JP4135127B2 - 磁場発生装置の組立方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は磁場発生装置の組立方法に関し、特に磁極片を永久磁石上に設置する方法に関する。本発明は、永久磁石を用いた磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）に適用して好適である。
【０００２】
磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）に使用する永久磁石は希土類磁石が主流となっている。本発明ではＭＲＩを例にとって説明するが、本発明に係る組立方法は、ＭＲＩに限定されることなくＭＲＩ以外の磁場発生装置の組立方法にも適用可能である。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、本発明が適用される「永久磁石を用いたＭＲＩ」の概略を説明する図である。ＭＲＩ自体は当業者にとって周知なので簡単な説明に止める。尚、説明を簡単にするため、ＭＲＩを単に磁場発生装置と称する場合がある。
【０００４】
図１に示すように、磁場発生装置１０の一部を構成する継鉄（ヨーク）１２の内部に、異極同士を対向させた永久磁石１４ａ及び１４ｂが設けられている。永久磁石１４ａ及び１４ｂの対向面に、外周に環状突起部１６ａ及び１６ｂを夫々有する磁極片（軟鉄等の磁性体からなる整磁板）１８ａ及び１８ｂを設け、これらの磁極片間に均一磁場２０を発生させている。継鉄１２は、上下の板状の磁性体１２ａ及び１２ｂ、側部に設けた柱状の磁性体１２ｃ及び１２ｄから構成される。
【０００５】
図１に示す磁場発生装置１０を組み立てる際、磁極片１８ａ及び１８ｂの夫々を永久磁石１４ａ及び１４ｂ上に設置する工程がある。従来、磁極片を磁石上に設置する方法として次の２通りがあった。
【０００６】
従来の第１の組立（設置）方法によれば、継鉄１２を上下２つの継鉄部に分割して製作する。分割した上下２つの継鉄部に永久磁石１４ａ及び１４ｂを夫々設けた後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの表面に設置し、分割した２つの継鉄部を組み立てる。
【０００７】
一方、従来の第２の組立方法によれば、継鉄１２を一体として製作し、永久磁石１４ａ及び１４ｂを上下に設ける。その後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置していた。
【０００８】
この第２の方法では、継鉄部に磁極片を誘導するガイドレールを取り付けると共に、磁石と磁極片との間に合成樹脂製の丸棒を複数本設けて磁極片を滑らせながら所定位置に設置するか、或いは、丸棒の代わりに、磁石と磁極片の表面にグリース等の潤滑剤を塗布し、磁極片を磁石上を滑らせながら所定位置に設置していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の第１の方法によれば、上下２つの継鉄部を組み立てる際、上下に設置した磁石の吸引力が極めて大きい（例えば約数１０トン）ために、組み立てに使用する継鉄を保持する装置を頑丈に製作する必要があるため組立時の費用が高騰するという問題があった。
【００１０】
一方、第２の方法は、第１の方法に比べて「磁極片の設置」を小規模の装置で行うことができる利点がある。しかし、第２の方法では、磁極片１８ａ及び１８ｂを滑らせながら夫々磁石１４ａ及び１４ｂの所定位置に設置する（組み立てる）場合、磁極片１８ａ及び１８ｂを同方向から装置に挿入すると次のような問題があった。
【００１１】
即ち、図２に示すように、永久磁石１４ａ及び１４ｂが夫々矢印で示す厚み方向に磁化されているとすると、磁極片１８ａは永久磁石１４ａに近づくと矢印２２ａで示す方向に磁化され、一方、磁極片１８ｂは永久磁石１４ｂに近づくと矢印２２ｂで示す方向に磁化される。
【００１２】
したがって、磁極片１８ａ及び１８ｂが、夫々、磁石１４ａ及び１４ｂの所定位置に設置されると、環状突起部１６ａ及び１６ｂの間に磁力線３０が形成される。つまり、図３の右側の磁力線３０は、永久磁石１４ｂから１４ａに向かう磁力線（図示せず）と同方向のために図３の右側の磁界が強くなり、一方、図３の左側の磁力線３０は、永久磁石１４ｂから１４ａに向かう磁力線と逆方向のため、図３の左側の磁界が弱くなる。
