JPH076924A - 磁気構造の磁気歪みの補償のための方法と装置 - Google Patents

磁気構造の磁気歪みの補償のための方法と装置

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JPH076924A
JPH076924A JP6023401A JP2340194A JPH076924A JP H076924 A JPH076924 A JP H076924A JP 6023401 A JP6023401 A JP 6023401A JP 2340194 A JP2340194 A JP 2340194A JP H076924 A JPH076924 A JP H076924A
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magnetic
recess
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magnetostriction
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JP6023401A
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English (en)
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Manlio G Abele
マンリオ・ジー・アベール
Henry Rusinek
ヘンリー・ルシネック
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New York University
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New York University
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 磁気構造の磁気歪みを補償する。 【構成】 磁気構造が、凹みの壁を形成する共通面に表
面を備えたペアの空間が開けられて離れている磁化要素
を備えて与えられている。第１と第２の磁化要素間の空
間２Ｚ０１は、共通面と垂直に延長する少なくとも１つ
のスリットを具備して形成されている。凹みの磁気歪み
を補償するために、磁化要素は少なくとも１つのスリッ
トに与えられていて、スリットの材料は構造を形成する
空間が開けられて離れている磁化要素の残留磁気と異な
る残留磁気を備えており、発明の変更態様に於いて、磁
気歪みは高透磁率の磁石を具備して凹みに少なくとも１
つの要素を備えることに依って補償されている。この要
素は可変性の厚みを備えており、それは、１つの要素ま
たは複数のプレートから形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気構造の磁界の歪み
の補償に関連していて、特に、このような補償を採用す
る磁気構造と、このような補償を与えるための方法を意
図されている。
【０００２】
【従来の技術】このような構造を設計するための種々の
周知の磁気構造と技術が、例えば、1988 年、ニューヨ
ーク、NYU 医薬スクール、TR-19、M.G. Abele と H. Ru
sinek、“NMR 医学的な応用のためのヨークレス永久磁
石に於ける均一な磁界の生成”と1989 年、ニューヨー
ク、NYU 医薬スクール、TR-21、M.G. Abele、“２次元
永久磁石の最適設計”という技術レポートに、なおか
つ、1989 年 10 月 19 日に提出された M.G. Abele、ア
メリカ特許出願 Ser. No.424,162（ケース NYU127A）
と、1992 年 7 月 6 日に提出された Abele など、Ser.
No.909,143（ケース NYU130）とアメリカ特許 Nos. 5,
107,239、Abele と 5,162,771、Abele に開示されてい
る。前述のレポートと特許出願と特許の各々の内容は、
ここで引例に依って包合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁気構造の従来の設計
の場合、磁界を生成し封鎖する機能は磁気回路の別の要
素に与えられている。このような設計は対象となる与え
られた領域内部に指定された磁界の仕様設定から開始し
て、磁界を形成する機能が強磁性体のポール・ピースに
指定される。構造で対象となる領域は、ポール・ピース
間のギャップまたは凹みの内部にあって、その形状は常
に全体の磁気設計の中で最も重要な部分になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気構造の磁
気歪みを補償するための方法と装置を意図されている。
発明の１つの特徴に従って、磁気構造は、凹みの壁を形
成する共通面に表面をもつ第１と第２の空間が開けられ
て離れている磁化要素を備えて与えられている。凹みは
少なくとも１つの開口部を備えている。第１と第２の磁
化要素間の空間は、前記の開口部の構成に起因する磁気
歪みを補償するために共通面に対して垂直に延長するス
リットとして形成されている。第３の要素は、第１と第
２の要素の残留磁気と異なり且つ前記の面と垂直に延長
する残留磁気を備えている。第１と第２の磁化要素は、
共通面と垂直の方向に延長する同じ残留磁気を備えてい
るか、または面と垂直の方向に延長する異なる残留磁気
を備えている。
【０００５】この構成の場合、第３の磁化要素は、特に
凹みの磁界の強度を保つことが望まれる時に、第１と第
２の磁化要素より大きい残留磁気をもつと思われる。代
わりに、第３の磁化要素は、特に第１と第２の磁気材料
が最高度に使用可能な残留磁気をもつ材料である時に、
第１と第２の磁化要素より小さい残留磁気をもつと思わ
れる。
【０００６】この構成の変更態様に於いて、２つ以上の
スリットが磁気構造に与えられている時に、スリットの
材料は同じ磁気材料になるか、スリットは構造に於いて
対称的に配置されるか、または少なくとも１つのスリッ
トがそこに磁気材料がない状態で与えられる。
【０００７】発明の更なる実施態様に於いて、磁気歪み
補償手段は、高透磁率の磁石が凹みに置かれている少な
くとも１つの要素を具備している。前記の第１と第２の
面の１つと一般的に平行に且つそれと隣接して延長す
る、この要素は、第１と第２の面と垂直の方向に於い
て、第１と第２の面と平行の方向に変動する形状を備え
ている。
【０００８】この構成に於いて、高透磁率の要素は可変
性の厚みをもつ１つの要素になるか、または、それはプ
レートのような複数の要素から構成されると思われる。
例えば、それは、凹みの壁の１つに隣接し且つ第１の予
め設定された長さをもつ第１プレートと、凹みの壁から
離れている第１プレートの側面の上に位置し且つ第１の
壁より短い長さをもつ少なくとも１つの第２のプレート
から構成されている。第２の１つまたは複数のプレート
は、第１プレートと平行になるか、そこから空間が開け
られているか或いは第１プレートと接触するか、または
第１プレートと垂直の方向に延長している。
【０００９】この構成に於いて、１つまたは複数のプレ
ートは凹み内部に対称的に配置されていて、なおかつ、
プレートの長さは凹みの壁と実質的に同じ状態で共存す
る。発明の別の更なる実施態様に於いて、ヨークレス磁
