JPH03147305A

JPH03147305A - 磁気シールド付電磁石

Info

Publication number: JPH03147305A
Application number: JP1286177A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Onoe; 尾上　達也; Tomoji Shimada; 島田　友二
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1991-06-24
Also published as: US5038129A; GB2237647B; DE4034677A1; GB9023722D0; GB2237647A

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〕この発明は磁気共鳴診断装置等に使用する磁気シールド
付電磁石に係り、特にその発生磁界の高均一化を図るた
めの構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図はこの種従来の磁気シールド付電磁石をその中心
軸を含む垂直平面で切断して示す端面図で、超電導マグ
ネットの場合を例に示したものである０図において、（
１）は超電導線を巻回して中空円筒状に形成した均一磁
場コイルで、その中心軸ＣＬの中心点Ｏに対して対称な
構成となっている。

（２）はこの均一磁場コイル（１）と均一磁場コイル（
１）を極低温に冷却して超電導状態とするための液体ヘ
リウム（３）とを内部に収容したクライオスタット、（
４）はクライオスタット（２）を包囲するように配置さ
れた磁気シールドで、クライオスタットＵの外周に近接
し中心軸および中心点をそれぞれ中心軸ＣＬおよび中心
点０に一致させた鉄板等の磁性体がらなる円筒状ヨーク
■と、この円筒状ヨーク（５）の軸方向両端に接合され
た同じく鉄板等の磁性体からなる一対の端板（６りおよ
び（６２）とから構成されている。なお、端板（６１）
および（６２）は中央に形成される中空円筒部（７）と
ほぼ同一径の開口（６１ａ）および（６２ａｌを形成し
たリング状円板の形状で、更に、端板（６１）には開口
（へ）が形成されている。そして、均一磁場コイル（１
）へ電流を導くためのリードや液体ヘリウム（３）の配
管等を磁気シールド（イ）の外部へ引出すためクライオ
スタット■の一端に突出して設けられたサービスポート
（２ａ）がこの開口（へ）を貫通するようになっている
。

以上のように構成した磁気シールド付電磁石において、
その均一磁場コイル（１）を超電導状態下で通電すると
、中空円筒部ｍ内に中心軸ＣＬの方向であるＺ軸方向に
磁束を発生し、この磁束の大部分は比透磁率の大きい端
板（６Ｉ）に流入し、更に円筒状ヨーク（５）を中空円
筒部ｍ内とは反対方向に通り端板（６２）を経て中空円
筒部ｍに戻るループを環流する。これによって、磁気シ
ールド圃は外部への漏洩磁界を低減する。そして、中空
円筒部（２）内の中心点Ｏを中心とした破線で示す球体
領域（９）に磁気共鳴診断で必要とされる均一磁界が得
られる訳である。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、均一磁場コイル（１）は勿論、磁気シー
ルド（４）の形状等も球体領域（９）に発生する磁界分
布に影響を及ぼすことになる。従って、磁気シールド（
４）についてもその構造の対称性が厳密に要請されるこ
とになる。

しかるに、従来の磁気シールド付電磁石、特にその磁気
シールド（２）は以上のように構成されているので、そ
の端板（６１）に形成された開口（８）の存在のため、
この部分の磁気抵抗が局部的に増大し、この非対称構成
のため球体領域（９）内に不均一な磁界勾配成分が発生
することになる。

以下にこの状況を更に詳細に説明する。今、第４図に示
すような直交座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを想定し、端板（６１）
に形成された開口（５）が、例えばＹ軸上に位置する場
合には、ＺおよびＹ軸に関する成分、即ち、Ｚ、Ｙ、Ｚ
ＹおよびＺ”Ｙ等の関数で表わされる磁界勾配成分が発
生する。また、開口四がＸ軸上に位置する場合には、２
およびＸ軸に関する成分、即ち、ｚ、ｘ、ｚｘおよびｚ
”ｘ等の関数で表わされる磁界勾配成分が、更に、開口
（へ）がＸＹ平面内の各軸上を除く部分に位置する場合
には、Ｚ、Ｘ、Ｙ、ＺＸ、ＺＹ、ＸＹ、Ｘ”−Ｙ２Ｚ２
Ｘ、Ｚ２Ｙ、ＺＸＹ等の関数で表わされる磁界勾配成分
が発生することになる。