【００１３】
即ち、磁極片１８ａ及び１８ｂを同方向から装置に挿入すると、組込んだ側の磁場が強くなり、反対側の磁場が弱くなる。ところで、ＭＲＩ用の磁極片は、比較的保磁力の低い材料（例えば軟鉄）を使用した直径が約１ｍ程度の大型の円盤であり、円盤状に製作したことに起因する形状異方性と、小さいながら保磁力を持つことにより、組立の際に磁化された履歴を消すことは出来なかった。したがって、磁極片１８ａ及び１８ｂの間の空間の中央部に形成される均一磁場が狭まると共に、均一磁場が球状にならないため、高い均一磁場を高範囲に確保したいというＭＲＩ用の磁場発生装置では問題であった。
【００１４】
【発明の目的】
したがって、本発明は、第１及び第２の従来例に付随する上述の問題点を克服できる磁場発生装置の組立方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の形態に係る磁場発生装置の組立方法では、厚み方向に磁化された１対の永久磁石を上下方向に対向させて継鉄内部に配置し、上記１対の永久磁石の夫々の空隙側表面に磁極片を設け、該磁極片間の空間に磁場を発生させる磁場発生装置において、上記磁極片を上記永久磁石上を滑らせて装置に組込む際に、上側と下側の磁極片を逆方向から装置に挿入することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図４〜図６を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。図４〜図６では、従来例の説明に使用した構成部品と同様な部分には図１〜図３で使用したと同一の参照符号を使用している。尚、以下の説明では、必要に応じて従来例の説明に使用した図１〜図３に言及する。
【００１７】
本発明に係る実施の形態は、従来の第２の組立方法と同様に、継鉄１２（図１参照）を一体として製作し、永久磁石１４ａ及び１４ｂを上下に設ける。その後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置する。
【００１８】
しかし、本発明に係る実施の形態では、従来の第２の組立方法と異なり、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々逆方向から磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置している。
【００１９】
磁極片設置の際には、従来と同様に、継鉄部に磁極片を誘導するガイドレールを取り付けると共に、磁石と磁極片との間に合成樹脂製の丸棒を複数本設けて磁極片を滑らせながら所定位置に設置するか、或いは、丸棒の代わりに、磁石と磁極片の表面にグリース等の潤滑剤を塗布し、磁極片を磁石上を滑らせながら所定位置に設置する。
【００２０】
図４に示すように、上側の磁極片１８ａは図面上で左方向から装置に挿入され、一方、下側の磁極片１８ｂは図面上で右方向から装置に挿入される。参照符号３０ａは、磁極片１８ａが永久磁石１４ａによって磁化される方向を示し、一方、参照符号３０ｂは、磁極片１８ｂが永久磁石１４ｂによって磁化される方向を示している。尚、磁極片１８ａ及び１８ｂの装置への挿入方向を、夫々、上述の場合と逆にしてもよい。
【００２１】
磁極片１８ａ及び１８ｂの材質及び寸法が同一であり、且つ、永久磁石１４ａ及び１４ｂの材質及び寸法が同一であれば、設置後に磁極片１８ａ及び１８ｂに残る磁化の程度も同一となる。
【００２２】
従って、図５の白抜きの矢印で示すように、磁極片の環状突起１６ａ及び１６ｂからの磁力線は、図面の左側及び右側で逆方向となり互いに磁力線を打ち消すようになる。このため、装置の中央空間に形成される均一磁場に与える影響は、上述の従来例に比べて大幅に低くすることが出来る。
【００２３】
発明者によって行われた実験によれば、上述の第２の従来例では、装置中央部の均一磁場が発生する空間の磁束密度が０．２Ｔの場合、装置中央部の直径４００ｍｍの空間内で約２５００ｐｐｍの不均一が生じ、一方、上述の本発明に係る実施の形態による方法では、同一の条件下で、不均一性が約１５００ｐｐｍ改善されて約１０００ｐｐｍに減少した。尚、上記の場合、磁極片１８ｂの環状突起部１６ｂの左端及び右端（図５のＡ及びＢ付近）での磁束密度は夫々−１．５ｍＴ及び＋１．５ｍＴであった（即ち、磁束密度の差は３．０ｍＴであった）。これは、図２の同一個所の磁束密度の差と略々同一であった。
