JPH08236339A - コイル - Google Patents
コイルInfo
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- JPH08236339A JPH08236339A JP3358195A JP3358195A JPH08236339A JP H08236339 A JPH08236339 A JP H08236339A JP 3358195 A JP3358195 A JP 3358195A JP 3358195 A JP3358195 A JP 3358195A JP H08236339 A JPH08236339 A JP H08236339A
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- coils
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁場の高均一性並びに均一範囲の広域化をコ
イルの大型化及び磁場強度の低下なしに同時に達成する
方法を確率すること。 【構成】 一対の空芯コイル１ａ，１ｂと、該一対の空
芯コイル１ａ，１ｂの磁場発生方向にそれぞれ付与した
一対の半球状空芯コイル２とを有している。
イルの大型化及び磁場強度の低下なしに同時に達成する
方法を確率すること。 【構成】 一対の空芯コイル１ａ，１ｂと、該一対の空
芯コイル１ａ，１ｂの磁場発生方向にそれぞれ付与した
一対の半球状空芯コイル２とを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場強度を犠牲にする
ことなしに高い磁場均一性と広い磁場均一領域とを同時
に達成することが可能な高均一度のコイルに関する。
ことなしに高い磁場均一性と広い磁場均一領域とを同時
に達成することが可能な高均一度のコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、任意に強磁場を発生することが可
能な電磁石が、各種工業製品を製作するための製造プロ
セスや物理・化学実験設備、さらには医療用等各種の分
野において重要な役割を果たしている。
能な電磁石が、各種工業製品を製作するための製造プロ
セスや物理・化学実験設備、さらには医療用等各種の分
野において重要な役割を果たしている。
【０００３】しかし、近年、目的の多様性から、例え
ば、磁場強度の低下なしに有効磁場領域の広域化と高均
一化とを同時に要求さられる場合が生じている。従来こ
のような要求を満足するための対策としては、マグネッ
トを大型化することや、鉄に代表される強磁性体による
磁気回路、いわゆるヨークを最適に配置する等の方法に
よって対処することが可能である。
ば、磁場強度の低下なしに有効磁場領域の広域化と高均
一化とを同時に要求さられる場合が生じている。従来こ
のような要求を満足するための対策としては、マグネッ
トを大型化することや、鉄に代表される強磁性体による
磁気回路、いわゆるヨークを最適に配置する等の方法に
よって対処することが可能である。
【０００４】しかし、強磁性体の飽和磁束以上の磁場強
度を必要とする場合には、効果的とはならない。また、
ヨークの占有率が増大し有効磁場領域が小さくなるなど
の問題点があり、これまでの方法では対処できない場合
が生じている。
度を必要とする場合には、効果的とはならない。また、
ヨークの占有率が増大し有効磁場領域が小さくなるなど
の問題点があり、これまでの方法では対処できない場合
が生じている。
【０００５】一方、スプリット型コイルと称されるよう
な中心で２つに分割された空芯コイルは、原点からｒの
距離の点における磁界成分からｒ2 ，ｒ4 ，ｒ6 ，・・
・に比例する項を消去することが可能であり、高い均一
度が要求される場合には、多用されている方法である。
な中心で２つに分割された空芯コイルは、原点からｒの
距離の点における磁界成分からｒ2 ，ｒ4 ，ｒ6 ，・・
・に比例する項を消去することが可能であり、高い均一
度が要求される場合には、多用されている方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁石の磁場
均一領域は原理的に小領域に限られ、しかも均一領域か
ら離れた場合、急激に悪化するなどの問題がある。前述
したように広域で磁場の均一性を達成するためには、そ
の均一領域に比例したコイルの大型化が必要となり、し
かも磁場強度を維持するためには、大きなエネルギーを
必要とするという問題がある。
