JP2007097761A - 磁界発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単に構成しつつも磁界強度を広い幅で変更でき、所望の磁界強度の磁界を発生させることができる、磁界発生装置を提供する。
【解決手段】 磁界発生装置１０は、空隙Ｇを介して対向配置される一対の磁極片１２ａ，１２ｂ、および磁極片１２ａ，１２ｂを保持する継鉄１４を含む。継鉄１４は、一対の磁極片１２ａ，１２ｂを保持する一対の板状継鉄２０ａ，２０ｂと、一対の板状継鉄２０ａ，２０ｂを磁気的に結合する一対の結合用継鉄２２ａ，２２ｂとを含む。結合用継鉄２２ａと２２ｂとの間には複数の挿入部３０が設けられ、各挿入部３０には永久磁石２８が挿入される。各挿入部３０への永久磁石２８の挿入量は、板状部材４０に螺挿されるネジ５２ａおよび板状部材４６に螺挿されるネジ５２ｂを回転させることによって変更される。
【選択図】 図４

Description

この発明は磁界発生装置に関し、より特定的には、永久磁石を用いた磁界発生装置に関する。

一般に、磁界発生装置によって発生させた磁界中に検体を配置し、マイクロ波発振器によって発生させたマイクロ波を検体に照射して検体の不対電子とマイクロ波との共鳴を測定する、電子スピン共鳴（Electron Spin Resonance：以下、ＥＳＲという）装置が知られている。

通常、このようなＥＳＲ装置には、電磁石を用いた磁界発生装置が適用される。電磁石を用いた磁界発生装置では、電磁石への印加電流を変化させることによって発生させる磁界の磁界強度を簡単に変更できる反面、構成が複雑であり大型である。このために、ＥＳＲ装置の構成も複雑になり大型になってしまう。そこで、永久磁石を用いて一対の磁極片の間の空隙に磁界を発生させる磁界発生装置をＥＳＲ装置に適用することが提案されている。

特に近年、ＥＳＲ装置を医療用に応用し、生体内のフリーラジカル（不対電子を持った原子や分子）を検出することが検討され始めている。生体内のフリーラジカルを検出する場合、マイクロ波の周波数が高いと生体の誘電損失が大きくなるために、生体になるべく低い周波数（たとえば１ＧＨｚ以下）のマイクロ波を照射する必要がある。このために、磁界強度が０．０５Ｔ以下でありかつ磁界強度を変更可能な磁界を発生させ、この磁界中に生体を配置することが望ましい。また、生体の不対電子とマイクロ波との共鳴を高精度に測定するためには、磁界の均一度のばらつきが１００ｐｐｍ以下であることが望ましい。

従来、永久磁石を用いた磁界発生装置において、磁界強度の変更は永久磁石の磁化（着磁）強度の変更や空隙の寸法の変更等によって行われていた。しかし、永久磁石の磁化強度の変更には、磁界発生装置の分解・組み立てが必要であり、多大な労力と時間とが必要であった。また、空隙の寸法を変更すると磁界の均一度が悪化してしまうという問題があった。発生させる磁界の磁界強度が小さい場合、均一度の悪化は特に顕著であった。このために、永久磁石を用いた磁界発生装置を生体内のフリーラジカルを検出するためのＥＳＲ装置に適用することは困難であった。

そこで、特許文献１には、継鉄への磁気抵抗調整部材の挿入量を変更することによって、磁界の均一度の悪化を抑制しつつ簡単な構成で磁界強度を変更できる磁界発生装置が開示されている。
実開平４−１２５４０８

しかし、特許文献１の技術では、磁界発生装置における磁気抵抗を調整するのみであるために、磁界強度の上限から下限までの幅（変更可能な磁界強度の範囲）が狭く、所望の磁界強度を得られないおそれがあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単に構成しつつも磁界強度を広い幅で変更でき、所望の磁界強度の磁界を発生させることができる、磁界発生装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の磁界発生装置は、永久磁石、空隙を介して対向配置される一対の磁極片、一対の磁極片を保持しかつ永久磁石を挿入するための挿入部が設けられる継鉄、および挿入部に挿入される永久磁石の挿入量を変更する変更手段を備える。

