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JP2970297B2 - 高抵抗磁気シールド材 - Google Patents

高抵抗磁気シールド材

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JP2970297B2
JP2970297B2 JP5062833A JP6283393A JP2970297B2 JP 2970297 B2 JP2970297 B2 JP 2970297B2 JP 5062833 A JP5062833 A JP 5062833A JP 6283393 A JP6283393 A JP 6283393A JP 2970297 B2 JP2970297 B2 JP 2970297B2
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貴則 遠藤
政美 三宅
浩之 今井
芳彦 土木田
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Mitsubishi Materials Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気シールド効果と加
工性に優れ、強磁場中でも発熱し難い磁気シールド材に
関する。近年、電子機器の急速な普及に伴い、磁気が原
因である機器の誤動作や相互干渉が増加し、広い分野に
おいて磁気シールドが必要とされている。例えば、電磁
調理器の底面部材、高圧線近傍の建築物の壁材、病院の
磁気断層写真室の壁材や床材、自動車の電子回路ボック
ス、小型モータのケーシング材、リニアモーターカの壁
材や床材などは磁気による影響を与えないように、また
は外部から磁気の影響を受けないように磁気ノイズをシ
ールドする必要がある。本発明はこれらの部材に最適な
磁気シールド材に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】従来、磁場から発生する不必要
な磁気を遮断する磁気シールド材としては、パーマロイ
合金板、珪素鋼板およびフェライトなどが用いられてお
り、また複合材料としては、軟磁性アモルファス合金粉
末を2枚の樹脂フィルムの間に挟み込んで張合わせた形
状のものなどが知られている。ところが、パーマロイ合
金板や珪素鋼板は電磁調理器や電磁釜などの強力な交流
磁場に設置すると、ヒステリシス損と板状内部を流れる
渦電流のために板材が発熱する問題がある。さらにパー
マロイ合金板は折り曲げや絞り加工または切断加工など
を施すと、加工部分の合金組織が歪み磁気シールド特性
が極端に低下する。これを元に戻すには加工品を1000℃
以上で焼鈍した後に非酸化性雰囲気下で徐冷しなければ
ならず、製造に手間がかかり大幅なコスト高になるなど
加工性に問題がある。またフェライト焼結体は強磁場中
で発熱しないが硬く脆いので加工性に劣る。軟磁性アモ
ルファス合金粉末を樹脂フィルム間に挟み込んだ磁気シ
ールド材は、バインダによって樹脂フィルムを張合わ
せ、その間に軟磁性粉末を介在させているために軟磁性
粉末の量が限られ、磁気シールド効果が低い。
【0003】上記磁気シールド材の他に、パーマロイ合
金粉末やセンダスト合金粉末などの金属系軟磁性粉末を
樹脂に混合した磁気シールド材、あるいはフェライト粉
末などの酸化物系軟磁性粉末を樹脂に混合した磁気シー
ルド材が知られている。ところが合金粉末などの金属系
軟磁性粉末を樹脂に配合したものは、該磁性粉末を高密
度で樹脂に充填すると該粉末が相互に接触して絶縁性が
低下し、渦電流の発生による発熱を避けることができ
ず、充填量を減らすと絶縁性は向上するが磁気抵抗も高
くなり、磁気シールド効果が低下する問題がある。また
フェライトなどの酸化物系軟磁性粉末を用いたものは発
熱を生じないものの磁気的性能が劣る。また樹脂中にセ
ンダスト合金粉末を配合した磁性材料も知られている
(特開平4-94502 号)が、これは磁芯材料として用いら
