DE19547279A1 - Erzeugungsvorrichtung für ein schräges Magnetfeld - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erzeugungsvorrichtung für ein schräges Magnetfeld, welches sich im Bohrungsabschnitt eines supraleitenden Magneten befindet, wie einer Kernspinresonanz-Diagnosevorrichtung.

Wie in Fig. 8 gezeigt, wird eine Erzeugungsvorrichtung 51 für ein schräges Magnetfeld entlang der Bohrungsoberfläche einer Supraleitenden Elektromagnetvorrichtung, wie einer Kernspinresonanz-Diagnosevorrichtung angeordnet, und dient dazu, ein schräges (geneigtes) Magnetfeld in einem Kamerabereich in ihrem Zentralbereich zu erzeugen. Auf der Innenseite der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung 51 ist eine Hochfrequenzspule 52 (im folgenden als HF-Spule bezeichnet) zur Oszillation und zum Empfang eines Hochfrequenz-Signales angeordnet. Die Schrägmagnetfeld-Er­ zeugungsvorrichtung 51 enthält drei kombinierte Spulen, d. h. eine Gx-Spule, welche ein Magnetfeld in einer transversalen Richtung erzeugt, oder einer x-Richtung, welche senkrecht zur Zentralachse der Elektromagnetvorrichtung 50 ist, eine Gy-Spule, welche ein Magnetfeld in einer longitudinalen Richtung erzeugt, oder einer y-Richtung, welche senkrecht zur Zentralachse der Elektromagnetvorrichtung 50 ist und eine Gz-Spule, welche das Magnetfeld in die Richtung der Zentralachse des Elektromagneten 50 erzeugt. Diese Spulen sind entlang der Bohrungsoberfläche der Elektromagnetvorrichtung angeordnet, so daß das kombinierte Feld der elektromagnetischen Felder, welche von den jeweiligen Spulen in einem Kamerabereich im Zentrum des Elektromagneten 50 erzeugt werden, ein schräges Magnetfeld ist. Das schräge Magnetfeld muß nur in dem Kamerabereich erzeugt werden und das Magnetfeld sollte vorzugsweise in der äußeren Peripherie der Spule nicht vorhanden sein. Aus diesem Grund besteht bei existierenden Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen die Haupttendenz in Aktivtyp-Vorrichtungen, welche das Magnetfeld in der äußeren Peripherie auslöschen können.

In einer Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung des Aktivtypes, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, besteht jede der Gx, Gy und Gz-Spulen, welche die Magnetfelder in den drei Richtungen x, y und z erzeugen, aus einer inneren Spule und einer äußeren Spule. Die innere Spule und äußere Spule dienen der Erzeugung der Magnetfelder in einander entgegengesetzte Richtungen. Das kombinierte Magnetfeld bildet ein vorbestimmtes Schrägmagnetfeld in einem Kammerbereich im Zentrum der Elektromagnetvorrichtung, während das Magnetfeld in der äußeren Peripherie der Spule so angepaßt ist, daß die jeweils von der inneren Spule und äußeren Spule erzeugten Magnetfelder sich auslöschen.

Jede der Spulen Gx, Gy und Gz, welche Magnetfelder in die Richtungen der x-Achse, y-Achse und z-Achse erzeugen, wird in einem Kamerabereich mit einem vorbestimmten Magnetfeld beliefert. Damit die Magnetfelder in der äußeren Spulenperipherie sich auslöschen, wird für jede der Spulen Gx, Gy und Gz ein Spalt oder Abstand vorgesehen zwischen ihrer inneren Spule und äußeren Spule. Jede dieser Spulen Gx, Gy und Gz wird magnetisch so angeregt, daß eine Differenz zwischen den von der inneren Spule und äußeren Spule erzeugten Magnetfelder einen vorbestimmten Wert in ihrem Spulenzentralabschnitt hat zur Auslöschung der Magnetfelder an ihrer äußeren Spulenperipherie. Der angeregte Strom wird kleiner, wenn der Spalt zwischen der inneren Spule und der äußeren Spule größer wird.