請求項２に記載の磁界発生装置は、請求項１に記載の磁界発生装置において、継鉄は、一対の磁極片を保持する一対の板状継鉄と、一対の板状継鉄を磁気的に結合するための一対の結合用継鉄とを含み、一対の結合用継鉄はそれぞれ、一方の板状継鉄と他方の板状継鉄とに設けられ、挿入部は、一対の結合用継鉄の間に設けられることを特徴とする。

請求項３に記載の磁界発生装置は、請求項１に記載の磁界発生装置において、継鉄は、一対の磁極片を保持する一対の板状継鉄と、一対の板状継鉄を磁気的に結合するための結合用継鉄とを含み、挿入部は、結合用継鉄に形成される孔であることを特徴とする。

請求項４に記載の磁界発生装置は、請求項１から３のいずれかに記載の磁界発生装置において、永久磁石の継鉄に囲まれる部分以外を囲む非磁性体の包囲部材をさらに含むことを特徴とする。

請求項５に記載の磁界発生装置は、請求項１から４のいずれかに記載の磁界発生装置において、永久磁石の表面に設けられる断熱材をさらに含むことを特徴とする。

請求項６に記載の磁界発生装置は、請求項１から５のいずれかに記載の磁界発生装置において、永久磁石は希土類磁石であることを特徴とする。

請求項７に記載の磁界発生装置は、請求項１から６のいずれかに記載の磁界発生装置において、一対の磁極片はそれぞれ環状突起を有することを特徴とする。

請求項１に記載の磁界発生装置では、継鉄に設けられる挿入部に永久磁石を挿入し、挿入部への永久磁石の挿入量を変更手段によって変更する。このように磁界発生源である永久磁石の挿入量を変更することによって、継鉄を通る磁束の量を効果的に変化させることができる。このように永久磁石の挿入量を変更することによって、簡単に構成しつつも磁界強度を広い幅で変更でき、一対の磁極片の間の空隙に所望の磁界強度の磁界を発生させることができる。たとえば請求項２に記載するように、継鉄は一対の板状継鉄と一対の結合用継鉄とを含み、挿入部は一対の結合用継鉄の間に設けられる。また、たとえば請求項３に記載するように、継鉄は一対の板状継鉄と結合用継鉄とを含み、挿入部は結合用継鉄に形成される孔である。

請求項４に記載の磁界発生装置では、継鉄に囲まれる部分以外の部分において永久磁石が非磁性体の包囲部材に囲まれる。これによって、漏れ磁束の発生を抑制し、特に複数の永久磁石を用いる場合、隣り合う永久磁石間における磁束の短絡を抑制でき、ひいては空隙の磁界強度の低下を抑えることができる。

請求項５に記載の磁界発生装置では、永久磁石の表面に断熱材を設けることによって周囲温度の変化に伴う永久磁石の温度変化を抑制できる。このように永久磁石の温度変化を抑えることによって、磁界強度の変化を抑制でき、空隙に所望の磁界強度の磁界をより簡単に発生させることができる。

請求項６に記載の磁界発生装置では、永久磁石として希土類磁石が用いられる。希土類磁石の磁力はフェライト磁石の磁力よりも強力である。したがって、永久磁石として希土類磁石を用いることによって、フェライト磁石を用いる場合に比べて、永久磁石の体積を小さくでき、永久磁石の重量を抑えることができる。ひいては、装置の重量を軽くできる。また、希土類磁石は、フェライト磁石に比べて温度変化に対する磁界強度の変化率が小さい。したがって、永久磁石として希土類磁石を用いることによって、フェライト磁石を用いる場合に比べて、周囲温度の変化に伴う磁界強度の変化を抑制できる。

請求項７に記載の磁界発生装置では、一対の磁極片がそれぞれ環状突起を有することによって、均一度のより高い磁界を発生させることができる。

この発明によれば、簡単に構成しつつも磁界強度を広い幅で変更でき、所望の磁界強度の磁界を発生させることができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５を参照して、この発明の一実施形態の磁界発生装置１０は、空隙Ｇに磁界を発生させるオープンタイプの磁界発生装置である。磁界発生装置１０は、小型のＥＳＲ装置や小型の核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）装置に用いられ、小型に構成される。なお、図４は図２および図３におけるＸ−Ｘ断面図であり、図５は図２および図３におけるＹ−Ｙ断面図である。

