大同特殊鋼:強磁界に対応した磁気ノイズ抑制効果を有したパーマロイ箔を開発

大同特殊鋼は、通信技術や IoT機器*1の高周波化、自動車の電動化に伴い発生する電磁波ノイズ*2(主に磁気ノイズ)の抑制効果を有したパーマロイ*3箔STARPASに、強磁界下で優れた特性を誇るSTARPAS-DF42Nを新たにラインナップに追加し、1月から販売を開始した。今後、成長が見込まれるパワーエレクトロニクス(インバータなどの半導体による直流・交流の電力変換を行うシステム)などへの用途拡充を図る。

 STARPAS-DF42Nは、高飽和磁束密度*4材である DF42N(ニッケルを42%含有する同社製品)を厚み10μm~30μmに箔化した製品で、同社従来品の高透磁率*5材MEN®PC-2S対比2倍の飽和磁束密度(800A/m相当で1.4T)を有している。飽和しにくい材料を箔化することにより、交流における強磁界向けの磁気シールド材として提供することが可能になった。(図1、図2参照)
 また、STARPASはフープ材でありシート形状のため様々な形に打ち抜き加工が可能。耐久性を兼ね備え、電磁波ノイズが発生するデバイスやノイズの影響を回避したい機器に容易に貼り付けることができる。さらに、高透磁率材であるSTARPAS-PC2Sなどを併用した積層シートとしても供給が可能。

製品名材料の厚み(μm)100kHzの比透磁率1MHzの比透磁率
STARPAS-10DF42N101,4001,300
STARPAS-20DF42N201,7001,200
STARPAS-30DF42N301,500800
製造可能形状:フープ材、およびシート
製造可能寸法:板厚10μm、20μm、30μmの3種類、板幅100mm以下

 なお、大同特殊鋼は2022年1月19日から21日にかけて東京ビッグサイトで開催されるネプコンジャパンに本製品を出展する。

図1 高周波における箔化の効果
図2 製品別特性比較

 これまで電力機器の分野で発展してきたパワーエレクトロニクスは、近年、車載や家電製品への適用が進んでいる。これらに使用される半導体はスイッチングの周波数が高くなっており、かつ、大電流を扱う傾向にある。また、制御用半導体*6においてもプロセスの微細化に伴い、トランジスタ数が増加することで電流が増える傾向にある。
 このため、これらを使用した機器では、他の機器や自らの誤動作の原因となる高周波で大電流による電磁波ノイズが発生しやすいという課題があり、こうした環境でも機能するシールド材が求められている。
 これに対して、従来品のSTARPAS-PC2Sを用いた高透磁率のシールド材は、約10A/m以下の小さい磁界では高いシールド効果を有するものの、それ以上の強磁界については材料が磁気飽和するためシールド材の体積を増やすことが必要だった。
 一方、高い飽和磁束密度を有するSTARPAS-DF42Nは、50A/m程度の磁界で材料の比透磁率が最大となるため、100A/m程度までの磁界でそのシールド効果を期待できる(図3参照)。シミュレーションで比較した印加磁界による磁気シールド性では、STARPAS-DF42Nは強磁界においても性能を維持している。(図4参照)
 また、従来品と同様に、厚みを 30μm 以下に箔化することで、交流で発生する渦電流*7を抑制し、高周波においても相対的に高い透磁率を維持することが可能。さらに、箔材にすることで磁気シールドの対象となる機器の軽量化にも貢献する。

図3 製品別適用磁界の範囲果
図4 磁気シールド性の比較

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