Beispielsweise, mit inneren Spulen, welche mit einem Radius von 363 mm angebracht sind, äußeren Spulen, welche mit einem Radius von 435 mm angebracht sind, und wobei die Breite ein Spalt mit 72 mm ist, und wobei ein vorbestimmtes Schrägmagnetfeld mit 10 mt/m (Millitesla/Meter) in einer Kameraregion zu erzeugen ist, ist eine anregende Magnetisierungsstärke von 6000 AT erforderlich. Wenn die innere Spule ohne Wicklungskern mit einem Radius von 343 mm angebracht ist und die äußere Spule mit einem Radius von 435 mm angebracht ist, kann die anregende Magnetisierungsstärke 4100 AT sein. Somit wird der Anregungsstrom auf ungefähr 2/3 vermindert. Dies wird offenbart in Gleichung 29 der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-87712. Genau gesagt, mit einer inneren Spule, welche angebracht ist an einem Radius a, einer äußeren Spule (Abschirmspule), welche angeordnet ist bei einem konstanten Radius von b, wird das Radiusverhältnis (b/a) verändert zur Berechnung der anregenden Magnetisierungsstärke.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 wird eine Erklärung einer tatsächlichen Schrägmagnetfeld-Spule gegeben. In den Fig. 9 und 10 bezeichnet die Bezugsziffer B einen Wicklungsrahmen. 1 bezeichnet eine Gruppe von inneren Spulen, welche aus inneren Spulen 1x, 1y und 1z der Spulen Gx, Gy und Gz bestehen; 2 bezeichnet eine Gruppe von äußeren Spulen, welche aus äußeren Spulen 2x, 2y und 2z der Spulen Gx, Gy und Gz bestehen, und 3 bezeichnet ein Abstandsstück. Der Zentralabschnitt der Spule stellt einen Kamerabereich dar. Die Gx Spule und Gy Spule sind Spiralkupferspulen, welche ein Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zur Achse des Wicklungsrahmens erzeugen, und die Gz Spule ist eine solenoid-artige Spule, welche ein Magnetfeld erzeugt, das mit der Rahmenachse übereinstimmt.

Jede Spule der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung ist so konfiguriert, daß die um einen Wicklungsrahmen 8 aus FRP angeordnete innere Spule 1x von Gx durch Wicklungsfaser fixiert wird, z. B. Glasband (Glass tape), und die innere Spule 1y von Gy, welche darauf angeordnet ist, wird durch Wicklungsglasband gehalten. Ferner wird die innere Spule 1z von Gy unter Spannung auf die innere Spule 1y gewickelt. Das Abstandstück 3 wird auf der inneren Spule 1z angeordnet. Auf ähnliche Weise werden die jeweiligen äußeren Spulen bei 2x, 2y und 2z der Spulen Gx, Gy und Gz nacheinander auf dem Abstandsstück 3 durch Glasbänder angeordnet, wodurch der Spulenabschnitt der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung gemacht wird. Die Gesamtanordnung kann auf solch eine Weise vollendet werden, daß sie mit Harz, wie Epoxy, imprägniert wird, was zu ihrer Härtung führt.

Die Spulen der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung werden in einem normal leitenden Zustand verwendet. Da die Spulen in einem erregten Zustand Wärme erzeugen, müssen sie je nachdem durch einen Kühlmechanismus, wie einer Fremdbelüftungskühlung oder Wasserkühlung gekühlt werden.

Eine konventionelle Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung ist wie oben beschrieben um einen Wicklungsrahmen angeordnet. Aus diesem Grund, wenn der Spalt zwischen der inneren Spule und der äußeren Spule vermindert wird zur Verkleinerung der Vorrichtung wird die Leistungseffizienz des Magnetfeldes vermindert. Dies erhöht den Anregungsstrom, womit die Menge der in den Spulen erzeugten Wärme erhöht wird. Aus diesem Grund ist ein groß angelegter Kühlmechanismus erforderlich. Eine Erhöhung des Anregungsstromes erhöht die elektromagnetisch-mechanischen Kräfte, was auch zu einer Erhöhung von Vibrationen und Geräusch führt.

Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen zur Lösung des obigen Problems. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung zu schaffen, welche ein vorbestimmtes Magnetfeld in einem Kamerabereich erzeugen kann, mit einem kleinen Anregungsstrom, welche von kompakter Größe ist und nur geringe Oszillationen und Geräusche erzeugt.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im ersten Aspekt definiert wird, werden die inneren Spulen und äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen erzeugen, um einen entfernbaren Wicklungsrahmen mit einem großen Spalt dazwischen gewickelt, vereint und danach wird der Wicklungsrahmen entfernt.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im zweiten Aspekt definiert wird, wird von den Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen im ersten Aspekt erzeugen, die eine der inneren Spulen, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, in einer innersten Schicht angeordnet.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im dritten Aspekt definiert wird, wird von den Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen im ersten Aspekt erzeugen, eine der Spulen, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, in einer innersten Schicht angeordnet und eine der äußeren Spulen, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, wird in einer äußersten Schicht angeordnet.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im vierten Aspekt definiert wird, mit einem großen Spalt zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen erzeugen, werden Prepregbänder, welche imprägniert sind mit Harz, in einem halbgehärteten Zustand zwischen die jeweiligen Spulenschichten gewickelt, und nach dem Spulenwickeln werden die Spulenschichten erhitzt und gehärtet, um so vereint zu werden.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im fünften Aspekt definiert wird, mit einem großen Spalt zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen erzeugen, werden Faserbänder zwischen die jeweiligen Schichten gewickelt, nach dem Spulenwickeln werden die Bänder mit Harz imprägniert und gehärtet, und der Wicklungsrahmen wird entfernt.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im sechsten Aspekt definiert wird, wird auf beide Enden einer der um die äußerste Schicht gewickelten äußeren Spulen, welche ein Magnetfeld in einer Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, der Spulen, welche elektromagnetische Felder in den drei Richtungen erzeugen, ein Streifen des gleichen Materials wie der äußersten Spule zu der Länge der darunter liegenden Spulenschicht gewickelt.