図１および図２に示すように、磁界発生装置１０は、空隙Ｇを介して対向配置される一対の磁極片１２ａ，１２ｂ、および磁極片１２ａ，１２ｂを保持する継鉄１４を含む。

磁極片１２ａ，１２ｂはそれぞれ、ベースプレート１６とベースプレート１６の周縁に設けられる環状突起１８とを含む。ベースプレート１６は、ＳＳ４００（炭素鋼）からなり、直径が約５６０ｍｍ、厚みが約１０ｍｍの円板状に形成される。また、環状突起１８は、ＳＳ４００からなり、外径が約５６０ｍｍ、内径が約４５０ｍｍ、厚みが約２２ｍｍの円環状に形成される。したがって、磁極片１２ａ，１２ｂの厚みは約３２ｍｍとなる。また、磁極片１２ａと１２ｂとの間の空隙Ｇの寸法Ａ（図１および図２参照）は約２５０ｍｍに設定される。

継鉄１４は、磁極片１２ａを保持する板状継鉄２０ａ、磁極片１２ｂを保持する板状継鉄２０ｂと、一対の板状継鉄２０ａ，２０ｂを磁気的に結合するための結合用継鉄２２ａ，２２ｂとを含む。

板状継鉄２０ａ，２０ｂはそれぞれ、ＳＳ４００からなり、前後方向の寸法が７７５ｍｍ、上下方向の寸法が約５６０ｍｍ、厚みが約３０ｍｍに形成される。板状継鉄２０ａの前方側端部は磁極片１２ａに対応して半円形状に形成され、板状継鉄２０ａの対向面にはその半円形状の部分の側面（端面）と磁極片１２ａの外側面とが面一になるように磁極片１２ａが取り付けられる。同様に、板状継鉄２０ｂの前方側端部は磁極片１２ｂに対応して半円形状に形成され、板状継鉄２０ｂの対向面には半円形状の部分の端面と磁極片１２ｂの外側面とが面一になるように磁極片１２ｂが取り付けられる。

図２に示すように、結合用継鉄２２ａ，２２ｂはそれぞれ、ＳＳ４００からなり、前後方向の寸法（厚み）が約４５ｍｍ、上下方向の寸法が約５６０ｍｍの直方体状に形成される。結合用継鉄２２ａは板状継鉄２０ａの対向面の後方側端部に固定され、結合用継鉄２２ａの後面と板状継鉄２０ａの後方側端面とは面一になる。同様に、結合用継鉄２２ｂは板状継鉄２０ｂの対向面の後方側端部に固定され、結合用継鉄２２ｂの後面と板状継鉄２０ｂの後方側端面とは面一になる。

継鉄１４には、板状継鉄２０ａと結合用継鉄２２ａとを強固に連結するためのリブ２４ａが設けられ、板状継鉄２０ｂと結合用継鉄２２ｂとを強固に連結するためのリブ２４ｂが設けられる。リブ２４ａ，２４ｂはそれぞれ、ＳＳ４００からなり、平面視台形状に形成される。リブ２４ａは上下に２つ設けられ、上方のリブ２４ａは板状継鉄２０ａの対向面上端部と結合用継鉄２２ａの前面上端部とを結び、下方のリブ２４ａは板状継鉄２０ａの対向面下端部と結合用継鉄２２ａの前面下端部とを結ぶ。同様に、リブ２４ｂは上下に２つ設けられ、上方のリブ２４ｂは板状継鉄２０ｂの対向面上端部と結合用継鉄２２ｂの前面上端部とを結び、下方のリブ２４ｂは板状継鉄２０ｂの対向面下端部と結合用継鉄２２ｂの前面下端部とを結ぶ。

また、図２および図３に示すように、結合用継鉄２２ａと２２ｂとは、上下に配置される複数（ここでは５つ）の連結部材２６によって連結される。各連結部材２６は、非磁性体の一例であるＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）からなり、直方体状に形成される。各連結部材２６の前後方向の寸法（厚み）は約４５ｍｍに設定され、結合用継鉄２２ａ，２２ｂの前面と各連結部材２６の前面とは面一になり、結合用継鉄２２ａ，２２ｂの後面と各連結部材２６の後面とは面一になる。

