JP6473546B1 - Electromagnet, magnetic field application system - Google Patents

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JP6473546B1 JP2018193489A JP2018193489A JP6473546B1 JP 6473546 B1 JP6473546 B1 JP 6473546B1 JP 2018193489 A JP2018193489 A JP 2018193489A JP 2018193489 A JP2018193489 A JP 2018193489A JP 6473546 B1 JP6473546 B1 JP 6473546B1
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Abstract

【課題】電磁石又は対象物を移動させずに任意方向の磁場を印加可能な電磁石を提供することである。
【解決手段】電磁石は、X軸に沿って離間する一対の第1棒状部位31を有する第1ヨーク30と、第1ヨーク30に巻き付けられる第1コイル35及び第2コイル36と、Y軸に沿って離間する一対の第2棒状部位41を有する第2ヨーク40と、第2ヨーク40に巻き付けられる第1コイル45及び第2コイル46と、第1ヨーク30及び第2ヨーク40に接続され、中心軸CLと同軸の柱状に形成された第3ヨーク50と、を有する。第1棒状部位31及び第2棒状部位41は、Z軸に平行な中心軸CLを中心として互いに軸対称となる位置に配置される。
【選択図】図5A
An electromagnet capable of applying a magnetic field in an arbitrary direction without moving an electromagnet or an object.
An electromagnet includes a first yoke having a pair of first rod-like portions 31 spaced apart along the X axis, a first coil and a second coil wound around the first yoke, and a Y axis. A second yoke 40 having a pair of second rod-like portions 41 spaced apart along, a first coil 45 and a second coil 46 wound around the second yoke 40, and a first yoke 30 and a second yoke 40; And a third yoke 50 formed in a columnar shape coaxial with the central axis CL. The first rod-like portion 31 and the second rod-like portion 41 are arranged at positions that are axially symmetric with respect to a central axis CL that is parallel to the Z axis.
[Selection] Figure 5A

Description

本開示は、電磁石、磁場印加システムに関する。   The present disclosure relates to an electromagnet and a magnetic field application system.

磁気抵抗測定装置、振動試料磁力計、MRAM・評価装置を始めとする各種磁気物性測定装置用電磁石、磁場中熱処理装置、着磁脱磁処理装置、飽和磁歪測定装置等の電磁石を用いた処理装置など、磁気応用産業から半導体産業、さらには医療やバイオ分野と、磁場を使用する技術が多方面にわたって実用化されている。   Processing devices using electromagnets such as magnetoresistance measuring device, vibrating sample magnetometer, electromagnet for various magnetic property measuring devices including MRAM / evaluation device, heat treatment device in magnetic field, magnetization demagnetization processing device, saturation magnetostriction measuring device From the magnetic application industry to the semiconductor industry, and the medical and biotechnology fields, technologies using magnetic fields have been put into practical use in many fields.

上記の分野においては、所望の方向に磁場を印加して被測定物の磁場中の特性を計測することや所望の磁場中に被処理物を配置して熱処理等を施すことによって被処理物の磁気特性を変化させること等のために、電磁石を使い電流制御や電磁石の回転等により所望の方向に磁場を印加することも行われている。   In the above-mentioned fields, the magnetic field is applied in a desired direction to measure the characteristics of the object to be measured in the magnetic field, or the object to be processed is disposed in the desired magnetic field and subjected to heat treatment or the like. In order to change the magnetic characteristics, an electromagnet is used to apply a magnetic field in a desired direction by current control, rotation of the electromagnet, or the like.

特許第4761483号公報Japanese Patent No. 4761383

特許4761483号公報には、磁場印加領域を装置の一方側のみとして、機械的動作の制約及び装置大型化を回避した電磁石が開示されている。しかし、中心の第1ヨークから周囲の第2ヨークに放射状に磁場が形成されるため、x軸、y軸及びz軸などの印加したい方向に応じて対象物の位置を変更しなければならない。電磁石自体又は計測対象物などの重量物を移動させるためには、時間が必要となり、複数条件の磁場を順次印加するためには、時間ロスが問題となる。   Japanese Patent No. 4761483 discloses an electromagnet having a magnetic field application region only on one side of the apparatus and avoiding mechanical operation restrictions and apparatus enlargement. However, since a magnetic field is formed radially from the central first yoke to the surrounding second yoke, the position of the object must be changed according to the direction to be applied, such as the x-axis, y-axis, and z-axis. In order to move the electromagnet itself or a heavy object such as a measurement object, time is required, and time loss becomes a problem in order to sequentially apply magnetic fields of a plurality of conditions.

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、電磁石又は対象物を移動させずに任意方向の磁場を印加可能な電磁石及び磁場印加システムを提供することである。   The present disclosure has been made paying attention to such a problem, and an object of the present disclosure is to provide an electromagnet and a magnetic field application system capable of applying a magnetic field in an arbitrary direction without moving the electromagnet or the object. is there.

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。   In order to achieve the above object, the present disclosure takes the following measures.

すなわち、本開示の電磁石は、
先端の磁極がギャップを挟んでX軸に沿って離間する一対の第1棒状部位を有し、前記ギャップと共に閉磁路を形成可能な第1ヨークと、前記第1ヨークに巻き付けられる第1コイル及び第2コイルと、を有するX軸用電磁石と、
先端の磁極がギャップを挟んでY軸に沿って離間する一対の第2棒状部位を有し、前記ギャップと共に閉磁路を形成可能な第2ヨークと、前記第2ヨークに巻き付けられる第1コイル及び第2コイルと、を有するY軸用電磁石と、
前記第1ヨーク及び前記第2ヨークに接続され、前記中心軸と同軸の柱状に形成された第3ヨークと、を備えており、
前記一対の第1棒状部位及び前記一対の第2棒状部位は、Z軸に平行な中心軸を中心として互いに軸対称となる位置に配置されている。
That is, the electromagnet of the present disclosure is
A first yoke having a pair of first rod-like portions separated from each other along the X-axis with a magnetic pole at the front end sandwiching a gap; a first coil capable of forming a closed magnetic path together with the gap; and a first coil wound around the first yoke; An X-axis electromagnet having a second coil;
A magnetic pole at the tip has a pair of second rod-shaped portions that are separated along the Y axis with a gap interposed therebetween, a second yoke capable of forming a closed magnetic path with the gap, a first coil wound around the second yoke, A Y-axis electromagnet having a second coil;
A third yoke connected to the first yoke and the second yoke and formed in a columnar shape coaxial with the central axis,
The pair of first rod-shaped portions and the pair of second rod-shaped portions are disposed at positions that are axially symmetric with respect to a central axis parallel to the Z axis.

