CH701747A2 - Magnetic shielding for electromagnetic fields within certain frequency range, has multiple stacked layers, where one layer is made of non-grain-oriented ferromagnetic material - Google Patents

Abstract

The magnetic shielding (1) has multiple stacked layers (2,3,4), where one layer is made of a non-grain-oriented ferromagnetic material. The other layers are made of aluminum, which are constructed together by welded plates (5,6,7). The ferromagnetic material is a non-grain oriented silicon-iron alloy or a non-grain oriented nickel-iron alloy.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldabschirmung für elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 0 Hz bis 50 kHz, insbesondere von 0 Hz bis 1 kHz, und insbesondere von 1 Hz bis 1 kHz, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a magnetic field shield for electromagnetic fields in the frequency range from 0 Hz to 50 kHz, in particular from 0 Hz to 1 kHz, and in particular from 1 Hz to 1 kHz, according to the preamble of claim 1.

[0002] Aus der EP 1 241 926 B1 ist eine Magnetfeldabschirmung für elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 10 Hz bis 1000 Hz bekannt, die aus mindestens drei Schichten aufgebaut ist. Zwei Schichten bestehen aus einem kornorientierten Eisen-Walzmaterial und sind derart zueinander angeordnet, dass deren Texturen quer zueinander verlaufen. Eine dritte Schicht besteht aus einem nicht-ferromagnetischen Material, wie beispielsweise Aluminium. Bei grossflächigen Magnetfeldabschirmungen, beispielsweise für Räume, Decken oder Böden von Gebäuden besteht ein ständiger Bedarf, die Abschirmwirkung zu verbessern und die Kosten zu senken. From EP 1 241 926 B1 a magnetic field shield for electromagnetic fields in the frequency range of 10 Hz to 1000 Hz is known, which is composed of at least three layers. Two layers consist of a grain-oriented iron rolling material and are arranged in such a way that their textures are transverse to each other. A third layer is made of a non-ferromagnetic material, such as aluminum. In large-scale magnetic field shields, for example, for rooms, ceilings or floors of buildings, there is a constant need to improve the shielding and reduce costs.

[0003] Aus der US 5 045 637 A ist eine Magnetfeldabschirmung bekannt, die vier nicht-kornorientierte Silizium-Stahl-Schichten aufweist, die jeweils eine Dicke von 0,35 mm haben. Die Magnetfeldabschirmung eignet sich insbesondere für niedrige Magnetfelder. From US 5 045 637 A a magnetic field shield is known comprising four non-grain oriented silicon steel layers, each having a thickness of 0.35 mm. The magnetic field shield is particularly suitable for low magnetic fields.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetfeldabschirmung der gattungsgemässen Art zu schaffen, die zu geringen Kosten herstellbar ist und eine gute Abschirmwirkung aufweist. The invention is therefore an object of the invention to provide a magnetic field shield of the generic type, which can be produced at low cost and has a good shielding effect.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Magnetfeldabschirmung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäss wurde erkannt, dass durch die mindestens eine Schicht aus dem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material für eine Vielzahl von Anwendungsfällen eine bessere Abschirmwirkung erzielt wird, als bei Magnetfeldabschirmungen mit Schichten aus kornorientiertem Eisen-Walzmaterial. Dies resultiert daraus, dass das nicht-kornorientierte ferromagnetische Material eine isotrope elektromagnetische Leitfähigkeit aufweist und die elektromagnetische Abschirmwirkung dementsprechend für jede Feldlinienrichtung gleichermassen gut ist. Demgegenüber weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Schichten aus dem kornorientierten Eisen-Walzmaterial zwar in der jeweiligen Vorzugsrichtung im Vergleich zu der mindestens einen Schicht aus dem nicht-kornorientierten Material eine bessere elektromagnetische Leitfähigkeit und dementsprechend eine bessere Abschirmwirkung auf, da die Ausrichtung der Vorzugsrichtungen regelmässig nicht optimal zu der Feldlinienrichtung ist, resultiert aus dieser besseren elektromagnetischen Leitfähigkeit regelmässig keine bessere Abschirmwirkung. Darüber hinaus sind nicht-kornorientierte ferromagnetische Materialien in ihrer Herstellung günstiger als das kornorientierte Eisen-Walzmaterial, so dass die Kosten der Magnetfeldabschirmung vergleichsweise gering sind. This object is achieved by a magnetic field shield with the features of claim 1. According to the invention, it has been recognized that a better shielding effect is achieved by the at least one layer of the non-grain-oriented ferromagnetic material for a multiplicity of applications than in magnetic field shielding with layers of grain-oriented iron rolling material. This results from the fact that the non-grain oriented ferromagnetic material has an isotropic electromagnetic conductivity and the electromagnetic shielding effect is accordingly equally good for each field line direction. In contrast, the known from the prior art layers of the grain-oriented iron rolling material in the respective preferred direction in comparison to the at least one layer of the non-grain-oriented material better electromagnetic conductivity and therefore a better shielding effect, since the orientation of the preferred directions regularly not optimal to the field line direction, resulting from this better electromagnetic conductivity regularly no better shielding effect. In addition, non-grain oriented ferromagnetic materials are cheaper to manufacture than the grain oriented iron rolling material, so the cost of magnetic field shielding is relatively low.

