JP2014200428A - Uniform magnetic field generation electromagnet device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子スピン共鳴や核磁気共鳴など、種々の磁気共鳴を利用して生体の組織画像を得る生体計測装置用の電磁石装置として好適に用い得る均等磁場発生電磁石装置に関する。 The present invention relates to a uniform magnetic field generating electromagnet apparatus that can be suitably used as an electromagnet apparatus for a biological measurement apparatus that obtains a tissue image of a living body using various magnetic resonances such as electron spin resonance and nuclear magnetic resonance.
この種の磁気共鳴を利用した生体計測装置では、高強度且つ高均一度(数ppmオーダー)で、時間的に安定した静磁界発生源として、均等磁場を発生する均等磁場発生電磁石装置が用いられている。
特に、磁気共鳴画像診断装置(MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置)に用いられる均等磁場発生電磁石装置では、精密でコントラストの高い生体断層像を高速で撮るとともに、高機能画像取得のために、撮像空間である電磁石中心部における球状空間(例えば直径40cm)内で、磁場の時間的安定度、磁場均一度(位置)が数ppmオーダーで要求される(例えば、特許文献1参照)。このように高い磁界均一度を達成するためには、複数のコイルを最適配置し、設計上の磁場均一性を磁界解析で最適化し、設計対応するのが一般的である。
In a living body measuring apparatus using this type of magnetic resonance, a uniform magnetic field generating electromagnet apparatus that generates a uniform magnetic field is used as a static magnetic field generating source having high intensity and high uniformity (on the order of several ppm) and stable in time. ing.
In particular, a uniform magnetic field generating electromagnet apparatus used in a magnetic resonance imaging apparatus (MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus) captures a precise and high-contrast biological tomographic image at a high speed and also acquires an imaging space for acquiring a high-functional image. In the spherical space (for example, 40 cm in diameter) in the center of the electromagnet, the temporal stability of the magnetic field and the magnetic field uniformity (position) are required on the order of several ppm (for example, see Patent Document 1). In order to achieve such high magnetic field uniformity, it is common to optimally arrange a plurality of coils, optimize the designed magnetic field uniformity by magnetic field analysis, and deal with the design.
しかし、厳密な最適化を実施し、均等磁場発生電磁石装置の製作、組立を設計通りに実施しても、製作時の寸法公差や適用材の特性により、実際には、数百から数千ppmの不均一ができてしまったりする。そこで、こうした不均一は、製造工程において磁場補正を行って磁場を均一にしている。その方法として、コイルの相対位置関係を調整するメカニカルシムを用いる方法や、磁性体を配置することで磁場分布を制御するパッシブシミング法(例えば特許文献2参照)、主コイル以外に補助コイルを均等磁場発生電磁石装置に配置し、これに通電することによって磁場を形成して磁場の不均一性を補正するアクティブシムコイルを用いる方法等が一般に採用されている。例えば上記特許文献1に記載の技術にあっては、磁場均一度を調整するために、磁石のボア内壁に磁性体の小片を貼り付けて調整するようにしている。
However, even if rigorous optimization is carried out and uniform magnetic field generating electromagnet devices are manufactured and assembled as designed, in practice, depending on the dimensional tolerance at the time of manufacture and the characteristics of the applied material, it may actually be several hundred to several thousand ppm. May be uneven. Therefore, such non-uniformity makes the magnetic field uniform by performing magnetic field correction in the manufacturing process. As the method, a method using a mechanical shim that adjusts the relative positional relationship of the coils, a passive shimming method that controls the magnetic field distribution by arranging a magnetic material (see, for example, Patent Document 2), and auxiliary coils other than the main coil are equally provided. In general, a method using an active shim coil that is arranged in a magnetic field generating electromagnet device and forms a magnetic field by energizing the electromagnet device to correct magnetic field inhomogeneity is used. For example, in the technique described in
しかしながら、本来望ましくは、製造工程における磁場の補正は可及的に少なくし、基準位置への組立作業のみにより設計目標にできるだけ近づけ、効率的に補正作業を実施したいところである。また、磁場調整は計測と調整を繰り返す作業なので、現場におけるノウハウの蓄積により、必然的に職人的な作業になってしまう。そのため、均等磁場発生電磁石装置の調整効率を向上させるためには、職人的な作業を減らすことも必要である。 However, it is desirable that the correction of the magnetic field in the manufacturing process should be minimized as much as possible, and the correction operation should be carried out efficiently by bringing it as close as possible to the design target only by assembling the reference position. In addition, magnetic field adjustment is an operation that repeats measurement and adjustment, and therefore, inevitably becomes a craftsman's work due to the accumulation of know-how in the field. Therefore, in order to improve the adjustment efficiency of the uniform magnetic field generating electromagnet device, it is also necessary to reduce craftsman work.
ここで、このような調整効率向上という課題を解決する上では、磁場均等性を向上させるべく、巻き線によって製作されるコイルをできるだけ精度良く製作することが有効である。また、隣接するコイル相互を繋ぐ渡り配線は、設計的に磁場の均等性に寄与しないので、磁場の均等性が重要な、検体を撮像する領域に渡り配線を近づけないことも有効である。また、複数のコイル相互の相対位置を調整するメカニカルシム調整時において、隣接するコイルの位置が変化しないようにすべく、渡り配線の剛性について考慮することも有効である。 Here, in order to solve such a problem of improving the adjustment efficiency, it is effective to manufacture a coil manufactured by winding as accurately as possible in order to improve the magnetic field uniformity. Moreover, since the crossover wiring that connects adjacent coils does not contribute to the uniformity of the magnetic field in terms of design, it is also effective not to bring the wiring close to the region where the specimen is imaged, where the uniformity of the magnetic field is important. It is also effective to consider the rigidity of the crossover wiring so that the position of the adjacent coil does not change when adjusting the mechanical shim for adjusting the relative positions of the plurality of coils.