このように電流を供給し、互いに向きが反対となる磁束をギャップに発現させようとすれば、反発しあって中心軸上にZ軸成分を有する磁束を発現させることができる。よって、Z軸用電磁石がなくても、X軸、Y軸及びZ軸を含む任意方向の磁場が印加可能となる。
第1棒状部位及び第2棒状部位が、Z軸に平行な中心軸を中心として互いに軸対称となる位置に配置されているので、中心軸上にX軸、Y軸及びZ軸を含む任意方向の磁場を印加でき、磁場の方向を切り替えたときに対象物と電磁石の相対的な位置関係を変更する必要がない。
さらに、第3ヨークは、第1ヨーク及び第2ヨークに接続されており、中心軸と同軸であるので、互いに向きが反対となる磁束を発生させる電流を供給することによってZ軸の磁束の発生を強めることができる。
よって、電磁石又は対象物を移動させずに任意方向の磁場を印加可能となる。複数条件の磁場を順次印加するにあたり、時間ロスを低減することができる。
If the current is supplied in this way and magnetic fluxes whose directions are opposite to each other are developed in the gap, magnetic fluxes that repel each other and have a Z-axis component on the central axis can be developed. Therefore, a magnetic field in any direction including the X axis, the Y axis, and the Z axis can be applied without the Z axis electromagnet.
Since the first rod-shaped portion and the second rod-shaped portion are arranged at positions that are axially symmetric with respect to the central axis parallel to the Z axis, any direction including the X axis, the Y axis, and the Z axis on the central axis It is not necessary to change the relative positional relationship between the object and the electromagnet when the direction of the magnetic field is switched.
Further, since the third yoke is connected to the first yoke and the second yoke and is coaxial with the central axis, the Z-axis magnetic flux is generated by supplying a current that generates magnetic fluxes whose directions are opposite to each other. Can be strengthened.
Therefore, a magnetic field in an arbitrary direction can be applied without moving the electromagnet or the object. Time loss can be reduced when sequentially applying magnetic fields of multiple conditions.

本開示の第1実施形態に係る電磁石及び磁場印加システムを示す模式的な平面図。1 is a schematic plan view showing an electromagnet and a magnetic field application system according to a first embodiment of the present disclosure. 図1のA−A部位断面図であり、X方向磁場発生に関する説明図。It is AA site | part sectional drawing of FIG. 1, and explanatory drawing regarding X direction magnetic field generation | occurrence | production. 図1のB−B部位断面図であり、Y方向磁場発生に関する説明図。It is BB site | part sectional drawing of FIG. 1, and explanatory drawing regarding a Y direction magnetic field generation | occurrence | production. 電磁石を示す模式的な底面図。The typical bottom view showing an electromagnet. 図1のA−A部位断面図であり、Z方向磁場発生に関する説明図。It is AA site | part sectional drawing of FIG. 1, and explanatory drawing regarding Z direction magnetic field generation | occurrence | production. 図1のB−B部位断面図であり、Z方向磁場発生に関する説明図。It is BB site | part sectional drawing of FIG. 1, and explanatory drawing regarding Z direction magnetic field generation | occurrence | production. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 発生する磁場の向きを示す説明図。Explanatory drawing which shows the direction of the magnetic field to generate | occur | produce. 第2実施形態の電磁石を示す模式的断面図。A typical sectional view showing an electromagnet of a 2nd embodiment. 第3実施形態の電磁石を示す模式的断面図。A typical sectional view showing an electromagnet of a 3rd embodiment.

[第1実施形態]
以下、本開示の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

<磁場印加システム>
図1は、磁場印加システムを構成する電磁石1を示す模式的な平面図である。磁場印加システムは、X軸、Y軸及びZ軸を含む任意方向の磁界を発生させ、印加対象物に印加可能に構成されている。磁場印加システムは、図1に示すように、電磁石1と、電磁石1に電流を供給する電流供給部2と、を有する。X軸、Y軸及びZ軸は、互いに直交する方向である。
<Magnetic field application system>
FIG. 1 is a schematic plan view showing an electromagnet 1 constituting a magnetic field application system. The magnetic field application system is configured to generate a magnetic field in an arbitrary direction including the X axis, the Y axis, and the Z axis and to apply the magnetic field to an application target. As shown in FIG. 1, the magnetic field application system includes an electromagnet 1 and a current supply unit 2 that supplies current to the electromagnet 1. The X axis, the Y axis, and the Z axis are directions orthogonal to each other.

<電磁石>
図1及び図2に示すように、電磁石1は、X軸用電磁石3と、Y軸用電磁石4と、を有する。
<Electromagnet>
As shown in FIGS. 1 and 2, the electromagnet 1 includes an X-axis electromagnet 3 and a Y-axis electromagnet 4.

