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パーマロイ(Permalloy)+センサープローブ

Permalloy(パーマロイ)は初透磁率(μ1)が大きく保持力(Hc)が極めて小さいため、磁気を帯びやすく、すぐに消磁する特性から磁気シールドに使用される。
本件では磁気シールドルームのように環境が整った条件ではなく、様々な環境下でもセンサーのノイズを抑え、ゲインを最大限に上げることを狙った、センサープローブの開発を行った。

 

センサー回路に自然界の磁力線が触れると、発電機と同じ原理で回路内に微小な電流が起電される。
この微笑な電流はノイズとなり、センサーが正確に計測できなくなります。対応としてはゲインを下げることで、センサーの感度をノイズの影響を受けない程度まで下げることで対応しますが、感度を下げるのでセンサーの性能も低下します。
磁気シールドプローブはセンサーに磁気シールド材のカバーを取り付けることで、簡易的な磁気シールドルームの効果で、ノイズの影響を減少させセンサーのゲインを最大限まで高感度にすることができます。
既存の計測機の増幅装置及びセンサー部に、磁気シールド材を後付けし機器の性能向上を狙いとしています。

パーマロイ(Permalloy)+センサープローブの素材について

素材はPermalloy(パーマロイ)で厚み0.5mmの素材を使用した。

 

もう少し厚い材料を使用したいところだが、プローブにするためには製管工程が必要になり、曲げの半径によっては歪の影響で特性が減少する。
0.5mm材を使用することで、影響を最小限に抑える狙いがある。

 

磁気焼鈍工程を部品後に処理をするか、処理済みの素材で部品を製造するかが問題ですが、プローブに成形後に焼鈍すると、座屈などで形状が安定しないため、処理済みの材料を使用しプローブの製造を行うことに決定した。

パーマロイ(Permalloy)+センサープローブの製造について

パーマロイ(Permalloy)プローブの筒部はローラーで製管すると歪の影響で特性が下がってしまうため、冶具を使用し内部の組織に歪が入らないよう、カールさせロウ付けにより突合せ接合を行った。

 

センサー本体にクランプする継ぎ手部品は、センサーに及ぼす影響が少ないため、コストを考慮しパーマロイではなくアルミ合金で製作した。クランプ部のバリエーションで様々な形状のセンサーに対応が可能となる。

パーマロイ(Permalloy)+センサープローブの性能について

パーマロイ(Permalloy)+センサープローブにより、センサー感度のゲインを上げることができるが、微弱電流を検知するためのセンサー回路は、センサー部以外にも、ケーブル、増幅装置、アースからのノイズなど様々な要因があり、センサー部だけの防磁では、磁気シールドルームほどの性能は得られない。

 

対策として、パーマロイ(Permalloy)箔を使用した。
10-30μの焼鈍箔を両面テープを、センサー回路の増幅部、電源部、ケース内側に張り付けることで、機器内部の磁気の影響を防止することで、大幅に感度を上げることが可能となったが、あまりにも原始的でシステマチックな対策ではないですね。

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