JPS5961763A - 均一磁界発生装置 - 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】 この発明は、均一磁界発生装置に関し、さらに詳しくは
、一対の円環形永久磁石にＪ：り均一磁界を発生させる
装置に関する。

たとえば核磁気共鳴（ＮＭＲ＞映像装置において均一な
磁界を発生させることが必要Ｃあり。従来このような均
一磁界は特別に設置１されたコイルに電流を流すことに
より発生さゼるのが一般的である。

しかし、コイルに大電流（たとえば２’００△）を定常
的に流りために、ランニング・コス１〜が高額となり、
また大規模な冷却システムを必要とする欠点がある。

この発明は、上記欠点を解消づべくなされたもので、永
久磁石を利用して磁界の大半または全部を永久磁石に受
けもたせることにより、定常的に流す電流を減少するか
またはミノ〕を全く使用しないようにし、ランニング・
コス１〜を少なくしかつ大規模な冷却システムを不要と
したものである。

以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、軸（１Ｑ）方向の一側面（１ａ）
にＮ極、他側面（１ｂ）にｓ　［！を設けた円環形永久
磁石（１）と、同じく軸（２９）方向の一側面（２ａ）
にＮ極、他側面（２ｂ）にＳ極を設けた円環形永久磁石
（２）どを、同軸に、同方向を向、けて、かつ間隔ｄを
あけて対向させて設置し、間隔ｄを適当に調節すると、
これら一対の円環形永久磁石（１）。

（２）間の空隙付近に第２図に示すような磁界が生じそ
れは以下に示すような特徴を持っている。（なお、第２
図で示している部分以外に−ｂ　１１界を生じているが
、この発明には直接の関係がないので、省略している。

） （１）空ＶＡ（３１の中央に位置し、軸（ＩＮ＞（２ｇ
）に垂直な平面を考えると、この平面内の磁界＜３０）
（３１）　　（３２）の大きさは軸（ＩＱ＞（２ρ）に
近い程大きく、方向は軸（ＩＱ＞’（２ρ）に平行であ
る。

（ｉ）　　（Ｄで述べた平面よりも上方に位置し、軸（
１Ω）（２ρ）に垂直な平面を考えると、この平面内の
磁界（１０）　　（１１）　　（１２）の大きさは軸（
ＩＱ）（２Ｑ＞に近い程大きく、方向は軸（１Ｑ、）＜
２９）から遠い程外向ぎになる。

（ト）　（Ｄで述べた平面よりも下方に位置し、軸（Ｉ
Ｑ）（２Ｑ）に垂直な平面を考えると、この平面内の磁
界（２０）　　（２１）　　（２２）の大きさは軸（１
１Ｑ＞（２Ｑ＞に近い程大きく、方向は軸（１Ｑ）（２
ρ）から遠い程内向きになる。

００　　磁界（３０）より磁界（１０）　　（２０）の
方が大きく、磁界〈３１）より磁界（１１）　　（２’
ｌ）の方が大きく、磁界（３２）、Ｉ：り磁界（１２）
　　（２２）の方が大きい。

以上の特徴（１）〜００は、間隔ｄを変えることにＪ：
って異ったものとなり、かなり均一磁界に近付けること
ができるが、充分均一な磁界を形成づることは困難であ
る。

どころで、第３図に示すような円形ソレノイド（４）に
、図中矢印のごとく電流工を流すと、第４図に示づ“よ
うな磁界が生じる。（ただし、図で、この発明と直接関
係のない磁界は省略している。）この磁界の特徴を列挙
覆ると、 （ν）　ソレノイド（４）の内部空間（力の中央に位置
し、軸（４ｇ）に垂直な平面を考えると、この平面内の
磁界（４０）　　（４１）　　（４２）の大きさは軸（
４Ｑ）に近い程小さく、方向は軸（４ｇ）に平行である
。

υＤ　　ＣＶ）で述べた平面よりも上方に位置し、軸（
４Ｑ）に垂直な平面を考えると、この平面内の磁界（５
０）　　（５１）　　（５２）の大きさは軸（４Ｑ）に
近い程小ざく、方向は軸（４Ｑ）から遠い程内向きにな
る。

ｆｐｉｉｌ（ｖ）で述べた平面よりも下方に位ｆｉ’ｆ
ｆ　シ、軸（４Ｑ）に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界（６０）　　（６１）　　（６２）の大きさは
軸（４Ｑ）に近い程小さく、方向は軸（４Ｑ）から遠い
程外向きになる。

に）　磁界（４０）より磁界（５０）　　（（ｉｏ）の
方が小さく、磁界（４１）より磁界（５１）　　（Ｇｌ
）の方が小さく、磁界（４２）より磁界（５２）　　（
（３２）の方が小さい。