X軸用電磁石3は、第1ヨーク30と、第1ヨーク30に巻き付けられる第1コイル35及び第2コイル36と、を有する。第1ヨーク30は、軟質強磁性体で形成されており、先端の磁極31aがギャップGpを挟んでX軸に沿って離間する一対の第1棒状部位31を有し、ギャップGpと共に閉磁路mp_Xを形成可能である。本実施形態では、第1ヨーク30は側面視でC字状であるが、これに限定されない。また、第1棒状部位31は、直線状に延びる形状であるが、長尺状であれば、これに限定されない。例えば、屈曲しつつ延びる形状や、曲線状に延びている形状でもよい。本実施形態において、第1ヨーク30は、図2に示すように、第1棒状部位31と、第1棒状部位31の基端部からZ軸一方側(−Z)に延びる第1延在部32と、第1延在部32のZ軸一方側(−Z)の端部同士を接続する第2延在部33と、を有する。この構造により、第1コイル35及び第2コイル36に電流を流せば、第1ヨーク30は、ギャップGpと共に閉磁路mp_Xを形成する。また、この構造により、第1棒状部位31よりもZ軸他方側(+Z)にヨーク及びコイルが配置されていない領域Ar1が形成されるので、この領域を磁場印加領域Ar1として利用可能となる。   The X-axis electromagnet 3 includes a first yoke 30 and a first coil 35 and a second coil 36 that are wound around the first yoke 30. The first yoke 30 is formed of a soft ferromagnet, and has a pair of first rod-like portions 31 that are separated from each other along the X-axis with a magnetic pole 31a at the tip sandwiching the gap Gp, and the closed magnetic circuit mp_X together with the gap Gp. Can be formed. In the present embodiment, the first yoke 30 is C-shaped in a side view, but is not limited to this. Moreover, although the 1st rod-shaped site | part 31 is a shape extended linearly, if it is elongate, it will not be limited to this. For example, a shape extending while bending or a shape extending in a curved shape may be used. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first yoke 30 includes a first rod-shaped portion 31 and a first extending portion extending from the base end portion of the first rod-shaped portion 31 to one side (−Z) of the Z axis. 32 and a second extending portion 33 that connects ends of the first extending portion 32 on one side (−Z) of the Z-axis. With this structure, when a current is passed through the first coil 35 and the second coil 36, the first yoke 30 forms a closed magnetic circuit mp_X together with the gap Gp. Also, with this structure, a region Ar1 in which the yoke and the coil are not arranged is formed on the other side (+ Z) of the Z-axis than the first rod-shaped portion 31, and this region can be used as the magnetic field application region Ar1.

図1及び図3に示すように、Y軸用電磁石4は、第2ヨーク40と、第2ヨーク40に巻き付けられる第1コイル45及び第2コイル46と、を有する。第2ヨーク40は、軟質強磁性体で形成されており、先端の磁極41aがギャップGpを挟んでY軸に沿って離間する一対の第2棒状部位41を有し、ギャップGpと共に閉磁路mp_Yを形成可能である。本実施形態では、第2ヨーク40は側面視でC字状であるが、これに限定されない。また、第2棒状部位41は、第1棒状部位31と同様に、直線状に延びる形状であるが、長尺状であれば、これに限定されない。本実施形態において、第2ヨーク40は、図3に示すように、第2棒状部位41と、第2棒状部位41の基端部からZ軸一方側(−Z)に延びる第1延在部42と、第1延在部42のZ軸一方側(−Z)の端部同士を接続する第2延在部43と、を有する。この構造により、第1コイル45及び第2コイル46に電流を流せば、第2ヨーク40は、ギャップGpと共に閉磁路mp_Yを形成する。また、この構造により、第2棒状部位41よりもZ軸他方側(+Z)にヨーク及びコイルが配置されていない領域Ar1が形成されるので、この領域を磁場印加領域Ar1として利用可能となる。   As shown in FIGS. 1 and 3, the Y-axis electromagnet 4 includes a second yoke 40 and a first coil 45 and a second coil 46 that are wound around the second yoke 40. The second yoke 40 is formed of a soft ferromagnet, and has a pair of second rod-like portions 41 with the magnetic pole 41a at the tip spaced apart along the Y axis with the gap Gp interposed therebetween, and the closed magnetic circuit mp_Y together with the gap Gp. Can be formed. In the present embodiment, the second yoke 40 is C-shaped in a side view, but is not limited to this. In addition, the second rod-like portion 41 has a linearly extending shape like the first rod-like portion 31, but is not limited to this as long as it is long. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the second yoke 40 includes a second rod-shaped portion 41 and a first extending portion that extends from the proximal end portion of the second rod-shaped portion 41 to one side (−Z) of the Z axis. 42 and a second extending portion 43 that connects ends of the first extending portion 42 on one side (−Z) of the Z-axis. With this structure, when a current is passed through the first coil 45 and the second coil 46, the second yoke 40 forms a closed magnetic circuit mp_Y together with the gap Gp. Also, with this structure, a region Ar1 in which the yoke and the coil are not arranged is formed on the other side of the Z axis (+ Z) with respect to the second rod-shaped portion 41, and this region can be used as the magnetic field application region Ar1.

図4は、電磁石1の底面図である。図4に示すように、X軸用電磁石3の第1ヨーク30を構成する第2延在部33と、Y軸用電磁石4の第2ヨーク40を構成する第2延在部43とは、接続されている。本実施形態では、第2延在部33、43は、底面視でクロス状の一部材で構成されている。勿論、第1ヨーク30を構成する第2延在部33と、第2ヨーク40を構成する第2延在部43とを別部材で構成し、両部材を接触させた状態で固定してもよい。   FIG. 4 is a bottom view of the electromagnet 1. As shown in FIG. 4, the second extending portion 33 constituting the first yoke 30 of the X-axis electromagnet 3 and the second extending portion 43 constituting the second yoke 40 of the Y-axis electromagnet 4 are: It is connected. In this embodiment, the 2nd extension parts 33 and 43 are comprised by the cross-shaped one member by bottom view. Of course, the second extending portion 33 constituting the first yoke 30 and the second extending portion 43 constituting the second yoke 40 may be formed as separate members and fixed in a state in which both members are in contact with each other. Good.

図1に示すように、一対の第1棒状部位31は、Z軸に平行な中心軸CLを中心として互いに軸対称となる位置に配置されている。これにより、中心軸CL上にXY平面に平行な磁束を発生させることができる。同様に、一対の第2棒状部位41は、Z軸に平行な中心軸CLを中心として互いに軸対称となる位置に配置されている。これにより、中心軸CL上にXY平面に平行な磁束を発生させることができる。本実施形態では、2つの第1棒状部位31と2つの第2棒状部位41とが中心軸CLを中心として互いに90度回転させた位置関係となるように配置されている。このように配置することで、X軸用電磁石3により中心軸CL上に生じる磁束と、Y軸用電磁石4により中心軸CL上に生じる磁束とがXY平面上において直交することになり、所望の向きの磁場を印加するための電流制御が容易となる。   As shown in FIG. 1, the pair of first rod-shaped portions 31 are disposed at positions that are axially symmetric with respect to a central axis CL that is parallel to the Z axis. Thereby, a magnetic flux parallel to the XY plane can be generated on the central axis CL. Similarly, the pair of second rod-shaped portions 41 are disposed at positions that are axially symmetric with respect to a central axis CL that is parallel to the Z axis. Thereby, a magnetic flux parallel to the XY plane can be generated on the central axis CL. In the present embodiment, the two first rod-shaped portions 31 and the two second rod-shaped portions 41 are arranged so as to have a positional relationship of being rotated 90 degrees around the central axis CL. By arranging in this way, the magnetic flux generated on the central axis CL by the X-axis electromagnet 3 and the magnetic flux generated on the central axis CL by the Y-axis electromagnet 4 are orthogonal to each other on the XY plane. Current control for applying a magnetic field in the direction becomes easy.

図2及び図3に示すように、本実施形態において、第1コイル35、45及び第2コイル36、46は、エナメル導線などの非磁性体の導線で形成され、第2延在部33、43に巻き付けられている。この構成によれば、電磁石1のX軸寸法及びY軸寸法を抑えることができ、電磁石1をXY方向に小型化することができる。勿論、第1コイル35、45及び第2コイル36、46の巻き付け位置はこれに限定されない。例えば、第1コイル35、45及び第2コイル36、46を第1延在部32、42に巻き付けてもよい。この構成によれば、電磁石1のZ軸寸法を抑えることができ、電磁石1をZ方向に小型化することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the first coils 35 and 45 and the second coils 36 and 46 are formed of a non-magnetic conductor such as an enamel conductor, and the second extension portion 33, 43. According to this configuration, the X-axis dimension and the Y-axis dimension of the electromagnet 1 can be suppressed, and the electromagnet 1 can be reduced in size in the XY direction. Of course, the winding position of the 1st coils 35 and 45 and the 2nd coils 36 and 46 is not limited to this. For example, the first coils 35 and 45 and the second coils 36 and 46 may be wound around the first extending portions 32 and 42. According to this configuration, the Z-axis dimension of the electromagnet 1 can be suppressed, and the electromagnet 1 can be downsized in the Z direction.

図1、図2及び図3に示すように、下記の電流制御により発生するZ軸の磁束を強めるために、第3ヨーク50が設けられている。第3ヨーク50は、中心軸CLと同軸の柱状に形成され、第1ヨーク30及び第2ヨーク40に接続されている。第3ヨーク50は、第1ヨーク30及び第2ヨーク40を構成する第2延在部33、43からギャップGpに向けて突出する。本実施形態では、平坦な頂面を有する円錐柱形状であるが、これに限定されない。第3ヨーク50は、第1ヨーク30の磁極31aと第2ヨーク40の磁極41aとの間に形成されるギャップGpまで延びており、第1ヨーク30及び第2ヨーク40の上端と第3ヨーク50の先端が面一となっている。勿論、第3ヨーク50が設けられていれば、第3ヨーク50の突出量は任意に設定可能である。また、Z軸に直交する方向(X軸又はY軸)に沿って見た場合に、第1棒状部位31同士の最も狭い部位と第3ヨーク50が重なっていればよい。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a third yoke 50 is provided to increase the Z-axis magnetic flux generated by the following current control. The third yoke 50 is formed in a columnar shape coaxial with the central axis CL, and is connected to the first yoke 30 and the second yoke 40. The third yoke 50 protrudes toward the gap Gp from the second extending portions 33 and 43 constituting the first yoke 30 and the second yoke 40. In the present embodiment, the shape is a conical column having a flat top surface, but the present invention is not limited to this. The third yoke 50 extends to a gap Gp formed between the magnetic pole 31a of the first yoke 30 and the magnetic pole 41a of the second yoke 40, and the upper ends of the first yoke 30 and the second yoke 40 and the third yoke. The tip of 50 is flush. Of course, if the third yoke 50 is provided, the protruding amount of the third yoke 50 can be set arbitrarily. Further, it is only necessary that the third yoke 50 overlaps the narrowest portion between the first rod-like portions 31 when viewed along a direction (X axis or Y axis) orthogonal to the Z axis.

<電流制御>
図1に示すように、電流供給部2は、4つの電源4aと、電源4aを制御する電流制御部(図示しない)と、を有する。電源4aは、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36と、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46とにそれぞれ1つずつ接続されている。この構成により、4つのコイル35、36、45、46は、別々の電源4aから電流が供給されるので、電流供給部2は、各々のコイル35、36、45、46に供給される電流の向きを個別に変更可能に構成されている。
<Current control>
As shown in FIG. 1, the current supply unit 2 includes four power sources 4a and a current control unit (not shown) that controls the power source 4a. The power source 4a is connected to the first coil 35 and the second coil 36 constituting the X-axis electromagnet 3 and to the first coil 45 and the second coil 46 constituting the Y-axis electromagnet 4, respectively. . With this configuration, the four coils 35, 36, 45, 46 are supplied with current from separate power sources 4 a, so that the current supply unit 2 is capable of The direction can be changed individually.

図2に示すように、Y軸用電磁石4に電流を流さずに、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36にX励磁用電流Xi+を流せば、第1方向(+X)に向かう磁束mf1が中心軸CL上に発現する。この磁束mf1は、図6Aに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、X軸成分のみを有する。図示しないが、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36に、X励磁用電流Xi+とは逆方向のX励磁用電流Xi−を流せば、第1方向(+X)とは逆の第2方向(−X)に向かう磁束mf2が中心軸CL上に発現する。この磁束mf2は、図6Bに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、X軸成分のみを有する。   As shown in FIG. 2, if an X excitation current Xi + is supplied to the first coil 35 and the second coil 36 of the X axis electromagnet 3 without supplying current to the Y axis electromagnet 4, the first direction ( The magnetic flux mf1 toward + X) appears on the central axis CL. As shown in FIG. 6A, the magnetic flux mf1 has only an X-axis component in a predetermined region P on the central axis CL. Although not shown, if an X excitation current Xi− in the direction opposite to the X excitation current Xi + is caused to flow through the first coil 35 and the second coil 36 constituting the X-axis electromagnet 3, the first direction (+ X) Shows a magnetic flux mf2 in the opposite second direction (−X) on the central axis CL. As shown in FIG. 6B, the magnetic flux mf2 has only an X-axis component in a predetermined region P on the central axis CL.

図3に示すように、X軸用電磁石3に電流を流さずに、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46にY励磁用電流Yi+を流せば、第1方向(+Y)に向かう磁束mf3が中心軸CL上に発現する。この磁束mf3は、図6Cに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、Y軸成分のみを有する。図示しないが、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46に、Y励磁用電流Yi+とは逆方向のY励磁用電流Yi−を流せば、第1方向(+Y)とは逆の第2方向(−Y)に向かう磁束mf4が中心軸CL上に発現する。この磁束mf4は、図6Dに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、Y軸成分のみを有する。   As shown in FIG. 3, if the Y excitation current Yi + is passed through the first coil 45 and the second coil 46 constituting the Y axis electromagnet 4 without passing a current through the X axis electromagnet 3, the first direction ( The magnetic flux mf3 toward + Y) appears on the central axis CL. As shown in FIG. 6C, the magnetic flux mf3 has only a Y-axis component in a predetermined region P on the central axis CL. Although not shown, if a Y excitation current Yi− in the direction opposite to the Y excitation current Yi + is passed through the first coil 45 and the second coil 46 constituting the Y-axis electromagnet 4, the first direction (+ Y) Shows a magnetic flux mf4 in the opposite second direction (-Y) on the central axis CL. As shown in FIG. 6D, the magnetic flux mf4 has only a Y-axis component in a predetermined region P on the central axis CL.

図5Aに示すように、電流供給部2が逆電流モードによる電流供給を実行すれば、X軸用電磁石3だけで中心軸CL上にZ軸に沿った磁束mf5を発生させることができる。逆電流モードは、X軸用電磁石3について、第1方向(+X)に向かう磁束mf1を中心軸CL上に発生させるX励磁用電流Xi+を第1コイル35に流し、第1方向(+X)とは逆の第2方向(−X)に向かう磁束mf2を中心軸CL上に発生させるX励磁用電流Xi−を第2コイル36に流すモードである。このように電流を流せば、Z軸に沿った磁束mf5が発生する。磁束mf5は、図6Fに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、Z軸成分のみを有する。   As shown in FIG. 5A, if the current supply unit 2 performs current supply in the reverse current mode, the magnetic flux mf5 along the Z-axis can be generated on the central axis CL by the X-axis electromagnet 3 alone. In the reverse current mode, with respect to the X-axis electromagnet 3, an X excitation current Xi + that generates a magnetic flux mf1 in the first direction (+ X) on the central axis CL is caused to flow through the first coil 35, and the first direction (+ X) Is a mode in which an X excitation current Xi− that generates a magnetic flux mf2 in the opposite second direction (−X) on the central axis CL is supplied to the second coil 36. When the current flows in this way, a magnetic flux mf5 along the Z axis is generated. As shown in FIG. 6F, the magnetic flux mf5 has only a Z-axis component in a predetermined region P on the central axis CL.

同様に、図5Bに示すように、電流供給部2が逆電流モードによる電流供給を実行すれば、Y軸用電磁石4だけで中心軸CL上にZ軸に沿った磁束mf5を発生させることができる。逆電流モードは、Y軸用電磁石4について、第1方向(+Y)に向かう磁束mf3を中心軸CL上に発生させるY励磁用電流Yi+を第1コイル45に流し、第1方向(+Y)とは逆の第2方向(−Y)に向かう磁束mf4を中心軸CL上に発生させるY励磁用電流Yi−を第2コイル46に流すモードである。このように電流を流せば、Z軸に沿った磁束mf5が発生する。磁束mf5は、図6Fに示すように、中心軸CL上の所定領域Pにおいて、Z軸成分のみを有する。   Similarly, as shown in FIG. 5B, if the current supply unit 2 performs current supply in the reverse current mode, the magnetic flux mf5 along the Z-axis may be generated on the central axis CL by only the Y-axis electromagnet 4. it can. In the reverse current mode, for the Y-axis electromagnet 4, a Y excitation current Yi + that generates a magnetic flux mf3 in the first direction (+ Y) on the central axis CL is passed through the first coil 45, and the first direction (+ Y) Is a mode in which a Y excitation current Yi− that generates a magnetic flux mf4 in the opposite second direction (−Y) on the central axis CL is caused to flow through the second coil 46. When the current flows in this way, a magnetic flux mf5 along the Z axis is generated. As shown in FIG. 6F, the magnetic flux mf5 has only a Z-axis component in a predetermined region P on the central axis CL.

Z軸に沿った磁束を発生させるためには、逆電流モードによる電流を、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4の少なくともいずれか一方に実行すればよい。X軸用電磁石3及びY軸用電磁石4の両方で実行すれば、発生する磁束が強くなる。   In order to generate the magnetic flux along the Z-axis, a current in the reverse current mode may be executed in at least one of the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4. If executed by both the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4, the generated magnetic flux becomes stronger.

Y軸及びZ軸の両方の成分を有する磁束mf6を発生させるためには、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36に対してそれぞれX励磁用電流Xi+、X励磁用電流Xi−を流し、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46に対してY励磁用電流Yi+を流せばよい。このようにすれば、図6Gに示すように、磁束mf6は、Y軸成分及びZ軸成分が合成された方向を向き、X軸成分がない。X軸及びZ軸の両方の成分を有する磁束についても同様である。   In order to generate the magnetic flux mf6 having both the Y-axis and Z-axis components, the X excitation current Xi + and the X excitation current are applied to the first coil 35 and the second coil 36 constituting the X axis electromagnet 3, respectively. A current Xi− may be supplied, and a Y excitation current Yi + may be supplied to the first coil 45 and the second coil 46 constituting the Y-axis electromagnet 4. In this way, as shown in FIG. 6G, the magnetic flux mf6 faces the direction in which the Y-axis component and the Z-axis component are combined, and has no X-axis component. The same applies to a magnetic flux having both X-axis and Z-axis components.

X軸及びY軸の両方の成分を有する磁束mf7を発生させるためには、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36に対してX励磁用電流Xi+を流し、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46に対してY励磁用電流Yi+を流せばよい。このようにすれば、図6Hに示すように、磁束mf7は、X軸成分及びY軸成分が合成された方向を向き、Z軸成分がない。   In order to generate the magnetic flux mf7 having both the X-axis and Y-axis components, the X excitation current Xi + is supplied to the first coil 35 and the second coil 36 constituting the X-axis electromagnet 3, and the Y-axis is generated. The Y excitation current Yi + may be supplied to the first coil 45 and the second coil 46 that constitute the electromagnet 4. In this way, as shown in FIG. 6H, the magnetic flux mf7 is directed in the direction in which the X-axis component and the Y-axis component are combined, and has no Z-axis component.

XYZ軸の3軸の成分を有する磁束mf8を発生させるためには、X軸用電磁石3及びY軸用電磁石4の双方を逆電流モードとし、各コイルの電流値を異ならせればよい。すなわち、X軸用電磁石3を構成する第1コイル35及び第2コイル36に対してそれぞれX励磁用電流Xi+、X励磁用電流Xi−を流し、Y軸用電磁石4を構成する第1コイル45及び第2コイル46に対してそれぞれY励磁用電流Yi+、Y励磁用電流Yi−を流す。X励磁用電流Xi+はX励磁用電流Xi−よりも大きく、Y励磁用電流Yi+はY励磁用電流Yi−よりも大きい。このようにすれば、図6Iに示すように、磁束mf8は、X軸成分、Y軸成分及びZ軸成分が合成された方向を向く。   In order to generate the magnetic flux mf8 having the three-axis components of the XYZ axes, both the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4 may be set in the reverse current mode, and the current values of the respective coils may be different. That is, an X excitation current Xi + and an X excitation current Xi− are supplied to the first coil 35 and the second coil 36 constituting the X-axis electromagnet 3, respectively, and the first coil 45 constituting the Y-axis electromagnet 4. The Y excitation current Yi + and the Y excitation current Yi− are supplied to the second coil 46, respectively. The X excitation current Xi + is larger than the X excitation current Xi−, and the Y excitation current Yi + is larger than the Y excitation current Yi−. In this way, as shown in FIG. 6I, the magnetic flux mf8 faces the direction in which the X-axis component, the Y-axis component, and the Z-axis component are combined.

上記の通り、中心軸CLの任意の場所を磁場印加領域Pに設定することが可能であり、各コイル35、36、45、46に流す電流を変化させることで、電磁石を相対的に移動させなくても、中心軸CL上の所定領域Pに任意方向の磁場を印加可能となる。   As described above, an arbitrary place of the central axis CL can be set in the magnetic field application region P, and the electromagnet can be moved relatively by changing the current flowing through the coils 35, 36, 45, 46. Even if not, a magnetic field in an arbitrary direction can be applied to the predetermined region P on the central axis CL.

[第2実施形態]
第2実施形態は、図7に示すように、第3ヨーク50を設けない構造である。この構造でも、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4の少なくともいずれかに対する逆電流モードを実行することで、Z軸成分を有する磁束mf5を発生させることができる。勿論、第3ヨーク50を設けた方がZ軸成分の磁束は強くなる。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 7, the second embodiment has a structure in which the third yoke 50 is not provided. Even in this structure, the magnetic flux mf5 having the Z-axis component can be generated by executing the reverse current mode for at least one of the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4. Of course, the magnetic flux of the Z-axis component becomes stronger when the third yoke 50 is provided.

[第3実施形態]
第3実施形態は、図8に示すように、第3ヨーク50に第3コイル51を巻き付けた構成である。このようにすれば、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4に対する逆電流モードを用いなくても、Z軸成分の磁束を発生させることができる。また、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4に対する逆電流モードで生じる磁場の強さを補強することができる。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, as shown in FIG. 8, a third coil 51 is wound around a third yoke 50. In this way, the magnetic flux of the Z-axis component can be generated without using the reverse current mode for the X-axis electromagnet 3 or the Y-axis electromagnet 4. Further, the strength of the magnetic field generated in the reverse current mode with respect to the X-axis electromagnet 3 or the Y-axis electromagnet 4 can be reinforced.

以上のように、本実施形態の電磁石は、先端の磁極31aがギャップGpを挟んでX軸に沿って離間する一対の第1棒状部位31を有し、ギャップGpと共に閉磁路mp_Xを形成可能な第1ヨーク30と、第1ヨーク30に巻き付けられる第1コイル35及び第2コイル36と、を有するX軸用電磁石3と、
先端の磁極41aがギャップGpを挟んでY軸に沿って離間する一対の第2棒状部位41を有し、ギャップGpと共に閉磁路mp_Yを形成可能な第2ヨーク40と、第2ヨーク40に巻き付けられる第1コイル45及び第2コイル46と、を有するY軸用電磁石4と、
第1ヨーク30及び第2ヨーク40に接続され、中心軸CLと同軸の柱状に形成された第3ヨーク50と、を備える。
一対の第1棒状部位31及び一対の第2棒状部位41は、Z軸に平行な中心軸CLを中心として互いに軸対称となる位置に配置されている。
As described above, the electromagnet of this embodiment has the pair of first rod-like portions 31 in which the magnetic pole 31a at the tip is separated along the X axis with the gap Gp interposed therebetween, and can form a closed magnetic circuit mp_X together with the gap Gp. An X-axis electromagnet 3 having a first yoke 30 and a first coil 35 and a second coil 36 wound around the first yoke 30;
The magnetic pole 41a at the front end has a pair of second rod-shaped portions 41 that are separated along the Y axis with the gap Gp interposed therebetween. The second yoke 40 that can form a closed magnetic path mp_Y together with the gap Gp is wound around the second yoke 40 A Y-axis electromagnet 4 having a first coil 45 and a second coil 46,
A third yoke 50 connected to the first yoke 30 and the second yoke 40 and formed in a columnar shape coaxial with the central axis CL.
The pair of first rod-shaped portions 31 and the pair of second rod-shaped portions 41 are disposed at positions that are axially symmetric with respect to a central axis CL parallel to the Z axis.

このように、電流を供給し、互いに向きが反対となる磁束をギャップGpに発現させようとすれば、反発しあって中心軸CL上にZ軸成分を有する磁束を発現させることができる。よって、Z軸用電磁石がなくても、X軸、Y軸及びZ軸を含む任意方向の磁場が印加可能となる。
第1棒状部位31及び第2棒状部位41が、Z軸に平行な中心軸CLを中心として互いに軸対称となる位置に配置されているので、中心軸CL上にX軸、Y軸及びZ軸を含む任意方向の磁場を印加でき、磁場の方向を切り替えたときに対象物と電磁石の相対的な位置関係を変更する必要がない。
さらに、第3ヨーク50は、第1ヨーク30及び第2ヨーク40に接続されており、中心軸CLと同軸であるので、互いに向きが反対となる磁束を発生させる電流を供給することによってZ軸の磁束の発生を強めることができる。
よって、電磁石又は対象物を移動させずに任意方向の磁場を印加可能となる。複数条件の磁場を順次印加するにあたり、時間ロスを低減することができる。
In this way, if current is supplied and magnetic fluxes whose directions are opposite to each other are to be expressed in the gap Gp, magnetic fluxes that repel each other and have a Z-axis component on the central axis CL can be expressed. Therefore, a magnetic field in any direction including the X axis, the Y axis, and the Z axis can be applied without the Z axis electromagnet.
Since the first rod-shaped portion 31 and the second rod-shaped portion 41 are disposed at positions that are axially symmetric with respect to the central axis CL parallel to the Z axis, the X axis, the Y axis, and the Z axis are located on the central axis CL. It is not necessary to change the relative positional relationship between the object and the electromagnet when the direction of the magnetic field is switched.
Furthermore, since the third yoke 50 is connected to the first yoke 30 and the second yoke 40 and is coaxial with the central axis CL, the third yoke 50 is supplied with a current that generates magnetic fluxes whose directions are opposite to each other. The generation of magnetic flux can be strengthened.
Therefore, a magnetic field in an arbitrary direction can be applied without moving the electromagnet or the object. Time loss can be reduced when sequentially applying magnetic fields of multiple conditions.

本実施形態では、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4の少なくともいずれかに対し、第1方向(+X;+Y)に向かう磁束を中心軸CL上に発生させる電流(Xi+;Yi+)を第1コイル(35;36)に流し、且つ、第1方向(+X;+Y)とは逆の第2方向(−X;−Y)に向かう磁束を中心軸CL上に発生させる電流(Xi−;Yi−)を第2コイル(36;46)に流すことにより、中心軸CL上にZ軸成分を有する磁束を発現可能であり、各コイル35、36、45、46に流す電流を変化させることで、中心軸CL上にZ軸を含む任意方向の磁場を印加可能に構成されている。   In the present embodiment, a current (Xi +; Yi +) that generates a magnetic flux on the central axis CL in the first direction (+ X; + Y) with respect to at least one of the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4 A current (Xi−; which flows on one coil (35; 36) and generates a magnetic flux on the central axis CL in a second direction (−X; −Y) opposite to the first direction (+ X; + Y). By flowing Yi-) through the second coil (36; 46), a magnetic flux having a Z-axis component can be expressed on the central axis CL, and the current flowing through each coil 35, 36, 45, 46 is changed. Thus, a magnetic field in an arbitrary direction including the Z axis can be applied on the central axis CL.

本実施形態では、第3ヨーク50に巻き付けられる第3コイル51を備える。   In the present embodiment, a third coil 51 wound around the third yoke 50 is provided.

この構成によれば、第3コイル51への通電により、Z軸の磁束を更に強くすることができる。   According to this configuration, the Z-axis magnetic flux can be further increased by energizing the third coil 51.

本実施形態では、第1ヨーク30及び第2ヨーク40は、各々の棒状部位31、41の基端部からZ軸一方側(−Z)に延びる第1延在部32、42と、第1延在部32、42のZ軸一方側(−Z)の端部同士を接続する第2延在部33、43と、を有する。   In the present embodiment, the first yoke 30 and the second yoke 40 include first extending portions 32 and 42 extending from the base end portions of the respective rod-shaped portions 31 and 41 to one side (−Z) of the Z axis, Second extending portions 33 and 43 that connect ends of the extending portions 32 and 42 on one side (−Z) of the Z axis.

この構成によれば、各々の棒状部位31、41よりもZ軸他方側(+Z)に、ヨーク及びコイルが配置されていない領域Ar1が形成されているので、この領域を磁場印加領域Ar1として利用でき、磁場印加領域Ar1に配置する対象物が大きくなっても、電磁石自体を大きくする必要がなく、システムを小型化することができる。   According to this configuration, the region Ar1 in which the yoke and the coil are not arranged is formed on the other side of the Z axis (+ Z) from each of the rod-like portions 31 and 41, and this region is used as the magnetic field application region Ar1. Even if the object to be arranged in the magnetic field application region Ar1 becomes large, it is not necessary to enlarge the electromagnet itself, and the system can be miniaturized.

本実施形態では、X軸用電磁石3及びY軸用電磁石4における第1コイル35、45及び第2コイル36、46は、第2延在部33、43に巻き付けられている。   In the present embodiment, the first coils 35 and 45 and the second coils 36 and 46 in the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4 are wound around the second extending portions 33 and 43.

この構成によれば、電磁石のX軸及びY軸寸法を抑えることができ、システムを小型化することができる。   According to this configuration, the X-axis and Y-axis dimensions of the electromagnet can be suppressed, and the system can be downsized.

本実施形態の磁場印加システムは、上記電磁石1と、電磁石1の各コイル35、36、45、46に電流を供給する電流供給部2と、を含む。電流供給部2は、X軸用電磁石3又はY軸用電磁石4の少なくともいずれかに対し、第1方向(+X;+Y)に向かう磁束を中心軸CL上に発生させる電流(Xi+;Yi+)を第1コイル(35;45)に流し、且つ、第1方向(+X;+Y)とは逆の第2方向(−X;−Y)に向かう磁束を中心軸CL上に発生させる電流を第2コイル(36;46)に流す、逆電流モードによる電流供給が実行可能に構成されている。各コイル35、36、45、46に流す電流を変化させることで、中心軸CL上に前記Z軸を含む任意方向の磁場を印加可能に構成されている。   The magnetic field application system of the present embodiment includes the electromagnet 1 and a current supply unit 2 that supplies current to the coils 35, 36, 45, and 46 of the electromagnet 1. The current supply unit 2 generates a current (Xi +; Yi +) that generates a magnetic flux on the central axis CL in the first direction (+ X; + Y) with respect to at least one of the X-axis electromagnet 3 and the Y-axis electromagnet 4. A second current is caused to flow on the central axis CL through the first coil (35; 45) and to generate a magnetic flux in the second direction (-X; -Y) opposite to the first direction (+ X; + Y). The current supply in the reverse current mode that flows through the coils (36; 46) is configured to be executable. By changing the current flowing through each of the coils 35, 36, 45, and 46, a magnetic field in an arbitrary direction including the Z axis can be applied on the central axis CL.