気構造の場合、磁気歪み補償手段は、ペアの磁気材料の
要素を磁気構造の反対側に備えている。ペアの要素は構
造の軸に位置する場合もある。ペアの要素の残留磁気
は、磁気構造に依って凹みに生成される磁界の磁気歪み
を補償する凹みの磁界を生成する方向に延長している。
ペアの要素は、磁気構造に依って生成される凹みの磁界
の方向と反対側に延長する残留磁気をもっている。
【００１０】発明の別の更なる実施態様に於いて、凹み
を形成する磁気構造の磁気歪みを補償するための方法の
場合、表面の磁界は、表面の磁界の状態を定めるために
測定される。表面の複数のポイントが、第２の表面の対
応するポイントに突き出されている。双極子が、各々第
１ポイントの磁気構造の磁界の摂動を消去する第２の表
面の各々このようなポイントに与えられている。
【００１１】表面が球面の時に、測定するステップは、
磁気構造の磁界の公称中心と一致する中心をもつ球面の
表面の磁界の測定を含んでいる。
【００１２】この方法の好まれる実施態様に於いて、双
極子を与えるステップは、次に示す関係式のシステムを
満足する磁力をもつ双極子を与えるステップを含んでい
る。すなわち、
【数３】 （ｈ＝１，２，３・・・ｎ=0）ここで pk は双極子のモ
ーメントの無次元値であり、なおかつ、係数 Hh,k (1)は
ポイント Ph のユニット双極子に依って生成される磁力
のｙ要素である。
【００１３】
【実施例】方式論に依る磁石の設計は、発明に従って、
対象となる領域にある指定された閉じられた空間内部の
磁界の仕様条件に基づく。設計は、磁石の凹みを全体的
に囲む理想的な磁気構造の計算から始まる。次に、設計
は、実際の制約条件と材料から要求される条件に理想的
な構造を適応させるように進む。この伝統的な解決方式
との概念的な違いは、磁石の設計と加工の全ての点に影
響する。
【００１４】最も効果的に設計手順を示す方式は、閉じ
られた凹みの幾何学的形状を選択して、その内部に指定
された磁界を生成できる異なるタイプの磁気構造に進む
ことにある。
【００１５】凹みの幾何学的形状と磁界の選択は特定の
アプリケーションに依存する。１例として、凹みの最小
寸法が人体のサイズに依って表される NMR 医療画像作
成のための磁石の設計について考えてみる。精密検査中
の人体内部の磁界の均一性の強度と度合いは診断規格の
基準に基づいて選択される。医療アプリケーションが要
求する均一性の度合いは数 10 ppm の単位なので、この
ような厳しい規格は磁石設計者に対する大きな課題にな
る。
【００１６】２つの磁界強度のレベルは、フェライトと
希土類合金のように非常に異なるエネルギー生成レベル
をもつ材料を使用する設計を図示するために、次に示す
選択項目に於いて選択される。
【００１７】磁石開口部に起因する磁気歪みの補償
【００１８】凹み内部の磁界は、磁石要素間の境界面に
誘導される電荷に依って生成されるスカラー・ポテンシ
ャルの球面調波膨張を用いて分析することができる。膨
張の係数は、凹みの中心領域にある対象領域内部の磁気
歪みに関する定量的な情報を与える。正方形状の断面の
ヨークレス磁石の場合、磁気歪みは磁気構造の長さに依
存する。原理的に、歪みは、磁石が十分に長く作られて
いる時に、任意のレベルに低減されることができる。こ
れは、適度な均一性の規格のアプリケーションに用いら
れる最も単純な設計アプローチである。しかし、核磁気
共鳴画像作成のために設計される磁石の場合、許容磁気
歪みは ppm の単位で測定され、なおかつ、対象となる
領域の寸法形状と凹み断面の寸法形状が同じ単位の時
に、磁石の長さは過度に大きくなると思われる。従っ
て、特殊な補償技術を磁石設計に使用しなければならな
い。
【００１９】最初に、K2 = 0.183 の値に対して設計さ
れたヨークレス希土類磁石について考えてみる。対称性
のために、中心が磁石の中心と一致している、半径 p0
< y0の球面内部に於いて、球面調波膨張は奇数 1, j の
項に下がる。図１は、この構造の膨張の l = 1, 3, 5,
7 項の係数 q1,1 (1) のプロットを示す。図１のプロッ
トの場合、係数 q1,1 (1) の最初の最大値はユニティに
正規化され、磁石 2z0 の長さは長方形状の凹み断面の
寸法形状 2y0 に正規化されている。
【００２０】l = j = 1 項は磁石の中心の磁界を与え
る。一定の長さの開いている磁石は、磁界を歪めるだけ
でなく、対象領域の中心の磁界強度も下げる。全ての l
> 1係数は z0／y0 → ∞ にする。従って、磁石の長さ
が長くなると、歪み項は益々小さくなり、中心に近い磁
界は益々均一になる。大きなｌの値の場合、歪み項の振
幅は、中心からの距離ｐが長くなるにつれて急激に増加
することが分かる。設計者の目標は、希望されたレベル
の均一性が対象となる領域の中心から与えられた距離 p
0 の内部で達成されるように、主な調波を除去すること
にある。好ましくない調波を除去する難しさは、磁石の
長さ 2z0 が長くなるにつれて増加する。そこで、磁気
歪みの補償は、磁石の最小長さの選択と補償手順の現実
的で具体的な実施方法の間の妥協になる。
【００２１】設計者は、２つの別のアプローチに準じ
る、すなわち、磁石の磁界に依って分極される強磁性材
料の磁気材料またはインサート受動要素の配置状態を変
えると思われる。
【００２２】磁気材料の配置状態を変更することに依っ
て q1,1 (1) 係数を除去する最も単純な方式は、l > 1
の各々値に対して、同じ q1,1 (1) の値を示す少なくと
も２つの異なる長さの磁石を常に選択できることを確認
することに依って表わされる。
【００２３】例えば、図１に図示されている１つの最大
値をもつ係数 q1,1 (3) について考えてみる。図２に図
示されている同じ q1,1 (3) の値を示す２つの異なる磁
石の長さ2z0 と 2z0,1 を選択することができる。 z0
が十分に大きいので q1,1(3)の値がその最大値と比べる
と小さい場合、z0,1 の値も z0 と比べると小さくな
る。長さ 2z0 と 2z0,の２つの磁石が同じ残留磁気と逆
の残留磁気をもち、それらが共に中心０をもつように互
いに重ね合わさられる時に、q1,1 (3) の合計値はゼロに
なり、l = 3, j = 1 調波は除去される。 z0,1 < z0 の
時に、２つの磁石の重ね合わせは、図２の略図に図示さ
れているように、面 z = 0 に於いて 幅 2z0,1のカット
と同じになる。
【００２４】l = 3, j = 1 調波の消去は高位調波の振
幅の増加を通常は導き、その結果、設計として昇順の幾
つかの調波の補償を含めなければならない。図２に用い
られている手順は、l = 3, j = 1 調波を再び誘導せず
に行われる限り、l = 5, j =1 調波の解消に例えば応用
されることができる。これは、図３に図示されているよ
うに、 q1,1 (3) がその最大値を得るポイントの反対側
の側面に位置する面に於いて、２つの更なるカットを用
いて達成されることができる。同様に、更なるカットは
昇順の高位調波を除去する結果になる。 q1,1 (1) は磁
石の長さと共に単純に増加するので、各々調波の除去は
対象となる領域内部の磁界を弱める結果になり、これは
パラメーターＫの高い値または長い磁石を選択すること
に依って、設計段階で補償されることができる。
【００２５】図４は、K2 = 0.183 に対して設計された