また、均等磁場発生電磁石装置の省スペース化を実現するためには、電磁石を小型化することが有効であるところ、電磁石を小型化するために電流密度をできるだけ高くしている。そのため、常伝導の均等磁場発生電磁石装置では、各コイルは独立して冷却水タンクによって画成された冷却水領域に囲われる構造とされ、コイルを冷却水領域内の冷却水に直接浸漬されたりする。 In order to save space in the uniform magnetic field generating electromagnet device, it is effective to reduce the size of the electromagnet. However, in order to reduce the size of the electromagnet, the current density is made as high as possible. For this reason, in a normal conducting uniform magnetic field generating electromagnet device, each coil is independently surrounded by a cooling water region defined by a cooling water tank, and the coil is directly immersed in the cooling water in the cooling water region. To do.
しかし、複数のコイル相互間の渡り配線部分は、各コイルの位置を個別に調整する必要があるので、各コイルは独立して冷却水タンクによって画成された冷却水領域に囲われる構造とされているため、コイル相互間の渡り配線部分は、気中に露出することになることから、空冷であっても問題がないように、渡り配線部分の導体の断面積を拡大する必要がある。 However, since it is necessary to individually adjust the position of each coil in the crossover wiring portion between the plurality of coils, each coil is structured to be surrounded by a cooling water region defined by a cooling water tank independently. Therefore, since the crossover wiring portion between the coils is exposed to the air, it is necessary to increase the cross-sectional area of the conductor of the crossover wiring portion so that there is no problem even with air cooling.
一方、渡り配線部分の導体の断面積が大きくなる場合、渡り配線とコイルとの接続部をコイル内側に配置すると、傾斜磁場コイルや、受信・送信コイル等のスペースも加味すると、撮像領域のスペースが制限されるという問題がある。また、コイル相互間の渡り配線は、冷却水から引き出さなければならないため、冷却水タンク(冷却水領域)から引き出される部分にシール性が求められるという問題がある。
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、調整効率を向上させるとともに装置の省スペース化を実現することのできる均等磁場発生電磁石装置を提供することを目的とする。
On the other hand, when the cross-sectional area of the conductor of the transition wiring portion becomes large, if the connection portion between the transition wiring and the coil is arranged inside the coil, the space of the imaging area is taken into account, including the space of the gradient magnetic field coil and the reception / transmission coil. There is a problem that is limited. Moreover, since the crossover wiring between the coils must be drawn from the cooling water, there is a problem that a sealing property is required for a portion drawn from the cooling water tank (cooling water region).
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object thereof is to provide a uniform magnetic field generating electromagnet device capable of improving adjustment efficiency and realizing space saving of the device. And
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る均等磁場発生電磁石装置は、円環状の巻き線用芯金の外周側に巻き線を施してコイルが形成されて前記巻き線用芯金及び前記コイルで構成される磁場を発生する複数の電磁石と、該複数の電磁石の一つ又は複数を中心開口を有する一対の支持プレートで位置決め挟持して構成された複数の電磁石ユニットと、該複数の電磁石ユニットそれぞれの隣り合うコイル相互を直列接続するように前記巻き線の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分を繋ぐ渡り配線とを備え、前記複数の電磁石ユニットが、前記電磁石の中心軸が同軸上に位置するように整列保持されてなる均等磁場発生電磁石装置であって、前記電磁石は、前記巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、自身のコイルの外周から引き出されるように巻き線が巻回されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an equivalent magnetic field generating electromagnet device according to one aspect of the present invention is configured such that a coil is formed by winding a peripheral winding side of an annular winding core bar to form the coil. And a plurality of electromagnets configured to position and sandwich one or more of the plurality of electromagnets with a pair of support plates having a central opening, the plurality of electromagnet units configured by the coils. A plurality of electromagnet units, the central axes of the electromagnets being coaxial with each other. The uniform magnetic field generating electromagnet device is arranged and held so as to be positioned at both ends of the coil at the beginning and end of winding. Wherein the windings so as to be drawn et is wound.
このような構成であれば、電磁石は、コイルの巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、自身のコイルの外周から引き出されるように巻き線が巻回される、いわゆるα巻きとなっているので、巻き始めがコイル内部から引き出される通常の巻き線と比べて、巻き線にクロスポイントが発生しないので真円となるように巻き線することができ、また、厚み方向のクリアランスも小さくできる。そのため、高効率、高性能な電磁石とすることができる。また、コイルを精度良く一層コンパクトに製作することができ、また、検体を撮像する領域に渡り配線を近づけないようにすることができ、さらに、渡り配線によって撮像領域のスペースが制限されるという問題も生じない。したがって、調整効率を向上させるとともに装置の省スペース化を実現することができる。 With such a configuration, the electromagnet is a so-called α-winding in which the winding is wound so that both of the coil winding start and winding end portions are drawn from the outer periphery of the coil. Therefore, compared to the normal winding in which the winding start is drawn from the inside of the coil, there is no cross point in the winding, so that it can be wound in a perfect circle, and the clearance in the thickness direction can be reduced. . Therefore, a highly efficient and high performance electromagnet can be obtained. In addition, the coil can be manufactured more accurately and more compactly, the crossover wiring can be kept away from the area where the specimen is imaged, and the space of the imaging area is limited by the crossover wiring. Does not occur. Therefore, adjustment efficiency can be improved and space saving of the apparatus can be realized.
