있어 필요에 따라서 자성 블라인드체의 적층수를 증가시킬 수 있으므로, 주로 안쪽의 자성 블라인드체에 의한 내부 자장의 능동적 실드와 주로 바깥쪽의 자성 블라인드체에 의한 외란자장의 수동적 실드를 동시에 실현하는 것이 가능하고, 전철이나 송전선, 전기실 등의 외란노이즈의 큰 장소에서의 MRI실 등에의 적용을 기대할 수 있다.

[실험예 8]

본 발명의 개방형 실드 구조가, 수동적 실드 뿐만이 아니라 능동적 실드에도 적용 가능하다는 것을 확인하기 위해서, 규소 강판제의 자성재료판을 이용하여 도 13에 나타내는 3층의 포개어 끼워 넣는 상자식 개방형 실드 구조체를 제작하여, 도 15(B)에 나타낸 바와 같이 실드 구조체의 중앙부에 고리형상 코일 L를 설치하고, 코일 L에 화살표 I방향으로 MRI 장치와 동일한 정도의 직류전류를 흐르게 하여 직류 자장 M를 형성하고, 구조체 바깥쪽에 있어서의 누설 자속을 자기 센서(9)로 측 정하는 실험을 하였다. 자기 센서(9)를 이동시키면서 구조체 바깥쪽의 복수의 위치에서 각각 3축 방향의 자속밀도를 측정하고, 3축방향의 합성치를 산출하여 구조체 바깥쪽의 자속밀도 분포도를 작성하여, 실드 구조체가 없는 경우의 자속밀도 분포도와 비교함으로써 본 발명의 개방형 실드 구조의 능동적 실드 성능을 검토하였다. 또한, 실험예 7과 같이 하여 규소강판제의 밀폐형 자기 실드체(22)를 작성하고, 그 실드체(22)에 대해서도 마찬가지로 자속밀도 분포도를 작성하여, 본 발명의 개방형 실드 구조와 능동적 실드 성능을 비교했다.

도 22(A)는 실드 구조가 없는 경우의 코일 L주위의 자속밀도 분포도, 동 도면(B)는 밀폐형 실드체(22)의 바깥쪽의 자속밀도 분포도, 동 도면(C)는 본 발명의 개방형 실드 구조의 바깥쪽의 자속밀도 분포도를 나타낸다. 동 도면(A)에는, 실드 구조(실드벽)의 설치 부위를 아울러 나타낸다. 동 도면(B)로부터 알 수 있듯이 밀폐형 실드체(22)에서는 외부 누설 자속이 벽면 가까이에서 0.20mT 정도 존재하는데 비하여, 동 도면 (C)에 나타낸 바와 같이 본 발명의 개방형 실드 구조에서는 외부 누설 자속을 벽면 근처에서 0.08mT정도까지 저감할 수 있었다. 또한, 밀폐형 실드체(22)에서는 자성재료판의 직각접합부로부터의 자속 누설이 존재하는데 비하여(동 도면 (B) 참조), 개방형 실드 구조에서는 자성재료판의 접합부로부터의 자속 누설은 존재하지 않았다. 이 접합부로부터의 자속 누설의 상이함은, 밀폐형 실드체(22)에서는 도 5(B) 및 (I)와 같이 자성재료판을 맞대는 것에 의해 접속하지 않을 수 없는 선접합인데 비하여, 본 발명의 개방형 실드 구조에서는 도 5(A) 및 (E)과 같이 자성재료판을 판면에서 겹쳐 포개어 면접속시킨 것도 원인이라고 생각할 수 있다.

의료기관 등에 있어서의 MRI실에서는, 외부의 페이스 메이커 장착자나 다른 의료기기 등에 악영향을 미치지 않도록, 외부누설자장을 0.5mT이하, 바람직하게는 0.1mT 정도로 억제하는 것이 바람직하다. 도 22의 실험결과로부터, 본 발명에 의한 개방형 실드 구조는 같은 중량의 자성재료를 이용한 밀폐형 실드 구조보다 고도의 능동적 실드를 실현할 수 있어, MRI실 등의 자기 실드에 적합하다고 할 수 있다.