[0006] Die Magnetfeldabschirmung kann zur Abschirmung von elektromagnetischen Gleichfeldern (0 Hz) und/oder zur Abschirmung von elektromagnetischen Wechselfeldern (1 Hz bis 50 kHz) verwendet werden. Je nach der erforderlichen Abschirmwirkung kann die Magnetfeldabschirmung eine, zwei oder mehr Schichten aus dem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material aufweisen. Die einzelnen Schichten sind beispielsweise aus aneinanderstossenden und/oder überlappenden Platten mit einer Dicke im Bereich von 0,2 mm bis 1,0 mm, insbesondere im Bereich von 0,35 mm bis 1,0 mm, und insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 1,0 mm aufgebaut. Als Material kann beispielsweise eine nicht-kornorientierte, hochpermeable Silizium-Eisen-Legierung und/oder eine nicht-kornorientierte, hochpermeable, geglühte Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden. The magnetic field shielding can be used for shielding of DC electromagnetic fields (0 Hz) and / or for shielding alternating electromagnetic fields (1 Hz to 50 kHz). Depending on the required shielding effect, the magnetic field shield may comprise one, two or more layers of the non-grain oriented ferromagnetic material. The individual layers are, for example, of abutting and / or overlapping plates having a thickness in the range of 0.2 mm to 1.0 mm, in particular in the range of 0.35 mm to 1.0 mm, and in particular in the range of 0.5 mm to 1.0 mm. As a material, for example, a non-grain-oriented, highly permeable silicon-iron alloy and / or a non-grain-oriented, highly permeable, annealed nickel-iron alloy can be used.

[0007] Darüber hinaus lassen sich nicht-kornorientierte Materialien einfacher bearbeiten und konfektionieren. Aufgrund der Kornorientierung sind Eisen-Walzmaterialien vergleichsweise spröde, so dass diese bei der Bearbeitung leicht in Walzrichtung brechen. Hierdurch entsteht bei kornorientierten Eisen-Walzmaterialien ein nicht unerheblicher Ausschuss und somit eine Erhöhung der Herstellkosten der Magnetfeldabschirmung. Dies kann bei nicht-kornorientierten Materialien vermieden werden. In addition, non-grain materials can be easier to edit and assemble. Due to the grain orientation, iron rolling materials are comparatively brittle, so that they easily break during rolling in the rolling direction. This results in grain-oriented iron rolling materials a not inconsiderable rejects and thus an increase in the production costs of magnetic field shielding. This can be avoided with non-grain oriented materials.

[0008] Eine Magnetfeldabschirmung, die mindestens eine aus Aluminium bestehende und aus miteinander verschweissten Platten aufgebaute Schicht aufweist, gewährleistet eine homogene elektrische Leitfähigkeit der aus Aluminium bestehenden Schicht und führt so zu einer optimierten Abschirmwirkung für elektromagnetische Wechselfelder, wodurch ein optimales Verhältnis von Kosten zu Abschirmwirkung erzielt» wird. Durch das durchgehende Verschweissen der aneinanderstossenden und/oder überlappenden Platten kann eine durch Wirbelströme entstehende Feldkonzentration an den Übergängen der Platten wirkungsvoll verhindert werden. Messungen haben gezeigt, dass durch das Verschweissen eine Steigerung der Abschirmwirkung um den Faktor 2 bis 5 im Vergleich zu nicht verschweissten Platten erzielt werden kann. Darüber hinaus kann durch das Verschweissen ein dauerhafter und sicherer Berührungsschutz der elektrisch •leitfähigen Schicht aus Aluminium entsprechend der jeweils relevanten DIN-Normen zu 100 % gewährleistet werden. Durch das Verschweissen der Platten entfällt somit das Erden jeder einzelnen Platte. A magnetic field shield having at least one layer made of aluminum and made of welded together plates, ensures a homogeneous electrical conductivity of the existing layer of aluminum, thus leading to an optimized shielding effect for electromagnetic alternating fields, creating an optimal cost-to-shielding achieved ». Through the continuous welding of the abutting and / or overlapping plates, a field concentration resulting from eddy currents can be effectively prevented at the transitions of the plates. Measurements have shown that welding can increase shielding by a factor of 2 to 5 compared to non-welded panels. In addition, by welding a permanent and secure contact protection of the electrically • conductive layer of aluminum according to the relevant DIN standards can be guaranteed to 100%. By welding the plates thus eliminates the grounding of each plate.

