JPH02501002A - 赤道方向からのアクセスが可能な永久磁石 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 赤道方向からのアクセスが可能な永久磁石本発明は、国立強磁界機関（Ｓｅｒｖ ｉｃｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｓ　ＣｈａｍｐｓＩｎｔｅｎｓｅｓ）の代表で あるギー　オベール（Ｇｕｙ　ＡＬＩＢＥＲＴ）氏によってなされたものであり 、赤道方向からのアクセスが可能で、全体の形状がほぼ円形となっていて一様な 誘導磁界を発生させるための磁石に関する。本発明は特に医学の分野に応用する ことができ、この分野ではこのような磁石が核磁気共鳴によるイメージングに利 用されている。しかし、本発明は、このような分布の誘導磁界がめられているど のような分野にも応用することが可能である。

核磁気共鳴によるイメージングの分野では、画像を得ようとする物体、すなわち 医学の分野では患者に、関心のある大きな空間（一般には直径が５０ｃｍの球） の中で均一かつ一様（数ｐｐａ＋の変動）で強力な誘導磁界（一般には０．１〜 １．５テスラ）を印加する必要がある。現在までに幾つかのタイプの磁界発生装 置が開発されている。主なものとして、超伝導磁石、または、いわゆる抵抗性磁 石、更に永久磁石がある。永久磁石には多数の利点がある。特に、磁界を発生さ せるためにエネルギを供給する必要がない。従って、電源のドリフトが原因で、 または場合によっては散逸される熱の放出システムが原因で磁界の値がドリフト する危険性がない。従って、冷却手段、特に冷却用流体を循環させるために高度 な制御技術を備える冷却手段が必要とされない。また、動作温度を簡単に安定さ せることができる。

さらに、永久磁石は、横方向、すなわち物体または患者を磁石内に導入する方向 に対して垂直な方向の主要磁界を発生させる構造またはシステムを実現するため に特に適している。この構成は、高ゲインで極めて均一な共鳴信号を受信するア ンテナを実現するために非常に都合がよい。しかし、永久磁石の主な欠点は工業 的スケールでの製造にある。

一様な横方向の磁界を比較的大きな空間に発生させることのできる永久磁石の構 造が従来技術として文献に記載されている。

特に、１９８３年９月２３日に出願され、１９８４年３月２９日に公開された国 際特許出願公開第ＷＯ３４１０１２２６号においてディー、リー（Ｄ、　ＬＥＥ ）他がこのタイプの磁石について記述している。この特許出願では、（理論上は 無限長の）円筒構造体が、磁化された所定数のブリックをそれぞれが備える所定 数の環状区画の積層体で近似的に実現されている。ブロックは多角形構造のリン グの周辺部に分配されて、この多角形構造が理論上の円筒体の円形形状を可能な 限り再現している。円筒体の軸線に対して横方向の磁界を発生させるため、各ブ ロックの磁化は、絶対値が一定であり、発生させる誘導磁界の方向に対して、円 筒体の軸線に対する問題のブロックの位置決定角度の２倍に等しい角度の方向を 向いている。ここに説明されているブロックは、断面が台形の柱体であることが 好ましい。

磁化がこのように好ましく分布している結果、ブロックの中には磁化が台形断面 の辺のいずれにも平行でない方向を向いたブロックが存在しているはずである。

従って、このような磁性ブロックを工業的に実現するには、特殊な磁化装置を使 用する必要がある。このように特殊な磁化装置は標準的な磁化装置を使用スるよ りも高くつくとはいえそれでも使用することが可能であるが、ブロックの加工に はこのことがあてはまらない。実際、円筒体に与えられたこの磁化分布によって 減磁力が発生する。この減磁力の方向は、各ブロック内で磁化の方向と平行にな っていることは稀である。これは、製造にあたっていわゆる異方性磁性材料を選 択することを意味している。ところで、異方性磁性材料は、最も優れた磁気特性 をもっているが、異方性の方向に対して斜めの方向には加工が難しいという欠点 がある。