<실시예 5>

본 발명에 의한 개방형 자기 실드 구조의 실드 성능은, 자성재료판(1)의 재료에 의해서 바뀔 수 있다. 뛰어난 실드 성능을 얻기 위해서는, 자성재료판(1)을 투자율 μ이 높은 연자성재료제로 하는 것이 바람직하다. 연자성재료의 종류에 의해 높은 투자율 μ을 얻을 수 있는 자장의 강도가 다르므로, 예를 들면 방향성 전자강판, 무방향성 전자강판, 퍼멀로이, 연자성 강판, 아몰포스 합금, 액체 급냉박대를 결정화시킨 미결정 자성재료 등의 중에서 1종 또는 2종 이상 조합하여 자성재료판(1)으로 함으로써, 광범위한 자장의 힘에 대응할 수 있는 자기 실드 구조를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명자는, 차폐 대상의 자속 방향으로 자화 용이 방향이 일치한 방향성 자성재료제(예를 들면 방향성 전자강판제)를 이용함으로써, 자기 실드 구조가 큰 실드 효과를 얻을 수 있는 것을 실험적으로 확인하였다. 자성 블라인드체(2)내에 다른 재료제의 자성재료판(1)을 포함하여 실드 대상 자장에 따라 다른 재료를 포함한 자성 블라인드체(2)를 적절히 조합하여 실드 성능을 조정하는 것도 가능하다.

<실시예 6>

본 발명의 개방형 자기 실드 구조는, 전력 케이블, 전류 케이블 등의 전선으로부터 발생하는 교류ㆍ직류 자장에 의한 주위에의 영향(OA기기의 모니터 화면의 혼란 등)을 방지하고, 전선 주위의 자장 환경을 정비하기 위해서 유효하다. 전선의 배선덕트는 방열이 필요하기 때문에, 밀폐형 자기 실드로 전체를 덮어 버리면 방열 대책이 별도로 필요하다. 배선 덕트를 개방형 자기 실드 구조로 하면, 특별한 방열 대책이 필요없어지는 동시에, 구조의 간소화와 사용 재료의 절약을 도모할 수 있다. 또한, 설비 증강 등을 위해 전선을 증설할 필요가 생겼을 경우에, 종래의 밀폐형 덕트에서는 전선의 추가부설에 시간이 걸리는데 비하여, 본 발명의 개방형 덕트에 의하면 추가 부설이 극히 용이하다.

도 23(A)는, 개방형 자기 실드 구조의 배선 덕트의 일례를 나타낸다. 도시한 예의 덕트는, 전선(24)과 거의 직교하는 면위에 전선을 둘러싸도록 자성체 프레임(6)을 소요 간격 d로 배치하고, 자성체 프레임(6)으로 둘러싸인 부분을 실드한다. 구체적으로는, 예를 들면 도 3(A) 또는 도 13과 같은 구조로 전선(24)을 둘러싼다. 실제의 시공시에, 예를 들면 도 2(A)~(D)와 같은 U자형의 자성재료판(U자판) 1u과 이 부품의 개구변을 닫는 형태의 I자형의 자성재료판(I자판)1i를 1세트의 단위로 하여, U자판 1u 및 li로 전선(24)을 둘러싸서 도 4와 같은 자성체 프레임(고리형상 자성재료판)(6)을 형성한다. U자판 1u와 I자판 1i와의 접합부는, 서로 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 밀착시킨다. 바람직하게는, 접합부에 조립 해 넣은 탄성체에 의해 또는 자성재료판(1) 자체의 탄성에 의해, 접합부를 겹쳐 포개어 밀착시킨다. U자판 1u 및 I자판 1i로 이루어지는 자성체 프레임(6)을 전선(24)의 길이 방향으로 소요 간격 d로 배열설치함으로써, 도 23(A)와 같은 개방형 자기 실드 구조의 배선 덕트가 완성된다.