ここで、本発明の一態様に係る均等磁場発生電磁石装置において、当該均等磁場発生電磁石装置は、前記複数の電磁石ユニットにそれぞれのコイルを囲繞するようにそのコイル外周部分に円環状に設けられた冷却水領域を備えており、前記電磁石は、前記コイルの巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、前記冷却水領域内に引き出されているとともに、当該冷却水領域内にて中継導体に接続されており、該中継導体を介して前記渡り配線に接続されていれば、各コイルが独立して冷却水領域に囲われ、コイルが冷却水領域内の冷却水に直接浸漬された構成の均等磁場発生電磁石装置において、α巻きとしたコイルの端末部分に渡り配線を接続する構成として好適である。 Here, in the uniform magnetic field generating electromagnet device according to one aspect of the present invention, the uniform magnetic field generating electromagnet device is provided in an annular shape on the outer peripheral portion of the coil so as to surround each coil in the plurality of electromagnet units. A cooling water region is provided, and the electromagnet has both the coil winding start and winding end portions drawn out into the cooling water region and is also used as a relay conductor in the cooling water region. If it is connected and connected to the transition wiring via the relay conductor, each coil is independently surrounded by the cooling water region, and the coil is directly immersed in the cooling water in the cooling water region. In the uniform magnetic field generating electromagnet device, it is suitable as a configuration in which wiring is connected to the terminal portion of the coil that is α-wound.
また、前記中継導体は、前記端末部分に冷却水領域内にて一端が接続される第一の中継導体と、前記渡り配線に一端が接続される第三の中継導体と、前記第一および第三の中継導体の他端相互を繋ぐ第二の中継導体を有し、前記第二の中継導体は、円柱状に形成された部分を有するとともに、該円柱状に形成された部分が、前記支持プレートに形成された円形の貫通穴を通して前記冷却水領域内から前記冷却水領域外の領域に挿通され、前記冷却水領域外の領域にて前記第三の中継導体を介して前記渡り配線に接続されていれば、冷却水領域内に位置するコイルの端末部分に渡り配線を接続する構成としてより好適である。 The relay conductor includes a first relay conductor having one end connected to the end portion in the cooling water region, a third relay conductor having one end connected to the crossover wiring, and the first and first relay conductors. A second relay conductor connecting the other ends of the three relay conductors, and the second relay conductor has a columnar portion, and the columnar portion is supported by the support A circular through hole formed in the plate is inserted from the inside of the cooling water region to a region outside the cooling water region, and is connected to the transition wiring via the third relay conductor in the region outside the cooling water region. If it is, it is more suitable as a structure which connects wiring over the terminal part of the coil located in a cooling water area | region.
また、前記第二の中継導体の円柱状に形成された部分は、前記支持プレートの貫通穴の内周面に対向する位置に、冷却水をシール可能にOリングが装着されていれば、冷却水のシール性を良好とすることができるので、冷却水領域内に位置するコイルの端末部分に渡り配線を接続する構成としてより一層好適である。
また、前記電磁石が、前記コイルの巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、前記電磁石ユニットの中心軸よりも前記冷却水領域内の上部の位置から引き出されるとともに、各電磁石ユニットの上部を跨ぐように配置された前記渡り配線に接続されていれば、装置の設置スペースを省スペースとする上でより好適である。
Further, the cylindrical portion of the second relay conductor is cooled if an O-ring is mounted at a position facing the inner peripheral surface of the through hole of the support plate so that cooling water can be sealed. Since the water sealing property can be improved, it is more preferable as a configuration in which the wiring is connected to the terminal portion of the coil located in the cooling water region.
In addition, the electromagnet is pulled out from the upper position in the cooling water region from the central axis of the electromagnet unit, and the upper end of each electromagnet unit is extended from the center axis of the electromagnet unit. If it is connected to the crossover wiring arranged so as to straddle, it is more suitable for saving the installation space of the apparatus.
さらに、本発明の一態様に係る均等磁場発生電磁石装置において、前記渡り配線は、可撓性のある撚り銅線であれば、コイル相互の相対位置を調整するメカニカルシム調整時において、隣接するコイルの位置変化が防止または抑制されるので、調整効率を向上させる上でより好適である。
また、本発明の一態様に係る均等磁場発生電磁石装置において、前記電磁石のコイルは、その巻き線が平角導線であれば、断面が円形の導線に比べて、コイルの内外径の精度が向上するのでより真円に近づくため、磁場調整範囲を少なくして調整効率をより向上させるとともに、高密度に巻き線を巻回できるので、より高効率、高性能な電磁石が得つつ装置の省スペース化を実現する上でより好適である。
Furthermore, in the uniform magnetic field generating electromagnet device according to an aspect of the present invention, if the crossover wiring is a flexible stranded copper wire, the adjacent coil is adjusted during mechanical shim adjustment for adjusting the relative position of the coils. Therefore, it is more suitable for improving the adjustment efficiency.