以上の特徴（Ｖ）〜に）と、前記特徴（１）〜（へ）と
を比較すると、互いに正反対の特徴であるから、これら
を合成づれば互いに相補い合って、全ての場所で磁界の
大きさが等しくかつ方向が軸に平行となる均一な磁界を
形成できることが分る。

第５図は、このようにして均一な磁界を形成する、この
発明の均一磁界発生装置の一実施例である。

この均一磁界発生装置（１５）は、−幻の円環形永久磁
石（８］、（９）を間隔ｄをあけて同軸に設置すると共
に、それら円環形永久磁石（８）、（９）のあいだの空
隙に同軸に円筒形ソレノイド（１０）を設置したもので
ある。ソレノイド（１０）は、原理的には、軸方向の長
さがごく小さい単なる円形コイルでもよい。成る程度の
長さを持った円筒ソレノイドと円形コイルとを含め、「
円形ソレノイド」と呼ぶことにする。間隔ｄは、間隔コ
ントローラ（１１）で永久磁石ホルダ（１２）　、　　
（１３）を移動させることにより調節可能である。また
、円形ソレノイド（１０）に流す電流■は、電流コント
ローラ（１４）で調節可能である。注意すべきことは、
永久磁石（８１，（９）による磁界の軸（ｇ）上の方向
と、ソレノイド（１０）による磁界の軸（ρ）上の方向
とを一致させるように電流■の方向を決めるべきことで
ある。第５図のソレノイド（１０）中に示した記号は、
電流工の方向をあられしている。

この均一磁界発生装置（１５）によれば、第５図中（０
）で示Ｊ空間において、均一磁界が得られ、定常電流Ｉ
は従来に比べて著しく小さくてすむようになる。

第６図は、第５図に示ず装置（１５）を実際に構成して
磁界を測定した結果を示すものである。図中（ａ）は永
久磁石＋８１．［９１間の中央に位置覆る平面内のデー
タ、山）はその中央平面より５　ｍｍ下の平面内のデー
タ、（Ｃ）は前記中央平面より１０ｍｍ下の平面内のデ
ータ、（小は前記中央平面より１３ｍｍ下の平面内のデ
ータ、（ｅ）は前記中央平面より１８ｍｍ下の平面内の
データ、（［）は前記中央平面Ｊ、す２　Ｓ　ｍｍ下の
平面内のデータである。こ、の結果から判るように、軸
ｉ）から半径３　ｃｍ　に＜内でかつ中央平面からその
２０　ｍｍ下の平面までの間の空間で、５２７．４ガウ
スの高磁界が３Ｘ１０−’の均一性で得られている。磁
界の大きさは中央平面の上下で対称であるから、軸Ｎ２
）から半径３ｃｍ以内でかつ中火平面からその２０　ｍ
ｍ上の平面までの間の空間でも同じ均一磁界が得られる
。なお、円環形永久磁石（８）。

（９）は内径３８０柵、外形７００ｍｍ、高さ　１５０
ｍｍ、内部空間中火位置での磁界の強さ５００ガウスの
ものであり、間隔ｄは６３　ｍｍであり、円形ソレノイ
ド（１０）は内径３７０ｍｍ、外径４０７ｍｍ、高さ６
０ｍｍ、巻数１２０のものであり、電流■は１８Δであ
る。

第７図は、この発明の他の実施例を模式的に示１もので
、前記実施例の円形ソレノイド（１０）に代えて、軸（
ｆ２）方向の一側面（２０ａ）にＮ極。

他側面（２０１１）にＳ　４ｆ８を有する円環形永久磁
石（２０）を用いたものである。円環形永久磁石（２０
）は単独では第４図に示したと同様の磁界を形成するの
で、この装置（２５）によっても空間、：（Ｏ）に均一
磁界を形成することができる。

第８図は、さらに他の実施例を模式的に示すも・ので、
前記実施例の円環形永久磁石（２０）に代えて、円環形
磁性体（３０）を用いたものである。この磁性体（３０
）は、下側の永久磁石（９）のＮ極から上側の永久磁石
（Ｅ３）のＳ極へ向かう磁界によりあたかも二側面（３
０ａ　）にＮ極、他側面（３０ｂ　）にＳ極をもつ磁石
のようにふるまうので、第７図の装置（２５）と同様に
、この装置（２５）によっても空間（０）の均一磁界を
形成することができる。

第９図、は、また他の実施例を模式的に示すもので、第
７図の実施例の円環形永久磁石（２０）に代えて、博い
円環形非磁性体（４３）の上下に円し′：５形永久慟石
（４１）　、　　（４２）をｖｉ層してなる磁石アセン
ブリ（４０）を用いたものである。円環形非磁性体（４
３）の厚さを変えることで磁石アセンブリ（４０）の磁
界の調整を容易に行える。

