具有开口的磁屏蔽结构及用于此的磁材料框架

摘要

一种具有开口的磁屏蔽结构，所述结构包括：多个类似的磁百叶窗状件主体2，每个百叶窗状件主体2具有一个假设百叶窗状件芯平面F，和以磁屏蔽所需的距离d彼此间隔的多个磁性材料板条1，每个板条1在其纵向中央轴C处与百叶窗状件芯平面F相交，板条的纵向中心轴被定向实质上在百叶窗状件芯平面F上彼此平行。通过板条末端部分的重叠或邻接，将每个百叶窗状件主体2中的每个板条1连续连接到相邻百叶窗状件主体2b的相应板条1，百叶窗状件主体2a，2b被连接成一排，从而，百叶窗状件主体2a，2b的百叶窗状件芯平面Fa，Fb被如此连接以确定连续磁屏蔽平面，而每个百叶窗状件主体2a，2b中相邻板条1之间的空间d形成磁屏蔽结构中的开口。优选地，三个或更多个磁百叶窗状件主体2被连接成一排以形成闭合磁通路。百叶窗状件主体2a，2b可被并排地堆叠，以便百叶窗状件芯平面Fa，Fb彼此平行，而每个百叶窗状件主体2a，2b中的板条的中央轴的方位被选择以便最优地衰减穿过磁屏蔽结构的磁场。

说明书

技术领域

本发明涉及具有开口的磁屏蔽结构，而更具体地讲，本发明涉及允许空气和光通过的、屏蔽磁场的磁屏蔽结构。

背景技术

诸如铁路系统的主变电站的输送大DC电流的城市电站，需要具有用于防止由于流经其中的大DC电流而过强电磁场散发进入环境的主动磁场屏蔽。另一方面，位于电气化铁路轨道或供电线附近的房屋需要具有防止户外磁噪声进入室内的被动磁屏蔽，以便保持房屋内部清净。室外和环境磁噪声是由于铁轨或馈电线的电流。近年来，使用强磁场的多种机器被安装在室内，例如在办公楼内的医务设施中的MRI(核磁共振成像)设备。在具有强磁场的室内机器的情况中，同时需要主动和被动屏蔽。这样的原因在于：室外人们和设备必需得到保护防止诸如MRI的强室内磁场的不良效果，同时室内机器本身也必需得到保护防止环境磁噪声以保证其适当的性能。

利用用于主动磁屏蔽的典型传统方法，包含要屏蔽的磁通量发生源的空间被具有高导磁率D的磁性材料板(以下，具有高导磁率μ的磁性材料被简单地称作“磁性材料”)紧密包围，以便将磁通量限制在其内部。例如，专利文献1有关经馈电电缆和回流电缆的铁路变电站馈电DC电源，其公开了一种磁屏蔽方法，其通过并排安装馈电电缆和回流电缆的特定部件，以消除由于馈电电缆和回流电缆的所述特定部件中电流相互之间的磁通量，同时由磁性材料板制成的电缆槽包围电缆的其余部件的所需部分以抑制由于电缆的所述部分中的电流在电缆管道外部的磁通密度。在使用MRI装置的医疗设施的情况中，必需防止MRI装置对诸如附近携带心脏脉冲产生器的人和附近医疗仪器的周围环境的不良影响。为此，例如通过将磁性材料板应用于侧壁、房顶和地板的整个范围或一部分，提供对容纳MRI装置的房间(MRI房间)的磁屏蔽，以将MRI房间外部的磁通密度保持在0.5mT或更低。

在传统的被动磁屏蔽的情况中，也典型地利用磁性材料板紧密地包围要屏蔽的空间，以防止外部磁通量进入该空间。例如，安装办公自动化(OA)设备的办公室内的特定房间(OA房间)具有由磁性材料板覆盖的板和侧壁，以防止在OA房间外、室内或室外产生的磁噪声或磁通量进入OA房间。原则上，OA房间可以在六个表面：四个侧面和天花板和地板处屏蔽。然而，如果仅需要对楼下电源的屏蔽，通过将磁性材料板仅应用于诸如OA房间地板的选定地板区域，就能够提供有限程度的保护。专利文献2和3公开了通过使用多层磁性材料板或通过利用由专用磁性材料制成的装填物填充磁性材料板的接合处而提高磁屏蔽效果的技术。专利文献4公开了一种通过使用电磁钢板沿这种开口的边缘形成封闭的磁通路，防止磁通量从磁屏蔽房间的开口泄露的方法。

[专利文献1]

日本专利公开第2001-231161号。

[专利文献2]

日本专利公开第1993-327263号。

[专利文献3]

日本专利公开第1995-273484号。

[专利文献4]

日本专利公开第1996-264350号。

[专利文献5]

日本专利公开第1996-288688号。

[专利文献6]

日本专利公开第2002-164686号。

发明内容

本发明将解决的技术问题

最传统的磁屏蔽方法，不管是主动或被动式的，均基于其中被屏蔽的空间的外周壁由与其平行的磁性材料板覆盖(有时被称作“紧密封闭类型”的屏蔽)，而空气和光不能穿过屏蔽的外周壁的结构。尽管使用了这种紧密封闭类型的屏蔽，很难实现如磁性材料板本身的性能所预期的包围MRI、OA或其它类型装置的壁需要的高水平保护。例如，如专利文献1提出的，如果根据“紧密封闭类型”屏蔽的原理，制造由磁性材料板形成的除电缆通路外没有任何开口的电缆槽，槽内部在夏季会变得很热，而可能导致对其中电缆的绝缘性的损坏。在MRI房间和OA房间的情况中，对天花板或侧壁的“紧密封闭类型”的屏蔽会妨碍空调系统的习惯设计。专利文献5提出了一种用于超净室的通风类型的磁屏蔽单元，但该文献没有示出所提出的磁屏蔽单元的效果。考虑到该文献基于传统的屏蔽理论(段落0009和图9和图10)，所提出的磁屏蔽效果可以确实地认为是传统水平的。此外，专利文献5的结构需要过滤器框架和在相邻磁屏蔽HEPA过滤器之间屏蔽填料的连接，这种连接趋向于使屏蔽单元复杂化和成本高。

另一方面，本发明人开发了一种用于磁屏蔽的新方法并将其在专利文献6中进行了公开。在磁屏蔽的新方法中，多个磁性材料板条以百叶窗状件或百叶窗中板条叠放的方式排列，而磁性材料板条的横断面面积(Sm)与板条的相对导磁率(μ_s)的乘积(Sm·μ_s)与相邻板条之间间隙的横断面面积(Sa)的比被选择大于1{(Sm·μ_s)/Sa＞1}，为此，在排列的类似百叶窗状件或类似百叶窗板条的相对表面之间产生磁通量密度的衰减，利用这种磁性材料板条的类似百叶窗状件或类似百叶窗的排列(以后被称作“磁性百叶窗状件主体”或“磁百叶窗状件”或“百叶窗状件”，也可被称作“磁性百叶窗主体”)，可以取得具有用于空气和光通过的开口的磁屏蔽结构，而具有实质上与“紧密封闭类型”屏蔽的同样效果的磁屏蔽。此外，为取得与“紧密封闭类型”屏蔽同样的屏蔽效果，可以期望磁性百叶窗状件可以提供一种更经济和有效设计的磁性屏蔽结构。

最近，通过使用诸如SQUID(超导量子干涉设备)的超导传感器技术的测量人体的磁性仪器已被用于医疗设施。在超导业中，已开发了诸如电子束曝光设备的对磁场敏感的设备。为简化安装这种SQUID或敏感设备的房间的结构，需要提供高度磁屏蔽并允许空气和光通过其中的磁屏蔽结构。如果磁百叶窗状件能够提供高度的磁场屏蔽，则它就可以用于低成本建设满足上述需求的磁屏蔽结构。

因此，本发明的一个目的在于提供一种具有开口的磁屏蔽结构，和用于建设这种结构的磁材料框架，屏蔽结构可提供高度磁屏蔽，而同时允许空气和光通过。

发明的技术解决方案

首先，为确定由成排连接的多个百叶窗状件(下文有时被称作“纵向连接百叶窗状件排16”)组成的一排磁百叶窗状件的效果，发明人针对沿特定方向的磁场进行了实验。参照图1(A)，八个磁材料板条1(由晶粒取向电工钢板制造并具有与板中晶粒的可容易磁化方向对齐的长度方向)，每个板条的厚度为0.35mm、宽度为25mm而长度为300mm，它们沿相同方向以相邻板条之间d＝30mm的间隔，沿厚度方向一个在另一个上方地被重叠，以形成百叶窗状件2a。另两个百叶窗状件2b和2c以与第一百叶窗状件2a相同的方式形成。如图1(B)所示，通过连续连接百叶窗状件的相应的板条1，三个百叶窗状件2a，2b和2c被连接成一排，以制成侧向U形的纵向连接的百叶窗状件排16(具有280mm×280mm×280mm的内部体积)。在图1(B)的纵向连接的百叶窗状件排16中，通过邻接其末端边缘，百叶窗状件2的连续相邻板条1被连接。如图1(C)所示的另一个U形纵向连接的百叶窗状件排16(具有280mm×280mm×280mm的内部体积)以与图1(B)的第一百叶窗状件排16的方式相同的方式制成，除了连续相邻板条1通过重叠其面对的末端部分5被连接(参见图4(A))外。为了进行比较，使用晶粒取向的电工钢板准备了三个厚度为0.35mm的280mm×280mm正方形磁性材料屏蔽板20a、20b和20c(以后被称作“实心屏蔽板”)，以产生如图1(D)所示的侧向U形的“紧密封闭型”磁屏蔽单元21。用于“紧密封闭型”磁屏蔽单元21(以后有时被称作“实心屏蔽板21”)的磁性材料的重量实质上与图1(B)和图1(C)的纵向连接的百叶窗状件排16的相同。