先に引用した特許出願では、特にその中の第５図とそれに対応する文章中におい て、ブロックの製造が煉瓦状ユニットを積み重ねることにより実現されることが 示されている。しかし、平行六面体の形状の煉瓦状ユニットは優先磁化方向がこ の平行六面体の１辺に平行であることが明らかである。従って、平行六面体であ る煉瓦状ユニットをその辺に対して斜めに切断することが離しいだけでなく、平 行六面体の辺に対して斜めの方向に構成されたブロックを効果的に磁化させるこ とも難しいことに変わりはない。この結果、この特許出願において提示されてい る構造では、４つの象限の二等分線と揃っている所定のブロックは容易に磁化さ せることができない。さらに、この磁石に磁化がこのように分布していると、そ れに対応した減磁力の分布が得られる。磁石中の減磁力は、ところどころで磁化 を大きく減らすのに十分な大きさとなっている。この結果、計算された理論磁化 は実現されず、実際の磁石の性能は理想からは程遠い。

このタイプの磁石にはさらに別の欠点がある。特に、軸方向からのアクセスを除 いては関心領域の内側にアクセスできる方法がない。最後に、円筒形磁石には円 筒形であること自体に関係する問題点がある。円筒形だと、円筒の端部に位置す る磁性ブロックが大きくなる。というのは、結局のところ、これら磁性ブロック が、円筒の両端を無限に延長することの代わりとなっているからである。ところ で、これら磁性ブロックは、離れていることを考慮すると、誘導磁界の強度に対 してはほとんど効果的な寄与をしない。つまり、これら磁性ブロックは一様性を 向上させる効果を特に有する。これら磁性ブロックはサイズが大きく、従って重 いために磁性材料のコストの問題が関係し、永久磁石を使用することが抑制され る。

本発明は上記の問題点を解決することを目的とする０この目的を達成するため、 本発明は、はぼ球形であり、対向する２つの中空構造体を備え、これら構造体は 、全体の形が半球状であり、両者の内部空間に一方から他方に向かう誘導磁界を 発生させるために磁化されており、しかも赤道方向の開口部を形成するために相 互間が十分な距離前されていて上記誘導磁界を印加すべき身体を上記空間内に導 入することが可能になっていることを特徴とする磁石に関係する。

本発明は、以下の説明を読み、添付の図面を参照することによりさらによく理解 できよう。しかし、図面は単なる例であって、本発明を限定するものではない。

図面は以下のものを示している。

第１図ａと第１図すは、本発明の球形磁石の斜視図である。

第２図ａ〜第２図Ｃは、本発明の磁石の直径を含む断面図である。

料からなるブロックを組み立てる際の各段階を示す図である。

第１図ａと第１図すは、本発明の磁石の概略斜視図である。

図示されている磁石は、中心Ｏを有する球である。この磁石は、対向した２つの 中空構造体１．２を備えている。これら２つの構造体は全体の形状が半球である 。第１図ａの構造体１と第１図すの構造体２は半球の底面のわずかに上方から見 た正面からの斜視図であり、内側の中空空間■の一部が見えている。本発明では 、各構造体は径方向および／または接線方向に磁化されており、さらには回転磁 化となっている場合もあり、一方の構造体から他方の構造体に向かう、すなわち ここでは構造体１から構造体２に向かう誘導磁界Ｂ０を発生させている。対応す る磁化が、軸ｚ’−０−ｚを通過する平面による球の断面図である第２図ａ−第 ２図Ｃにそれぞれ示されている。２つの構造体は赤道方向の開口部Ｅ、によって 互いに離されている。この開口部の高さｅは、誘導磁界を印加する身体を検査空 間Ｖに導入するために十分な大きさになっている。この磁石は、上記構造体を構 成するための所定数のリング、例えば３〜８を備えていることが好ましい。各リ ングは、球形クラウンの一部分の形状をしている。各リングは、リング５０１２ 個のブロック１０〜２１のように、磁化された所定数のブロックを互いに隣接さ せた構成となっていることが好ましい。

本発明の重要な特徴によれば、磁化されたすべてのブロックでは、磁化Ｍが、径 方向（第２図ａの構造に対するＭｌｌ）を向くか、あるいは中心Ｏを有する球の 接線方向（第２図すの構造に対するＭア）を向くか、あるいは回転式、すなわち 磁化の方向が、各ブロックにおいて、（赤道方向の開口部の法線に対する）該当 するブロックの位置同定角度の２倍の角度値の方向（第２図ＣのＭ６）を向いて いる。この結果、最初の２つの方法だと磁化されたブロックの製造と磁化操作が 容易になることがわかる。