従って、従来のものでは、上記した開口（へ）による不
均一磁界成分を除去するための磁界補償手段が必要とな
り、具体的には各稚の磁界補正コイルの追設や磁界補正
を確保するための出力の増大が必要になるという問題点
があった。

また、均一磁場コイル（１）と磁気シールド四との間に
働く磁気吸引力についても、中心点０から開口（へ）へ
向う方向とその反対の方向とでは前者の方向の力が小さ
くなるので、均一磁場コイル（１）は開口（へ）から中
心点０へ向う方向に吸引されることになり；この分向−
磁場コイル（１）を正規の位置に保持するための支持材
を強化する必要があり、この支持構造が複雑で高価にな
るという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、磁気シールドの端板に形成する開口により発
生する不均一磁界成分を低減することができる磁気シー
ルド付電磁石を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕この発明に係る磁気シールド付電磁石は、磁気シールド
の端板に従来からの開口とほぼ同一形状のダミーの開口
を形成し、同一端板内の各開口はそれぞれの径方向位置
が相互に同一であって周方向に等角度の間隔で位置し、
かつ上記端板の一方に形成した開口と他方に形成した開
口とが上記中心点またはこの中心点を含む上記中心軸に
垂直な平面に対して対称となるようにしたものである。

〔作　　用〕

ダミーの開口は従来からの開口と同等の磁気的特性を有
しており、かつこれら全開口が両方の端板の対称位置に
配置されているので、不均一磁界成分が低減する。

〔実　施　例〕

第１図はこの発明の一実施例による磁気シールド付電磁
石をその中心軸を含む垂直平面で切断して示す端部図、
第２図はその磁気シールド（４）の端板（６１）および
端板（６２）を取外して示す斜視図である。従来と異な
る点は端板（６１）および端板（６２）である、即ち、
先ず端板（６１）については、クライオスタット（２）
のサービスポート（２ａ）を貫通させるための従来から
の開口（へ）の他に、ダミー（具体的にサービスポート
（２ａ）を貫通させるものではなく、後述する磁界均一
化のために形成するものである点でここではダミーと称
している）の開口（８１）が３個形成されている。そし
て、開口（８１）は開口８）と同一形状であって、各開
口（８１）および開口（８）は端板（６１）の同一径方
向寸法の位置にあり、かつ、周方向には９０゛の等間隔
に位置している。

そして、端板（６２）にもダミーの開口（８２）が形成
されており、これら開口（８２）は端板（６１）に形成
された開口（５）および開口（８１）の各々と中心点Ｏ
に対して点対称の位置に形成されている。但し、この場
合、各開口（８２）および（へ）（８１）の位置は、同
時に中心点Ｏを含む中心軸ＣＬに垂直な平面に対して面
対称となっている。

（ｌｏｔは開口矧および（８１）　（８２）の周囲に形
成された磁性体の肉厚部である。

この実施例においても、均一磁場コイル（１）による磁
束の発生およびその流れの状況は従来の場合と基本的な
差はない、しかし、ここでは、不均一磁界の発生要因と
なる開口（５）に対して、この開口（へ）と同一の磁気
的特性を有するダミーの開口（８１）および（８２）を
追設し、従来からの開口（へ）と合わせて全体として磁
気シールド（４）の対称構成の条件を満足させるように
している。

この結果、球体領域（９）内における不均一磁界勾配成
分の発生が抑制され、このための磁界補償手段が不要ま
たは低減されるとともに、磁界補正を確保するために要
求される出力の増大分も低減されまたは不要となる。ま
た、均一磁場コイル（１１と磁気シールド（２）との間
に働く磁気吸引力も平衡するので、均一磁場コイル（１
）の支持構造も簡便となる。