Moreover, in the uniform magnetic field generating electromagnet device according to one aspect of the present invention, when the coil of the electromagnet is a flat conducting wire, the accuracy of the inner and outer diameters of the coil is improved compared to a conducting wire having a circular cross section. Therefore, since it is closer to a perfect circle, the adjustment efficiency is improved by reducing the magnetic field adjustment range, and the winding can be wound with high density, so that more efficient and high-performance electromagnets can be obtained while saving equipment space. Is more suitable for realizing the above.
上述のように、本発明によれば、均等磁場発生電磁石装置の調整効率を向上させるとともに装置の省スペース化を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the adjustment efficiency of the uniform magnetic field generating electromagnet device and to save the space of the device.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1において、符号1は電子スピン共鳴や核磁気共鳴などの種々の磁気共鳴を利用して生体の組織画像を得る生体計測装置に適用する均等磁場発生電磁石装置である。この均等磁場発生電磁石装置1は、磁場発生用として複数の電磁石を有して構成され、本実施形態の例では、図2に断面図を示すように、円環状に形成された8個の電磁石EM1〜EM8が同軸に配置されている。ここで、図2に示す、軸方向の両端部側に配設された電磁石EM1,EM2及びEM7,EM8は、その内径及び外径がともに小さく設定されているが、人体等の生体が中心部を通過するに十分な内径に形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1,
また、電磁石EM2及びEM7よりも軸方向の内側に配設された電磁石EM3及びEM6は、その内径及び外径がともに電磁石EM1,EM2及びEM7,EM8よりも大きい中程度に設定されている。さらに、電磁石EM3及びEM6の軸方向内側、すなわち軸方向中央部に配設された電磁石EM4及びEM5は、その内径及び外径がともに電磁石EM3及びEM6よりも大きい大径に設定されている。したがって、電磁石EM1,EM2,EM7及びEM8と、電磁石EM3及びEM6と、電磁石EM4及びEM5とは互いに異なる定数に設定されている。 In addition, the electromagnets EM3 and EM6 disposed on the inner side in the axial direction of the electromagnets EM2 and EM7 are set to a medium level in which both the inner diameter and the outer diameter are larger than those of the electromagnets EM1, EM2, EM7, and EM8. Furthermore, the electromagnets EM4 and EM5 disposed on the inner side in the axial direction of the electromagnets EM3 and EM6, that is, the central portion in the axial direction, are both set to have larger inner diameters and outer diameters than the electromagnets EM3 and EM6. Therefore, the electromagnets EM1, EM2, EM7, and EM8, the electromagnets EM3 and EM6, and the electromagnets EM4 and EM5 are set to different constants.
上記電磁石EM1〜EM8は、各径に応じた巻き線用芯金2の外周面側に巻き線を施してコイル3が形成され、巻き線用芯金2の外周面にコイル3を装着固定することで、巻き線用芯金2及びコイル3で構成される磁場を発生する電磁石となっている。巻き線用芯金2は、その両側面に、図2および図4に示すように、軸方向に突出形成された係合突出部2b及び2cがそれぞれに形成されている(図2では一番左端の巻き線用芯金2にのみ符号を付した)。係合突出部2b及び2cの外周面側には、Oリング4a及び4bを収容する円環状溝2e及び2fが形成されている。この係合突出部2b及び2cとOリング4a及び4bによりシール部が形成され、これにより、後述する冷却水タンク10との協働により画成される冷却水領域の内周側からの漏水が防止されている。
The electromagnets EM <b> 1 to EM <b> 8 are wound on the outer peripheral surface side of the winding
コイル3は、不図示の巻き線治具で巻き線用芯金2を両側面から挟持し、これを不図示のアルファ巻き(α巻き)用の巻き線機に装着して、巻き線用芯金2の外周側にアルファ巻きで所定ターン数の巻き線を施して、巻き線用芯金2の外周側に円環状に形成される。これにより、各電磁石EM1〜EM8は、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3b(図3参照)のいずれもが、自身のコイル3の外周から引き出されるように巻き線が巻回されている。各コイル3は、巻き線治具に装着状態で、例えば真空加圧ワニス含浸処理によって、コイル3の巻き線間に絶縁材となるワニスを含浸させ、コイル3の巻き線が固定される。なお、必要に応じて乾燥処理を行い、巻き線機による巻き線時のテンションによる残留応力を除去するアニール処理を行うことが好ましい。アニール処理によってコイル3の残留応力を除去して巻き線用芯金2への装着精度を長期に亘って維持することができる。
The
そして、上記電磁石EM1〜EM8は、図1、図2に示すように、略方形をなす一対の支持プレートP1a,P1b、〜P6a,P6bによって軸方向両側から挟持されており、これにより、電磁石ユニットMU1〜MU6が構成されている。
支持プレートP1a〜P6a及びP1b〜P6bのそれぞれは、互いに同一形状に高精度に形成されており、図1、2に示すように、それぞれが中心開口5を有するとともに、多数の貫通孔6が形成されている。多数の貫通孔6は、各支持プレートの中心開口5を基準として、その円周方向に所定間隔を保って軸方向の同軸上に貫通形成され、また、その貫通形成される位置は、多数の貫通孔6が電磁石EM1〜EM8の内周近傍及び外周近傍に他の部品とは干渉しない位置に形成されている。なお、多数の貫通孔6のうち、最外周の位置に形成された貫通孔6は、不図示の位置決め用軸(スルーボルト)を挿通するための孔とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electromagnets EM1 to EM8 are sandwiched from both sides in the axial direction by a pair of substantially square support plates P1a, P1b, to P6a, P6b. MU1 to MU6 are configured.