実際、最初の２つの方法で磁石の関心空間に接して配置されているこれらブロッ クは、構成方向が球に対して常に接線方向（従って自動的に径方向）である。各 ブロックにおいて磁化の絶対値が、場合に応じて、赤道方向の開口部Ｅ、の平面 と直交する球の軸ｚ’−０−ｚに対するブロックの位置同定角度θのコサイン関 数またはサイン関数で変化する場合には、径方向磁化および／または接線方向磁 化を用いることにより、これら２つの方法に対して一様で均一な横方向の磁界が 得られることが見出された。回転磁化の場合には、Ｍは絶対値が一定であるが方 向がブロックごとに異なる。従って、この回転磁化法は実現がより難しい。しか し、この方法は、必要とされる磁性材料のサイズに関しては最も効果的である。

所望の磁界を発生させるために必要とされる量が減り、サイズが小さくなったこ とは、上記の３つの方法において、磁石の形状そのものと、赤道方向の開口部か らのアクセスを選択したこととに起因する。

構造体１と２は互いに対称であることが好ましい。従って、これら構造体は同数 のリングを備え、好ましくは各リングが同数のブロックを備える。特に、リング ８はリング３と同数のブロックを備えている。しかし、この条件は常に正しいと は限らない。工業的スケールでの製造という理由で、碗状部材の近くに位置する リング（３と８）の中のブロックの数が赤道付近のリング（５と６）の中のブロ ックの数とは異なっているような選択が許される。すなわち、赤道位置のリング はより多くのブロックを備えることができる。構造を簡単にするという理由と性 能を最適化するという理由から上記の好ましい方法に到達するが、この好ましい 方法では各構造体または磁石の中のリングの数に応じてリングの中のブロックの 数が特定の値になることをあとで説明する。さらに、磁石についての計算により 、リングは互いに離れているようにすることができる。この結果、磁石の組み立 てが簡単になり、さらに、アクセスが可能になる。

特に、頂上のリングを中空にすることができる。すると、空間Ｖに導入されるＮ ＭＲイメージング装置の様々な付属装置とのすべての接続を容易に実行できるよ うになる。

第２図ａに示した第１の構成では、磁化がすべて径方向を向いている。この場合 、磁化の値はブロックの位置同定角度θのコサインに比例する。これは、同一の リングの各ブロックの中では磁化が同じであることを意味する。さらに、これは 、径方向の磁化が、半球状の碗状部材の近くのリング（３と８）で最も大きく、 赤道の近くのリング（５と６）で最も小さいことも意味している。この図面の下 部では、異なるブロックの磁化の方向が中心０に向かって径方向に収束している 。磁化が収束しているこの下部には磁化が発散する上部が対応する。この結果、 赤道の開口部の位置では誘導磁界Ｂ０が図示された方向を向く。

この構成には、磁石のコストが安くなるという利点がある。すなわち、磁性材料 が少ししか使用されない。

この構成と対になる（第２図すに示された）構成では、磁化が球の接線方向を向 いている。この磁化の方向はほぼ上から下に向かっており、径方向の磁化の場合 と同じ磁界Ｂ０が発生する。この磁化の値は、ブロックの位置同定角度θ１、θ ２、θ。

のサインに比例する。磁力線は、この図面の左側ではこの三角関数の値の方向を 向き、右側ではこの三角関数の値とは逆の方向を向く。磁化は、リング５または ６の磁性ブロックの中で絶対値が定格値であり、軸ｚ’　−ｚに最も近いブロッ クの中で最小である。従って、この方法だと、磁界Ｂ０が同じであるとすると上 で説明した方法よりも材料のサイズが大きくなる。同様に、この方法は第２図Ｃ の回転磁化法と比べると材料のコストが高くなる。回転磁化法、すなわち磁化の 絶対値が一定である方法には、合理化して製造することがより難しいという欠点 もある。すなわち、この場合にはすべてのリングのブロックで磁化が異なるため に対し、最初の２つの方法では磁化されるブロックが３種類しかない。