図 9.1.1b のヨークレス構造の２つの長さの係数 qj,1
(1) の値を示している。図４は、短い磁石（z0 = 1.5 y
0）が低い値の q1,1 (1) と、かなり大きい値の係数 qj,
1 (1) を l≠1 に対して示すことを図示している。従っ
て、より広いカットがライン l≠1 の係数を除去するた
めに必要になり、その結果、短い磁石の各々調波の除去
は対象となる領域内部の磁界に関して遥かに大きい低下
を導く結果になる。例えば、３つのカットが図３の略図
に形成されている、l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調
波の除去は、２つの z0 の値に対して図５にリストされ
ているカットの寸法形状と位置を要求することになる。
座標 z1,2 と z2,2 は、面 z = 0 からの図３の更なる
カットの境界の距離になる。図５に、z0 = ∞ に対して
磁力の漸近値に相応する中心の磁力の値
【数４】 も図示されている。
【数５】 は次に示すように定義される。
【数６】
【００２６】対象となる領域内部の磁界の強度の変更
は、その方向の変更よりむしろ NMR画像作成にとって重
要である。構造のｙ軸の方向に向けられている高均一性
の磁界の場合、磁界の強度は、そのｙ要素の強度に低下
する。従って、磁界の均一性は、次の関係式から定量的
に定義されることができる。
【数７】 ここで、(Hy)avg は対象となる領域内部の Hy の平均値
であり、(Hy)max と(Hy)min は同じ領域内部の Hy の最
大値と最小値である。δは ppm（百万あたりの個数）の
単位で普通は測定される。
【００２７】例えば、対象となる領域を、磁石の中心と
同心状の球面と半径の容積として表してみる。
【数８】
【００２８】半径 9.2.3 の球面内部のδの値が、カッ
トの数を増加するために、図６にリストされている。
【００２９】ここで、K1 = 0.550 に対して設計された
磁石のフェライト・ハイブリッド磁石の凹み内部の磁界
について考えてみる。ハイブリッド磁石は、2z0' の長
さをもち且つ両端で開いていると想定されている。再
び、中心が磁石の中心と一致する、半径 p1 < y0 の球
面内部の磁界について考えてみる。図７はスカラー・ポ
テンシャルの膨張の l = 1, 3, 5, 7 項の係数 q1,1 (1)
のプロットを示している。図１と７の２つのプロット
は互いに似ている。大きな違いが、しかし q1,1 ( 1) の
正規化値に見受けられる。図１の q1,1 (1) は図７より
はやくその暫近値に近づくことが分かる。これは K1 =
0.550 に対して設計されたハイブリッド磁石の磁気構造
の大きい横方向の寸法形状に原因がある。大きい値のＫ
は、磁石の中心の磁界の同じ相対的な減少を保持するた
めに長い磁石を要求する。
【００３０】ハイブリッド磁石の係数 qj,1 (1) は、ｌ
の最小値、および長さ 2z0 の２つの値に対して図７に
表示されている。 l > 1 の係数を磁気構造のシリーズ
のカットを用いて除去するアプローチはハイブリッド磁
石にも使用できる。例えば、図８は、l = 3, j = 1 と
l = 5, j = 1 調波を除去するために設計されたフェラ
イト構造のカットの寸法形状と位置を示している。カッ
トの数を増加するためのδの値が図９にリストされてい
る。
【００３１】前述の２つの層構造に於いて外部ハイブリ
ッド層の凹みの長方形状断面の寸法形状 2X0' と 2y0'
は、次に示す関係式から磁石の寸法形状 2x0 と 2y0 に
関連している。
【数９】
【００３２】２つの層構造の対象となる領域が図６に依
って定められる同じ球面になると想定してみる。球面
は、ハイブリッド層の凹みの容積の僅かの部分を占めて
いるにすぎない。従って、対象となり且つ外部の層の係
数 qj,1 (1) の等しい値に対して、外部層は、ハイブリ
ッド層のδの値をリストしている図９に図示されている
ように、対象となる領域内部に於いて、更に均一な磁界
を生成する。
【００３３】磁気構造のカットを用いる磁気歪みの補償
は、異なる残留磁気をもつ材料の活用に相応して汎用化
されることができる。例えば、高エネルギー生成要素の
挿入は、低エネルギー生成材料から作られている材料の
磁気歪みを補償する方式を与えると思われる。
【００３４】１例として、再び、残留磁気ライン J1 の
材料から作られているハイブリッド磁石について考えて
みる、ここで （q1,1 (3)）0 は図８に図示されているよ
うな長さ 2z0 の磁石に対して係数 q1,1 (3) の値とす
る。結果として図２の構造になる同じ関係に準じて、次
に示す位置、すなわち、 z = z0,3 (5) に位置設定されていて、（q1,1 (3)）0 の反対側で等し
い係数を生成するような状態で磁化される、長さ
【数１０】 の別の短い磁石を選択することができる。例えば、短い
磁石の残留磁気
【数１１】 は次のようになると想定してみる。
【数１２】 長さ
【数１３】 が 2z0 と比べると短くて且つ位置 2z03 が q1,1 (3) の
最大値の横座標より大きい場合、長さ
【数１４】 は次の関係式から与えられる。
【数１５】 ２つの磁石の重ね合わせは係数 （q1,1 (3)）0 を消去
し、なおかつ、図９から、それは残留磁気
【数１６】 の材料と次に示す残留磁気の材料を交換することと同じ
である、
【数１７】 これは Nd.Fe.B 合金に対応している。
【００３５】図８に図示されているように、残留磁気
【数１８】 の短い部分が係数 q1,1 (5) の最小値の位置に設定され
ていて、その場合、係数q1,1 (3) の除去は q1,1 (5) に
影響せずに行われることができる。図８の略図に依って
定められる手順は、選択された位置の J1 残留磁気の材
料と残留磁気 J2の材料の短い部分を交換することに依
って昇順で高位調波の除去に応用することができる。
【００３６】図 12 は、l = 3, j = 1 を除去するよう
に設計された残留磁気 J2 の２つのインサートの寸法形
状と位置、および l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調波
を除去するように設計された４つのスライスの寸法形状
と位置を示している。同じテーブルに、δの対応する値
がリストされている。
【００３７】重大な違いが図８のアプローチと図２で定
められるカットをもつ補償アプローチの間に存在する。
図８のアプローチに依る各々調波の除去は、高エネルギ
ー生成材料の挿入の位置にかかわらず q1,1 (1) を益々
増加する結果になる。図１２は、２つの Nd.Fe.B イン
サートが磁石の中心の磁力の公称値を実際に回復するこ
とを示している。
【００３９】強磁性体に依る磁気歪みの補償
【００４０】前述の磁気歪みの補正として、磁気構造に
挿入される磁気材料の要素から成る作動要素の活用に基
づく楔固定技術がある。磁気材料が構造の磁界に対して
透過性の堅固な磁石である場合、設計者は、楔固定が磁
石の磁界の影響を受けない長所を利用できる。違う状況
が、磁気構造に挿入される強磁性体の要素の活用に基づ
く楔固定技術に見受けられる。これらの要素は、それら
の幾何学的形状だけでなく、それらの磁界に相応する位
置にも依存する状態で、磁石の磁界に依って分極され
る。
【００４１】薄い μ=∞ 層が磁気構造に挿入され場