도 23(A)의 배선 덕트는, 전선(24)을 지지하는 전선 래크(rack)(23)와, 전선(24) 및 전선 래크(23)를 둘러싸도록 배열설치한 복수의 자성체 프레임(6)을 가진다. 다만, 전선(24)을 지지할 수 있으면 복수의 자성체 프레임(6)만을 따라 개방형 자기 실드 구조의 배선 덕트를 형성할 수 있으며, 전선 래크(23)는 생략할 수 있다. 또한, 자성재료판(6)은 U자판 1u 및 I자판 1i의 조합에 한정되지 않고, 예를 들면 도 23(A)의 덕트 아래쪽의 자기 실드만이 필요한 경우는 I자판 1i를 생략하더라도 좋다. 또한, 도 23(B)에 나타낸 바와 같이, 4매 또는 3매의 I자판 1i로이루어지는 자성체 프레임(6)을 이용하여 배선 덕트를 형성해도 좋다.

한편, 도 23의 실시예는 개방형 자기 실드 구조의 내부에 자계 발생원이 존재하는 경우이지만, 고압선의 근방 등에서는, 동 도면과 같은 방식으로 건물이나 방 등을 복수의 자성체 프레임(6)으로 둘러싸는 것에 의해, 외부의 자계 발생원에 영향을 받지 않는 자기차폐공간을 만드는 것도 가능하다.

<발명의 효과>

본 발명의 개방형 자기 실드 구조는, 자성재료판의 군을 소요판간격으로 겹친 자성 블라인드체의 복수를, 대응하는 자성재료판의 끝단가장자리를 겹쳐 포개는 것이나 또는 맞대는 것에 의해 열형상으로 결합 및/또는 블라인드면이 거의 평행이 되도록 적층하여 자기 실드면을 형성하므로, 다음의 현저한 효과를 발휘한다.

(가) 밀폐형 실드와 동등 이상의 고도의 실드 성능과 공기나 빛의 투과성을 동시에 가진 자기 실드 구조를 구축할 수 있다.

(나) 닫힌 열형상으로 자성 블라인드체를 결합하여 폐자로를 형성함으로써, 결합부로부터의 자속 누설이 극히 작은 고성능의 실드 구조로 할 수 있다.

(다) 밀폐형 실드와 동등 이상의 실드 효과를 얻음에 있어 자성재료를 절감할 수 있고, 소요의 실드 성능에 따라 경제적으로 자기 실드 구조를 구축할 수 있다.

(라) 소요 부위의 자성 블라인드체를 적층 구조로서 실드 성능을 더욱 높일 수 있고, 실드 대상 자장에 따라 최적의 자기 실드 구조를 설계할 수 있다.

(마) 적층한 블라인드체의 사이에 공극층을 개재시킴으로써 실드 성능을 더욱 더 향상시킬 수 있고, 자성재료판의 사용량을 증가시키지 않고 고도의 자기 실드 구조를 실현할 수 있다.

(바) 통기성이 있는 자기 실드를 실현할 수 있으므로, 온도 상승에 의한 재료 및 기기의 열화의 방지나 공조와의 조합이 가능하다.

(사) 투시성이 있는 자기 실드를 실현할 수 있으므로, 자기 실드 내부의 기기의 보수ㆍ관리의 용이화를 도모할 수 있고, 또한 의료시설 등에서는 친인간적인 환경을 제공할 수 있다.

(아) 실드 대상 자장에 따라 다른 자성재료제의 자성 블라인드체를 적절히 조합하여 실드 성능을 조정할 수 있다.

(자) 종래의 밀폐형 실드와 동일한 정도의 실드 성능을 적은 자성재료로 실현할 수 있어, 경량의 실드 구조로 할 수 있다.

본 발명의 개방형 자기 실드 구조는, 건축관계, 토목관계 그 외의 기술 분야에 널리 적용할 수 있다. 예를 들면 의료시설 등에 있어서의 MRI 장치나 초전도 센서장치, 반도체 공장이나 연구소 등에 있어서의 가속기나 핵융합 등의 강자장 시설, EB(Electron Beam, 전자빔)장치, 전자현미경, NMR(Nuclear Magnetic Resonance , 핵자기공명) 설비, 변전소에 있어서의 전력 간선이나 트랜스, 건축물의 컴퓨터룸이나 전기실 등에 대해서 수동적 및/또는 능동적 자기 실드를 부여하는 경우에 널리 적용할 수 있다. 또한, 전철의 방음벽, 상판(railroad slab), 박스 컬버트(box culvert), 형틀 리브(rib of form), 역사(railway station), 피더 커버(feeder cover), 지하 송전선의 공동 홈 등에 자기 실드 기능을 부여하는 경우에도 넓게 적용할 수 있다. 디스플레이 커버 등의 기기부재로서의 이용도 기대할 수 있어, 흡음재와 조합시킨 방음ㆍ자기 실드벽, 단열재와 조합한 단열ㆍ자기 실드벽 등의 하이브리드(hybrid)형의 빌딩구조에의 응용도 기대할 수 있다.

