JP2852404B2 - 筒状永久磁石の終端構造 - Google Patents
筒状永久磁石の終端構造Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、永久磁石に関し、特に、磁界を歪めるこ
とのない 永久磁石の終端構造に関する。
とのない 永久磁石の終端構造に関する。
臨床医学等の用途に設計される永久磁石は、人体のサ
イズに応じて要求されるサイズの開口を有する開口構造
となっている。このような開口構造は、患部領域におい
て均等な磁界を実現できるものではない。このため、磁
石の設計における主要な課題は、患部領域内において、
診断要件に応じて要求される均等度を持つ磁界を実現で
きるよう、磁石の開口によって生じる磁界の歪みを部分
的に補正することである。
イズに応じて要求されるサイズの開口を有する開口構造
となっている。このような開口構造は、患部領域におい
て均等な磁界を実現できるものではない。このため、磁
石の設計における主要な課題は、患部領域内において、
診断要件に応じて要求される均等度を持つ磁界を実現で
きるよう、磁石の開口によって生じる磁界の歪みを部分
的に補正することである。
永久磁石について重要なことは、該磁石の空洞内にお
いて均等な磁界を発生し、且つ、外部に設けられる磁気
ヨークまたは磁気シールドを使用することなく、該磁石
の体積内に磁界を封じ込めるような永久磁化材料の構造
を設計することである。フェライト、高エネルギ希土類
合金等の材料は、この種の永久磁石に適している。
いて均等な磁界を発生し、且つ、外部に設けられる磁気
ヨークまたは磁気シールドを使用することなく、該磁石
の体積内に磁界を封じ込めるような永久磁化材料の構造
を設計することである。フェライト、高エネルギ希土類
合金等の材料は、この種の永久磁石に適している。
磁界の均等性および磁界の封じ込めという前述した２
つの条件は、磁気が一連の磁化材料の同心層によって形
勢される筒状構造において、達成可能である。実際に
は、前記筒状構造はその先端が切断される必要があり、
筒の長さが筒の幅に比べて大きくなるほど、その開口に
よる効果が重要でなくなる。実用的な観点から見れば、
最適な終端構造は、磁石の長さおよび重さを最小化する
よう設計されたものである。
つの条件は、磁気が一連の磁化材料の同心層によって形
勢される筒状構造において、達成可能である。実際に
は、前記筒状構造はその先端が切断される必要があり、
筒の長さが筒の幅に比べて大きくなるほど、その開口に
よる効果が重要でなくなる。実用的な観点から見れば、
最適な終端構造は、磁石の長さおよび重さを最小化する
よう設計されたものである。
従って、この発明の主要な目的は、磁石の空洞内にお
ける磁界の歪みを最小化し、磁石外への磁界洩れを最小
化できるよう、筒状永久磁石構造の終端構造を最適化す
ることである。
ける磁界の歪みを最小化し、磁石外への磁界洩れを最小
化できるよう、筒状永久磁石構造の終端構造を最適化す
ることである。
また、この発明の他の目的は、同心の多層構造を部分
的に閉塞するための、磁気構造体における終端構造を提
供することである。
的に閉塞するための、磁気構造体における終端構造を提
供することである。
発明の概要 上記の目的は、終端部には磁気誘導の磁束が発生しな
いよう永久磁石構造の終端構造を設計することによって
達成される。これは、前記終端部の磁気材料の保磁力と
一致するよう、前記永久磁石の磁界を設定することによ
って実現される。このことは、物理的には、前記磁石の
筒状体と終端構造との間の界面を、前記筒状体内の磁気
誘導に平行となるよう方向づけることによって実現され
る。詳しくは、この発明は、筒状体と終端構造とを備え
る永久磁石構造であって、前記筒状体が、該筒状体内に
おいて磁気誘導の磁界および磁束を発生する磁化材料か
らなり、前記終端構造が磁気材料からなり、さらに、前
記筒状体と前記終端との間の界面が前記筒状体の前記磁
気誘導に平行となるよう、前記筒状体が前記終端構造に
対して方向づけされている、永久磁石構造を含むもので
ある。前記終端構造は、さらに、過渡構造および端部構
造を含み、前記過渡構造が、前記筒状体と前記端部構造
との間に位置しており、前記筒状体のｚ軸に直角な面に
おいて磁化されており、前記端部構造が、前記筒状体に
おける前記磁界の形状を該端部構造の磁界の形状に変形
させるようになっている。さらに、２つの同心の空洞を
形成する磁石が配設されており、各前記磁石が終端構造
を有し、各前記終端構造が開口を有し、各前記開口が、
１つの次元におけるサイズが同じであり、前記次元にお
ける前記空洞のサイズに等しくなっている。
いよう永久磁石構造の終端構造を設計することによって
達成される。これは、前記終端部の磁気材料の保磁力と
一致するよう、前記永久磁石の磁界を設定することによ