なお、上記では説明の便宜のため、参照符号を実施形態や制御のパターンに応じて、セミコロン(;)で区切って記載しているが、権利解釈に影響を与えるものではない。   In the above, for convenience of explanation, reference numerals are described by separating them with a semicolon (;) according to an embodiment and a control pattern, but this does not affect interpretation of rights.

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this indication was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The structure employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…電磁石
2…電流供給部
3…X軸用電磁石
30…第1ヨーク
31…第1棒状部位
31a…磁極
32…第1延在部
33…第2延在部
35…第1コイル
36…第2コイル
4…Y軸用電磁石
41…第2棒状部位
41a…磁極
42…第1延在部
43…第2延在部
45…第1コイル
46…第2コイル
50…第3ヨーク
51…第3コイル
Gp…ギャップ
CL…中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnet 2 ... Current supply part 3 ... X-axis electromagnet 30 ... 1st yoke 31 ... 1st rod-shaped part 31a ... Magnetic pole 32 ... 1st extension part 33 ... 2nd extension part 35 ... 1st coil 36 ... 1st 2 coils 4 ... Y-axis electromagnet 41 ... 2nd rod-shaped part 41a ... Magnetic pole 42 ... 1st extension part 43 ... 2nd extension part 45 ... 1st coil 46 ... 2nd coil 50 ... 3rd yoke 51 ... 3rd Coil Gp ... Gap CL ... Center axis

Claims (6)

先端の磁極がギャップを挟んでX軸に沿って離間し、Z軸に平行な中心軸を中心として互いに軸対称となる位置に配置されている一対の第1棒状部位を有し、前記ギャップと共に閉磁路を形成可能な第1ヨークと、前記第1ヨークに巻き付けられる第1コイル及び第2コイルと、を有するX軸用電磁石と、
先端の磁極がギャップを挟んでY軸に沿って離間し、前記中心軸を中心として互いに軸対称となる位置に配置されている一対の第2棒状部位を有し、前記ギャップと共に閉磁路を形成可能な第2ヨークと、前記第2ヨークに巻き付けられる第1コイル及び第2コイルと、を有するY軸用電磁石と、
前記第1ヨーク及び前記第2ヨークに接続され、前記中心軸と同軸の柱状に形成された第3ヨークと、を備える、電磁石。
A magnetic pole at the tip has a pair of first rod-shaped portions that are spaced apart along the X axis with a gap therebetween and are symmetrically arranged with respect to a central axis parallel to the Z axis. An X-axis electromagnet having a first yoke capable of forming a closed magnetic path, and a first coil and a second coil wound around the first yoke;
The magnetic pole at the tip is separated along the Y axis with a gap, and has a pair of second rod-shaped parts arranged at positions symmetrical with respect to each other about the central axis, and forms a closed magnetic circuit together with the gap A Y-axis electromagnet having a possible second yoke, and a first coil and a second coil wound around the second yoke;
The first is connected to the yoke and the second yoke, and the third yoke which is formed in a columnar shape of said central axis coaxial, Ru provided with the electromagnet.
前記X軸用電磁石又は前記Y軸用電磁石の少なくともいずれかに対し、第1方向に向かう磁束を前記中心軸上に発生させる電流を前記第1コイルに流し、且つ、前記第1方向とは逆の第2方向に向かう磁束を前記中心軸上に発生させる電流を前記第2コイルに流すことにより、前記中心軸上にZ軸成分を有する磁束を発現可能であり、
各コイルに流す電流を変化させることで、前記中心軸上に前記Z軸を含む任意方向の磁場を印加可能に構成されている、請求項1に記載の電磁石。
With respect to at least one of the X-axis electromagnet and the Y-axis electromagnet, a current that generates a magnetic flux in the first direction on the central axis is passed through the first coil, and is opposite to the first direction. The magnetic flux having a Z-axis component on the central axis can be expressed by flowing a current that generates a magnetic flux in the second direction on the central axis through the second coil.
2. The electromagnet according to claim 1, configured to apply a magnetic field in an arbitrary direction including the Z axis on the central axis by changing a current flowing through each coil.
前記第3ヨークに巻き付けられる第3コイルを備える、請求項1又は2に記載の電磁石。   The electromagnet according to claim 1, further comprising a third coil wound around the third yoke. 前記第1ヨーク及び前記第2ヨークは、各々の棒状部位の基端部からZ軸一方側に延びる第1延在部と、前記第1延在部のZ軸一方側の端部同士を接続する第2延在部と、を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の電磁石。   The first yoke and the second yoke connect the first extending portion extending from the base end portion of each rod-shaped portion to one side of the Z axis and the end portions of the first extending portion on the one side of the Z axis. The electromagnet according to claim 1, further comprising: a second extending portion. 前記X軸用電磁石及び前記Y軸用電磁石における前記第1コイル及び前記第2コイルは、前記第2延在部に巻き付けられている、請求項4に記載の電磁石。   The electromagnet according to claim 4, wherein the first coil and the second coil in the X-axis electromagnet and the Y-axis electromagnet are wound around the second extending portion. 請求項1〜5のいずれかに記載の電磁石と、
前記電磁石の各コイルに電流を供給する電流供給部と、を含み、
前記電流供給部は、前記X軸用電磁石又は前記Y軸用電磁石の少なくともいずれかに対し、第1方向に向かう磁束を前記中心軸上に発生させる電流を前記第1コイルに流し、且つ、前記第1方向とは逆の第2方向に向かう磁束を前記中心軸上に発生させる電流を前記第2コイルに流す、逆電流モードによる電流供給が実行可能に構成されており、
各コイルに流す電流を変化させることで、前記中心軸上に前記Z軸を含む任意方向の磁場を印加可能に構成された、磁場印加システム。
The electromagnet according to any one of claims 1 to 5,
A current supply unit for supplying a current to each coil of the electromagnet,
The current supply unit causes the first coil to pass a current that generates a magnetic flux in the first direction on the central axis with respect to at least one of the X-axis electromagnet or the Y-axis electromagnet, and A current supply in a reverse current mode in which a current that generates a magnetic flux on the central axis in the second direction opposite to the first direction is caused to flow in the second coil is configured to be executable;
A magnetic field application system configured to apply a magnetic field in an arbitrary direction including the Z axis on the central axis by changing a current flowing through each coil.
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