三个屏蔽主体样本(即，图1(B)和图1(C)的两个纵向连接的百叶窗状件排16和图1(D)的实心屏蔽单元21)的每一个被逐一放置在图15(A)的环形线圈L(诸如赫尔姆霍茨(Helmholtz)线圈)的中央，而将纵向连接的百叶窗状件排16的百叶窗状件2a或实心屏蔽单元21的实心屏蔽板20a与线圈L的平面平行放置。AC电流沿图15(A)的箭头I所示的方向被施加到线圈L，以便沿箭头M所示方向，形成穿过百叶窗状件排16的百叶窗状件2a或实心屏蔽单元21的实心屏蔽板20a的中央部分的磁场。磁传感器9(例如，磁强计)被放置在如图15(A)所示的样本的内部。基于依μT测量的磁通密度B，通过使用公式(1)中的如下比例，计算了每个样本16和21的屏蔽系数S。表1显示了根据如此测量和计算的屏蔽系数S的值的实验的结果的例子。在实验中，环形线圈L中的电流为0.1A。

从表1的实验结果能够看出：由三个百叶窗状件2a，2b，2c制成的图1(B)的纵向连接百叶窗状件排16显示了可与由三个实心屏蔽板20a，20b，20c制成的图1(D)的实心屏蔽单元21比拟的屏蔽效果(以后被称作“屏蔽性能”)，而通过重叠纵向相邻的百叶窗状件2的相应板条1的部分5制成的图1(C)的纵向连接百叶窗状件排16显示了比图1(D)的实心屏蔽单元21的更高的屏蔽性能。纵向连接百叶窗状件排16能够应用于将屏蔽的几乎任意形状的对象。通过将纵向连接百叶窗状件排16应用到将被屏蔽的各种表面，发明人重复进行类似的实验并测量了屏蔽系数S的值。结果，发现：与传统的实心屏蔽单元21相比，使用约相同数量的磁性材料，纵向连接的百叶窗状件排16能够提供更高的屏蔽性能。通过将DC电流施加到图15(A)的线圈，关于DC磁场M的类似发现得到了确认。

表1

  屏蔽结构类型 屏蔽系数S  纵向连接的百叶窗状件  排，邻接  图1(B)  1.8  同上，重叠  图1(C)  2.2  紧密封闭类型的屏蔽结构  图1(D)  1.8

接下来，发明人注意到：通过并排堆叠磁性百叶窗状件2能够取得改进的磁性屏蔽性能，并且发明人还进行了一系列的实验以检验：对于均匀定向的磁场，百叶窗状件2的屏蔽性能如何根据堆叠而变化。在测试中，四个百叶窗状件2使用PC坡莫合金制成，并且它们被如图3(A)所示被连续连接成纵向连接的百叶窗状件排16。此外，四个其它的百叶窗状件2由相同的材料制成，独立制造的四个百叶窗状件2的每一个与图3(A)的纵向连接的百叶窗状件排16的每侧百叶窗状件2分别侧向堆叠，即右侧百叶窗状件2、前侧百叶窗状件2、左侧百叶窗状件2和后侧百叶窗状件2。图8(C)显示了图3(A)的纵向连接百叶窗状件排16的一个侧百叶窗状件2(显不为2b)，其中显示了分别制造的百叶窗状件2(显示为2a)侧向堆叠到其上之后的情况。在图8(C)中，第一百叶窗状件2a的百叶窗状件芯平面(core plane)Fa和第二百叶窗状件2b的百叶窗状件芯平面Fb被相互平行设置，而两个堆叠百叶窗状件2a，2b的板条1沿不同方向定位，即如图8(C)所示在百叶窗状件2a中垂直，而在百叶窗状件2b中水平。或如图3(A)所示的纵向连接百叶窗状件排16或如图8(C)所示第二百叶窗状件2被堆叠到其上的纵向连接百叶窗状件排16，被放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分，而其一个百叶窗状件2被放置与线圈L的平面平行。通过如箭头I所指示施加合适的AC电流，如图15(A)所示，在线圈L的中央处产生通量密度100μT的磁场M。磁传感器9被放置在百叶窗状件排16内部，并通过传感器9测量通量密度B的变化。对于无第二百叶窗状件的单层百叶窗状件2(参见图3(A))和具有第二百叶窗状件(参见图8(C))的双层百叶窗状件2的情况，基于测量的通量密度B，计算了百叶窗状件排16的上述屏蔽系数S。表2显示了这种实验和计算的结果。

表2

  序号  层数  板条方位 屏蔽系数S  内层  外层  1  1  -  水平  11  2  -  垂直  11  3  水平  -  12  4  垂直  -  12  5  2  水平  水平  22  6  垂直  垂直  22  7  垂直  水平  27  8  水平  垂直  27

在表2中，栏“内层”是指位置比“外层”更接近传感器9的百叶窗状件2。表2中的“垂直”意味着百叶窗状件2中的板条1的纵向中央轴C的方位是垂直的(参见图8(A))，“水平”意味着百叶窗状件2中的板条1的纵向中央轴C的方位是水平的(参见图8(B))。从表2可以看到：与具有单层百叶窗状件2的纵向连接排16相比，类似的双层百叶窗状件2排16具有被极大改进的屏蔽性能。将表2的第1-4项与表2的第5-8项进行比较。此外，对于双层百叶窗状件2，屏蔽性能受到每个百叶窗状件2的板条1的方位相当大的影响(将表2的第5，6项与第7，8项进行比较)。然而，对于单层百叶窗状件2，屏蔽性能未受到板条1的方位的本质影响(见表2的第1-4项)。

发明人重复对改变内和外百叶窗状件层中板条1的方位时图8(C)的双层百叶窗状件2(以后有时被称作“侧向连接百叶窗状件单元3”或“堆叠单元3”)的屏蔽系数进行了实验，并发现：对于给定磁场M，通过选择将堆叠的百叶窗状件2的层的适合数量和百叶窗状件2的每层中的适合的板条方位(参见表2的第7，8项)，单元3的屏蔽系数S能够被优化或最优化。发明人证实了对于DC磁场M的类似发现。也就是，对于将屏蔽的给定磁场，通过以排与/或层连接与/或堆叠上述百叶窗状件2，可以构造具有开口和合适屏蔽性能的合适的磁场屏蔽结构。基于上述发现，作为进一步实验和开发的结果，完成了本发明。

如图1所示，从一个方面，根据本发明的具有开口的磁屏蔽结构，包括多个类似的磁百叶窗状件主体2，每个百叶窗状件主体2具有假想的百叶窗状件芯平面F和彼此间隔磁屏蔽所需的距离d的多个磁性材料板条1，每个板条1在其纵向中央轴C(见图1(A))处与百叶窗状件芯平面F相交，并且板条1的纵向中央轴C的方位实质上在百叶窗状件芯平面F上彼此平行。通过板条末端部分的重叠或邻接，将每个百叶窗状件主体2中的每个板条1连续连接到相邻百叶窗状件主体2的相应板条1，百叶窗状件主体2被连接成一排，从而，百叶窗状件主体2的百叶窗状件芯平面F被如此连接以确定连续磁屏蔽平面(图1中的Fa+Fb+Fc)，而每个百叶窗状件主体2中相邻板条1之间的空间d形成磁屏蔽结构中的开口。优选地，如图3(A)所示，三个或更多个(图3(A)中为四个)磁百叶窗状件主体2被连接成一排以形成闭合磁通路。

如图8所示，从本发明的另一个方面，根据本发明的磁屏蔽结构，包括：多个磁百叶窗状件主体2，其被并排地堆叠以便侧向邻接的百叶窗状件主体2的百叶窗状件芯平面F彼此平行，而每个百叶窗状件主体2的板条1的纵向中央轴C的方位被选择以便最优地衰减穿过磁屏蔽结构的磁场，而每个百叶窗状件主体2中的相邻板条1之间的空间形成磁屏蔽结构中的开口。优选地，侧向相邻百叶窗状件主体2中的板条1的纵向中央轴C的方位被选择以便相互交叉。发明人发现：通过选择两种百叶窗状件主体2a，2b中的板条1的方位(即其纵向中央轴C的方位)以便彼此交叉，能够最大化两种平行磁百叶窗状件主体2a，2b的侧向堆叠百叶窗状件单元3的屏蔽性能，如表2中的第7和8项。发明人也发现：在侧向堆叠的百叶窗状件单元3中的两个百叶窗状件主体2a，2b之间的空气间隔4的插入可以帮助单元的屏蔽性能的改进。

