JPH01134998A - 磁気シールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外部磁場の影響を受けやすい製品全体に適用可
能なもので、例えば磁気記録媒体、計測器等の外、ステ
ッピングモーターを用いた腕時計にも容易に利用できる
。特に、今後超伝導体等の利用が一般化し、強磁界を発
生する装置類が多用されることが予想されることから、
簡便で有効な磁気シールド装置の必要性は益々増大する
と考えられる。

〔従来の技術〕

従来、外部電界に対する遮蔽は金属板による空間の囲い
込みで完全に達成されていたが、外部磁界に対してはこ
れと同様でパーマロイに代表される高透磁率の強磁性体
板による空間の囲い込みが利用されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の強磁性体による磁気シールドには２つの大きな問
題点があった。

その第一は、電界の遮蔽と異なり、磁界の遮蔽は不完全
にしかできないということである。これは、磁力線が強
磁性体とそれ以外の空間との透磁率の違いを、丁度電流
が導体の抵抗の違いを感じるのと同様に感じるためであ
る。

この結果、透磁率の非常に高いシールド板で囲えば、磁
力線の大半は該シールド板中に取り込むことができるが
、実際上は、シールドした””’！間内への外部磁界の
侵入をある程度以上は原理的に防止しえない。

また、第二の問題点は、第一の問題点とも関連するもの
であるが、磁気シールド板の構成をかなり注意深（行な
って、シールドしたい空間の周囲に殆んど開口部が無い
様にしないと、シールド効果の著しい低下がみられるこ
とにある。

以上の問題点を第５図、第６図を用いて説明する。

ここでは、高透磁率材料（例えば鉄、ニッケル合金であ
るパーマロイ）でできた２枚の板５１を平行に配し、こ
れを静磁場の中に置いた場合を考えるものであるが、第
５図では、前記２枚の板５１の平面と磁力線６１とが平
行になる様に、又、第６図ではこれが垂直になる様にし
たものである。

この場合、第５図では、板５１の材料の透磁率μとシー
ルドしたい空間１６及び周囲の空間１４の透磁率μＳと
の比が十分に大きければ、磁力線６１はシールドしたい
空間１６及び周囲の空間１４を通るよりも板５１を通る
方がエネルギー的に有利になり、図示した様な磁力線の
分布となる。

この結果、シールドしたい空間１６の磁力線密度は著し
く減少し、有効な磁気シールドが達成される。

尚、この場合シールドしたい空間１６の大きさは、２枚
の板５１の間隔をｄ、２枚の板５１の厚さをｔ（両方同
じとする）とし、２枚の板５１の面の広がりをｄよりも
十分に大きくとれば、μ・ｔ）μｓａｄの関係式より定
まる。通常μ／μｓ〉１０３　であるので、を二１　ｍ
ｍの板を用いればｄ　＝　１０２ｍｍ程度までの空間の
シールドがこの様な平行平板型の構成で可能と言える。

しかし乍ら、第６図の様に、磁力線に対して板５１の平
面が垂直になる場合には、図で示した通りで、シールド
したい空間１６に対する磁気シールドの効果は全く無（
なる。これは、磁力線６１の経路としてこれ以上エネル
ギー的に有利なものが存在しないことによる。

従って、第６図に示した様な磁力線６１がシールドした
い空間１６に対して侵入するのを阻止するためには、２
枚の板５１を、この様に周囲が開放された平行平板型に
するのでは無く、もっと−体止した箱型に近付けなげれ
ばならないのである。

所が、実際に、この様な箱型の磁気シールド装置を製品
に適用しようとした場合、特に小型化した部品密度の高
い製品であればある程、この様な箱型化は実用上、非常
に多くの困難を伴うことになることは容易に理解できる
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる、従来技術での磁気シールド装置に伴う構成の複
雑化及びシールド効果の不完全さを解決せんとするのが
、本発明の目的であり、そのために層状の超伝導体を用
いるものである。

すなわち、超伝導体にはその中に磁力線が侵入しないと
いう完全反磁性（マイスナー効果）という性質があり、
これを従来の高透磁率の材料と組み合わせて、それぞれ
の特性を生かすことにより、従来技術の問題点を解決す
るものである。

〔作用〕

第１図に於いて本発明の詳細な説明する。

本発明では、第５図及び第６図で用いた高透磁率材料よ
り成る板５１０代わりに、超伝導体層１１と高透磁率体
層１２とを積層した板状のシールド材を用いる。

そして、シールドしたい空間１６の側に超伝導体層１１
が向く様にして平行平板型の配置をとるものである。こ
の様にすると、まず第５図に相当する磁力線６１と平行
な配置では、高透磁率体層１２が、第５図での従来の構
成と全（同等の働きをするので本発明に於いても、十分
な磁気シールドが達成される。