結合用継鉄２２ａと２２ｂとの間で各連結部材２６は等間隔に配置され、結合用継鉄２２ａと２２ｂとの間かつ各連結部材２６の間には、それぞれ永久磁石２８が挿入される４つの挿入部３０が設けられる。

また、図４に示すように、各挿入部３０に挿入される永久磁石２８の磁化方向は、横方向の一方向（矢印Ｂ方向）である。各永久磁石２８のＮ極からの磁束は、結合用継鉄２２ａ、板状継鉄２０ａ、磁極片１２ａ、磁極片１２ｂ、板状継鉄２０ａおよび結合用継鉄２２ｂを順に通って各永久磁石２８のＳ極に入る。

各永久磁石２８は、前後方向の寸法（厚み）が約４５ｍｍ、上下方向の寸法が約７６ｍｍ、横方向の寸法が約８０ｍｍの直方体に形成される。結合用継鉄２２ａ、２２ｂ、各連結部材２６および各永久磁石２８の厚みはいずれも約４５ｍｍであるので、図４および図５に示すように、各挿入部３０への永久磁石２８の挿入量が最大であるとき、結合用継鉄２２ａ、２２ｂの前面、各連結部材２６の前面および各永久磁石２８の前面は面一になり、かつ、結合用継鉄２２ａ、２２ｂの後面、各連結部材２６の後面および各永久磁石２８の後面は面一になる。

永久磁石２８としては、ネオジム系あるいはサマリウム系の希土類磁石やフェライト磁石等を用いることができる。この実施形態では、永久磁石２８としてネオジム系あるいはサマリウム系の希土類磁石が用いられるものとする。ちなみに、永久磁石２８としてサマリウム系希土類磁石を用いる場合、永久磁石２８の残留磁束密度は１．１Ｔ程度である。

図２および図３に示すように、各永久磁石２８の上面には、永久磁石２８の温度を検出するための温度センサ３２が取り付けられる。温度センサ３２によって検出された永久磁石２８の温度は、コントローラ３４（図１参照）に入力され、面状ヒータ５４ａ，５４ｂ（後述）の制御に利用される。

図４および図５に示すように、各永久磁石２８の表面には、周囲温度の変化に伴う永久磁石２８の温度変化を抑えるための断熱材３６が設けられる。断熱材３６は、発砲プラスチック系断熱材の一例であるウレタンフォームからなり、永久磁石２８の表面を覆うように設けられる。

また、挿入部３０には、断熱材３６に覆われる永久磁石２８を隙間なく配置するための介挿部材３８が結合用継鉄２２ａ、２２ｂの対向面および連結部材２６の対向面にそれぞれ設けられる。各介挿部材３８はフェノール樹脂等の低熱伝導率樹脂からなり、これによって永久磁石２８の温度変化をより一層抑制できる。

また、結合用継鉄２２ａ、２２ｂの前面には、結合用継鉄２２ａ，２２ｂを跨いで板状部材４０、断熱材４２および被覆部材４４が順に積層される。同様に、結合用継鉄２２ａ，２２ｂの後面には、結合用継鉄２２ａ，２２ｂを跨いで板状部材４６、断熱材４８および被覆部材５０が順に積層される。

板状部材４０は、非磁性体の一例であるＡ５０５２（アルミニウム合金）からなり、厚みが約２０ｍｍに形成される。板状部材４０は、結合用継鉄２２ａ、２２ｂの前面および各連結部材２６の前面を覆うように設けられる。また、板状部材４６は、厚みが約４０ｍｍのＡ５０５２からなり、板状継鉄２０ａ，２０ｂの後方側端面、結合用継鉄２２ａ、２２ｂの後面および各連結部材２６の後面を覆うように設けられる。したがって、各永久磁石２８において、結合用継鉄２２ａ、２２ｂに囲まれる部分以外の部分は、それぞれ非磁性体からなる連結部材２６および板状部材４０，４６によって囲まれる。この実施形態では、複数の連結部材２６および板状部材４０，４６が包囲部材に相当する。

また、板状部材４０，４６には、それぞれ挿入部３０に対応する位置に凹部が形成される。図４および図５に示すように、各永久磁石２８の挿入量が最大であるとき、各永久磁石２８を被覆する断熱材３６の前面は板状部材４０の凹部の底面に接し、各永久磁石２８を被覆する断熱材３６の後面と板状部材４６の凹部の底面との間には空間が形成される。