参照图9和10，通过板条末端部分的重叠或邻接，连续连接相邻堆叠单元3中的相应的百叶窗状件主体2的每个板条1，多个类似地侧向堆叠的百叶窗状件单元3A，3B连接成一排。优选地，如图11所示，三个或更多个侧向堆叠百叶窗状件单元3被连接成封闭排以形成闭合磁通路。

此外，参照图2，通过重叠多个磁性材料框架6，能够制成诸如纵向连接百叶窗状件排16的磁屏蔽结构。本发明的磁屏蔽结构的磁性材料框架6包括多个或者平面磁性材料板条1或层积磁性材料板1(参见图7，通过多个薄磁性材料板18一个在另一个上面层积形成)，当通过重叠或边缘到边缘邻接，并置其纵向末端边缘和连接邻接板条1的末端部分时，通过对齐板条1成一排，磁性材料板1实质在与板条本身相同的平面中而连接成一排16。优选地，通过将三个或更多个分别准备的板条1连接成一个封闭排，形成每个磁性材料框架6，以提供封闭的磁通路。更优选地，板条1被制成层积结构并配置沿其纵向方向具有突起和凹陷的至少一个如此成型的末端边缘表面，以便通过紧密接合其成型末端边缘，连续连接多个相邻板条，多个这种板条1能够连接成排。在板条1的优选形式中，从突起的顶部算，其末端边缘上的凹陷的深度R不小于板条末端边缘的宽度W的十分之一(R≥0.1W)。

如图2、4或6所示，多个磁性材料框架6可以给定的板条之间的距离d沿每个框架6的法线方向一个在另一个上面地重叠，以便形成如图1(B)，1(C)或3(A)所示的具有开口的磁屏蔽结构。尤其参照图3(A)，通过重叠框架6形成的这种磁屏蔽结构的内部空间可以为电线槽或磁屏蔽空间。

本发明的有利效果

由于该结构包括纵向连接或侧向堆叠的磁性百叶窗状件并具有由百叶窗状件的板条之间空间形成的开口，根据本发明的磁屏蔽结构可以产生如下突出效果。

(1)允许空气和光通过的同时，实现与传统紧密封闭类型的屏蔽单元相同或更强的磁屏蔽性能。

(2)上述结构的磁性百叶窗状件能够不泄露通量地相互连接，以加强屏蔽性能。

(3)与现有技术同样的磁屏蔽性能能够以比现有技术更少的磁性材料取得。

(4)通过磁性百叶窗状件的侧向堆叠以形成堆叠单元而局部加强磁屏蔽能够。

(5)通过将空气间隙插入磁性百叶窗状件的堆叠层之间，磁屏蔽性能能够进一步提高。

(6)与空气通路结合的磁屏蔽能够使用空调，屏蔽和防止包围的内部材料的内部热衰退。

(7)结合可见度的磁屏蔽实现了对设备的更容易的维护和控制和病人友好的看护。

(8)响应磁噪声源随时间的推移的变化，磁屏蔽能够容易和经济地进行修改。

(9)传统水平的磁屏蔽能够以比以前更小的材料、更轻的重量和更低的成本提供。

附图说明

图1显示了本发明的纵向连接的百叶窗状件排的两个实施例和现有技术屏蔽结构的一个实例的示意透视图；

图2是显示用于屏蔽结构中的根据本发明的磁性材料框架的四个实例的示意图；

图3是形成封闭磁通路的纵向连接百叶窗状件排的一个实施例的示意透视图；

图4显示了形成封闭磁通路(环形磁性材料板)的典型磁性材料框架；

图5显示了用于连接产生不同屏蔽性能的连接板条末端部分的不同方法；

图6显示了通过连接四个板条形成封闭磁通路的三种不同方法；

图7是显示在末端边缘表面处具有突起和凹槽的本发明的层压磁性材料板条的实例的示意图；

图8显示了本发明的侧向堆叠的百叶窗状件单元的实施例的示意透视图；

图9是沿垂直方向连接的两个侧向堆叠的百叶窗状件的透视图；

图10是沿水平方向连接的两个侧向堆叠的百叶窗状件的透视图；

图11是使用形成封闭磁通路的两组纵向连接百叶窗状件排的一个实施例的示意透视图；

图12是使用形成封闭磁通路的三组纵向连接百叶窗状件排套筒式磁屏蔽结构的基本原则的透视图；

图13显示了用于建设图12的套筒式磁屏蔽结构的方法；

图14显示了图12的套筒式磁屏蔽结构的实用实施例；

图15是显示测量屏蔽结构的屏蔽性能的方法的示意图；

图16是显示纵向连接百叶窗状件的屏蔽性能的曲线图；

图17是显示用于连接的邻接板条末端边缘中的空间量与屏蔽性能之间关系的曲线图；

图18是显示用于连接的重叠板条末端部分中间隙G的量与屏蔽性能之间关系的曲线图；

图19是显示由重叠板条制成的纵向连接排的屏蔽性能与由重叠板条制成的每排的长度E与重叠板条中的间隔G的比率之间的关系的曲线；

图20是显示由重叠板条制成的纵向连接百叶窗状件排的屏蔽性能与重叠率(α/W²，α为重叠面积，W为板长宽度)之间的关系的曲线；

图21是显示其中使用图6的一种连接方法的纵向连接百叶窗状件排的屏蔽性能的曲线图；

图22显示了说明本发明的屏蔽结构与现有技术屏蔽结构的屏蔽性能的图；和

图23显示了一个具有开口的磁屏蔽电缆导管的实例。

符号说明

1：磁性材料板条

2：百叶窗状件主体；

3：侧向堆叠的百叶窗状件单元

4：空气间隙层

5：重叠部分；

6：磁性材料框架

7：磁性材料框架组

8：磁性材料跨接板

9：磁性传感器

10：热绝缘体40

11：通风孔

12：空调

13：空气通路

14：墙壁

16：纵向连接百叶窗状件排

18：磁性材料薄板

20：磁性材料板(实心屏蔽板)

21，22：紧密封闭型屏蔽结构(实心屏蔽单元)

23：电线架

24：电线

具体实施方式

图1(A)显示了将用于本发明的屏蔽结构中的磁性百叶窗状件2的实例2a，2b和2c。利用固定框架或支撑部件(未示出)，以所需的板条之间距离d，通过重叠所需数量的磁性材料制成的板条1或细长窄板，将纵向中央轴C(参见图8a-8c)实质相互平行地设置在共用百叶窗状件芯平面F(Fa，Fb，Fc)上，制成每个百叶窗状件2。板条1的中央轴C可以是曲线，以便使百叶窗状件芯平面F弯曲。百叶窗状件2的板条之间的距离d能够根据所需的屏蔽性能选择。例如，板条1的横断面面积Sm(＝W·t，W为板条末端部分宽度，而t为板条厚度)与板条的相对导磁率μ_s的乘积(Sm·μ_s)与相邻板条之间间隙的横断面面积Sa(W·d)的比值被选择大于1{(Sm·μ_s)/Sa＞1}，为此，在百叶窗状件2的排列板条1的相对表面之间产生磁通量密度衰减。距离d无需在整个百叶窗状件2统一，而它可以根据百叶窗状件2中的单个板条1的位置变化。实际上，在面对开口或门的位置处，距离d可以被制造得较宽，而增加板条1的横断面面积更大(更厚)。只要板条1使其中央轴C在百叶窗状件芯平面F上就足够了，而每个板条之间围绕中央轴C的角度位置可以改变。

参照图1(B)和(C)中所示两种类型的实施例，经重叠或邻接其末端部分，通过连续连接相邻百叶窗状件2的对应板条1，纵向连接多个百叶窗状件2a，2b，能够形成诸如纵向连接百叶窗状件排16的一排百叶窗状件2。通过设置百叶窗状件排16以便面对将屏蔽的磁场，一个或多个纵向连接的百叶窗状件排16可被用于构造磁性屏蔽结构。利用如此构造的磁屏蔽结构，在每个百叶窗状件2a，2b中的板条间距离d使得空气和光可从其那里自由通过，而通过将连接的板条1的末端部分的重叠或邻接，板条1连续连接成排提供了如此连接的百叶窗状件2a，2b之间的磁连续性。因此，在这种百叶窗状件排16中的相邻百叶窗状件2a，2b之间的连接处的磁通量的泄露能够被抑制得很低。因此，利用本发明的磁屏蔽结构，例如仅通过纵向连接多个百叶窗状件2a，2b，就能够使允许空气和光通过的磁场的有效面积扩大。在所示实例中，百叶窗状件2a，2b的板条距离d1，d2是相同的，但它们在特定条件下每个百叶窗状件之间会不同。例如，百叶窗状件2b的板条间的间距d2可以是百叶窗状件2a的板条距离d1的m(m为不小于2的整数)倍；而百叶窗状件2b的板条1可以连接到百叶窗状件2a的每隔m-1个板条。