均一領域は原理的に小領域に限られ、しかも均一領域か
ら離れた場合、急激に悪化するなどの問題がある。前述
したように広域で磁場の均一性を達成するためには、そ
の均一領域に比例したコイルの大型化が必要となり、し
かも磁場強度を維持するためには、大きなエネルギーを
必要とするという問題がある。
【０００７】それ故に本発明の技術的課題は、磁場の高
均一性並びに均一範囲の広域化をコイルの大型化及び磁
場強度の低下なしに同時に達成する方法を確率すること
にある。
均一性並びに均一範囲の広域化をコイルの大型化及び磁
場強度の低下なしに同時に達成する方法を確率すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
空隙をもって互いに対向させた一対の空芯コイルと、該
一対の空芯コイルの磁場発生方向にそれぞれ付与した一
対の半球状空芯コイルとを有していることを特徴とする
コイルが得られる。
空隙をもって互いに対向させた一対の空芯コイルと、該
一対の空芯コイルの磁場発生方向にそれぞれ付与した一
対の半球状空芯コイルとを有していることを特徴とする
コイルが得られる。
【０００９】また、本発明によれば、前記一対の空芯コ
イルの内周に前記一対の半球形空芯コイルの端部の外周
部分が近接して配置されていることを特徴とするコイル
が得られる。
イルの内周に前記一対の半球形空芯コイルの端部の外周
部分が近接して配置されていることを特徴とするコイル
が得られる。
【００１０】また、本発明によれば、前記一対の空芯コ
イルの端部に前記一対の半球形状空芯コイルの端部が近
接して配置することを特徴とするコイルが得られる。
イルの端部に前記一対の半球形状空芯コイルの端部が近
接して配置することを特徴とするコイルが得られる。
【００１１】また、本発明によれば、前記一対の空芯コ
イルの一部が鞍型形状で開口部を持つことを特徴とする
コイルが得られる。
イルの一部が鞍型形状で開口部を持つことを特徴とする
コイルが得られる。
【００１２】また、本発明によれば、前記一対の半球形
状コイルが一体で形成されているか、又は分割されたソ
レノイドコイルによって構成されていることを特徴とす
るコイルが得られる。
状コイルが一体で形成されているか、又は分割されたソ
レノイドコイルによって構成されていることを特徴とす
るコイルが得られる。
【００１３】また、本発明によれば、前記一対の空芯コ
イルと前記一対の半球形状空芯コイルとのそれぞれ一対
が磁場発生軸方向に分割可能に配置されていることを特
徴とするコイルが得られる。
イルと前記一対の半球形状空芯コイルとのそれぞれ一対
が磁場発生軸方向に分割可能に配置されていることを特
徴とするコイルが得られる。
【００１４】
【作用】球形状コイルは、球面状に等しい間隔に巻き付
けた導体に電流を通す。コイルの径方向においては広い
範囲に優れたた磁場の均一性を示す。しかもコイルは半
球状に分割し、中間に空隙を設けた際に、均一度の絶対
値は低下するものの、均一領域には大きな変化は見られ
ない特徴を有する。
けた導体に電流を通す。コイルの径方向においては広い
範囲に優れたた磁場の均一性を示す。しかもコイルは半
球状に分割し、中間に空隙を設けた際に、均一度の絶対
値は低下するものの、均一領域には大きな変化は見られ
ない特徴を有する。
【００１５】
【実施例】本発明は、優れた高均一性を有する球形状コ
イルを配置することにあり、優れた高均一性を有するス
プリット型コイルをベースにして磁場均一領域を拡大す
るために補完的に広い範囲で高い均一性を有する球形状
コイルを配置することにある。
イルを配置することにあり、優れた高均一性を有するス
プリット型コイルをベースにして磁場均一領域を拡大す
るために補完的に広い範囲で高い均一性を有する球形状
コイルを配置することにある。
【００１６】図１は球形状コイルの原理図を示してい
る。球形状コイルは、半径ｒの球面状に等しい間隔にＮ
ターンに巻き付けた導体４に電流を通す。このとき、直
径Ａ−Ｂ軸上の一点Ｐに生じる磁界は、一点Ｐの位置に
関わらず一定の値を示すことが数学的に証明されてい
る。
る。球形状コイルは、半径ｒの球面状に等しい間隔にＮ
ターンに巻き付けた導体４に電流を通す。このとき、直
径Ａ−Ｂ軸上の一点Ｐに生じる磁界は、一点Ｐの位置に
関わらず一定の値を示すことが数学的に証明されてい
る。
【００１７】また、本発明者が球形状コイルの原理に基
づいて製作した球形状コイルの磁場測定においても同様
な結果が確認されていると同時に、球形状コイルの径方
向においても広い範囲に優れたた磁場の均一性を示して