れるセンダスト合金性材料の加工性を高めることを目的
としたものであって磁気シールド材とは異なり、しか
も、磁束密度を高めるために上記合金粉末を薄片状とし
て用いているが、発熱の問題は解決されていない。
【0004】
【発明の解決課題】本発明は、従来の磁気シールド材に
おける上記課題を解決した磁気シールド材を提供するこ
とを目的とする。樹脂に軟磁性粉末を配合した磁気シー
ルド材において、該磁気シールド材を強磁場に置いたと
き、磁気シールド材が発熱する主な理由の1つは、磁束
が磁気シールド材内部の磁気シールド層を流れる際に、
該磁気シールド層に渦電流が発生するためである。この
渦電流は磁束の向き対して垂直に流れる。そこで本発明
は、磁気シールド層に絶縁層を積層することにより、磁
気シールド層に誘発される渦電流を該絶縁層によって分
断し、実質的に渦電流が流れないようにしてその発熱を
防止したものである。
【0005】
【発明の構成】本発明は、(1)軟磁性粉末が層状に配向
してなる層厚0.1〜5mmの磁気シールド層と、絶縁性
軟磁性粉末を含む非導電性の絶縁層とが樹脂中に交互に
複数積層されていることを特徴とする高抵抗磁気シール
ド材に関する。本発明の高抵抗磁気シールド材は、好ま
しくは、(2)磁気シールドを形成する軟磁性粉末がパー
マロイ合金、センダスト合金またはこれらのアモルファ
ス合金からなる平均粒径5〜300μmの鱗片状粉末で
あり、絶縁層に含まれる絶縁性粉末が平均粒径5〜50
μmのMn-Znフェライト粉末またはNi-Znフェラ
イト粉末であって、該絶縁層の層厚が0.05μm〜1mm
のものである。
【0006】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。図1は本発明に係る磁気シールド材に用いられ
る磁気シールド層の配列を示す参考例の模式的断面図で
あり、図2は本発明の磁気シールド材の積層構造の一例
を示す模式断面図である。同図において、磁気シールド
材10は、樹脂11と該樹脂11に軟磁性粉末12を均
一に分散配合させてなる複数の磁気シールド層20と非
導電性の絶縁層30とが交互に積層して形成されてい
る。樹脂の種類としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂な
どが使用条件に応じて適宜用いられる。具体的には、成
形体が剛性を必要とする場合には硬質樹脂が用いられ、
また、磁気シールド材が支持部材に張合わせて用いられ
る場合など剛性を必要としないときには軟質樹脂が用い
られる。
【0007】磁気シールド層20を形成する軟磁性粉末
12は鱗片状のものが好ましい。鱗片状の軟磁性粉末と
しては一般の軟磁性材を薄片状に偏平化した粉末であれ
ばよく、高透磁率、低保磁力を有するものが望ましい。
具体的には、パーマロイ合金、センダスト合金または鉄
およびコバルトを主成分とするアモルファス合金などが
好適である。上記軟磁性粉末は平均粒径5μm 〜300
μm 、アスペクト比(長径/厚さ比)10以上のものが
好ましい。平均粒径が5μm より小さいと粉末を樹脂中
に混合したときに磁気抵抗となる粒子間の接触点が増す
ので好ましくない。また平均粒径が300μm よりも大
きいと粉末を樹脂中に混練したときに均一に分散し難く
なる。アスペクト比が10より小さいと粉末相互の接触
面積が少なくなり磁気抵抗が増すので好ましくない。ア
スペクト比が10より大きいものは粉末相互の接触面積
が大きく磁気抵抗が小さくなる。同様の理由から、鱗片
状の軟磁性粉末が樹脂中で層状に配向していることが好
ましい。
【0008】シールド材中の上記混合粉末の割合は50
〜90重量%が好ましい。混合粉末の添加量が50重量
%より少ないと樹脂が粉末間に介在して磁気抵抗が増
す。また添加量が90重量%よりも多いと樹脂中に粉末
を含みきれず、このため極めて脆く、成形することがで
きなくなる。磁気シールド層20の層厚は、使用環境下
の磁場の強さおよび粉末の種類にもよるが、通常、0.