【００２４】
図６は、上述の実施の形態に基づいて磁極片１８ａ及び１８ｂを装置内に設置する様子を示している。図示のように、磁極片１８ａ及び１８ｂを、夫々、ガイドレール４０ａ及び４０ｂを用いて永久磁石（図示せず）上に設置する。上部及び下部継鉄４２ａ及び４２ｂは、図５の継鉄１２ａ及び１２ｂに相当し、柱状継鉄４２ｃ及び４２ｄは図１の柱状継鉄１２ｃ及び１２ｄに対応する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁極片の材質・形状を変更することく、従来のＭＲＩ用の磁場発生器の均一磁場を大幅に改良することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される磁場発生装置を示す概略図。
【図２】従来例に基づく磁極片の組立方法を説明する図。
【図３】図２で示す方法により組み立てた装置の様子を示す図。
【図４】本発明にかかる磁極片の組立方法を説明する図。
【図５】図４で示す方法により組み立てた装置の様子を示す図。
【図６】本発明にかかる磁極片の組立方法をより具体的に説明する図。
【符号の説明】
１０：磁場発生装置
１２ａ〜１２ｄ：継鉄
１４ａ及び１４ｂ：永久磁石
１６ａ及び１６ｂ：磁極片の環状突起
１８ａ及び１８ｂ：磁極片
３０ａ及び３０ｂ：磁極片に生ずる磁化の方向
４０ａ及び４０ｂ：ガイドレール
４２ａ〜４２ｄ：継鉄
【発明の属する分野】
本発明は磁場発生装置の組立方法に関し、特に磁極片を永久磁石上に設置する方法に関する。本発明は、永久磁石を用いた磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）に適用して好適である。
【０００２】
磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）に使用する永久磁石は希土類磁石が主流となっている。本発明ではＭＲＩを例にとって説明するが、本発明に係る組立方法は、ＭＲＩに限定されることなくＭＲＩ以外の磁場発生装置の組立方法にも適用可能である。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、本発明が適用される「永久磁石を用いたＭＲＩ」の概略を説明する図である。ＭＲＩ自体は当業者にとって周知なので簡単な説明に止める。尚、説明を簡単にするため、ＭＲＩを単に磁場発生装置と称する場合がある。
【０００４】
図１に示すように、磁場発生装置１０の一部を構成する継鉄（ヨーク）１２の内部に、異極同士を対向させた永久磁石１４ａ及び１４ｂが設けられている。永久磁石１４ａ及び１４ｂの対向面に、外周に環状突起部１６ａ及び１６ｂを夫々有する磁極片（軟鉄等の磁性体からなる整磁板）１８ａ及び１８ｂを設け、これらの磁極片間に均一磁場２０を発生させている。継鉄１２は、上下の板状の磁性体１２ａ及び１２ｂ、側部に設けた柱状の磁性体１２ｃ及び１２ｄから構成される。
【０００５】
図１に示す磁場発生装置１０を組み立てる際、磁極片１８ａ及び１８ｂの夫々を永久磁石１４ａ及び１４ｂ上に設置する工程がある。従来、磁極片を磁石上に設置する方法として次の２通りがあった。
【０００６】
従来の第１の組立（設置）方法によれば、継鉄１２を上下２つの継鉄部に分割して製作する。分割した上下２つの継鉄部に永久磁石１４ａ及び１４ｂを夫々設けた後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの表面に設置し、分割した２つの継鉄部を組み立てる。
【０００７】
一方、従来の第２の組立方法によれば、継鉄１２を一体として製作し、永久磁石１４ａ及び１４ｂを上下に設ける。その後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置していた。
【０００８】
