JPH01226125A - 交流強磁場用成層渦電流型コイル - Google Patents
交流強磁場用成層渦電流型コイルInfo
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- JPH01226125A JPH01226125A JP63051704A JP5170488A JPH01226125A JP H01226125 A JPH01226125 A JP H01226125A JP 63051704 A JP63051704 A JP 63051704A JP 5170488 A JP5170488 A JP 5170488A JP H01226125 A JPH01226125 A JP H01226125A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
- H01F7/202—Electromagnets for high magnetic field strength
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、磁気物性等の磁気光学研究、パワーマグネテ
ィックス、バイオマグネティックス、核融合等に用いる
交流強磁場を発生させる交流強磁場用成層渦電流型コイ
ルに関し、特に、極めて簡単な構成により容易に製造し
得るようにしたものである。
ィックス、バイオマグネティックス、核融合等に用いる
交流強磁場を発生させる交流強磁場用成層渦電流型コイ
ルに関し、特に、極めて簡単な構成により容易に製造し
得るようにしたものである。
（発明の概要）
本発明は、各層毎に分断し、順次に連結して一連の渦巻
状にした励起用導体板コイルの各層間に、中央部開口か
ら外周に通ずるスリットを設けた円形導体板を円環状絶
縁体板により相互間を絶縁して挟み込み、渦電流励起用
導体板コイルに交流通電して各層間の円形導体板に円周
方向の渦電流を発生させ、その渦電流がスリットに沿い
中央部開口の周囲に集中して開口内に交流磁束を集中的
に誘起させ、交流強磁場を発生させるようにしたもので
あり、極めて低インピーダンスにした渦巻状導体板コイ
ルに大きな励磁電流を流して発生させた大きい渦電流の
集中によって中央部開口内に誘起した高密度磁束により
効率よく交流強磁場を発生させるとともに、成層渦電流
型コイルを極めて容易に製造し得るようにしている。
状にした励起用導体板コイルの各層間に、中央部開口か
ら外周に通ずるスリットを設けた円形導体板を円環状絶
縁体板により相互間を絶縁して挟み込み、渦電流励起用
導体板コイルに交流通電して各層間の円形導体板に円周
方向の渦電流を発生させ、その渦電流がスリットに沿い
中央部開口の周囲に集中して開口内に交流磁束を集中的
に誘起させ、交流強磁場を発生させるようにしたもので
あり、極めて低インピーダンスにした渦巻状導体板コイ
ルに大きな励磁電流を流して発生させた大きい渦電流の
集中によって中央部開口内に誘起した高密度磁束により
効率よく交流強磁場を発生させるとともに、成層渦電流
型コイルを極めて容易に製造し得るようにしている。
（従来の技術）
一般に、強磁場発生装置については、強磁場中における
物体の特性の調査研究、新素材の開発並びに核融合の実
験等に利用するために、大規模の研究設備を用いて、強
磁場発生装置自体の研究開発が強力に進められている。
物体の特性の調査研究、新素材の開発並びに核融合の実
験等に利用するために、大規模の研究設備を用いて、強
磁場発生装置自体の研究開発が強力に進められている。
従来のこの種の強磁場発生装置を分類すると、クネール
法、爆縮法等の破壊型パルス強磁場発生装置、多層コイ
ル方式、ＭＩＴ方式等の非破壊型パルス強磁場発生装置
、超電導方式、ハイブリッド方式等の連続型強磁場発生
装置に大別される。
法、爆縮法等の破壊型パルス強磁場発生装置、多層コイ
ル方式、ＭＩＴ方式等の非破壊型パルス強磁場発生装置
、超電導方式、ハイブリッド方式等の連続型強磁場発生
装置に大別される。
しかして、これらの従来の強磁場発生装置は、いずれも
、極めて強い磁場が得られはするが、強磁場発生時間が
極めて短かかったり、極低温装置や巨大な電源設備を必
要としたりするばかりでなく、パルス磁場もしくは直流
磁場しか発生させ得ず、交流強磁場を連続して発生させ
得るものがなかったが、近来、特にバイオマグネティッ
クス関係の研究が進み、生体と交流強磁場との関係を調