いることが確認されている。しかもコイルは半球状に分
割され、中間に空隙を設けた際に、均一度の絶対値は低
下するものの、均一領域には大きな変化は見られない特
徴を有している。
づいて製作した球形状コイルの磁場測定においても同様
な結果が確認されていると同時に、球形状コイルの径方
向においても広い範囲に優れたた磁場の均一性を示して
いることが確認されている。しかもコイルは半球状に分
割され、中間に空隙を設けた際に、均一度の絶対値は低
下するものの、均一領域には大きな変化は見られない特
徴を有している。
【００１８】本発明のコイルは、図２に示すように、所
定の空隙をもって互いに対向させた一対のスプリット型
コイル（空芯コイル）１ａ，１ｂと、これらのスプリッ
ト型コイル１ａ，１ｂに複合的に配置した一対の球形状
コイル２とを有している。
定の空隙をもって互いに対向させた一対のスプリット型
コイル（空芯コイル）１ａ，１ｂと、これらのスプリッ
ト型コイル１ａ，１ｂに複合的に配置した一対の球形状
コイル２とを有している。
【００１９】図３乃至図４に示すコイルは、スプリット
型コイル（空芯コイル）１ａ，１ｂと、これら一対の空
芯コイル１ａ，１ｂの磁場発生方向にそれぞれ付与した
一対の半球状空芯コイル２とを有している。
型コイル（空芯コイル）１ａ，１ｂと、これら一対の空
芯コイル１ａ，１ｂの磁場発生方向にそれぞれ付与した
一対の半球状空芯コイル２とを有している。
【００２０】コイルは、図２に示したように、所定の空
隙をもって互いに対向させたスプリット型コイル１ａ，
１ｂに複合的に一対の半球形状コイル２を配置すること
で、スプリット型コイル１ａ，１ｂが有する磁場の高均
一性と、球形状電磁石が有する広域な磁場均一性とが組
み合わされ、小形でしかも広域であり、高い磁場均一性
を有するコイルの製造が可能になる。
隙をもって互いに対向させたスプリット型コイル１ａ，
１ｂに複合的に一対の半球形状コイル２を配置すること
で、スプリット型コイル１ａ，１ｂが有する磁場の高均
一性と、球形状電磁石が有する広域な磁場均一性とが組
み合わされ、小形でしかも広域であり、高い磁場均一性
を有するコイルの製造が可能になる。
【００２１】図３及び図４に示すコイルは、一対のスプ
リット型コイル１ａ，１ｂの内周に半球形空芯コイル２
の端部の外周部分が近接して配置されている。図５に示
すコイルでは、一対のスプリット型コイル１ａ，１ｂの
端部に半球形状空芯コイル２の端部が近接して配置され
ている。
リット型コイル１ａ，１ｂの内周に半球形空芯コイル２
の端部の外周部分が近接して配置されている。図５に示
すコイルでは、一対のスプリット型コイル１ａ，１ｂの
端部に半球形状空芯コイル２の端部が近接して配置され
ている。
【００２２】さらに、コイルは、一対のスプリット型コ
イル１ａ，１ｂの一部が鞍型形状で開口部を持たせるよ
うに構成する。
イル１ａ，１ｂの一部が鞍型形状で開口部を持たせるよ
うに構成する。
【００２３】コイルの製作方法としては、図６（Ａ）に
示すように、球形状を呈した巻枠３を製作し、巻枠３の
外周面上に導体４を巻回す方式を採用して、一対の半球
形状コイル２が一体で形成される。また、この半球形状
コイル２かは、分割されたソレノイドコイルによって製
作される。
示すように、球形状を呈した巻枠３を製作し、巻枠３の
外周面上に導体４を巻回す方式を採用して、一対の半球
形状コイル２が一体で形成される。また、この半球形状
コイル２かは、分割されたソレノイドコイルによって製
作される。
【００２４】なお、図６（Ｂ）に示すように、すでに出
願人により出願されている意匠登録願（平成３年−２７
５７０号）に開示されているような、パンケーキ状コイ
ル５を重ね合わせて組み合わせて球形状コイル２を形成
する方法等が採用できる。なお、図６（Ｃ）は図６
（Ｂ）に示したパンケーキ状コイル５の一部をを拡大し
た状態を示している。
願人により出願されている意匠登録願（平成３年−２７
５７０号）に開示されているような、パンケーキ状コイ
ル５を重ね合わせて組み合わせて球形状コイル２を形成
する方法等が採用できる。なお、図６（Ｃ）は図６
（Ｂ）に示したパンケーキ状コイル５の一部をを拡大し
た状態を示している。
【００２５】また、コイルとしては、一般的な電導コイ
ルはもとより超電導コイル、さらにはそれらが組み合わ
され複合かされたコイルにおいても適用できることはい
うまでもない。
ルはもとより超電導コイル、さらにはそれらが組み合わ
され複合かされたコイルにおいても適用できることはい
うまでもない。
【００２６】図７は広い空間領域で高い磁場均一性と、