1〜5mmが好ましい。磁気シールド層が0.1mmより薄
いと十分な磁気シールド効果が得られず、一方、5mmよ
り厚いと渦電流が発生し易いので好ましくない。なお、
複数の磁気シールド層と絶縁層を交互に積層する場合に
は各磁気シールド層の層厚が上記範囲であれば良い。
【0009】絶縁層30は Mn-Znフェライト粉末な
どのように絶縁性軟磁性粉末を樹脂に配合したものが好
ましい。このような絶縁層を用いることにより磁気シー
ルド効果が高くしかも電気抵抗が高い磁気シールド材が
得られる。絶縁性の軟磁性粉末としては酸化物系の軟磁
性粉末であればよく、高透磁率、低保磁力を有するもの
が望ましい。具体的には、Mn-Znフェライト粉末、
Ni-Znフェライト粉末などが一般に用いられる。該
絶縁性粉末の大きさは平均粒径5〜50μm のものが好
ましい。平均粒径が50μm より大きいと樹脂中で鱗片
状粉末の間に分散するのが難しくなる。また粒径が5μ
m より小さい場合も粉末の凝集が起こり、同様に鱗片状
粉末の間に分散し難くなる。上記絶縁層30の層厚は
0.05μm〜1mmが好ましい。絶縁層30が0.05μm
よりも薄いと安定した絶縁効果が期待できず、また1m
mよりも厚いと次シールド材全体が厚くなり加工性が悪
くなるので好ましくない。
【0010】本発明の磁気シールド材は、以上のように
樹脂の内部に磁気シールド層20と絶縁層30を設けた
ものであり、具体的には、図示するように、磁気シール
ド層20と絶縁層30とが交互に複数回積層したもので
ある(図2)。本発明の磁気シールド材は、その内部に磁
気シールド層に沿って絶縁層が設けられているので、磁
束が磁気シールド層を流れる際に、磁束の向きと垂直の
方向に誘発される渦電流が絶縁層によって分断され、そ
の流れが妨げられるので実質的に渦電流が生じない。従
って渦電流に起因する発熱が防止される。
【0011】上記磁気シールド材は、鱗片状の軟磁性粉
末を樹脂中に均一に混練し分散させた後にプレス成形に
よりシート状に加工して磁気シールド層用樹脂シートを
形成し、これを絶縁層となる非導電性樹脂シートと積層
し一体化することによって形成することができる。ま
た、鱗片状の軟磁性粉末と樹脂との混合物を絶縁層樹脂
シートの表面に塗布して磁気シールド層を形成してもよ
く、さらに該磁気シールド層の表面に樹脂シートを設け
てもよい。また絶縁層として絶縁性軟磁性粉末を配合し
たものを用いる場合には、絶縁性軟磁性粉末を樹脂中に
均一に混練し分散させたものをシート状に加工して上記
磁気シールド層用樹脂シートと積層してもよく、または
この混練物を磁気シールド層の表面に塗布して絶縁層を
形成してもよい。なお、この成形過程において、樹脂と
粉末との混合物をプレス加圧し、または磁気を加えるこ
とにより樹脂中に含まれる鱗片状軟磁性粉末を層状に配
向することができ、磁気シールド効果の高い磁気シール
ド材を得ることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。なお、実施例
1,2は本発明の基本構造である磁気シールド層と絶縁
層の積層構造を示す参考例であり、実施例3,4はこの
積層構造に基づき、磁気シールド層と絶縁性粉末を含む
絶縁層とを積層した本発明の高抵抗磁気シールド材を示
す実施例である。 実施例1(参考例) 鱗片状のFe系軟磁性合金粉末(平均長径15μm,平均短
径7μm,平均厚さ0.5μm)と塩化ビニル樹脂を重量比で
75:25の割合で混合し、2本ロールを用いて混練し
た後に混練物をシート状に射出成形した。このシートを
プレスにて0.5mmの厚さに成形して磁気シールドシート
を得た。一方、上記軟磁性粉末を含有しない塩化ビニル
樹脂を厚さ0.3mmのシート状に成形して絶縁シートを得
た。該絶縁シート3枚と上記磁気シールドシート4枚を
交互に重ね、ロールミルで圧着接合して厚さ2.9mmの磁
気シールド積層材を得た(試料1)。この磁気シールド材
について、図3に示す測定装置30により、その磁気シ
ールド特性を測定した。装置30は基台31、支柱3
2、アーム33よりなるスタンドを有し、該スタンドの
上に昇降手段41、載置台42が設けられており、載置
台42の上に載せた箱43の中に強度既知の磁石44が
装入されている。また磁気強度検出器50の検知端51
が上記アーム33に上下動可能に支持され、その先端が
上記磁石44に臨むように設置されている。試料60は
上記箱43の上に置かれ、検知端51の高さを変えて検
出器50が適確な値を示すように磁石44と検出端51
との距離を調整する。上記箱43の上面に磁気シールド
材(試料1)を置き、検出器50によって磁気強度を測定
する。本実施例では初期磁気強度として100ガウス、
80ガウス、60ガウス、40ガウス、20ガウスの位
置に検出端51を設置し、試料1によって遮蔽された磁
気強度を測定した。また比較のため、上記絶縁性シート
を積層せずに磁気シールドシートからなる厚さ2mmの磁
気シールド材(試料2)を製造し、試料1と同一の方法で
その磁気シールド効果を測定した。表1がその結果であ
る(単位はガウス)。表1に示すように、試料1と試料2
はほぼ同等の遮蔽効果を達成している。
【0013】
