演習 N4：電磁気シールド

以下のモデルを参照してください。

問題

シールド内部の磁気損失レベルを推定してください。同一幾何学形状において、スチール製と銅製のシールドについて解析します。

実験

安定した外部磁界は、電磁石によって生じます。測定するコイル内のシールドは、そのポール間に配置されます。コイル中のEMFを測定します。コイル中を流れるDC電流では、バリスティック検流計によって測定し、AC電流の場合にはミリ電圧計を使用します。

幾何学形状

シールドは、２つの部分で構成されます。シールド中のスロット位置は点線によって示します。スロットは非磁性材料のシートとして、2mmまで拡大することができました。対称性により、右上部の4分の1の aOb 部を解析対象とし、その対称軸上には境界条件を定義します。

　　　　球形シールド                                    　　　円筒形シールド

条件

空気と銅の相対透磁率 m = 1
スチールの相対透磁率 m = 1000
磁界（一定） B = 0.139

境界条件

Ob 対称軸ラインでは、Ht=0 とし、Oa 対称軸ラインでは、Bn=0 です。円筒座標系における式 B = rot A からOa 軸上の A = 一定(0.0695)が導かれます。Oa 軸ラインでは、磁場は最小となり、連続性より、A=0 と仮定されます。磁場は一定であり、右側境界は左側の場 Ht=0 と同一条件です。

シールド係数 - シールドの外部と内部の磁束密度の関係

Shield type	Magnetic flux density inside the shield (in mT), while external uniform field is 139 mT	Shielding coefficient	Model
Steel sphere without slot	0.082	1691	lab4_Fe.pbm
Steel sphere with slot	35.9	3.87	lab4Fe+.pbm
Steel cylinder without slot	0.336	413.69	lab4c_Fe.pbm
Steel cylinder with slot	40.3	3.45	lab4c_Fe+.pbm
Copper sphere without slot	97.97	1.42	lab4_Cu.pbm
Copper sphere with slot	100	1.39	lab4_Cu+.pbm
Copper cylinder without slot	69.16	2.00	lab4c_Cu.pbm
Copper cylinder with slot	70.99	1.96	lab4c_Cu+.pbm