合、なおかつ、層が閉じられた磁石に依って生成される
磁界の等電位面に続く場合、それは磁界に影響しない。
しかし、層が等電位面にない任意の磁界は、層の存在の
影響を受ける。この遮蔽作用は、磁石の開口部に依って
生成される、好ましくない調波を濾過することに依って
磁界の均一性を改善するように設計される高透磁率の層
の構造に対して総合的に活用されることができる。
【００４２】再び、例えば、K2 = 0.183 の値に対して
設計された図 9.1.1b のヨークレス希土類磁石について
考えてみる、また、長さ 2z0 = 4y0 と想定してみる。
最低位調波の係数 qj,1 (1) の値は図４で計算されてい
る。図 13 と 14 は、各々、面 x = 0 と z = 0 の等電
位線を示している。等電位線の構成は、図１を参照して
既に説明されたヨークレス磁石の凹み内部に於いて、磁
力はｚ軸に沿って低下し、なおかつ、それは、磁石の中
心からの距離が、磁力が３本の軸の上にプロットされて
いる図 15 に依って図示されているように増加すると、
ｘ軸とｙ軸に沿って増加することを示している。図 13
と 14 および図 15 は、凹みのｘとｙ次元の 3:2 の比
率は、x = 0 面の磁界構成と比べると z = 0 面の磁界
に於いて優れた均一性を導く結果になる。
【００４３】磁界均一性の改善は、２つの高透磁率のプ
レートを y = ±y0 面の上の凹みと磁気材料の境界面に
挿入すると実現できると思われる。理想的に、ゼロの厚
みの２つの μ=∞ の長方形状のプレート S1 と S2 が
図 16 の略図に図示されているような y = ±y0 面の上
に位置していると想定してみる。プレートの影響は、境
界積分関係式方法を長さ 2z0 のヨークレス磁石の３次
元構造に適用すると分析できる。２つのプレート S1 と
S2 の表面電荷δは S1 と S2 の電位と共に既知のシス
テムの数値解法に依って与えられる。そこで３次元構造
の全ての境界面のδの値は、次に示す関係式の積分から
スカラー・ポテンシャルφを計算するために用いられ
る。
【数１９】 更に、δの値は、中心が０の磁石凹み部の球面領域内部
の磁界特性の定量的な分析のために、φの球面調波膨張
の係数 qj,1 (1) の数値計算に用いられる。
【００４４】関係式 29 のシステムに基づく数値計算の
結果は、２つのプレート S1 と S2が存在する時に、面
x = 0 と z = 0 の等電位線を示す図 17 と 18 に図示
されている。３本の軸の上の磁力のプロットが図 15 に
図示されていて、なおかつ、図 20 は、２つのプレート
の挿入が磁気歪みの部分的な補償を磁石の中心の磁力の
低下を伴って実現する結果になることを示している。
【００４５】２つのプレート S1 と S2 が存在する時の
係数 q3,1 (3) の値の大幅な減少は、プレートを具備す
る場合と具備しない場合に図 15 のｘ軸とｙ軸の Hy の
プロットを比較すると明らかになるように、ｘとｙ面の
磁界均一性の向上を示唆している。図１を引用して説明
された特定の例の場合、２つのプレートの存在は、ｘ軸
に沿う無限長の２次元構造に依って生成されたものと非
常に近い対象となる領域内部の磁界構成になる。図 15
と図 20 の結果は、x = 0 面の磁界均一性の更なる改善
が、高透磁率の要素の幾何学的形状をｚ軸と平行の方向
だけにだけ修正すると達成されることができる。例え
ば、長方形状のプレート S1 と S2 に非常に近い厚みゼ
ロの第２の μ=∞ 層の凹み内部の挿入を考えてみる。
図 16 の略図に於いて、第２の層は、磁石の中心に関し
て対称的に配置されている４つの長方形状のプレート S
3, S4, S5, S6 から構成している。プレートは、寸法形
状が2X0と 2Z0,1 の同じ長方形状の幾何学的形状をもつ
と想定されていて、なおかつ、それらは、図 16 に図示
されているように、プレート S1 と S2 から距離 y1 の
z = ± z1 に位置設定されている。
【００４６】図 19 は、次元 2z0,1 と距離 y1 の４つ
の長方形状のプレートの位置 z1 と係数 q1,1 (3) の値
の関係を示している。図 19 の結果は、条件を次のよう
にして、
【数２０】
【数２１】 すなわち、プレート S3 と S4 が S1 に接続されてい
て、なおかつプレート S5と S6 が S2 に接続されてい
ると想定することに依って達成される。そこで、電荷の
配置状態は次に示す条件を満足している。
【数２２】
【００４７】係数 q1,1 (3) の消去は、第２の層のプレ
ートの位置 z1 に現れる。
【数２３】
【００４８】類似の結果は、表面 S3, S4, S5, S6 が表
面 S1 と S2 に対して垂直になる、図 20 の構成でも生
じる。再び、２つのセットの表面は解法 15 を満足する
と想定されている。表面 S3, S4, S5, S6 の位置と係数
q1,1 (3) のプロットも、寸法形状 y1 に対して図 19
の点線に依って図示されていて、
【数２４】 ０と係数 q1,1 (3) の消去は次に示す位置で生じる。
【２５】
【００４９】非ゼロの磁化率に起因する磁気歪みの補償
【００５０】前項で説明された補償技術は、磁石の開口
部が対象となる領域内部の磁気歪みの主な原因になると
いう想定に基づいている。これは大多数の用途に於いて
確かに真実である。しかし、均一性の要求が益々厳しく
なるにつれて、開口部に依って生成される磁界調波の除
去は、磁界の残留歪みが、主として材料の現実の磁気特
性、特に脱磁特性に依存するポイントになる。磁化率
χm の小さな非ゼロの値の影響の分析については既に開
発されている。
【００５１】前述の構造のタイプに対する χm の影響
の大きさを確認するために、再び図１に関する前述のヨ
ークレス希土類磁石の長さ 2z0 の断片について考え、
なおかつ、開口部に起因する磁気歪みは前述の補償技術
を用いて僅かのレベルに既に減少されていたと想定して
みる。そこで、第１位の近似値に於いて、χm < 1 の場
合、χm の影響は、磁気材料が無限長の完全な２次元の
磁石で計算された磁界に依って分極されると想定すると
決定できる。
【００５２】図 21 は、表面電荷密度δσk が磁界で誘
導される磁石断面の第１象限を示している。 χm < 1
の場合、球面調波膨張の係数 qj,1 (1) は、
【数２６】 ここで δq1,1 (1) は、磁気材料の誘導分極の結果であ
る表面電荷密度δσkから誘導される。 δσk は χm
に比例し、なおかつ、K = 0.183 の場合、それらの値は
次のようになる。
【数２７】
【００５３】l = 1, 3, 5 に対する係数 δqj,1 (1) の
正規化値は、図 22 に於いて、z0 の正規化値との関係
としてプロットで表示されている。係数 l = j > 1 は
磁化率の非ゼロ値の最も大きな影響を反映している。理
想的な限界χm = 0で計算された磁界の全ての項 l > 1
は z0→∞ にする。これは、図 22 の q3,1 (3) と q5,1
(5) のプロットに依って図示されているように、χm≠0
の場合にもはや真実でない。個々の電荷δσk の関与
は、相互に暫近的に消去せず、次の値をもつ。
【数２８】 δq1,1 (1) の非ゼロ限界は磁石の中心の磁力の減少
【数２９】 の減少を導く結果になる。
【数３０】