って実現される。このことは、物理的には、前記磁石の
筒状体と終端構造との間の界面を、前記筒状体内の磁気
誘導に平行となるよう方向づけることによって実現され
る。詳しくは、この発明は、筒状体と終端構造とを備え
る永久磁石構造であって、前記筒状体が、該筒状体内に
おいて磁気誘導の磁界および磁束を発生する磁化材料か
らなり、前記終端構造が磁気材料からなり、さらに、前
記筒状体と前記終端との間の界面が前記筒状体の前記磁
気誘導に平行となるよう、前記筒状体が前記終端構造に
対して方向づけされている、永久磁石構造を含むもので
ある。前記終端構造は、さらに、過渡構造および端部構
造を含み、前記過渡構造が、前記筒状体と前記端部構造
との間に位置しており、前記筒状体のｚ軸に直角な面に
おいて磁化されており、前記端部構造が、前記筒状体に
おける前記磁界の形状を該端部構造の磁界の形状に変形
させるようになっている。さらに、２つの同心の空洞を
形成する磁石が配設されており、各前記磁石が終端構造
を有し、各前記終端構造が開口を有し、各前記開口が、
１つの次元におけるサイズが同じであり、前記次元にお
ける前記空洞のサイズに等しくなっている。
図面の簡単な説明 図１は空洞部を有する磁石の磁界を示す図、 図２は図１に示した構造の変更例を示す図、 図３は正方断面図、 図４は図３の１つの象限を示す図、 図５は図４に示した磁力のベクトル図、 図６は図３に示した構造体の２つの磁束を示す図、 図７は図２の端部構造の半分を示す図、 図８は過渡構造から取り外された端部構造を示す図、 図９から図11は図８に示した構成要素を部分的に示す
図、 図12は部分的に開口した終端構造を示す図、 図13は部分的に開口した磁石構造体を示す図、 図14はある界面を示す図、 図15は各々が部分的に閉じた終端構造を有する同心状
磁石のシステムを示す図、 図16は閉じた終端構造を有する磁石構造体アセンブリ
の分解図。
図、 図12は部分的に開口した終端構造を示す図、 図13は部分的に開口した磁石構造体を示す図、 図14はある界面を示す図、 図15は各々が部分的に閉じた終端構造を有する同心状
磁石のシステムを示す図、 図16は閉じた終端構造を有する磁石構造体アセンブリ
の分解図。
発明の簡単な説明 この発明の設計方法は任意の筒状の磁石構造に適用可
能であるが、簡単のため、矩形断面S1・H0の筒状空洞内
において均等な磁界H0を発生するよう設計された磁石
が、符号ｘ、ｙ、ｚ（ｚは磁石の軸方向座標）で示すフ
レームのｙ軸に沿って配向されている図１の構造に関し
て説明する。磁化された材料は、S1と、断面S2の外方面
との間に配設されている。一般的に、筒状磁石の設計
は、２つの根本的に異なる方法に従って行われる。その
うちの第１の方法において、S2は、前記磁化された材料
と、高い透磁率の外部ヨークのような外部物質20との間
の界面であると仮定される。また、第２の方法において
は、S2は、前記磁化された材料と前記外部物質20を構成
する空気との界面である。この第２の方法において、磁
気は、面S2における磁気誘導Ｂが前記面に平行で、その
結果、磁石ヨークを使用することなく、Ｂの磁束全体が
前記磁石内に封入されるよう分布される。どちらの方法
においても、S2は静磁気ポテンシャルがゼロであると考
えられるので、S2の外部に磁界は発生しない。
能であるが、簡単のため、矩形断面S1・H0の筒状空洞内
において均等な磁界H0を発生するよう設計された磁石
が、符号ｘ、ｙ、ｚ（ｚは磁石の軸方向座標）で示すフ
レームのｙ軸に沿って配向されている図１の構造に関し
て説明する。磁化された材料は、S1と、断面S2の外方面
との間に配設されている。一般的に、筒状磁石の設計
は、２つの根本的に異なる方法に従って行われる。その
うちの第１の方法において、S2は、前記磁化された材料
と、高い透磁率の外部ヨークのような外部物質20との間
の界面であると仮定される。また、第２の方法において
は、S2は、前記磁化された材料と前記外部物質20を構成
する空気との界面である。この第２の方法において、磁
気は、面S2における磁気誘導Ｂが前記面に平行で、その
結果、磁石ヨークを使用することなく、Ｂの磁束全体が
前記磁石内に封入されるよう分布される。どちらの方法
においても、S2は静磁気ポテンシャルがゼロであると考
えられるので、S2の外部に磁界は発生しない。
図１の磁石は、 μ0H0＝KJ0 の磁界を発生するよう設計されていると仮定する。ここ
で、J0は磁気材料全体における残留磁気の大きさであ
り、μ０は真空での透磁率であり、Ｋは正の数であり、 Ｋμ１である。
で、J0は磁気材料全体における残留磁気の大きさであ
り、μ０は真空での透磁率であり、Ｋは正の数であり、 Ｋμ１である。
図１はS2内における等ポテンシャル曲線の分布を示
す。図１に示した形状が左右対称的であるため、ｙ＝０