【表1】 磁場強度(G) 100 80.0 60.0 40.0 20.0 試料1(G) 29.0 25.9 21.2 15.1 8.3 試料2(G) 28.6 25.2 20.8 14.9 8.0
【0014】実施例2 市販されている電磁調理器を用い、その裏側に誘導加熱
コイルから2mm離れた位置に上記磁気シールド材(試料
1、2)を装着し、加熱時間ごとの各磁気シールド材の
温度を表面温度計によって測定した。この結果を表2に
示した。この結果から明らかなように、本実施例に係る
絶縁層を有する試料1は従来の鱗片状粉末のみを配合し
た試料2に比べて発熱量が半減しおり、顕著な発熱防止
効果を達成している。
【0015】
【表2】 加熱時間(分) 0 2 4 6 8 10 試料1(℃) 22.0 27.8 32.6 36.3 41.5 43.5 試料2(℃) 22.0 51.2 65.4 73.4 77.2 84.0
【0016】実施例3 鱗片状のFe系軟磁性合金粉末(平均長径 15 μm 、平
均短径 7μm 、平均厚さ 0.5μm )と塩化ビニル樹脂を
重量比で75:25の割合で混合し、2本ロールを用い
て混練した後に混練物をシート状に射出成形した。この
シートをプレスにて 0.5mmの厚さに成形して磁気シール
ドシートを得た。一方、Mn-Zn フェライト絶縁性軟磁性
粉末(平均粒径15μm )を混合した塩化ビニル樹脂(粉
末75wt%-樹脂25wt% )を厚さ0.3mm のシート状に成形し
て絶縁シートを得た。該絶縁シート3枚と上記磁気シー
ルドシート4枚を交互に重ね、ロールミルで圧着接合し
て厚さ2.9mm の磁気シールド積層材を得た(試料3)。
この磁気シールド材について実施例1と同一の方法で磁
気シールド効果を測定した。この結果を表3に示した
(単位はガウス)。
【0017】
【表3】 磁場強度(G) 100 80.0 60.0 40.0 20.0 試料3(G) 22.3 20.1 17.3 11.0 6.1
【0018】実施例4 実施例3で得た磁気シールド材(試料3)について、実
施例2と同一の方法で磁界中の発熱量を測定した。この
結果を表4に示した。表3および4に示すように、本実
施例の磁気シールド材は高い磁気シールド効果を有しな
がら発熱量は半減しており、優れた発熱防止効果を達成
している。
【0019】
【表4】 加熱時間(分) 0 2 4 6 8 10 試料3(℃) 22.0 30.2 35.1 37.9 42.2 44.0
【0020】
【発明の効果】本発明の磁気シールド材は従来のシール
ド材よりも磁気シールド効果が格段に大きく、また強磁
場においても発熱しない実用性の高い磁気シールド材で
ある。また樹脂の種類を使用目的に応じて用いることに
より加工性に優れた磁気シールド材を得ることができ
る。一例として熱可塑性樹脂を用いることにより一定の
形状に曲げ加工することができ、加工部分の粉末は磁気
歪を生じないので磁気特性が低下しない。従って、現場
合せの施工を行うことができるなど施工性に優れる利点
を有する。また熱硬化性樹脂を用いた場合にも同様に施
工箇所に応じて加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る磁気シールド材の模式的断面図
【図2】 本発明に係る磁気シールド材の模式的断面図
【図3】 実施例に用いた磁気強度測定装置の概略図
【符号の説明】
10−磁気シールド材 11−樹脂 12−鱗片状軟磁性粉末 20−磁気シールド層 30−絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 浩之 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社新素材開発センタ ー内 (72)発明者 土木田 芳彦 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社新素材開発センタ ー内 (56)参考文献 特開 昭59−119900(JP,A) 特開 昭63−305600(JP,A) 特開 平2−42798(JP,A) 特開 平5−95197(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 9/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟磁性粉末が層状に配向してなる層厚0.
    1〜5mmの磁気シールド層と、絶縁性軟磁性粉末を含む
    非導電性の絶縁層とが樹脂中に交互に複数積層されてい
    ることを特徴とする高抵抗磁気シールド材。
  2. 【請求項2】 磁気シールドを形成する軟磁性粉末がパ
    ーマロイ合金、センダスト合金またはこれらのアモルフ
    ァス合金からなる平均粒径5〜300μmの鱗片状粉末
    であり、絶縁層に含まれる絶縁性粉末が平均粒径5〜5
    0μmのMn-Znフェライト粉末またはNi-Znフェ
    ライト粉末であって、該絶縁層の層厚が0.05μm〜1
    mmである請求項1の高抵抗磁気シールド材。
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