JP3774647B2 - Electromagnet and charged particle irradiation device - Google Patents

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JP3774647B2 JP2001220907A JP2001220907A JP3774647B2 JP 3774647 B2 JP3774647 B2 JP 3774647B2 JP 2001220907 A JP2001220907 A JP 2001220907A JP 2001220907 A JP2001220907 A JP 2001220907A JP 3774647 B2 JP3774647 B2 JP 3774647B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石および荷電粒子照射装置に関し、特にワブラ電磁石、スキャンニング電磁石、シンクロトロン用電磁石などの交流電流で励起して磁場の強度を増減する電磁石、およびかかる電磁石を用いた荷電粒子照射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図15は、実開平1−58200号公報に開示されたワブラ電磁石の使用例を開示するものであって、1は荷電粒子ビーム、2は荷電粒子ビーム1の照射野内に置かれた被照射対象の患部、3はワブラ電磁石(以下、電磁石)、4は治療台、5は荷電粒子ビーム1の半径を広げる散乱体である。ワブラ電磁石3は、X方向走査ワブラ電磁石3aとY方向走査ワブラ電磁石3bとからなり、両電磁石3a、3bは荷電粒子ビーム1を走査する方向が異なるだけで互いに同構造を有する。
【0003】
図16〜図19は、電磁石3の構造例を詳細に説明するものであって、図16は電磁石3の概略斜視図、図17は図16の矢印XVIIの方向から見た側面図、図18は図16の矢印XVIII の方向から見た側面図、図19は図16の矢印XIX の方向から見た側面図である。図16〜図19において、31は継鉄、32、33は継鉄31に連接して設けられた一対の磁極、34、35はそれぞれ磁極32、33の周囲に設けられた励磁コイル、36は磁極32、33の間に存する空気ギャップである。継鉄31と一対の磁極34、35は、H字状の打ち抜き孔を有する鉄系金属、例えば鋼の薄板の多数枚を図16のZ−Z方向に積層して構成されている。
【0004】
励磁コイル34は、コイル本体部341と両側の端部(以下、コイル端部)342とがループ状に接続された構造を有し、両コイル端部342は、磁極32からの飛び出し寸法を可及的に少なくして電磁石3の全体をコンパクトに仕上げるために、通常、図示する通りに空気ギャップ36と反対側に折り曲げられている。励磁コイル35の両コイル端部352も同様である。
【0005】
つぎに電磁石3の動作について説明する。なお以下の説明においては、磁極32、33および励磁コイル34、35のうち、磁極32と励磁コイル34の場合に付いてのみ述べるが、同様のことは磁極33と励磁コイル35の場合についても該当する。
【0006】
図20は、励磁コイル34が励磁した状態における図16のX−X線に平行なXX−XX線に沿った断面の一部の、磁束線図を含む断面図である。図21は、同じく励磁コイル34が励磁した状態における図16のZ−Z線に平行なXXI −XXI 線に沿った電磁石3の一端部における、磁束線図を含む一部の断面図である。しかして図20には、X−X線方向の断面内における磁束線図が示されており、図21には、Y−Y線方向の断面内で且つ励磁コイル34のコイル端部342が存在する一端部における磁束線図が示されている。図21において、6は上記の磁束線図を求めるために計算上用いられた透磁率無限大の仮想上の鉄心部分である。
【0007】
ここで、荷電粒子を空気ギャップ36の間で、所望の角度偏向させるために必要な磁場強度をB(Tesla)、空気ギャップ36の距離をg(m)とすると、励磁電流I(A)とコイル巻回数Nとの積NI(A)は、概略下式(1)のようになり、この電磁石3を運転するにはコイルの抵抗値に電流の二乗を掛けた値、いわゆるジュール熱に見合う電力が必要となる。なお下式(1)におけるμ0 は、真空の透磁率であって、4π×10-7(H/m)である。
NI=gB/μ0 ・・・・(1)
【0008】
しかしながら交流で励磁する電磁石3では、上記以外に励磁コイル34や継鉄31などに交流損、特に鉄損が生じ、直流励磁と比較して発熱などにより必要電力の増加が生じる。鉄損は、磁極32中などの磁場とそれに直交する方向の磁極32の面積と交流の周波数の積の二乗に略比例する。
【0009】
そこで図21を見ると同図から明らかな通り、同図上で水平方向に延びている漏れ磁力線の量、就中、磁極32の先端部から水平方向に延びている漏れ磁力線の量が多く、このために従来の電磁石3は鉄損が極めて大きい問題があった。従来の電磁石3は、上記のように構成されているので、空気ギャップ36内に発生できる磁場強度と継鉄31あるいは磁極32の長さL(図17参照)との積に比例する量で前記図15における荷電粒子ビーム1に対する偏向能力が決まる。また電磁石3は、ガントリーと通称されている回転式の荷電粒子照射装置などに搭載される場合には、可及的に小型であることが、特にその全長Lを小さくすることが要求される。このために従来から励磁コイル34の両コイル端部342を折り曲げて継鉄31などからの飛び出し量を少なくして上記長さLを小さくするようにしている。しかし電磁石3の長さを一層短くするには、継鉄31の長さL自体を短くする必要があるにも拘らず、そのためには磁場強度を大きくすること、換言すると電流密度を大きくする必要があるが、これは前記した鉄損による発熱が大きくなって著しい必要電力の増大の招き、この結果、電磁石3自体の小型化、およびそれを搭載した荷電粒子照射装置の小型化を困難にする問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の前記した問題に鑑みて、従来より鉄損が少ない電磁石、並びにそれを搭載した荷電粒子照射装置を提案することを課題とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁石は、(1)継鉄、上記継鉄に隣接して設けられてギャップを介して磁気回路を構成する磁極、上記磁極の周囲に設けられた励磁コイルを有する電磁石において、上記励磁コイルの端部は、上記磁極の端部側面の先端面を覆うように上記ギャップ側に折り曲げられたものである。
【0012】
(2)上記(1)において、折り曲げられた上記励磁コイルの端部は、上記磁極の上記先端面と接触しているものである。
【0013】
(3)上記(1)において、上記磁極中の渦電流に基づく発熱が生じる箇所に上記渦電流の発生を抑制する方向に鉄系金属の小薄板を積層して形成された発熱防止部を有するものである。
【0014】
(4)上記(3)において、上記発熱防止部は、上記磁極の端部側面の先端部に設けられたものである。
【0015】
(5)上記(3)または(4)において、上記磁極は、鉄系金属の薄板を積層して構成され、上記発熱防止部における小薄板の積層方向と上記磁極における薄板の積層方向のなす角度は、30°〜90°とするものである。
【0016】
(6)上記(1)または(3)において、上記励磁コイルは、コイル本体部と上記コイル本体部の両側の上記端部とがループ状に結合した構造を有し、上記コイル本体部は、上記コイル本体部の長さ方向に直交する断面が長方形を呈すると共に上記長方形の長辺が上記磁極の堤部側面または上記継鉄の内面に接触または近接するように配置されたものである。
【0017】
(7)上記(1)または(3)において、上記磁極は、複数対設けられ、各磁極対に上記励磁コイルが設けられたものである。
【0018】
本発明の電磁石は、荷電粒子照射装置は、(8)上記(1)〜(7)のいずれか一項記載の電磁石を荷電粒子ビームの走査に用いたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下の諸実施の形態において、前記図15〜図21における部位と同じ部位については同符号を付してそれら部位の説明を省略することがある。
【0020】
実施の形態1.