の面における静磁気ポテンシャルは、ゼロであり、ｘ軸
に平行な内方矩形の２つの側面において±１に等しいと
仮定する。
す。図１に示した形状が左右対称的であるため、ｙ＝０
の面における静磁気ポテンシャルは、ゼロであり、ｘ軸
に平行な内方矩形の２つの側面において±１に等しいと
仮定する。
ここで、図１の筒状構造の一部が有限長さの磁石によ
って形成されていると仮定する。さらに、この筒状構造
の両端における磁石終端部が、磁化された材料の閉塞構
造を形成しているものと仮定する。この閉塞磁石の設計
は、図１の筒状部分の空洞部分における磁界形状を変更
することなく、前記磁石の体積内に磁界をとじ込めるこ
とを目的としている。
って形成されていると仮定する。さらに、この筒状構造
の両端における磁石終端部が、磁化された材料の閉塞構
造を形成しているものと仮定する。この閉塞磁石の設計
は、図１の筒状部分の空洞部分における磁界形状を変更
することなく、前記磁石の体積内に磁界をとじ込めるこ
とを目的としている。
この発明は、前記終端構造において磁気誘導磁束が発
生しないよう、磁気分布に基づく終端構造の設計法を提
供するものである。これは、磁界Ｈおよび残留磁気Ｊが μ0H＝−Ｊ である場合、すなわち、磁界が終端構造の磁気材料の保
磁力と一致する場合に実現される。この関係を満足させ
るため、磁石の筒状体と終端構造との間の界面は、筒構
造内の磁気誘導に平行でなければならない。ゆえに、前
記界面は、ｚ軸に直角な面でなければならない。
生しないよう、磁気分布に基づく終端構造の設計法を提
供するものである。これは、磁界Ｈおよび残留磁気Ｊが μ0H＝−Ｊ である場合、すなわち、磁界が終端構造の磁気材料の保
磁力と一致する場合に実現される。この関係を満足させ
るため、磁石の筒状体と終端構造との間の界面は、筒構
造内の磁気誘導に平行でなければならない。ゆえに、前
記界面は、ｚ軸に直角な面でなければならない。
前記の等式が満足された場合、終端構造の形状および
その磁気は、磁界の周縁要素が界面の各箇所において連
続するようなものでなければならない。さらに、終端構
造の外方面（すなわち、終端構造と周囲の空気との間の
界面は、その境界が図１の線S2と一致するゼロの静磁気
ポテンシャルを持つ面でなければならない。終端構造設
計の原則は、図１の等ポテンシャル曲線を、ｚ軸方向に
磁化された磁気材料の体積の輪郭線として考えることで
ある。静磁気ポテンシャルの正の値および負の値は、σ
＝０の面に対する正の射角および負の射角に対応する。
ｙ＞０、ｙ＜０の領域におけるＪの方向を逆にしても、
射角は図２に示す符号を変化させることはない。図２の
参照符号ｕ、ｖ、ｗで示されるフレームのｗ軸は図１の
ｚ軸と一致し、ｕ、ｖはそれぞれｘ、ｙに平行である。
図２における等ポテンシャル面は、σ＝０であるｗ＝ｏ
の面に平行である。ゆえに、ｗ＝ｏの面は、終端構造と
磁石の周囲の空気との界面であり、ｗ軸は外部領域に向
いている。
その磁気は、磁界の周縁要素が界面の各箇所において連
続するようなものでなければならない。さらに、終端構
造の外方面（すなわち、終端構造と周囲の空気との間の
界面は、その境界が図１の線S2と一致するゼロの静磁気
ポテンシャルを持つ面でなければならない。終端構造設
計の原則は、図１の等ポテンシャル曲線を、ｚ軸方向に
磁化された磁気材料の体積の輪郭線として考えることで
ある。静磁気ポテンシャルの正の値および負の値は、σ
＝０の面に対する正の射角および負の射角に対応する。
ｙ＞０、ｙ＜０の領域におけるＪの方向を逆にしても、
射角は図２に示す符号を変化させることはない。図２の
参照符号ｕ、ｖ、ｗで示されるフレームのｗ軸は図１の
ｚ軸と一致し、ｕ、ｖはそれぞれｘ、ｙに平行である。
図２における等ポテンシャル面は、σ＝０であるｗ＝ｏ
の面に平行である。ゆえに、ｗ＝ｏの面は、終端構造と
磁石の周囲の空気との界面であり、ｗ軸は外部領域に向
いている。
ここで、図２に示した構造における残留磁気Ｊの大き
さが、図１の磁気材料の磁気の大きさのJ0に等しいもの
と仮定する。この場合、等式１、２により、σ＝±１の
線の射角woは、 wo/y0o＝Ｋ によって、前記磁石の空洞のサイズyoに関係づけられ
る。
さが、図１の磁気材料の磁気の大きさのJ0に等しいもの
と仮定する。この場合、等式１、２により、σ＝±１の
線の射角woは、 wo/y0o＝Ｋ によって、前記磁石の空洞のサイズyoに関係づけられ
る。
上述のように、終端構造と筒部との間の界面は、ｚ軸
に直角な面でなければならない。ここで、この面が、図
２における ｗ＝−wo の面に一致すると仮定する。磁気材料の過渡構造は、図
２におけるｗ＝０の面とＷ＝−w0の面との間における端
部構造の周りの空間を埋める。該過渡構造の磁気は、前
記筒状体における磁界と前記端部構造における磁界との
間における磁界の過渡形状を発生しなければならない。