为找出沿直线排连接相邻百叶窗状件2的对应的板条1的末端部分的最适合的方法，本发明人做了实验。对于这些实验，分别制作了以下样本：

(a)如图5(A)所示，使用每个作为一个整体实心板的板条1的百叶窗状件2，

(b)如图5(B)所示，使用每个具有通过邻接其末端边缘连接的两个短板的板条1的百叶窗状件2；

(c)如图5(C)所示，使用每个具有通过重叠其末端部分经平面接触连接的两个短板的板条1的百叶窗状件2；和

(d)如图5(D)所示，使用每个具有通过邻接其末端边缘和将磁性材料跨接板8a重叠横过相邻末端边缘的两个短板的板条1的百叶窗状件2；而通过将每个样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分，对每个样本的上述屏蔽系数S进行了测量。结果，发现与图5(A)中的百叶窗状件的样本的测量系数S值相比，在图5(B)的样本中，系数S的测量值减小到31％，在图5(C)的样本中，减小到97％，而在图5(D)的样本中，减小到83％。

为考察用于连接相互交叉百叶窗状件2的对应的板条1的末端部分的最适合的方法，本发明人做了实验。对于这些实验，制作了如下样本：

(e)如图5(E)所示，其中通过重叠其交叉部分，经平面接触连接相邻百叶窗状件的对应板条1的一排百叶窗状件2；

(f)如图5(F)所示，其中在插入例如丙烯酸树脂板的非磁性部件8b的同时，通过重叠交叉部分，经平面接触连接相邻百叶窗状件的对应板条1的一排百叶窗状件2；

(g)如图5(G)所示，其中通过将一个板条的末端边缘邻接到另一个板条的侧壁，连接相邻百叶窗状件的板条1的一排百叶窗状件2；

(h)如图5(H)所示，其中相邻百叶窗状件的对应板条1通过将一个板条的末端边缘邻接到另一个板条的侧壁并横过邻接的边缘-侧壁部分重叠磁性材料跨接板8a连接的一排百叶窗状件2，而通过将每个样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分，对每个样本的上述屏蔽系数S进行了测量。结果，发现与作为最大的图5(E)中的一排百叶窗状件2的样本的测量系数S值相比，在图5(F)的样本中，系数S的测量值减小到67％，在图5(G)的样本中，减小到26％，而在图5(H)的样本中，减小到77％。

如能够从实验结果了解的，参照图2(B)，经平面接触，即通过重叠其末端部分，连接相应板条1的百叶窗状件2的连接，能够抑制百叶窗状件2的连接部分处的通量泄漏，并能够改进纵向连接百叶窗状件排16的屏蔽性能。然而，如果保证在板条1的连接末端处的磁连续性，可以预期：如上面通过参照表1所述，通过邻接板条末端边缘形成的纵向连接百叶窗状件排16(参见图1(B))能够产生可与“紧密封闭类型”的屏蔽结构比拟的屏蔽性能。因此，如果不要求高度磁屏蔽性能，通过如图2(A)所示的相邻百叶窗状件2的对应板条1的邻接末端边缘或边缘一侧壁邻接，可以取得连接部分的满意的磁屏蔽性能。在这种情况中，通过将磁材料跨接板8a重叠跨过板条1的邻接邻接末端边缘，将抑制屏蔽性能的恶化。

图2(A)到2(D)显示了通过实质上在与板条本身相同的平面上，重叠或邻接规则或缩短板条1的纵向端部准备的磁性材料框架6的实例，框架6可用于形成纵向连接的百叶窗状件排16。实际上，通过以要求的框架之间的距离d，沿框架的法线方向重叠图2(A)-2(D)的磁性材料框架6，可以制造图1(B)和1(C)的纵向连接百叶窗状件排16。

在将被磁屏蔽的空间中，纵向连接百叶窗状件排16能够应用于将被屏蔽的几乎任何任意表面。在这里应该指出：通过排列百叶窗状件排16，纵向连接百叶窗状件排16的屏蔽性能能够得到很大提高以形成围绕将被屏蔽空间的封闭磁通路。图3(A)显示了形成封闭磁通路的这种纵向连接百叶窗状件排16的一个实例。

通过以框架之间的距离d，沿其法线方向(即板条厚度方向)一个在另一个之上地重叠图4的多个环形磁性材料框架6，可以制造形成封闭磁通路的图3(A)的纵向连接百叶窗状件排16。图4(A)显示了通过将板条1的一端末端部分5重叠在其相邻板条1的相对端末端部分5上纵向连接四个磁性板条1，准备的环形磁性材料框架6的实例。环形磁性材料框架6的形状可以是图4(B)所示的三角形，或如图4(C)所示的六边形，或七或更多边的多边形。在这里，环形或多边形磁性材料框架6有时可被称作“环形磁性材料板6”或“环形框架6”。

由板条1制成的磁性材料框架6中重要的是将板条1实质上连接在与板条1本身的平面相同的平面上。每个框架6的磁性回路(即磁通路)优选地为封闭形状，但它可以是诸如图2(A)-2(D)所示的局部开口的U形的可容易封闭的形状。板条1的形状将不局限于矩形，而可以是适合与其它结构结合使用的任何形式。例如，参照图23(A)，一个或多个U形板条1u可结合I形板条1i一起使用，以形成封闭磁路径(s)。板条1能够为适合独立使用或与其它板条1结合使用以形成具有封闭磁通路的框架6的C形或L形或任何其它形状。一旦形成具有封闭磁通路的框架6，仅通过以适合的框架间的距离d，沿其法线方向重叠框架6，就能够制造具有开口的磁屏蔽结构。

为检验形成封闭磁通路的纵向连接百叶窗状件排16的屏蔽性能，通过经重叠其末端部分，连接四个百叶窗状件2形成如3(A)所示的纵向连接百叶窗状件排16(具有内部体积280mm×280mm×280mm)，以形成平面封闭磁通路。每个百叶窗状件2通过重叠8块板条1(由晶粒取向电工钢板制成)制成，每块板条为0.35mm厚，25mm宽和300mm长，具有板条间的距离d＝30mm。为了比较，通过使用每块0.35mm厚、280mm宽和280mm长的四个实心屏蔽板20，制造了如图3(B)所示的立方体形状的“紧密封闭类型”的磁屏蔽单元22(以后，有时被称作“实心屏蔽单元22”)。图3(A)的百叶窗状件排16中使用的磁性材料的重量实质上与图3(B)的实心屏蔽单元22中的相同。通过将其一次一个地放置在图15(A)的环形线圈L的中央附近中，测量如此制造的百叶窗状件排16和实心屏蔽单元22的屏蔽系数S。在测量中，在环形线圈L的中央部分处，产生了5-200μT的单向DC磁场M，而通过将磁传感器9设置在百叶窗状件排16或实心屏蔽单元22的中央部分处，测量经屏蔽后的磁通量密度B。实验结果如表3和图16所示。图16的曲线的横坐标显示了屏蔽前的磁通密度μ₀H₀(＝B₀)，而纵坐标显示了如此测量的百叶窗状件排16(本发明)和实心屏蔽单元22(参照)的屏蔽系数S。

表3和图16的实验结果表明：对于5-200μT的单向DC磁场M有关的屏蔽性能，具有平面封闭磁通路的纵向连接百叶窗状件排16比实心屏蔽单元22效果好2-3倍。百叶窗状件排16的这种高屏蔽性能的详细理论并不是已知的，然而似乎通过纵向连接百叶窗状件2的磁性材料板条1形成的平面封闭磁通路形成了围绕将被屏蔽的空间的这种环形形状，这样形成的环形平面磁通路趋向于将该空间的磁通量积累到所述环形平面磁通路自身中；并且经所述环形平面磁通路的磁通量泄露被大大减小。上述高屏蔽性能看来是由于具有大大减小磁通量泄露的所述环形平面磁通路对被屏蔽的空间的围绕。也应该指出：与通过使用实心屏蔽单元22所需的磁性材料的量相比，通过使用具有用于包围将被屏蔽的空间的环形平面磁通路的纵向连接的百叶窗状件排16，能够减小实现所需程度的屏蔽性能的磁性材料的量。因此，本发明能够经济和有效地构造高度磁屏蔽的结构。

                         表3

  屏蔽前的磁通密度B_o 10μT 50μT 100μT  具有平面封闭磁路的纵向连接的百叶窗状  件排的屏蔽系数S(图3A)  4.7  7.4  8.3  紧密封闭类型的磁屏蔽单元的屏蔽系数  S(图3B)  2.3  2.5  2.6