[0009] Ein ferromagnetisches Material nach Anspruch 2 ist kostengünstig. Derartige Silizium-Eisen-Legierungen sind als nicht-kornorientierte Elektrobleche erhältlich. Im Vergleich zu kornorientierten Elektroblechen weisen nicht-kornorientierte Elektrobleche darüber hinaus eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf, da diese bei Bedarf mit einer Isolationsbeschichtung von mehr als 5 um, insbesondere von mehr als 10 um, und insbesondere von mehr als 15 um Dicke und/oder einem Korrosionsschutzlack erhältlich sind. Nicht-kornorientierte Elektrobleche sind dementsprechend auch für feuchte Einbaubedingungen deutlich besser geeignet. A ferromagnetic material according to claim 2 is inexpensive. Such silicon-iron alloys are available as non-grain oriented electrical sheets. In addition, compared to grain-oriented electrical steel sheets, non-grain-oriented electrical steel sheets also have better corrosion resistance, as required, with an insulation coating of more than 5 μm, in particular more than 10 μm, and in particular more than 15 μm thickness and / or a corrosion protection lacquer are available. Accordingly, non-grain-oriented electrical sheets are also much better suited for damp installation conditions.

[0010] Eine nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung nach Anspruch 3 oder 4 weist gute Abschirmeigenschaften auf. A non-grain oriented silicon-iron alloy according to claim 3 or 4 has good shielding properties.

[0011] Ein ferromagnetisches Material nach Anspruch 5 weist aufgrund des geringen Eisenanteils eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Feuchtigkeit auf, so dass daraus hergestellte Bleche bzw. Platten speziell gut für feuchte Einbaubedingungen geeignet sind. A ferromagnetic material according to claim 5 has a good corrosion resistance to moisture due to the low iron content, so that sheets or plates made therefrom are particularly well suited for wet installation conditions.

[0012] Eine Nickel-Eisen-Legierung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 weist eine gute Abschirmwirkung auf. A nickel-iron alloy according to any one of claims 6 to 8 has a good shielding effect.

[0013] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 9 weist eine gute Abschirmwirkung für elektromagnetische Wechselfelder im Frequenzbereich von 1 Hz bis 50 kHz, insbesondere 1 Hz bis 1 kHz auf. Beispielsweise kann die Magnetfeldabschirmung eine erste Schicht aus einem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material mit einer Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm, eine zweite Schicht aus dem gleichen oder einem anderen nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material mit einer Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm und eine dritte Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von mindestens 1,0 mm aufweisen. Die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht bricht die Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfeldes durch den erzeugten Wirbelstromeffekt. Die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht bildet vorzugsweise die untere und/oder obere, also eine aussenliegende Deckschicht der Magnetfeldabschirmung. A magnetic field shield according to claim 9 has a good shielding effect for electromagnetic alternating fields in the frequency range from 1 Hz to 50 kHz, in particular 1 Hz to 1 kHz. For example, the magnetic field shield may comprise a first layer of a non-grain orientated ferromagnetic material having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm, a second layer of the same or another non-grain oriented ferromagnetic material having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm and a third layer of aluminum having a thickness of at least 1.0 mm. The at least one aluminum layer breaks the field lines of the electromagnetic alternating field by the generated eddy current effect. The at least one layer consisting of aluminum preferably forms the lower and / or upper, ie an outer covering layer of the magnetic field shield.

[0014] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 10 ermöglicht ein gezieltes Abschirmen von Komponenten des elektromagnetischen Wechselfeldes, deren Feldlinienrichtung konstant und bekannt ist. Als kornorientiertes ferromagnetisches Material kann beispielsweise eine kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung (Elektroblech) verwendet werden. Die Magnetfeldabschirmung kann beispielsweise aus einer ersten Schicht eines nicht-kornorientierten ferromagnetischen Materials mit einer Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm, einer zweiten Schicht aus einem kornorientierten und entsprechend der Feldlinienrichtung ausgerichteten ferromagnetischen Material mit einer Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm und einer dritten Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von mindestens 1,0 mm aufgebaut sein. Die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht bricht die Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfeldes durch den erzeugten Wirbelstromeffekt. Die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht bildet vorzugsweise die untere und/oder obere, also eine aussenliegende Deckschicht der Magnetfeldabschirmung. A magnetic field shield according to claim 10 enables targeted shielding of components of the electromagnetic alternating field whose field line direction is constant and known. As a grain-oriented ferromagnetic material, for example, a grain-oriented silicon-iron alloy (electric sheet) can be used. The magnetic field shield may, for example, consist of a first layer of a non-grain-oriented ferromagnetic material having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm, a second layer of a grain-oriented and corresponding to the field line direction oriented ferromagnetic material having a thickness of 0.2 mm 1.0 mm and a third layer of aluminum with a thickness of at least 1.0 mm. The at least one aluminum layer breaks the field lines of the electromagnetic alternating field by the generated eddy current effect. The at least one layer consisting of aluminum preferably forms the lower and / or upper, ie an outer covering layer of the magnetic field shield.

[0015] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 11 ermöglicht ein einfaches Verschweissen der Platten. Darüber hinaus wird verhindert, dass die Platten an ihren Ecken durch übliche Unebenheiten des Untergrundes abstehen. A magnetic field shield according to claim 11 allows easy welding of the plates. In addition, it is prevented that the plates protrude at their corners by usual unevenness of the ground.