【００５４】スカラー・ポテンシャルの摂動δφの l =
3 項の暫近値は次のようになる。
【数３１】 これは磁力のｙ要素の摂動δHy に対応している。
【数３２】 (21)項はｚ座標から独立している。従って、その補償
は、ｚ依存歪みを再誘導しないために、対象となる領域
外部に位置する発生源のｚ独立配置を用いて実施しなけ
ればならない。例えば、磁石双極子の２つの配置が、図
23 に図示されているように、ライン x = ±xd の上の
面 y = 0 の場合に、図１を参照して説明された構造に
加えられる。双極子の配置は、ｙ軸の方向に向けられて
いる単位長
【数３３】 あたりの均一な双極子モーメントを備えている。２つの
双極子の配置に依って生成される磁力のｙ要素 Hy は次
の式から与えられる。
【数３４】 ｚ軸に近い領域に於いて、
【数３５】 このような要素(23)は次の値に減少する。
【数３６】 従って、磁石の軸に近づくと、磁界摂動 9.4.6 は、単
位長
【数３７】 あたりの双極子モーメントが次の場合に消去される。
【数３８】 ここで、
【数３９】 は、ｙ軸の方向にに向けられているユニット・ベクトル
である。
【００５５】図 23 の略図に於いて、磁石双極子の２本
のライン構成はヨークレス磁石の構造の外部に加えら
れ、そこでは、磁力は凹み内部の磁力と比べると小さく
なると推定される。双極子の配置は、図 23 に図示され
ているように、ｙ軸と平行に向けられている残留磁気
【数４０】 の磁気材料の２つのロッドを用いて実現されることがで
きる。ロッドの断面の面積 A3 は、次の関係式から与え
られる。
【数４１】 従って、
【数４２】 の同じ順位の χm < 1 の時に、関係式(25)と(26)は、
ロッドは磁気構造の面積と比べると小さい断面積になる
ことを示している。
【００５６】磁化公差の補償
【００５７】磁石開口部と材料の磁気特性に起因する磁
気歪みの部分的な補償は、前述のアプローチを用いて解
決される設計上の問題である。
【００５８】加工公差は、一方で、結果として磁石ごと
に変わる磁気歪みのランダムなパターンになる。最も大
きな磁気歪みの原因は、磁気材料の磁化公差のためであ
り、その残留磁気は強度と方向の両者に於いて同じ材料
の内部でもポイントごとに変わると思われる。
【００５９】前述の構造の製造に於いて、これらの構造
の各々要素は、数多くの個々のブロックの磁気材料を機
械加工して組み立てて製造しなければならない。大型磁
石の場合、磁気構造の寸法形状は、個々のブロックのサ
イズと比べると大きくなる。従って、これらの大型磁石
の製造は、数多くのブロックを数百または数千の単位で
要求すると思われる。ブロックの各々は、その残留磁気
に関して少し異なる値と方向を示すと思われる。数パー
セントの変動が残留磁気の大きさに普通は見受けられ、
その方向もその公称容易軸に関して或る程度だけ異なる
と思われる。
【００６０】磁化公差の凹み内部磁界に対する影響は、
数多くのブロックに対する
【数４３】 のランダムな変動の統計的平均のために大幅に減少する
と思われる。更に、磁気歪みの大幅な減少は、磁石開口
部の影響を相殺するために磁気構造に挿入されている高
透磁率の要素の挿入から生じると思われる。高透磁率の
プレートは、材料の残留磁気の局部的な摂動に起因する
磁気歪みを減少する遮蔽部材または空間フィルターとし
て機能する。従って、図 16 の略図の高透磁率のプレー
トは、特にそれらの寸法形状が個々のブロックの磁気材
料のサイズと比べると大型の時に、磁化公差の影響を和
らげる更なる長所をもつことになる。
【００６１】濾過作用は、統計的平均値と組み合わされ
て、殆どの工業的な応用技術面に於ける均一性の要求を
十分に満足できると考えられる。 NMR 画像作成の場
合、しかし、前述の磁気構造の設計に準じて、製造公差
の補償のための磁石楔固定を必要とするに違いない。前
述の磁気歪みの主な原因の補償を包合して完全に組み立
てられた磁石を考慮し、なおかつ、磁界の測定が対象と
なる領域全体を備えた球面に対して実施されることを想
定してみる。（発明に従って、この目的のために球面を
採用する必要はない）。図 24 に図示されているよう
に、P0 は球面の半径であり、その中心は、例えば、磁
界構成の公称中心Ｆと一致するために選択されることが
できる。実際に、球面または他の表面の磁界の設定は、
スカラー・ポテンシャルφよりむしろ磁力
【数４４】 の要素を測定して行われる。高均一性磁界のケースで
は、球面内部の
【数４５】 の主な要素は、図 24 の重々しい矢印に依って指示され
ているように、ｙ軸に沿って向けられている。そこで、
【数４６】 の大きさの設定は、任意に認識可能なエラーなしに Hy
要素だけの測定で実施されることができる。
【００６２】Hy は球面の数多くのポイント Ph に対し
て測定され、その位置は図 24 の略図で表示されている
ように磁界設定するために用いられる参照番号ｐとθと
ψの球面フレームの角度座標θh とψh から決まる。
(Hy)avg は球面に対して測定された値の平均とする。各
々ポイントＰで、磁界摂動のｙ要素を次のように定義で
きる。
【数４７】
【００６３】ポイント PK は球面（または他に最初に測
定された表面）を囲む表面Ｓの上の中心０から突き出さ
れていると想定する。閉じられた凹みの理想的なケース
に於いて、Ｓは凹みの同じ多面体の表面になると考えら
れる。図 24 の略図で示されているように、Ｑを多面体
の面 Sn のＰの突き出し部とする。磁化公差の補償のた
めの基本的なアプローチは、表面Ｓの双極子の配置に依
って生成される磁界が各々ポイント Ph の磁石の磁界の
摂動 δHh を消去するように、双極子モーメント を
各々ポイント QK で設定することにある。
【００６４】表面Ｓの各々ポイント QK で、ユニティと
等しい双極子モーメントをもつ、ｙ軸の方向に向けられ
ている双極子を想定してみる。半径 p0 の球面のポイン
トPhのユニット双極子に依って生成される電位は次のよ
うになる。
【数４８】 ここで、
【数４９】 はｙ軸の方向に向けられているユニット・ベクトルであ
り、Ph,K はポイント QKと Ph 間の距離であり、ｐh,k
-1 の傾斜はポイント Ph で計算される。ポイント Ph
は測定ポイントと一致すると想定する。磁界摂動 δHh
は、ｙ軸の方向に向けられている双極子のモーメント
【数５０】 が次に示す関係式のシステムを満足するときに、各々ポ
イント Ph で消去されることができる。
【数５１】 （ｈ＝１，２，・・・・，Ｎ0）ここで PK は双極子
【数５２】 のモーメントの無次元値であり、係数 Hh,k (1) はポイ
ントPh のユニット双極子に依って生成される磁力のＹ
要素である。
【００６５】半径 p0 の球面の測定ポイントの数 n0 の
選択は、
【数５３】 ２つの隣接するポイントの磁界摂動の数値間の違いが何
れかのポイントの摂動の数値と比べると小さい条件に依
って示される。半径 p0 の球面の測定ポイントに相応し
て補正する双極子の位置の選択は、補正双極子が球面の
任意の他のポイントで等しい大きさの或いは更に大きい
摂動を導かずに測定ポイントの磁界摂動を消去する条件
に依って示される。例えば、ポイント QK が Ph に限り
なく近い時に、磁界摂動を消去する QK に位置する双極
子は、全ての場所で全体的に作動不能になるだけでな
く、それは高位の調波を半径 p0 の球面内部に導く可能