图8显示了本发明的另一实施例。通过侧面堆叠诸如图8(A)和8(B)的多个百叶窗状件2a，2b，而设置其百叶窗状件芯平面Fa，Fb实质相互平行，形成侧面堆叠的百叶窗状件单元3(参见图(C))。侧向堆叠百叶窗状件单元3能够用作将被屏蔽的空间的磁屏蔽结构，而在这种情况中，百叶窗状件芯平面Fa，Fb面对该空间的磁场M(参见图1(B)-(D))。作为堆叠单元3的特征，屏蔽性能能够通过选择其中堆叠的百叶窗状件2的数量(即，百叶窗状件层的数量)和选择每个百叶窗状件2的板条1的方位而得到控制。在所示实施例中，具有垂直板条1的百叶窗状件2a和具有水平板条1的百叶窗状件2b被侧向排列，以便百叶窗状件2a中的板条1的纵向中央轴C的方向(板条方向)垂直于百叶窗状件2b中的板条1的纵向中央轴C的方向。在本发明中，将被侧向堆叠的两个单独百叶窗状件2a和2b中的板条方位并不限制于彼此垂直，在两个或多个单独百叶窗状件2中的板条方位例如可以相互平行或以适合的角度相互交叉。在表2的项目5-8的实例中，通过选择两百叶窗状件2a和2b的垂直板条方位的组合，侧向堆叠的百叶窗状件单元3的屏蔽性能得到改进。如果所需的屏蔽性能级较低，另一种诸如平行板条方位的板条方位的组合可用于相邻板条2a和2b。优选地，利用实验或计算机计算，可以事前确定单独百叶窗状件2a，2b中的最优板条方位等，以优化和最大化相对将被屏蔽的特定磁场M的屏蔽性能。

所示侧向堆叠的百叶窗状件单元3自身可以应用于将被屏蔽的空间中任意能够屏蔽的平面。然而，如果需要大的屏蔽表面屏蔽给定的宽的磁场M，通过以与形成上述纵向连接的百叶窗状件排16的方法类似的方式连接多个这种单元3，可以扩展图8(C)的侧向堆叠百叶窗状件单元3的屏蔽表面。更具体地，通过重叠或边缘到边缘地邻接相邻侧向堆叠的百叶窗状件单元3中的对应的板条的末端部分，每个均具有比较小的屏蔽表面的多个所示侧向堆叠的百叶窗状件单元3可被连接在一起，以便制造具有宽大屏蔽表面的侧向堆叠百叶窗状件单元3的扩大版本。图9显示了两个侧向堆叠的百叶窗状件单元3的组合的实施例，即包括具有垂直板条方位的百叶窗状件2Aa的堆叠单元3A和包括具有垂直板条方位的百叶窗状件2Ba的另一堆叠单元3B。经重叠其末端部分5，通过连续磁性连接百叶窗状件2Aa和2Ba的垂直方位板条，图9的两个侧向堆叠百叶窗状件单元3A和3B被连接。

此外，图10显示了堆叠的百叶窗状件单元3的组合的另一实施例，即包括具有水平板条方位的百叶窗状件2Ab的第一侧向堆叠的百叶窗状件单元3A和包括具有水平板条方位的百叶窗状件2Bb的第二侧向堆叠的百叶窗状件单元3B。百叶窗状件2Ab的板条分别与百叶窗状件2Bb的对应的板条位于相同平面上；而两个堆叠的单元3A和3B中的两个百叶窗状件2Ab和2Bb具有相互交叉的百叶窗状件芯平面FAb和FBb；而因此，两个百叶窗状件2Ab和2Bb的板条方位在共同的水平平面上彼此交叉。经重叠其末端部分5，通过以交叉的方式连续磁性连接百叶窗状件2Ab和2Bb的水平方位板条，图10的两个侧向堆叠百叶窗状件单元3A和3B被连接。图9和图10的实施例显示：对于具有大表面面积的将被屏蔽的磁场M，通过使用配置能够满足所需要求的屏蔽性能的加大型的侧向堆叠百叶窗状件单元3，能够提供磁屏蔽结构。注意：在侧向堆叠百叶窗状件单元3的放大型中，用于将被线性连接的这些百叶窗状件的板条(例如，图9的2Aa和2Ba和图10的2Ab和2Bb)之间的距离d在相邻侧向堆叠百叶窗状件单元3之间必需一致，但对于不将线性连接的那些板条的板条之间距离d则无需在相邻侧向堆叠百叶窗状件单元3之间相同。

参照图3(A)，4(A)-4(C)和11，通过连续连接相邻堆叠单元3的对应板条，可以连续连接三个或更多个侧向堆叠的百叶窗状件单元3，以便形成围绕将被屏蔽的空间的封闭磁通路。利用这种封闭磁通路，具有开口的磁屏蔽结构的磁屏蔽性能能够进一步提高。

作为本发明的一个特征，除通过修改单独百叶窗状件2a，2b中板条方位的上述控制外，通过修改在这种堆叠单元3中的百叶窗状件2的层的数量，也能够控制使用侧向堆叠的百叶窗状件3的每个磁屏蔽结构的屏蔽性能。发明人进行的实验利用每个均具有三层(即内层、中间层和外层)的磁百叶窗状件2(由PC坡莫合金板条1形成)的侧向堆叠百叶窗状件单元3作为样本，修改三层百叶窗状件中的板条方位；和通过将每个样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分，对每个样本的屏蔽系数S进行测量。实验结果如表4中的项目15-18所示。通过将表4的项目15-18与表2的项目5-8进行比较，可以了解到：侧向堆叠百叶窗状件单元3的屏蔽性能能够通过增加其中百叶窗状件2的层的数量得到改进，以及当不同百叶窗状件层中的板条方位以直角或特定角度彼此交叉时，屏蔽性能增加。与具有单个百叶窗状件2层的屏蔽单元的情况相比(参见表2的项目1-4)，具有相互交叉的板条方位(以直角或其它角度)的百叶窗状件的三个堆叠层的屏蔽单元提高了因素4-5的屏蔽系数S。也就是，采用本发明的磁屏蔽结构，通过下述的结构的组合有效地利用了改进的合成效果：(i)增加百叶窗状件层的数量；和(ii)相邻百叶窗状件层中百叶窗状件方位的交叉。

                      表4

  项目号  层数          板条方位 屏蔽系数S  内层  中间层  外层  11  2  水平  (空气间隙)  水平  37  12  垂直  (空气间隙)  垂直  37  13  水平  (空气间隙)  垂直  42  14  垂直  (空气间隙)  水平  43  15  3  水平  水平  水平  45  16  垂直  垂直  垂直  46  17  水平  垂直  水平  59  18  垂直  水平  垂直  59

发明人通过实验发现：利用三层侧向堆叠百叶窗状件单元3，通过例如空气间隙层4插入相邻百叶窗状件层2之间，能够提高该百叶窗状件单元3的屏蔽性能。发明人制作了如图8(D)所示的在两个百叶窗状件层2(由PC坡莫合板条1形成)之间具有空气间隙层4的侧向堆叠百叶窗状件单元3作为样本；和通过将每个样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分，对样本的屏蔽系数S进行测量。实验结果如表4中的项目11-14所示。如同可从表4的项目11-14和表2的项目4-8的比较看出，通过在百叶窗状件层2之间插入空气间隔层4能够提高屏蔽性能。这种利用空气间隙层4的屏蔽性能的改进能够改良屏蔽结构，而不会增加结构中诸如板条1的数量的使用磁性材料的量。换言之，为取得相同水平的屏蔽性能，磁性材料的量能够减小以有利于成本的降低。

因此，将达到本发明的目的，即提供一种用于建设这种结构的具有开口和磁性材料框架的磁屏蔽结构，该屏蔽结构提供了高度屏蔽，而同时允许空气和光通过。

实施例1

本发明的磁屏蔽结构的屏蔽性能能够通过多个因素控制：诸如在邻接的板条末端边缘之间的空间或邻接的板条末端边缘和板条侧壁之间的空间；将重叠的板条末端部分5(图2(B))之间的间隙G(即，沿重叠板的厚度方向获取的，重叠的两个磁性板之间的间隙)；重叠面积α的量；磁性材料的种类；和侧向堆叠的百叶窗状件单元3中将堆叠的百叶窗状件层的数量。通过修改将邻接在一起的板条1的末端边缘的形状，也可以调节屏蔽性能。例如，将邻接的板条1的末端边缘可以相对于纵向中央轴C以角度45°切割，以便有利于这种切割的末端边缘的邻接。

[实验1]