[0016] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 12 ermöglicht eine optimierte Abschirmung von elektromagnetischen Wechselfeldern. Vorzugsweise ist die aus Aluminium bestehende Schicht aus Platten mit einer Dicke von mindestens 1 mm bzw. mindestens 2 mm ausgebildet, die eine untere und/oder obere Deckschicht der Magnetfeldabschirmung bilden. A magnetic field shield according to claim 12 enables optimized shielding of alternating electromagnetic fields. Preferably, the layer of aluminum made of plates having a thickness of at least 1 mm or at least 2 mm is formed, which form a lower and / or upper cover layer of the magnetic field shield.

[0017] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 13 weist eine optimierte Abschirmwirkung auf. A magnetic field shield according to claim 13 has an optimized shielding effect.

[0018] Eine Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 14 weist optimale Abschirmeigenschaften auf. Der Schirmfaktor ist definiert als Quotient der ungeschirmten magnetischen Flussdichte zu der geschirmten magnetischen Flussdichte. Der Schirmfaktor wird insbesondere im Frequenzbereich von 1 Hz bis 1 kHz erzielt. Der Schirmfaktor wird insbesondere durch die Kombination der Schichten erreicht. Insbesondere die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht führt für elektromagnetische Wechselfelder zu einer deutlichen Erhöhung des Schirmfaktors. A magnetic field shield according to claim 14 has optimum shielding properties. The screen factor is defined as the quotient of the unshielded magnetic flux density to the shielded magnetic flux density. The screening factor is achieved in particular in the frequency range from 1 Hz to 1 kHz. The screening factor is achieved in particular by the combination of the layers. In particular, the at least one layer made of aluminum leads to electromagnetic alternating fields to a significant increase in the screen factor.

[0019] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine Prinzipdarstellung einer dreischichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 2<sep>eine Prinzipdarstellung einer dreischichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 3<sep>eine Prinzipdarstellung einer vierschichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 4<sep>eine Prinzipdarstellung einer vierschichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 5<sep>eine Prinzipdarstellung einer dreischichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel, und <tb>Fig. 6<sep>eine Prinzipdarstellung einer zweischichtigen Magnetfeldabschirmung gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel.Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of several embodiments. Show it: <Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic representation of a three-layer magnetic field shield according to a first exemplary embodiment, <Tb> FIG. 2 <sep> is a schematic representation of a three-layer magnetic field shield according to a second exemplary embodiment, <Tb> FIG. 3 <sep> is a schematic representation of a four-layer magnetic field shield according to a third exemplary embodiment, <Tb> FIG. 4 <sep> is a schematic representation of a four-layer magnetic field shield according to a fourth exemplary embodiment, <Tb> FIG. 5 <sep> is a schematic representation of a three-layer magnetic field shield according to a fifth embodiment, and <Tb> FIG. 6 <sep> is a schematic representation of a two-layer magnetic field shield according to a sixth exemplary embodiment.

[0020] Die in Fig. 1 gezeigte Magnetfeldabschirmung 1 dient zur Abschirmung elektromagnetischer Felder im Frequenzbereich von 0 Hz bis 50 kHz. Die Magnetfeldabschirmung 1 ist aus drei in einer z-Richtung übereinander angeordneten Schichten 2, 3, 4 aufgebaut. Jede der Schichten 2, 3, 4 besteht aus einzelnen Platten 5, 6, 7. Die Platten 5, 6, 7 der einzelnen Schichten 2, 3, 4 sind Stoss an Stoss aneinander und/oder überlappend verlegt. Die Platten 5 der ersten Schicht 2 sind üblicherweise zu den Platten 6 und 7 der zweiten und dritten Schicht 3, 4 in einer x- und einer y-Richtung versetzt angeordnet. Entsprechend sind die Platten 6 der zweiten Schicht 3 zu den Platten 7 der dritten Schicht 4 in der x- und der y-Richtung üblicherweise versetzt angeordnet. Die x-, y- und z-Richtung bilden eine kartesisches Koordinatensystem. The magnetic field shield 1 shown in FIG. 1 serves to shield electromagnetic fields in the frequency range from 0 Hz to 50 kHz. The magnetic field shield 1 is constructed from three layers 2, 3, 4 arranged one above the other in a z-direction. Each of the layers 2, 3, 4 consists of individual plates 5, 6, 7. The plates 5, 6, 7 of the individual layers 2, 3, 4 are butted against each other and / or overlapping. The plates 5 of the first layer 2 are usually arranged offset to the plates 6 and 7 of the second and third layers 3, 4 in an x and a y direction. Accordingly, the plates 6 of the second layer 3 are usually offset from the plates 7 of the third layer 4 in the x and y directions. The x, y and z directions form a Cartesian coordinate system.

[0021] Die Platten 5 der ersten Schicht 2 bestehen aus Aluminium. Die Platten 5 sind miteinander, beispielsweise an ihren Stosskanten 8, verschweisst und bilden eine Deckschicht der Magnetfeldabschirmung 1. Die Platten 5 weisen in der z-Richtung eine Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere von mindestens 2 mm auf. The plates 5 of the first layer 2 are made of aluminum. The plates 5 are welded together, for example at their butt edges 8, and form a cover layer of the magnetic field shield 1. The plates 5 have a thickness of at least 1 mm, in particular of at least 2 mm, in the z-direction.