図1〜図7は、本発明の電磁石における実施の形態1を説明するものである。なお以下の説明においては、磁極32、33、励磁コイル34、35、あるいは後記する発熱防止部321、331のうちの一方の側についてのみ述べる場合があるが、かかる場合において、同様のことは他方の側についても該当する。
【0021】
図1は電磁石3の概略斜視図、図2は図1の矢印IIの方向から見た側面図、図3は図1の矢印III の方向から見た側面図、図4は図1の矢印IVの方向から見た側面図、図5は図1の部分拡大斜視図、図6は励磁コイル34が励磁した状態における図1のX−X線に平行なVI−VI線に沿った断面の一部の磁束線図を含む、前記図20に対応する断面図、図7は同じく励磁コイル34が励磁した状態における図1のZ−Z線に平行なVII −VII 線に沿った電磁石3の一端部における磁束線図を含み前記図21に対応する断面図である。しかして、図6にはX−X線方向の断面内における磁束線図が示されており、図7にはY−Y線方向の断面内で且つ励磁コイル34のコイル端部342が存在する電磁石3の一端部における磁束線図が示されている。
【0022】
図1〜図7において、321は磁極32の両端の各先端部に設けられた発熱防止部、331は磁極33の両端の各先端部に設けられた発熱防止部であり、図7において6は上記の磁束線図を求めるために計算上用いられた透磁率無限大の仮想上の鉄心部分である。なお図5においては、発熱防止部321、331の構造や設置方法の理解を容易とするために発熱防止部321のみ、それを除去した状態を示す。
【0023】
実施の形態1は、前記図16〜図21に示す従来技術とは、励磁コイル34、35の形状並びに設置方法、並びに発熱防止部321、331を有することの二点において異なり、その他の構成は同じである。
【0024】
以下、実施の形態1の従来技術と異なる上記二点についてその構造と作用について詳細に説明する。励磁コイル34は、従来技術と同様にコイル本体部341と両コイル端部342とがループ状に接続された構造を有するが、両コイル端部342は、従来技術ではそれぞれ外側に折り曲げられているのに対して、実施の形態1では磁極の端部側面322の各先端部を覆うように空気ギャップ36側に折り曲げられている。その際、コイル本体部341は、図6に示すように、継鉄31のうちの磁極32と直交する壁311に接触する状態で設置され、一方、コイル端部342は、図7に示すように磁極32の端部側面322の先端部と直接接触するように折り曲げられている。
【0025】
図1においてhは磁極32の高さであり、wはコイル端部342の幅であって、しかして上記端部側面322の先端部は幅wのコイル端部342により覆われていることになる。励磁コイル35については、その両コイル端部352の折り曲げ方向が励磁コイル34のそれと逆である点を除けば上記と同じことが当てはまる。
【0026】
図5において磁極32の両端の先端部の一部は、同図に示す通り、直方体状に切り欠かれており、そこに発熱防止部321(図5には図示せず)が上記切り欠きを充填するように設けられる(図1〜図4および図7参照)。磁極33の両端の先端部も上記と同様に一部が切り欠かれており、そこに発熱防止部331が上記と同様に設けられている。その際、継鉄31、磁極34、および磁極35は、前記した通り、H字状の打ち抜き孔を有する鉄系金属、例えば鋼の薄板の多数枚を図5のZ−Z方向に積層して構成されているので、発熱防止部321、331は、鋼などの鉄系金属の小薄板の多数枚を上記Z−Z方向と直交する方向に積層して形成されている。
【0027】
つぎに実施の形態1の作用並びに効果につき説明する。前記した通り、従来技術においては、磁極32の先端部から水平方向に延びている漏れ磁力線の量が多く、このために従来の電磁石3は鉄損が極めて大きい問題があった。これに対して、実施の形態1では励磁コイル34の両コイル端部342を空気ギャップ36側に折り曲げて磁極32の端部側面322の先端部を覆うようにし、またその先端部に発熱防止部321を設けることにより、図7と前記図21との比較から明白な通り、図7では磁極32の先端部から水平方向に延びる漏れ磁力線の量が格段に減少している。換言すると、鉄損が減少していることが分かる。
【0028】
なお、実施の形態1では励磁コイル34の両コイル端部342が磁極32の端部側面322の先端部と直接接触するように折り曲げられている。本発明においては、かかる直接接触は必ずしも必須ではないが、それは、水平方向に延びる漏れ磁力線の量を一層減少させるうえで効果がある。発熱防止部321による水平方向に延びる漏れ磁力線の量を減少する作用は、上記部321が鉄系金属の小薄板の多数枚を上記Z−Z方向と直交する方向に積層して形成されていることに基づく。かかる積層構造は、Z−Z方向に漏れ易い磁力線を遮蔽して鉄損、およびこの鉄損に基づく発熱を大きく軽減する作用をなし、この結果、上記の効果が得られる。
【0029】
なお実施の形態1では励磁コイル34の両コイル端部342の空気ギャップ36側への折り曲げる手段と発熱防止部321の設置の両手段とが採用されているが、本発明においては上記両手段を個別に採用しても鉄損を減少させる作用並びに効果がある。また上記では励磁コイル34と発熱防止部321の作用効果について述べたが、励磁コイル35と発熱防止部331の作用効果も上記と同様である。
【0030】
実施の形態2.