査する必要が生ずるなど、交流強磁場発生装置の開発が
要望されて来ている。
、極めて強い磁場が得られはするが、強磁場発生時間が
極めて短かかったり、極低温装置や巨大な電源設備を必
要としたりするばかりでなく、パルス磁場もしくは直流
磁場しか発生させ得ず、交流強磁場を連続して発生させ
得るものがなかったが、近来、特にバイオマグネティッ
クス関係の研究が進み、生体と交流強磁場との関係を調
査する必要が生ずるなど、交流強磁場発生装置の開発が
要望されて来ている。
これに対し、本発明者らは、さきに、特願昭５７−２５
５１７号および特願昭６１−２２８４５９号の各明細書
により種々の交流強磁場発生装置を開示し、最近には、
特願昭６２−６２７０８号および特願昭６２−１８８９
２１号の各明細書により多層渦電流型強磁場発生装置を
開示した。これらの最近開示の交流強磁場発生装置は、
コイルに交流通電したときに導電体に生ずる渦電流を導
電体中心部の空所周辺に集中させ、磁束漏れを少なくし
て効率よく交流磁束密度を増大させるために、第４図（
ａ）および（ロ）にそれぞれ示すように、導電体円板１
１の中心部に開口１２を設けるとともに、周辺部には、
軸方向および半径方向にそれぞれ延在する円筒状および
円環状の分岐部１３ａ〜１３ｄをそれぞれ設け、かかる
構造の導電体の中心部開口１２から外周に達する半径方
向のスリット１４を設けるとともに、分岐部１３ａ〜１
３ｄの間に渦電流励起用コイル１５ａ〜１５ｃをそれぞ
れ挿入し、各コイル１５ａ〜１５ｃに交流通電したとき
に各分岐部１３ａ〜１３ｄに生ずる渦電流を中央部開口
１２の周囲に集中させ、開口１２中に集束した高密度の
交流磁束を誘起させて交流強磁場を連続的に発生させる
ようにしたものである。
５１７号および特願昭６１−２２８４５９号の各明細書
により種々の交流強磁場発生装置を開示し、最近には、
特願昭６２−６２７０８号および特願昭６２−１８８９
２１号の各明細書により多層渦電流型強磁場発生装置を
開示した。これらの最近開示の交流強磁場発生装置は、
コイルに交流通電したときに導電体に生ずる渦電流を導
電体中心部の空所周辺に集中させ、磁束漏れを少なくし
て効率よく交流磁束密度を増大させるために、第４図（
ａ）および（ロ）にそれぞれ示すように、導電体円板１
１の中心部に開口１２を設けるとともに、周辺部には、
軸方向および半径方向にそれぞれ延在する円筒状および
円環状の分岐部１３ａ〜１３ｄをそれぞれ設け、かかる
構造の導電体の中心部開口１２から外周に達する半径方
向のスリット１４を設けるとともに、分岐部１３ａ〜１
３ｄの間に渦電流励起用コイル１５ａ〜１５ｃをそれぞ
れ挿入し、各コイル１５ａ〜１５ｃに交流通電したとき
に各分岐部１３ａ〜１３ｄに生ずる渦電流を中央部開口
１２の周囲に集中させ、開口１２中に集束した高密度の
交流磁束を誘起させて交流強磁場を連続的に発生させる
ようにしたものである。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
しかしながら、これら従来開示の多層渦電流型交流強磁
場発生装置は、渦電流発生用導電体の構造が複雑である
うえに渦電流励起用コイルが通常の導線壱同型コイルで
あるため、製造が容易ではな（、また、その構造上止ず
るコイルのインダクタンス増加と導電体の表皮効果との
ために、得られる交流強磁場の強度には限度がある、と
いう問題があり、この問題を解決するのが多層渦電流型
交流強磁場発生装置の大きい課題であった。
場発生装置は、渦電流発生用導電体の構造が複雑である
うえに渦電流励起用コイルが通常の導線壱同型コイルで
あるため、製造が容易ではな（、また、その構造上止ず
るコイルのインダクタンス増加と導電体の表皮効果との
ために、得られる交流強磁場の強度には限度がある、と
いう問題があり、この問題を解決するのが多層渦電流型
交流強磁場発生装置の大きい課題であった。
（課題を解決するための手段）
本発明の目的は、上述した従来の課題を解決し、構造が
簡単で製造が容易であるとともに、渦電流励起用コイル
が低インピーダンスであり、渦電流発生用導電体が薄く
て表皮効果が少なく、得られる交流強磁場の強度が従来
に比して格段に大きい交流強磁場用成層渦電流型コイル
を提供することにある。
簡単で製造が容易であるとともに、渦電流励起用コイル
が低インピーダンスであり、渦電流発生用導電体が薄く
て表皮効果が少なく、得られる交流強磁場の強度が従来