[0022] Die Platten 6 der zweiten Schicht 3 bestehen aus einem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material. Das Material ist beispielsweise eine nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung mit einem Eisenanteil von mindestens 90 Gewichts-% und einem Siliziumanteil von mindestens 2 Gewichts-%. Die Silizium-Eisen-Legierung ist beispielsweise als nicht-kornorientiertes Elektroblech ausgebildet. Die nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung weist eine Koerzitivfeldstärke von betragsmässig höchstens 14 A/m, insbesondere von höchstens 12 A/m, und insbesondere von höchstens 10 A/m sowie Ummagnetisierungsverluste bei einer magnetischen Flussdichte von 1,5 T von höchstens 4,0 W/kg, insbesondere von höchstens 3,0 W/kg, und insbesondere von höchstens 2,0 W/kg auf. The plates 6 of the second layer 3 are made of a non-grain oriented ferromagnetic material. The material is, for example, a non-grain oriented silicon-iron alloy having an iron content of at least 90% by weight and a silicon content of at least 2% by weight. The silicon-iron alloy is formed, for example, as a non-grain oriented electrical steel. The non-grain-oriented silicon-iron alloy has a coercive force of at most 14 A / m, in particular of at most 12 A / m, and in particular of at most 10 A / m and magnetic reversal losses at a magnetic flux density of 1.5 T of at most 4 , 0 W / kg, in particular of at most 3.0 W / kg, and in particular of at most 2.0 W / kg.

[0023] Alternativ ist das Material beispielsweise eine nicht-kornorientierte, geglühte Nickel-Eisen-Legierung mit einem Nickelanteil von mindestens 75 Gewichts-%. Die nicht-kornorientierte Nickel-Eisen-Legierung weist eine Koerzitivfeldstärke von betragsmässig höchstens 12 A/m, insbesondere von höchstens 8 A/m, und insbesondere von höchstens 4 A/m auf. Darüber hinaus weist diese eine Anfahngspermeabilität von betragsmässig mindestens 5000, insbesondere mindestens 50 000, und insbesondere von mindestens 100 000 sowie eine maximale Permeabilität von betragsmässig mindestens 40 000, insbesondere von mindestens 90 000, und insbesondere von mindestens 140 000 auf. Die Nickel-Eisen-Legierung weist eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Feuchtigkeit auf. Alternatively, the material is for example a non-grain oriented, annealed nickel-iron alloy with a nickel content of at least 75% by weight. The non-grain-oriented nickel-iron alloy has a coercive force of at most 12 A / m, in particular of at most 8 A / m, and in particular of at most 4 A / m. In addition, this has an initial permeability of at least 5000, in particular at least 50 000, and in particular of at least 100 000 as well as a maximum permeability of at least 40,000, in particular of at least 90,000 and in particular of at least 140,000. The nickel-iron alloy has good corrosion resistance to moisture.

[0024] Die Platten 6 weisen eine Dicke in z-Richtung von 0,2 mm bis 1,0 mm, insbesondere von 0,35 mm auf. The plates 6 have a thickness in the z-direction of 0.2 mm to 1.0 mm, in particular of 0.35 mm.

[0025] Die Platten 7 der dritten Schicht 4 sind entsprechend den Platten 6 der zweiten Schicht 3 ausgebildet. The plates 7 of the third layer 4 are formed corresponding to the plates 6 of the second layer 3.

[0026] Die Magnetfeldabschirmung 1 schirmt elektromagnetische Gleichfelder mit 0 Hz und elektromagnetische Wechselfelder im Frequenzbereich von 1 Hz bis 50 kHz ab. Die Schichten 3, 4 aus der nicht-kornorientierten Silizium-Eisen-Legierung weisen eine isotrope elektromagnetische Leitfähigkeit auf, so dass deren Abschirmwirkung unabhängig von der Feldlinienrichtung des elektromagnetischen Feldes ist. Durch das Verschweissen der Platten 5 ist die erste Schicht 2 homogen elektrisch leitfähig, so dass Feldkonzentrationen aufgrund von Wirbelströmen an den Stosskanten 8 bzw. den Übergängen vermieden werden. Dies führt zu einer um den Faktor 2 bis 5 verbesserten Abschirmwirkung bei elektromagnetischen Wechselfeldern. Der Schirmfaktor der Magnetfeldabschirmung 1 beträgt mindestens 10, insbesondere mindestens 20, und insbesondere mindestens 30. The magnetic field shield 1 shields DC electromagnetic fields with 0 Hz and electromagnetic alternating fields in the frequency range from 1 Hz to 50 kHz. The layers 3, 4 of the non-grain-oriented silicon-iron alloy have an isotropic electromagnetic conductivity, so that their shielding effect is independent of the field line direction of the electromagnetic field. By welding the plates 5, the first layer 2 is homogeneously electrically conductive, so that field concentrations due to eddy currents at the butt edges 8 and the transitions are avoided. This leads to a factor of 2 to 5 improved shielding effect in electromagnetic alternating fields. The screening factor of the magnetic field shield 1 is at least 10, in particular at least 20, and in particular at least 30.