为检查邻接板条末端边缘中的空间与使用邻接板条末端边缘取得的屏蔽性能之间的关系，通过经末端边缘邻接连续连接三个百叶窗状件2的相应的板条1，制作了如图1(B)所示的纵向连接百叶窗状件排16的六个样本，每个百叶窗状件2具有八个板条1(长度方向与钢的轧制方向对齐的晶粒取向电工钢板)；每个板条1的厚度为0.35mm，宽度为25mm而长度为300mm；八个板条1以板条之间的间隙d＝30mm一个在另一个之上地彼此重叠。六个样本在末端边缘中分别具有0-5mm范围内的不同量的邻接空间。如此制作的纵向连接的百叶窗状件排16的每个样本的屏蔽系数S以如下方式进行测量：通过将每个样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分处，在线圈L的中央部分中生成单向DC磁场M；而在沿箭头I方向的电流驱动线圈L时，利用设置在每个样本的纵向连接百叶窗状件排16的封闭内部空间内部的磁传感器9测量磁通量密度B，以便基于磁通量密度B的测量值，计算屏蔽系数S。实验结果如图17所示。在图17的曲线中，横坐标显示了邻接空间，而纵坐标显示了测量的屏蔽系数S。实验结果表明：屏蔽性能随着邻接空间的增加而降低，但证明：利用不大于3mm的邻接空间，能够获得极大的屏蔽系数。更具体地说，在通过使用以邻接空间邻接的末端边缘制作纵向连接的百叶窗状件排16中，这种邻接空间应该优选地不大于3mm。

[实验2]

为检查沿重叠方向在板条1的重叠末端部分的间隙G与使用重叠板条末端部分取得的屏蔽性能之间的关系，通过经末端部分的重叠连续连接四个百叶窗状件2的相应板条1，制作了如图3(A)所示的纵向连接百叶窗状件排16的9个个样本，其中每个百叶窗状件2与实验1的相同。在纵向连接的百叶窗状件排16的每个样本中，不同数量的重叠间隙G形成在0-5mm的范围内，一个样本与另一样本不同。如此制作的纵向连接的百叶窗状件排16的每个样本的屏蔽系数S以如下方式进行测量，将样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分处，在线圈L的中央部分中生成100μT的单向DC磁场M；并利用在百叶窗状件排16的封闭内部空间内部设置的磁传感器9测量磁通量密度B。实验结果如表5和图18所示。

表5

  重叠  间隙  (mm)  0  0.1  0.2  0.5  1  2  3  4  5  屏蔽  系数  S  8.5  8.5  8.3  8.0  7.9  7.0  4.7  3.5  3.3

比较表5和表3，即使采用5mm的重叠间隙，也能够取得高于实心屏蔽单元22的屏蔽性能。然而，表5和图18显示：随着重叠间隙G的增加，屏蔽性能会恶化，而当间隙G超过3mm时，屏蔽性能快速恶化。因此，采用用于纵向连接的百叶窗状件排16的板条1的重叠末端部分，重叠间隙G应优选地保持在3mm或更小。

[实验3]

通过使用百叶窗状件2制作了如图3(A)所示的多个纵向连接百叶窗状件排16，其中每个百叶窗状件2通过重叠八个板条1(晶粒取向电工钢板)准备，每个板条1的厚度为0.35mm，宽度为25mm而长度为900mm，八个板条1以板条之间的间隙d＝30mm一个在另一个之上地彼此重叠，而以与实验2相类似的方式测量了每个百叶窗状件排16的屏蔽系数S。在实验2中，每排板条的长度E(每个封闭磁通路的长度)为1200mm(300×4)，而该实验的相应长度E为3600mm(900×4)。在每个百叶窗状件排16中，如实验2，不同数量的重叠间隙G形成在0-5mm的范围内。实验结果与实验2的结果一起如图19所示。在图19的曲线中，横坐标显示了每排板条的长度E与重叠间隙G之间的比例(＝G/E)，而纵坐标显示了测量的屏蔽系数S。圆圈○表示实验2的结果，而叉×表示本实验的结果。从图的实验结果认识到：当重叠间隙G与每排板条的长度E的比例为0.0025或更小时，可取得很好的屏蔽性能。因此，当通过重叠板条1的末端部分制造纵向连接百叶窗状件排16时，重叠间隙G与每排板条的长度E的比例优选地保持0.0025或更小时(G≤0.0025×E)。

[实验4]

为检查板条1的重叠末端边缘5的重叠面积α与使用重叠面积取得的屏蔽性能之间的关系，通过经每个连接处的各种面积α，重叠板条的末端部分的板条连接，如图3(A)所示的纵向连接百叶窗状件排16的样本由与实验2相同的四个百叶窗状件制成，并测量了每个样本的屏蔽系数S。实验结果如表6和图20所示。在图20的曲线中，横坐标显示了板条末端部分宽度的平方(W²)(宽度W为25mm)与末端部分5的重叠面积α之间的比率(＝α/W²，以后称作“重叠面积比”)，而纵坐标显示了测量的屏蔽系数S。表6显示：利用具有封闭磁通路的纵向连接的百叶窗状件排16，即使重叠面积比为零(＝0)(即，板条1的末端边缘邻接)，也能够实现相当的高屏蔽性能。然而，表6和图20指示：当重叠面积比小于(0.1-0.2)时，屏蔽性能恶化。因此，当通过重叠板条1的末端部分制造纵向连接百叶窗状件排16时，优选地将重叠面积比保持在0.1或更大(≥0.1W²)，更优选地为0.2或更大(≥0.2W²)。

                          表6

  重叠面积比  0  0.1  0.2  0.4  0.6  0.8  1.0  屏蔽系数S  4.7  6.0  7.9  8.0  8.3  8.5  8.5

实施例2

通过修改将在纵向连接百叶窗状件排16或侧面堆叠百叶窗状件单元3的相应的板条1的重叠表面的数量，本发明的磁屏蔽结构的屏蔽性能能够得到控制。例如，参照图2(C)，在利用覆盖在邻接部分的一侧面的磁性材料跨接板8a加强的板条1的边缘到侧壁连接的情况中，如果该连接通过应用到邻接部分的相对表面的第二跨接板8a进一步补充，则通过在相对表面处夹着邻接部分，能够增加重叠表面的数量。此外，在连接两个板条1的情况中，如果每个板条1为通过叠加多个薄磁性材料片18制成的层积板(参见图6和图7)，则一个板条1的薄片18可一个在另一个上地在其它板条1的薄片18上重叠，以便增加重叠表面的数量。

[实验5]

为检验由于增加了重叠表面的数量屏蔽性能的变化，采用了四个板条1(1a，1b，1c，1d等)，每个均具有层叠在其中的三个薄磁性材料片18(厚度为0.35mm、宽度为25mm而长度为300mm的晶粒取向电工钢板)，三种类型的环形磁性材料板(环形框架)6a，6b，6c通过连接四个这种板条1a，1b，1c，1d而制备，以形成磁性封闭的通路。图6(A)为环形框架6a的侧视图，环形框架6a在板条1的每个末端部分处仅具有一个重叠表面(重叠表面数量＝1)。图6(B)为环形框架6b的侧视图，环形框架6b具有通过重叠各个薄磁性材料片18制成的连接(重叠表面数量＝5)。图6(C)为环形框架6c的侧视图，环形框架6c具有由邻接末端部分制成的连接。如图3(A)所示，磁性屏蔽结构的第一样本16a通过以框架间距离d＝30mm重叠八个环形框架6a制成。磁性屏蔽结构的第二和第三样本16b，16c以与第一样本16a相同的方式制成，除了八个环形框架6a分别由八个环形框架6b和6c替换。三个样本的每一个分别具有280mn×280mm×280mm的内部体积。为了进行比较，分别通过层积三个280mm×280mm的方形薄磁性材料板18制成四个层积实心屏蔽板20，而通过使用如图3(B)所示的四个层积实心屏蔽板20制成实心屏蔽单元22。如此制造的实心屏蔽单元22中的磁性材料的重量实质上与使用图6(A)到6(C)的环形框架的上述三个样本16a，16b和16c中的磁性材料的重量相同。

通过将样本放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分处，在线圈L的中央部分中产生5-200μT的单向DC磁场，并通过设置在每个样本的封闭内部空间25内的磁性传感器9测量磁通密度B，测量如此制造的每个样本16a，16b和16c的屏蔽系数S。实验结果如表7和图21所示。

                           表7

  屏蔽前的磁通密度B_o  10μT  50μT  100μT  a 利用图6A屏蔽的屏蔽系数S  6.6  9.1  10.4  b. 利用图6B屏蔽的屏蔽系数S  7.9  10.9  11.7  c. 利用图6C屏蔽的屏蔽系数S  4.2  5.7  6.7  参照 紧密封闭型的屏蔽单元的屏蔽系数S  2.7  3.1  3.2

在图21中，横坐标显示屏蔽前(或被屏蔽前)的磁通密度μ₀H₀(＝B₀)，而纵坐标显示了样本16a，16b，16c和实心屏蔽单元22的屏蔽系数。基于表7和3的比较，可以确定：使用如板条1的层积磁性板改进了屏蔽性能，并且通过增加板条1的末端部分处的重叠表面的数量，能够进一步提高屏蔽性能。

[实验6]