に比して格段に大きい交流強磁場用成層渦電流型コイル
を提供することにある。
すなわち、本発明交流強磁場用成層渦電流型コイルは、
中心部開口から外周に達するほぼ半径方向の側壁に挟ま
れたスリットを有する渦電流用円形導体板と、一半径に
沿って切断した渦電流励起用円環状導体板とを、相互間
に、一半径に沿って切断した円環状絶縁体板をそれぞれ
介挿して円筒状に交互に積層し、前記円環状導体板の一
方の切断端部を隣接する前記円環状導体板の他方の切断
端部に順次に接続して一連の渦電流励起用導体板コイル
を形成し、当該渦電流励起用導体板コイルに交流通電し
て前記渦電流用円形導体板にそれぞれ円周方向に発生さ
せた渦電流を前記スリットの側壁に沿い中心部開口の周
囲に集中させることにより、当該中心部開口中に集束し
た交流磁束を誘起させるようにしたことを特徴とするも
のである。
中心部開口から外周に達するほぼ半径方向の側壁に挟ま
れたスリットを有する渦電流用円形導体板と、一半径に
沿って切断した渦電流励起用円環状導体板とを、相互間
に、一半径に沿って切断した円環状絶縁体板をそれぞれ
介挿して円筒状に交互に積層し、前記円環状導体板の一
方の切断端部を隣接する前記円環状導体板の他方の切断
端部に順次に接続して一連の渦電流励起用導体板コイル
を形成し、当該渦電流励起用導体板コイルに交流通電し
て前記渦電流用円形導体板にそれぞれ円周方向に発生さ
せた渦電流を前記スリットの側壁に沿い中心部開口の周
囲に集中させることにより、当該中心部開口中に集束し
た交流磁束を誘起させるようにしたことを特徴とするも
のである。
（作用）
したがって、本発明成層渦電流型コイルを適用すれば、
製造容易で、得られる交流磁場の強度が従来に比して格
段に大きい多層渦電流型強磁場発生装置を従来に比して
格段に低価格で提供することができる。
製造容易で、得られる交流磁場の強度が従来に比して格
段に大きい多層渦電流型強磁場発生装置を従来に比して
格段に低価格で提供することができる。
（実施例）
以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
する。
本発明は、まず、渦電流励起用コイルを渦巻状導体板コ
イルをもって構成し、その渦巻状導体板コイルの各層間
に、中央部開口から外周に達するスリットを設けた円形
導体薄板を相互に絶縁して介挿することにより、本発明
の目的を達成し得るようにするとともに、かかる渦巻状
導体板コイルを容易に製造し得るようにするために各層
毎に分断し、スリットを設けた円環状絶縁体板により上
下を絶縁した円形導体薄板を順次に介挿して円筒状に積
層したうえで、各層の導体板コイルを順次に接続して渦
巻状に連結するようにしたものである。
イルをもって構成し、その渦巻状導体板コイルの各層間
に、中央部開口から外周に達するスリットを設けた円形
導体薄板を相互に絶縁して介挿することにより、本発明
の目的を達成し得るようにするとともに、かかる渦巻状
導体板コイルを容易に製造し得るようにするために各層
毎に分断し、スリットを設けた円環状絶縁体板により上
下を絶縁した円形導体薄板を順次に介挿して円筒状に積
層したうえで、各層の導体板コイルを順次に接続して渦
巻状に連結するようにしたものである。
上述した構成の本発明成層渦電流型コイルにおける渦電
流発生用の円形導体薄板は、第１図（ａ）に示すように
、円形導体薄板１の中心部に設けたホール２から外周に
向けてやや幅広の扇形のスリット３を設けてあり、渦電
流励起用の渦巻状導体板コイルを分断した各層は、第１
図（ｂ）に示すように、円環状導体板４に半径方向のス
リット５を設けて構成し、両者を交互に積層した際に両
者間を電気的に絶縁する円環状絶縁体板は、第１図（Ｃ
）に示すように、同図（６）に示した円環状導体板４と
ほぼ同一の形状寸法を有する円環状絶縁体板６に半径方
向のやや幅広の扇形にスリット７を設けである。
流発生用の円形導体薄板は、第１図（ａ）に示すように
、円形導体薄板１の中心部に設けたホール２から外周に
向けてやや幅広の扇形のスリット３を設けてあり、渦電
流励起用の渦巻状導体板コイルを分断した各層は、第１
図（ｂ）に示すように、円環状導体板４に半径方向のス
リット５を設けて構成し、両者を交互に積層した際に両
者間を電気的に絶縁する円環状絶縁体板は、第１図（Ｃ
）に示すように、同図（６）に示した円環状導体板４と
ほぼ同一の形状寸法を有する円環状絶縁体板６に半径方