断熱材４２は、厚みが約３０ｍｍのウレタンフォームからなり、板状部材４０の前面を覆うように設けられる。同様に、断熱材４８は、厚みが約３０ｍｍのウレタンフォームからなり板状部材４６の後面を覆うように設けられる。

被覆部材４４は、厚みが約２ｍｍのＡ５０５２からなり、断熱材４２の前面を覆うように設けられる。同様に、被覆部材５０は、厚みが約２ｍｍのＡ５０５２からなり、断熱材４８の後面を覆うように設けられる。被覆部材４４は断熱材４２を保護するカバーとして機能し、被覆部材５０は断熱材４８を保護するカバーとして機能する。

このように積層される板状部材４０、断熱材４２および被覆部材４４には、各永久磁石２８に対応してネジ５２ａが挿通される。同様に、板状部材４６、断熱材４８および被覆部材５０には、各永久磁石２８に対応してネジ５２ｂが挿通される。

各ネジ５２ａは板状部材４０に螺挿され、各ネジ５２ａの後方側端部は永久磁石２８を被覆する断熱材３６の前面に接する。また、各ネジ５２ｂは板状部材４６に螺挿され、各ネジ５２ｂの前方側端部は永久磁石２８を被覆する断熱材３６の後面に接する。このようなネジ５２ａ，５２ｂはそれぞれ、図示しないステッピングモータの駆動によって回転される。この実施形態では、各ネジ５２ａ，５２ｂおよびこれらを回転させる図示しないステッピングモータが変更手段に相当する。

また、板状部材４０の前面には複数（ここでは２つ）の面状ヒータ５４ａが上下に設けられ、同様に、板状部材４６の後面には複数（ここでは２つ）の面状ヒータ５４ｂが上下に設けられる。

図２および図５からわかるように、板状部材４０の前面において、上方の面状ヒータ５４ａは上から１番目のネジ５２ａと上から２番目のネジ５２ａとの間に配置され、下方の面状ヒータ５４ａは下から１番目のネジ５２ａと下から２番目のネジ５２ａとの間に配置される。同様に、図３および図５からわかるように、板状部材４６の後面において、上方の面状ヒータ５４ｂは上から１番目のネジ５２ｂと上から２番目のネジ５２ｂとの間に配置され、下方の面状ヒータ５４ｂは下から１番目のネジ５２ｂと下から２番目のネジ５２ｂとの間に配置される。上方の面状ヒータ５４ａ，５４ｂはそれぞれ主に上から１番目および２番目の永久磁石２８に熱を与え、下方の面状ヒータ５４ａ，５４ｂはそれぞれ主に下から１番目および２番目の永久磁石２８に熱を与える。

加熱手段である面状ヒータ５４ａ，５４ｂの駆動時間および発熱量は、各永久磁石２８の上面に設けられる温度センサ３２（図２および図３参照）の検出結果に応じてコントローラ３４（図１参照）が制御する。このように温度センサ３２によって検出した永久磁石２８の温度に応じて面状ヒータ５４ａ，５４ｂを制御することによって、より安定して永久磁石２８の温度を一定に保つことができ、空隙Ｇの磁界強度の変化をより一層抑制できる。

また、継鉄１４には、継鉄１４を支持するための脚部５６ａ，５６ｂが設けられる。脚部５６ａは、板状継鉄２０ａの下面に設けられる２つの支柱５８ａと各支柱５８ａの下端部に接続される架台６０ａとを含む。同様に、脚部５６ｂは、板状継鉄２０ｂの下面に設けられる２つの支柱５８ｂと各支柱５８ｂの下端部に接続される架台６０ｂとを含む。各支柱５８ａ，５８ｂおよび各架台６０ａ，６０ｂはそれぞれＳＵＳ３０４からなる。

このように構成される磁界発生装置１０では、各挿入部３０への永久磁石２８の挿入量を変更することによって磁界強度を変更する。ついで、図４〜図７を参照して、磁界発生装置１０における磁界強度の変更について説明する。ここでは、各永久磁石２８の挿入量が最大である状態（図４および図５に示す状態）から、挿入量を小さくする場合について説明する。