図8は、本発明の電磁石の一例としての実施の形態2を説明するものであって、前記図1におけるX−X線方向の断面内における、前記図6に対応する磁束線図である。実施の形態2は、励磁コイル34のコイル本体部341が、図8に示すように、継鉄31のうちの磁極32と平行する壁312に接触する状態で設置されており、また図示しない励磁コイル35のコイル本体部351も継鉄31のうちの磁極33と平行する壁に接触する状態で設置されている点において異なり、その他の構成は実施の形態1と同じである。
【0031】
実施の形態3.
図9は、本発明の電磁石の一例としての実施の形態3を説明するものであって、前記図1におけるX−X線方向の断面内における、前記図6に対応する磁束線図である。実施の形態3は、励磁コイル34のコイル本体部341が、図9に示すように、磁極32の堤部側面323に接触する状態で設置されており、また図示しない励磁コイル35のコイル本体部351も磁極33の堤部側面333に接触する状態で設置されている点において異なり、その他の構成は実施の形態1と同じである。
【0032】
本発明は、鉄損の減少を課題とするものであるが、ここでは銅損について述べる。周知の通り銅損は、励磁コイル34、35に流れる電流、該電流と交差する磁場の強度、その断面積、および交流の周波数との積の二乗に略比例する。そこで、実施の形態1の図6、実施の形態2の図8、実施の形態3の図9、および前記従来技術の図20を対比すると、励磁コイル34、35を形成する素線の断面積を一定とすると、図6、図8、および図9の場合は、図20の場合よりコイル本体部341と交差する磁束線の数が少なく、しかして銅損が少ないことが明らかであり、このことは励磁コイル34、35のコイル本体部341、351が前記した各位置に存在することに基づく。したがって、実施の形態1〜3は、鉄損のみならず銅損においても従来技術のそれらより小さいので電磁石の一層の小型化を可能にする。
【0033】
実施の形態4.
図10〜図13は、本発明の電磁石の実施の形態4を説明するものであって、図10は電磁石の概略斜視図、図11は図10の矢印XIの方向から見た側面図、図12は図10の矢印XII の方向から見た側面図、図13は図10の矢印XIIIの方向から見た側面図である。
【0034】
実施の形態4では、励磁コイル34の両コイル端部342は、空気ギャップ36を通り越して磁極33の各端部側面332の各先端部を覆うように且つ該先端部と直接接触するように折り曲げられており、励磁コイル35の両コイル端部352も空気ギャップ36を通り越して、但し励磁コイル34のコイル端部342の上に重なる状態で磁極32の端部側面322の各先端部を覆うように折り曲げられている。コイル端部342とコイル端部352との間には、空気ギャップ36を貫通して荷電粒子ビームの通路となる管路を設置し得る空間が確保されている。
【0035】
励磁コイル35のコイル端部352は、その内側に位置するコイル端部342の存在のために磁極32の端部側面322の先端部と接触していないことから実施の形態1の場合より鉄損を減少させる作用が多少低下するが、それでも従来技術と比較すると大きな鉄損減少作用がある。実施の形態4は、励磁コイル34、35の各コイル端部342、352の曲がり長が長い場合に適している。
【0036】
実施の形態5.
図14は、本発明の電磁石における実施の形態5を説明するものであって、前記実施の形態1において用いられた発熱防止部331に代えて用いられる発熱防止部331aの斜視図である。発熱防止部331aは、中央の発熱防止部分331a−1とその両側の発熱防止部分331a−2、331a−3の3部分から構成されている。上記の三部分は、いずれも鋼などの鉄系金属の小薄板の多数枚を積層して形成されており、そのうちの発熱防止部分331a−1は、上記小薄板を前記図5のZ−Z方向と直交する方向に積層して形成されており、発熱防止部分331a−2、331a−3は、上記Z−Z方向とは45°の方向に積層して形成されている。発熱防止部331aのコーナー部の積層方向を上記の通りに上記Z−Z方向に対して45°などの傾斜方向としても鉄損を減少させることができる。
【0037】
以上、本発明を前記した実施の形態1〜5により詳細に説明したが、本発明はそれら実施の形態のみに限らず、種々の変形形態をもその技術的範囲内に包含するものである。以下ではかかる変形形態の若干例を概念的に説明する。
【0038】
まず上記励磁コイルの端部(コイル端部)は、上記磁極の端部側面の先端面を覆うように前記空気ギャップ側に折り曲げられるが、その場合の上記被覆い面たる先端面の範囲については、一般的には磁極の端部側面の高さの先端側の半分の領域(前記図1の場合では磁極32の高さhの先端側のh/2の部分)であればよい。実施の形態1の場合では、そのh/2の部分の略中央部分が幅wのコイル端部342により覆われているが、励磁コイルの端部の幅wは、通常、上記空気ギャップ36の大きさに略比例した寸法を有するので、上記の領域の任意の箇所が幅wで覆われればよく、また幅wの10%程度であれば上記ギャップにはみ出ることは、かかるはみ出しによっても上記ギャップを貫通して荷電粒子ビームの通路となる管路を設置し得る空間が通常は確保される限り、許容される。
【0039】
本発明において発熱防止部は、磁極の端部側面の先端部に限らず、磁極中の渦電流に基づく発熱が生じる任意の箇所に設けてよい。さらに発熱防止部は、前記実施の形態5におけるように小薄板の積層方向が互いに異なる複数部分から構成された構造であってもよく、小薄板の全部が一定方向に積層された構造であってもよい。またさらに、小薄板の積層方向と磁極における薄板の積層方向のなす角度は、30°〜90°の範囲であればよい。また本発明の電磁石としては、ワブラ電磁石以外にも、スキャンニング電磁石、シンクロトロン用電磁石、あるいはその他の交流電流で励起して磁場の強度を増減する電磁石が例示される。
【0040】
本発明の荷電粒子照射装置としては、前記した種々の電磁石のうちの少なくとも一種の二個を、あるいは二種の各一個の合計二個を、前記図15に示すようにX方向走査用およびY方向走査用として採用したものが例示される。
【0041】
【発明の効果】
本発明の電磁石は、(1)継鉄、上記継鉄に隣接して設けられてギャップを介して磁気回路を構成する磁極、上記磁極の周囲に設けられた励磁コイルを有する電磁石において、上記励磁コイルの端部は、上記磁極の端部側面の先端面を覆うように上記ギャップ側に折り曲げられたものであるので、従来の電磁石と比較して鉄損が少なく、このために本発明の電磁石を例えば荷電粒子照射装置に搭載した場合には、荷電粒子ビームの必要な走査に従来よりも磁極の短いもの、換言すると短い電磁石の採用が可能となり、この結果、近時において益々強くなっている荷電粒子照射装置などの小型化の要求に応えることができる。
【0042】
また(2)上記(1)において、折り曲げられた上記励磁コイルの端部は、上記磁極の上記先端面と接触しているものであると、鉄損を一層少なくできる効果がある。
【0043】
また(3)上記(1)において、上記磁極中の渦電流に基づく発熱が生じる箇所に上記渦電流の発生を抑制する方向に鉄系金属の小薄板を積層して形成された発熱防止部を有するものであるので、前記(1)の発明と同様に電磁石の鉄損が少なく、しかして前記(1)の発明と同様の効果がある。
【0044】