向のやや幅広の扇形にスリット７を設けである。
本発明成層渦電流型コイルは、上述した円環状導体板４
と円形導体薄板１とを、第２図に示すように、それぞれ
のスリット、５と３との位置をほぼ合わせて交互に積層
し、相互間にスリット７の位置をほぼ合わせた円環状絶
縁体板６（図示せず）を介挿したうえで、スリット５の
位置を少しずつずらせ、例えば円環状導体板４ａの一端
を円環状導体板４ｂの他端に接続するようにして、各層
の円環状導体板４ａ、４ｂ、４ｃ、・・・・・・を順次
に接続し、一連の渦巻状導体板コイルを形成することに
より、所要強度の交流磁場を得るに必要な個数の渦電流
発生用円形導体薄板１を鎖線で図示する円筒８の形状に
積層して構成する。
と円形導体薄板１とを、第２図に示すように、それぞれ
のスリット、５と３との位置をほぼ合わせて交互に積層
し、相互間にスリット７の位置をほぼ合わせた円環状絶
縁体板６（図示せず）を介挿したうえで、スリット５の
位置を少しずつずらせ、例えば円環状導体板４ａの一端
を円環状導体板４ｂの他端に接続するようにして、各層
の円環状導体板４ａ、４ｂ、４ｃ、・・・・・・を順次
に接続し、一連の渦巻状導体板コイルを形成することに
より、所要強度の交流磁場を得るに必要な個数の渦電流
発生用円形導体薄板１を鎖線で図示する円筒８の形状に
積層して構成する。
かかる構成の本発明成層渦電流型コイルにおける渦巻状
導体板コイル４ａ−４ｂ−４ｃ−・・・・・・の両端を
交流電源に接続して通電すると、第３図に示すように、
交流電流・・・・・・−９ｃｍ９ｂ−９ａが流れて各層
の円形導体薄板１ａ、ｌｂ・・・・・・の渦巻状導体板
コイル４ａ−４ｂ−４ｃ−・・・・・・に近接した外周
部分に円周方向の渦電流１０ａ、１０ｂ・・・・・・が
発生し、スリット３に達するとその側壁に沿って中心部
に向かい、ホール２の周囲に集中して流れる。その際、
交流電流９が例えば図示のように時計方向に流れたとす
ると、渦電流９は、外周部分においては反時計方向に流
れ、ホール２の周囲においては時計方向に流れることに
なる。その結果、ホール２の周囲に集中した渦電流によ
ってホール２内に高密度の交流磁束が誘起するとともに
、渦巻状導体板コイル１に流れる交流電流９により励磁
された交流磁束がホール２内に同一極性で発生して相加
し、ホール２内の交流磁束はさらに高密度となり、極め
て大きい強度を有する交流強磁場が発生することになる
。
導体板コイル４ａ−４ｂ−４ｃ−・・・・・・の両端を
交流電源に接続して通電すると、第３図に示すように、
交流電流・・・・・・−９ｃｍ９ｂ−９ａが流れて各層
の円形導体薄板１ａ、ｌｂ・・・・・・の渦巻状導体板
コイル４ａ−４ｂ−４ｃ−・・・・・・に近接した外周
部分に円周方向の渦電流１０ａ、１０ｂ・・・・・・が
発生し、スリット３に達するとその側壁に沿って中心部
に向かい、ホール２の周囲に集中して流れる。その際、
交流電流９が例えば図示のように時計方向に流れたとす
ると、渦電流９は、外周部分においては反時計方向に流
れ、ホール２の周囲においては時計方向に流れることに
なる。その結果、ホール２の周囲に集中した渦電流によ
ってホール２内に高密度の交流磁束が誘起するとともに
、渦巻状導体板コイル１に流れる交流電流９により励磁
された交流磁束がホール２内に同一極性で発生して相加
し、ホール２内の交流磁束はさらに高密度となり、極め
て大きい強度を有する交流強磁場が発生することになる
。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなとおり、本発明成層渦電流型コ
イルを用いた交流強磁場発生装置は、第４図（ａ）、
（ｂ）に示した多層渦電流型交流強磁場発生装置と同一
の動作原理によって交流強磁場を発生させるものではあ
るが、構成を格段に簡単化しであるので製作が格段に容
易となるのみならず、つぎのような種々の顕著な効果が
得られる。
イルを用いた交流強磁場発生装置は、第４図（ａ）、
（ｂ）に示した多層渦電流型交流強磁場発生装置と同一
の動作原理によって交流強磁場を発生させるものではあ
るが、構成を格段に簡単化しであるので製作が格段に容
易となるのみならず、つぎのような種々の顕著な効果が
得られる。
（１）所要強度の交流強磁場を発生させるのに必要な巻
回数のコイルを容易に積層することができる。
回数のコイルを容易に積層することができる。
（２）渦電流励起用コイルを導体板コイルにより構成し
であるので、極めて低インピーダンスの渦電流励起用コ