[0027] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Die Platten 6a der zweiten Schicht 3a bestehen aus einem kornorientierten ferromagnetischen Material. Das Material ist eine kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung mit einem Eisenanteil von mindestens 90 Gewichts-% und einem Siliziumanteil von mindestens 2 Gewichts-%. Die Silizium-Eisen-Legierung ist beispielsweise als kornorientiertes Elektroblech ausgebildet. Aufgrund der Kornorientierung weist die zweite Schicht 3a hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Abschirmwirkung eine Vorzugsrichtung 9 auf. Die Vorzugsrichtung 9 ist entsprechend der Feldlinienrichtung einer abzuschirmenden Komponente des elektromagnetischen Feldes ausgerichtet. Hierdurch kann diese Komponente gezielt abgeschirmt werden. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise der Magnetfeldabschirmung 1a wird auf das vorangegangene Ausführungsbeispiel verwiesen. Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. Structurally identical parts are given the same reference numerals as in the first embodiment, to the description of which reference is hereby made. Structurally different parts receive the same reference numerals with a following a. The plates 6a of the second layer 3a are made of a grain-oriented ferromagnetic material. The material is a grain-oriented silicon-iron alloy with an iron content of at least 90% by weight and a silicon content of at least 2% by weight. The silicon-iron alloy is formed, for example, as grain-oriented electrical steel. Due to the grain orientation, the second layer 3a has a preferred direction 9 with regard to its electromagnetic shielding effect. The preferred direction 9 is aligned in accordance with the field line direction of a component of the electromagnetic field to be shielded. As a result, this component can be selectively shielded. With regard to the further mode of operation of the magnetic field shield 1a, reference is made to the preceding exemplary embodiment.

[0028] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Die Magnetfeldabschirmung 1b ist vierschichtig aufgebaut und weist zusätzlich zu den Schichten 2, 3, 4 eine vierte Schicht 10 auf. Die vierte Schicht 10 besteht aus mehreren Stoss an Stoss nebeneinander und/oder überlappend angeordneten Platten 11. Die Platten 11 bestehen aus Aluminium und sind entsprechend der ersten Schicht 2 ausgebildet. Insbesondere können die Platten 11 miteinander verschweisst sein, so dass sowohl die Schicht 2 als auch die Schicht 10 aus miteinander verschweissten Platten 5 bzw. 11 besteht. Alternativ können die Schichten 2 und 10 derart ausgebildet sein, dass in nur einer der beiden Schichten 2 oder 10 die Platten 5 bzw. 11 miteinander verschweisst sind. Die Platten 5, 11 weisen in der z-Richtung eine Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere von mindestens 2 mm auf. Die Platten 6 und 7 der zweiten und dritten Schicht 3, 4 bestehen aus einer nicht-kornorientierten Silizium-Eisen-Legierung entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Die erste Schicht 2 und die vierte Schicht 10 bilden Deckschichten der Magnetfeldabschirmung 1b. Die Schichten 2 und 10 aus Aluminium führen zu einer optimierten Abschirmwirkung. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Hereinafter, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different parts receive the same reference numerals with a following b. The magnetic field shield 1b has a four-layer structure and, in addition to the layers 2, 3, 4, has a fourth layer 10. The fourth layer 10 consists of a plurality of shock juxtaposed and / or overlapping arranged plates 11. The plates 11 are made of aluminum and are formed according to the first layer 2. In particular, the plates 11 may be welded together, so that both the layer 2 and the layer 10 consists of plates 5 and 11 welded together. Alternatively, the layers 2 and 10 may be formed such that in only one of the two layers 2 or 10, the plates 5 and 11 are welded together. The plates 5, 11 have a thickness of at least 1 mm, in particular of at least 2 mm, in the z-direction. The plates 6 and 7 of the second and third layers 3, 4 are made of a non-grain oriented silicon-iron alloy according to the previous embodiments. The first layer 2 and the fourth layer 10 form cover layers of the magnetic field shield 1b. The layers 2 and 10 made of aluminum lead to an optimized shielding effect. With regard to the further mode of operation, reference is made to the preceding embodiments.

[0029] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Die Magnetfeldabschirmung 1c ist entsprechend dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel vierschichtig aufgebaut, wobei die Platten 6c der zweiten Schicht 3c aus einem kornorientierten ferromagnetischen Material bestehen. Das Material ist beispielsweise eine kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise der Magnetfeldabschirmung 1c wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Hereinafter, a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different parts receive the same reference numerals with a c followed. The magnetic field shield 1c is constructed in four layers in accordance with the preceding embodiment, wherein the plates 6c of the second layer 3c consist of a grain-oriented ferromagnetic material. The material is, for example, a grain-oriented silicon-iron alloy according to the second embodiment. With regard to the further mode of operation of the magnetic field shield 1c, reference is made to the preceding exemplary embodiments.