まず、図４および図５に示す状態から、その後方側端部が後方に移動するように各ネジ５２ａを回転させ、かつ、その前方側端部が各ネジ５２ａの後方側端部と同速度で後方に移動するように各ネジ５２ｂを回転させる。これに伴って、各ネジ５２ａの前方側端部によって後方に押される各永久磁石２８が、介挿部材３８を摺動しながら挿入部３０から突出し、各永久磁石２８の挿入量が小さくなる。そして、図６および図７に示すように、永久磁石２８を覆う断熱材３６の後面が板状部材４６の凹部の底面に接すれば、つまり挿入量が最小になれば、各ネジ５２ａ，５２ｂの回転を停止させる。なお、図６および図７に示す状態から、各挿入部３０への永久磁石２８の挿入量を大きくするためにはネジ５２ａ，５２ｂを逆回転させればよい。

図４および図５に示すように、各永久磁石２８の挿入量が最大である場合、継鉄１４を通る磁束の量が最大となり、ひいては空隙Ｇに発生される磁界の磁界強度が最も強くなる。また、図６および図７に示すように、各永久磁石２８の挿入量が最小である場合、継鉄１４を通る磁束の量が最小となり、ひいては空隙Ｇに発生される磁界の強度が最も弱くなる。

このような磁界発生装置１０によれば、ネジ５２ａ，５２ｂを回転させることによって挿入部３０に挿入される永久磁石２８の挿入量を変更し、継鉄１４を通る磁束の量を効果的に変化させることができる。したがって、簡単に構成しつつも磁界強度を広い幅で変更でき、空隙Ｇに所望の磁界強度の磁界を発生させることができる。

結合用継鉄２２ａ，２２ｂに囲まれる部分以外の部分において永久磁石２８を連結部材２６および板状部材４０，４６で囲むことによって、上下に隣り合う永久磁石２８間における磁束の短絡を抑制でき、ひいては空隙Ｇの磁界強度の低下を抑えることができる。また、永久磁石２８を連結部材２６および板状部材４０，４６で囲むことによって、漏れ磁束が空隙Ｇの磁界に影響を及ぼしにくくなり、空隙Ｇに均一度の高い磁界を発生させることができる。

永久磁石２８の表面を覆うように断熱材３６を設け、永久磁石２８を前後から挟むように断熱材４２，４８を設け、さらに挿入部３０に耐熱樹脂からなる介挿部材３８を設けることによって、周囲温度の変化に伴う永久磁石２８の温度変化を抑制できる。このように永久磁石２８の温度変化を抑えることによって、磁界強度の変化を抑制でき、空隙Ｇに所望の磁界強度の磁界をより簡単に発生させることができる。一般に、磁界発生装置全体を断熱材によって覆う技術が知られているが、小型に構成される磁界発生装置１０では、このように少量の断熱材で永久磁石２８の温度変化を抑制できる。

継鉄１４において、永久磁石２８から磁極片１２ａまでの磁路と永久磁石２８から磁極片１２ｂまでの磁路とが同じ長さになるように挿入部３０が設けられることによって、空隙Ｇにより均一度の高い磁界を発生させることができる。

一対の磁極片１２ａ，１２ｂがそれぞれ環状突起１８を有することによって、空隙Ｇに均一度のより高い磁界を発生させることができる。

希土類磁石の磁力はフェライト磁石の磁力よりも強力であるので、永久磁石２８として希土類磁石を用いることによって、永久磁石２８の体積を小さくでき、永久磁石２８の重量を抑えることができる。ひいては磁界発生装置１０の重量を軽くできる。また、希土類磁石はフェライト磁石に比べて温度係数が小さいので、永久磁石２８として希土類磁石を用いることによって、周囲温度の変化に伴う磁界強度の変化を抑制できる。

ここで、表１に、ネオジム系希土類磁石、サマリウム系希土類磁石およびフェライト磁石を用いた場合の永久磁石２８の重量および温度係数（温度変化に対する磁界強度の変化率）の比較例を示す。表１には、永久磁石２８として、ネオジム系希土類磁石の一例であるＮＭＸ−４７（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石：ＮＥＯＭＡＸ社製）用いた場合と、サマリウム系希土類磁石の一例であるＨ−３０ＳＨ（Ｓｍ−Ｃｏ磁石：ＮＥＯＭＡＸ社製）を用いた場合と、フェライト磁石の一例であるＳＳＲ４２０（ＮＥＯＭＡＸ社製）を用いた場合との比較例が示されている。