に直角な面でなければならない。ここで、この面が、図
２における ｗ＝−wo の面に一致すると仮定する。磁気材料の過渡構造は、図
２におけるｗ＝０の面とＷ＝−w0の面との間における端
部構造の周りの空間を埋める。該過渡構造の磁気は、前
記筒状体における磁界と前記端部構造における磁界との
間における磁界の過渡形状を発生しなければならない。
前記過渡構造の設計を定量的に示すため、磁石が であるＭの値となるよう、正方断面S1の周囲に設計され
ている図３の例について説明する。
ている図３の例について説明する。
この具体例においても、S2は正方断面であり、S2の側
面はS1の側面の である。図４は、図３の正方断面の第１の象限を示すも
のであり、磁気材料の４つの要素の磁気の方向を示し
ている。そのうち、 である。
面はS1の側面の である。図４は、図３の正方断面の第１の象限を示すも
のであり、磁気材料の４つの要素の磁気の方向を示し
ている。そのうち、 である。
▲▼、▲▼の値は、図５のベクトル図によって
与えられる。４つの磁気ベクトルは、同一の大きさJ0を
有する。図５もまた、前記第１の象限における磁気誘導
の値を示す。そのうち、 である。図３の筒状磁石の断面におけるの磁束の２つ
の線は図６に示されている。図７は、ｙ＞０の領域に位
置する図２の端部構造の半分を示すものである。図８
は、前記過渡構造（２）から取り外された端部構造
（１）を示す。この過渡構造の詳細は、次の図９から図
11に示されている。
与えられる。４つの磁気ベクトルは、同一の大きさJ0を
有する。図５もまた、前記第１の象限における磁気誘導
の値を示す。そのうち、 である。図３の筒状磁石の断面におけるの磁束の２つ
の線は図６に示されている。図７は、ｙ＞０の領域に位
置する図２の端部構造の半分を示すものである。図８
は、前記過渡構造（２）から取り外された端部構造
（１）を示す。この過渡構造の詳細は、次の図９から図
11に示されている。
前記終端構造の２つの構成要素の磁気における基本的
な差異は、前記端部構造の要素がｚ軸に沿って磁化され
ているのに対して、前記過渡構造の要素がｚ軸に直角な
面において磁化されているということである。前記過渡
構造の１つの要素は、前記磁石の内部空洞との界面を設
定する。前記磁石の断面の第１の象限において、この要
素は、磁気▲▼の要素との境界条件にも適合する。
この要素は、図９において前記端部構造から取り外され
た状態で示されており、図10において前記過渡構造のそ
の他の要素から取り外された状態で示されている。その
磁気▲▼はｙ軸の負の方向に向いており、その大き
さは、 Ji＝MJ0 の等式によって、図４における磁気の大きさJ0に関係づ
けられる。図11は、前記磁石の筒部の磁気要素との境界
を構成する図10のリング構造の分解図である。
な差異は、前記端部構造の要素がｚ軸に沿って磁化され
ているのに対して、前記過渡構造の要素がｚ軸に直角な
面において磁化されているということである。前記過渡
構造の１つの要素は、前記磁石の内部空洞との界面を設
定する。前記磁石の断面の第１の象限において、この要
素は、磁気▲▼の要素との境界条件にも適合する。
この要素は、図９において前記端部構造から取り外され
た状態で示されており、図10において前記過渡構造のそ
の他の要素から取り外された状態で示されている。その
磁気▲▼はｙ軸の負の方向に向いており、その大き
さは、 Ji＝MJ0 の等式によって、図４における磁気の大きさJ0に関係づ
けられる。図11は、前記磁石の筒部の磁気要素との境界
を構成する図10のリング構造の分解図である。
図３の例において であるので、図11に示されているように、磁気Jeiの１
つの値のみが、磁気▲▼および▲▼を有する前
記過渡ユニットと筒状構造の要素との間における境界条
件に適合する必要がある。明らかに、同じ条件が、前記
断面の４つの象限に適用可能であり、前記過渡ユニット
の２つの要素が磁気▲▼、▲▼を有するこ
ととなる。ベクトル▲▼、▲▼はｙ軸の正
方向に向いており、これらの大きさは、 Je1＝Je4＝Je＝（１−Ｋ）J0 である。
つの値のみが、磁気▲▼および▲▼を有する前
記過渡ユニットと筒状構造の要素との間における境界条
件に適合する必要がある。明らかに、同じ条件が、前記
断面の４つの象限に適用可能であり、前記過渡ユニット
の２つの要素が磁気▲▼、▲▼を有するこ
ととなる。ベクトル▲▼、▲▼はｙ軸の正
方向に向いており、これらの大きさは、 Je1＝Je4＝Je＝（１−Ｋ）J0 である。
図11において、磁気Jeを有する五面体が、磁気▲
▼を有する図６の要素との境界条件に適合する。ベクト
ル▲▼はｘ軸の正方向に向いており、その大きさ
は、 Je2＝（１−Ｋ）J0 である。
▼を有する図６の要素との境界条件に適合する。ベクト
ル▲▼はｘ軸の正方向に向いており、その大きさ