In der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung, welche im siebten Aspekt definiert wird, wird die eine innere Spule, welche ein Magnetfeld in einer Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, so gewickelt, daß die Elemente, welche die innere Spule bilden, voneinander isoliert sind, fest fixiert sind und gehärtet werden, um so vereint zu sein. Unter Verwendung dieser Spule selbst als Wicklungsrahmen mit einem großen Spalt, welcher plaziert wird zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen, werden weitere Spulen gewickelt. Prepregbänder werden zwischen die jeweiligen Spulenschichten gewickelt, nach dem Spulenwickeln, werden die Spulen erhitzt und gehärtet, um so vereint zu werden.

In der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung, welche im achten Aspekt definiert wird, mit einem großen Spalt zwischen den inneren und äußeren Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen erzeugen, werden eine der inneren Spulen und eine der äußeren Spulen, welche Magnetfelder in die Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, aus Hohlspulenmaterial hergestellt.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im neunten Aspekt definiert wird, wird die Spule, welche sich aus dem Wickeln des hohlen Leiters ergibt, sandwichartig eingebaut zwischen die verbleibenden Spulen beider Gruppen von inneren Spulen und äußeren Spulen, welche Magnetfelder in eine Richtung senkrecht zu der Achse erzeugen.

In der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung, welche in dem ersten Aspekt definiert wird, da die inneren Spulen und äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen erzeugen, um einen entfernbaren Wicklungsrahmen gewickelt werden, vereint werden und danach der Wicklungsrahmen entfernt wird, kann ein großer Spalt plaziert werden zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, kann ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld durch einen kleinen Anregungsstrom erhalten werden.

In der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung, welche im zweiten Aspekt definiert wird, da die Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen im ersten Aspekt erzeugen, wobei die eine innere Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, in einer innersten Schicht angeordnet ist, können die Spulen so vereint werden, daß feste Spule, welche eine ausreichende Kraft haben, erhalten werden, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird, was somit das Anordnen eines großen Spaltes zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen erlaubt. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, kann ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden durch einen kleinen Anregungsstrom.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im dritten Aspekt definiert ist, da von den Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen im ersten Aspekt erzeugen, die eine innere Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, in einer innersten Schicht angeordnet ist und die äußere Spule, welche das Magnetfeld in der gleichen Richtung erzeugt, in einer äußersten Schicht angeordnet ist, können die Spulen so vereint werden, daß mechanisch feste Spulen erhalten werden, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird. Mit einem großen Spalt zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen zur Sicherstellung eines Bohrungsraumes, kann ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden durch einen kleinen Anregungsstrom. Die festen Spulen können im Betrieb eine wiederholte Puls-Elektromagnetkraft aufgrund eines wiederholten Pulsstroms aushalten.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im vierten Aspekt definiert ist, werden Prepregbänder, welche imprägniert sind mit einem Harz, in einem halbgehärteten Zustand zwischen die Schichten der inneren Spulen und zwischen die Schichten der äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in den drei Richtungen erzeugen, gewickelt, nach dem Spulenwickeln werden die Schichten der Spulen erhitzt und gehärtet, um so vereint zu werden, daß mechanisch feste Spulen erhalten werden können, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabsand, wird ein großer Spalt zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen plaziert. Die Spulen, welche ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld durch einen kleinen Anregungsstrom schaffen können, können hergestellt werden durch einen einfachen Schritt, welcher aus einem Wicklungsvorgang und der Erhitzung/Härtung besteht.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im fünften Aspekt definiert wird, mit Faserbändern, welche zwischen den Schichten der inneren Spulen und zwischen den Schichten der äußeren Spulen gewickelt sind, nach dem Spulenwickeln, werden die Bänder mit Harz imprägniert und gehärtet, um so vereint zu werden, so daß feste Spulen erhalten werden können, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird. Aus diesem Grund, mit einem sichergestelltem Bohrungsabstand, wird ein großer Spalt angeordnet zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen, so daß ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden kann mit einem kleinen Anregungsstrom.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im sechsten Aspekt definiert wird, wird an beiden Enden einer Spule aus einer Gruppe von äußeren Spulen, welche ein Magnetfeld in einer Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, das gleiche Spulenmaterial wie die Spule zu der Länge der darunter liegenden Spulenschicht gewickelt. Aus diesem Grund können feste Spulen erhalten werden, welche verstärkt sind für die schockartige elektromechanische Kraft, welche erzeugt wird, wenn die Spulen erregt werden.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im siebten Aspekt definiert wird, wird die innere Spule, welche ein Magnetfeld in einer Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, so gewickelt, daß die Elemente, welche die innere Spule bilden, fest fixiert und gehärtet sind um so vereint zu werden. Unter Verwendung dieser Spule selbst als Wicklungsrahmen, werden weitere Spulen gewickelt zur Schaffung eines großen Spaltes zwischen der Gruppe der inneren Spulen und der Gruppe der äußeren Spulen. Ferner, mit Prepregbändern, welche zwischen den Schichten der inneren Spulen und zwischen den Schichten der äußeren Spulen gewickelt sind, werden die Schichten der Spulen erhitzt und gehärtet, um so vereint zu werden. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand können die Spulen, welche ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld durch einen kleinen Anregungsstrom schaffen können, gebildet werden, ohne Verwendung eines Wicklungsrahmens.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im achten Aspekt definiert wird, werden von den Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen erzeugen, jene der Gruppe der inneren Spulen und der Gruppe der äußeren Spulen, welche Magnetfelder in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, aus einem hohlen Leitermaterial hergestellt. Aus diesem Grund kann Kühlwasser oder ein Kühlmedium durch das hohle Leitermaterial fließen, so daß Spulen erhalten werden können, welche in der Lage sind, die durch den Anregungsstrom erzeugte Temperaturerhöhung effizient zu kühlen.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im neunten Aspekt definiert wird, wird die Spule, welche sich aus dem Wickeln des hohlen Leitermaterials ergibt, sandwichartig eingebaut in die verbleibenden Spulen in beiden Gruppen der inneren Spulen und äußeren Spulen. Aus diesem Grund können diese übrigen Spulen, welche die besagte Spule berühren, effektiv gekühlt werden, wenn das Kühlwasser oder Kühlmedium durch das hohle Leitermaterial fließt.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung gemäß der zweiten und dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des innersten der vierten Ausführung der Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Spule, welche durch Wicklung des hohlen Leiters erhalten wird.