Each of the support plates P1a to P6a and P1b to P6b is formed in the same shape with high precision, and each has a
また、支持プレートP1a〜P6a及びP1b〜P6bのそれぞれは、対をなす電磁石ユニットMU1〜MU6の組ごとに、位置決め用ブッシュ27、28(図2参照)やこれに対向する位置に配置された位置決め用の円筒部材(不図示)等からなる径方向の位置決めを行う位置決め構造を有している。また、支持プレートP1a〜P6a及びP1b〜P6bのそれぞれは、図2、図4に示すように、電磁石EM1〜EM8を構成する巻き線用芯金2の上記係合突出部2b及び2cが係合する円環状の係合溝7を有し、この係合溝7の外周側に連接して電磁石ユニットMU1〜MU6のコイル3の軸方向を向く両端面が接触する平坦面8が形成されている。
In addition, each of the support plates P1a to P6a and P1b to P6b is positioned at each of the pair of electromagnet units MU1 to MU6 that are paired and positioned at positions facing the positioning
さらに、支持プレートP1a〜P6a及びP1b〜P6のそれぞれには、係合溝7に巻き線用芯金2の係合突出部2b及び2cを係合させた状態で、コイル3の外周縁よりも外側の位置に、図2に示す、円環状の冷却水タンク10の軸方向両端部が嵌合する嵌合段部9が形成されている。
Further, each of the support plates P1a to P6a and P1b to P6 is more than the outer peripheral edge of the
ここで、冷却水タンク10は、図2に示すように、各電磁石ユニットMU1〜MU6を水冷する場合に、コイル3を浸漬する冷却水が外部に漏れることを阻止する周壁面となるように各電磁石EM1〜EM8のコイル3を円環状に囲繞してそれぞれのユニットに装着されたものである。つまり、冷却水タンク10は、各電磁石EM1〜EM8の外径よりも大きい内径を有する円環状枠体で構成され、自身の上下には、冷却水の給排水を行うための継手部10a,10b(図2の右端の冷却水タンク10について符号を付す)が設けられており、支持プレートP1a,P1b、〜P6a,P6bの嵌合段部9との接触面に、Oリングや封止用接着剤などでシーリングを行うことで、冷却水タンク10周壁面よりも内部に、コイル3外周部分に円環状に設けられた冷却水領域(図2に示す符号Rの部分)を画成している。
Here, as shown in FIG. 2, each of the cooling
そして、図2に示すように、上記電磁石EM1及びEM2は、上記一対の支持プレートP1a及びP1bの位置決め構造により位置決めしつつ挟持され、上記多数の貫通孔6をボルト・ナット4(図1参照)で軸方向から締付けることにより、支持プレートP1a及びP1b間に電磁石EM1及びEM2を所定位置に位置決めして固定されて電磁石ユニットMU1を構成している。同様に、電磁石EM7及びEM8についても一対の支持プレートP6a及びP6bでボルト・ナットにより挟持されて電磁石ユニットMU6を構成している。また、電磁石EM3、EM4、EM5及びEM6については、一対の支持プレートP2a,P2b、P3a,P3b、P4a,P4b及びP5a,P5bで個別にボルト・ナットにより挟持されて、それぞれ電磁石ユニットMU2、MU3、MU4及びMU5を構成している。
As shown in FIG. 2, the electromagnets EM1 and EM2 are clamped while being positioned by the positioning structure of the pair of support plates P1a and P1b, and the numerous through
そして、図2に示すように、各電磁石ユニットMU1〜MU6の各支持プレートP1a,P1b〜P6a,P6bの隣接する支持プレート間における位置決め用ブッシュ27、28の位置にそれぞれ軸方向の位置決めを行う円筒部材(不図示)を位置決め用ブッシュ27、28と同軸的に配置した状態で、不図示の位置決め用軸(スルーボルト)を各電磁石ユニットMU1〜MU6全体に亘って最外周の位置の同軸上に形成された貫通孔6に挿通することにより、電磁石ユニットMU1〜MU6全体を径方向及び軸方向に位置決めして整列させている。
Then, as shown in FIG. 2, the cylinders that perform axial positioning at the positions of the
この電磁石ユニットMU1〜MU6の整列状態で、図2に示すように、各電磁石ユニットMU1〜MU6を構成する各支持プレートP1a,P1b〜P6a,P6bの下端を、各電磁石ユニットMU1〜MU6用のベース板AM上に固定ボルトでそれぞれ取付ける(なお、ベース板AMは、各電磁石ユニットMU1〜MU6それぞれにAM1〜AM6の6枚を有するが、ベース板AM2〜AM6の図示は省略する。)。ここで、ベース板AMは、各電磁石ユニットMU1〜MU6の軸方向位置および軸方向と直交方向の位置を、個別に微調整可能な2次元位置調整機構を有している。ベース板AMは、各2次元位置調整機構により、上記位置決め用軸を引き抜いた状態で、ベース板AM1〜AM6上の電磁石ユニットMU1〜MU6を個別に軸方向および軸方向と直交方向に微調整を行うことが可能となっている。 In the aligned state of the electromagnet units MU1 to MU6, as shown in FIG. 2, the lower ends of the support plates P1a, P1b to P6a and P6b constituting the electromagnet units MU1 to MU6 are connected to the bases for the electromagnet units MU1 to MU6. Each of the electromagnet units MU1 to MU6 has six pieces AM1 to AM6, but the base plates AM2 to AM6 are not shown). Here, the base plate AM has a two-dimensional position adjustment mechanism capable of finely adjusting the axial position of each electromagnet unit MU1 to MU6 and the position orthogonal to the axial direction individually. The base plate AM is finely adjusted in the axial direction and in the direction orthogonal to the axial direction individually by the two-dimensional position adjusting mechanism, with the positioning shafts pulled out, and individually on the base plate AM1 to AM6. It is possible to do.