性がある。一方、測定球面からの補正双極子の距離が長
ければ長いほど、各々双極子の双極子モーメントは関係
式 29 のシステムを満足するために大きくなる。測定す
る球面または他に測定する球面からの補正双極子の距離
が長くなるにつれて、双極子モーメント Pk は、ポイン
ト Ph で同じ磁界を生成するために、Ph,k のほぼ３乗
として増加しなければならない。
【００６６】各々補正双極子は小さいブロックの磁気材
料を用いて実現されることができる。各々双極子の容積
VK の大きさの単位は、
【数５４】 ここで、JS は双極子材料の残留磁気である。そこで、
容積 VK も距離 ｐh,k の３乗と共に増加する。双極子
の最適位置は、磁石の凹みの有無にかかわらず使用可能
な空間に依って最終的に示される。特に、磁気構造の透
過性のために、ヨークレス磁石の楔固定は、補正双極子
を磁石の外部に備えて実施することができる。
【００６７】磁石の最終的な楔固定は、収斂するステッ
プのシーケンスを包合している。関係式 27 のシステム
から計算された補正双極子を取り付けた後に、新しい磁
界の測定が、サンプル抽出ポイント Ph の磁界摂動の新
しい値を決定するために実施される。次に、関係式 27
の同じシステムを用いて、値は、双極子配置の更なる補
正を決定するために用いられる。この第２の補正は、磁
気材料の更なるブロックを加えるか、または、できる限
り双極子
【数５５】 の方向を変更するか、あるいはその両方を実施する、幾
つかの方式で実現されることができる。
【００６８】磁界摂動の全体的な消去は、補正双極子の
配置にかかわらず、絶対に達成できないことを指摘する
ことが重要である。せいぜい、楔固定手順は、特殊な用
途のために要求されるものと同等か優れている程度の磁
界均一性を実現するだけである。楔固定手順の限界は、
磁石が周辺の媒体に対して開いているので、補正双極子
も閉じられることができない表面Ｓの上に配置され、な
おかつ、Ｓの開口部が達成可能な補正の限界を決定する
という事実に依る。
【００６９】図 25 の略図に於いて、A0 は長さ 2z0 の
磁石の開口部の面積を示している。磁石の中心０からエ
リア A0 に依って境界が定められている、立体角Ω0 の
内部にない磁気構造の部分は、磁石開口部に起因する磁
気歪みの高位の空間調波のスペクトルを決定する。
【００７０】ヨークレス磁石のケースでは、補正双極子
は磁気構造の外部に位置することができるので、それら
は、図 25 に概略的に図示されているように、断面 A0
のシリンダーの長さ 2zs > 2z0 に対して配置されるこ
とができる。この双極子の拡大された配置の影響は磁石
を長くすることと同じなので、磁気歪みのスペクトルを
高位の調波にシフトすることに依って磁界の均一性を改
善できる結果になる。
【００７１】前述の技術は、磁石の設計者が、磁気材料
の実際の特性と個々の用途の規格から示される磁石の幾
何学的形状の変更に起因する磁気歪みを補償することを
可能にする。説明された補償技術のタイプは、それらが
対象となる領域内部の磁界の比較的小さい歪みの補正を
意図されている限り適用可能である。これは、磁気材料
が準直線性特性を示し且つ理想的な封鎖構造からの磁石
の幾何学的形状の逸脱が対象となる領域内部の磁界に実
質的に影響しない時のケースである。一方で、主な磁界
の補正が要求される時に、大型の補償構造を磁石に加え
なければならない、すなわち、これは磁石を再び設計し
て設計規格に適合すべきであると言うことと同じであ
る。例えば、磁石が２次元構造の一定の長さの開口部に
基づいて設計されている時に、対象となる領域の寸法形
状と比べて短い磁石の長さを選択することから設計を開
始して、次に磁界の均一性を他の技術を用いて再び生成
できることは考えられない。このような短い磁石は、前
述の構造を特徴づける特性を完全に損ねると思われる。
前述のように、磁石開口部のサイズは磁石の幾何学的形
状に関する初期選択に於いて検討すべき最も重要なファ
クターであり、なおかつ、その影響は、磁気構造が十分
に大きい限り、任意に希望されたレベルに低下できると
考えられる。実際に、磁石の寸法形状の初期の選択は、
補償技術のコストと紛らわしさを含めた、幾つかのファ
クターの釣合から生じる。図９と 20 に図示されている
ように、１％の単位の対象となる領域内部の磁界の初期
歪みは、前述の技術を用いると 102 ppm の単位のレベ
ルに１つまたは２つの単位の大きさだけ減少されること
ができる。一般的に、非常に数多くの個々のブロックの
磁気材料から構成されている構造の磁化公差に起因する
磁界のランダムなパターンに於いて、このような或るレ
ベルの磁界の均一性を期待できる。
【００７２】その結果、102 ppm の単位の均一性は、磁
石の設計者が設計段階で達成を希望できる磁界補正の限
界として考えることができる。このポイントから逸脱す
る任意の改善は、図 24 と 25 を参照して述べられた磁
気構造の最終的な調整になる。
【００７３】磁気構造の楔固定のために磁石の位置強度
を導くプロセスに於いて、スカラー・ポテンシャルφ
は、次の関係式と等しい。
【数５６】 ここで、μ0 は π・10-7 ヘンリー／メーターと等し
く、ｐは磁石の中心からの距離であり、
【数５７】 は関連するルジャンドル・ジャンクションであり、θと
ψは図 25 に図示されているｚ方向とｘ方向に関する角
度である。量 qj,1 (1) はｊ番目の同期調波ψとｌ番目
の調波θの係数であり、次に示す関係式と等しい、
【数５８】 また、
【数５９】 ここで、σは境界面の表面電荷であり、Ｓはポイント P
h が突き出されている表面である。表面電荷σは次のよ
うになる。
【数６０】 ここで、ベクトル Jh と Jk は境界面の２つの磁石の残
留磁気であり、ｎは次のようになる。
【数６１】 ここで、ｚは磁石の長さであり、なおかつ、次のように
なる。
【数６２】 右側の量は境界面の全ての関与を示している。従って、
【数６３】 次の関係があるので、
【数６４】 そこで、
【数６５】 また、
【数６６】
【００７４】この関係式に於いて、第１項は初期のもの
であり、最後の項は変更項目である。ｌとｊは各々１と
等しくない。従って、
【数６７】 変更の数を決定するための制御する関係式は次のように
なる。
【数６８】
【００７５】
【発明の効果】発明は限られた数の実施態様を引用して
開示され説明されてきたが、変更と修正がそこに加えら
れることができることは明らかなことであり、なおか
つ、それは、発明の真の精神と範囲に属する各々このよ
うな変更と修正を対象にするために、特許請求の範囲に
意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】3:2 の長方形の凹みのヨークレス磁石の正規化
係数 q1,1 (1) と z0／y0 の関係を示す。
【図２】l = 3, j = 1 調波の除去を示す。
【図３】l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調波の除去を
示す。
【図４】k2 = 0.183 と長さ z0 の２つの値に関する図
１のヨークレス構造の係数 q1,1 (1) を示す。
【図５】l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調波の除去に
関する図１のヨークレス構造の３つのカットの位置と寸