は、 Je2＝（１−Ｋ）J0 である。
左右対称状態であるので、前記過渡ユニットを完成す
る他の３つの要素は、 の条件を満足させる磁気▲▼、▲▼、▲
▼によって磁化される。
る他の３つの要素は、 の条件を満足させる磁気▲▼、▲▼、▲
▼によって磁化される。
このようにして、その両端が図８の構造によって終端
された図３の前記筒状部は、筒状空洞内において均等な
磁界▲▼を発生し、前記磁石の外部において磁界を
発生しない。
された図３の前記筒状部は、筒状空洞内において均等な
磁界▲▼を発生し、前記磁石の外部において磁界を
発生しない。
上述したように、臨床医学用に設計された磁石は、患
者を受入れるために、部分的に開口していなければなら
ない。図12において概略的に示すように、磁石が核磁気
共鳴タイプのヘッドスキャナ用に設計されていて、患部
の中心Ｃが脳の中心に近い場合、前記筒部分の一端は、
上記の終端構造によって閉塞可能である。
者を受入れるために、部分的に開口していなければなら
ない。図12において概略的に示すように、磁石が核磁気
共鳴タイプのヘッドスキャナ用に設計されていて、患部
の中心Ｃが脳の中心に近い場合、前記筒部分の一端は、
上記の終端構造によって閉塞可能である。
ここで、前記磁石が図13に略示する終端構造を介して
開口しており、その開口が図８に示した終端構造の要素
のみを貫通していると仮定する。このため、前記開口
は、前記磁石の筒構造の断面の大きさ以下である。
開口しており、その開口が図８に示した終端構造の要素
のみを貫通していると仮定する。このため、前記開口
は、前記磁石の筒構造の断面の大きさ以下である。
図13の開口によって生じる磁界の歪は、該開口内にお
いて図８の要素の界面の部分2aで算出された磁気ベクト
ル、−および▲▼によって誘導される電荷と同
等および反対の磁気表面電荷の分布によって発生される
磁界によって起る。
いて図８の要素の界面の部分2aで算出された磁気ベクト
ル、−および▲▼によって誘導される電荷と同
等および反対の磁気表面電荷の分布によって発生される
磁界によって起る。
さらに、 xsμ１、ysμ１ の条件を有する2xs、2ysのサイズの開口を備えた矩形断
面を仮定する。図14は、前記端部構造と周囲の空気との
間の界面、および、前記端部構造と磁気▲▼を持つ
過渡構造との間の界面を別々に示すものである。
面を仮定する。図14は、前記端部構造と周囲の空気との
間の界面、および、前記端部構造と磁気▲▼を持つ
過渡構造との間の界面を別々に示すものである。
前記端部構造と周囲の空気との間の界面において誘導
される表面電荷密度ｐδ１は、 δ１＝J0によって得られる。
される表面電荷密度ｐδ１は、 δ１＝J0によって得られる。
前記端部構造と過渡構造との間の界面において誘導さ
れる表面電荷密度±δ２は、前記界面に直角な磁化要
素、すなわち、 δ２＝J0・cosα＋Ji・sinα によって得られる。ここでは、等式４により、 である。
れる表面電荷密度±δ２は、前記界面に直角な磁化要
素、すなわち、 δ２＝J0・cosα＋Ji・sinα によって得られる。ここでは、等式４により、 である。
▲▼において磁化された要素とｙ＝±ysの面とに
よる界面において誘導される表面電荷密度±δ３は、 δ３＝Ji によって得られる。
よる界面において誘導される表面電荷密度±δ３は、 δ３＝Ji によって得られる。
前記端部構造の界面における磁気J0によって誘導され
る電荷による同等双極子モーメントはゼロになる。ｉ
により誘導される電荷の分布による同等双極子モーメン
トは、 ｍ＝J0 K2xsys（２−ys） であり、これは、ｍが、変数ｋの自乗に比例し、ys＝
１、すなわち、前記磁石の筒状部の正方断面の側面に等
しいｙ軸に沿う開口のサイズに関して、最大値を有す
る。
る電荷による同等双極子モーメントはゼロになる。ｉ
により誘導される電荷の分布による同等双極子モーメン
トは、 ｍ＝J0 K2xsys（２−ys） であり、これは、ｍが、変数ｋの自乗に比例し、ys＝
１、すなわち、前記磁石の筒状部の正方断面の側面に等
しいｙ軸に沿う開口のサイズに関して、最大値を有す
る。
このため、終端構造が図14の略図のように部分的に開
口している場合、部分2aにおける終端構造は、磁界の歪
を発生し、前記磁石の外部において、Ｋが小さくなるの
に伴い急激に減少する漂遊磁界を発生する。その結果、
色々が部分的に閉塞した終端を有する同心の磁石のシス
テムを示す図15の構成図に従う、各々が比較的小さなＫ
の値を実現するよう設計された同心磁石構造体として、
磁石を設計するのが効果的である。図15において、２つ
の終端構造は、磁石K1の内部空洞のサイズｙに等しいサ
イズｙを有する同じ開口を有する。多数の同心磁石のシ
ステムの各箇所における磁界は、各磁石によって発生さ
れる磁界と直線的に重合する。