ここで、図1に示すように、各電磁石ユニットMU1〜MU6は、それぞれの隣り合うコイル3相互を直列接続するように、コイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分が、複数の渡り配線PW1〜PW6によって直列に接続されている。本実施形態の例では、渡り配線PW1〜PW6には、可撓性のある撚り銅線が用いられ、外皮は絶縁部材で被覆されている。そして、電磁石EM1〜EM8は、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3b(図3参照)のいずれもが、各電磁石ユニットMU1〜MU6の中心軸(上記中心開口5の軸心)よりも、上記冷却水領域R内での上部の位置から引き出されている。さらに、端末部分3a,3b(図3参照)のいずれもが、図1に示すように、各電磁石ユニットMU1〜MU6の上部を跨ぐように配置された渡り配線PW1〜PW6にて接続されている。
Here, as shown in FIG. 1, each of the electromagnet units MU <b> 1 to MU <b> 6 has a plurality of connecting wires PW <b> 1 at the terminal portions at the start and end of winding of the
ここで、図3および図4に、本発明に係る構成の要部(コイル端末部分3a,3b)を示す。なお、図3および図4に要部として示す図は、上記電磁石ユニットMU2〜MU5における一部分に相当する図であるが、本発明では、コイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3bの構成は、全ての電磁石ユニットMU1〜MU6に共通して適用されるものなので、電磁石ユニットMU1、MU6での図示およびその説明については省略する。
Here, the principal part (
図3および図4に示すように、本実施形態の例では、各電磁石EM1〜EM8は、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3bのいずれもが、冷却水領域R内に引き出されているとともに、当該冷却水領域R内にて中継導体30に接続されており、この中継導体30を介して上記渡り配線PW1〜PW6に接続されている。本実施形態の例では、中継導体30は、平角導線であるコイル端末部分3a,3bに一端が直接接続される短尺な直方体状の第一中継導体31と、渡り配線PW1〜PW6に一端が直接接続される長尺な直方体状の第三中継導体33と、第一中継導体31の他端と第三中継導体33の他端とを相互に繋ぐ第二中継導体32とを有する。これら第一〜第三中継導体31、32、33相互は、ねじによって連結されている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in the example of this embodiment, each of the electromagnets EM <b> 1 to EM <b> 8 has both the winding start and winding
ここで、図4に示すように、中継導体31、32、33のうち、第二中継導体32は円柱状に形成されている。そして、第一中継導体31は、直方体状の長軸方向がコイル3の周方向に沿って配置されているのに対し、第二中継導体32は、その円柱状の軸線が、各電磁石ユニットMU1〜MU6の中心軸の方向に沿って配置されており、これにより、第二中継導体32は、自身の軸の端面が支持プレート(代表符号Pとする)側を向いている。
Here, as shown in FIG. 4, among the
さらに、第二中継導体32は、支持プレートPに形成された円形の貫通穴Pmを通して冷却水領域R内の第一中継導体31から同冷却水領域R外の第三中継導体33に接続され、これにより、第三中継導体33が冷却水領域R外にて渡り配線(代表符号PWとする)に接続されるようになっている。なお、円柱状の第二中継導体32には、支持プレートPの貫通穴Pmの内周面に対向する周面部分に、冷却水をシール可能なようにOリングが装着されている。そして、長尺な直方体状の第三中継導体33は、その長軸方向がコイル3の略径方向に沿って配置されるとともに、その長軸の長さが、渡り配線PW1〜PW6に上記一端を直接接続するために必要十分な長さとされ、支持プレートPの周面よりも支持プレートPの上部の外周側まで張り出している。
Furthermore, the
次に、上記実施形態の動作、および作用・効果について説明する。
この均等磁場発生電磁石装置1は、その製造工程において、上記ベース板AM(AM1〜AM6)上に各電磁石ユニットMU1〜MU6をそれぞれ取付けて所期の位置に位置決めし、各電磁石ユニットMU1〜MU6の電磁石EM1〜EM8の中心軸が同軸上に位置するように整列させ、各電磁石ユニットMU1〜MU6のコイル3に通電した状態で、撮像空間である電磁石中心部における球状空間(例えば直径40cm)内での磁界均一度を測定する。
Next, the operation | movement of the said embodiment, an effect | action, and an effect are demonstrated.
In the manufacturing process, the uniform magnetic field generating
磁界均一度が所定範囲(数ppm以下)であるときには、磁場調整が不要である。一方、各電磁石ユニットMU1〜MU6のコイル3に通電したときに、撮像空間である電磁石中心部における球状空間内での磁界均一度を測定した結果が、所定範囲(数ppm以下)を超えているときは、磁場調整のために、例えばベース板AM(AM1〜AM6)の2次元位置調整機構等により、球状空間内での磁界均一度を測定した結果が所定範囲(数ppm以下)となるように調整を行う。
When the magnetic field uniformity is within a predetermined range (several ppm or less), magnetic field adjustment is not necessary. On the other hand, when the
ここで、本実施形態の均等磁場発生電磁石装置1は、上記複数の電磁石EM1〜EM8は、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3b(図3参照)のいずれもが、自身のコイル3の外周から引き出されるように巻き線がα巻きで巻回されているので、巻き始めがコイル内部から引き出される通常の巻き線と比べて、巻き線にクロスポイントが発生しないので真円となるように巻き線することができ、また、厚み方向のクリアランスも小さくできる。そのため、電磁石EM1〜EM8を高効率、高性能なものとすることができる。また、通常の巻き線と比べて、コイル3を精度良く一層コンパクトに製作することができ、また、検体を撮像する領域に渡り配線を近づけないようにすることができ、さらに、コイル3の外周から引き出されるように巻き線がα巻きで巻回されているので、上記渡り配線PW1〜PW6により撮像領域のスペースが制限されるという問題も生じない。したがって、上記磁場調整の効率を向上させるとともに装置の省スペース化を実現することができる。
Here, in the uniform magnetic field generating
また、この均等磁場発生電磁石装置1は、複数の電磁石ユニットMU1〜MU6にそれぞれのコイル3を囲繞するようにそのコイル外周部分に円環状に設けられた冷却水領域Rを備えており、電磁石EM1〜EM8は、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3bのいずれもが、上記冷却水領域R内に引き出されているとともに、当該冷却水領域R内にて中継導体30に接続されており、この中継導体30を介して渡り配線PW1〜PW6に接続されているので、各コイル3が独立して冷却水領域Rに囲われ、コイル3が冷却水領域R内の冷却水に直接浸漬された構成において、α巻きとしたコイル3の端末部分3a,3bに渡り配線PW1〜PW6を接続する構成として好適である。
Further, the uniform magnetic field generating
また、この均等磁場発生電磁石装置1によれば、中継導体30が複数の中継導体31、32、33から構成され、そのうちの第二中継導体32が円柱状に形成されるとともに、支持プレートPに形成された円形の貫通穴Pmを通して冷却水領域R内から同冷却水領域R外の渡り配線PWに接続されているので、冷却水領域R内に位置するコイル3の端末部分3a,3bに渡り配線PW1〜PW6を接続する構成としてより好適である。
Further, according to the uniform magnetic field generating
また、この均等磁場発生電磁石装置1によれば、円柱状の第二中継導体32が、支持プレートPの貫通穴Pmの内周面に対向する周面部分に、冷却水をシール可能にOリング37が装着されているので、冷却水のシール性を良好とすることができ、冷却水領域R内に位置するコイル3の端末部分3a,3bに渡り配線PW1〜PW6を接続する構成としてより一層好適である。
Further, according to the uniform magnetic field generating
また、この均等磁場発生電磁石装置1によれば、電磁石EM1〜EM8が、自身のコイル3の巻き始めおよび巻き終わりの端末部分3a,3bのいずれもが、電磁石ユニットMU1〜MU6の中心軸よりも各冷却水領域R内の上部の位置から引き出されるとともに、各電磁石ユニットMU1〜MU6の上部を跨ぐように配置された渡り配線PW1〜PW6に接続されているので、均等磁場発生電磁石装置1の設置スペースをより省スペースとすることができる。
In addition, according to the uniform magnetic field generating
さらに、この均等磁場発生電磁石装置1によれば、渡り配線PW1〜PW6として、可撓性のある撚り導線を用いているので、コイル3相互の相対位置を調整するメカニカルシム調整時において、隣接するコイル3の位置変化が防止または抑制されるので、調整効率をより向上させることができる。
また、この均等磁場発生電磁石装置1によれば、電磁石EM1〜EM8のコイル3は、その巻き線に平角導線を用いているので、断面が円形の導線に比べて、コイル3の内外径の精度が向上し、より真円に近づけることができる。そのため、磁場調整範囲を少なくして調整効率をより向上させるとともに、高密度に巻き線を巻回できるので、より高効率、高性能な電磁石EM1〜EM8を得つつ装置の省スペース化を実現することができる。
Furthermore, according to this uniform magnetic field generating
In addition, according to the uniform magnetic field generating
なお、本発明に係る均等磁場発生電磁石装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、8個の電磁石EM1〜EM8を使用して6つの電磁石ユニットMU1〜MU6から均等磁場発生電磁石装置1を構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ユニットや電磁石の使用個数は任意に設定することができる。
The uniform magnetic field generating electromagnet device according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the uniform magnetic field generating
また、例えば上記実施形態では、電磁石EM1及びEM2と電磁石EM7及びEM8とをそれぞれ一対の支持プレートP1a及びP1bと一対の支持プレートP6a及びP6bで支持して電磁石ユニットMU1及びMU6を構成する例を説明したが、これに限らず、電磁石EM1,EM2,EM7及びEM8を個別に一対の支持プレートで支持して電磁石ユニットを構成してもよい。 Further, for example, in the above embodiment, an example in which the electromagnet units MU1 and MU6 are configured by supporting the electromagnets EM1 and EM2 and the electromagnets EM7 and EM8 with a pair of support plates P1a and P1b and a pair of support plates P6a and P6b, respectively. However, not limited to this, the electromagnet unit may be configured by individually supporting the electromagnets EM1, EM2, EM7, and EM8 with a pair of support plates.
また、例えば上記実施形態では、巻き線治具を使用して巻き線用芯金2の外周側に、平角導線でα巻きとしたコイル3を形成した後に、ワニス含浸処理を行う例を説明したが、これに限らず、巻き線の種類等によって巻き線を施した後にコイル3の形状が崩れない場合には、ワニス含浸処理を省略することができる。同様にコイル3の残留応力が少ない場合にはアニール処理を省略することができる。また、平角導線に替えて、巻き線を断面が円形の導線としてもよい。しかし、コイル3の巻き線が平角導線であれば、断面が円形の導線に比べて、コイル3の内外径の精度が向上するのでより真円に近づくため、磁場調整範囲を少なくして調整効率をより向上させるとともに、高密度に巻き線を巻回できるので、より高効率、高性能な電磁石が得つつ装置の省スペース化を実現する上でより好適である。
Moreover, for example, in the above-described embodiment, the example in which the varnish impregnation treatment is performed after forming the
また、例えば上記実施形態では、渡り配線PW1〜PW6として可撓性のある撚り導線を用いた例で説明したが、これに限らず、種々の導線を渡り配線として使用できる。しかし、渡り配線が、可撓性のある撚り導線であれば、コイル相互の相対位置を調整するメカニカルシム調整時において、隣接するコイルの位置変化が防止または抑制されるので、調整効率を向上させる上でより好適である。
また、例えば上記実施形態では、均等磁場発生電磁石装置1を、コイル3を囲繞するようにそのコイル外周部分に円環状に設けられた冷却水領域Rを備える水冷方式で冷却する例で説明したが、これに限らず、液体以外の冷媒を使用する冷却方式を採用する場合には、冷却水タンク10を省略することができる。
For example, in the said embodiment, although demonstrated by the example using the flexible twisted conducting wire as the connecting wiring PW1-PW6, not only this but a various conducting wire can be used as a connecting wiring. However, if the crossover wiring is a flexible stranded conductor, the position change of adjacent coils is prevented or suppressed during adjustment of the mechanical shim that adjusts the relative positions of the coils, thereby improving adjustment efficiency. More preferred above.
Further, for example, in the above-described embodiment, the uniform magnetic field generating
1 均等磁場発生電磁石装置
2 巻き線用芯金
3 コイル
4 ボルト・ナット
5 中心開口
6 貫通孔
7 係合溝
8 平坦面
9 嵌合段部
10 冷却水タンク
20 スペーサ
30 中継導体
31 第一中継導体
32 第二中継導体
33 第三中継導体
35 端子
37 Oリング
EM1〜EM8 電磁石
MU1〜MU6 電磁石ユニット
PW1〜PW6 渡り配線
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電磁石は、前記コイルの巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、自身のコイルの外周から引き出されるように巻き線が巻回されていることを特徴とする均等磁場発生電磁石装置。 A plurality of electromagnets that form a coil by winding the outer periphery of an annular winding cored bar to generate a magnetic field composed of the winding cored bar and the coil, and one of the plurality of electromagnets A plurality of electromagnet units configured by positioning and sandwiching one or a plurality of them by a pair of support plates having a central opening, and windings of the coil windings so that adjacent coils of each of the electromagnet units are connected in series. A uniform magnetic field generating electromagnet device comprising a crossover wiring connecting a terminal portion at the beginning and the end of winding, wherein the plurality of electromagnet units are aligned and held so that a central axis of the electromagnet is coaxially located;
The electromagnet device according to claim 1, wherein the electromagnet is wound so that both of the winding start and winding end portions are drawn from the outer periphery of the coil.
前記電磁石は、前記巻き始めおよび巻き終わりの端末部分のいずれもが、前記冷却水領域内に引き出されているとともに、当該冷却水領域内にて中継導体に接続されており、該中継導体を介して前記渡り配線に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の均等磁場発生電磁石装置。 The uniform magnetic field generating electromagnet device includes a cooling water region provided in an annular shape on an outer peripheral portion of the coil so as to surround each coil in the plurality of electromagnet units,
In the electromagnet, both of the winding start and winding end terminal portions are drawn out into the cooling water region, and are connected to a relay conductor in the cooling water region. The uniform magnetic field generating electromagnet device according to claim 1, wherein the uniform magnetic field generating electromagnet device is connected to the crossover wiring.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013078490A JP2014200428A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Uniform magnetic field generation electromagnet device |
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---|---|---|---|---|
CN107275035A (en) * | 2017-07-25 | 2017-10-20 | 无锡希恩电气有限公司 | A kind of electromagnet for magnetron |
CN109387799A (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-26 | 中国科学技术大学 | Pulsating electronic paramagnetic resonance spectrometer |
JP2020504286A (en) * | 2017-08-10 | 2020-02-06 | 中国科学技▲術▼大学University Of Science And Technology Of China | Pulsed electron paramagnetic resonance spectrometer |
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- 2013-04-04 JP JP2013078490A patent/JP2014200428A/en active Pending
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CN109387799A (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-26 | 中国科学技术大学 | Pulsating electronic paramagnetic resonance spectrometer |
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