また(4)上記(3)において、上記発熱防止部は、上記磁極の端部側面の先端部に設けられたものであり、また(5)上記(3)または(4)において、上記磁極は、鉄系金属の薄板を積層して構成され、上記発熱防止部における小薄板の積層方向と上記磁極における薄板の積層方向のなす角度は、30°〜90°とするものであると、鉄損を一層少なくできる効果がある。
【0045】
また(6)上記(1)または(3)において、上記励磁コイルは、コイル本体部と上記コイル本体部の両側の上記端部とがループ状に結合した構造を有し、上記コイル本体部は、上記コイル本体部の長さ方向に直交する断面が長方形を呈すると共に上記長方形の長辺が上記磁極の堤部側面または上記継鉄の内面に接触または近接するように配置されたものであると、従来の電磁石と比較して鉄損の他に銅損も少なく、このために電磁石の小型化、ひいては荷電粒子照射装置などの一層の小型化の要求に応えることができる。
【0046】
また(7)上記(1)または(3)において、上記磁極は、複数対設けられ、各磁極対に上記励磁コイルが設けられたものであると、鉄損の少ない種々の電磁石を得ることができる。
【0047】
本発明の電磁石は、荷電粒子照射装置は、(8)上記(1)〜(7)のいずれか一項記載の電磁石を荷電粒子ビームの走査に用いたものであるので、上記した(1)の発明で述べた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電磁石における実施の形態1の概略斜視図。
【図2】 図1の矢印IIの方向から見た側面図。
【図3】 図1の矢印III の方向から見た側面図。
【図4】 図1の矢印IVの方向から見た側面図。
【図5】 図1の部分拡大斜視図。
【図6】 図1のVI−VI線に沿った磁束線図を含む一部断面図。
【図7】 図1のVII −VII 線に沿った磁束線図を含む一部断面図。
【図8】 本発明の電磁石における実施の形態2の、前記図6に対応する磁束線図を含む一部断面図。
【図9】 本発明の電磁石における実施の形態3の、前記図6に対応する磁束線図を含む一部断面図。
【図10】 本発明の電磁石における実施の形態4の概略斜視図。
【図11】 図10の矢印XIの方向から見た側面図。
【図12】 図10の矢印XII の方向から見た側面図。
【図13】 図10の矢印XIIIの方向から見た側面図。
【図14】 本発明の電磁石における実施の形態5で用いられた発熱防止部の斜視図。
【図15】 従来の電磁石の使用例の説明図。
【図16】 従来のワブラ電磁石の概略斜視図。
【図17】 図16の矢印XVIIの方向から見た側面図。
【図18】 図16の矢印XVIII の方向から見た側面図。
【図19】 図16の矢印XIX の方向から見た側面図。
【図20】 図16のXX−XX線に沿った磁束線図を含む一部断面図。
【図21】 図16のXXI −XXI 線に沿った磁束線図を含む一部断面図。
【符号の説明】
1 荷電粒子ビーム、3 電磁石、31 継鉄、32 磁極、33、磁極、
321 発熱防止部、331 発熱防止部、34 励磁コイル、
341 コイル本体部、342 コイル端部、35 励磁コイル、
351 コイル本体部、352 コイル端部、36 空気ギャップ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnet and a charged particle irradiation apparatus, and more particularly, an electromagnet that excites with alternating current, such as a wobbler electromagnet, a scanning electromagnet, and a synchrotron electromagnet, and a charged particle irradiation apparatus using the electromagnet. It is about.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 discloses an example of use of the wobbler electromagnet disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-58200, in which 1 is a charged particle beam and 2 is an object to be irradiated placed in an irradiation field of the charged particle beam 1 3 is a wobbler electromagnet (hereinafter referred to as electromagnet), 4 is a treatment table, and 5 is a scatterer that expands the radius of the charged particle beam 1. The wobbler electromagnet 3 includes an X-direction scanning wobbler electromagnet 3a and a Y-direction scanning wobbler electromagnet 3b, and both the electromagnets 3a and 3b have the same structure except that the scanning direction of the charged particle beam 1 is different.
[0003]
FIGS. 16 to 19 explain in detail an example of the structure of the electromagnet 3. FIG. 16 is a schematic perspective view of the electromagnet 3, FIG. 17 is a side view seen from the direction of arrow XVII in FIG. Is a side view seen from the direction of arrow XVIII in FIG. 16, and FIG. 19 is a side view seen from the direction of arrow XIX in FIG. 16 to 19, 31 is a yoke, 32 and 33 are a pair of magnetic poles connected to the yoke 31, 34 and 35 are excitation coils provided around the magnetic poles 32 and 33, and 36 is An air gap exists between the magnetic poles 32 and 33. The yoke 31 and the pair of magnetic poles 34 and 35 are configured by laminating a large number of iron-based metals having an H-shaped punched hole, for example, steel thin plates, in the ZZ direction of FIG.
[0004]
The exciting coil 34 has a structure in which a coil main body portion 341 and both end portions (hereinafter referred to as coil end portions) 342 are connected in a loop shape, and both the coil end portions 342 can be protruded from the magnetic pole 32. In order to make the entire electromagnet 3 compact as much as possible, it is usually bent to the opposite side of the air gap 36 as shown. The same applies to both coil end portions 352 of the exciting coil 35.
[0005]
Next, the operation of the electromagnet 3 will be described. In the following description, only the case of the magnetic pole 32 and the excitation coil 34 among the magnetic poles 32 and 33 and the excitation coils 34 and 35 will be described, but the same applies to the case of the magnetic pole 33 and the excitation coil 35. To do.
[0006]
FIG. 20 is a cross-sectional view including a magnetic flux diagram of a part of a cross section along the line XX-XX parallel to the line XX in FIG. 16 in a state where the exciting coil 34 is excited. FIG. 21 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram at one end of the electromagnet 3 along the XXI-XXI line parallel to the ZZ line of FIG. 16 in a state where the exciting coil 34 is also excited. FIG. 20 shows a magnetic flux diagram in the cross section in the XX line direction, and FIG. 21 shows a coil end portion 342 in the cross section in the YY line direction. A magnetic flux diagram at one end is shown. In FIG. 21, reference numeral 6 denotes a virtual iron core portion having an infinite magnetic permeability used for calculation to obtain the above magnetic flux diagram.
[0007]
Here, if the magnetic field intensity required to deflect the charged particles between the air gaps 36 at a desired angle is B (Tesla) and the distance of the air gaps 36 is g (m), the excitation current I (A) The product NI (A) with the number of coil turns N is approximately as shown in the following equation (1). In order to operate the electromagnet 3, a value obtained by multiplying the resistance value of the coil by the square of the current, that is, the so-called Joule heat. Electric power is required. In addition, μ 0 in the following formula (1) is a magnetic permeability in vacuum and is 4π × 10 −7 (H / m).
NI = gB / μ 0 (1)
[0008]
However, in the electromagnet 3 that is excited by alternating current, in addition to the above, an alternating current loss, particularly an iron loss, occurs in the exciting coil 34 and the yoke 31, and the required power increases due to heat generation as compared with direct current excitation. The iron loss is approximately proportional to the square of the product of the magnetic field in the magnetic pole 32, the area of the magnetic pole 32 in the direction orthogonal thereto, and the AC frequency.
[0009]
Accordingly, as is apparent from FIG. 21, the amount of leakage magnetic field lines extending in the horizontal direction on the same figure, particularly, the amount of leakage magnetic field lines extending in the horizontal direction from the tip of the magnetic pole 32 is large. For this reason, the conventional electromagnet 3 has a problem that the iron loss is extremely large. Since the conventional electromagnet 3 is configured as described above, it is an amount proportional to the product of the magnetic field intensity that can be generated in the air gap 36 and the length L (see FIG. 17) of the yoke 31 or the magnetic pole 32. The deflection capability for the charged particle beam 1 in FIG. 15 is determined. Further, when the electromagnet 3 is mounted on a rotary charged particle irradiation apparatus commonly called a gantry, it is required to be as small as possible, and particularly to reduce its total length L. Therefore, conventionally, both the coil end portions 342 of the exciting coil 34 are bent to reduce the amount of protrusion from the yoke 31 and the like, thereby reducing the length L. However, in order to further shorten the length of the electromagnet 3, it is necessary to increase the magnetic field strength, in other words, to increase the current density. However, this increases the heat generation due to the iron loss and causes a significant increase in required power. As a result, it is difficult to reduce the size of the electromagnet 3 itself and the size of the charged particle irradiation apparatus on which the electromagnet 3 is mounted. There's a problem.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to propose an electromagnet with less iron loss than before and a charged particle irradiation apparatus equipped with the electromagnet.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The electromagnet of the present invention is (1) an electromagnet having a yoke, a magnetic pole provided adjacent to the yoke and constituting a magnetic circuit through a gap, and an excitation coil provided around the magnetic pole. The end portion of the coil is bent to the gap side so as to cover the tip surface of the side surface of the end portion of the magnetic pole.
[0012]
(2) In the above (1), the bent end portion of the exciting coil is in contact with the tip surface of the magnetic pole.
[0013]
In (3) above (1), the heating prevention portion formed by stacking the small sheet of ferrous metals the generation of the eddy current in the direction of suppressing the location where heat is generated based on the eddy current in the above SL pole It is what you have.
[0014]
(4) In the above (3), the heat generation preventing portion is provided at the tip of the side surface of the end of the magnetic pole.
[0015]
(5) In the above (3) or (4), the magnetic pole is configured by laminating thin sheets of iron-based metal, and an angle formed by a laminating direction of the small thin plate in the heat generation prevention unit and a laminating direction of the thin plate in the magnetic pole. Is from 30 ° to 90 °.
[0016]
(6) In the above (1) or (3), the exciting coil has a structure in which a coil main body and the end portions on both sides of the coil main body are coupled in a loop shape. The cross section orthogonal to the length direction of the coil main body portion is a rectangle, and the long side of the rectangle is arranged so as to be in contact with or close to the side surface of the bank portion of the magnetic pole or the inner surface of the yoke.
[0017]
(7) In the above (1) or (3), a plurality of pairs of the magnetic poles are provided, and the excitation coil is provided in each magnetic pole pair.
[0018]
The electromagnet of the present invention is a charged particle irradiation apparatus using (8) the electromagnet according to any one of (1) to (7) for scanning of a charged particle beam.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following embodiments, the same parts as those in FIGS. 15 to 21 may be denoted by the same reference numerals, and description of those parts may be omitted.
[0020]
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1-7 demonstrates Embodiment 1 in the electromagnet of this invention. In the following description, only one side of the magnetic poles 32 and 33, the excitation coils 34 and 35, or the heat generation prevention units 321 and 331 described later may be described, but in such a case, the same applies to the other side. This also applies to the other side.