口している場合、部分2aにおける終端構造は、磁界の歪
を発生し、前記磁石の外部において、Ｋが小さくなるの
に伴い急激に減少する漂遊磁界を発生する。その結果、
色々が部分的に閉塞した終端を有する同心の磁石のシス
テムを示す図15の構成図に従う、各々が比較的小さなＫ
の値を実現するよう設計された同心磁石構造体として、
磁石を設計するのが効果的である。図15において、２つ
の終端構造は、磁石K1の内部空洞のサイズｙに等しいサ
イズｙを有する同じ開口を有する。多数の同心磁石のシ
ステムの各箇所における磁界は、各磁石によって発生さ
れる磁界と直線的に重合する。
図16は、閉塞した終端を有する磁気構造の分解図であ
る。この構造は、第１の端部片と、第２の端部片と、開
口フレーム過渡片と、磁気筒状構造15の主要構造とを含
むものである。ｚ軸16は、すべての構造要素の中心を横
切っている。図示のように、各前記片は、矢印で示すよ
うな磁気方向を有するプリズム体である。このプリズム
組合わせ体および各プリズムの磁気方向は、筒構造と終
端構造との界面が筒構造内における磁気誘導に平行にな
るような構成を実現する。その結果、磁界の洩れが発生
せず、磁力損失も生じない。
る。この構造は、第１の端部片と、第２の端部片と、開
口フレーム過渡片と、磁気筒状構造15の主要構造とを含
むものである。ｚ軸16は、すべての構造要素の中心を横
切っている。図示のように、各前記片は、矢印で示すよ
うな磁気方向を有するプリズム体である。このプリズム
組合わせ体および各プリズムの磁気方向は、筒構造と終
端構造との界面が筒構造内における磁気誘導に平行にな
るような構成を実現する。その結果、磁界の洩れが発生
せず、磁力損失も生じない。
図16において、周囲のすなわち外部の媒体は、強磁性
材料、空気もしくは非磁気媒体、または、これらの組合
わせでよい。
材料、空気もしくは非磁気媒体、または、これらの組合
わせでよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アベル、マンリオ・ジー アメリカ合衆国 10010 ニューヨーク、 ニューヨーク、イースト・ツウェンティ セカンド・ストリート ５、205 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 7/02
Claims (13)
- 【請求項１】筒状体と終端構造とを備える永久磁石構造
であって、前記筒状体が、該筒状体内において磁気誘導
の磁界および磁束を発生する磁化材料からなり、前記終
端構造が磁気材料からなり、さらに、前記筒状体と前記
終端構造との間の界面が前記筒状体の前記磁気誘導に平
行となるよう、前記筒状体が前記終端構造に対して方向
づけされており、前記終端構造の一部が前記界面に平行
な方向に磁化されており、前記終端構造の他の部分が前
記界面に直角な方向に磁化されていることを特徴とする
永久磁石構造。 - 【請求項２】前記界面が前記筒状体のｚ軸に直角な面で
ある請求の範囲第１項に記載の永久磁石構造。 - 【請求項３】前記磁界の周縁要素が前記界面の各箇所に
おいて連続しており、前記筒状体により、かつ前記終端
構造の前記磁気材料により、前記終端構造において磁気
誘導が発生しないようにした請求の範囲第２項に記載の
永久磁石構造。 - 【請求項４】前記筒状体および前記終端構造の両方によ
って形成される外方面が、磁気ポテンシャルがゼロの面
であり、該面には磁気誘導の磁束が発生せず、さらに、
前記外方面が前記磁石構造と外部媒体との間の界面であ
る請求の範囲第１項に記載の永久磁石構造。 - 【請求項５】前記外部媒体が空気である請求の範囲第４
項に記載の永久磁石構造。 - 【請求項６】前記外部媒体が強磁性材料である請求の範
囲第４項に記載の永久磁石構造。 - 【請求項７】前記外部媒体が強磁性材料を含む互いに異
なる媒体からなる請求の範囲第６項に記載の永久磁石構
造。 - 【請求項８】筒状体と終端構造とを備える永久磁石構造
であって、前記筒状体が、磁化材料からなるとともに内
部で発生する磁界を有し、該筒状体内において磁気誘導
の磁界および磁束を発生するものであり、前記終端構造
が磁気材料からなり、前記筒状体と前記終端構造との間
の界面が前記筒状体の前記磁気誘導に平行になるよう、
前記筒状体が前記終端構造に対して方向づけされてお
り、これにより、前記終端構造において磁気誘導の磁束
が発生しないようになっており、さらに、前記終端構造
が過渡構造および端部構造を含み、前記過渡構造が、前
記筒状体と前記端部構造との間に位置しており、前記筒
状体のｚ軸に直角な面において磁化されており、前記端
部構造が、前記ｚ軸に平行な面において磁化されている
ことを特徴とする永久磁石構造。 - 【請求項９】同一の空洞の周りに多数の同心の磁石が配
設されており、各前記磁石が終端構造を有する請求の範