第２図ａ％第２図す、、第２図Ｃに図示した好ましい実施例では、リングを構成 する球形クラウンの一部分の径方向面、例えば２５．２６の軸ｚ’　−ｚに対す る傾斜を表す角度のコサインが（３つのリングを有する場合の例では）以下の値 をとる。すなわち、面２６に対しては０．９８、Ｑ、９１．０．８Ｌ　Ｏ，６７ ，０，４９であり、面２５に対しては０．３０である。

これら３つの方法の中から１つを選択して実行することができる。しかし、永久 磁石を含めてあらゆる磁石は、双極子モーメントがゼロである必要がある。この ようになっていないと、陰極線管式のスクリーンを有する表示パネルを取り付け たコンソールを磁石のすぐ近くに近づけることが難しくなる。磁石の外に存在す るこの磁界のためにこのスクリーンに表示される指示が歪むことが周知である。

このため、カラー表示パネルを有するコンソールの使用も禁止される。この問題 を回避するため、コンソールは磁石から離す必要があり、従ってＮＭＲ測定を行 うオペレータは検査を受けている患者から必然的に離れることになる。これは、 患者に心理的な安心感を与えることからするとよくない。さらに、漏出する誘導 磁界にやはり敏感なペースメーカを取り付けられた人はＮＭＲの測定を行うこと ができない。磁石の外部への漏れ磁界がゼロとなる（磁石の双極子モーメントが 全体としてゼロである）ようにするため、上記の最初の２つの構造を組み合わせ ることが好ましい。第３の方法は、設計上底に双極子モーメントが全体としてゼ ロである。しかし、この第３の方法は実現が難しい。

最初の２つの構造を組み合わせるためには、一方が径方向の磁化をもち、他方が 接線方向の磁化をもつこれら２つの構造を同心にすることができる。また、径方 向の磁化（コサイン関数）を有する０１個のブロックと接線方向の磁化（サイン 関数）を有するｎ２個のブロックとを含むリングを実現することも好ましい。双 極子モーメントがゼロになるのはｎｌが２ｎ２と等しいときである。一様性に関 するあとで説明する理由により、各リング内のブロックの数は各構造体の中のリ ングの数の４倍である。従って、各単位ブロックに対して３つのサブブロックが 実現されることになる。３つのサブブロックとは、径方向磁化を有する２つのサ ブブロックと接線方向磁化を有する１つのサブブロックである。従って、この場 合には、２４個の径方向ブロックと１２個の接線方向ブロックが存在している。

一様性を確保′するため、これらサブブロックは各リングの中に対称かつ規則的 に分配されている。

所定の磁界Ｂ０を実現するために必要な材料を節約するためには、以下に説明す る合成構造を実現することが好ましい。合成法では、各方法が、各リングにおい て２つの方法に共通する定格磁化のａｌｃｏｓθ倍とａ２ｓｉｎθ倍にそれぞれ 比例する磁化を合成する必要があることがわかった。この場合、ａｌと８２は、 （ａｔ）”　＋　（ａｚ）２が１以下であるような値になっている必要がある。

さらに、ａｌが２ａ２に等しいときに双極子モーメントがゼロになる。これら方 程式の解からは、ａ、と８２をそれぞれ２／Ｆ５と１７Ｆ５にすることによって 双極子モーメントをゼロにして、しかも誘導磁界を最大強度にできることがわか る。２つの方法のそれぞれに対して、同じ材料、従って同じ定格磁化をもつこと のできる材料を考えると、径方向磁化法に対して磁化された材料が約２０％余分 に消費されることになる。

磁束密度Ｂ０の値には、この磁界が存在している空間Ｖ内の場所の座標の関数と しての解析的表現を与えることができる。

特に、磁束密度Ｂ０のｚ’　ｚ軸に沿った成分をＸ％Ｖｓｚに関する昇冨の多項 式に表現することができる。各項の重みを決める係数にはＸ％ｙ％２で表された 関係する多項式の幕と等しい次数を割り当てることができる。磁束密度Ｂ６の一 様性は、できるだけ高い次数までゼロであると考えることができるときにますま す優れたものになることが知られている。冨がｈ以下のすべての項の係数がゼロ の場合に磁界はｈ次の一様性であると成できる各構造体内の最小数のリングと各 リング内の最小数のブロックが存在することがわかった。この発見は上記の３つ の方法に適用することができる。従って、各構造体内のリングの数ｎ、は、 ｎ、≧（ｈ＋１）／４ となるべきであることが見出された。リング１つあたりのブロックの数ｄ、に関 しては、 ｎｂ≧（ｈ＋１） となるべきである。