イルが得られ、極めて大きい渦電流の集中により極めて
高密度の交流磁束が得られるのみならず、極めて大きい
渦電流励起用交流電流自体により励磁した交流磁束を相
加して極めて大きい強度の交流強磁場が得られる。
であるので、極めて低インピーダンスの渦電流励起用コ
イルが得られ、極めて大きい渦電流の集中により極めて
高密度の交流磁束が得られるのみならず、極めて大きい
渦電流励起用交流電流自体により励磁した交流磁束を相
加して極めて大きい強度の交流強磁場が得られる。
（３）構造が極めて簡単であるために、渦電流励起用お
よび発生用の各導体板を機械的強度の極めて大きい特殊
銅合金等により製作することができ、また、かかる導体
板の積層構造であるために、冷却機構が簡単になるなど
交流強磁場発生装置として種々の利点が得られる。
よび発生用の各導体板を機械的強度の極めて大きい特殊
銅合金等により製作することができ、また、かかる導体
板の積層構造であるために、冷却機構が簡単になるなど
交流強磁場発生装置として種々の利点が得られる。
（４）可変周波数の交流電源により駆動して容易に可変
周波数の交流強磁場発生装置が得られるのみならず、パ
ルス電源により駆動すれば容易にパルス強磁場発生装置
とすることもできる。
周波数の交流強磁場発生装置が得られるのみならず、パ
ルス電源により駆動すれば容易にパルス強磁場発生装置
とすることもできる。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明成層渦電流型コイルの各
構成素子の構造例をそれぞれ示す線図、第２図は同じく
その成層渦電流型コイルの積層構造の例を示す斜視図、 第３図は同じくその成層渦電流型コイルにおける各種電
流の発生の態様を模式的に示す線図、第４図（ａ）、
（ｂ）は従来の多層渦電流型交流強磁場発生装置の構成
を一部破断してそれぞれ示す斜視図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・円形導体薄板 ２・・・ホール ３．５．７・・・スリッ
ト４．４ａ、４ｂ、４ｃ・・・円環状導体板６・・・円
環状絶縁体板 ８・・・円筒９．９ａ、９ｂ、９ｃ
・・・交流電流
構成素子の構造例をそれぞれ示す線図、第２図は同じく
その成層渦電流型コイルの積層構造の例を示す斜視図、 第３図は同じくその成層渦電流型コイルにおける各種電
流の発生の態様を模式的に示す線図、第４図（ａ）、
（ｂ）は従来の多層渦電流型交流強磁場発生装置の構成
を一部破断してそれぞれ示す斜視図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・円形導体薄板 ２・・・ホール ３．５．７・・・スリッ
ト４．４ａ、４ｂ、４ｃ・・・円環状導体板６・・・円
環状絶縁体板 ８・・・円筒９．９ａ、９ｂ、９ｃ
・・・交流電流
Claims (1)
- １．中心部開口から外周に達するほぼ半径方向の側壁に
挟まれたスリットを有する渦電流用円形導体板と、一半
径に沿って切断した渦電流励起用円環状導体板とを、相
互間に、一半径に沿って切断した円環状絶縁体板をそれ
ぞれ介挿して円筒状に交互に積層し、前記円環状導体板
の一方の切断端部を隣接する前記円環状導体板の他方の
切断端部に順次に接続して一連の渦電流励起用導体板コ
イルを形成し、当該渦電流励起用導体板コイルに交流通
電して前記渦電流用円形導体板にそれぞれ円周方向に発
生させた渦電流を前記スリットの側壁に沿い中心部開口
の周囲に集中させることにより、当該中心部開口中に集
束した交流磁束を誘起させるようにしたことを特徴とす
る交流強磁場用成層渦電流型コイル。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051704A JPH01226125A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 交流強磁場用成層渦電流型コイル |
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| JP63051704A JPH01226125A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 交流強磁場用成層渦電流型コイル |
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