囲第８項に記載の永久磁石構造。 - 【請求項１０】同一の空洞の周りに多数の同心の磁石が
配設されており、各前記磁石が終端構造を有し、各前記
終端構造が開口を有し、各前記開口は、１つの次元にお
けるサイズが同じであり、前記次元における前記空洞の
サイズに等しい請求の範囲第８項に記載の永久磁石構
造。 - 【請求項１１】筒状体と終端構造とを備える永久磁石構
造であって、前記筒状体が、該筒状体内において磁気誘
導の磁界および磁束を発生する磁化材料からなるもので
あり、前記終端構造が磁気材料からなり、前記筒状体と
前記終端構造との間の界面が前記筒状体内の前記磁気誘
導に平行になるよう、前記筒状体が前記終端構造に対し
て方向づけされており、さらに、前記終端構造が過渡構
造および端部構造を含み、前記過渡構造が、前記筒状体
と前記端部構造との間に位置しており、前記筒状体のｚ
軸に直角な面において磁化されており、前記端部構造
が、前記筒状体における前記磁界の形状を該端部構造の
磁界の形状に変化させるものであることを特徴とする永
久磁石構造。 - 【請求項１２】同一の空洞の周りに多数の同心の磁石が
配設されており、各前記磁石が終端構造を有し、各前記
終端構造が開口を有し、各前記開口が、１つの次元にお
けるサイズが同じであり、前記次元における前記空洞の
サイズに等しい請求の範囲第11項に記載の永久磁石構
造。 - 【請求項１３】筒状体と終端構造とを備える永久磁石構
造であって、前記筒状体が、該筒状体内において磁気誘
導の磁界および磁束を発生する磁化材料からなり、前記
終端構造が磁気材料からなり、さらに、前記筒状体と前
記終端構造との間の界面が前記筒状体の前記磁気誘導に
平行となるよう、前記筒状体が前記終端構造に対して方
向づけされており、前記終端構造におけるその前記筒状
体から遠い方の外方面が、ゼロの静磁気ポテンシャル面
となる方向に磁化されていることを特徴とする永久磁石
構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/484,347 US5162770A (en) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | Terminations of cylindrical permanent magnets |
| US484,347 | 1990-02-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05506963A JPH05506963A (ja) | 1993-10-07 |
| JP2852404B2 true JP2852404B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=23923785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3507130A Expired - Fee Related JP2852404B2 (ja) | 1990-02-22 | 1991-02-20 | 筒状永久磁石の終端構造 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162770A (ja) |
| EP (1) | EP0516760B1 (ja) |
| JP (1) | JP2852404B2 (ja) |
| AT (1) | ATE198110T1 (ja) |
| DE (1) | DE69132494T2 (ja) |
| ES (1) | ES2155056T3 (ja) |
| WO (1) | WO1991013449A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05211104A (ja) * | 1991-12-05 | 1993-08-20 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置用静磁場発生装置 |
| GB9302837D0 (en) * | 1993-02-12 | 1993-03-31 | Oxford Instr Uk Ltd | Magnet assembly |
| US5475355A (en) * | 1994-04-15 | 1995-12-12 | New York University | Method and apparatus for compensation of field distortion in a magnetic structure using spatial filter |
