永久磁石磁場シールド、交流磁場シールド

空間の特定の領域で永久磁石または交流による低周波交流磁場の磁場の強さを弱めるには、次を使用します。 磁気シールド… アプリケーションによって非常に簡単にシールドされる電界と比較して ファラデーセル、磁場を完全に遮蔽することはできず、特定の場所である程度弱めることしかできません。

実際には、科学研究、医学、地質学、宇宙や核エネルギーに関連する一部の技術分野では、非常に弱い磁場が遮蔽されることがよくあります。 誘導 1 nT を超えることはほとんどありません。

私たちは、広い周波数範囲にわたる永久磁場と変動磁場の両方について話しています。たとえば、地球の磁場誘導は平均して 50 μT を超えません。このような磁場は、高周波ノイズとともに、磁気シールドによって減衰しやすくなります。

パワー エレクトロニクスや電気工学 (永久磁石、変圧器、高電流回路) における漂遊磁界のシールドに関しては、多くの場合、磁界を完全に除去しようとするのではなく、磁界の重要な部分を局所的に特定するだけで十分です。 強磁性シールド — 永久磁場および低周波磁場をシールドするため

磁場を保護する最初の最も簡単な方法は、 円柱、シート、または球の形の強磁性シールド（本体）の使用。 このようなシェルの材質は次のとおりである必要があります 高い透磁率 と 低い保磁力.

このようなシールドが外部磁場に置かれると、シールド自体の強磁性体の磁気誘導がシールド領域内よりも強くなり、誘導はそれに応じて低くなります。

中空円筒の形のスクリーンの例を考えてみましょう。

この図は、強磁性スクリーンの壁を貫通する外部磁場の誘導線がその内部およびシリンダーキャビティ内で直接太くなり、したがって誘導線がより希薄になることを示しています。つまり、シリンダー内の磁場は最小限のままになります。必要なエフェクトを高品位に演奏するために、透磁率の高い強磁性材料が使用されます。 パーマロイドまたはミューメタル.

ちなみに、画面の壁を厚くするだけでは品質を向上させることができません。はるかに効果的なのは、シールドを構成する層間にギャップのある多層強磁性シールドです。この場合、シールド係数は個々の層のシールド係数の積に等しくなります。つまり、多層シールドのシールド品質は、シールドの効果よりも優れています。上層の合計に等しい厚さの連続層。

多層強磁性スクリーンのおかげで、さまざまな研究用に磁気シールドされた部屋を作成することが可能です。この場合、このようなスクリーンの外層は強磁性体で作られており、高い誘導値で飽和しますが、内層はミューメタル、パーマロイド、メトグラスなどで作られています。 — より低い磁気誘導値で飽和する強磁性体から。

銅シールド — 交流磁場をシールドします。

交流磁場をシールドする必要がある場合は、次のような導電性の高い材料が使用されます。 ハニー.

この場合、外部磁場の変化により、保護されたボリュームの空間を覆う導電性スクリーン内に誘導電流が誘導され、スクリーン内のこれらの誘導電流の磁場の方向は外部磁場の反対になります。 、このようにして保護が構成されます。したがって、外部磁場は部分的に補償されます。

さらに、電流の周波数が高くなるほど、シールド係数も高くなります。したがって、より低い周波数の場合、さらに一定の磁場では、強磁性スクリーンが最適です。

ふるい係数 K は、交流磁場の周波数 f、スクリーンのサイズ L、ふるいの材料の導電率、およびその厚さ d に応じて、次の式で近似的に求めることができます。

超電導スクリーンの応用

ご存知のとおり、超伝導体は磁場をそれ自体から完全に遠ざけることができます。この現象は次のように知られています マイスナー効果… によると レンツの法則、磁場の変化 超伝導体の中で 誘導電流を生成し、その磁場によって超電導体内の磁場の変化を補償します。

通常の導体と比較すると、超電導体では誘導電流が弱まらないため、無限（理論上）長時間にわたって磁気補償効果を発揮することができます。

この方法の欠点は、コストが高いこと、材料が超電導状態に遷移する前にスクリーン内に残留磁場が存在すること、および超電導体の温度に対する敏感性が考えられます。この場合、超伝導体の臨界磁気誘導は数十テスラに達する可能性があります。

アクティブ補償を備えたシールド方式

外部磁場を低減するために、特定の領域がシールドされるべき外部磁場と大きさは等しいが方向が反対の追加の磁場を特別に生成することができる。

これは実装によって実現されます 特殊補償コイル（ヘルムホルツコイル） — コイル半径の距離だけ離れた、同軸上に配置された一対の同一の通電コイル。このようなコイル間では、かなり均一な磁場が得られます。

特定の領域のボリューム全体を補償するには、特定のタスクに従って配置されるこのようなコイルが少なくとも 6 つ (3 ペア) 必要です。

このような補償システムの一般的な用途は、電気ネットワークによって生成される低周波障害 (50 Hz) に対する保護や、地磁気のシールドです。

通常、このタイプのシステムは磁場センサーと連携して動作します。シールドで囲まれた体積全体のノイズとともに磁場を低減する磁気シールドとは異なり、補償コイルを使用したアクティブ保護により、調整された局所領域でのみ磁気外乱を除去できます。

スクリーンとセンサーの振動は、振動するスクリーン自体からさらなる磁気干渉の発生に寄与するため、磁気干渉防止システムの設計に関係なく、それぞれのシステムには防振保護が必要です。