Claims

자성재료판의 군을 각 판이의 길이 방향 중심축이 동일 블라인드면 위에 평행하게 나열되도록 소정의 판간격을 두고 배치하여 자성 블라인드체를 형성하고, 복수의 상기 블라인드체를 인접한 각 블라인드체의 자성재료판의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 열(row)형상으로 결합하여 자기 실드면을 형성하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항에 있어서, 3개 이상의 상기 자성 블라인드체를 닫힌 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리를 3mm 이하의 틈새를 개재하여 겹쳐 포개어 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판의 열의 길이 E에 대한 상기 자성재료판의 끝단가장자리의 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G의 비를 0.0025 이하(G≤0.0025×E)로 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판 끝단가장자리의 판폭 W 의 제곱 W²에 대한 겹쳐 포개는 부분의 면적 α의 비를 0.1이상(α≥0.1×W²)로 하여 이루어지는 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리를 3mm 이하의 간격으로 맞대어 이루어지는 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리의 맞댐부에 양 끝단가장자리에 걸치는 자성재료 접속판을 더 겹쳐 포개어 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판을 복수의 자성재료박판의 적층판으로 하고, 상기 자성재료 적층판의 끝단가장자리를 상기 박판의 교대로 겹쳐 포개는 것에 의해 결합하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리에 중심축방향의 요철을 형성하고, 상기 자성재료판을 상기 끝단가장자리의 요철의 끼워맞춤에 의해 열형상으로 결합하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 9 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리의 판폭 W에 대한 상기 요철의 깊이 R의 비를 0.1이상(0.1W≤R)로 하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
자성재료판의 군을 각 판의 길이 방향 중심축이 동일 블라인드면 위에 평행하게 나열되도록 소정의 판간격을 두고 배치하여 자성 블라인드체를 형성하고, 복수의 상기 블라인드체를 각 블라인드체내의 블라인드면이 평행이 되고 또한 실드 대상 자장을 향하도록 적층하고, 상기 각 블라인드체내의 자성재료판의 중심축방향의 선택에 의해 상기 자장에 대한 실드 성능을 조절할 수 있도록 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 11 항에 있어서, 상기 적층된 블라인드체 내의 인접하는 블라인드체의 자성재료판의 중심축방향을 서로 교차시켜서 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적층된 블라인드체 내에 자성 블라인드체를 3층 이상 적층하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적층된 블라인드체 내의 인접하는 블라인드체 사이에 공극층을 개재시켜 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 11 항에 있어서, 상기 적층된 블라인드체의 복수 세트를, 인접한 각 세트내의 대응하는 자성재료판의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 실드 대상면을 따라서 열(row)형상으로 결합하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 15 항에 있어서, 3세트 이상의 상기 적층된 블라인드체를 닫힌 열(row)형상으로 결합하여 폐자로를 형성하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
자기 실드 대상 공간의 중심점을 통과하는 제 1 축선과 소정 각도로 교차하는 소정 간격의 복수의 평행한 평면상에 설치한 상기 대상 공간의 단면지름 이하의 바깥지름을 갖는 제 1 고리형상 자성재료판의 세트, 및 상기 중심점을 통과하는 제 2 축선과 소정 각도로 교차하는 소정 간격의 복수의 평행한 평면상에 설치한 상기 제 1 고리형상 자성재료판의 안지름 이하의 바깥지름을 갖는 제 2 고리형상 자성재료판의 세트를 구비하고, 상기 대상 공간의 주위에, 상기 제 1 고리형상 자성재료판의 세트와 상기 제 1 고리형상 자성재료판의 세트 내부에 제 2 고리형상 자성재료판의 세트를 배치하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 17 항에 있어서, 상기 제 1 축선과 제 2 축선을 교차시켜 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 17 항에 있어서, 상기 제 1 고리형상 자성재료판의 세트와 제 2 고리형상 자성재료판의 세트의 사이에 공극층을 개재시켜 이루어지는, 개방형 자기 실드 구 조.