一方、第６図に相半する場合を示したのが第１図である
が、この配置に於いても、シールドしたい空間１６は、
十分な磁気シールドが達成されることになる。これは、
磁力線６１が超伝導体の完全反磁性により、超伝導体層
１１の中に侵入できないためであり、必然的に第１図で
示した様な磁力線の分布をとる様になるのである。

〔実施例〕

本発明の実施例を第２〜４図に示す。鎮２図では超伝導
体層１１と高透磁率体層１２とを空間２５を介して積層
したもので、各層を別個に形成して組み合わせることが
できる点有利である。この場合、空間２５の幅、すなわ
ち、２つの層１１と１２の距離については特には制約は
な（、単に高透磁率体層１２について、第５図で述べた
制約条件が適用されるだけである。

ここで、高透磁率体層１２としては、従来技術同様、パ
ーマロイの板を用いる。また、超伝導体層１１としては
、近年、高温で超伝導性が発現することの確認がされた
セラミックス系の材料（例えばイツトリウム−バリウム
−銅酸化物セラミックス）を用いればよく、これは板状
のセラミックスとして成形、焼成してもよいが、適当な
基板上に薄膜としてセラミックス系超伝導体の膜を形成
してもよい。

ただし、後者の場合には、第３図に示す実施例に於いて
、その有用性が増すものである。すなわち、第３図に於
いては、第２図に於ける超伝導体層１１と高透磁率体層
１２とを一体に形成したもので、勿論、第２図の各層を
接着剤により接着してもよいが、パーマロイの板の上に
超伝導体セラミックスの薄膜を形成する方が製造上、ま
た実用上好ましいと言えよう。

ここで、該薄膜の形成法としてはスパッタリング法が最
も一般的である。また、超伝導体には厳密には表層付近
で磁場の侵入があり、その侵入深さは通常ＩＱ−’ｍ程
度であるので、該薄膜の厚さとしては１０−６ｍ程度以
上が必要である。また更に、第２図、第３図に示した様
な超伝導体層１１と高透磁率体層１２とは必ずしも、盲
の板状である必要はなく、小さな穴を多数個有する形状
であっても構わない。これは超伝導体でできたリングの
中を新たな出力線が通過することができないという性質
、及び、高透磁率体層については第５図の効果は若干の
穴の存在が、磁力線に対する若干の抵抗値の増大にしか
泊らないということによる。

第４図は、第３図の構成の磁気シールド板を腕時計に適
用した実施例で、４１及び４２がパーマロイ板上に超伝
導体セラミックスの薄膜を２μｍの厚さで形成したもの
で、それぞれ、文字盤の下、裏ぶたの上に置いただけの
ものである。

この結果、第３図゛の磁気シールドしたい空間１６の部
分にステッピングモーターを内蔵した時計モジュールが
おさまることになり、腕時計を強磁場の環境で使用して
も、誤動作をすることがなくなる。

尚、より簡略化した構造としては、文字盤を高透磁率材
料で作成し、その裏側に超伝導体薄膜を形成したもので
もよい。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によれば平行平板
型程度の極めて簡単な構成の磁気シールド板を装置内に
配するのみで、該平行平板間の空間を、効率良（砒気的
にシールドすることが可能であり、実用上大きなメリッ
トがある。この様な効果は、該平行平板の平面に平行な
磁力線成分に対しては高透磁率体層が、またこれに垂直
な磁力線成分に対しては超伝導体層が、それぞれほぼ独
立にその磁界を遮蔽し、この２つの効果の複合した結果
として、あらゆる方向の磁界が、この様に単純な構造の
磁気シールド装置により効率よ（遮蔽されるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気シールド装置の原理を説従来例を
説明する模式図である。 １１・・・・・・超伝導体層、 １２・・・・・・高透磁率体層、 ６１・・・・・・磁力線、 ５１・・・・・・高透磁率体板。 第２図 第３図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．所定の空間を該空間外の磁界から遮蔽する磁気シー
   ルド装置に於いて、該空間を超伝導体より成る第一の層
   、強磁性体より成る第二の層の順で包囲したことを特徴
   とする磁気シールド装置。
2. ２．第一の層及び第二の層は、互いに空間的に分離され
   て構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の磁気シールド装置。
3. ３．第一の層及び第二の層は積層されて一体となった構
   成であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の磁気シールド装置。