高磁場が要求されている物理実験用の超伝導型コイル７
を示してしる。一対のスプリット型コイル１ａ，１ｂと
半球形状空芯コイル２それぞれ一対が磁場発生軸方向に
分割可能に配置されている。半球形状空芯コイル２は、
高均一度空間に試料をいれる際に孔からは入らない場合
に、コイル事態を対称軸から分割するものである。
高磁場が要求されている物理実験用の超伝導型コイル７
を示してしる。一対のスプリット型コイル１ａ，１ｂと
半球形状空芯コイル２それぞれ一対が磁場発生軸方向に
分割可能に配置されている。半球形状空芯コイル２は、
高均一度空間に試料をいれる際に孔からは入らない場合
に、コイル事態を対称軸から分割するものである。
【００２７】図７に示した超伝導型コイル７では、スプ
リット型コイル１と、球形状コイル２を組み合わせ製作
した。なお、コイルは、半球当たり１０個のパンケーキ
状コイル５を組み合わせ形成した。
リット型コイル１と、球形状コイル２を組み合わせ製作
した。なお、コイルは、半球当たり１０個のパンケーキ
状コイル５を組み合わせ形成した。
【００２８】次に、図８に示すように、超伝導型コイル
７を真空断熱容器１０に取り付け、液体ヘリウム１１に
よって極低温領域まで冷却し、超伝導型コイル７を超電
導状態とした後、所定磁場まで励磁を行った。
７を真空断熱容器１０に取り付け、液体ヘリウム１１に
よって極低温領域まで冷却し、超伝導型コイル７を超電
導状態とした後、所定磁場まで励磁を行った。
【００２９】表１は試験条件と、磁場強度の測定結果、
図９は磁場均一度の測定結果を示している。
図９は磁場均一度の測定結果を示している。
【００３０】
【表１】
【００３１】これにより比較例として併記したスプリッ
ト型コイル１単体の結果と比較して、極めて広範囲に渡
り磁場に均一性が向上し、さらに、磁場強度も増大する
結果を得、本発明の効果が確認された。
ト型コイル１単体の結果と比較して、極めて広範囲に渡
り磁場に均一性が向上し、さらに、磁場強度も増大する
結果を得、本発明の効果が確認された。
【００３２】
【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明のコイルによれば、従来困難であった高い磁場均一
性と広い磁場均一度の両立を、磁場強度の低下なく実現
することが可能となる。
発明のコイルによれば、従来困難であった高い磁場均一
性と広い磁場均一度の両立を、磁場強度の低下なく実現
することが可能となる。
【００３３】しかも同手法は大型化によって上記目的を
達成する場合に比較して、製作費用、及びエネルギー消
費量が極めて少なく実現できる利点を有し、科学分野並
びに産業上に果たす役割には極めて大きいものがある。
達成する場合に比較して、製作費用、及びエネルギー消
費量が極めて少なく実現できる利点を有し、科学分野並
びに産業上に果たす役割には極めて大きいものがある。
【図１】球形状コイルの原理を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明の球形状のコイルの原理を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図３】本発明のコイルの一実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】本発明のコイルの他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図５】本発明のコイルのさらに他の実施例を示す構成
図である。
図である。
【図６】（Ａ）は半球形状コイルの製作を示す一部断面
図、（Ｂ）は半球形状コイルを製作制作するための他の
例を示す構成図、（Ｃ）は（Ｂ）のパンケーキ状コイル
の導体部分の拡大図である。
図、（Ｂ）は半球形状コイルを製作制作するための他の
例を示す構成図、（Ｃ）は（Ｂ）のパンケーキ状コイル
の導体部分の拡大図である。
【図７】本発明の効果を実証するために製作された超伝
導コイルを示した構成図である。
導コイルを示した構成図である。
【図８】超伝導コイルを運用するための真空断熱容器に
取り付けた状態を示す構成図である。
取り付けた状態を示す構成図である。
【図９】本発明の試験条件、磁場強度の測定結果を示し
たグラフである。
たグラフである。
１ａ，１ｂ スプリット型コイル ２ 半球形状空芯コイル ３ 巻枠 ４ 導体 ５ パンケーキ状コイル ７ 超伝導型コイル １０ 真空断熱容器 １１ 液体ヘリウム
Claims (6)
- 【請求項１】 所定の空隙をもって互いに対向させた一