[0030] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d. Die Magnetfeldabschirmung 1d ist dreischichtig aufgebaut und weist zwei aus Aluminium bestehende Schichten 2 und 4d sowie eine dazwischen liegende Schicht 3 aus einem nicht-kornorientierten Material auf. Die Schichten 2, 3 und 4d sind entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ausgebildet. Die zweite Schicht 3 kann aus einer nicht-kornorientierten Silizium-Eisen-Legierung oder einer nicht-kornorientierten Nickel-Eisen-Legierung bestehen. Die Platten 7d der dritten Schicht 4d können miteinander verschweisst sein. Alternativ können die Platten 7d nicht verschweisst sein, wenn die Platten 5 der ersten Schicht 2 verschweisst sind. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Hereinafter, a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different parts receive the same reference numerals with a d followed. The magnetic field shield 1d has a three-layered structure and has two layers 2 and 4d made of aluminum and an intermediate layer 3 of a non-grain-oriented material. The layers 2, 3 and 4d are formed according to the preceding embodiments. The second layer 3 may consist of a non-grain-oriented silicon-iron alloy or a non-grain-oriented nickel-iron alloy. The plates 7d of the third layer 4d may be welded together. Alternatively, the plates 7d may not be welded when the plates 5 of the first layer 2 are welded. With regard to the further mode of operation, reference is made to the preceding embodiments.

[0031] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 6ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten e. Die Magnetfeldabschirmung le ist zweischichtig aufgebaut. Die Schichten 2 und 3 sind entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Schicht 3 aus einer nicht-kornorientierten, geglühten Nickel-Eisen-Legierung. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Hereinafter, a sixth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different parts receive the same reference numerals with a trailing e. The magnetic field shield le is constructed in two layers. The layers 2 and 3 are formed according to the first embodiment. In particular, the second layer 3 is made of a non-grain oriented, annealed nickel-iron alloy. With regard to the further mode of operation, reference is made to the preceding embodiments.

[0032] Die Schichten 2, 3, 4, 3a, 3c, 4d, 10 können prinzipiell beliebig miteinander kombiniert werden, solange mindestens eine Schicht 3, 4 aus einem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material besteht. Für die Abschirmung von elektromagnetischen Gleichfeldern ist eine Schicht 2, 4d, 10 aus Aluminium nicht zwingend erforderlich. Die Abschirmung von elektromagnetischen Wechselfeldern im Frequenzbereich von 1 Hz bis 50 kHz erfordert mindestens eine Schicht 2, 4d, 10 aus Aluminium, wobei durch das Verschweissen der Platten 5, 7d, 11 eine Verbesserung der Abschirmwirkung um den Faktor 2 bis 5 erzielt wird. Die Magnetfeldabschirmungen 1, 1a bis 1e weisen hierdurch ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis auf. The layers 2, 3, 4, 3a, 3c, 4d, 10 can in principle be combined with each other as long as at least one layer 3, 4 consists of a non-grain-oriented ferromagnetic material. For the shielding of electromagnetic DC fields, a layer 2, 4d, 10 made of aluminum is not absolutely necessary. The shielding of electromagnetic alternating fields in the frequency range of 1 Hz to 50 kHz requires at least one layer 2, 4d, 10 of aluminum, wherein the welding of the plates 5, 7d, 11 an improvement of the shielding effect by a factor of 2 to 5 is achieved. The magnetic field shields 1, 1a to 1e thereby have an optimum cost-benefit ratio.

Claims (14)