| US5798680A (en) * | 1994-04-15 | 1998-08-25 | New York University | Strapped open magnetic structure |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL287237A (ja) * | 1961-12-27 | |||
| US3768054A (en) * | 1972-04-03 | 1973-10-23 | Gen Electric | Low flux leakage magnet construction |
| NL8402250A (nl) * | 1984-07-17 | 1986-02-17 | Philips Nv | Kernspin resonantie apparaat met een rechthoekig permanent magnetische magneet. |
| US4647887A (en) * | 1984-12-24 | 1987-03-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Lightweight cladding for magnetic circuits |
| JPH079845B2 (ja) * | 1986-01-31 | 1995-02-01 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形均一磁場マグネット |
| US4810986A (en) * | 1988-02-26 | 1989-03-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Local preservation of infinite, uniform magnetization field configuration under source truncation |
| US4839059A (en) * | 1988-06-23 | 1989-06-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Clad magic ring wigglers |
| US4994777A (en) * | 1989-11-14 | 1991-02-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Enhanced magnetic field within enclosed cylindrical cavity |
-
1990
- 1990-02-22 US US07/484,347 patent/US5162770A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-20 ES ES91906629T patent/ES2155056T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-20 AT AT91906629T patent/ATE198110T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-02-20 EP EP91906629A patent/EP0516760B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-20 JP JP3507130A patent/JP2852404B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-20 DE DE69132494T patent/DE69132494T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-20 WO PCT/US1991/001137 patent/WO1991013449A1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| ES2155056T3 (es) | 2001-05-01 |
| EP0516760A1 (en) | 1992-12-09 |
| EP0516760A4 (en) | 1993-03-31 |
| US5162770A (en) | 1992-11-10 |
| DE69132494T2 (de) | 2001-08-09 |
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| ATE198110T1 (de) | 2000-12-15 |
| DE69132494D1 (de) | 2001-01-18 |
| WO1991013449A1 (en) | 1991-09-05 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |