JP4518752B2

JP4518752B2 - Ｍｒｉ用磁界発生装置

Info

Publication number: JP4518752B2
Application number: JP2003162863A
Authority: JP
Inventors: 重生橋本; 雅昭青木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004358097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＭＲＩ用磁界発生装置に関し、より特定的には、永久磁石群が磁極片との接触部よりも外方に突出した突出部を有するＭＲＩ用磁界発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、永久磁石型のＭＲＩ用磁界発生装置においては、永久磁石群を構成する各永久磁石は、隣接する永久磁石、板状継鉄あるいはそれらの両方に接着剤を用いて接着される。
【０００３】
しかし、このような構成によれば、磁界発生装置の輸送中の振動や衝撃等によって通常の設計値を超える機械的な負荷が永久磁石群にかかった場合、永久磁石群を構成する永久磁石を十分に保持することができず、当該永久磁石が、隣接する永久磁石や板状継鉄から分離しひいては永久磁石群から離脱してしまう場合がある。この場合には、ＭＲＩ用磁界発生装置の磁界均一度が保てなくなり、磁界強度が低下する。
【０００４】
そこで、永久磁石群の側面に成形材を設ける技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
また、永久磁石群を保護する磁石カバーを用いる技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６９９２５０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１７８８０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許第２６９９２５０号公報の技術は、成形材が永久磁石を直接保持するので、当該永久磁石が隣接する永久磁石や板状継鉄から分離することを防止する上で有効である。
【０００７】
しかし、このような成形材を設けるためには、複数の部材からなる型枠を板状継鉄の所定の位置に設けて密封空間を形成し、当該空間内に成形材を充填しその後型枠を取り除く必要があり、多くの工程数を要する。
【０００８】
また、この技術は、永久磁石群の周囲に型枠を配置するスペースがある磁界発生装置には適用できるが、そのようなスペースを有さない磁界発生装置には適用できず、様々な磁界発生装置に用いることができる汎用的な技術ではなかった。
【０００９】
特開平１１−１７８８０８号公報の技術では、永久磁石群の外周面を覆うように配置された磁石カバーによって永久磁石群を外部から保護することはできるが、磁石カバーと永久磁石群との間には隙間があり、磁石カバーによって永久磁石群を直接保持する構造ではないので、磁石カバー内において、永久磁石が他の永久磁石や板状継鉄から分離することを防ぐことはできない。
【００１０】
それゆえにこの発明の主たる目的は、様々な磁界発生装置に適用でき、永久磁石群を構成する永久磁石の分離を防ぐことができる、ＭＲＩ用磁界発生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載のＭＲＩ用磁界発生装置は、それぞれ相互に接着される複数の永久磁石を含みかつ空隙を形成して対向配置される一対の永久磁石群と、一対の永久磁石群を磁気的に結合するための継鉄と、一対の永久磁石群のそれぞれの空隙側主面に設けられる一対の磁極片とを有し、永久磁石群が磁極片との接触部よりも外方に突出した突出部を有するように構成され、一対の磁極片間の空隙に磁界を発生させるＭＲＩ用磁界発生装置において、突出部に配置される永久磁石が永久磁石群から離脱することを防止する永久磁石固定用部材を備え、永久磁石はＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石であり、突出部の外周面は凹凸形状であり、永久磁石固定用部材が、円周方向に複数に分割され全体として突出部の形状に沿った凹凸形状を有するカバー部材であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１に記載のＭＲＩ用磁界発生装置では、永久磁石固定用部材を設けることによって、たとえばＭＲＩ用磁界発生装置の輸送中に振動や衝撃等が生じても、永久磁石群を構成する永久磁石が隣接する永久磁石や板状継鉄から分離することを防止でき、すなわち永久磁石が永久磁石群から離脱することを防止でき、ＭＲＩ用磁界発生装置を長期間安定して動作させることができる。また、当該永久磁石固定用部材は、今後提供される磁界発生装置だけではなく既存の磁界発生装置にも用いることができ、磁界発生装置の補強にも好適となる。
【００２８】
また、請求項１に記載のＭＲＩ用磁界発生装置では、永久磁石固定用部材として、突出部の形状に沿ったカバー部材を用いることによって、突出部を構成する永久磁石のすべての面（空隙側表面、外周面）を固定することができる。このカバー部材は、突出部の形状が単純な場合ほど容易に製造でき効果的である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のＭＲＩ用磁界発生装置１０は、オープンタイプのＭＲＩ用磁界発生装置であり、空隙を形成して対向配置される一対の磁極ユニット１１ａおよび１１ｂを含む。
【００３０】
磁極ユニット１１ａおよび１１ｂは、それぞれ板状継鉄１２ａおよび１２ｂを含む。一対の板状継鉄１２ａおよび１２ｂのそれぞれの対向面側には永久磁石群１４ａおよび１４ｂが配置され、永久磁石群１４ａおよび１４ｂのそれぞれの対向面側には磁極片１６ａおよび１６ｂが固着される。
【００３１】
このとき、永久磁石群１４ａの外周部が磁極片１６ａとの接触部より外方に突出して突出部１８が形成され、永久磁石群１４ｂの外周部が磁極片１６ｂとの接触部より外方に突出して突出部１８が形成される。
【００３２】
永久磁石群１４ａおよび１４ｂの高さはたとえば１００ｍｍである。永久磁石群１４ａおよび１４ｂは、図２に示すように直方体状あるいは立方体状の複数の永久磁石２０を接着によって一体化したものである。また、永久磁石群１４ａを構成する各永久磁石２０は磁化方向が同方向になるように配置され、永久磁石群１４ｂを構成する各永久磁石２０は磁化方向が同方向になるように配置される。この実施形態では、永久磁石群１４ａの永久磁石２０は空隙側がＮ極になるように、永久磁石群１４ｂの永久磁石２０は空隙側がＳ極になるように、配置される。
【００３３】
永久磁石２０には、たとえばＮＥＯＭＡＸ−４７（住友特殊金属株式会社製）等の高磁束密度タイプのＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が用いられ、永久磁石２０は図示しない磁石単体を組み立てることによって得られる。
【００３４】
磁極片１６ａは、永久磁石群１４ａ上に配置されるたとえば鉄からなる円板状のベースプレート２２を含む。ベースプレート２２上には、うず電流の発生を防止するための珪素鋼板２４が形成される。珪素鋼板２４は、ベースプレート２２上に接着剤で固定される。ベースプレート２２の周縁部には、たとえば鉄からなり周縁部の磁界強度を上げ均一磁界を得るための環状突起２６が形成される。環状突起２６は、たとえば複数の環状突起片を含み、各環状突起片を珪素鋼板２４の周縁部に固定することによって環状突起２６が形成される。
【００３５】
板状継鉄１２ａおよび１２ｂは一枚の板状の支持継鉄２８によって磁気的に結合される。すなわち、支持継鉄２８の下端面に板状継鉄１２ａの一端縁側上面が、支持継鉄２８の上端面が板状継鉄１２ｂの一端縁側下面にそれぞれ位置するように、支持継鉄２８が板状継鉄１２ａおよび１２ｂに接続される。したがって、板状継鉄１２ａおよび１２ｂと支持継鉄２８とは、その接続部が略９０度の角度を有し側面視コ字状になるように接続される。
【００３６】
図３をも参照して、板状継鉄１２ａと支持継鉄２８との接続部内面側のうち永久磁石群１４ａから最も遠い位置（この実施の形態では板状継鉄１２ａと支持継鉄２８との接続部内面側の両端）に、それぞれ補強部材３０が形成される。同様に、板状継鉄１２ｂと支持継鉄２８との接続部内面側のうち永久磁石群１４ｂから最も遠い位置（この実施の形態では板状継鉄１２ｂと支持継鉄２８との接続部内面側の両端）に、それぞれ補強部材３０が形成される。したがって、補強部材３０によって、板状継鉄１２ａと支持継鉄２８とが、板状継鉄１２ｂと支持継鉄２８とがそれぞれより強く固定される。
また、板状継鉄１２ａの下面には４つの脚部３２が取り付けられる。
【００３７】
このような磁界発生装置１０では、磁極片１６ａおよび１６ｂ間の空隙に磁界が発生し、均一磁界空間Ｆ（図１参照）においてたとえば０．２Ｔ以上の磁界強度が要求される。
このような磁界発生装置１０は、永久磁石固定用部材として図３に示すような鍔状部材３４を備える。
【００３８】
なお、図３，図５，図７，図８および図１０では、磁極ユニット１１ｂ側が省略されているが、図１に示す磁界発生装置１０と同様、空隙を挟んで上下対称の構造を有していることはいうまでもない。但し、永久磁石群１４ａを構成する永久磁石２０はＡ１の磁化方向を有するように、永久磁石群１４ｂを構成する永久磁石２０はＡ２の磁化方向を有するように、それぞれ配置される。
【００３９】
図３に示すように、鍔状部材３４は、磁極片１６ａの外周面に鍔状に取り付けられており、突出部１８の空隙側表面１８ａ（図１参照）が鍔状部材３４によって覆われる。組み立て時には、まず、磁極片１６ａを永久磁石群１４ａ上に組み立てておき、その後鍔状部材３４を磁極片１６ａの外周面に溶接等により取り付けるようにしてもよい。磁極ユニット１１ｂ側においても同様である。
【００４０】
鍔状部材３４としては、４ｍｍ〜１０ｍｍ程度の厚みで構成され、アルミニウム、ステンレススチール等の非磁性金属が好ましい。このような非磁性金属は、優れた強度を有しかつ磁界発生装置１０に発生する磁界に影響を与えない。また、うず電流の抑制を重視する場合には、非磁性金属からなる鍔状部材３４を複数に分割し、各鍔状部材片と、隣接する鍔状部材片ならびに磁極片１６ａとの間に電気抵抗の大きい材料を配置するか、あるいはそれぞれに空隙を形成するかして絶縁を図ってもよい。あるいは、鍔状部材３４として、樹脂、セラミックス等の電気抵抗の大きい材料を用いることが好ましい。後述する、補強材３８、カバー部材４０、プレート状部材４２，４４およびリング部材４６についても同様に、このような厚み、材料で構成される。
【００４１】
このような磁界発生装置１０によれば、外的衝撃等によって永久磁石２０の接着部分に設計値を超える負荷がかかった場合においても、鍔状部材３４が永久磁石２０を空隙側表面１８ａから保持し、永久磁石２０が隣接する永久磁石２０や板状継鉄１２ａ，１２ｂから分離することを防ぐことができる。このように永久磁石２０を、接着剤による固定に加えて鍔状部材３４で固定することによって、磁界発生装置１０を長期間安定使用できる。
【００４２】
また、鍔状部材３４を磁極片１６ａ，１６ｂの外周面に取り付けることによって、永久磁石群１４ａ，１４ｂが配置される板状継鉄１２ａ，１２ｂ表面にスペースがなくても、永久磁石固定用部材を用いることが可能となる。
【００４３】
さらに、鍔状部材３４を用いれば、従来と比較して磁界発生装置に永久磁石固定用部材を簡単に（少ない工程で）取り付けることができる。鍔状部材３４を磁極片１６ａ，１６ｂに予め取り付けておくことによって、組立の工程数を一層少なくできる。
【００４４】
なお、鍔状部材３４の取り付け作業を次のように行ってもよい。
磁極片１６ａ，１６ｂの環状突起２６が複数の環状突起片から構成されるときは、鍔状部材３４も各環状突起片に対応して分割構造にしておき、各環状突起片に当該鍔状部材片を取り付けた後、鍔状部材片が取り付けられた環状突起片をベースプレート２２上に配置し環状に組み立てていく。
【００４５】
また、図４に示すように、鍔状部材３４は、永久磁石群１４ａの突出部１８における空隙側表面１８ａだけではなく外周面１８ｂ、さらには板状継鉄１２ａの上面にまで延びるように形成されてもよい。永久磁石群１４ｂ側についても同様である。
【００４６】
ついで図５に示すように、永久磁石固定用部材として帯状部材３６を用いてもよい。
帯状部材３６としては、たとえば可撓性を有する金属性のベルトが用いられ、ステンレススチール等の非磁性金属が好ましい。このような非磁性金属は、優れた強度を有しかつ磁界発生装置１０に発生する磁界に影響を与えない。また、うず電流の抑制を重視する場合には、ポリエステル繊維等の非金属が用いられることが望ましい。当該非金属にガラス繊維や炭素繊維を加えることによって強度をさらに向上させることができる。また、たとえば、帯状部材３６の厚みは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、幅は９０ｍｍとされ、突出部１８の外周面１８ｂに多層に巻回することが望ましい。さらに、帯状部材３６は１本でも複数本でもよい。
【００４７】
このような帯状部材３６を突出部１８の外周面１８ｂに巻回することによって、永久磁石２０の固定を補強できる。
また、突出部１８の外周面１８ｂが露出しているいかなる磁界発生装置においても、突出部１８の外周面１８ｂに帯状部材３６を容易に取り付けることができる。
【００４８】
なお、突出部１８の外周面１８ｂが凹凸形状の場合には、帯状部材３６の固定力が及ばない永久磁石２０が生じうる。したがって、図６に示すように、帯状部材３６と永久磁石２０（永久磁石群１４ａ）との間に補強材３８を介挿することによって、突出部１８の外周面１８ｂを構成するすべての永久磁石２０を強く固定することができる。
【００４９】
補強材３８の形状は、帯状部材３６と突出部１８を構成する永久磁石２０との間の隙間を埋めるような形状が好ましいが、帯状部材３６が永久磁石群１４ａの突出部１８を構成する永久磁石２０を保持する力を高めることができるならば、任意の形状でよい。
【００５０】
さらに、図７に示すように、永久磁石固定用部材としてカバー部材４０が用いられてもよい。カバー部材４０は、突出部１８に沿った形状とされる。カバー部材４０は、板状継鉄１２ａにねじ等で固定されることが望ましく、組立効率を考慮して、円周方向に複数分割されてもよい。
【００５１】
カバー部材４０を用いることによって、突出部１８を構成する永久磁石２０のすべての面（空隙側表面１８ａ、外周面１８ｂ）を固定することができる。カバー部材４０は、突出部１８の形状が単純な場合ほど容易に製造でき効果的である。
【００５２】
また、図８および図９（ａ）に示すように、永久磁石固定用部材として、突出部１８の空隙側表面１８ａや外周面１８ｂに、複数の永久磁石２０同士を接続するプレート状部材４２が取り付けられてもよい。複数の永久磁石２０をプレート状部材４２で接着することによって、その中の１つの永久磁石２０が隣接する永久磁石２０から分離するのを防止することができる。なお、プレート状部材の大きさは任意でよく、たとえば、突出部１８の空隙側表面１８ａを一周するように当該空隙側表面１８ａに環状に形成されてもよい。
【００５３】
また、図８および図９（ｂ）に示すように、永久磁石２０から板状継鉄１２ａの上面へと延びるたとえばＬ字状形状のプレート状部材４４が用いられてもよい。この場合には、永久磁石２０を板状継鉄１２ａに接続することによって永久磁石２０をより強く固定でき、永久磁石２０が板状継鉄１２ａから分離することを防ぐことができる。
【００５４】
さらに、このようなプレート状部材４２，４４は、突出部１８の必要な箇所に容易に取り付けることができるので、永久磁石２０の固定を容易に補強することができる。
磁極ユニット１１ｂ側においても同様である。
【００５５】
上述した鍔状部材３４、帯状部材３６、補強材３８、カバー部材４０、プレート状部材４２，４４は、永久磁石２０を、隣接する永久磁石２０、板状継鉄１２ａ，１２ｂ、あるいはそれらの両方から分離するための対策が施されていない磁界発生装置を補強する手段としても有効であり、汎用的に用いることができる。
【００５６】
さらに、図１０および図１１（ａ）に示すように、鍔状部材３４が取り付けられた突出部１８を覆うようにリング部材４６が配置されてもよい。
このようなリング部材４６を用いることによって、永久磁石２０が磁界発生装置１０から脱落することを防止でき、また、永久磁石群１４ａを外部から保護することができる。なお、組立効率等を考慮してリング部材４６は円周方向に複数分割されてもよい。
【００５７】
また、図１１（ｂ）に示すように、リング部材４６の中に成形材４８を充填すれば、永久磁石群１４ａの突出部１８を構成する永久磁石２０を保持する力をより一層強くすることができる。
磁極ユニット１１ｂ側についても同様である。
【００５８】
なお、成形材４８は、永久磁石２０の熱減磁を考慮して、硬化反応時の温度が１００℃以下である必要があり、６０℃以下であればより望ましく、具体的には発泡ウレタンが好ましい。発泡ウレタンは常温で硬化し、作業性、経済性という点で優れており、既存の磁界発生装置の補強等にも有効となる。
【００５９】
図１０および図１１に示すリング部材４６および成形材４８は、帯状部材３６、補強材３８、あるいはプレート状部材４２，４４を用いる実施形態にも適用できることはいうまでもない。
【００６０】
また、上述の実施形態では、一対の板状継鉄１２ａ，１２ｂおよび一つの支持継鉄２８によって継鉄を形成する場合について述べたが、これに限定されず、一対の永久磁石群１４ａ，１４ｂを磁気的に結合するたとえばＣ字状の一体化された継鉄が用いられてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、永久磁石が永久磁石群から離脱することを防止できる。
また、この発明は、今後提供される磁界発生装置だけではなく既存の磁界発生装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されるＭＲＩ用磁界発生装置を示す概略側面図である。
【図２】永久磁石群の一例を示す斜視図である。
【図３】鍔状部材を取り付けた実施形態の一例を示す部分斜視図である。
【図４】鍔状部材の変形例を示す図解図である。
【図５】帯状部材を取り付けた実施形態の一例を示す部分斜視図である。
【図６】帯状部材と突出部との間の隙間に補強材を介挿した状態を示す図解図である。
【図７】カバー部材を取り付けた実施形態の一例を示す部分斜視図である。
【図８】プレート状部材を取り付けた実施形態の一例を示す部分斜視図である。
【図９】プレート状部材を説明するための図解図である。
【図１０】リング部材を取り付けた実施形態の一例を示す部分斜視図である。
【図１１】（ａ）はリング部材を取り付けた実施形態の一例を示す図解図であり、（ｂ）はリング部材内に成形材を充填した実施形態の一例を示す図解図である。
【符号の説明】
１０ＭＲＩ用磁界発生装置
１１ａ，１１ｂ磁極ユニット
１２ａ，１２ｂ板状継鉄
１４ａ，１４ｂ永久磁石群
１６ａ，１６ｂ磁極片
１８突出部
１８ａ突出部の空隙側表面
１８ｂ突出部の外周面
２０永久磁石
２８支持継鉄
３４鍔状部材
３６帯状部材
３８補強材
４０カバー部材
４２，４４プレート状部材
４６リング部材
４８成形材

Claims

それぞれ相互に接着される複数の永久磁石を含みかつ空隙を形成して対向配置される一対の永久磁石群と、前記一対の永久磁石群を磁気的に結合するための継鉄と、前記一対の永久磁石群のそれぞれの空隙側主面に設けられる一対の磁極片とを有し、前記永久磁石群が前記磁極片との接触部よりも外方に突出した突出部を有するように構成され、前記一対の磁極片間の空隙に磁界を発生させるＭＲＩ用磁界発生装置において、
前記突出部に配置される前記永久磁石が前記永久磁石群から離脱することを防止する永久磁石固定用部材を備え、
前記永久磁石はＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石であり、
前記突出部の外周面は凹凸形状であり、
前記永久磁石固定用部材が、円周方向に複数に分割され全体として前記突出部の形状に沿った凹凸形状を有するカバー部材である、ＭＲＩ用磁界発生装置。