対の空芯コイルと、該一対の空芯コイルの磁場発生方向
にそれぞれ付与した一対の半球状空芯コイルとを有して
いることを特徴とするコイル。 - 【請求項２】 請求項１記載のコイルにおいて、前記一
対の空芯コイルの内周に前記一対の半球形空芯コイルの
端部の外周部分が近接して配置されていることを特徴と
するコイル。 - 【請求項３】 請求項１記載のコイルにおいて、前記一
対の空芯コイルの端部に前記一対の半球形状空芯コイル
の端部が近接して配置することを特徴とするコイル。 - 【請求項４】 請求項１記載のコイルにおいて、前記一
対の空芯コイルの一部が鞍型形状で開口部を持つことを
特徴とするコイル。 - 【請求項５】 請求項１記載のコイルにおいて、前記一
対の半球形状コイルが一体で形成されているか、又は分
割されたソレノイドコイルによって構成されていること
を特徴とするコイル。 - 【請求項６】 請求項１記載のコイルにおいて、前記一
対の空芯コイルと前記一対の半球形状空芯コイルとのそ
れぞれ一対が磁場発生軸方向に分割可能に配置されてい
ることを特徴とするコイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358195A JPH08236339A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358195A JPH08236339A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236339A true JPH08236339A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12390499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3358195A Withdrawn JPH08236339A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08236339A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003161687A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| US7015902B2 (en) | 2000-07-28 | 2006-03-21 | Nichia Corporation | Display and display drive circuit or display drive method |
| US20130331821A1 (en) * | 2011-02-23 | 2013-12-12 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Silicone rubber-based hardening resin composition, molded article, and medical tube |
| US12456880B1 (en) | 2021-03-30 | 2025-10-28 | Apple Inc. | Magnetics configurations for wireless power transfer and communications in electronic device |
| US12463464B2 (en) | 2021-03-30 | 2025-11-04 | Apple Inc. | Magnetics configurations for wireless power transfer and communications in electronic device |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP3358195A patent/JPH08236339A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US12470087B1 (en) * | 2021-03-30 | 2025-11-11 | Apple Inc. | Magnetics configurations for wireless power transfer and communications in electronic device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |