1.電磁波とは

電磁波は、携帯電話やスマートフォンなどの無線機器、医療機器や電子レンジ,IH調理器などの家電製品、電力設備や鉄道、テレビやラジオ放送局など、現在生活においてわれわれの身近に多数存在します。
"電磁波とは、「電界」と「磁界」という性質の異なる波が互いに作用しながら空間を伝わっていくエネルギーの波のことをいいます。"

電界(または電場)は、電気の力が働く空間(または場所)をいい、電圧がかかっているものの回りに発生します。また磁界(または磁場)とは、磁気の力が働く空間(または場所)をいい、電流が流れている周りに発生します。

電界は電圧の大きさに比例し、あらゆる物質を伝播して帯電します。また磁界は電流の大きさに比例し、生き物の細胞レベルまで届き、コンクリートも貫通するほどのエネルギーをもっています。
電磁波は連続する波であり、1秒間に繰り返す波の数を「周波数(単位:ヘルツ)」、波の山から山までの長さを「波長」といいます。

また電磁波は周波数によって性質が異なります。3テラ~384テラヘルツの赤外線は暖かさを感じるため暖房器具などに使われます。人間や動物の眼で認識できる384テラ~789テラヘルツは可視光線と呼ばれます。789テラ~約3万テラヘルツの紫外線は殺菌作用や日焼けをおこす作用があります。さらに高周波帯のX線は物質を透過する特性があるため、レントゲン検査などに使われています。

2.電磁波の影響について

電磁波は、電子機器や各種センサー類あるいは心臓ペースメーカーなどに誤作動を引き起こす要因として知られており、また健康に害を及ぼす危険性があるといわれています。

とくに人体への影響については世界保健機構(WHO)が「電磁波の中でも超低周波磁界(300ヘルツ以下)と無線周波電磁界(10メガ~300ギガヘルツ)は発癌性があるかもしれない(ガソリンエンジン排ガスやクロロホルムなどと同じ2Bグループに分類されている)」という見解を出しており、海外ではさまざまな基準や規制を設ける国が近年増えています。

3.電磁波遮蔽(シールド)について

電磁波遮蔽(シールド)には、反射損失(シールドの表面反射で空気との境界面で損失させる)、吸収損失(シールド材内部を通過するときに渦電流などを発生させる)、多重反射損失(シールド材の間で繰り返し反射させる)があります。

電界については、銅、アルミニウムなどの金属や電気が流れやすい(導電性を有する)樹脂などをシールド材に使うことで遮蔽できますが、磁界は透過するため遮蔽できません。

磁界を遮蔽するには、透磁率(材料が持つ磁化されやすさの指標)が大きく、かつ簡単に磁極が消えたり反転したりする軟磁性材を使わなくてはなりません。

"軟磁性材としては、アモルファス(結晶構造をもたない粒子または微細な結晶状態),フェライト焼結材(遷移金属のニッケル,亜鉛,マンガン,鉄などの酸化物粉末を焼き固めたもの),珪素鋼板(鉄に珪素を添加した合金)やパーマロイ(ニッケルと鉄の合金)などが知られています。シールド材として、対象となる周波数帯において透磁率を有するものを選ぶ必要があります。"
しかしアモルファスやフェライト焼結材は非常に脆く強度がないため構造物としてそのまま使うことは難しく、構造物の表面に貼り付けたり酸化物粉末を樹脂などに混ぜて塗布されます。しかし粉末状の軟磁性材は、透磁率が小さいため人体に影響を及ぼす可能性のある低周波数帯や強い磁界においては十分なシールド効果が得られません。

なお銅,アルミニウムなどの金属やアモルファス,パーマロイなどの軟磁性材は主に吸収により電磁波(電界成分と磁界成分)を損失させるため、電磁波吸収体になります。

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4.パーマロイ加工に適したロウ付け技術

電磁波は波としての性質を持っているため、回折現象によって電磁波がシールド材の背後へ回り込んだり、隙間から通り抜けてしまいます。そのため完全にシールドするためには隙間なくシールド材で全体を囲む構造にする必要があります。

パーマロイは強度を持った金属のためそのまま構造物として使えますが、曲げたり切ったりしたときに発生する内部応力に弱く、また溶接などで周囲を溶かしたり高温で組織が変わると透磁率が低下してしまうため、取扱いや加工には注意が必要です。

パーマロイを使って磁気シールド密閉容器などを作る場合、曲げたり溶接をしないで構造物を作るには低温で隙間を塞ぐことが可能な「ロウ付け」が有効であると考えられます。

手作業で行う「ロウ付け」という金属接合技術を応用することで、自由な形状のパーマロイ製磁気シールド密閉容器や、筐体の製造が可能となりますが、現在高いレベルで「ロウ付け」を行える企業は限られてしまっています。

ロウ付け技術ロウ付け技術
パーマロイ磁気シールド容器例(イメージ図)パーマロイ磁気シールド容器例(イメージ図)

大きな電流が人体の近くを流れる電気自動車,ハイブリッド車では電磁波(とくに低周波磁界)が問題になってきており、また今後普及していく自動運転車などでは電子制御などに使われている半導体の故障やセンサー類の誤作動による事故などが懸念されています。

今後ますます市場ニーズが高まる電磁波(とくに磁界)シールド構造物の加工には、手作業でハイレベルに行う「ロウ付け」技術が重要となるでしょう。

電磁波の模式図
電磁波の模式図

(著)株式会社 佐藤製作所