1. Magnetfeldabschirmung für elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 0 Hz bis 50 kHz mit mehreren übereinander angeordneten Schichten (2, 3, 3a, 3c, 4, 4d, 10), wobei mindestens eine Schicht (3, 4) aus einem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht (2, 4d, 10) aus Aluminium besteht, die aus miteinander verschweissten Platten (5, 7d, 11) aufgebaut ist.1. A magnetic field shield for electromagnetic fields in the frequency range from 0 Hz to 50 kHz with a plurality of superimposed layers (2, 3, 3a, 3c, 4, 4d, 10), wherein at least one layer (3, 4) of a non-grain-oriented ferromagnetic Material consists, characterized in that at least one layer (2, 4d, 10) consists of aluminum, which is composed of plates welded together (5, 7d, 11). 2. Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material eine nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung ist und einen Eisenanteil von mindestens 90 Gewichts-% sowie einen Siliziumanteil von mindestens 2 Gewichts-% aufweist.2. Magnetic field shield according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic material is a non-grain oriented silicon-iron alloy and has an iron content of at least 90% by weight and a silicon content of at least 2% by weight. 3. Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung eine Koerzitivfeldstärke von betragsmässig höchstens 14 A/m, insbesondere von höchstens 12 A/m, und insbesondere von höchstens 10 A/m aufweist.3. magnetic field shield according to claim 2, characterized in that the non-grain oriented silicon-iron alloy has a coercive force of magnitude not more than 14 A / m, in particular of at most 12 A / m, and in particular of at most 10 A / m. 4. Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kornorientierte Silizium-Eisen-Legierung Ummagnetisierungsverluste bei einer magnetischen Flussdichte von 1,5 T von höchstens 4,0 W/kg, insbesondere von höchstens 3,0 W/kg, und insbesondere von höchstens 2,0 W/kg aufweist.4. magnetic field shield according to claim 2 or 3, characterized in that the non-grain-oriented silicon-iron alloy Ummagnetisierungsverluste at a magnetic flux density of 1.5 T of at most 4.0 W / kg, in particular of at most 3.0 W / kg , and in particular of at most 2.0 W / kg. 5. Magnetfeldabschirmung nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material eine nicht-kornorientierte Nickel-Eisen-Legierung ist und einen Nickelanteil von mindestens 75 Gewichts-% aufweist.5. Magnetic field shield according to claims 1, characterized in that the ferromagnetic material is a non-grain oriented nickel-iron alloy and has a nickel content of at least 75% by weight. 6. Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kornorientierte Nickel-Eisen-Legierung eine Koerzitivfeldstärke von betragsmässig höchstens 12 A/m, insbesondere von höchstens 8 A/m, und insbesondere von höchstens 4 A/m aufweist.6. magnetic field shield according to claim 5, characterized in that the non-grain oriented nickel-iron alloy has a coercive force of magnitude not more than 12 A / m, in particular of at most 8 A / m, and in particular of at most 4 A / m. 7. Magnetfeldabschirmung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kornorientierte Nickel-Eisen-Legierung eine Anfangspermeabilität von betragsmässig mindestens 5000, insbesondere von mindestens 50 000, und insbesondere von mindestens 100 000 aufweist.7. magnetic field shield according to claim 5 or 6, characterized in that the non-grain oriented nickel-iron alloy has an initial permeability of at least 5000, in particular of at least 50,000, and in particular of at least 100,000. 8. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kornorientierte Nickel-Eisen-Legierung eine maximale Permeabilität von betragsmässig mindestens 40 000, insbesondere von mindestens 90 000, und insbesondere von mindestens 140 000 aufweist.8. magnetic field shield according to one of claims 5 to 7, characterized in that the non-grain oriented nickel-iron alloy has a maximum permeability of at least 40,000 in terms of amount, in particular of at least 90,000, and in particular of at least 140,000. 9. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schichten (3, 4) aus einem nicht-kornorientierten ferromagnetischen Material bestehen und mindestens eine Schicht (2, 4d, 10) aus Aluminium besteht.9. magnetic field shield according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least two layers (3, 4) consist of a non-grain-oriented ferromagnetic material and at least one layer (2, 4d, 10) consists of aluminum. 10. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht (3a, 3c) aus einem kornorientierten ferromagnetischen Material und mindestens eine Schicht (2, 10) aus Aluminium besteht.10. magnetic field shield according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one layer (3a, 3c) consists of a grain-oriented ferromagnetic material and at least one layer (2, 10) made of aluminum. 11. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht (2, 4d, 10) eine aussenliegende Deckschicht bildet.11. magnetic field shield according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one layer consisting of aluminum (2, 4d, 10) forms an outer cover layer. 12. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine aus Aluminium bestehende Schicht (2, 4d, 10) eine Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere von mindestens 2 mm, und insbesondere von mindestens 4 mm aufweist.12. magnetic field shield according to one of claims 1 to 11, characterized in that the at least one layer consisting of aluminum (2, 4d, 10) has a thickness of at least 1 mm, in particular of at least 2 mm, and in particular of at least 4 mm. 13. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 3, 3a, 4, 4d, 10) aus einzelnen Platten (5, 6, 6a, 6c, 7, 7d, 11) aufgebaut sind, wobei zumindest ein Teil der Platten (5, 6, 6a, 6c, 7, 7d, 11) jeder Schicht (2, 3, 3a, 3c, 4d, 10) zu den Platten (5, 6, 6a, 6c, 7, 7d, 11) der weiteren Schichten (2, 3, 3a, 3c, 4, 4d, 10) in einer x- und/oder einer y-Richtung versetzt angeordnet sind.13. magnetic field shield according to one of claims 1 to 12, characterized in that the layers (2, 3, 3a, 4, 4d, 10) of individual plates (5, 6, 6a, 6c, 7, 7d, 11) are constructed in which at least part of the plates (5, 6, 6a, 6c, 7, 7d, 11) of each layer (2, 3, 3a, 3c, 4d, 10) are joined to the plates (5, 6, 6a, 6c, 7) , 7d, 11) of the further layers (2, 3, 3a, 3c, 4, 4d, 10) are arranged offset in an x and / or a y direction. 14. Magnetfeldabschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Schirmfaktor von mindestens 10, insbesondere von mindestens 20, und insbesondere von mindestens 30 aufweist.14 magnetic field shield according to one of claims 1 to 13, characterized in that it has a screen factor of at least 10, in particular of at least 20, and in particular of at least 30.