Fig. 8 ist eine Ansicht zur Erklärung der Anordnung einer Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung des Standes der Technik zeigt.

Fig. 10 ist eine Seitenansicht der Schrägmagnetfeld-Er­ zeugungsvorrichtung der Fig. 9.

(Ausführung 1)

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche die erste Ausführung der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Fig. 1. In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 8 einen Wicklungsrahmen, um welchen Spulen zu wickeln sind und Bezugsziffer 11 bezeichnet eine Gruppe von inneren Spulen der Spulen, welche schräge Magnetfelder erzeugen. Die Gruppe der inneren Spulen enthält drei innere Spulen, d. h. die innere Spule 11x der Spule Gx, welche ein Magnetfeld in der Richtung transversal zur Zentralachse der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, die innere Spule 11y der Spule Gy, welche ein Magnetfeld in der longitudinalen Richtung dazu erzeugt, und die innere Spule 11z der Spule Gz, welche ein Magnetfeld in der Richtung der Zentralachse des Elektromagneten erzeugt. Diese inneren Spulen werden auf eine Laminatherstellungsart gebildet. Bezugsziffer 12 bezeichnet eine Gruppe von äußeren Spulen der Spulen zur Auslöschung der Magnetfelder, welche in der äußeren Peripherie der inneren Spulen erzeugt werden. Die Gruppe der äußeren Spulen 12 enthält drei äußere Spulen, d. h. äußere Spulen 12x, 12y und 12z, welche so angeordnet sind, um die äußeren Magnetfelder der inneren Spulen 11x, 11y und 11z auszulöschen. Die Gruppe der äußeren Spulen ist um die Gruppe der inneren Spulen angeordnet, mit dazwischen liegenden Abstandsstücken 3.

Die Spulen 11x, 12x, welche Gx entsprechend, und die Spulen 11y, 12y, welche Gy entsprechen, welche dazu dienen, die Magnetfelder in der Richtung transversal und longitudinal zur Zentralachse der Elektromagnetvorrichtung zu erzeugen, sind tellerförmige Spulen mit Spiralschnitten. Die Spulen 11z, 12z, welche Gz entsprechen, welche zur Erzeugung der Magnetfelder in der Richtung der Zentralachse der Elektromagnetvorrichtung dienen, sind solenoidförmige Spulen.

Die Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche angeordnet ist in einem ausgleichenden Magnetfeld innerhalb des Bohrungsteils der Elektromagnetvorrichtung dient zur Schaffung eines pulsförmigen schrägen Magnetfeldes in einem Kamerabereich. Die Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung wird, wenn eine pulsartige Schrägmagnetkraft angelegt wird, Vibrationen und Geräusche erzeugen. Um die Erzeugung von Vibrationen und Geräuschen einzuschränken ist es erforderlich, die jeweiligen Spulen integral zu fixieren und die Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung selbst muß fest fixiert sein. Um pulsartige mechanische Kräfte zu vermindern sind ebenfalls Mittel erforderlich, welche in der Lage sind, den Anregungsstrom zur Erzeugung eines Magnetfeldes einer vorbestimmten Stärke zu vermindern.

In der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführung ist der Wicklungsrahmen 8 dafür ausgelegt entfernbar zu sein, nachdem der gesamte Spulenteil gebildet ist. Die Solenoid-artige Gz wird in der innersten Peripherie gewickelt; ein Prepregband, welches mit Harz imprägniert ist und halbgehärtet ist, wird gewickelt; die Gx-Innenspule 11x und die Gy-Innenspule 11y, welche spiral sind, werden aufeinanderfolgend daran festgemacht; Prepreg-Bänder werden jeweils um die inneren Spulen gewickelt, wodurch der innere Spulenteil fertiggestellt wird. Mit einer Vielzahl von zur Schaffung eines Spalts von dem Innenspulenteil angeordneten Abstandsstücken 3 werden die spirale Gx-Außenspule 12x und spirale Gy-Außenspule 12y der Gruppe der äußeren Spulen aufeinander folgend darauf gewickelt. Ferner wird die Solenoid-Gz-Außenspule 12z gewickelt. Die Gruppe der äußeren Spulen 12 wird verstärkt durch Wicklung von Prepreg-Bändern zwischen den Spulen. Der gesamte verstärkte Spulenteil nach dem Spulenwickeln wird erhitzt zur Härtung der Prepreg-Bän­ der, so daß die jeweiligen Spulen vereint werden. Somit wird die mechanische Stärke des Spulenteils verbessert. Nach dem Bandhärten wird der Wicklungsrahmen entfernt zur Herstellung des Spulenteils.

Der so hergestellte Spulenteil hat keinen Wicklungsrahmen in der inneren Peripherie, er hat aber einen durch die Abstandsstücke 3 geschaffenen Abstand zwischen der Gruppe der inneren Spulen 11 und der Gruppe der äußeren Spulen 12. Aus diesem Grund, unter der Bedingung, daß die Schrägmagnetwert Erzeugungsvorrichtung in der Elektromagnetvorrichtung des Standes der Technik installiert wird, d. h. mit dem gleichen Innendurchmesser in der Elektromagnetvorrichtung und Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, kann ein großer Spalt zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen sichergestellt werden. Somit kann ein vorbestimmtes Magnetfeld in einem zentralen Kamerabereich gegeben sein, so daß der Anregungsstrom zur Auslöschung der Magnetfelder in der äußeren Peripherie verkleinert werden kann gegenüber der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung des Standes der Technik. Dementsprechend kann eine Schrägmagnetfeld-Er­ zeugungsvorrichtung geschaffen werden, welche weniger Vibrationen und Geräusche während des Vorrichtungsbetriebes erzeugt, weniger Wärme durch den Anregungsstrom erzeugt und die Verwendung einer einfachen Kühlausrüstung erlaubt.

(Ausführung 2)

In der ersten Ausführung wurden die Spulen auf solch eine Weise fixiert, daß die Prepreg-Bänder um die jeweiligen äußeren Peripherien der Spulen gewickelt wurden und danach gehärtet wurden, um die Spulen zu vereinen. Andererseits werden in der zweiten Ausführung, mit gleicher Struktur wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, die jeweiligen Spulen unter Verwendung von Glasbändern fixiert. Die Spulen werden nach dem Wickeln mit Harz vakuumimprägniert und durch Harzhärtung vereint.

In diesem Fall werden die Spulen, welche vollständig mit Harz imprägniert sind, vereint. Aus diesem Grund hat die resultierende Vorrichtung eine größere mechanische Stärke als die der ersten Ausführung. Ferner hat die Vorrichtung gemäß dieser Ausführung, wie in der ersten Ausführung, eine Struktur, in welcher der Wicklungsrahmen entfernt wird und einen großen Abstand hat zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen. Dementsprechend, wie in der ersten Ausführung, kann eine Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung geschaffen werden, welche weniger Vibrationen und Geräusche erzeugt und die Verwendung einer einfachen Kühlausrüstung erlaubt.

(Ausführung 3)

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der dritten Ausführung. Die dritte Ausführung hat eine Gruppe von inneren Spulen 11, eine Gruppe von äußeren Spulen 12 und Abstandsstücke 3, wobei alle die gleiche Struktur haben, wie die entsprechenden Elemente der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführung. Die notwendige Länge der äußeren Spule 12z der Gz-Spule an der äußersten Peripherie ist jedoch kürzer als jene der darunter liegenden äußeren Spulen 12y der Gy-Spule und der äußeren Spule 12z der Gz-Spule. Solch eine Struktur, welche keinen Teil zum tragen der elektromagnetischen mechanischen Kraft hat, welche erzeugt wird in der Gz-Außenspule 12x und der Gy-Außenspule 12y, unterliegt einer mechanischen Kraft, welche in eine Richtung wirkt, welche zur äußeren Peripherie hinausläuft. In dieser Ausführung wird die Verstärkung so gemacht, um die elektromagnetisch-mechanische Kraft auszuhalten.

In der dritten Ausführung, wie in Fig. 3 gezeigt, ist an beiden Anschlüssen der Gz-Außenspule 12z an der äußersten Schicht eine Einrichtung vorgesehen, welche die Kraft hält, welche hinausläuft zur äußeren Peripherie der darunter liegenden Spule. Als Verstärkungseinrichtung wird ein Verstärkungsglied 15 verwendet, welches hergestellt ist aus dem gleichen Material wie die Gz-Außenspule 12z und welches zur Länge der darunter liegenden Spule gewickelt ist. Kein Strom fließt durch das Verstärkungsglied 15.

Das Verstärkungsglied 15 aus dem gleichen Material wie die Solenoid-Gz-Außenspule 12z kann gleichzeitig mit der Spule 12z gewickelt werden. Das Verstärkungsglied 15 kann geschaffen werden mit hoher Arbeitseffizienz und geringen Kosten. Ferner, weil das Verstärkungsglied 15 aus dem gleichen Material wie die Gz-Außenspule 12z hergestellt ist, ist ein gutes Kraftgleichgewicht gegeben.

(Ausführung 4)

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4, wie bei der vorherigen Ausführung, bezeichnet die Bezugsziffer 21 eine Gruppe von inneren Spulen, welche Magnetfelder in drei Richtungen erzeugen, d. h. 21x, 21y und 21z in den drei (x, y und z)-Rich­ tungen. Die Bezugsziffer 22 bezeichnet eine Gruppe von äußeren Spulen, d. h. 22x, 22y und 22z.

In der vierten Ausführung wird die innerste Schicht, d. h. die Gz-Innenspule 21z, für sich allein fest gefertigt, als Wicklungsrahmen verwendet. Die Struktur der Gz-Innenspule 21z wird in Fig. 5 gezeigt. Die Elemente, welche die Gz-Innenspule 21z bilden, sind voneinander isoliert durch Isoliertücher 21a, welche mir Harz imprägniert sind und halbgehärtet sind, und die Schicht der Gz-Innenspule 21z, zu dessen beiden Seiten Isoliertuch 21b befestigt ist, wird gewickelt. In solch einem Zustand wird die Gz-Innenspule 21z selbst gehärtet, um somit fertiggestellt zu werden. Unter Verwendung der so gefertigten Gz-Innenspule 21z als Wicklungsrahmen, können weitere oben liegende Spulenschichten gewickelt und gehärtet werden.

In Übereinstimmung mit der vierten Ausführung, mit der vorher gefertigten innersten Spule, können die oberen Spulenschichten so gewickelt werden, daß die gesamten Spulen ohne die Verwendung eines Wicklungsrahmens gebildet werden können.

(Ausführung 5)

Fig. 6 ist eine Schnittansicht der fünften Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 bezeichnet die Bezugsziffer 31 eine Gruppe von inneren Spulen, welche aus der Gx-Innenspule 31x, der Gz-Innenspule 31z und der Gy-Innenspule 31y bestehen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, schafft die Gx-Innenspule 31x, welche die innerste Schicht ist, ein Magnetfeld in der Transversalrichtung; die Gz-Innenspule 31z, welche außerhalb der Gx-Innenspule 31x ist, schafft ein Magnetfeld in der Axialrichtung und die Gy-Innenspule 31y, welche außerhalb der Gz-Innenspule ist, schafft ein Magnetfeld in der Longitudinalrichtung. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet Abstandsstücke, welche außerhalb der Gruppe der inneren Spulen angeordnet sind. Die Bezugsziffer 32 bezeichnet eine Gruppe von äußeren Spulen 32x, 32z und 32y, welche außerhalb der Abstandstücke 3 angeordnet sind. Die innere Spule 31z und äußere Spule 32z, welche kürzer als die anderen Spulen sind, sind an ihren Endabstandsstücken 35 jeweils verstärkt.