제 17 항에 있어서, 상기 중심점을 통과하는 제 n 축선과 소정 각도로 교차하는 소정 간격의 복수의 평행한 평면상에 제 (n-1) 고리형상 자성재료판의 내부지름 이하의 바깥지름을 갖는 제 n 고리형상 자성재료판의 세트를 설치하여, 상기 대상 공간의 주위에 상기 제 1 고리형상 자성재료판의 세트로부터 제 n 고리형상 자성재료판의 세트까지의 n층을 배치하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 20 항에 있어서, 상기 제 n 축선과 제 (n-1) 축선을 서로 교차시켜 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 제 n 고리형상 자성재료판의 세트와 제 (n-1) 고리형상 자성재료판의 세트와의 사이에 공극층을 개재시켜 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 17 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 고리형상 자성재료판을, 얇고 가느다란 형상의 자성재료판의 군을 인접하는 자성재료판의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대는 것에 의해 고리형상으로 결합한 것으로 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1, 2, 11, 12, 15, 16, 17 항, 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성재료판을, 방향성 전자강판, 무방향성 전자강판, 퍼멀로이, 연자성강판, 아몰포스합금, 액체 급냉박대를 결정화시킨 미결정 자성재료중의 1종 또는 2종 이상의 재료제로 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
제 1, 2, 11, 12, 15, 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성 블라인드체내에 다른 재료제의 자성재료판을 포함하여 이루어지는, 개방형 자기 실드 구조.
자성재료판의 군 또는 복수의 자성재료박판이 적층된 자성재료 적층판의 군을, 각 판의 판면이 동일 평면이 되도록 각 판의 길이 방향 끝단가장자리에서 인접시키고 또한 인접하는 각 판의 끝단가장자리를 겹쳐 포개거나 또는 맞대어 열(row)형상으로 결합한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항에 있어서, 3이상의 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판을 닫힌 열형상으로 결합하여 폐자로를 형성한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판의 끝단가장자리를 3mm이하의 틈새를 개재하여 겹쳐 포갠, 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판의 열의 길이 E에 대한 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판의 끝단가장자리의 겹쳐 포개는 방향의 틈새 G의 비를 0.0025이하(G≤0.0025×E)로 한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판의 끝단가장자리의 판폭 W의 제곱 W²에 대한 겹쳐 포개는 부분의 면적 α의 비를 0.1이상(α≥0.1×W²)로 한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 자성재료판의 끝단가장자리를 3mm이하의 간격으로 맞댄 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 자성재료판 또는 자성재료 적층판의 끝단가장자리의 맞댐부에 양 끝단가장자리에 걸치는 자성재료 접속판을 거듭 겹쳐 포갠 개방형 자기 실드 구조용의 자성체 프레임.
제 26 항 또는 제 27 항의 자성체 프레임의 복수를, 각 프레임의 판면의 법선 방향으로 소정 판간격으로 겹치는 것에 의해 형성한 개방형 자기 실드 구조.
제 33 항에 있어서, 상기 소정 판간격으로 겹친 복수의 자성체 프레임에 의해 전선의 배선 덕트를 형성한 개방형 자기 실드 구조.
제 33 항에 있어서, 상기 소정 판간격으로 겹친 복수의 자성체 프레임에 의해 자기차폐공간을 형성한 개방형 자기 실드 구조.
복수의 자성재료박판을 적층하고, 길이방향 끝단가장자리의 적어도 한쪽의 적층 단면에 상기 길이방향 끝단쪽으로 돌출된 박판에 의해 요철이 형성되고, 상기 끝단가장자리의 요철의 끼워맞춤에 의해 열(row)형상으로 결합가능하게 한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성재료 적층판.
제 36 항에 있어서, 상기 길이방향 끝단가장자리의 판폭 W에 대한 상기 요철의 깊이 R의 비를 0.1이상(0.1W≤R)으로 한, 개방형 자기 실드 구조용의 자성재료 적층판.