法と
【数６９】 のリストを示す。
【図６】半径 pi = y0／2 の球面内の K2 = 0.183 と z
0／y0 に関するヨークレス構造のカットの数を増加する
ために ppm の均一性を示す。
【図７】２つの長さ z0 と K1 = 0.55 の混成構造の係
数 q1,1 (1) を示す。
【図８】l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調波の除去に
関する K1 = 0.55 のハイブリッド構造の３つのカット
の位置と寸法と
【数７０】 のリストを示す。
【図９】半径 pi = 1/2 y0 = 1／2.7 y0' の球面内部の
K1 = 0.55 と z0' = 2y0' のハイブリッド構造のカッ
トの数を増加するために ppm の均一性を示す。
【図１０】正規化係数を示す。
【図１１】高残留磁気材料のインサートを用いる q1,1
(3) 調波の除去を示す。
【図１２】l = 3, j = 1 と l = 5, j = 1 調波を除去
するために長さ 2z0 と K1 = 0.55のフェライト・ハイ
ブリッド磁石の Nd. Fe. B インサートの位置と寸法を
示す。
【図１３】K1 = 0.183 ヨークレス磁石の x = 0 面の等
電位線を示す。
【図１４】K1 = 0.183 ヨークレス磁石の z = 0 面の等
電位線を示す。
【図１５】３本の軸の上に磁力のプロットを示す。中心
o からの距離 s は寸法 y0 に正規化される。
【図１６】磁石の凹みのｙ軸と垂直な μ = ∞ プレー
トの挿入を示す。
【図１７】プレート S1, S2 が存在する時の K2 = 0.18
3 磁石の x = 0 面の等電位線を示す。
【図１８】プレート S1, S2 が存在する時の K2 = 0.18
3 磁石の z = 0 面の等電位線を示す。
【図１９】プレート S3, S4, S5, S6 の係数 q1,1 (3)
と位置の関係を示す。
【図２０】S1 と S2 と垂直な表面 S3, S4, S5, S6 の
第２セットを示す。
【図２１】プレート S1, S2 が存在する場合と存在しな
い場合の係数 qj,1 (1) を示す。
【図２２】K = 0.183 ヨークレス磁石の χm に依って
誘導される表面電荷を示す。
【図２３】χm と z0／y0 の関係に依って誘導される正
規化係数 δqj,1 (1) を示す。
【図２４】δq3,1 (3) 係数を消去する双極子の配置を示
す。
【図２５】楔固定の双極子の配置を示す。
【図２６】磁気構造の外部の楔固定の双極子の位置を示
す。
【数２５】
フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー・ルシネック アメリカ合衆国 11023 ニューヨーク、 グレート・ネック、フローレンス・ストリ ート 24

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凹みの壁を形成する共通面に表面を備え
    た第１と第２の空間が開けられて離れている磁化要素を
    備えている磁気構造に於いて、前記の凹みは少なくとも
    １つの開口部を備えていて、前記の第１と第２の磁化要
    素間の空間は前記の開口部の構成に起因する磁気歪みを
    補償するために前記の面と垂直に延長するスリットを具
    備していて、なおかつ、改善は第３の磁化要素を前記の
    スリットに具備していて、前記の第３の要素は前記の第
    １と第２の要素の残留磁気と異なり且つ前記の面と垂直
    に延長する残留磁気を備えている、前記の磁気構造。
  2. 【請求項２】 第１と第２の磁化要素が前記の面と垂直
    の方向に延長する同じ残留磁気を備えている請求項１に
    記載の磁気構造。
  3. 【請求項３】 第１と第２の磁化要素は前記の面と垂直
    の方向に延長する異なる残留磁気を備えている請求項１
    に記載の磁気構造。
  4. 【請求項４】 第３の磁化要素は前記の第１と第２の磁
    化要素より大きい残留磁気を備えている請求項１に記載
    の磁気構造。
  5. 【請求項５】 第３の磁化要素は前記の第１と第２の磁
    化要素より小さい残留磁気を備えている請求項１に記載
    の磁気構造。
  6. 【請求項６】 凹みの壁を形成する共通面に表面を備え
    た第１と第２と第３の空間が開けられて離れている磁化
    要素を備えている磁気構造に於いて、第１と第２と第３
    の磁化要素は前記の面と垂直の方向に延長する同じ残留
    磁気を備えていて、前記の凹みは少なくとも１つの開口
    部を備えていて、前記の第１と第２と第３の磁化要素間
    の空間は前記の開口部の構成に起因する磁気歪みを補償
    するために前記の面と垂直に延長する第１と第２のスリ
    ットを具備していて、なおかつ、改善は第４と第５の磁
    化要素を前記の第１と第２のスリットに具備していて、
    各々、前記の第４と第５の要素は前記の第１と第２と第
    ３の要素の残留磁気と異なり且つ前記の面と垂直に延長
    する残留磁気を備えている、前記の磁気構造。
  7. 【請求項７】 前記の第１と第２のスリットは前記のス
    リットと垂直の方向に前記の構造と対称に位置設定され
    ている請求項６に記載の磁気構造。
  8. 【請求項８】 前記の第２の要素は前記の第１と第３の
    要素間に位置設定されていて、そこでは、前記の第１の
    要素は前記の第１の空間から離れている前記の第１の要
    素の側面の上に前記の第１の空間と平行に第１の表面を
    備えていて、前記の第３の要素は前記の第２の空間から
    離れている前記の第３の要素の側面の上に前記の第２の
    空間と平行に第２の表面を備えていて、前記の第１と第
    ２の空間は前記の第１と第２の表面に関して対称である
    請求項６に記載の磁気構造。
  9. 【請求項９】 凹みの壁を形成する第１と第２の平行面
    に表面を備えた第１と第２の空間が開けられて離れてい
    る磁化要素を備えている磁気構造に於いて、第１と第２
    の磁化要素は前記の面と垂直の方向に延長する残留磁気
    を備えていて、なおかつ、改善は磁気歪みを補償するた
    めに前記の凹みに手段を具備していて、前記の磁気歪み
    補償手段は前記の凹みに位置設定されていて且つ前記の
    第１と第２の面の１つと一般的に平行に且つそれと隣接
    して延長する高透磁率の磁石を備えた手段を具備してい
    て、前記の高透磁率の磁石の手段は、前記の第１と第２
    の面と垂直の方向で、前記の第１と第２の面と平行の方
    向に変動する、寸法形状を備えている、前記の磁気構
    造。
  10. 【請求項１０】 前記の高透磁率の手段が１つのプレー
    トを具備している請求項９に記載の磁気構造。
  11. 【請求項１１】 前記の１つのプレートが前記の第１と
    第２の面と平行の方向に変動する厚みを備えている請求
    項１０に記載の磁気構造。
  12. 【請求項１２】 前記の高透磁率の手段が複数のプレー
    トを具備している請求項９に記載の磁気構造。
  13. 【請求項１３】 前記の複数のプレートは、前記の壁の
    １つと隣接して第１のプレートを且つ第１の予め設定さ