この結果、以下の結論に到達する。第１に、本発明が勧める最適化では、所定の 次数の一様性を得るために最小構造にする。

すなわち、実現すべきブロックの数をできるだけ少なくする。

この最小構造は、構造体のリングの中のブロックの数が、この構造体の中のリン グの数の４倍に等しくなるようなものである。

第２に、ブロックとリングの製造が相対的に簡単であるほど、リングの設置と調 節が難しくなる。従って、リングの数を最小にして一様性が守られるようにする ことが好ましい。一方、必要とするよりも多い数のブロックを配置することがで きる。結局、最も実用的な工業的方法は、リングあたりのブロックの数を、１つ の構造体につきリングの数の４倍以上にすることである。

実際、本発明では、所定の一様性に対しては、赤道方向の開口部の厚さｅと中空 構造体の内径ｒ、の間の比に上限があることがさらにわかった。ＮＭＲの測定に 特有な一様性に関する条件を考慮すると、１１次の一様性が望ましいことが判明 した。この場合、比ｒ　＋　／　ｅの値は、必要とされる材料が高価すぎて手に 対応する。この磁石は、１つの構造体につき３つのリング（（１１＋１）／４） を備え、１つのリングにつき１２個のブロック（３Ｘ４）を備えている。比ｒ＋ ／ｅの上記限界値は赤道位置のリング５．６の限界位置を与える。すなわち、こ の限界値は、これらリングの赤道面の位置同定角度のコサインの２倍に等しい。

この限界値が存在していることの正当性は以下のようにして説明される。磁石に 要求されるｈが決まるとリングの最小数０１が決まる。従って、開口部ｅに対応 する部分を除去した後、これらリングを半球の残り部分の中に配置する必要があ る。すると、球の外径ｒ２を大きくすることにより所望の磁束密度Ｂ。を得るこ とができる。ｈが決まっている場合に開口部を大きくすると、磁性材料の占める 範囲が（扇形の角度に関して）小さくなる。この範囲の小ささはｒ２を大きくす ることにより相殺する必要がある。ところで、距離ｒ、の地点での材料の有効性 は、空間Ｖに近い部分での有効性と比べると小さい。

従って、磁性材料の必要性は双曲線的にｅ／ｒ、で増大する。

ｈが１１の場合の上記の比の限界値は約０．８である。この場合、必要とされる 磁性材料の量は無限である。そのようなわけでこの比の値を０．６に抑えである 。

先に説明したように、径方向または接線方向の磁化を選択することによってブロ ックの磁化の問題が解決される。実際、ブロックはその構造によって決まる方向 に磁化している（この構造によって決まる方向に対して任意の方向ではない）。

しかし、ブロックが軸ｚ’−０−ｚとなす位置同定角度θのコサインに従う磁化 の絶対値の変化の問題を解決する必要がある。第」の解決法は、所定のリングを 構成するｎ１個のブロックそれぞれについて軸ｚ’−０−ｚのまわりの開口角を 小さくすることにより、すべてのブロックに対して材料の定格磁化を用いること からなる。除去した磁性材料は、例えば非磁性材料（エポキシ樹脂など）で置き 換える。例えば、第２図ａの磁化がコサイン関数で変化する磁石に対しては、リ ングのｎｂ個のブロックが互いに接するように組み合わされ、軸ｚ’−０−ｚの まわりの開口角φ１は２π／　ｎ　ｂとなる。リング７のブロックは開口角が小 さくφ２　＝　（２π／ｎｂ）（ｃｏｓθ２　／　ＣＯＳθ諺）となり、従って ブロック間に値が＜２π／ｎｂ　）　（１−（ｃｏｓθ２／ｃｏｓθＩ））の規 則的な角度間隔が残される。リング６のブロックは、開口角がφｓ　＝　（２ｙ ｒ／ｎｂ、）　（ｃｏｓθ、／ｃｏｓθＩ）となり、ブロック間には非磁性材料 が（２π／ｎ−）　Ｈ−（ｃｏｓθ３／ＣＯ８θ、））の間隔で介在する。第２ 図すの磁化がサイン関数で変化する構造の場には、φ、＝２π／　ｎ　ｂで接す るのはリング６のブロックであるために対し、リング７と８に対しては、それぞ れ、φ−＝　（２π、／ｎｂ）（ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ、）とφ、＝（２π／ｎ −）　（ｓｉｎθ、／ｓｉｎθ、）となり、対応する非磁性材料が規則的な角度 間隔で介在する。この方法は、もちろん、双極子モーメントがゼロである組み合 わせ構造を実現するために適用することができる。

