JP2019140189A - Magnetic field generation device - Google Patents

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明平 森下
Akihira Morishita
明平 森下
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Abstract

To provide a magnetic field generation device capable of exerting a magnetic field far.SOLUTION: A magnetic field generation device 10 includes a plurality of magnetomotive force generation regions 20 having a square cross section and capable of generating a magnetomotive force in a direction along the cross section, and a plurality of conductors 30 provided at least at the corners of each of the magnetomotive force generation regions 20 and arranged to intersect the magnetomotive force generation region 20. The magnetomotive force generation regions 20 are arranged along a predetermined direction with n (n is an integer of 5 or more) as a set and rotating the magnetomotive force by 2π/n [rad].SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、導電性線材に流れる電流によって磁界を発生させる磁界発生装置に関する。   The present invention relates to a magnetic field generating device that generates a magnetic field by a current flowing in a conductive wire.

電磁調理器(IH調理器)は、コイルに高周波電流を供給して磁場を形成し、この磁場に配置される誘導加熱用器具に電磁誘導による渦電流を生じさせて、誘導加熱用器具を加熱する。特許文献1の誘導加熱調理器には、中央コイルが配置されると共に、中央コイルの周囲に複数の周辺コイルが配置されており、中央コイル及び複数の周辺コイルに高周波電流が供給されることで磁場が形成される。また、特許文献1では、中央コイル及び周辺コイルの上方に載置された誘導加熱調理器具を検出し、上方に誘導加熱用器具が検出された中央コイル、及び周辺コイルに選択的に高周波電流を供給することで、誘導加熱用器具の加熱に寄与しない不要な磁束の発生を抑制するようにしている。   An electromagnetic cooker (IH cooker) supplies a high-frequency current to a coil to form a magnetic field, generates an eddy current due to electromagnetic induction in an induction heating device arranged in this magnetic field, and heats the induction heating device. To do. In the induction heating cooker of Patent Document 1, a central coil is arranged, and a plurality of peripheral coils are arranged around the central coil, and a high-frequency current is supplied to the central coil and the plurality of peripheral coils. A magnetic field is formed. Moreover, in patent document 1, the induction heating cooking utensil placed above the central coil and the peripheral coil is detected, and the high frequency current is selectively applied to the central coil and the peripheral coil where the induction heating utensil is detected above. By supplying, generation | occurrence | production of the unnecessary magnetic flux which does not contribute to the heating of the induction heating instrument is suppressed.

国際公開第2010/101202号International Publication No. 2010/101202

ところで、平板状(扁平状)に巻かれたコイルには、該平板状コイルの一方の面側と他方の面側(裏面側)に磁場が発生する。このため、電磁調理器には、コイルの誘導加熱用器具とは反対側(装置裏側)に強磁性材料などを用いた磁気遮蔽部材が配置され、装置裏側に向けて発生する磁束が電磁調理器の内部空間に漏れるのが抑制されている。また、電磁調理器では、磁場を形成するコイルに発熱が生じると共に、磁気遮蔽部材にも発熱が生じる。このため、電磁調理器は、冷却ファンや放熱フィンなどの冷却手段が設けられ、コイル及び磁気遮蔽部材の過熱を抑制している。   By the way, in a coil wound in a flat plate shape (flat shape), a magnetic field is generated on one surface side and the other surface side (back surface side) of the flat coil. For this reason, in the electromagnetic cooker, a magnetic shielding member using a ferromagnetic material or the like is arranged on the opposite side (the back side of the apparatus) from the induction heating device of the coil, and the magnetic flux generated toward the back side of the apparatus is generated by the electromagnetic cooker. Leakage into the interior space is suppressed. Moreover, in an electromagnetic cooker, heat is generated in the coil that forms the magnetic field, and heat is also generated in the magnetic shielding member. For this reason, the electromagnetic cooker is provided with cooling means such as a cooling fan and a heat radiating fin to suppress overheating of the coil and the magnetic shielding member.

他方、冷却ファンや放熱フィンなどの冷却手段を取り付けることで、装置が大型化し、コストの上昇を招いている。こうした問題を解決するため、平板状に形成された扁平コイル群が発生する磁界を扁平コイル群の片面だけに集中させ、当該コイル群のもう一方の片面に発生する磁界を極端に小さくできるように起磁力が90度ずつ回転する磁界発生装置が提案されたが、特許文献1のような従来の電磁調理器と比べて磁界が遠くに及ばないことが問題となっていた。   On the other hand, attaching a cooling means such as a cooling fan or a heat radiating fin increases the size of the apparatus, leading to an increase in cost. In order to solve these problems, the magnetic field generated by the flat coil group formed in a flat plate shape can be concentrated only on one side of the flat coil group, and the magnetic field generated on the other side of the coil group can be extremely reduced. A magnetic field generator in which the magnetomotive force rotates by 90 degrees has been proposed, but it has been a problem that the magnetic field does not reach far compared with a conventional electromagnetic cooker such as Patent Document 1.

本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、磁界を遠くまで及ぼすことが可能な磁界発生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object thereof is to provide a magnetic field generator capable of exerting a magnetic field far.

第1の態様の磁界発生装置は、断面が正方形状であって、前記断面に沿う方向の起磁力を発生可能な複数の起磁力発生領域と、各前記起磁力発生領域の角部に少なくとも設けられ、前記起磁力発生領域と交差するように配設された複数の導線と、を備え、前記起磁力発生領域は、n(nは5以上の整数)個を一組とし、起磁力を2π/n[rad]ずつ回転させながら所定方向に沿って配置される。   The magnetic field generator of the first aspect has a square cross section, and is provided at least in a plurality of magnetomotive force generation regions capable of generating a magnetomotive force in a direction along the cross section, and at a corner of each of the magnetomotive force generation regions. A plurality of conducting wires arranged to intersect the magnetomotive force generation region, wherein the magnetomotive force generation region is a set of n (n is an integer of 5 or more), and the magnetomotive force is 2π. It is arranged along a predetermined direction while being rotated by / n [rad].

第1の態様は、断面が正方形状の起磁力発生領域を所定方向に沿って配置させた磁界発生装置である。この磁界発生装置では、所定方向に向けて起磁力発生領域における起磁力を2π/n[rad]ずつ回転させることでハルバッハ配列を構成することができる。また、この磁界発生装置では、起磁力発生領域における起磁力の角度の変化量を変えることができる。したがって、起磁力の角度の変化量を小さくすることで起磁力発生領域の一方側に発生する磁界をより遠くまで及ぼすことができる。   A 1st aspect is a magnetic field generator which has arrange | positioned the magnetomotive force generation | occurrence | production area | region with a square cross section along a predetermined direction. In this magnetic field generator, the Halbach array can be configured by rotating the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region by 2π / n [rad] in a predetermined direction. Further, in this magnetic field generator, the amount of change in the angle of the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region can be changed. Therefore, the magnetic field generated on one side of the magnetomotive force generation region can be exerted farther by reducing the amount of change in the magnetomotive force angle.

第2の態様の磁界発生装置は、第1の態様において、基準となる電流値をIとすると、所定の前記起磁力発生領域からk番目の前記起磁力発生領域では、対角となる角部のうちの一方の組の前記導線に対して、I×(sin(2π×k/n)+cos(2π×k/n))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給され、対角となる角部のうちの他方の組の前記導線に対して、I×(sin(2π×k/n)−cos(2π×k/n))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給される。   In the magnetic field generator of the second aspect, in the first aspect, when the reference current value is I, the k-th magnetomotive force generation region from the predetermined magnetomotive force generation region is a diagonal corner. Currents obtained by I × (sin (2π × k / n) + cos (2π × k / n)) are supplied to the conductors of one set of the two with the opposite polarities and become diagonal. Currents obtained by I × (sin (2π × k / n) −cos (2π × k / n)) are supplied to the other set of the conductors in the corners with the polarity reversed.

第2の態様の磁界発生装置は、少なくとも起磁力発生領域の角部に導線が配されている。そして、第2の態様は、起磁力の角度が0[rad]となる起磁力発生領域を基準位置とした場合において、k番目の起磁力発生領域において供給すべき電流値を規定したものである。ここで、「対角となる角部のうちの一方(他方)の組の前記導線に対して、・・・電流が互いに極性を入れ替えて供給され」とは、角部の一方の導線に正の電流が流れる場合、対向する角部の他方の導線に負の電流が流れることをいう。   In the magnetic field generator of the second aspect, a conducting wire is disposed at least at the corner of the magnetomotive force generating region. And the 2nd mode prescribes | regulates the electric current value which should be supplied in a kth magnetomotive force generation area | region when the magnetomotive force generation | occurrence | production area | region where the angle of a magnetomotive force is 0 [rad] is made into the reference position. . Here, “the currents are supplied to the conductors of one (the other) of the corners that are opposite to each other, ... Means that a negative current flows in the other conductor of the opposite corner.

第3の態様の磁界発生装置は、基準となる電流値をIとし、所定の前記起磁力発生領域おける起磁力の前記所定方向からのずれをα[rad]すると、前記所定の起磁力発生領域からk番目の前記起磁力発生領域では、対角となる角部のうちの一方の組の前記導線に対して、それぞれI×(sin(2π×k/n+α)+cos(2π×k/n+α))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給され、対角となる角部のうちの他方の組の前記導線に対して、それぞれI×(sin(2π×k/n+α)−cos(2π×k/n+α))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給される。   In the magnetic field generator of the third aspect, when the reference current value is I and the deviation of the magnetomotive force in the predetermined magnetomotive force generation region from the predetermined direction is α [rad], the predetermined magnetomotive force generation region To the kth magnetomotive force generation region, I × (sin (2π × k / n + α) + cos (2π × k / n + α) with respect to one set of the conductors in the diagonal corners. ) Are supplied with the polarities exchanged with each other, and I × (sin (2π × k / n + α) −cos (2π × k / n + α)) are supplied with their polarities reversed.

第3の態様の磁界発生装置は、少なくとも起磁力発生領域の角部に導線が配されている。そして、第3の態様は、起磁力の角度がα[rad]となる起磁力発生領域を基準位置とした場合において、k番目の起磁力発生領域において供給すべき電流値を規定したものである。   In the magnetic field generator of the third aspect, a conducting wire is disposed at least at the corner of the magnetomotive force generating region. And the 3rd mode prescribes | regulates the electric current value which should be supplied in a kth magnetomotive force generation area | region when the magnetomotive force generation | occurrence | production area | region where the angle of a magnetomotive force becomes (alpha) [rad] is made into the reference position. .

第4の態様の磁界発生装置は、第2又は第3の態様において、前記起磁力発生領域では、前記所定方向及び前記所定方向に直交する直交方向の少なくとも一方に対をなす前記導線を、前記角部の対角線に対して対称となるように複数組備え、前記対角線上にある前記導線には、最寄りの前記角部の前記導線と同じ電流が供給される。   In the magnetic field generator of the 4th mode in the 2nd or 3rd mode, in the magnetomotive force generation field, the above-mentioned conducting wire which makes a pair in at least one of the above-mentioned predetermined direction and the perpendicular direction orthogonal to the above-mentioned predetermined direction, A plurality of sets are provided so as to be symmetric with respect to the diagonal of the corner, and the same current as that of the nearest conductor of the corner is supplied to the conductors on the diagonal.

第4の態様では、起磁力発生領域の角部以外にも導線が配されている。各導線は所定方向及び直交方向の少なくとも何れに対を成している。また、複数の導線は起磁力発生領域の対角線に対して対称となるように配置されている。第4の態様によれば、角部のみに導線を配した場合と比べて磁界の強度を増すことができる。   In the 4th mode, conducting wire is arranged besides the corner of the magnetomotive force generating region. Each conducting wire is paired in at least one of a predetermined direction and an orthogonal direction. The plurality of conductive wires are arranged so as to be symmetric with respect to the diagonal line of the magnetomotive force generation region. According to the 4th aspect, the intensity | strength of a magnetic field can be increased compared with the case where conducting wire is distribute | arranged only to a corner | angular part.

第5の態様の磁界発生装置は、第4の態様において、一の前記対角線上にある第一の前記導線と前記一の対角線と隣接する前記対角線上にある第二の前記導線との間に挟まれる前記導線には、前記第一の導線と前記第二の導線との平均の電流が供給される。   In the fourth aspect, the magnetic field generator of the fifth aspect is between the first conductive wire on one of the diagonal lines and the second conductive wire on the diagonal line adjacent to the one diagonal line. An average current of the first conductor and the second conductor is supplied to the sandwiched conductor.

第5の態様は、対角線上の導線以外の導線に供給する電流について規定したものである。   A 5th aspect prescribes | regulates about the electric current supplied to conducting wires other than the conducting wire on a diagonal.

第6の態様の磁界発生装置は、第4の態様の前記起磁力発生領域において、前記所定方向中央よりも一の前記角部側かつ前記直交方向中央よりも前記一の角部側にある前記導線には、前記一の角部の前記導線と同じ電流が供給される。   In the magnetomotive force generating region of the fourth aspect, the magnetic field generator of the sixth aspect is located on the one corner part side of the predetermined direction center and the one corner part side of the orthogonal direction center. The same current as that of the conductive wire at the one corner is supplied to the conductive wire.

第6の態様は、角部周辺の導線を一体とみなして、各角部の導線群に供給する電流について規定したものである。   In the sixth aspect, the current supplied to the conductor group at each corner is defined by regarding the conductors around the corner as an integral body.