    れた長さを備えて、なおかつ、前記の１つの壁から離れ
    て前記の第１のプレートの側面の上に少なくとも１つの
    第２のプレートを具備していて、前記の第２のプレート
    は前記の第１の壁より短い長さを備えている、請求項１
    ２に記載の磁気構造。
  14. 【請求項１４】 前記の第２のプレートは前記の第１の
    プレートと平行で且つ空間が開けられている請求項１３
    に記載の磁気構造。
  15. 【請求項１５】 前記の第２のプレートは前記の第１と
    第２の面と垂直に延長している請求項１３に記載の磁気
    構造。
  16. 【請求項１６】 前記の第２のプレートは前記の第１の
    プレートと接触している請求項１５に記載の磁気構造。
  17. 【請求項１７】 凹みの壁を形成するために第１と第２
    の平行面に表面を備えた第１と第２の空間が開けられて
    離れている磁化要素を備えている磁気構造に於いて、第
    １と第２の磁化要素は前記の面と垂直の方向に延長する
    残留磁気を備えていて、なおかつ、改善は磁気歪みを補
    償するために前記の凹みに手段を具備していて、前記の
    磁気歪み補償手段は前記の凹みに位置設定されていて且
    つ前記の第１と第２の面と平行に延長し且つそれらに関
    して対称に置かれている高透磁率の磁石の複数の平らな
    プレートを具備していて、前記のプレートは、各々の面
    に依って形成される凹みの壁に沿って予め設定された距
    離を延長する前記の第１と第２の面の各々と隣接する第
    １のプレートと、前記の第１のプレートの前記の凹みの
    内部に空間が開けられていて且つ前記の予め設定された
    距離より短い距離を延長している第２のプレートを具備
    していて、前記の第２のプレートは各々の凹みの壁の中
    心の反対側に構成されていて且つ各々の凹みの壁の前記
    の中心に関して対称に位置設定されている、前記の磁気
    構造。
  18. 【請求項１８】 前記の第１の予め設定された距離は前
    記の壁と実質的に共存している請求こう１７に記載の磁
    気構造。
  19. 【請求項１９】 凹みの壁を形成するために第１と第２
    の平行面に表面を備えた第１と第２の空間が開けられて
    離れている磁化要素を備えている磁気構造に於いて、第
    １と第２の磁化要素は前記の面と垂直の方向に延長する
    残留磁気を備えていて、なおかつ、改善は磁気歪みを補
    償するために前記の凹みに手段を具備していて、前記の
    磁気歪み補償手段は前記の第１と第２の面と平行で且つ
    それらに関して対称に位置設定されている前記の凹みに
    位置設定されている高透磁率の磁石のペアの第１の平ら
    なプレートを具備していて、前記の第１のプレートは前
    記の第１と第２の面の各々と隣接していて且つ各々の面
    に依って形成される凹みの壁と共に延長していて、第２
    のプレートは前記の第１のプレートと接触し且つ前記の
    凹みの内側に向けられていて、前記の第２のプレートは
    各々の凹みの壁の中心の反対側に構成されていて且つ各
    々の凹みの壁の前記の中心に関して対称に位置設定され
    ている、前記の磁気構造。
  20. 【請求項２０】 凹みを形成する磁化要素を備えている
    ヨークレス磁石構造に於いて、凹みは平行面に延長する
    第１と第２の壁を備えていて、磁化要素は前記の第１と
    第２の壁と垂直に延長する前記の凹みに磁界を形成して
    いて、前記の凹みは前記の第１と第２の壁の中間に中心
    軸を備えていて、改善は磁気歪みを補償するために前記
    の凹みの外側に位置設定されている手段を具備してい
    て、前記の磁気歪み補償手段は前記の磁気構造の反対側
    に位置設定されている磁気材料の第１と第２の要素を具
    備していて、前記の軸では、前記の第１と第２の要素の
    残留磁気は前記の磁気構造に依って前記の凹みに生成さ
    れる磁界の磁気歪みを補償する前記の凹みに磁界を生成
    する方向に延長している、前記のヨークレス磁石構造。
  21. 【請求項２１】 前記の凹みが中心軸を備えていて且つ
    磁気材料の前記の第１と第２の要素は前記の軸の上に位
    置設定されている請求項２０に記載のヨークレス磁石構
    造。
  22. 【請求項２２】 前記の第１と第２の要素の残留磁気は
    前記の磁気構造に依って生成される前記の凹みで磁界の
    方向と反対側に延長している請求項２０に記載のヨーク
    レス磁石構造。
  23. 【請求項２３】 凹みを形成する磁気構造の磁気歪みを
    補償するための方法に於いて、 表面の磁気歪みを測定して前記の表面の上に磁界の地図
    を生成することと、 第２の表面上で対応するポイントに放射状に前記の球面
    の前記の表面の上に複数のポイントを突き出していて、
    なおかつ、各々の第１のポイントで前記の磁気構造の磁
    界の摂動を消去する前記の第２の表面上の各々ポイント
    に双極子を与えることを搭載している、前記の方法。
  24. 【請求項２４】 凹みを形成する磁気構造の磁気歪みを
    補償するための方法に於いて、 球面の表面の磁気歪みを測定して、前記の表面の上に磁
    界の地図を生成することと、 第２の表面上で対応するポイントに放射状に前記の球面
    の前記の表面の上に複数のポイントを突き出していて、
    なおかつ、各々の第１のポイントで前記の磁気構造の磁
    界の摂動を消去する前記の第２の表面上の各々ポイント
    に双極子を与えることを搭載している、前記の方法。
  25. 【請求項２５】 測定する前記のステップが磁気構造の
    磁界の公称中心と一致する中心を備えた球面の表面上で
    磁界を測定することを搭載している請求項２３に記載の
    方法。
  26. 【請求項２６】 測定する前記のステップが前記の球面
    の表面で予め設定された方向で磁気構造の磁力の要素を
    測定することを搭載している請求項２３に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 第２の表面のポイントに対する前記の
    球面の前記の表面の突き出しポイントに関する前記のス
    テップが、前記の磁気構造の表面に対して前記の球面の
    前記の表面の前記のポイントを突き出すことを搭載して
    いる、請求項２３に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 双極子を与える前記のステップが、次
    に示す関係式のシステムを満足する磁力を備えた双極子
    を与えることを搭載していて、 【数１】 ここで、pk は双極子のモーメントの無次元値であり、
    係数 Hh,k(1) はポイントph でユニット双極子に依って
    生成される磁力のｙ要素である、請求項２３に記載の方
    法。 【数２】
JP6023401A 1993-01-22 1994-01-24 磁気構造の磁気歪みの補償のための方法と装置 Pending JPH076924A (ja)

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