この第２の方法では、継鉄部に磁極片を誘導するガイドレールを取り付けると共に、磁石と磁極片との間に合成樹脂製の丸棒を複数本設けて磁極片を滑らせながら所定位置に設置するか、或いは、丸棒の代わりに、磁石と磁極片の表面にグリース等の潤滑剤を塗布し、磁極片を磁石上を滑らせながら所定位置に設置していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の第１の方法によれば、上下２つの継鉄部を組み立てる際、上下に設置した磁石の吸引力が極めて大きい（例えば約数１０トン）ために、組み立てに使用する継鉄を保持する装置を頑丈に製作する必要があるため組立時の費用が高騰するという問題があった。
【００１０】
一方、第２の方法は、第１の方法に比べて「磁極片の設置」を小規模の装置で行うことができる利点がある。しかし、第２の方法では、磁極片１８ａ及び１８ｂを滑らせながら夫々磁石１４ａ及び１４ｂの所定位置に設置する（組み立てる）場合、磁極片１８ａ及び１８ｂを同方向から装置に挿入すると次のような問題があった。
【００１１】
即ち、図２に示すように、永久磁石１４ａ及び１４ｂが夫々矢印で示す厚み方向に磁化されているとすると、磁極片１８ａは永久磁石１４ａに近づくと矢印２２ａで示す方向に磁化され、一方、磁極片１８ｂは永久磁石１４ｂに近づくと矢印２２ｂで示す方向に磁化される。
【００１２】
したがって、磁極片１８ａ及び１８ｂが、夫々、磁石１４ａ及び１４ｂの所定位置に設置されると、環状突起部１６ａ及び１６ｂの間に磁力線３０が形成される。つまり、図３の右側の磁力線３０は、永久磁石１４ｂから１４ａに向かう磁力線（図示せず）と同方向のために図３の右側の磁界が強くなり、一方、図３の左側の磁力線３０は、永久磁石１４ｂから１４ａに向かう磁力線と逆方向のため、図３の左側の磁界が弱くなる。
【００１３】
即ち、磁極片１８ａ及び１８ｂを同方向から装置に挿入すると、組込んだ側の磁場が強くなり、反対側の磁場が弱くなる。ところで、ＭＲＩ用の磁極片は、比較的保磁力の低い材料（例えば軟鉄）を使用した直径が約１ｍ程度の大型の円盤であり、円盤状に製作したことに起因する形状異方性と、小さいながら保磁力を持つことにより、組立の際に磁化された履歴を消すことは出来なかった。したがって、磁極片１８ａ及び１８ｂの間の空間の中央部に形成される均一磁場が狭まると共に、均一磁場が球状にならないため、高い均一磁場を高範囲に確保したいというＭＲＩ用の磁場発生装置では問題であった。
【００１４】
【発明の目的】
したがって、本発明は、第１及び第２の従来例に付随する上述の問題点を克服できる磁場発生装置の組立方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の形態に係る磁場発生装置の組立方法では、厚み方向に磁化された１対の永久磁石を上下方向に対向させて継鉄内部に配置し、上記１対の永久磁石の夫々の空隙側表面に磁極片を設け、該磁極片間の空間に磁場を発生させる磁場発生装置において、上記磁極片を上記永久磁石上を滑らせて装置に組込む際に、上側と下側の磁極片を逆方向から装置に挿入することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図４〜図６を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。図４〜図６では、従来例の説明に使用した構成部品と同様な部分には図１〜図３で使用したと同一の参照符号を使用している。尚、以下の説明では、必要に応じて従来例の説明に使用した図１〜図３に言及する。
【００１７】
本発明に係る実施の形態は、従来の第２の組立方法と同様に、継鉄１２（図１参照）を一体として製作し、永久磁石１４ａ及び１４ｂを上下に設ける。その後、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置する。
【００１８】
しかし、本発明に係る実施の形態では、従来の第２の組立方法と異なり、磁極片１８ａ及び１８ｂを夫々逆方向から磁石１４ａ及び１４ｂの上を滑らせて設置している。
【００１９】
磁極片設置の際には、従来と同様に、継鉄部に磁極片を誘導するガイドレールを取り付けると共に、磁石と磁極片との間に合成樹脂製の丸棒を複数本設けて磁極片を滑らせながら所定位置に設置するか、或いは、丸棒の代わりに、磁石と磁極片の表面にグリース等の潤滑剤を塗布し、磁極片を磁石上を滑らせながら所定位置に設置する。
【００２０】