第7の態様の磁界発生装置は、第1から第6の態様の何れかにおいて、隣り合う前記起磁力発生領域の境界を跨いで隣接する各前記導線は一つの融合導線に融合されており、前記融合導線には、前記境界を跨いで隣接する各前記導線を融合しない場合における、前記隣接する各前記導線の和の電流が供給される。   In the magnetic field generator of the seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, each of the conductive wires adjacent to each other across the boundary of the adjacent magnetomotive force generation regions is fused to one fusion conductive wire, The fusion conducting wire is supplied with a current that is the sum of the adjacent conducting wires when the conducting wires adjacent to each other across the boundary are not fused.

第7の態様によれば、上記の各態様の効果に加えて、導線の数を低減することにより装置を簡素化することができる。   According to the 7th aspect, in addition to the effect of said each aspect, an apparatus can be simplified by reducing the number of conducting wires.

第8の態様の磁界発生装置は、第1から第7の態様の何れかにおいて、前記起磁力発生領域の断面内部に中空部を有さない。   In any one of the first to seventh aspects, the magnetic field generator of the eighth aspect does not have a hollow portion inside the cross section of the magnetomotive force generation region.

第8の態様は、起磁力発生領域の断面内部に隙間なく導線を配するものである。第8の態様によれば、断面内部に中空部を有する場合と比べて磁界の強度を増すことができる。   In the eighth aspect, the conducting wire is arranged without a gap inside the cross section of the magnetomotive force generation region. According to the 8th aspect, the intensity | strength of a magnetic field can be increased compared with the case where it has a hollow part inside a cross section.

第9の態様の磁界発生装置は、第1から第8の態様の何れかの複数の前記起磁力発生領域において、電流値が等しい前記導線を一つのリッツ線で構成する。   In the magnetic field generation device according to the ninth aspect, in the plurality of magnetomotive force generation regions according to any one of the first to eighth aspects, the conducting wires having the same current value are configured by one litz wire.

第9の態様によれば、電流値の等しい導線を共通化することにより装置を簡素化することができる。   According to the 9th aspect, an apparatus can be simplified by sharing the conducting wire with the same electric current value.

本発明の態様によれば、磁界を遠くまで及ぼすことが可能な磁界発生装置を提供することができる。   According to the aspect of the present invention, it is possible to provide a magnetic field generator that can exert a magnetic field far.

磁界発生装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a magnetic field generator. 起磁力を発生させるコイルであって、(A)+Y側に起磁力を発生させる例を示す図、(B)+X側に起磁力を発生させる例を示す図である。It is a coil which generates a magnetomotive force, and is a diagram showing an example of generating a magnetomotive force on the (A) + Y side, and a diagram showing an example of generating a magnetomotive force on the (B) + X side. 起磁力を発生させる導線であって、(A)+Y側に起磁力を発生させる例を示す図、(B)+X側に起磁力を発生させる例を示す図である。It is a figure which shows the example which is a conducting wire which produces a magnetomotive force, Comprising: (A) + Y side generates a magnetomotive force, (B) + X side produces | generates a magnetomotive force. 磁界発生領域における起磁力の角度を変える原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which changes the angle of the magnetomotive force in a magnetic field generation | occurrence | production area | region. ハルバッハ配列における磁束密度のシミュレーション結果であって、起磁力を90度ずつ回転させた場合の図である。It is a simulation result of the magnetic flux density in the Halbach array, and is a diagram when the magnetomotive force is rotated by 90 degrees. ハルバッハ配列における磁束密度のシミュレーション結果であって、起磁力を45度ずつ回転させた場合の図である。It is a simulation result of the magnetic flux density in the Halbach array, and is a diagram when the magnetomotive force is rotated by 45 degrees. 第1の実施形態の磁界発生部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the magnetic field generation part of 1st Embodiment. 第2の実施形態の磁界発生部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the magnetic field generation part of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の磁界発生部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the magnetic field generation part of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の磁界発生部における導線の配置例を示す斜視図(一部断面図)である。It is a perspective view (partial cross section figure) which shows the example of arrangement | positioning of the conducting wire in the magnetic field generation part of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の磁界発生部における導線の配置例を示す斜視図(一部断面図)である。It is a perspective view (partial cross section figure) which shows the example of arrangement | positioning of the conducting wire in the magnetic field generation part of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 4th Embodiment. 第5の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 5th Embodiment. 第6の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図であって、一辺に導線を奇数本配した例である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 6th Embodiment, Comprising: It is the example which distribute | arranged the odd number of conducting wires to one side. 第6の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図であって、一辺に導線を偶数本配した例である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 6th Embodiment, Comprising: It is the example which distribute | arranged the even number of conducting wire to one side. 第7の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図であって、一辺に導線を奇数本配した例である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 7th Embodiment, Comprising: It is the example which distribute | arranged the odd number of conducting wires to one side. 図16の導線パターンにおける(A)X方向の起磁力を発生させる際の通電パターン、(B)Y方向の起磁力を発生させる際の通電パターンを説明する図である。It is a figure explaining the electricity supply pattern at the time of generating the magnetomotive force of (A) X direction in the conducting wire pattern of FIG. 16, and generating the magnetomotive force of (B) Y direction. 第7の実施形態の起磁力発生領域の概略断面図であって、一辺に導線を偶数本配した例である。It is a schematic sectional drawing of the magnetomotive force generation area | region of 7th Embodiment, Comprising: It is the example which distribute | arranged the even number of conducting wires to one side. 図18の導線パターンにおける(A)X方向の起磁力を発生させる際の通電パターン、(B)Y方向の起磁力を発生させる際の通電パターンを説明する図である。It is a figure explaining the electricity supply pattern at the time of generating (A) the magnetomotive force of the X direction in the conducting wire pattern of FIG. 18, and (B) the magnetomotive force of the Y direction. (A)は、ハルバッハ磁石配列を示す概略構成図、(B)は、一般的磁石配列を示す概略構成図である。(A) is a schematic block diagram which shows a Halbach magnet arrangement | sequence, (B) is a schematic block diagram which shows a general magnet arrangement | sequence.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、各図の説明において、起磁力発生領域の断面を交差する導線に電流が流れる場合、+Z側(図の手前側)に流れる電流を正(+)、−Z側(図の奥側)に流れる電流を負(−)とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of each figure, when a current flows through a conductor crossing the cross section of the magnetomotive force generation region, the current flowing on the + Z side (front side in the figure) is positive (+), -Z side (the back side in the figure). The current flowing through is negative (−).

〔基本原理の説明〕
図20(A)には、ハルバッハ磁石配列100が示され、図20(B)には、比較例としての一般的な磁石配列102が示されている。なお、図20(A)及び(B)は、磁石の配列を直線状に展開した展開図とされている。また、図面では、磁石のS極側が網掛けにて示され、着磁方向(磁石内でS極からN極に向かう方向)が矢印にて示され、磁力線が破線にて示されている。
[Explanation of basic principle]
FIG. 20A shows a Halbach magnet array 100, and FIG. 20B shows a general magnet array 102 as a comparative example. 20A and 20B are development views in which the arrangement of magnets is developed linearly. In the drawing, the S pole side of the magnet is indicated by shading, the magnetization direction (the direction from the S pole to the N pole in the magnet) is indicated by an arrow, and the lines of magnetic force are indicated by a broken line.

図20(B)に示す磁石配列102は、電動機(モ−タ)や発電機などの電気回転機などにおいて、回転軸回りに形成されている。磁石配列102では、着磁方向が交互に反対方向に向けられて複数の磁石(永久磁石)104が配列されており、配列方向と交差する方向の両側には、N極とS極とが順に配置されている。このため、磁石配列102では、磁石104の配列方向と交差する方向の両側に磁場(磁界)が形成される。   A magnet array 102 shown in FIG. 20B is formed around a rotation axis in an electric rotating machine such as an electric motor (motor) or a generator. In the magnet arrangement 102, a plurality of magnets (permanent magnets) 104 are arranged such that the magnetization directions are alternately directed in opposite directions, and an N pole and an S pole are sequentially arranged on both sides of the direction intersecting the arrangement direction. Has been placed. For this reason, in the magnet arrangement | sequence 102, a magnetic field (magnetic field) is formed in the both sides of the direction which cross | intersects the arrangement direction of the magnet 104. FIG.

また、図20(A)に示されるように、磁石の配列には、隣接する磁石104の間において着磁方向が略90度(π/2[rad])ずつ変更されたハルバッハ磁石配列100がある。ハルバッハ磁石配列100では、着磁方向が配列方向と交差する方向の一側に向けられた磁石104Aに対して、配列方向両側の磁石104B、104Cの着磁方向が磁石104A側に向けられている。また、磁石104B、104Cの磁石104Aとは反対側に隣接する磁石104D、104Eは、着磁方向が磁石104Aの着磁方向とは反対方向に向けられている。なお、磁石104Dの磁石104Bとは反対側には、着磁方向が磁石104Bとは反対側に向けられた磁石104(磁石104Cと同様の磁石104)が配置され、磁石104Eの磁石104Cとは反対側には、着磁方向が磁石104Cとは反対側に向けられた磁石104(磁石104Bと同様の磁石104)が配置される(何れも図示省略)。   Further, as shown in FIG. 20A, the magnet array includes a Halbach magnet array 100 in which the magnetization direction is changed by approximately 90 degrees (π / 2 [rad]) between adjacent magnets 104. is there. In the Halbach magnet arrangement 100, the magnetization direction of the magnets 104B and 104C on both sides of the arrangement direction is directed to the magnet 104A side with respect to the magnet 104A whose magnetization direction is directed to one side in the direction intersecting the arrangement direction. . In addition, the magnets 104D and 104E adjacent to the magnets 104B and 104C on the opposite side to the magnet 104A have the magnetization direction opposite to the magnetization direction of the magnet 104A. A magnet 104 (a magnet 104 similar to the magnet 104C) whose magnetizing direction is directed to the opposite side of the magnet 104B is disposed on the opposite side of the magnet 104D from the magnet 104B. What is the magnet 104C of the magnet 104E? On the opposite side, a magnet 104 (a magnet 104 similar to the magnet 104B) whose magnetizing direction is directed to the opposite side of the magnet 104C is disposed (all not shown).

これにより、ハルバッハ磁石配列100では、磁石104Aの着磁方向に、磁石配列102に比して強い磁場が形成され、磁石104Aの着磁方向とは反対方向の磁場が磁石配列102の磁場に比して弱められる。このようなハルバッハ磁石配列100に用いられる磁石104は、例えば略直方体状(着磁方向に平行な断面の一辺の長さがaの正方形)とされて、緊密に接するように配置されることが好ましい。   Thereby, in the Halbach magnet array 100, a magnetic field stronger than the magnet array 102 is formed in the magnetization direction of the magnet 104A, and the magnetic field in the direction opposite to the magnetization direction of the magnet 104A is compared with the magnetic field of the magnet array 102. And weakened. The magnet 104 used in such a Halbach magnet array 100 is, for example, substantially rectangular parallelepiped (a square with a side length of a cross section parallel to the magnetization direction), and may be arranged so as to be in close contact with each other. preferable.

ここで、ハルバッハ磁石配列を、電磁調理器(IH調理器)等の磁界発生装置に適用するためには、電磁誘導により渦電流を発生させる必要がある。すなわち、ハルバッハ磁石配列を備える磁界発生装置において、電磁誘導を発生させるためには導電性線材(導線)に交流を流すことで交番磁界を発生させる必要がある。   Here, in order to apply the Halbach magnet arrangement to a magnetic field generator such as an electromagnetic cooker (IH cooker), it is necessary to generate an eddy current by electromagnetic induction. That is, in a magnetic field generator having a Halbach magnet array, in order to generate electromagnetic induction, it is necessary to generate an alternating magnetic field by passing an alternating current through a conductive wire (conductive wire).

図1には、磁界発生装置10の概略構成が示されている。磁界発生装置10は、磁界発生部12及び電流供給部としての電源部14を備えており、電源部14は、磁界発生部12に高周波電流(交流電流)を供給する。   FIG. 1 shows a schematic configuration of the magnetic field generator 10. The magnetic field generation device 10 includes a magnetic field generation unit 12 and a power supply unit 14 as a current supply unit. The power supply unit 14 supplies a high frequency current (alternating current) to the magnetic field generation unit 12.

一般に、一対の導線(電線)又は導線を巻回したコイルに電流を流すことで、一対の導線又はコイルが電磁石として機能し、電磁石は、磁石104と同様に磁場を形成できる。   In general, when a current is passed through a pair of conducting wires (electric wires) or a coil around which the conducting wires are wound, the pair of conducting wires or coils function as an electromagnet, and the electromagnet can form a magnetic field like the magnet 104.

図2(A)及び(B)は、断面正方形状である起磁力発生領域20に導線130からなるコイル132、134を配した例である。図2(A)及び(B)に示されるように、コイル132、134は、導電性線材としての導線(電線)130が螺旋状に巻かれて形成されたソレノイド(ソレノイドコイル)とされている。   2A and 2B show an example in which coils 132 and 134 made of a conducting wire 130 are arranged in the magnetomotive force generation region 20 having a square cross section. As shown in FIGS. 2A and 2B, the coils 132 and 134 are solenoids (solenoid coils) formed by winding a conductive wire (electric wire) 130 as a conductive wire in a spiral shape. .