絶対値を変えることのできる磁化を得るためには第２の方法を利用することがで きる。この方法では、さらに、双極子モーメントがゼロである上記の合成構造を 実現することができる。

第３図〜第５図は、本発明の磁石の製造プロセス全体の異なる段階を示している 。第３図は、磁化可能な磁性材料からなるプレート２７（棒にすることもできる ）を非磁性材料からなるプレート２８と接合することによって簡単にこの結果に 到達できることを示している。非磁性プレートの厚さｐ２と磁性プレートの料の 割合を調節する。このようにして構成されたブロックの等価なマクロ磁化が、磁 性材料の部分の固有磁化と全体の中の磁性材料の割合（ｐ＋　／　（ｐ＋＋ｐｉ ））の積に等しいことを容易に示すことができる。十分な大きさのプレート２７ を使用するこ′とができない場合には、永久に磁化させることが可能なタイル２ ９〜３１を使用することもできる。この場合、タイルは相互に強く密着させて、 磁気異方性Ａが、相互の間だけでなく、ブロックにあとで与える磁化と揃いかつ 連続になるようにする。

プレートを積み重ねることにより構成したこの煉瓦状ユニットは標準的なサイズ にすることができる。そのサイズは、第４図に示した磁化装置３３などの標準的 な磁化装置の中で磁化させることができるように計算する。この磁化装置の中を 流れる電流Ｉは十分に強くして十分に大きな磁化力を発生させ、煉瓦状ユニット の磁化可能材料部分が飽和磁化となるようにする必要がある。この飽和磁化をＭ ％とすると、煉瓦状ユニットは、Ｍ。

と磁性材料の割合の積に等しいマクロな値に磁化される。

次に、磁化された煉瓦状ユニットは組み立てられて、ここまで説明してきた磁化 ブロックが構成される。合成磁化法では、ブロックは、互いに直交する方向に磁 化された複数の煉瓦状ユニットを互いに隣接させたものを含んでいる。例えば、 第５図のブロック３４は、径方向に磁化した煉瓦状ユニット３５〜３７を接線方 向に磁化した煉瓦状ユニット３８〜４０と隣接または積層させたものを含んでい る。磁化がコサイン関数で変化する煉瓦状ユニットと磁化がサイン関数で変化す る煉瓦状ユニットの比が１でない場合には、非磁性材料を補う。ブロック内での 煉瓦状ユニットの組み立ては、煉瓦状ユニット内でのプレートまたはタイルの組 み立てと同様にして実行することができる。すなわち、たブロックは、エポキシ 樹脂からなるクラウン４１に固定されてリングを形成する。構成を簡単にするた めに平行六面体のブロックを用いる場合には、リングを形成するために楔の形状 のシム、例えば４２を挿入する。必要な場合には、クラウン４１と対向する別の クラウン（図示せず）を用いてブロックを挾んでリングの強度を保証する。

クラウン４１は平坦ではなく凸状であり請求める球の形状に合致するようになっ ていることが好ましい。従って、リングを構成する球状クラウンの部分を実現す るためには、平行六面体でないブロックを実現する必要がある。磁性材料を既に 好ましい割合で含んでいる煉瓦状ユニットを斜めに切断する。この切断は磁化操 作の前に実行する。組み立ての際には、クラウン（第６図）は柱、例えば４３で 支持することができる。この目的で、クラウンには、柱に固定された調節用ネジ ４５の上部に載るブラケット４４が取り付けられている。このようにして、製造 された磁石の一様性をその場で補正する簡単な工業的手段が得られる。