図４に示すように、上側の磁極片１８ａは図面上で左方向から装置に挿入され、一方、下側の磁極片１８ｂは図面上で右方向から装置に挿入される。参照符号３０ａは、磁極片１８ａが永久磁石１４ａによって磁化される方向を示し、一方、参照符号３０ｂは、磁極片１８ｂが永久磁石１４ｂによって磁化される方向を示している。尚、磁極片１８ａ及び１８ｂの装置への挿入方向を、夫々、上述の場合と逆にしてもよい。
【００２１】
磁極片１８ａ及び１８ｂの材質及び寸法が同一であり、且つ、永久磁石１４ａ及び１４ｂの材質及び寸法が同一であれば、設置後に磁極片１８ａ及び１８ｂに残る磁化の程度も同一となる。
【００２２】
従って、図５の白抜きの矢印で示すように、磁極片の環状突起１６ａ及び１６ｂからの磁力線は、図面の左側及び右側で逆方向となり互いに磁力線を打ち消すようになる。このため、装置の中央空間に形成される均一磁場に与える影響は、上述の従来例に比べて大幅に低くすることが出来る。
【００２３】
発明者によって行われた実験によれば、上述の第２の従来例では、装置中央部の均一磁場が発生する空間の磁束密度が０．２Ｔの場合、装置中央部の直径４００ｍｍの空間内で約２５００ｐｐｍの不均一が生じ、一方、上述の本発明に係る実施の形態による方法では、同一の条件下で、不均一性が約１５００ｐｐｍ改善されて約１０００ｐｐｍに減少した。尚、上記の場合、磁極片１８ｂの環状突起部１６ｂの左端及び右端（図５のＡ及びＢ付近）での磁束密度は夫々−１．５ｍＴ及び＋１．５ｍＴであった（即ち、磁束密度の差は３．０ｍＴであった）。これは、図２の同一個所の磁束密度の差と略々同一であった。
【００２４】
図６は、上述の実施の形態に基づいて磁極片１８ａ及び１８ｂを装置内に設置する様子を示している。図示のように、磁極片１８ａ及び１８ｂを、夫々、ガイドレール４０ａ及び４０ｂを用いて永久磁石（図示せず）上に設置する。上部及び下部継鉄４２ａ及び４２ｂは、図５の継鉄１２ａ及び１２ｂに相当し、柱状継鉄４２ｃ及び４２ｄは図１の柱状継鉄１２ｃ及び１２ｄに対応する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁極片の材質・形状を変更することく、従来のＭＲＩ用の磁場発生器の均一磁場を大幅に改良することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される磁場発生装置を示す概略図。
【図２】従来例に基づく磁極片の組立方法を説明する図。
【図３】図２で示す方法により組み立てた装置の様子を示す図。
【図４】本発明にかかる磁極片の組立方法を説明する図。
【図５】図４で示す方法により組み立てた装置の様子を示す図。
【図６】本発明にかかる磁極片の組立方法をより具体的に説明する図。
【符号の説明】
１０：磁場発生装置
１２ａ〜１２ｄ：継鉄
１４ａ及び１４ｂ：永久磁石
１６ａ及び１６ｂ：磁極片の環状突起
１８ａ及び１８ｂ：磁極片
３０ａ及び３０ｂ：磁極片に生ずる磁化の方向
４０ａ及び４０ｂ：ガイドレール
４２ａ〜４２ｄ：継鉄
Claims (2)
- 厚み方向に磁化された１対の永久磁石を上下方向に対向させて継鉄内部に配置し、上記１対の永久磁石の夫々の空隙側表面に磁極片を設け、該磁極片間の空間に磁場を発生させる磁場発生装置の組立方法において、
上記磁極片を上記永久磁石上を滑らせて装置に組込む際に、上側と下側の磁極片を逆方向から装置に挿入することを特徴とする磁場発生装置の組立方法。 - 上記磁場発生装置は磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）用磁場発生装置である請求項１記載の磁場発生装置の組立方法。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| US6664878B1 (en) * | 2002-07-26 | 2003-12-16 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method for assembling magnetic members for magnetic resonance imaging magnetic field generator |
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