[0021]
1 is a schematic perspective view of the electromagnet 3, FIG. 2 is a side view seen from the direction of arrow II in FIG. 1, FIG. 3 is a side view seen from the direction of arrow III in FIG. 5 is a partially enlarged perspective view of FIG. 1. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI parallel to line XX of FIG. FIG. 7 is an end view of the electromagnet 3 along the VII-VII line parallel to the ZZ line in FIG. 1 when the exciting coil 34 is excited. It is sectional drawing corresponding to the said FIG. 21 including the magnetic flux diagram in a part. 6 shows a magnetic flux diagram in the cross section in the XX line direction, and FIG. 7 shows the coil end portion 342 of the exciting coil 34 in the cross section in the YY line direction. A magnetic flux diagram at one end of the electromagnet 3 is shown.
[0022]
1 to 7, reference numeral 321 denotes a heat generation prevention portion provided at each tip portion of both ends of the magnetic pole 32, 331 denotes a heat generation prevention portion provided at each tip portion of both ends of the magnetic pole 33, and in FIG. It is a virtual iron core portion having an infinite permeability used for calculation to obtain the above magnetic flux diagram. FIG. 5 shows a state where only the heat generation prevention unit 321 is removed in order to facilitate understanding of the structure and installation method of the heat generation prevention units 321 and 331.
[0023]
The first embodiment is different from the prior art shown in FIGS. 16 to 21 in two points, that is, the shape and installation method of the excitation coils 34 and 35, and having the heat generation prevention portions 321 and 331. The same.
[0024]
Hereinafter, the structure and operation of the two points different from the prior art of the first embodiment will be described in detail. The excitation coil 34 has a structure in which a coil body 341 and both coil ends 342 are connected in a loop shape as in the prior art, but both coil ends 342 are bent outward in the prior art. On the other hand, in the first embodiment, it is bent toward the air gap 36 so as to cover each tip of the end side surface 322 of the magnetic pole. At that time, as shown in FIG. 6, the coil main body 341 is installed in contact with the wall 311 orthogonal to the magnetic pole 32 of the yoke 31, while the coil end 342 is as shown in FIG. 7. Are bent so as to be in direct contact with the tip of the side surface 322 of the end portion of the magnetic pole 32.
[0025]
In FIG. 1, h is the height of the magnetic pole 32, w is the width of the coil end 342, and the tip of the end side 322 is covered with the coil end 342 having the width w. Become. The same applies to the excitation coil 35 except that the bending direction of both coil ends 352 is opposite to that of the excitation coil 34.
[0026]
In FIG. 5, as shown in the figure, a part of the tip portion at both ends of the magnetic pole 32 is cut out in a rectangular parallelepiped shape, and the heat generation preventing portion 321 (not shown in FIG. 5) has the cutout. It is provided so as to be filled (see FIGS. 1 to 4 and 7). The tip portions at both ends of the magnetic pole 33 are also partially cut out in the same manner as described above, and the heat generation preventing portion 331 is provided there in the same manner as described above. At that time, as described above, the yoke 31, the magnetic pole 34, and the magnetic pole 35 are formed by laminating a large number of iron-based metals having an H-shaped punched hole, for example, steel thin plates in the ZZ direction of FIG. Since it is comprised, the heat_generation | fever prevention parts 321 and 331 are laminated | stacked in the direction orthogonal to the said ZZ direction by laminating | stacking many small sheets of iron-type metals, such as steel.
[0027]
Next, operations and effects of the first embodiment will be described. As described above, in the prior art, the amount of leakage magnetic field lines extending in the horizontal direction from the tip of the magnetic pole 32 is large, and the conventional electromagnet 3 has a problem that the iron loss is extremely large. On the other hand, in the first embodiment, both coil end portions 342 of the exciting coil 34 are bent toward the air gap 36 so as to cover the front end portion of the end side surface 322 of the magnetic pole 32, and the heat generation preventing portion is provided at the front end portion. By providing 321, as is apparent from a comparison between FIG. 7 and FIG. 21, in FIG. 7, the amount of leakage magnetic field lines extending in the horizontal direction from the tip of the magnetic pole 32 is remarkably reduced. In other words, it can be seen that the iron loss is reduced.
[0028]
In the first embodiment, both coil end portions 342 of the exciting coil 34 are bent so as to be in direct contact with the tip end portions of the end side surfaces 322 of the magnetic pole 32. In the present invention, such direct contact is not always essential, but it is effective in further reducing the amount of magnetic field lines extending in the horizontal direction. The action of reducing the amount of leakage magnetic field lines extending in the horizontal direction by the heat generation prevention part 321 is formed by laminating a large number of small iron-based metal plates in the direction perpendicular to the ZZ direction. Based on that. Such a laminated structure has an effect of greatly reducing iron loss and heat generation based on this iron loss by shielding magnetic lines that are likely to leak in the ZZ direction. As a result, the above-described effects can be obtained.
[0029]
In the first embodiment, means for bending both end portions 342 of the exciting coil 34 to the air gap 36 side and both means for installing the heat generation preventing portion 321 are employed. However, in the present invention, both means are used. Even if they are adopted individually, they have the action and effect of reducing iron loss. In the above description, the operational effects of the excitation coil 34 and the heat generation prevention unit 321 have been described. The operational effects of the excitation coil 35 and the heat generation prevention unit 331 are the same as described above.
[0030]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a magnetic flux diagram corresponding to FIG. 6 in the cross section in the XX line direction in FIG. 1 for explaining the second embodiment as an example of the electromagnet of the present invention. In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the coil main body 341 of the exciting coil 34 is installed in contact with a wall 312 parallel to the magnetic pole 32 of the yoke 31 and is not shown. The coil main body portion 351 of the coil 35 is also different in that it is placed in contact with a wall parallel to the magnetic pole 33 of the yoke 31, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 illustrates a third embodiment as an example of the electromagnet of the present invention, and is a magnetic flux diagram corresponding to FIG. 6 in the cross section in the XX line direction in FIG. In the third embodiment, as shown in FIG. 9, the coil main body 341 of the exciting coil 34 is installed in contact with the side wall 323 of the magnetic pole 32, and the coil main body of the exciting coil 35 (not shown). 351 also differs in that it is installed in contact with the bank portion side surface 333 of the magnetic pole 33, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0032]
An object of the present invention is to reduce iron loss. Here, copper loss will be described. As is well known, the copper loss is approximately proportional to the square of the product of the current flowing through the exciting coils 34 and 35, the strength of the magnetic field crossing the current, its cross-sectional area, and the frequency of the alternating current. Therefore, when comparing FIG. 6 of the first embodiment, FIG. 8 of the second embodiment, FIG. 9 of the third embodiment, and FIG. 20 of the prior art, the sectional area of the strands forming the exciting coils 34 and 35 is compared. 6, 8, and 9, it is clear that the number of magnetic flux lines intersecting with the coil main body 341 is smaller than that in FIG. This is based on the fact that the coil main body portions 341 and 351 of the exciting coils 34 and 35 are present at the positions described above. Therefore, since Embodiments 1 to 3 are smaller not only in the iron loss but also in the copper loss, it is possible to further reduce the size of the electromagnet.