图7示出了在至少一个末端边缘上具有凹槽和突起的层积磁性材料板条1的实施例。图7(A)和7(B)显示了通过沿其厚度方向层积六个薄磁性材料板18制成的板条1。相邻的三个薄板18作为一组相对于其余薄板纵向突出或凹陷，以便在一个或两个纵向末端边缘表面上产生凹槽和突起。图7(C)和7(D)的板条1由八个薄磁性材料板18制成，其中相邻的两个板被作为一个单元操作以在其一个或两个末端边缘上形成突起和凹陷结构。在图7(E)和7(F)的板条1中，七个薄板磁性材料18被层压，而每个单个板被操作以产生具有突起和凹陷的不平坦的末端边缘表面。图7(A)到7(F)的板条1的任意一个能够利用不平坦的末端边缘表面的紧密连接而与相类似形状的板条1连接，以便形成图4的环形框架6。

为利用具有开口的磁屏蔽结构实现高度磁屏蔽性能，重要的是：通过利用平面接触的重叠，连接板条1的末端部分，以抑制经平面接触从连接部分的通量泄露。如图7(G)所示的通过其不平边缘表面的紧密连接的两板条1的连接能够产生相邻板条1之间的大量重叠接触表面，而与图2(B)所示的简单重叠类型的连接相比，更有效减小从那里的磁通量泄露。如果薄磁性材料片18的数量恒定，作为一组将操作的薄板的数量越小，生成的重叠表面的数量就越多，而磁通量泄露就越少。突起和凹陷的数量和形状并不局限于所示的那些。发明人通过实验发现：从突起的顶部的凹陷的优选深度R(从薄板18的边缘部分的突起的长度)不小于板条末端部分宽度W的十分之一(R≥0.1W)。如果凹陷深度R变得小于板条末端部分宽度W的十分之一，从磁通量泄露的立场，在连接部分形成的间隙就不能忽略，而其中磁通量泄露将达到较大的数量。

实施例3

在前述中，已主要描述了沿特定方向的单向磁场M的磁屏蔽结构。在其中将被屏蔽的磁场M的方向变化而不确定的房间的被动屏蔽的情况中，使用如图3(A)所示的纵向连接百叶窗状件排16的磁屏蔽结构看似作为“基本单位”有效。然而，图3(A)的屏蔽结构具有一个弱点：沿重叠环形磁性材料板6的方向的屏蔽性能无效或很小。为应对任何方向的磁场，重要的是消除屏蔽结构中的磁洞。根据本发明，如图11和图12所示的基本单元的重叠将促进能够处理具有任意方向的磁场的具有开口的磁屏蔽结构的构造。

图12显示了使用图3(A)的基本单位的本发明的磁屏蔽结构的实施例，其中：基本单元7包括：位于分离特定间距d的实质平行的多个平面P上的多个环形磁性材料板6，其平面P分别以特定角度交叉轴A，轴A穿过将被屏蔽的空间Q的中心O；每个板6具有不超过平面P上的空间Q的边界的直径。该基本单位7对应于图3(A)的纵向连接的百叶窗状件排16。如图4所示，环形磁材料板6的一个实例包括通过重叠或邻接其末端部分相互磁性连接以形成封闭磁通路的磁性板条1。沿诸如三个方向A₁，A₂，A₃的不同轴向方向A的多个基本单元7可以叠置以形成诸如包括四个侧壁和顶壁和底壁的六个壁的空间Q的封闭表面。

参照图13，将说明用于构造图12的磁屏蔽结构的方法。首先，多个平面P以特定间距d₁以直角与第一轴A₁交叉，轴A₁经过将被磁屏蔽的空间Q的中心O。一组7₁的第一环形磁材料板6₁分别被设置在平面P₁上。每个环形磁材料板6₁具有不超过平面P₁上的空间Q的边界的外径。则在该组7₁的第一环形磁性材料板6₁的内部空间内，放置经过空间Q的中心O的第二轴A₂和以直角与轴A₂交叉的多个平面P₂。第二组7₂的第二环形磁材料板6₂被设置在平面P₂上。简而言之，在将被屏蔽的空间Q的外周，一组7₁第一环形磁性材料板6₁被放置，而在一组7₁第一环形磁性材料板6₁内的空间中，第二组7₂的第二环形磁材料板6₂被放置。

在图13的实例中，第一环形磁性材料板6₁和第二环形磁性材料板6₂被制成矩形，而第一轴A₁和第二轴A₂以直角相交，以便在天花板和地板上，两层百叶窗状件2以交叉板条方位设置，而单层百叶窗状件2被设置在四个侧壁上。因此，构造了具有开口的磁屏蔽结构。然而，如果选择第一轴A₁和第二轴A₂相互平行，磁性屏蔽结构将具有沿天花板、地板和两个侧壁的两层百叶窗状件2。如果平面P₁和P₂与轴A₁和A₂的交叉角从直角改变为任意角度，则可任意控制百叶窗状件2的倾度。因此，在图12的磁屏蔽结构中，通过分别选择第一轴和第二轴A₁和A₂的方位，即平面P₁和P₂与轴A₁和A₂的交叉角，能够控制沿多个方向的空间Q的屏蔽性能。

优选地，如图13所示，在第二组7₂的第二环形磁性材料板6₂中的空旷空间内部，穿过空间Q的中央O而以直角与第一和第二轴A₁和A₂交叉的第三轴A₃和与轴A₃直角交叉的多个平面P₃被设置。外径小于第二环形磁材料板6₂的内径的第三组7₃的第三环形磁材料板6₃分别被设置在平面P₃上。采用这种排列，在诸如四个侧壁、天花板和地板的将被屏蔽的空间Q的六个外周表面上配置有具有交叉板条方位的两层百叶窗状件2，而能够在将被屏蔽的空间Q的所有六个侧周边表面上取得如表2的项目7-8所列出的屏蔽性能。此外，如果间隙层4(图8(D))被设置在第一组7₁的第一磁性材料板6₁和第二组组7₂的第二磁性材料板6₂之间，并且也在第二组7₂的第二磁性材料板6₂和第三组7₃的第三磁性材料板6₃之间，则如表4的项目13和14中所示的屏蔽性能能够沿六个方向应用于空间Q的所有外周表面。

虽然图12和图13中所示的结构为三层套叠(telescopic)类型的，也可以考虑第n级的结构。在第n级结构中，经过空间Q的中心O的第n轴A_n和与轴A_n交叉的具特定间距d_n的多个第n平面P_n(例如以统一间距以直角)，被设置在第(n-1)组7_n-1环形磁性材料板6_n-1的内部空间中。第n组7_n的第n环形磁性材料板6_n可被分别放置在第n平面P_n上，第n平面6_n的外径小于第(n-1)平面6_(n-1)的外径。采用这种排列，将被屏蔽的空间Q具有n层环形磁性材料板6，即从第一组7₁环形板6₁到第n组7_n环形板6_n。

例如，在要求极严格屏蔽的涉及类似人体的生物体的磁性测量的房间的情况中，可以设置大约套叠类型的二十层组7_n环形板6_n。

图14显示了由图13的具有开口的屏蔽结构包围的空间Q的实施例。根据本发明具有开口的屏蔽结构的特性在于：在允许空气、光以及热辐射经过的同时，可以保证高等级的屏蔽性能。每组7的环形板6可配置通风口11，以便尽管存在多层套叠式环形板6，也可以形成从空调压缩机12到空间Q的空气通路，以有利于空调和其它环境控制装置的传统设计。此外，诸如空气间隙层4的适合的热绝缘10可以设置在相邻环形板6之间，以构造恒温类型的磁屏蔽超净室。

[实验7]

通过使用由PC坡莫合金的板条1形成的组7的环形磁性材料板6(参见图4(A))，板条1经末端部分5的重叠被连续连接，发明人构造了一个如图13所示的具有三层套叠式开口的模型磁性屏蔽结构。通过将其放置在图15(A)的环形线圈L的中央部分处，将磁传感器9设置在模型磁屏蔽结构内部，并通过在线圈L中馈送DC或AC电流产生具有所需磁通密度的所需磁场M，对该模型磁屏蔽结构的屏蔽系数S的屏蔽性能进行了测量。此外，通过使用由PC坡莫合金制成的实心屏蔽板20，制造了如图3(B)所示的实心屏蔽单元22，其屏蔽性能被测量并与本发明的具有开口的屏蔽结构的进行对比。与本发明的具有开口的屏蔽结构中使用的同样重量的磁性材料被分配用于构造实心屏蔽单元22。该实验结果如表8所示。

                         表8

  项目  序号  应用的磁场  屏蔽系数S  性能比率  (O/C)  DC/AC  磁通量密  度μTp-p  紧密封闭  类型(C)  具有开口  类型(O)  1  DC  1  13.0  62.3  4.8  2  10  14.3  78.9  5.5  3  100  17.4  139.5  8.0  4  AC  1  9.8  20.0  2.0  5  10  10.0  21.8  2.2  6  100  10.6  27.0  2.5