表１からわかるように、永久磁石２８としてＮＭＸ−４７あるいはＨ−３０ＳＨ（希土類磁石）を用いることによって、ＳＳＲ４２０（フェライト磁石）を用いる場合に比べて永久磁石２８を小さくでき、永久磁石２８の重量を抑えることができる。特に、強力な磁力を有するＮＭＸ−４７を用いることによって永久磁石２８を小さくでき、永久磁石２８の重量を抑えることができる。

また、ＳＳＲ４２０に比べてＮＭＸ−４７およびＨ−３０ＳＨは温度係数が小さいので、永久磁石２８としてＮＭＸ−４７あるいはＨ−３０ＳＨを用いることによって、ＳＳＲ４２０を用いる場合と比べて周囲温度の変化に伴う空隙Ｇの磁界強度の変化を抑制できる。特に、温度係数が−０．０３５%／℃であるＨ−３０ＳＨを永久磁石２８として用いることによって磁界強度の温度安定性をより向上できる。

ついで、表２を参照して、磁界発生装置１０と従来技術の磁界発生装置とを用いて、それぞれ磁界強度を変更した場合の実験例について説明する。

ここでは、従来技術の磁界発生装置として、磁界発生装置１０と略同様に構成され、一方の磁極片と板状継鉄との間および他方の磁極片と板状継鉄との間にそれぞれ永久磁石が設けられ、挿入部に磁気抵抗調整部材が挿入される磁界発生装置を用いた。磁界発生装置１０の永久磁石２８と従来技術の磁界発生装置の永久磁石とにはそれぞれＮＭＸ−４７が用いられ、磁界発生装置１０における磁界強度の上限（最大値）と従来技術の磁界発生装置における磁界強度の上限とは略同じである。

また、ここでは、空隙の中央に位置する直径約３５ｍｍの球体状の測定空間（図２に一点鎖線で示す）中の複数ポイントの磁界強度を測定し、これらの平均値を磁界強度とした。

まず、磁界発生装置１０において変更可能な磁界強度の範囲と、従来技術の磁界発生装置において変更可能な磁界強度の範囲とを比較する。

表２からわかるように、従来技術の磁界発生装置では、変更可能な磁界強度の範囲が０．０１４７Ｔ〜０．０１１４Ｔであった。これに対して、磁界発生装置１０では、変更可能な磁界強度の範囲が０．０１４５Ｔ〜０．００４７Ｔであり、従来技術の磁界発生装置よりも広い幅で磁界強度を変更できた。これは、磁界発生源である永久磁石２８の挿入量を直接的に変更することによって、磁気抵抗調整部材の挿入量を変更するよりも継鉄１４を通る磁束の量をより効果的に変化させることができるからである。

ついで、磁界発生装置１０において磁界強度を変更した場合の測定空間における磁界の均一度の変動量と、従来技術の磁界発生装置において磁界強度を変更した場合の測定空間における磁界の均一度の変動量とを比較する。

なお、通常、磁界強度を小さくする（永久磁石２８あるいは磁気抵抗調整部材の挿入量を小さくする）と磁界の均一度は悪化し、変動量は大きくなる。

従来技術の磁界発生装置では、磁界強度を上限（０．０１４７Ｔ）から下限（０．０１１４Ｔ）まで変更した場合、均一度の変動量が＋１８９．７ｐｐｍであった。これに対して、磁界発生装置１０では、磁界強度を上限（０．０１４５Ｔ）から下限（０．００４７Ｔ）まで変更した場合、均一度の変動量が＋１７５．１ｐｐｍであった。このように、磁界発生装置１０では、従来技術の磁界発生装置よりも広い幅で磁界強度を変更できながら、従来技術の磁界発生装置よりも均一度の変動量を抑えることができた。

なお、上述の実施形態では、継鉄１４の材質としてＳＳ４００（炭素鋼）を用いる場合について説明したが、継鉄の材質はこれに限定されない。炭素鋼に代えて、電磁軟鉄や、飽和磁化が１．３Ｔ以上の鋳鉄等の磁性材料を継鉄として用いることができる。