[0033]
Embodiment 4 FIG.
10 to 13 are diagrams for explaining an electromagnet according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic perspective view of the electromagnet, and FIG. 11 is a side view seen from the direction of arrow XI in FIG. 12 is a side view seen from the direction of arrow XII in FIG. 10, and FIG. 13 is a side view seen from the direction of arrow XIII in FIG.
[0034]
In the fourth embodiment, both coil end portions 342 of the exciting coil 34 are bent so as to pass through the air gap 36 and cover the respective front end portions of the respective end side surfaces 332 of the magnetic pole 33 and to be in direct contact with the front end portions. The coil end portions 352 of the exciting coil 35 also pass through the air gap 36, but cover the respective tip portions of the end side surfaces 322 of the magnetic pole 32 in a state of overlapping the coil end portion 342 of the exciting coil 34. Is bent. A space is provided between the coil end portion 342 and the coil end portion 352 so that a conduit that passes through the air gap 36 and becomes a passage for the charged particle beam can be installed.
[0035]
The coil end portion 352 of the exciting coil 35 is not in contact with the tip end portion of the end side surface 322 of the magnetic pole 32 due to the presence of the coil end portion 342 located on the inside thereof, so that the iron loss is higher than in the case of the first embodiment. However, there is still a large iron loss reduction effect compared with the prior art. The fourth embodiment is suitable when the bending lengths of the coil ends 342 and 352 of the exciting coils 34 and 35 are long.
[0036]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 14 illustrates a fifth embodiment of the electromagnet of the present invention, and is a perspective view of a heat generation prevention portion 331a used in place of the heat generation prevention portion 331 used in the first embodiment. The heat generation preventing portion 331a is composed of a central heat generation prevention portion 331a-1 and heat generation prevention portions 331a-2 and 331a-3 on both sides thereof. Each of the above three portions is formed by laminating a large number of small thin plates of iron-based metal such as steel, and the heat generation preventing portion 331a-1 includes the small thin plate as ZZ in FIG. The heat generation preventing portions 331a-2 and 331a-3 are stacked in a direction of 45 ° with respect to the ZZ direction. Iron loss can be reduced even if the stacking direction of the corner portion of the heat generation preventing portion 331a is set to an inclination direction such as 45 ° with respect to the ZZ direction as described above.
[0037]
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail by above-described Embodiment 1-5, this invention includes not only these Embodiment but a various deformation | transformation form in the technical scope. Hereinafter, some examples of such modifications will be conceptually described.
[0038]
First, the end portion (coil end portion) of the exciting coil is bent toward the air gap so as to cover the front end surface of the end surface of the magnetic pole. Generally, it may be a half region on the tip side of the height of the side surface of the end portion of the magnetic pole (in the case of FIG. 1, the portion of h / 2 on the tip side of the height h of the magnetic pole 32). In the case of the first embodiment, the substantially central portion of the h / 2 portion is covered with the coil end portion 342 having a width w. Since it has a dimension approximately proportional to the size, it is sufficient that an arbitrary portion of the above-described region is covered with the width w, and if it is about 10% of the width w, the gap may be protruded even by such protrusion. As long as a space that can be provided with a conduit that passes through the tube and serves as a path for the charged particle beam is normally secured, it is allowed.
[0039]
In the present invention, the heat generation preventing portion is not limited to the tip portion on the side surface of the end portion of the magnetic pole, and may be provided at any location where heat generation based on eddy current in the magnetic pole occurs. Further, the heat generation prevention unit may be configured by a plurality of portions in which the stacking directions of the small thin plates are different from each other as in the fifth embodiment, and the entire thin thin plate is stacked in a certain direction. Also good. Furthermore, the angle formed by the stacking direction of the small thin plate and the stacking direction of the thin plate at the magnetic pole may be in the range of 30 ° to 90 °. In addition to the wobbler electromagnet, examples of the electromagnet of the present invention include a scanning electromagnet, a synchrotron electromagnet, and other electromagnets that increase or decrease the strength of the magnetic field when excited by an alternating current.
[0040]
As the charged particle irradiation apparatus of the present invention, at least two of the various electromagnets described above, or a total of two of each of the two types, as shown in FIG. What was employ | adopted as an object for direction scanning is illustrated.
[0041]
【The invention's effect】
The electromagnet of the present invention is (1) an electromagnet having a yoke, a magnetic pole provided adjacent to the yoke and constituting a magnetic circuit through a gap, and an excitation coil provided around the magnetic pole. Since the end of the coil is bent to the gap side so as to cover the front end surface of the end surface of the magnetic pole, the iron loss is less than that of the conventional electromagnet, and therefore the electromagnet of the present invention. For example, in a charged particle irradiation apparatus, it is possible to employ a shorter magnetic pole than conventional ones for scanning that requires a charged particle beam, in other words, a shorter electromagnet, and as a result, it has become increasingly stronger recently. It can meet the demand for miniaturization of charged particle irradiation devices and the like.
[0042]
(2) In the above (1), if the bent end portion of the exciting coil is in contact with the tip end surface of the magnetic pole, the iron loss can be further reduced.
[0043]
The (3) above (1), the upper Symbol preventing heat generation portion which is formed by laminating a small sheet of ferrous metals the generation of the eddy current in the direction of suppressing the location where heat is generated based on the eddy current in the pole Therefore, the iron loss of the electromagnet is small as in the invention of (1), and there is an effect similar to that of the invention of (1).
[0044]
(4) In (3) above, the heat generation preventing portion is provided at the tip of the side surface of the end of the magnetic pole. (5) In (3) or (4), the magnetic pole is And the angle formed by the stacking direction of the small thin plate in the heat generation prevention portion and the stacking direction of the thin plate in the magnetic pole is set to 30 ° to 90 °. There is an effect that can be further reduced.