Die jeweiligen Zwischenspulen der Gruppe der inneren Spulen 31 und der Gruppe der äußeren Spule 32, d. h. die Gz-Innenspule 31 und die Gz-Außenspule 32 sind Solenoidspulen. Wie in Fig. 7 ersichtlich, besteht jedes der Elemente, welches die Gz-Spule 31z bildet, aus einem hohlen Spulenmaterial oder Leiter. Somit kann die durch den Anregungsstrom erhöhte Temperatur auf solch eine Weise vermindert werden, daß Kühlwasser oder ein Kühlmedium durch die hohlen Leiter fließt. Die jeweiligen Spulen 31x und 31y, welche an die Spule 31z stoßen und die jeweiligen Spulen 32x und 32y, welche an die Spule 32z stoßen, können auch effizient gekühlt werden, so daß sie auf Bohrungsoberflächen der Elektromagnetvorrichtung der Schrägmagnetfeld-Er­ zeugungsvorrichtung angeordnet werden können, ohne daß starke Beschränkungen durch die Kühlvorrichtung aufgeworfen werden.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im ersten Aspekt definiert wurde, da die inneren Spulen und äußeren Spulen der Spulen, welche Magnetfelder in zwei Richtungen erzeugen, um einen entfernbaren Wicklungsrahmen gewickelt werden, vereint werden und danach der Wicklungsrahmen entfernt wird, kann eine große Lücke zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen geschaffen werden. Aus diesem Grund, mit einen sichergestellten Bohrungsabstand, kann ein vorbestimmtes Schrägmagnetfeld erhalten werden durch einen kleinen Anregungsstrom, was somit Vibrationen und Geräusch vermindert.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im zweiten Aspekt definiert wurde, da die innere Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt in einer innersten Schicht angeordnet ist, können die Spulen vereint werden, so daß feste Spulen mit der notwendigen Standfestigkeit erhalten werden, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird, was es somit erlaubt, daß eine große Lücke zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen plaziert wird. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, kann ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden durch einen kleinen Anregungsstrom, was somit Vibrationen und Geräusche vermindert.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im dritten Aspekt definiert wurde, da die innere Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugt, in einer innersten Schicht angeordnet ist, und die eine äußere Spule, welche das Magnetfeld in der gleichen Richtung erzeugt, in einer äußersten Schicht angeordnet ist, können die Spulen vereint werden, so daß mechanisch standfeste Spulen erhalten werden, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird, was somit das Plazieren eines großen Spaltes zwischen den inneren Spulen und äußeren Spulen erlaubt. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, kann ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden durch einen kleinen Anregungsstrom, was somit Vibrationen und Geräusch vermindert.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im vierten Aspekt definiert wurde, mit zwischen den Schichten der inneren Spulen und zwischen den Schichten der äußeren Spulen gewickelten Prepreg-Bändern, werden nach der Spulenwicklung die Schichten der Spulen erhitzt und gehärtet um so vereint zu werden, so daß mechanisch standfeste Spulen erhalten werden können, sogar wenn der wicklungsrahmen entfernt wird. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, wird ein großer Spalt plaziert, zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen, so daß ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden kann durch einen kleinen Anregungsstrom, was somit Vibrationen und Geräusche vermindert.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im fünften Aspekt definiert wird, werden mit zwischen den Schichten der inneren Spulen und zwischen den Schichten der äußeren Spulen gewickelten Faserbändern, nach dem Spulenwickeln die Spulen mit Harz imprägniert und gehärtet, um so vereint zu werden, so daß mechanisch standfeste Spulen erhalten werden können, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt wird. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand wird ein großer Spalt plaziert zwischen den inneren Spulen und den äußeren Spulen, so daß ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld erhalten werden kann durch einen kleinen Anregungsstrom, was somit Vibrationen und Geräusch vermindert.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im sechsten Aspekt definiert wird, wird an beiden Enden einer Spule einer Gruppe von äußeren Spulen, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, das gleiche Spulenmaterial wie bei der Spule zu der Länge der darunter liegenden Spulenschicht gewickelt. Aus diesem Grund können standfeste Spulen erhalten werden, welche so verstärkt sind, daß sie sich nicht, aufgrund der schockartigen elektromechanischen Kraft deformieren, welche erzeugt wird, wenn die Spulen erregt werden.

In der Schrägmagnetwert-Erzeugungsvorrichtung, welche im siebten Aspekt definiert wird, wird die innere Spule, welche ein Magnetfeld in einer Axialrichtung erzeugt, so gewickelt, daß die Elemente, welche die innere Spule bilden, fest fixiert und gehärtet werden, um so vereint zu werden. Unter Verwendung dieser Spule selbst als einem Wicklungsrahmen wird ein großer Spalt angeordnet zwischen der Gruppe der inneren Spulen und der Gruppe der äußeren Spulen. Ferner, mit Prepreg-Bändern, welche zwischen den Schichten der inneren Spulen und zwischen den Schichten der äußeren Spulen gewickelt sind, werden nach der Spulenwicklung die Schichten der Spulen erhitzt und gehärtet um so vereint zu werden, daß mechanisch standfeste Spulen erhalten werden können, sogar wenn der Wicklungsrahmen entfernt ist. Aus diesem Grund, mit einem sichergestellten Bohrungsabstand, können die Spulen, welche ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld durch einen kleinen Erregungsstrom schaffen können, gebildet werden, ohne Verwendung eines Wicklungsrahmens.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im achten Aspekt definiert wurde, bestehen die Spulen der Gruppe der inneren Spulen und der Gruppe der äußeren Spulen, welche Magnetfelder in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung erzeugen, aus hohlem Spulenmaterial. Aus diesem Grund kann Kühlwasser oder ein Kühlmedium in dem hohlen Spulenmaterial fließen, so daß die Spulen, welche in der Lage sind, effizient die Temperaturerhöhung aufgrund des Erregungsstromes zu kühlen, erhalten werden können, welche in der Bohrung des Elektromagneten montiert werden können.