しかし、磁気抵抗が大きい開口の数量が増加するため、
磁気シールド（イ）としての本来の機能は低下する傾向
となる。肉厚部α０はこの点の弊害を解消しようとする
もので、開口（へ）等による磁性体の欠損分をその周囲
に配置した肉厚部０αで補うことにより、磁気シールド
（イ）として必要な磁路断面積、磁気性能を確保して十
分なシールド能力を保証する。

第３図はこの発明の他の実施例における端板（６１）を
示す斜視図で、特に肉厚部ａ１の変形例を示す、即ち、
ここでは、肉厚部側は開口（へ）等の周囲に個々に形成
するのではなく、開口（へ）等を含む径方向所定幅を有
する、端板（６１）と同軸のリング状に形成している。

この場合、端板（６１）等の加工が簡便になるという利
点がある。

なお、上記実施例では一方の端板に合計４個の開口を設
けるようにしたが、相互に同一の径方向寸法位置であっ
て、周方向に等角変の間隔で位置する限り、２個または
３個、あるいは５個以上としてもよい、これら開口の個
数により定量的には差異はあるが、いずれの場合も、従
来の場合と比較して不均一磁界成分が減少する。また、
上記実施例ではクライオスタット（２）の一方の端部に
サービスポート（２ａ）を設けているが、サービスポー
ト（２ａ）をクライオスタット■の両端部に設ける場合
も同様である。この場合には、端板（６２）にも開口靭
が形成され、これを貫通してサービスポート（２ａ）が
引出されることになる。

また、一般に端板（６１）の開口と端板（６２）の開口
とを中心点Ｏに対して点対称の位置に配置すると、偶数
次（例えば従来のＺＹ、ＺＸ等の項）の磁界勾配成分が
消去される。これに対し、両者の開口が中心点０を含む
中心軸ＣＬに垂直な平面に対して面対称の位置に配置す
ると、奇数次く例えばＸ。

Ｙ、Ｚ”Ｙ等の項）の磁界勾配成分が消去される。

更に、上記実施例では超電導マグネットの場合について
説明したが、この発明はこれに限らす他の方式の磁気シ
ールド付電磁石についても同様に適用することができ同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明では、端板に従来からの開口と
ほぼ同一形状のダミーの開口を形成し、これら各開口を
所定の対称位置に配置するようにしたので、磁気シール
ドの対称構成が確保され不均一磁界成分の発生が抑制さ
れる。この結果、磁界補償手段が不要または低減され、
磁界補正のための出力増大も不要または低減されるとと
もに、均一磁場コイルに働く磁気吸引力も低減してその
支持構造が簡便なもので済む。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による磁気シールド付電磁
石を示す端面図、第２図はその端板を取外して示す斜視
図、第３図はこの発明の他の実施例によるものの端板の
みを示す斜視図、第４図は従来の磁気シールド付電磁石
を示す端面図である。図において、（１）は均一磁場コイル、（４）は磁気シ
ールド、（匂は円筒状ヨーク、（６１）　（６２）は端
板、（８）は開口、（８１）　（８２）はダミーの開口
、ＣＬは中心軸、０は中心点である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】　中空円筒状に形成されその内部に均一な静磁界を発生
する均一磁場コイルと、この均一磁場コイルを包囲する
ように配置され上記均一磁場コイルの中心軸と同軸で軸
方向の中心点を一致させた磁性体の円筒状ヨークとこの
円筒状ヨークの両端に接合された一対の磁性体の端板と
からなる磁気シールドとを備え、上記均一磁場コイルの
リードを上記端板に形成した開口を貫通させて引出すよ
うにしたものにおいて、上記端板に上記開口とほぼ同一形状のダミーの開口を形
成し、同一端板内の各開口はそれぞれの径方向位置が相
互に同一であって周方向に等角度の間隔で位置し、かつ
上記端板の一方に形成した開口と他方に形成した開口と
が上記中心点またはこの中心点を含む上記中心軸に垂直
な平面に対して対称となるようにしたことを特徴とする
磁気シールド付電磁石。