[0045]
(6) In the above (1) or (3), the exciting coil has a structure in which a coil main body and the ends on both sides of the coil main body are coupled in a loop shape. The cross section perpendicular to the length direction of the coil main body is rectangular, and the long side of the rectangle is arranged so as to be in contact with or close to the side of the bank of the magnetic pole or the inner surface of the yoke. As compared with the conventional electromagnet, there is less copper loss in addition to iron loss, and therefore, it is possible to meet the demand for further miniaturization of the electromagnet, and hence further reduction of the charged particle irradiation device and the like.
[0046]
(7) In the above (1) or (3), when a plurality of pairs of the magnetic poles are provided and the excitation coil is provided in each magnetic pole pair, various electromagnets with less iron loss can be obtained. it can.
[0047]
The electromagnet of the present invention is the charged particle irradiation apparatus (8) because the electromagnet according to any one of (1) to (7) is used for scanning a charged particle beam. There is an effect described in the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of Embodiment 1 of an electromagnet of the present invention.
FIG. 2 is a side view seen from the direction of arrow II in FIG.
FIG. 3 is a side view seen from the direction of arrow III in FIG.
4 is a side view seen from the direction of arrow IV in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a partially enlarged perspective view of FIG. 1;
6 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram along line VI-VI in FIG. 1;
7 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram along a line VII-VII in FIG. 1;
8 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram corresponding to FIG. 6 of Embodiment 2 of the electromagnet of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram corresponding to FIG. 6 of Embodiment 3 of the electromagnet of the present invention.
FIG. 10 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the electromagnet of the present invention.
11 is a side view seen from the direction of arrow XI in FIG.
12 is a side view seen from the direction of arrow XII in FIG.
13 is a side view seen from the direction of arrow XIII in FIG.
FIG. 14 is a perspective view of a heat generation prevention unit used in Embodiment 5 in the electromagnet of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a usage example of a conventional electromagnet.
FIG. 16 is a schematic perspective view of a conventional wobbler electromagnet.
FIG. 17 is a side view seen from the direction of arrow XVII in FIG.
18 is a side view seen from the direction of arrow XVIII in FIG.
19 is a side view seen from the direction of arrow XIX in FIG.
20 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram along line XX-XX in FIG. 16;
FIG. 21 is a partial cross-sectional view including a magnetic flux diagram along the line XXI-XXI in FIG. 16;
[Explanation of symbols]
1 charged particle beam, 3 electromagnet, 31 yoke, 32 magnetic pole, 33, magnetic pole,
321 Heat generation prevention part, 331 Heat generation prevention part, 34 Excitation coil,
341 Coil body, 342 Coil end, 35 Excitation coil,
351 Coil body, 352 Coil end, 36 Air gap.

Claims (8)

継鉄、上記継鉄に隣接して設けられてギャップを介して磁気回路を構成する磁極、上記磁極の周囲に設けられた励磁コイルを有する電磁石において、上記励磁コイルの端部は、上記磁極の端部側面の先端面を覆うように上記ギャップ側に折り曲げられたことを特徴とする電磁石。In an electromagnet having a yoke, a magnetic pole provided adjacent to the yoke and constituting a magnetic circuit through a gap, and an exciting coil provided around the magnetic pole, the end of the exciting coil An electromagnet which is bent toward the gap side so as to cover a front end surface of an end side surface. 折り曲げられた上記励磁コイルの端部は、上記磁極の上記先端面と接触していることを特徴とする請求項1記載の電磁石。The electromagnet according to claim 1, wherein an end portion of the bent exciting coil is in contact with the tip surface of the magnetic pole. 記磁極中の渦電流に基づく発熱が生じる箇所に上記渦電流の発生を抑制する方向に鉄系金属の小薄板を積層して形成された発熱防止部を有することを特徴とする請求項1記載の電磁石。 Claim characterized in that it has a heating prevention portion formed by stacking the small sheet of ferrous metals direction to suppress the generation of the eddy currents in the portion where heat is generated based on the eddy currents in the upper Symbol pole 1 The electromagnet described . 上記発熱防止部は、上記磁極の端部側面の先端部に設けられたことを特徴とする請求項3記載の電磁石。4. The electromagnet according to claim 3, wherein the heat generation preventing portion is provided at a distal end portion of the side surface of the end portion of the magnetic pole. 上記磁極は、鉄系金属の薄板を積層して構成され、上記発熱防止部における小薄板の積層方向と上記磁極における薄板の積層方向のなす角度は、30°〜90°であることを特徴とする請求項3または請求項4記載の電磁石。The magnetic pole is configured by laminating thin sheets of iron-based metal, and an angle formed by a laminating direction of the small thin plate in the heat generation prevention unit and a laminating direction of the thin plate in the magnetic pole is 30 ° to 90 °. The electromagnet according to claim 3 or claim 4 to be performed. 上記励磁コイルは、コイル本体部と上記コイル本体部の両側の上記端部とがループ状に結合した構造を有し、上記コイル本体部は、上記コイル本体部の長さ方向に直交する断面が長方形を呈すると共に上記長方形の長辺が上記磁極の堤部側面または上記継鉄の内面に接触または近接するように配置されたことを特徴とする請求項1または請求項3記載の電磁石。The exciting coil has a structure in which a coil main body and the end portions on both sides of the coil main body are coupled in a loop shape, and the coil main body has a cross section orthogonal to the length direction of the coil main body. 4. The electromagnet according to claim 1, wherein the electromagnet has a rectangular shape and is arranged so that a long side of the rectangular shape is in contact with or close to the side surface of the bank portion of the magnetic pole or the inner surface of the yoke. 上記磁極は、複数対設けられ、各磁極対に上記励磁コイルが設けられたことを特徴とする請求項1または請求項3記載の電磁石。4. The electromagnet according to claim 1, wherein a plurality of pairs of the magnetic poles are provided, and the exciting coil is provided in each magnetic pole pair. 上記請求項1〜請求項7のいずれか一項記載の電磁石を荷電粒子ビームの走査に用いたことを特徴とする荷電粒子照射装置。A charged particle irradiation apparatus using the electromagnet according to any one of claims 1 to 7 for scanning of a charged particle beam.
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