コイル132、134は、直径(巻回部の直径)と軸線方向に沿った巻回部の長さとが略同様とされている(いずれも距離L)。コイル132、134は、導線130に電流が流れることで、中空内部を貫通する磁力線(磁束線)が発生して磁石(電磁石)として機能する。また、コイル132、134は、導線130に高周波電流などの交流電流が供給されることで、磁束線の向きが交互に切替わる。図2(A)及び(B)には、所定のタイミングにおいてコイル132、134内部に生じる起磁力の方向を矢印にて示しており、コイル132、134の起磁力の方向が、磁石104における着磁方向に相当する。   The coils 132 and 134 have substantially the same diameter (the diameter of the winding portion) and the length of the winding portion along the axial direction (both are distance L). The coils 132 and 134 function as magnets (electromagnets) by generating a magnetic force line (magnetic flux line) penetrating through the hollow interior when a current flows through the conductive wire 130. In addition, the coils 132 and 134 are alternately switched in the direction of the magnetic flux lines when an alternating current such as a high-frequency current is supplied to the conducting wire 130. 2A and 2B, the direction of the magnetomotive force generated in the coils 132 and 134 at a predetermined timing is indicated by an arrow, and the direction of the magnetomotive force of the coils 132 and 134 is determined by the magnet 104. Corresponds to the magnetic direction.

図2(A)に示されるように、Y方向を軸としてコイル132を配置し、+Y側に右ねじを進める回転方向に電流を流すことにより+Y側に起磁力を発生させることができる。また、−Y側に右ねじを進める回転方向に電流を流すことにより−Y側に起磁力を発生させることができる。   As shown in FIG. 2A, a magnetomotive force can be generated on the + Y side by arranging the coil 132 with the Y direction as an axis and passing a current in the rotational direction in which the right screw is advanced on the + Y side. In addition, a magnetomotive force can be generated on the -Y side by causing a current to flow in the rotational direction in which the right screw is advanced to the -Y side.

図2(B)に示されるように、X方向を軸としてコイル134を配置し、+X側に右ねじを進める回転方向に電流を流すことにより+X側に起磁力を発生させることができる。また、−X側に右ねじを進める回転方向に電流を流すことにより−X側に起磁力を発生させることができる。   As shown in FIG. 2B, a magnetomotive force can be generated on the + X side by arranging the coil 134 with the X direction as an axis and passing a current in the rotational direction in which the right screw is advanced to the + X side. In addition, a magnetomotive force can be generated on the −X side by flowing a current in the rotation direction in which the right screw is advanced to the −X side.

以上のように、コイル132、134の向きとコイル132、134に流す電流の向きを調整することにより、起磁力発生領域20は、図20(A)に示すハルバッハ磁石配列100における磁石104と置き換えることができる。そして、電源部14から供給される電力(高周波電流)によってハルバッハ磁石配列100の磁場に近似した磁場を電気的に形成する。また、磁界発生装置10は、電源部14が所定周波数の高周波電流を磁界発生部12に供給することで、磁界発生部12が高周波交番磁界を発生する。これにより、磁界発生装置10は、電磁調理器などの電磁誘導機器に適用可能となる。   As described above, the magnetomotive force generation region 20 is replaced with the magnet 104 in the Halbach magnet array 100 shown in FIG. 20A by adjusting the direction of the coils 132 and 134 and the direction of the current flowing through the coils 132 and 134. be able to. Then, a magnetic field approximate to the magnetic field of the Halbach magnet array 100 is electrically formed by the power (high-frequency current) supplied from the power supply unit 14. Further, in the magnetic field generation device 10, the power supply unit 14 supplies a high frequency current having a predetermined frequency to the magnetic field generation unit 12, so that the magnetic field generation unit 12 generates a high frequency alternating magnetic field. Thereby, the magnetic field generator 10 can be applied to electromagnetic induction equipment such as an electromagnetic cooker.

図3(A)及び(B)に示されるように起磁力発生領域20では、上述の導線130からなるコイル132、134に変えて起磁力発生領域20と垂直に交差する複数対の導線30が配されている。ここで、起磁力発生領域20は、X方向の対向する辺同士の距離及びY方向の対向する辺同士の距離が共に距離Lであって、断面が正方形状を呈している。なお、図3(A)及び(B)には、所定のタイミングにおいて起磁力発生領域20に生じる起磁力の方向を矢印にて示している(以下、図4〜図19に同じ)。   As shown in FIGS. 3A and 3B, in the magnetomotive force generation region 20, a plurality of pairs of conductive wires 30 perpendicular to the magnetomotive force generation region 20 are provided instead of the above-described coils 132 and 134 made of the conductive wire 130. It is arranged. Here, in the magnetomotive force generation region 20, the distance between the sides facing each other in the X direction and the distance between the sides facing each other in the Y direction are both the distance L, and the cross section has a square shape. In FIGS. 3A and 3B, the direction of the magnetomotive force generated in the magnetomotive force generation region 20 at a predetermined timing is indicated by an arrow (hereinafter the same as FIGS. 4 to 19).

起磁力発生領域20においては、導線30として−X側+かつY側の角部に導線30Aaが、+X側かつ+Y側の角部に導線30Baが、−X側かつ−Y側の角部に導線30Abが、+X側かつ−Y側の角部に導線30Bbが、それぞれ設けられている。また、起磁力発生領域20においては、導線30として−X側の辺部中央に導線30Asが、+X側の辺部中央に導線30Bsが、+Y側の辺部中央に導線30Saが、−Y側の辺部中央に導線30Sbが、それぞれ設けられている。   In the magnetomotive force generation region 20, the lead wire 30 has a lead wire 30 </ b> Aa at the −X side + and Y side corner, a lead wire 30 </ b> Ba at the + X side and + Y side corner, and the −X side and −Y side corner. The conducting wire 30Ab is provided with conducting wires 30Bb at corners on the + X side and the −Y side, respectively. Further, in the magnetomotive force generation region 20, the lead wire 30 has a lead wire 30 As at the center of the −X side, a lead wire 30 Bs at the center of the + X side, a lead wire 30 Sa at the center of the + Y side, and the −Y side. Conductive wires 30Sb are provided in the center of each side.

導線30は、銅線が用いられてもよく、銅線以外の金属線が用いられてもよい。また、導線30は、リッツ線が用いられてもよく、特に、電源部14から高周波電流(周波数が数kHz以上の電流)が供給される場合には、リッツ線が用いられることが好ましい。また、導線30は、裸線であってもよいが、後述する各実施形態では、耐熱性の被覆線が用いられている。   The conducting wire 30 may be a copper wire or a metal wire other than a copper wire. In addition, a litz wire may be used as the conducting wire 30, and in particular, a litz wire is preferably used when a high-frequency current (current having a frequency of several kHz or more) is supplied from the power supply unit 14. Moreover, although the conducting wire 30 may be a bare wire, in each embodiment described later, a heat-resistant covered wire is used.

ここで、図3(A)に示されるように、−X側の導線30Aa、導線30As及び導線30Abに+Z側に向かう電流を、+X側の導線30Ba、導線30Bs及び導線30Bbに−Z側に向かう電流をそれぞれ流すことにより、+Y側に向かう起磁力を発生させることができる。また、−X側の導線30Aa、導線30As及び導線30Abに−Z側に向かう電流を、+X側の導線30Ba、導線30Bs及び導線30Bbに+Z側に向かう電流をそれぞれ流すことにより、−Y側に向かう起磁力を発生させることができる。なお、Y方向に起磁力を発生させる場合、X方向中央の両端部に設けられる導線30Sa及び導線30Sbには電流は流れない。   Here, as shown in FIG. 3 (A), the current flowing toward the + Z side to the -X side conducting wire 30Aa, the conducting wire 30As and the conducting wire 30Ab, and the + X side conducting wire 30Ba, the conducting wire 30Bs and the conducting wire 30Bb to the -Z side. A magnetomotive force toward the + Y side can be generated by causing each of the currents to flow. In addition, by passing a current toward the -Z side to the -X side conductor 30Aa, the conductor 30As and the conductor 30Ab, and a current toward the + Z side to the + X side conductor 30Ba, the conductor 30Bs and the conductor 30Bb, respectively, to the -Y side A magnetomotive force can be generated. Note that when magnetomotive force is generated in the Y direction, no current flows through the conducting wire 30Sa and the conducting wire 30Sb provided at both ends at the center in the X direction.

一方、図3(B)に示されるように、+Y側の導線30Aa、導線30Sa及び導線30Baに−Z側に向かう電流を、−Y側の導線30Ab、導線30Sb及び導線30Bbに+Z側に向かう電流をそれぞれ流すことにより、−X側に向かう起磁力を発生させることができる。また、+Y側の導線30Aa、導線30Sa及び導線30Baに+Z側に向かう電流を、−Y側の導線30Ab、導線30Sb及び導線30Bbに−Z側に向かう電流をそれぞれ流すことにより、+X側に向かう起磁力を発生させることができる。なお、X方向に起磁力を発生させる場合、Y方向中央の両端部に設けられる導線30As及び導線30Bsには電流は流れない。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, a current directed to the -Z side to the + Y side conducting wire 30Aa, the conducting wire 30Sa, and the conducting wire 30Ba is directed to the -Y side conducting wire 30Ab, a conducting wire 30Sb, and the conducting wire 30Bb to the + Z side. By causing each current to flow, a magnetomotive force toward the -X side can be generated. Further, a current flowing toward the + Z side is supplied to the + Y side conducting wire 30Aa, the conducting wire 30Sa, and the conducting wire 30Ba, and a current flowing toward the −Z side is supplied to the −Y side conducting wire 30Ab, the conducting wire 30Sb, and the conducting wire 30Bb, respectively. Magnetomotive force can be generated. When magnetomotive force is generated in the X direction, no current flows through the conducting wire 30As and the conducting wire 30Bs provided at both ends at the center in the Y direction.

以上のように、各導線30の配置と電流の向きを調整することにより、図2(A)及び(B)に示すコイル132、134と置き換えることができる。そして、電源部14から供給される電力(高周波電流)によってハルバッハ磁石配列100の磁場に近似した磁場を電気的に形成することができる。また、磁界発生装置10は、電源部14が所定周波数の高周波電流を磁界発生部12に供給することで、磁界発生部12が高周波交番磁界を発生する。これにより、磁界発生装置10は、電磁調理器などの電磁誘導機器に適用可能となる。   As described above, it is possible to replace the coils 132 and 134 shown in FIGS. 2A and 2B by adjusting the arrangement of the conductive wires 30 and the direction of the current. A magnetic field approximate to the magnetic field of the Halbach magnet array 100 can be electrically formed by the power (high-frequency current) supplied from the power supply unit 14. Further, in the magnetic field generation device 10, the power supply unit 14 supplies a high frequency current having a predetermined frequency to the magnetic field generation unit 12, so that the magnetic field generation unit 12 generates a high frequency alternating magnetic field. Thereby, the magnetic field generator 10 can be applied to electromagnetic induction equipment such as an electromagnetic cooker.

次に、起磁力発生領域20において、斜め方向の起磁力を発生させる方法について説明する。X軸(+X側)に対する起磁力の傾きをθ[rad]とすると、例えば、図4に示されるように、+X側(θ=0)の起磁力と、+Y側(θ=π/2)の起磁力とを合成することで、45度(θ=π/4)となる起磁力を発生させることができる。ここで、起磁力発生領域20において起磁力が0度(θ=0)を向くときの起磁力の大きさをVmとすると、起磁力がθ方向を向いた場合において大きさVmの起磁力を発生させるためには、X方向において大きさVm×cosθ、及びY方向において大きさVm×sinθの起磁力を発生させる必要がある。   Next, a method of generating an oblique magnetomotive force in the magnetomotive force generation region 20 will be described. If the gradient of the magnetomotive force with respect to the X axis (+ X side) is θ [rad], for example, as shown in FIG. 4, the magnetomotive force on the + X side (θ = 0) and the + Y side (θ = π / 2) The magnetomotive force of 45 degrees (θ = π / 4) can be generated by synthesizing with the magnetomotive force. Here, assuming that the magnitude of the magnetomotive force when the magnetomotive force is 0 degree (θ = 0) in the magnetomotive force generation region 20 is Vm, the magnetomotive force having the magnitude Vm is obtained when the magnetomotive force is oriented in the θ direction. In order to generate the magnetomotive force, it is necessary to generate a magnetomotive force having a size Vm × cos θ in the X direction and a size Vm × sin θ in the Y direction.

ここで、+X側(θ=0)を向く場合において大きさVmの起磁力を発生させるべく、各導線30に流す電流をIとした場合、すなわち、導線30Aa、30Sa、30Baに対してそれぞれ電流I、導線30Ab、30Sb、30Bbに対してそれぞれ電流−Iを流す場合、起磁力Vmは電流Iに比例する。したがって、θ方向において大きさVmの起磁力を発生させるためには、X方向の起磁力を発生させる導線30Aa、30Sa、30Baに対してそれぞれI×cosθの電流を流し、導線30Ab、30Sb、30Bbに対してそれぞれ−I×cosθの電流を流す必要がある。また、Y方向の起磁力を発生させる導線30Aa、30As、30Abに対してそれぞれI×sinθの電流を流し、導線30Ba、30Bs、30Bbに対してそれぞれ−I×sinθの電流を流す必要がある。   Here, in order to generate a magnetomotive force having a magnitude of Vm when facing the + X side (θ = 0), when the current passed through each conductor 30 is I, that is, the current for each of the conductors 30Aa, 30Sa, and 30Ba. I and the conducting wires 30Ab, 30Sb, and 30Bb, when the current −I is supplied, the magnetomotive force Vm is proportional to the current I. Therefore, in order to generate a magnetomotive force having a magnitude Vm in the θ direction, a current of I × cos θ is caused to flow through the conducting wires 30Aa, 30Sa, and 30Ba that generate a magnetomotive force in the X direction, respectively, thereby conducting the conducting wires 30Ab, 30Sb, and 30Bb. It is necessary to pass a current of −I × cos θ. Further, it is necessary to pass a current of I × sin θ through the conducting wires 30Aa, 30As, and 30Ab that generate magnetomotive force in the Y direction, and a current of −I × sin θ through the conducting wires 30Ba, 30Bs, and 30Bb.

そして、起磁力発生領域20の角部を構成する導線30においては、X方向及びY方向の双方の起磁力に関与することから、これら角部の導線30に流れる電流については、各成分の電流の和となる。つまり、導線30AaにはI×(cosθ+sinθ)の電流を流し、導線30BaにはI×(cosθ−sinθ)の電流を流し、導線30AbにはI×(−cosθ+sinθ)の電流を流し、導線30Bbには−I×(cosθ+sinθ)の電流を流す(図4参照)ことになる。   And since the conducting wire 30 which comprises the corner | angular part of the magnetomotive force generation area | region 20 is concerned with both magnetomotive forces of a X direction and a Y direction, about the electric current which flows into the conducting wire 30 of these corner | angular parts, it is the electric current of each component. The sum of That is, a current of I × (cos θ + sin θ) flows through the conducting wire 30Aa, a current of I × (cos θ−sin θ) flows through the conducting wire 30Ba, and a current of I × (−cos θ + sin θ) flows through the conducting wire 30Ab. Causes a current of −I × (cos θ + sin θ) to flow (see FIG. 4).

続いて、起磁力発生領域20を並べて配置した場合における、起磁力の回転角度と磁界との関係について説明する。図4に示される導線30の配列を有する起磁力発生領域20をX方向に沿って並べ、ハルバッハ配列となるように磁界を発生させた場合の磁束密度分布を図5及び図6に示す。導線30によるハルバッハ配列は、正方形状の断面に沿って発生する起磁力を所定の回転角度で回転させながら並べて構成される。ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をnとすると、所定の回転角度として360/n度(2π/n[rad])ずつ回転することになる。   Next, the relationship between the magnetomotive force rotation angle and the magnetic field when the magnetomotive force generation regions 20 are arranged side by side will be described. FIG. 5 and FIG. 6 show the magnetic flux density distribution when the magnetomotive force generating regions 20 having the arrangement of the conductive wires 30 shown in FIG. 4 are arranged along the X direction and a magnetic field is generated so as to form a Halbach array. The Halbach array by the conducting wires 30 is configured by arranging magnetomotive forces generated along a square cross section while rotating them at a predetermined rotation angle. When the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, the rotation angle is 360 / n degrees (2π / n [rad]) by a predetermined rotation angle.

例えば、図5は起磁力発生領域20における起磁力を90度ずつ回転させながら配列させた(n=4)例であり、図6は45度ずつ回転させながら配列させた(n=8)例である。起磁力発生領域20を構成する正方形状の断面の一片の長さをlm、ポールピッチ(N極S極間の距離)をτとすると、例えば、起磁力が+Y側(θ=π/2)を向く起磁力発生領域20の+Y側の辺上の点Oの直上で距離τの地点Pの磁束密度は回転角が90度と45度の場合で同じとなる。起磁力の回転角は360度を整数nで除して決定されるので、ポールピッチτはlm×n/2と表すことができる。このため、正方形状の断面の一片の長さlmを固定した場合、ハルバッハ配列において配列表面からより遠くの空間の磁束密度を増加させるには回転角度を小さくすればよいことがわかる。すなわち、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数nを大きくすればよい。   For example, FIG. 5 shows an example in which the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region 20 is arranged while being rotated by 90 degrees (n = 4), and FIG. 6 is an example in which the magnetomotive force is arranged while being rotated by 45 degrees (n = 8). It is. For example, if the length of a piece of a square cross section constituting the magnetomotive force generation region 20 is lm and the pole pitch (distance between N poles and S poles) is τ, for example, the magnetomotive force is + Y side (θ = π / 2). The magnetic flux density at the point P at the distance τ immediately above the point O on the + Y side of the magnetomotive force generation region 20 facing the direction of γ is the same when the rotation angle is 90 degrees and 45 degrees. Since the rotation angle of the magnetomotive force is determined by dividing 360 degrees by the integer n, the pole pitch τ can be expressed as lm × n / 2. For this reason, when the length lm of the piece of the square cross section is fixed, it is understood that the rotation angle should be reduced in order to increase the magnetic flux density in the space farther from the arrangement surface in the Halbach array. That is, the number n of magnetomotive forces per unit in the Halbach array may be increased.

以上、本発明では、図4に示すように、起磁力発生領域20を構成する断面に交差する方向に対となる導線30を複数組設けることにより、起磁力の向きを自由に変えることが可能である。これにより、より遠くの空間の磁束密度を増加させる、つまり磁界が遠くまで及ぶことが可能な磁界発生装置を提供することができる。   As described above, in the present invention, as shown in FIG. 4, the direction of the magnetomotive force can be freely changed by providing a plurality of pairs of conducting wires 30 in the direction intersecting the cross section constituting the magnetomotive force generation region 20. It is. Thus, it is possible to provide a magnetic field generator that can increase the magnetic flux density in a farther space, that is, the magnetic field can extend far.

〔第1の実施形態〕
図7に示されるように、第1の実施形態の磁界発生装置10は、複数の起磁力発生領域20を所定方向であるX方向に並べて配置すると共に、隣接する起磁力発生領域20の起磁力の回転角度を60度(θ=π/3)ずつ変化させた磁界発生部12Aを有している。つまり、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をnとするとn=6とされている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 7, the magnetic field generator 10 of the first embodiment arranges a plurality of magnetomotive force generation regions 20 side by side in the X direction, which is a predetermined direction, and magnetomotive force of adjacent magnetomotive force generation regions 20. Has a magnetic field generator 12A in which the rotation angle is changed by 60 degrees (θ = π / 3). That is, n = 6, where n is the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array.

本実施形態では、起磁力発生領域20として0度(θ=0)の方向に起磁力が生じる領域21、60度(θ=π/3)の方向に起磁力が生じる領域22、120度(θ=2π/3)の方向に起磁力が生じる領域23を備えている。また、本実施形態は、起磁力発生領域20として180度(θ=π)の方向に起磁力が生じる領域24、240度(θ=4π/3)の方向に起磁力が生じる領域25、300度(θ=5π/3)の方向に起磁力が生じる領域26を備えている。領域21から領域26はX方向に沿って配列されておりハルバッハ配列を構成している。なお、領域26において、領域25と反対側には再び領域21が配置されている。   In the present embodiment, the magnetomotive force generation region 20 is a region 21 where a magnetomotive force is generated in the direction of 0 degrees (θ = 0), and a region 22 where the magnetomotive force is generated in a direction of 60 degrees (θ = π / 3), 120 degrees ( A region 23 in which a magnetomotive force is generated in the direction of θ = 2π / 3) is provided. In the present embodiment, the magnetomotive force generation region 20 is a region 24 in which magnetomotive force is generated in the direction of 180 degrees (θ = π), and regions 25 and 300 in which magnetomotive force is generated in the direction of 240 degrees (θ = 4π / 3). A region 26 in which magnetomotive force is generated in the direction of degrees (θ = 5π / 3) is provided. The regions 21 to 26 are arranged along the X direction and constitute a Halbach array. In the region 26, the region 21 is disposed again on the side opposite to the region 25.

本実施形態は、起磁力発生領域20を構成する断面の交差方向であるZ方向に8本の導線30を配して起磁力を発生させるものである。具体的に導線30は−X側かつ+Y側の角部に設けられた導線30Aaと、+X側かつ+Y側の角部に設けられた導線30Baと、−X側かつ−Y側の角部に設けられた導線30Abと、+X側かつ−Y側の角部に設けられた導線30Bbと、を有している(図3(A)及び(B)参照)。   In this embodiment, eight conductive wires 30 are arranged in the Z direction, which is the crossing direction of the cross section constituting the magnetomotive force generation region 20, to generate a magnetomotive force. Specifically, the lead wire 30 has a lead wire 30Aa provided at a corner portion on the −X side and the + Y side, a lead wire 30Ba provided at a corner portion on the + X side and the + Y side, and a corner portion on the −X side and the −Y side. Conductive wire 30Ab provided and conductive wire 30Bb provided at the corners on the + X side and the -Y side (see FIGS. 3A and 3B).

また、導線30は+Y側の辺部中央に設けられた導線30Saと、−Y側の辺部中央に設けられた導線30Sbと、−X側の辺部中央に設けられた導線30Asと、+X側の辺部中央に設けられた導線30Bsと、を有している(図3(A)及び(B)参照)。   Further, the conductive wire 30 includes a conductive wire 30Sa provided at the center of the side on the + Y side, a conductive wire 30Sb provided at the center of the side on the −Y side, a conductive wire 30As provided at the center of the side on the −X side, and + X. And a conductive wire 30Bs provided at the center of the side portion (see FIGS. 3A and 3B).

なお、各起磁力発生領域20において導線30Aa、30Ba、30Ab、30Bb、30Sa、30Sb、30As、30Bsを特定する場合は、次のとおり符号を付すこととする。例えば、領域21においては、導線31Aa、31Ba、31Ab、31Bb、31Sa、31Sb、31As、31Bsとする。また例えば、領域22においては、導線32Aa、32Ba、32Ab、32Bb、32Sa、32Sb、32As、32Bsとする。領域23〜領域26についても同様である。   In addition, in each magnetomotive force generation area | region 20, when conducting wire 30Aa, 30Ba, 30Ab, 30Bb, 30Sa, 30Sb, 30As, 30Bs is specified, it shall attach | subject the code | symbol as follows. For example, in the area | region 21, it is set as conducting wire 31Aa, 31Ba, 31Ab, 31Bb, 31Sa, 31Sb, 31As, 31Bs. Further, for example, in the region 22, the conductive wires are 32Aa, 32Ba, 32Ab, 32Bb, 32Sa, 32Sb, 32As, and 32Bs. The same applies to the regions 23 to 26.

本実施形態の磁界発生部において、基準となる電流をIとし、起磁力が0度(θ=0)となる領域21を基準位置とすると、領域21から+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線30に流れる電流は次のとおりとなる。   In the magnetic field generation unit of the present embodiment, when the reference current is I and the region 21 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position, the kth magnetomotive force generation region from the region 21 to the + X side. The current flowing through each of the 20 conductive wires 30 is as follows.

すなわち、角部においては、導線30AaにはI×(cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30BaにはI×(cos(π×k/3)−sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30AbにはI×(−cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30Bbには−I×(cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れる。   That is, at the corner, a current obtained by I × (cos (π × k / 3) + sin (π × k / 3)) flows through the conductive wire 30Aa, and I × (cos (π × k) flows through the conductive wire 30Ba. / 3) -sin (π × k / 3)) flows, and the conductor 30Ab has a current determined by I × (−cos (π × k / 3) + sin (π × k / 3)). The electric current calculated | required by -I * (cos ((pi) * k / 3) + sin ((pi) * k / 3)) flows into the conducting wire 30Bb.

また辺部においては、導線30SaにはI×cos(π×k/3)で求められる電流が流れ、導線30Sbには−I×cos(π×k/3)で求められる電流が流れ、導線30AsにはI×sin(π×k/3)で求められる電流が流れ、導線30Bsには−I×sin(π×k/3)で求められる電流が流れる。   In the side portion, a current obtained by I × cos (π × k / 3) flows through the conducting wire 30Sa, and a current obtained by −I × cos (π × k / 3) flows through the conducting wire 30Sb. A current obtained by I × sin (π × k / 3) flows through 30 As, and a current obtained by −I × sin (π × k / 3) flows through the conductive wire 30 Bs.

以上、本実施形態によれば、起磁力発生領域20において起磁力の角度を自由に調整することができる。そして、複数の起磁力発生領域20をX方向に沿って並べて配置すると共に、隣接する起磁力発生領域20の起磁力の回転角度を所定角度ずつ変化させることにより、ハルバッハ配列を有する磁界発生部12Aを構成することができる。なお、本実施形態のように起磁力発生領域20が+X側に向かうにつれて起磁力の角度が反時計回りに変化する場合、起磁力発生領域20の−Y側では磁界が抑制され、+Y側では広範に磁界を発生させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the angle of the magnetomotive force can be freely adjusted in the magnetomotive force generation region 20. A plurality of magnetomotive force generation regions 20 are arranged side by side along the X direction, and the rotation angle of the magnetomotive force of the adjacent magnetomotive force generation regions 20 is changed by a predetermined angle, whereby the magnetic field generation unit 12A having a Halbach array. Can be configured. When the magnetomotive force angle changes counterclockwise as the magnetomotive force generation region 20 moves toward the + X side as in the present embodiment, the magnetic field is suppressed on the −Y side of the magnetomotive force generation region 20 and on the + Y side. A magnetic field can be generated widely.

そして、本実施形態の磁界発生部12Aの構成によれば、起磁力の回転角度の変化量を少なくすることで、より+Y側に磁界を発生させることができる。すなわち、遠くの空間の磁束密度を増加させることができる。本実施形態では起磁力が60度(θ=π/3)ずつ変化するように、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数を6とした(n=6)がこれに限らず、従前の回転角度90度のハルバッハ配列(図5参照)との対比においては、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数を5(n=5)以上にするとよい。   According to the configuration of the magnetic field generator 12A of the present embodiment, a magnetic field can be generated on the + Y side by reducing the amount of change in the magnetomotive force rotation angle. That is, the magnetic flux density in a distant space can be increased. In this embodiment, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is set to 6 (n = 6) so that the magnetomotive force changes by 60 degrees (θ = π / 3). In contrast to the Halbach array (see FIG. 5) having an angle of 90 degrees, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is preferably 5 (n = 5) or more.

この場合、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をn、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線30に流れる電流は以下のとおりとなる。   In this case, when the reference current is I, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, and the magnetomotive force generation region 20 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position, the reference position is The current flowing through each conductor 30 of the kth magnetomotive force generation region 20 on the + X side is as follows.

すなわち、角部においては、導線30AaにはI×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線30BaにはI×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線30AbにはI×(−cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線30Bbには−I×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れる。   That is, at the corner, a current obtained by I × (cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 30Aa, and I × (cos (2π × k) through the conductor 30Ba. / N) −sin (2π × k / n)) flows, and the current obtained by I × (−cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 30Ab. The electric current calculated | required by -I * (cos (2 (pi) * k / n) + sin (2 (pi) * k / n)) flows into conducting wire 30Bb.

また辺部においては、導線30SaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線30Sbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線30AsにはI×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線30Bsには−I×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   In the side portion, a current obtained by I × cos (2π × k / n) flows through the conducting wire 30Sa, and a current obtained by −I × cos (2π × k / n) flows through the conducting wire 30Sb. A current obtained by I × sin (2π × k / n) flows through 30 As, and a current obtained by −I × sin (2π × k / n) flows through the conductive wire 30 Bs.

本実施形態では、基準となる電流値をIのまま回転角度のみを調整する、換言すると、起磁力の回転角度の変化量を調整することにより、起磁力発生領域20から+Y側に離れた地点における磁束密度を増減させることができる。つまり、本実施形態の磁界発生装置10を調理器具に適用した場合、調理器具の天板から調理器具(例えば鍋底)までの距離に応じて渦電流が最大となるように調整することができる。   In the present embodiment, only the rotation angle is adjusted with the reference current value being I, in other words, the point away from the magnetomotive force generation region 20 to the + Y side by adjusting the amount of change in the rotation angle of the magnetomotive force. The magnetic flux density at can be increased or decreased. That is, when the magnetic field generator 10 of this embodiment is applied to a cooking utensil, it can be adjusted so that the eddy current becomes maximum according to the distance from the top plate of the cooking utensil to the cooking utensil (eg, pan bottom).

なお、本実施形態では、起磁力が0度(θ=0)の領域21においては、導線31As及び導線31Bsの電流は0となる。また、起磁力が180度(θ=π)の領域24においては、導線34As及び導線34Bsの電流は0となる。つまり、起磁力の回転角度を変化させない場合には、これらの導線31As、31Bs、34As及び34Bsを省略することが可能である。   In the present embodiment, in the region 21 where the magnetomotive force is 0 degree (θ = 0), the currents of the conducting wire 31As and the conducting wire 31Bs are zero. In the region 24 where the magnetomotive force is 180 degrees (θ = π), the currents of the conducting wire 34As and the conducting wire 34Bs are zero. That is, when the rotation angle of the magnetomotive force is not changed, these conducting wires 31As, 31Bs, 34As, and 34Bs can be omitted.

(変形例)
第1の実施形態の磁界発生部12Aでは、起磁力が0度(θ=0)となる領域21を基準位置としたがこの限りではない。例えば、起磁力がα[rad](α×180/π度)となる起磁力発生領域20を基準位置とした場合、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をnとすると、+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線30に流れる電流は以下のとおりとなる。
(Modification)
In the magnetic field generator 12A of the first embodiment, the region 21 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is set as the reference position, but this is not restrictive. For example, when the magnetomotive force generation region 20 in which the magnetomotive force is α [rad] (α × 180 / π degrees) is set as the reference position, the reference current is I, and the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is Assuming n, the current flowing through each conductor 30 of the kth magnetomotive force generation region 20 on the + X side is as follows.

すなわち、角部においては、導線30AaにはI×(cos(2π×k/n+α)+sin(2π×k/n+α))で求められる電流が流れ、導線30BaにはI×(cos(2π×k/n+α)−sin(2π×k/n+α))で求められる電流が流れ、導線30AbにはI×(−cos(2π×k/n+α)+sin(2π×k/n+α))で求められる電流が流れ、導線30Bbには−I×(cos(2π×k/n+α)+sin(2π×k/n+α))で求められる電流が流れる。   That is, at the corner, a current obtained by I × (cos (2π × k / n + α) + sin (2π × k / n + α)) flows through the conductive wire 30Aa, and I × (cos (2π × k) flows through the conductive wire 30Ba. / N + α) −sin (2π × k / n + α)) flows, and the conductor 30Ab has a current determined by I × (−cos (2π × k / n + α) + sin (2π × k / n + α)). The electric current calculated | required by -I * (cos (2 (pi) * k / n + (alpha)) + sin (2 (pi) * k / n + (alpha))) flows into conducting wire 30Bb.

また辺部においては、導線30SaにはI×cos(2π×k/n+α)で求められる電流が流れ、導線30Sbには−I×cos(2π×k/n+α)で求められる電流が流れ、導線30AsにはI×sin(2π×k/n+α)で求められる電流が流れ、導線30Bsには−I×sin(2π×k/n+α)で求められる電流が流れる。   In the side portion, a current obtained by I × cos (2π × k / n + α) flows through the conducting wire 30Sa, and a current obtained by −I × cos (2π × k / n + α) flows through the conducting wire 30Sb. A current obtained by I × sin (2π × k / n + α) flows through 30 As, and a current obtained by −I × sin (2π × k / n + α) flows through the conductive wire 30 Bs.

〔第2の実施形態〕
第1の実施形態の磁界発生部12Aでは起磁力発生領域20の角部及び辺部のそれぞれに導線30を配していたが、第2の実施形態の磁界発生部12Bは、図8に示されるように、起磁力発生領域20の角部にのみ導線を配している。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と同様の機能部品については、第1の実施形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the magnetic field generator 12A of the first embodiment, the conducting wires 30 are arranged at the corners and sides of the magnetomotive force generation region 20, but the magnetic field generator 12B of the second embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, conductive wires are arranged only at the corners of the magnetomotive force generation region 20. In the second embodiment, the same functional parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の起磁力発生領域20における起磁力の回転角度は第1の実施形態と同じである。すなわち、領域21から領域26はX方向に沿って配列されておりハルバッハ配列を構成している。   The rotation angle of the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region 20 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the region 21 to the region 26 are arranged along the X direction to form a Halbach array.

本実施形態では、導線30は−X側かつ+Y側の角部に設けられた導線30Aaと、+X側かつ+Y側の角部に設けられた導線30Baと、−X側かつ−Y側の角部に設けられた導線30Abと、+X側かつ−Y側の角部に設けられた導線30Bbと、を有している。   In the present embodiment, the conducting wire 30 includes a conducting wire 30Aa provided at a corner on the −X side and the + Y side, a conducting wire 30Ba provided on a corner on the + X side and the + Y side, and a corner on the −X side and the −Y side. A conductive wire 30Ab provided at the corner, and a conductive wire 30Bb provided at the corner on the + X side and the −Y side.

なお、各起磁力発生領域20において導線30Aa、30Ba、30Ab、30Bbを特定する場合は、次のとおり符号を付すこととする。例えば、領域21においては、導線31Aa、31Ba、31Ab、31Bbとする。また例えば、領域22においては、導線32Aa、32Ba、32Ab、32Bbとする。領域23〜領域26についても同様である。   In addition, when specifying conducting wire 30Aa, 30Ba, 30Ab, 30Bb in each magnetomotive force generation | occurrence | production area | region 20, suppose that a code | symbol is attached | subjected as follows. For example, in the region 21, the conductive wires 31Aa, 31Ba, 31Ab, and 31Bb are used. Further, for example, in the region 22, the conducting wires are 32Aa, 32Ba, 32Ab, and 32Bb. The same applies to the regions 23 to 26.

本実施形態の磁界発生部において、基準となる電流をIとすると、各導線30に流れる電流は以下のとおりとなる。すなわち、導線30AaにはI×(cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30BaにはI×(cos(π×k/3)−sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30AbにはI×(−cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れ、導線30Bbには−I×(cos(π×k/3)+sin(π×k/3))で求められる電流が流れる。   In the magnetic field generation unit of the present embodiment, when the reference current is I, the current flowing through each conductive wire 30 is as follows. That is, a current obtained by I × (cos (π × k / 3) + sin (π × k / 3)) flows through the conductor 30Aa, and I × (cos (π × k / 3) −sin through the conductor 30Ba. (Π × k / 3)) flows, and the conductor 30Ab flows with the current calculated by I × (−cos (π × k / 3) + sin (π × k / 3)), and the conductor 30Bb Current flowing through −I × (cos (π × k / 3) + sin (π × k / 3)) flows.

以上のように構成される第2の実施形態の磁界発生部12Bにおいても第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   The magnetic field generator 12B of the second embodiment configured as described above also has the same operational effects as the first embodiment.

〔第3の実施形態〕
第1の実施形態の磁界発生部12Aでは起磁力発生領域20の角部及び辺部のそれぞれに導線30を配していたが、第3の実施形態の磁界発生部12Cでは、図9に示されるように、隣り合う起磁力発生領域20の境界部において隣接する導線30同士が融合導線300として一つに融合されている。なお、第3の実施形態において、第1の実施形態と同様の機能部品については、第1の実施形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
In the magnetic field generator 12A of the first embodiment, the conducting wires 30 are arranged at the corners and sides of the magnetomotive force generating region 20, but the magnetic field generator 12C of the third embodiment is shown in FIG. As shown, adjacent conductors 30 at the boundary between adjacent magnetomotive force generation regions 20 are fused together as a fusion conductor 300. In the third embodiment, the same functional parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の起磁力発生領域20における起磁力の回転角度は第1の実施形態と同じである。すなわち、領域21から領域26はX方向に沿って配列されておりハルバッハ配列を構成している。   The rotation angle of the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region 20 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the region 21 to the region 26 are arranged along the X direction to form a Halbach array.

領域22について見ると、導線30は領域21との境界部である−X側かつ+Y側の角部に設けられた融合導線312aと、領域23との境界部である+X側かつ+Y側の角部に設けられた融合導線323aと、領域21との境界部である−X側かつ−Y側の角部に設けられた融合導線312bと、領域23との境界部である+X側かつ−Y側の角部に設けられた融合導線323bと、を有している。   Looking at the region 22, the lead wire 30 is a corner of the fusion lead wire 312 a provided at the −X side and + Y side corner which is the boundary portion with the region 21, and the + X side and + Y side corner which is the boundary portion with the region 23. The fusion conductor 323a provided at the portion, the fusion conductor 312b provided at the corner on the −X side and −Y side that is the boundary between the region 21 and the + X side and −Y that is the boundary between the region 23 And a fusion conducting wire 323b provided at the corner portion on the side.

また、領域22における導線30は+Y側の辺部中央に設けられた導線32Saと、−Y側の辺部中央に設けられた導線32Sbと、領域21との境界部である−X側の辺部中央に設けられた融合導線312sと、領域23との境界部である+X側の辺部中央に設けられた融合導線323sと、を有している。   Further, the conductive wire 30 in the region 22 is a side on the −X side that is a boundary portion between the conductive wire 32Sa provided in the center of the side on the + Y side, the conductive wire 32Sb provided in the center on the −Y side, and the region 21. A fusion conducting wire 312 s provided at the center of the part and a fusion conducting wire 323 s provided at the center of the side on the + X side which is a boundary part with the region 23.

なお、各起磁力発生領域20における導線30を特定する場合は、次のとおり符号を付すこととする。例えば、領域26と領域21との境界部における融合導線300は、+Y側から融合導線361a、361s、361bとする。また例えば、領域23と領域24との境界部における融合導線300は、+Y側から融合導線334a、334s、334bとする。他の領域との境界部についても同様である。   In addition, when specifying the conducting wire 30 in each magnetomotive force generation area | region 20, suppose that a code | symbol is attached | subjected as follows. For example, the fusion conducting wire 300 at the boundary between the region 26 and the region 21 is assumed to be the fusion conducting wires 361a, 361s, and 361b from the + Y side. For example, the fusion conducting wire 300 at the boundary between the region 23 and the region 24 is assumed to be the fusion conducting wires 334a, 334s, and 334b from the + Y side. The same applies to the boundary with other regions.

また例えば、領域21の+Y側及び−Y側の辺部中央の導線30は、それぞれ導線31Sa、31Sbとし、領域23の+Y側及び−Y側の辺部中央の導線30は、それぞれ導線33Sa、33Sbとする。領域24〜領域26についても同様である。   Further, for example, the conductors 30 at the center of the side on the + Y side and −Y side of the region 21 are the conductors 31Sa and 31Sb, respectively, and the conductors 30 at the center of the side on the + Y side and −Y side of the region 23 are the conductors 33Sa, respectively. 33Sb. The same applies to the regions 24 to 26.

ここで、本実施形態の融合導線300には、境界部を跨いで隣接する各導線30を融合しない場合(図7参照)における、隣接する各導線30の和の電流が供給される。すなわち、基準となる電流をIとし、起磁力が0度(θ=0)となる領域21を基準位置とすると、領域21から+X側にk番目の起磁力発生領域20とk+1番目の起磁力発生領域20との境界部における融合導線300に流れる電流は次のとおりとなる。   Here, the combined current 300 of the present embodiment is supplied with the sum of currents of the adjacent conductors 30 when the adjacent conductors 30 are not fused across the boundary (see FIG. 7). That is, assuming that the reference current is I and the region 21 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position, the kth magnetomotive force generation region 20 and the k + 1th magnetomotive force from the region 21 to the + X side. The current flowing in the fusion conducting wire 300 at the boundary with the generation region 20 is as follows.

+Y側の角部における融合導線300には、I×(cos(π×k/3)−sin(π×k/3)+cos(π×(k+1)/3)+sin(π×(k+1)/3))で求められる電流が流れる。   The fusion conducting wire 300 at the corner on the + Y side has I × (cos (π × k / 3) −sin (π × k / 3) + cos (π × (k + 1) / 3) + sin (π × (k The current required in +1) / 3)) flows.

また、−Y側の角部における融合導線300には、I×(−cos(π×k/3)−sin(π×k/3)−cos(π×(k+1)/3)+sin(π×(k+1)/3))で求められる電流が流れる。   Further, the fusion conducting wire 300 at the corner on the −Y side has I × (−cos (π × k / 3) −sin (π × k / 3) −cos (π × (k + 1) / 3) + sin. The current obtained by (π × (k + 1) / 3)) flows.

さらに、Y方向中央の辺部における融合導線300には、I×(−sin(π×k/3)+sin(π×(k+1)/3))で求められる電流が流れる。   Furthermore, a current obtained by I × (−sin (π × k / 3) + sin (π × (k + 1) / 3)) flows through the fusion conducting wire 300 at the central portion in the Y direction.

なお、領域21から+X側にk番目の起磁力発生領域20における導線30SaにはI×cos(π×k/3)で求められる電流が流れ、導線30Sbには−I×cos(π×k/3)で求められる電流が流れる。   Note that a current obtained by I × cos (π × k / 3) flows through the conductor 30Sa in the kth magnetomotive force generation region 20 from the region 21 to the + X side, and −I × cos (π × k) through the conductor 30Sb. / 3) The electric current calculated | required flows.

ところで、本実施形態では隣接する起磁力発生領域20同士で起磁力の方向が対称となる場合、当該隣接する起磁力発生領域20同士の境界部における融合導線300を省略することができる。すなわち、本実施形態においては、領域22及び領域23の境界部の融合導線300である融合導線323a、323s、323bを省略することができる。また、領域25及び領域26の境界部の融合導線300である融合導線356a、356s、356bを省略することができる。   By the way, in this embodiment, when the direction of the magnetomotive force becomes symmetrical between the adjacent magnetomotive force generation regions 20, the fusion conducting wire 300 at the boundary portion between the adjacent magnetomotive force generation regions 20 can be omitted. That is, in this embodiment, the fusion conducting wires 323a, 323s, and 323b, which are the fusion conducting wires 300 at the boundary between the region 22 and the region 23, can be omitted. Moreover, the fusion conducting wires 356a, 356s, and 356b, which are the fusion conducting wires 300 at the boundary between the region 25 and the region 26, can be omitted.

図10及び図11に本実施形態の磁界発生部12Cの斜視図であって、一部を切り欠いた場合の断面状態を示す。図10に示されるように、円環状に配置したリッツ線で形成したコイル群により形成するこができる。また、図11に示されるように、短形状に配置したコイル群により形成するこができる。電流値の等しい導線を共通化することにより装置を簡素化することができる。なお、図10及び図11では供給される電流が0となるリッツ線は省略されている。   10 and 11 are perspective views of the magnetic field generator 12C of the present embodiment, showing a cross-sectional state when a part is cut away. As shown in FIG. 10, it can be formed by a coil group formed of litz wires arranged in an annular shape. Moreover, as shown in FIG. 11, it can be formed by a coil group arranged in a short shape. The device can be simplified by sharing the conductors having the same current value. In FIG. 10 and FIG. 11, the litz wire where the supplied current is 0 is omitted.

本実施形態ではハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数を6とした(n=6)がこれに限らない。本実施形態の磁界発生部12Cの構成において、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をnとした場合、基準となる電流をIとし、起磁力が0度(θ=0)となる領域21を基準位置とすると、導線30に供給する電流は次のとおりとなる。   In the present embodiment, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is 6 (n = 6), but is not limited thereto. In the configuration of the magnetic field generator 12C of the present embodiment, when the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, the reference current is I, and the region 21 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0). Is a reference position, the current supplied to the conducting wire 30 is as follows.

まず、領域21から+X側にk番目の起磁力発生領域20とk+1番目の起磁力発生領域20との境界部における融合導線300に流れる電流は次のとおりとなる。   First, the current flowing through the fusion conducting wire 300 at the boundary between the kth magnetomotive force generation region 20 and the (k + 1) th magnetomotive force generation region 20 from the region 21 to the + X side is as follows.

+Y側の角部における融合導線300には、I×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n)+cos(2π×(k+1)/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   The fusion conducting wire 300 at the corner on the + Y side has I × (cos (2π × k / n) −sin (2π × k / n) + cos (2π × (k + 1) / n) + sin (2π × (k The current obtained in +1) / n)) flows.

また、−Y側の角部における融合導線300には、I×(−cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n)−cos(2π×(k+1)/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   Further, the fusion conducting wire 300 at the corner on the −Y side has I × (−cos (2π × k / n) −sin (2π × k / n) −cos (2π × (k + 1) / n) + sin. A current obtained by (2π × (k + 1) / n)) flows.

さらに、Y方向中央の辺部における融合導線300には、I×(−sin(2π×k/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   Furthermore, a current obtained by I × (−sin (2π × k / n) + sin (2π × (k + 1) / n)) flows through the fusion conducting wire 300 at the central portion in the Y direction.

なお、領域21から+X側にk番目の起磁力発生領域20における導線30SaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線30Sbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   A current obtained from I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 30Sa in the k-th magnetomotive force generation region 20 from the region 21 to the + X side, and −I × cos (2π × k) through the conductor 30Sb. / N) flows the current required.

以上のように構成される第3の実施形態の磁界発生部12Cにおいても第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。そして、本実施形態によれば、起磁力発生領域20に配置する導線30の数を低減させることができる。   The magnetic field generation unit 12C of the third embodiment configured as described above also has the same operational effects as the first embodiment. And according to this embodiment, the number of the conducting wires 30 arrange | positioned in the magnetomotive force generation area | region 20 can be reduced.

なお、本実施形態の磁界発生部12Cの構成によれば、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数nが偶数の場合には、ハルバッハ配列は対称性を有する。そのため、図11に示されるように、リッツ線の束を折り返すことで磁界発生部12Cを形成することができる。図11の場合、導線33Saと導線32Saを、導線33Sbと導線32Sbを、導線34Saと導線31Saを、導線34Sbと導線31Sbを、導線35Saと導線36Saを、導線35Sbと導線36Sbを、それぞれ1本にまとめることができる。また、融合導線334aと融合導線312aを、融合導線334sと融合導線312sを、融合導線334bと融合導線312bを、それぞれ1本にまとめることができる。さらに、融合導線345aと融合導線361aを、融合導線345sと融合導線361sを、融合導線345bと融合導線361bを、それぞれ1本にまとめることができる。   According to the configuration of the magnetic field generation unit 12C of the present embodiment, the Halbach array has symmetry when the number n of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is an even number. Therefore, as shown in FIG. 11, the magnetic field generation unit 12 </ b> C can be formed by folding a litz wire bundle. In the case of FIG. 11, the conductor 33Sa and the conductor 32Sa, the conductor 33Sb and the conductor 32Sb, the conductor 34Sa and the conductor 31Sa, the conductor 34Sb and the conductor 31Sb, the conductor 35Sa and the conductor 36Sa, the conductor 35Sb and the conductor 36Sb, respectively. Can be summarized. Further, the fusion conducting wire 334a and the fusion conducting wire 312a, the fusion conducting wire 334s and the fusion conducting wire 312s, and the fusion conducting wire 334b and the fusion conducting wire 312b can be combined into one. Further, the fusion conducting wire 345a and the fusion conducting wire 361a, the fusion conducting wire 345s and the fusion conducting wire 361s, and the fusion conducting wire 345b and the fusion conducting wire 361b can be combined into one.

〔第4の実施形態〕
第4の実施形態の磁界発生部12Dは、起磁力発生領域20における導線40の配列が第1の実施形態の磁界発生部12Aの導線30と相違する。図12に示されるように、本実施形態は、複数の起磁力発生領域20をX方向に沿って配置することにより、ハルバッハ配列を構成することが可能である。そして本実施形態では、起磁力発生領域20の各角部に導線40を配置すると共に、辺部に沿って5本の導線40を並べて配置している。すなわち、本実施形態は起磁力発生領域20を構成する断面に交差する方向であり、かつ起磁力発生領域20を囲むように24本の導線40が配置されている。
[Fourth Embodiment]
The magnetic field generator 12D of the fourth embodiment is different from the conductors 30 of the magnetic field generator 12A of the first embodiment in the arrangement of the conductors 40 in the magnetomotive force generation region 20. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, a Halbach array can be configured by arranging a plurality of magnetomotive force generation regions 20 along the X direction. And in this embodiment, while arrange | positioning the conducting wire 40 at each corner | angular part of the magnetomotive force generation area | region 20, the 5 conducting wires 40 are arranged along the side part. That is, in the present embodiment, 24 conductors 40 are arranged so as to intersect the cross section constituting the magnetomotive force generation region 20 and surround the magnetomotive force generation region 20.

具体的に導線40は−X側かつ+Y側の角部に設けられた導線40Aaと、+X側かつ+Y側の角部に設けられた導線40Baと、−X側かつ−Y側の角部に設けられた導線40Abと、+X側かつ−Y側の角部に設けられた導線40Bbと、を有している。   Specifically, the conductive wire 40 has a conductive wire 40Aa provided at the corner on the −X side and the + Y side, a conductive wire 40Ba provided at the corner on the + X side and the + Y side, and a corner on the −X side and the −Y side. Conductive wire 40Ab provided and conductive wire 40Bb provided at the corners on the + X side and the −Y side.

また、導線40は+Y側の辺部に設けられた5本の導線40Saと、−Y側の辺部に設けられた5本の導線40Sbと、−X側の辺部に設けられた5本の導線40Asと、+X側の辺部に設けられた5本の導線40Bsと、を有している。   The conductive wire 40 includes five conductive wires 40Sa provided on the + Y side, five conductive wires 40Sb provided on the −Y side, and five provided on the −X side. Lead wire 40As and five lead wires 40Bs provided on the side on the + X side.

そして、本実施形態では、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をn、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線40に流れる電流は以下のとおりとなる。   In the present embodiment, when the reference current is I, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, and the magnetomotive force generation region 20 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position. The currents flowing in the respective conductive wires 40 of the kth magnetomotive force generation region 20 on the + X side from the reference position are as follows.

すなわち、角部においては、導線40AaにはI×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線40BaにはI×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線40AbにはI×(−cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線40Bbには−I×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れる。   That is, at the corner, a current obtained by I × (cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 40Aa, and I × (cos (2π × k) through the conductor 40Ba. / N) −sin (2π × k / n)) flows, and the current obtained by I × (−cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 40Ab. The electric current calculated | required by -I * (cos (2 (pi) * k / n) + sin (2 (pi) * k / n)) flows into conducting wire 40Bb.

また辺部においては、導線40SaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線40Sbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線40AsにはI×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線40Bsには−I×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   In the side portion, a current obtained by I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 40Sa, and a current obtained by −I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 40Sb. A current obtained by I × sin (2π × k / n) flows through 40 As, and a current obtained by −I × sin (2π × k / n) flows through the conductive wire 40 Bs.

本実施形態の磁界発生部12Dによれば、起磁力を発生させる導線40の数が、第1の実施形態の導線30よりも多いため、第1の実施形態よりも大きな起磁力を発生させることができる。   According to the magnetic field generator 12D of the present embodiment, the number of the conductive wires 40 that generate the magnetomotive force is larger than that of the conductive wire 30 of the first embodiment, and therefore a larger magnetomotive force than that of the first embodiment is generated. Can do.

〔第5の実施形態〕
第4の実施形態の磁界発生部12Dでは起磁力発生領域20の角部及び辺部のそれぞれに導線40を配していたが、第5の実施形態の磁界発生部12Eでは、図13に示すように、隣り合う起磁力発生領域20の境界部において隣接する導線40同士が融合導線400として一つに融合されている。なお、第5の実施形態において、第4の実施形態と同様の機能部品については、第4の実施形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
In the magnetic field generator 12D of the fourth embodiment, the conductive wires 40 are arranged at the corners and sides of the magnetomotive force generating region 20, but the magnetic field generator 12E of the fifth embodiment is shown in FIG. As described above, adjacent conductors 40 at the boundary portion between adjacent magnetomotive force generation regions 20 are fused together as a fusion conductor 400. Note that in the fifth embodiment, functional components similar to those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as in the fourth embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20と、k+1番目の起磁力発生領域20との境界部に次の融合導線400を有している。   In this embodiment, when the magnetomotive force generation region 20 in which the magnetomotive force is 0 degree (θ = 0) is set as the reference position, the kth magnetomotive force generation region 20 and the (k + 1) th magnetomotive force generation from the reference position to the + X side. The next fusion conducting wire 400 is provided at the boundary with the region 20.

すなわち、k番目の起磁力発生領域20における導線40として、k−1番目の起磁力発生領域20との境界部である−X側かつ+Y側の角部に設けられた融合導線40Uaと、k+1番目の起磁力発生領域20との境界部である+X側かつ+Y側の角部に設けられた融合導線40Vaと、k−1番目の起磁力発生領域20との境界部である−X側かつ−Y側の角部に設けられた融合導線40Ubと、k+1番目の起磁力発生領域20との境界部である+X側かつ−Y側の角部に設けられた融合導線40Vbと、を有している。   That is, as the conductive wire 40 in the kth magnetomotive force generation region 20, the fusion conductive wire 40Ua provided at the corner on the −X side and the + Y side that is a boundary with the k−1th magnetomotive force generation region 20, and k + 1 The fusion conductor 40Va provided at the corner of the + X side and the + Y side that is the boundary with the th magnetomotive force generation region 20, and the −X side that is the boundary between the k−1th magnetomotive force generation region 20 and A fusion conducting wire 40Ub provided at a corner on the −Y side, and a fusion conducting wire 40Vb provided at a corner on the + X side and the −Y side that is a boundary between the k + 1-th magnetomotive force generation region 20; ing.

また、k番目の起磁力発生領域20における導線40は+Y側の辺部に設けられた5本の導線40Saと、−Y側の辺部に設けられた5本の導線40Sbと、k−1番目の起磁力発生領域20との境界部である−X側の辺部に設けられた5本の融合導線40Usと、k+1番目の起磁力発生領域20との境界部である+X側の辺部に設けられた5本の融合導線40Vsと、を有している。   Further, the conductor 40 in the k-th magnetomotive force generation region 20 includes five conductors 40Sa provided on the + Y side, five conductors 40Sb provided on the −Y side, and k−1. + X side side part which is a boundary part between five fusion conducting wires 40Us provided on the side part on the −X side which is the boundary part with the 20th magnetomotive force generation area 20 and the k + 1th magnetomotive force generation area 20 And 5 fusion conductors 40Vs provided in the.

そして、本実施形態では、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をn、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20とk+1番目の起磁力発生領域20との境界部における融合導線400に流れる電流は次のとおりとなる。   In the present embodiment, when the reference current is I, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, and the magnetomotive force generation region 20 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position. The current flowing through the fusion conducting wire 400 at the boundary between the k-th magnetomotive force generation region 20 and the (k + 1) -th magnetomotive force generation region 20 on the + X side from the reference position is as follows.

+Y側の角部における融合導線400(40Va)には、I×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n)+cos(2π×(k+1)/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   The fusion conductor 400 (40Va) at the corner on the + Y side has I × (cos (2π × k / n) −sin (2π × k / n) + cos (2π × (k + 1) / n) + sin (2π X (k + 1) / n)).

また、−Y側の角部における融合導線400(40Vb)には、I×(−cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n)−cos(2π×(k+1)/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   Further, the fusion conducting wire 400 (40 Vb) at the corner on the −Y side has I × (−cos (2π × k / n) −sin (2π × k / n) −cos (2π × (k + 1) / n) + sin (2π × (k + 1) / n)) flows.

さらに、Y方向の辺部における5本の融合導線400(40Vs)には、それぞれ、I×(−sin(2π×k/n)+sin(2π×(k+1)/n))で求められる電流が流れる。   Furthermore, each of the five fused conductors 400 (40 Vs) in the Y-direction side has a current obtained by I × (−sin (2π × k / n) + sin (2π × (k + 1) / n)). Flowing.

なお、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20における導線40SaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線40Sbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   Note that a current obtained by I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 40Sa in the k-th magnetomotive force generation region 20 on the + X side from the reference position, and −I × cos (2π × k) through the conductor 40Sb. / N) flows the current required.

以上のように構成される第5の実施形態の磁界発生部12Eにおいても第4の実施形態と同様の作用効果を奏する。そして、本実施形態によれば、起磁力発生領域20に配置する導線40の数を低減させることができる。   The magnetic field generation unit 12E of the fifth embodiment configured as described above also has the same operational effects as the fourth embodiment. And according to this embodiment, the number of the conducting wires 40 arrange | positioned in the magnetomotive force generation area | region 20 can be reduced.

〔第6の実施形態〕
第6の実施形態の磁界発生部12Fは、起磁力発生領域20における導線50の配列が第1の実施形態の磁界発生部12Aの導線30と相違する。図14及び図15に示されるように、本実施形態では、起磁力発生領域20の各角部及び辺部に導線50を配置すると共に、起磁力発生領域20の断面内部にも複数の導線50を並べて配置している。
[Sixth Embodiment]
The magnetic field generator 12F of the sixth embodiment is different from the conductors 30 of the magnetic field generator 12A of the first embodiment in the arrangement of the conductors 50 in the magnetomotive force generating region 20. As shown in FIG. 14 and FIG. 15, in the present embodiment, the conductor 50 is arranged at each corner and side of the magnetomotive force generation region 20, and a plurality of conductors 50 are also provided inside the cross section of the magnetomotive force generation region 20. Are arranged side by side.

具体的に導線50は−X側かつ+Y側の角部に設けられた導線50Aaと、+X側かつ+Y側の角部に設けられた導線50Baと、−X側かつ−Y側の角部に設けられた導線50Abと、+X側かつ−Y側の角部に設けられた導線50Bbと、を有している。   Specifically, the lead wire 50 has a lead wire 50Aa provided at a corner portion on the −X side and the + Y side, a lead wire 50Ba provided at a corner portion on the + X side and the + Y side, and a corner portion on the −X side and the −Y side. Conductive wire 50Ab provided and conductive wire 50Bb provided at the corners on the + X side and the −Y side.

また、導線50は起磁力発生領域20の角部を結ぶ対角線上に配置され、角部の導線50Aaを最寄りとする複数の導線50c1と、角部の導線50Baを最寄りとする複数の導線50c2と、角部の導線50Abを最寄りとする複数の導線50c3と、角部の導線50Bbを最寄りとする複数の導線50c4と、を有している。   The conductor 50 is disposed on a diagonal line connecting the corners of the magnetomotive force generation region 20, and includes a plurality of conductors 50c1 that are closest to the corner conductor 50Aa and a plurality of conductors 50c2 that are closest to the corner conductor 50Ba. , A plurality of conductors 50c3 that are closest to the corner conductor 50Ab, and a plurality of conductors 50c4 that are closest to the corner conductor 50Bb.

さらに、本実施形態では、角部を結ぶ対角線に挟まれた場所に導線50が配置されている。すなわち、導線50は、導線50Aa及び導線50c1と導線50Ba及び導線50c2との間に配置された複数の導線50Saと、導線50Ab及び導線50c3と導線50Bb及び導線50c4との間に配置された複数の導線50Sbと、導線50Aa及び導線50c1と導線50Ab及び導線50c3との間に配置された複数の導線50Asと、導線50Ba及び導線50c2と導線50Bb及び導線50c4との間に配置された複数の導線50Bsと、を有している。   Furthermore, in this embodiment, the conducting wire 50 is arrange | positioned in the place pinched | interposed into the diagonal line which connects a corner | angular part. That is, the conducting wire 50 includes a plurality of conducting wires 50Sa arranged between the conducting wires 50Aa and 50c1 and the conducting wires 50Ba and 50c2, and a plurality of conducting wires 50Ab and 50c3, and a plurality of conducting wires 50Bb and 50c4. Conductor 50Sb, a plurality of conductors 50As disposed between conductor 50Aa and conductor 50c1, conductor 50Ab and conductor 50c3, and a plurality of conductors 50Bs disposed between conductor 50Ba and conductor 50c2, conductor 50Bb and conductor 50c4. And have.

本実施形態において起磁力発生領域20に設けられた導線50は、X方向及びY方向に奇数本ずつ(図14参照)、X方向及びY方向に偶数本ずつ(図15参照)配置することができる。ただし、導線50は、X方向及びY方向の少なくともいずれかに対をなす必要がある。そのため、図14に示されるように、X方向及びY方向に奇数本ずつ配置する場合は、起磁力発生領域20の中心部に導線50は配置されない。   In the present embodiment, the conductive wires 50 provided in the magnetomotive force generation region 20 are arranged in odd numbers in the X direction and Y direction (see FIG. 14) and in even numbers in the X direction and Y direction (see FIG. 15). it can. However, the conducting wire 50 needs to be paired in at least one of the X direction and the Y direction. Therefore, as shown in FIG. 14, when an odd number is arranged in the X direction and the Y direction, the conducting wire 50 is not arranged in the central portion of the magnetomotive force generation region 20.

そして、本実施形態では、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をn、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線40に流れる電流は以下のとおりとなる。   In the present embodiment, when the reference current is I, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, and the magnetomotive force generation region 20 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position. The currents flowing in the respective conductive wires 40 of the kth magnetomotive force generation region 20 on the + X side from the reference position are as follows.

すなわち、角部においては、導線50AaにはI×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線50BaにはI×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線50AbにはI×(−cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線50Bbには−I×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れる。   That is, at the corner, a current obtained by I × (cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 50Aa, and I × (cos (2π × k) through the conductor 50Ba. / N) −sin (2π × k / n)) flows, and the electric current obtained by I × (−cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 50Ab. The electric current calculated | required by -I * (cos (2 (pi) * k / n) + sin (2 (pi) * k / n)) flows into conducting wire 50Bb.

また対角線に挟まれた場所において、導線50SaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線50Sbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線50AsにはI×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線50Bsには−I×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   Further, at a location sandwiched between diagonal lines, a current obtained by I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 50Sa, and a current obtained by −I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 50Sb. The electric current calculated | required by I * sin (2 (pi) * k / n) flows into the conducting wire 50As, and the electric current calculated | required by -I * sin (2 (pi) * k / n) flows into the conducting wire 50Bs.

本実施形態の磁界発生部12Fによれば、起磁力を発生させる導線50の数が、第1の実施形態の導線30や第3の実施形態の導線40の数よりも多いため、第1及び第3の実施形態よりも大きな起磁力を発生させることができる。特に本実施形態では、他の実施形態と比べて、起磁力発生領域20の表面(+Y側の辺)付近における磁界の歪みが軽減される。なお、第4の実施形態と同様に、隣接する起磁力発生領域20の境界部において、起磁力発生領域20を跨いで隣接する導線50同士を融合させてもよい。   According to the magnetic field generator 12F of the present embodiment, the number of the conductive wires 50 that generate magnetomotive force is larger than the number of the conductive wires 30 of the first embodiment and the conductive wires 40 of the third embodiment. A magnetomotive force larger than that of the third embodiment can be generated. In particular, in this embodiment, the distortion of the magnetic field in the vicinity of the surface of the magnetomotive force generation region 20 (side on the + Y side) is reduced as compared with the other embodiments. Similar to the fourth embodiment, adjacent conductors 50 may be fused across the magnetomotive force generation region 20 at the boundary between the adjacent magnetomotive force generation regions 20.

〔第7の実施形態〕
第7の実施形態の磁界発生部12Gは、起磁力発生領域20における導線60の配列が第6の実施形態の導線50と同様であるが、第6の実施形態の磁界発生部12Fとは電流の供給方法が相違する。
[Seventh Embodiment]
The magnetic field generator 12G of the seventh embodiment has the same arrangement of the conductors 60 in the magnetomotive force generation region 20 as that of the conductors 50 of the sixth embodiment, but is different from the magnetic field generator 12F of the sixth embodiment in current. The supply method is different.

図16及び図18に示されるように、本実施形態の導線60はX方向中央より−X側かつY方向中央より+Y側に設けられた複数の導線60Aaと、X方向中央より+X側かつY方向中央より+Y側に設けられた複数の導線60Baと、X方向中央より−X側かつY方向中央より−Y側に設けられた複数の導線60Abと、X方向中央より+X側かつY方向中央より−Y側に設けられた複数の導線60Bbと、を有している。   As shown in FIGS. 16 and 18, the conducting wire 60 of this embodiment includes a plurality of conducting wires 60 </ b> Aa provided on the −X side from the X direction center and on the + Y side from the Y direction center, and on the + X side and Y from the X direction center. A plurality of conductors 60Ba provided on the + Y side from the center in the direction, a plurality of conductors 60Ab provided on the −X side from the center in the X direction and on the −Y side from the center in the Y direction, and the center in the + X side and the Y direction from the center in the X direction. And a plurality of conductive wires 60Bb provided on the -Y side.

ここで、本実施形態において起磁力発生領域20に設けられる導線60は、X方向及びY方向に奇数本ずつ(図16参照)、X方向及びY方向に偶数本ずつ(図18参照)配置することができる。ただし、導線60は、X方向及びY方向の少なくともいずれかに対をなす必要がある。そのため、図16に示されるように、X方向及びY方向に奇数本ずつ配置する場合は、起磁力発生領域20の中心部に導線60は配置されない。   Here, in the present embodiment, the conductive wires 60 provided in the magnetomotive force generating region 20 are arranged in odd numbers in the X direction and Y direction (see FIG. 16) and in even numbers in the X direction and Y direction (see FIG. 18). be able to. However, the conducting wire 60 needs to be paired in at least one of the X direction and the Y direction. Therefore, as shown in FIG. 16, when odd numbers are arranged in the X direction and the Y direction, the conducting wire 60 is not arranged in the central portion of the magnetomotive force generation region 20.

また、導線60をX方向及びY方向に奇数本ずつ配置する場合、X方向中央に配置されてX方向に対を成さない導線60、及びY方向中央に配置されてY方向に対を成さない導線60が存在することになる。すなわち、図16に示されるように、導線60は、導線60Aaと導線60Baとの間に配置された複数の導線60Daと、導線60Abと導線60Bbとの間に配置された複数の導線60Dbと、導線60Aaと導線60Abとの間に配置された複数の導線60Adと、導線60Baと導線60Bbとの間に配置された複数の導線60Bdと、を有している。   When odd-numbered conductors 60 are arranged in the X and Y directions, the conductors 60 are arranged in the center of the X direction and do not form a pair in the X direction, and are arranged in the center of the Y direction and form a pair in the Y direction. There will be a conductive wire 60 that is not. That is, as shown in FIG. 16, the conducting wire 60 includes a plurality of conducting wires 60Da disposed between the conducting wires 60Aa and 60Ba, a plurality of conducting wires 60Db disposed between the conducting wires 60Ab and 60Bb, There are a plurality of conductors 60Ad disposed between the conductors 60Aa and 60Ab, and a plurality of conductors 60Bd disposed between the conductors 60Ba and 60Bb.

ここで、本実施形態では、X方向及びY方向に奇数本ずつ導線60を配置した場合、導線60Aa、導線60Da及び導線60Baの束と、導線60Ab、導線60Db及び導線60Bbの束とでX方向の起磁力を発生させている(図17(A)参照)。また、導線60Aa、導線60Ad及び導線60Abの束と、導線60Ba、導線60Bd及び導線60Bbの束とでY方向の起磁力を発生させている(図17(B)参照)。   Here, in this embodiment, when the odd number of conductors 60 are arranged in the X direction and the Y direction, the bundle of the conductor 60Aa, the conductor 60Da and the conductor 60Ba and the bundle of the conductor 60Ab, the conductor 60Db and the conductor 60Bb are in the X direction. Magnetomotive force is generated (see FIG. 17A). Further, a magnetomotive force in the Y direction is generated by the bundle of the conducting wire 60Aa, the conducting wire 60Ad, and the conducting wire 60Ab and the bundle of the conducting wire 60Ba, the conducting wire 60Bd, and the conducting wire 60Bb (see FIG. 17B).

また、X方向及びY方向に偶数本ずつ導線60を配置した場合、導線60Aa及び導線60Baの束と、導線60Ab及び導線60Bbの束とでX方向の起磁力を発生させている(図19(A)参照)。また、導線60Aa及び導線60Abの束と、導線60Ba及び導線60Bbの束とでY方向の起磁力を発生させている(図19(B)参照)。   Further, when even number of conductors 60 are arranged in the X direction and the Y direction, magnetomotive force in the X direction is generated by the bundle of the conductors 60Aa and 60Ba and the bundle of the conductors 60Ab and 60Bb (FIG. 19 ( A)). Further, a magnetomotive force in the Y direction is generated by the bundle of the conducting wires 60Aa and 60Ab and the bundle of the conducting wires 60Ba and 60Bb (see FIG. 19B).

以上、本実施形態の起磁力発生領域20における起磁力は、これらX方向の起磁力及びY方向の起磁力の合成とみなすことができる。したがって各導線60に供給される電流は各方向の起磁力を発生させるために供給した電流の合成値とみなすことができる。   As described above, the magnetomotive force in the magnetomotive force generation region 20 of the present embodiment can be regarded as a combination of the magnetomotive force in the X direction and the magnetomotive force in the Y direction. Therefore, the current supplied to each conducting wire 60 can be regarded as a combined value of the currents supplied to generate the magnetomotive force in each direction.

つまり、本実施形態では、基準となる電流をIとし、ハルバッハ配列における単位当たりの起磁力の数をn、起磁力が0度(θ=0)となる起磁力発生領域20を基準位置とすると、基準位置から+X側にk番目の起磁力発生領域20の各導線40に流れる電流は以下のとおりとなる。   That is, in this embodiment, when the reference current is I, the number of magnetomotive forces per unit in the Halbach array is n, and the magnetomotive force generation region 20 where the magnetomotive force is 0 degrees (θ = 0) is the reference position. The currents flowing in the respective conductive wires 40 of the kth magnetomotive force generation region 20 on the + X side from the reference position are as follows.

すなわち、導線60AaにはI×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線60BaにはI×(cos(2π×k/n)−sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線60AbにはI×(−cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れ、導線60Bbには−I×(cos(2π×k/n)+sin(2π×k/n))で求められる電流が流れる。   That is, a current obtained by I × (cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows through the conductor 60Aa, and I × (cos (2π × k / n) −sin through the conductor 60Ba. (2π × k / n)) flows, and the current obtained by I × (−cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows in the conductor 60Ab, and the conductor 60Bb Current flowing through −I × (cos (2π × k / n) + sin (2π × k / n)) flows.

なお、X方向及びY方向に奇数本ずつ導線60を配置した場合(図16参照)においては、導線60DaにはI×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線60Dbには−I×cos(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線60AdにはI×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れ、導線60Bdには−I×sin(2π×k/n)で求められる電流が流れる。   In the case where the odd number of conductors 60 are arranged in the X direction and the Y direction (see FIG. 16), the current obtained by I × cos (2π × k / n) flows through the conductor 60Da, and the conductor 60Db passes through the conductor 60Db. A current obtained by −I × cos (2π × k / n) flows, a current obtained by I × sin (2π × k / n) flows through the conductor 60Ad, and −I × sin (2π × 2) through the conductor 60Bd. The current required by k / n) flows.

本実施形態の磁界発生部12Gによれば、起磁力を発生させる導線60の数が、第1の実施形態の導線30や第3の実施形態の導線40の数よりも多いため、第1及び第3の実施形態よりも大きな起磁力を発生させることができる。なお、第4の実施形態と同様に、隣接する起磁力発生領域20の境界部において、起磁力発生領域20を跨いで隣接する導線60同士を融合させてもよい。   According to the magnetic field generator 12G of the present embodiment, the number of the conductive wires 60 that generate magnetomotive force is larger than the number of the conductive wires 30 of the first embodiment and the conductive wires 40 of the third embodiment. A magnetomotive force larger than that of the third embodiment can be generated. Similar to the fourth embodiment, adjacent conductors 60 may be fused across the magnetomotive force generation region 20 at the boundary between adjacent magnetomotive force generation regions 20.

〔まとめ〕
以上説明した第1の実施形態から第7の実施形態に係る磁界発生部12A、12B、12C、12D、12E、12F、12Gは、電磁調理器に限らず、産業用ヒータ等の大容量誘導加熱装置に適用することができる。また、電磁誘導によって電気エネルギー(電力)を伝達する給電装置(充電装置)等、各種の機器に適用することができる。各実施形態によれば、エネルギーを伝達するための磁場を効率よく形成できるので、エネルギー伝達の効率向上を図ることができる。この際、磁界発生部の周囲に漏れる磁束を抑制できるので、エネルギー損失を抑制できると共に、周囲に漏れた磁束を抑制するための遮蔽部材を簡略化できる。
[Summary]
The magnetic field generators 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, and 12G according to the first to seventh embodiments described above are not limited to an electromagnetic cooker, but a large-capacity induction heating such as an industrial heater. It can be applied to the device. Further, the present invention can be applied to various devices such as a power feeding device (charging device) that transmits electric energy (electric power) by electromagnetic induction. According to each embodiment, since the magnetic field for transmitting energy can be formed efficiently, the efficiency of energy transmission can be improved. At this time, since the magnetic flux leaking around the magnetic field generation unit can be suppressed, energy loss can be suppressed, and the shielding member for suppressing the magnetic flux leaking around can be simplified.

また、各実施形態によれば、起磁力発生領域20を構成する断面に交差する方向に対となる導線を複数組設けることにより、起磁力の向きを自由に変えることが可能である。これにより、より遠くの空間の磁束密度を増加させる、つまり磁界を遠くまで及ぼすことが可能となる。   Further, according to each embodiment, the direction of the magnetomotive force can be freely changed by providing a plurality of pairs of conductive wires in a direction intersecting the cross section constituting the magnetomotive force generation region 20. As a result, the magnetic flux density in a farther space can be increased, that is, the magnetic field can be exerted far.

10 磁界発生装置
12(12A〜12G) 磁界発生部
14 電源部
20(21〜26) 起磁力発生領域
30、40、50、60 導線
300、400 融合導線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic field generator 12 (12A-12G) Magnetic field generation part 14 Power supply part 20 (21-26) Magnetomotive force generation area 30, 40, 50, 60 Conductor 300, 400 Fusion conductor

Claims (9)

断面が正方形状であって、前記断面に沿う方向の起磁力を発生可能な複数の起磁力発生領域と、
各前記起磁力発生領域の角部に少なくとも設けられ、前記起磁力発生領域と交差するように配設された複数の導線と、を備え、
前記起磁力発生領域は、
n(nは5以上の整数)個を一組とし、起磁力を2π/n[rad]ずつ回転させながら所定方向に沿って配置される磁界発生装置。
A plurality of magnetomotive force generation regions having a square cross section and capable of generating a magnetomotive force in a direction along the cross section;
A plurality of conductive wires provided at least at the corners of each of the magnetomotive force generation regions and disposed so as to intersect with the magnetomotive force generation region,
The magnetomotive force generation region is
A magnetic field generator arranged in a predetermined direction with n (n is an integer of 5 or more) as a set and rotating the magnetomotive force by 2π / n [rad].
基準となる電流値をIとすると、所定の前記起磁力発生領域からk番目の前記起磁力発生領域では、
対角となる角部のうちの一方の組の前記導線に対して、I×(sin(2π×k/n)+cos(2π×k/n))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給され、
対角となる角部のうちの他方の組の前記導線に対して、I×(sin(2π×k/n)−cos(2π×k/n))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給される請求項1に記載の磁界発生装置。
When the reference current value is I, in the kth magnetomotive force generation region from the predetermined magnetomotive force generation region,
A current obtained by I × (sin (2π × k / n) + cos (2π × k / n)) is supplied to one set of the conductors in the diagonal corners with the polarity reversed. And
Currents obtained by I × (sin (2π × k / n) −cos (2π × k / n)) are exchanged with respect to each other with respect to the other set of the conductors in the diagonal corners. The magnetic field generator according to claim 1 to be supplied.
基準となる電流値をIとし、所定の前記起磁力発生領域おける起磁力の前記所定方向からのずれをα[rad]すると、
前記所定の起磁力発生領域からk番目の前記起磁力発生領域では、
対角となる角部のうちの一方の組の前記導線に対して、それぞれI×(sin(2π×k/n+α)+cos(2π×k/n+α))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給され、
対角となる角部のうちの他方の組の前記導線に対して、それぞれI×(sin(2π×k/n+α)−cos(2π×k/n+α))で求められる電流が互いに極性を入れ替えて供給される請求項1に記載の磁界発生装置。
When the reference current value is I, and the deviation of the magnetomotive force in the predetermined magnetomotive force generation region from the predetermined direction is α [rad],
In the kth magnetomotive force generation region from the predetermined magnetomotive force generation region,
Currents obtained by I × (sin (2π × k / n + α) + cos (2π × k / n + α)) are exchanged with respect to each other with respect to one set of the conductors in the diagonal corners. Supplied,
Currents obtained by I × (sin (2π × k / n + α) −cos (2π × k / n + α)) are exchanged with respect to each other with respect to the other conductors in the diagonal corners. The magnetic field generator according to claim 1, wherein the magnetic field generator is supplied.
前記起磁力発生領域では、前記所定方向及び前記所定方向に直交する直交方向の少なくとも一方に対をなす前記導線を、前記角部の対角線に対して対称となるように複数組備え、
前記対角線上にある前記導線には、最寄りの前記角部の前記導線と同じ電流が供給される請求項2又は3に記載の磁界発生装置。
In the magnetomotive force generation region, a plurality of sets of the conducting wires paired in at least one of the predetermined direction and the orthogonal direction orthogonal to the predetermined direction are provided so as to be symmetric with respect to the diagonal line of the corner portion,
4. The magnetic field generator according to claim 2, wherein the same current as that of the conductor at the nearest corner is supplied to the conductor on the diagonal line. 5.
一の前記対角線上にある第一の前記導線と前記一の対角線と隣接する前記対角線上にある第二の前記導線との間に挟まれる前記導線には、前記第一の導線と前記第二の導線との平均の電流が供給される請求項4に記載の磁界発生装置。   The conductive wire sandwiched between the first conductive wire on one diagonal and the second conductive wire on the diagonal adjacent to the one diagonal includes the first conductive wire and the second conductive wire. The magnetic field generator according to claim 4, wherein an average current is supplied to the lead wire. 前記起磁力発生領域において、前記所定方向中央よりも一の前記角部側かつ前記直交方向中央よりも前記一の角部側にある前記導線には、前記一の角部の前記導線と同じ電流が供給される請求項4に記載の磁界発生装置。   In the magnetomotive force generation region, the same current as that of the conductive wire at the one corner is applied to the conductive wire located at the one corner portion side from the center in the predetermined direction and the one corner portion side from the center in the orthogonal direction. The magnetic field generator according to claim 4, wherein 隣り合う前記起磁力発生領域の境界を跨いで隣接する各前記導線は一つの融合導線に融合されており、
前記融合導線には、前記境界を跨いで隣接する各前記導線を融合しない場合における、前記隣接する各前記導線の和の電流が供給される請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁界発生装置。
Each of the adjacent conductors straddling the boundary of the adjacent magnetomotive force generation region is fused to one fusion conductor,
The magnetic field according to any one of claims 1 to 6, wherein a current that is the sum of the adjacent conductors when the adjacent conductors across the boundary are not fused is supplied to the fusion conductor. Generator.
前記起磁力発生領域の断面内部に中空部を有さない請求項1〜7の何れか1項に記載の磁界発生装置。   The magnetic field generator of any one of Claims 1-7 which does not have a hollow part inside the cross section of the said magnetomotive force generation area | region. 複数の前記起磁力発生領域において、電流値が等しい前記導線を一つのリッツ線で構成する請求項1〜8の何れか1項に記載の磁界発生装置。   The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 8, wherein, in the plurality of magnetomotive force generation regions, the conducting wires having the same current value are configured by one litz wire.
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