In der Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, welche im neunten Aspekt definiert wird, wird die Spule, welche sich aus dem Wickeln des hohlen Leiters ergibt, sandwichartig eingebaut zwischen die verbleibenden Spulen in sowohl der Gruppe der inneren Spulen als auch der äußeren Spulen. Aus diesem Grund werden die verbleibenden Spulen, welche an der fraglichen Spule umstoßen, effektiv gekühlt, wenn das Kühlwasser oder Kühlmedium in dem hohlen Spulenmaterial oder hohlen Leiter fließt. Somit werden die gesamten Spulen gleichmäßig gekühlt, so daß sie in der Bohrung der Elektromagnetvorrichtung montiert werden können, ohne durch eine Kühlvorrichtung begrenzt zu sein.

Claims (9)

1. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, umfassend:
drei Sätze von Spulen, welche Magnetfelder in drei zueinander orthogonalen Richtungen in einer Bohrung einer Elektromagnetvorrichtung schaffen, wobei die drei Sätze von Spulen jeweils enthalten:
eine innere Spule und eine äußere Spule, welche ineinander in entgegengesetzte Richtungen erregt werden, so daß die Magnetfelder in der äußeren Peripherie der äußeren Spule ausgelöscht werden und innerhalb der Bohrung der inneren Spule bestehen,
wobei die drei Sätze von inneren Spulen so angeordnet sind, daß ein kombiniertes Magnetfeld ein vorbestimmtes Magnetfeld bildet, und sie um einen entfernbaren Wicklungsrahmen gewickelt werden, vereint werden und danach der Wicklungsrahmen zur Verwendung entfernt wird.

2. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Spulen der drei Sätze von Spulen jeweils enthalten:
eine innerste Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der angeordneten Elektromagnetvorrichtung erzeugt; und
zwei innere Spulen, welche Magnetfelder in den Richtungen senkrecht zur Axialrichtung erzeugen, welche auf der innersten Spule angeordnet sind, und
drei äußere Spulen, welche mit einem Abstandsstück, welches eine vorbestimmte Dicke hat, auf den zwei inneren Spulen angeordnet sind.

3. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Spulen der drei Sätze von Spulen enthalten:
eine innerste Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der angeordneten Elektromagnetvorrichtung erzeugt;
zwei innere Spulen, welche Magnetfelder in den Richtungen senkrecht zur Axialrichtung erzeugen, welche auf der innersten Spule angeordnet sind; und
drei äußerste Spulen, welche Magnetfelder erzeugen, senkrecht zu den Axialrichtungen, angeordnet auf den zwei inneren Spulen durch ein Abstandsstück, welches eine vorbestimmte Dicke hat, welche das Magnetfeld in der Axialrichtung erzeugen.

4. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Prepreg-Bänder, welche mit Harz imprägniert sind, in einem halbgehärtetem Zustand zwischen die inneren Spulen und die äußeren Spulen gewickelt werden, und
die Spulen erhitzt und gehärtet werden, um so nach dem Spulenwickeln vereint zu werden.

5. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Faserbänder gewickelt werden zwischen die inneren Spulen und die äußeren Spulen, und nach dem Spulenwickeln mit Harz imprägniert werden; und
die Spulen erhitzt und gehärtet werden, um so vereint zu werden.

6. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein auf beide Enden der äußeren Spule gewickelter Streifen aus dem gleichen Material ist wie die äußere Spule.

7. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
von den inneren Spulen von drei Sätzen von Spulen, welche drei Richtungen schaffen,
eine innerste Spule, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung der Elektromagnetvorrichtung schafft, gewickelt wird durch ein Prepreg-Band oder vakuumimprägniert wird mit Harz,
wobei zwei innere Spulen auf der innersten Spule angeordnet sind; und
drei äußere Spulen angeordnet sind auf den zwei inneren Spulen durch ein Abstandsstück.

8. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung, umfassend:
drei Sätze von Spulen, welche Magnetfelder in drei zueinander orthogonalen Richtungen in einer Bohrung einer Elektromagnetvorrichtung schaffen;
wobei die drei Sätze von Spulen jeweils enthalten:
eine innere Spule und eine äußere Spule, welche erregt werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen, so daß das Magnetfeld in der äußeren Peripherie der äußeren Spule ausgelöscht wird und innerhalb der Bohrung der inneren Spule besteht;
wobei die drei Sätze von Spulen so angeordnet sind, daß ein kombiniertes Magnetfeld ein vorbestimmtes schräges Magnetfeld bildet, wobei
die drei Sätze von Spulen um einen entfernbaren Wicklungsrahmen gewickelt sind, und
jede der Spulen, welche ein Magnetfeld in der Axialrichtung erzeugt, sowohl der inneren Spulen als auch der äußeren Spulen der drei Sätze von Spulen, aus Wicklungen eines hohlen Leiters hergestellt ist.

9. Schrägmagnetfeld-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Spule und die äußere Spule, welche aus Wicklungen aus einem hohlen Leiter hergestellt sind, zwischen die zwei inneren und die zwei äußeren Spulen angeordnet sind, wobei jede ein Magnetfeld in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung schafft.