また、上述の実施形態では、断熱材３６，４２および４８として発泡プラスチック系断熱材の一例であるウレタンフォームを用いる場合について説明したが、断熱材はこれに限定されない。ウレタンフォームに代えて、発泡プラスチック系断熱材の他の例である発泡スチロールや無機繊維系断熱材の一例であるグラスウール等を断熱材として用いることができる。

また、上述の実施形態では、ネジ５２ａ，５２ｂを回転させることによって永久磁石２８の挿入量を変更する場合について説明したが、変更手段はこれに限定されない。永久磁石を移動させることができれば変更手段は任意に選択でき、たとえば油圧ピストン等を変更手段として用いてもよい。

また、上述の実施形態では、磁極片１２ａ，１２ｂを左右に対向配置する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば一対の磁極片を上下対向配置してもよい。

また、上述の実施形態では、一対の結合用継鉄２２ａ，２２ｂによって一対の板状継鉄２０ａ，２０ｂを磁気的に結合する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、板状継鉄を１つの結合用継鉄によって連結し、当該結合用継鉄に形成される孔に永久磁石を挿入するようにしてもよい。

また、この発明の磁界発生装置に用いられる継鉄は、一対の板状継鉄と複数あるいは１つの結合用継鉄を含むものに限定されない。たとえばコ字状あるいはＵ字状に一体的に形成された継鉄を用いてもよい。

さらに、上述の実施形態では板状継鉄２０ａ，２０ｂの間の中央かつ板状継鉄２０ａ，２０ｂの後端部近傍に挿入部３０を設ける場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。挿入部を設ける位置は任意に設定でき、たとえば一対の板状継鉄のいずれか一方に挿入部を設けてもよい。

この発明の磁界発生装置を示す斜視図解図である。 図１の磁界発生装置の正面図解図である。 図１の磁界発生装置の後面図解図である。 磁界発生装置のＸ−Ｘ断面図（図２および図３）である。 磁界発生装置のＹ−Ｙ断面図（図２および図３）である。 挿入量が最小である場合の永久磁石の配置態様を示すＸ−Ｘ断面図（図２および図３）である。 挿入量が最小である場合の永久磁石の配置態様を示すＹ−Ｙ断面図（図２および図３）である。

符号の説明

１０ 磁界発生装置
１２ａ，１２ｂ 磁極片
１４ 継鉄
１８ 環状突起
２０ａ，２０ｂ 板状継鉄
２２ａ，２２ｂ 結合用継鉄
２６ 連結部材
２８ 永久磁石
３０ 挿入部
３６，４２，４８ 断熱材
４０，４６ 板状部材
５２ａ，５２ｂ ネジ
Ｇ 空隙

Claims (7)

1. 永久磁石、
   空隙を介して対向配置される一対の磁極片、
   前記一対の磁極片を保持しかつ前記永久磁石を挿入するための挿入部が設けられる継鉄、および
   前記挿入部に挿入される前記永久磁石の挿入量を変更する変更手段を備える、磁界発生装置。
2. 前記継鉄は、前記一対の磁極片を保持する一対の板状継鉄と、前記一対の板状継鉄を磁気的に結合するための一対の結合用継鉄とを含み、
   前記一対の結合用継鉄はそれぞれ、一方の前記板状継鉄と他方の前記板状継鉄とに設けられ、
   前記挿入部は、前記一対の結合用継鉄の間に設けられる、請求項１に記載の磁界発生装置。
3. 前記継鉄は、前記一対の磁極片を保持する一対の板状継鉄と、前記一対の板状継鉄を磁気的に結合するための結合用継鉄とを含み、
   前記挿入部は、前記結合用継鉄に形成される孔である、請求項１に記載の磁界発生装置。
4. 前記永久磁石の前記継鉄に囲まれる部分以外を囲む非磁性体の包囲部材をさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載の磁界発生装置。
5. 前記永久磁石の表面に設けられる断熱材をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の磁界発生装置。
6. 前記永久磁石は希土類磁石である、請求項１から５のいずれかに記載の磁界発生装置。
7. 前記一対の磁極片はそれぞれ環状突起を有する、請求項１から６のいずれかに記載の磁界発生装置。
   

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