基于表8的结果，可以确定：与使用磁性材料与本发明的屏蔽结构的重量相同的实心屏蔽单元22的屏蔽性能相比，如图13所示的三层套叠类型的具有开口的屏蔽结构在DC或AC磁场中均显示出更高的屏蔽性能。特别地，对于DC磁场，本发明的屏蔽结构的屏蔽性能显示是实心屏蔽单元22的性能的5-8倍。随着磁通量密度的增加，具有开口的结构和实心屏蔽单元22之间屏蔽性能的差别增加。从该实验的结果可以确定：与传统的“紧密封闭类型”屏蔽结构相比，对于高磁通量密度的磁场，根据本发明的具有开口的屏蔽结构以合理成本显示出高磁屏蔽。

实施例4

根据本发明的具有开口的磁屏蔽结构不仅用于被动屏蔽也用于主动屏蔽。此外，本发明的屏蔽结构同时实现主动和被动屏蔽性能。应该指出：由诸如MRI或NMR(核磁共振)的强磁场驱动的仪器的房间需要抑制上述磁通量泄露，而同时被期望通过消除来自室外磁性干扰的影响，产生稳定的室内磁场。利用传统的紧密封闭类型的单层屏蔽，用于屏蔽目的的磁性材料有时会被磁驱动的室内源饱合，而对于切断强的室外磁干扰的影响而言，使得无效或不充分。采用本发明的磁屏蔽结构，可以侧向堆叠多个百叶窗状件，而百叶窗状件的堆叠层的数量能够根据磁环境的变化而被增加或减小。堆叠结构的内部百叶窗状件层可以被分配用于主动屏蔽，以抑制(屏蔽)从室内的影响，同时将外部百叶窗状件层用于被动抑制(屏蔽)室外的影响，以便保证主动和被动磁屏蔽的可靠性能。更具体地说，本发明的屏蔽结构尤其适用于市区内受到强的磁噪声铁路、供电线、电站和相类似物的具有类似MRI的强磁性机器的室内房间。

[实验8]

为保证本发明的屏蔽结构同时用于被动屏蔽和主动屏蔽，本发明通过使用晶粒取向电工钢板制成的板条制造了如图13所示的具有开口的三层套叠磁屏蔽结构，将环形线圈L放置在如图15(B)所示的结构的中央部分中，通过与MRI类似沿箭头I的方向在线圈L中流动DC电流生成DC磁场M，而利用磁传感器9测量泄露到结构外部的磁通量。通过移动传感器9到结构外部的多个地点，在每个地点处沿三个轴向方向的通量密度被测量，而所测量的值被合成，而根据合成的值，绘制了用于显示屏蔽结构外部的磁场强度的分布的图。通过比较未使用屏蔽结构时的相类似的图，研究了本发明的屏蔽结构的主动屏蔽性能。此外，通过以与实验7相同的方式使用晶粒取向电工钢实心屏蔽板制成实心屏蔽单元22，而显示磁场强度分布的类似的图被准备以将实心屏蔽单元22的主动屏蔽性能与本发明结构的进行比较。

图22(A)是显示当未安装磁屏蔽结构时围绕线圈L的磁通量密度的分布的图。图22(B)是显示实心屏蔽单元22外部的磁通量密度的分布的图。图22(C)是显示本发明的具有开口的磁屏蔽单元外部的磁通量密度的分布的图。图22(A)也显示了安装磁屏蔽结构(屏蔽壁)处的位置。如图22(B)所示，仅使用实心屏蔽单元22，0.20mT的室外泄露磁通量保持在壁在附近，而如图22(C)所示，采用本发明的磁屏蔽结构，接近壁的磁通量密度被减小到约0.08mT。应该指出：在实心屏蔽板20部分和实心屏蔽单元22矩形连接处存在磁通量泄露(参见图22(B))，而在本发明的结构中的磁板条1的连接部分没有磁通量泄露(参见图22(C))。对于自连接部分的磁通量泄露的差别的原因，应该指出：实心屏蔽单元22必需使用如图5(B)和图5(I)中所指示的实心屏蔽板的邻接，而根据本发明的具有开口的屏蔽结构使用经如图5(A)和5(E)所示的平面接触类型的连接的重叠。

医疗组织中的MRI房间被期望将磁通量的室外泄露抑制到0.5MmT或以下，优选地约0.1mT，以避免对携带心房脉冲产生器的外部人们或其它外部医疗仪器的不利影响。图22所示的实验结果表明：根据本发明的具有开口的屏蔽结构具有比使用同样重量的屏蔽材料的“紧密封闭类型”的屏蔽结构更高的主动屏蔽性能，而因此适合MRI房间或相类似物的磁屏蔽。

实施例5

根据本发明的具有开口的磁屏蔽结构的屏蔽性能可以根据使用的磁性材料改变。为取得好的屏蔽性能，优选地使用具有高磁导率μ的软磁性材料。然而，软磁性材料的磁导率根据磁场强度而变化，而给出高磁导率的磁场强度取决于软磁材料的种类。因此，为确保对宽广范围的磁场强度的好的性能，优选地使用从包括晶粒取向电工钢板、无向电工钢板、坡莫合金、软磁钢板、非晶质合金和由液体淬火(liquid-quenched)薄条结晶的纳米晶体(nanocrystalline)材料组成的组中选择的一种材料或两种或多种材料的组合形成磁性板条1。

发明人通过实验确定：通过使用具有能够与将屏蔽的磁通量的方向对准的容易磁化方向的方向磁性材料(例如晶粒取向的电工钢板)能够取得高水平屏蔽的好的屏蔽性能。也可以形成具有由不同材料制成的不同类型的板条1的百叶窗状件2，以便根据将被屏蔽的实际地方的需要，通过连接这种不同类型的板条1促进屏蔽性能。

实施例6

根据本发明的具有开口的磁屏蔽结构可有效防止由于诸如电缆和载电电线的电线中的电流，由AC/DC磁场导致的不利影响(对OA(办公自动化)机器的显示器图像的干扰)，以便保持围绕电线的有序磁环境。由于必需消散电线的电线槽中产生的热量，如果这种槽由“紧密封闭类型”屏蔽结构整个覆盖，则需要附加冷却设施。如果电线槽由本发明的具有开口的磁屏蔽结构的开口类型制成，则可以消除对磁屏蔽的附加冷却设施的需要，而槽能够保持简单而能够节省用于附加磁屏蔽的屏蔽材料。此外，在安装附加电缆用于设施扩充的情况中，需要复杂的过程以加强具有传统“紧密封闭类型”槽的槽。另一方面，利用本发明开口类型槽能够非常容易的处理电缆的增加。

图23(A)显示了一个这种用于电线的开口类型的磁屏蔽电缆槽的实例。环形磁性材料构架(环形框架)6被设置，以在以大约直角与电线24的方向相交的平面上包围电线24，同时与其保持适当的间隔，以便磁屏蔽由环形框架6包围的空间。图23(A)的环形框架6用于以类似于图3(A)和13的磁屏蔽结构包围电线24。更具体地说，图23的每个环形框架6具有一对元件板条1u和1i，即类似于图2(A)到2(D)的框架6的U形磁性材料板条1u和I形的磁性材料板条1i，而利用元件板条1u和1i的磁性连接形成了封闭磁性通路。元件板条1u和1i之间的磁性连接通过重叠或邻接进行。优选地，弹性类型的适合连接部件被连接到元件板条1u和1i的这种连接部分，或元件板条1u和1i的连接部分被制造具有弹性，以便连接部分保持相互接触的状态。通过沿将被包围的电缆24的长度方向设置环形框架6，可以制造如图23(A)所示的开口类型的磁屏蔽槽。

在图23(A)的实施例中，支撑电线24的电线架23被设置在由环形框架6包围的空间。然而，只要电线24仅由环形框架6适合地支撑，用于电线的开口类型的电缆槽能够仅利用环形框架6形成，而电线架23能够省去。用于电缆槽的环形框架6并不局限于元件板条1u和1i的组合，而如果只有槽下侧的屏蔽就足够了，则上部元件板条1i可被省去。参照图23(B)，用于开口类型电缆槽的框架6可由1型的四或三个元件板条1i形成。

虽然图23的实施例用于屏蔽在电缆槽内的磁场源，在接近环境磁场的大功率传输线和相类似源的区域中，通过由与当前实施例同样的方式利用多个环形框架6包围房屋和房间以对其进行屏蔽，以便构造远离室外磁干扰的超净环境。

工业适用性

本发明的具有开口的磁屏蔽结构能够用于包括建筑、结构和其它的广阔技术领域中。例如，它可用于强磁场用于MRI和相类似的医疗设备、超导传感器、半导体工厂和实验室中的加速器、用于核子融合的强磁场设施、电子束(EB)设备、电子显微镜、核磁共振(NMR)设备、主干供电线和电站的变电器、类似计算机房和电源房的要求主动与/或被动磁场的房间和其它类似设施地方的安装。本发明的磁屏蔽结构能够用于与诸如铁路声音屏障、铁路板层、箱形涵洞、rib of form、火车站、馈电盖、地下电线的公共槽的磁屏蔽和相类似物的大量应用连接使用。屏蔽结构可形成为诸如显示器盖的其它设备的功能部件、与吸音材料组合的诸如声/磁屏蔽墙、隔热/磁屏蔽墙的混合建筑结构以及相类似物。