第１０図は、さらにまた他の実施例を模式的に示ずもの
で、円環形永久磁石（５３）の上下に円形ソレノ、イド
（５１）　、　　（５２）を積層しである。ソレノイド
（５１）　、　　（５２）の電流を変えることで磁石ア
センブリ（５０）の磁界の調整を容易に行える。

第１１図はまた他の実施例を模式的に示すもので、円環
形磁性体（６３）の上下に円形ソレノイド（６１）　、
　　（６２）を配置してなる磁界補正部材（６０）が円
環形永久”磁石（８１，（９１の間の間隙の配置されて
いる。ソレノイド（＋３１）　、　　（６２）の電流値
、磁性体の厚さの一方または両者を調整でることにより
、磁石アセンブリ（６０）の磁界を調整づることができ
る。

第１２図は、またさらに他の実施例を模式的に示すもの
で、これは第５図に示すツレ７１イド（１０）の代えて
いわゆる差動巻きソレノイド（７０）を用いたものであ
る。第１２図のソレノイド〈７０）中の記号は電流の向
きを示している。

なお以上の各実施例において、円環状永久磁石と磁界神
用部祠とは原則として互いに同軸に配置されるが、つね
に厳密に同軸関係に配置されなりればならないものでは
−なく、最良の補正結果を得るため、・磁石の磁束分布
等に応じ、補正要素の一部又は全部を同軸から多少ずら
せて配置する場合がある。

以上の説明から叩解されるように、この発明は、軸方向
の一側面にＮ極、他側面にＳ極を有する一対の円環形永
久磁石を同方向に向けて同軸にかつ間隔をあ（プて設置
すると共に、それら円環状永久磁石間の空隙に同軸に円
形ソレノイドや円環形永久磁石や円環形磁性体やこれら
を組合せた円形磁界補正部材を設置し、その円形磁界補
正部材により前記円環形永久磁石の磁界を補正して均一
な磁界を形成可能どしてなる均一磁界発生装置を提供す
るものであって、これにより電力消費量を著しく減少さ
せうるのでランニングコストを低減でき、；１、た小規
模な冷却シス７ムで１むので装置コス１−を低減でき、
さらにメインテナンスも容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一対の円環形永久磁石の配置を示す斜視図、第
２図は第１図に示１一対の円環形永久磁石による磁界を
示す模式的断面図、第３図は円形ソレノイドの斜視図、
第４図は第３図に示１円形ソレノイドにＪ：る磁界を示
す模式的断面図、第５図はこの発明の均一磁界発生装置
の一実施例の構成説明図、第６図は第５図に示す構成の
装置にＪ：る磁界の強さの実験データのグラフ、第７図
〜第１２図はこの発明の均一磁界発生装置の様々な実施
例の要部を示す模式的断面図である。 （１）　（２）　（８）　（９１・・・円環形永久磁石
、（１ａ）　　（２ａ）　　（８ａ）　　（９ａ）・・
・−側面、（Ｉｂ）　　（２ｂ）　　（８ｂ）　　（９
ｂ）・・・他側面、゛（１Ｑ）（２ｇ）　　（４１２）
　ｉ）・・・軸、（４）　（，１０）　　（５１）　　
（！ｉ２）　　（６１）　　（６２）　　（７０）・・
・円形ソレノイド、 （２０）　　（４１）　　（４２）　　（５３）・・・
円環形永久磁石、（３０）　　（Ｇ３）・・・円環形磁
性体、（１５）　　（２５）　　（３５）　　（４！ｉ
＞　　（５５）　　（６５）　−（７５）・・・均一磁
界発生装置。 菊７図 第８図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　軸方向の一側面にＮ極、他側面にＳ極を有する一対
   の円環形永久磁石を同方向に向けてかつ間隔をあ（）−
   Ｃ設置”Ｊると共に、それら円環形永久磁石間の空隙に
   円形磁界補正部材を設置し、その円形磁界補正部材によ
   り前記円環形永久母石の磁界を補正して均一な磁界を形
   成可能としてなる均一磁界発生装置。 ２　円形磁界補正部材が、円形ソレノイドである請求の
   範（ｌＩＩ第１項記載の装置。 ３　円形磁界補正部材が、軸方向の一側面にＮ極、他側
   面にＳ極を有する円環形永久磁石である請求の範囲第１
   項記載の装置。 ４　円形磁界補正部材が、円環形出性体である請求の範
   囲第１項記載の装置。 ５　円形磁界補正部材が、円形ソレノイドと円環形永久
   磁石の組み合せからなる請求の範囲第１項記載の装置。 ６　円形磁界補正部材が、円形ソレノイドと円環形出性
   体の組み合せからなる請求の範囲第１項記載の装置。 ７　円形磁界補正部材が、円環形永久磁石と円環形出性
   体の組み合ヒからなる請求の範囲第１項記載の装置。