使用される磁性材料は、ストロンチウム系またはバリウム系のフェライト、ある いはサマリウム−コバルト合金、あるいは鉄−ネオジム−ホウ素合金であること が好ましい。実際、このような構造体では、ブロック内の減磁力は決して磁化と 同じ方向ではなく、従って異方性材料を選択する必要がある。これらの材料は、 飽和度の異なる固有残留磁化を有する。さらに、これら材料は、密度と価格が異 なる。このようにして、発生させる誘導磁界の異なる用途に応じて、どの方法が 最適であるかを選択することができる。球の外径の計算、従ってブロックのサイ ズの計算は本発明においては同じことであり、先に引用した従来技術でのブロッ クのサイズの決定と同じである。球の外径ｒ２は、磁化の定格値と得るべき誘導 磁界とによって決まる。

実際には以下のようにして磁石を決定する。目指す用途が決まると、開口部のサ イズｅ、得るべき磁界Ｂ。、磁性材料、磁界の一様性りを選択する。これらの数 値から、ｒ、（ｈ＝１１のときにはｒ　、　＝　ｅｌｏ、６　）とｒ２を導出す る。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．ほぼ球形であり、対向する２つの中空構造体（１、２）を備え、これら構造 体は、全体の形が半球状であり、両者の内部空間（Ｖ）に一方から他方に向かう 誘導磁界（Ｂｏ）を発生させるために磁化されており、しかも赤道方向の開口部 （Ｅ■）を形成するために相互間が十分な距離（ｅ）離されていて上記誘導磁界 を印加すべき身体を上記空間内に導入することが可能になっていることを特徴と する磁石。
2. ２．上記構造体が互いに対称であることを特徴とする請求項１に記載の磁石。
3. ３．各構造体は、所定数（ｎａ）のリングを備え、各リングは、所定数（ｎｂ） の磁性ブロックによって形成されるとともに、赤道方向の上記開口部の平面に垂 直な球の軸（ｚ′−ｚ）のまわりにブロックを回転させることによって得られる 形状をしていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁石。
4. ４．上記リングの中の磁化の少なくとも一部分が径方向を向いており（第２図ａ ）、この径方向の磁化の絶対値が、上記誘導磁界の方向と上記リングの方向を関 係付ける位置同定角度（θ）のコサイン関数で変化することを特徴とする請求項 ３に記載の磁石。
5. ５．上記リングの中の磁化の少なくとも一部分が接線方向を向いており（第２図 ｂ）、この接線方向の磁化の絶対値が、上記誘導磁界の方向と上記リングの方向 を関係付ける位置同定角度（θ１）のサイン関数で変化することを特徴とする請 求項３に記載の磁石。
6. ６．上記リング内の磁化が、上記誘導磁界の方向に対して、この同じ方向に対す る上記リングの位置同定角度の２倍に等しい角度をなす（第２図ｃ）ことを特徴 とする請求項３に記載の磁石。
7. ７．各構造体が、同じ磁化を有するｎｂ個のブロックを含むｎａ個のリングを備 え、ｎａが（ｈ＋１）／４以上かつｎｂが（ｈ＋１）以上の場合に上記誘導磁界 がｈ次の一様性であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁石。
8. ８．上記ｎａが３であり、上記ｎｂが１２であることを特徴とする請求項７に記 載の磁石。
9. ９．上記ブロックが、径方向の磁化を有する煉瓦状ユニットと、接線方向の磁化 を有する煉瓦状ユニットとを含むことを特徴とする請求項３に記載の磁石。
10. １０．各ブロック内において径方向の磁化を有する上記煉瓦状ユニットと接線方 向の磁化を有する上記煉瓦状ユニットの割合が１／√５と２／√５であり、双極 子モーメントがゼロの磁石を構成していることを特徴とする請求項９に記載の磁 石。
11. １１．ｎｂ≧４ｎａであることを特徴とする請求項７に記載の磁石。
12. １２．上記中空空間の内径ｒ１と赤道位置の開口部の高さｅがｅ／ｒ１≦０．６ の関係を有することを特徴とする請求項３に記載の磁石。
13. １３．１つのリングの中の同一の磁化を有するブロックがこのリング内で互いに 離れており、このリング内で得るべき等価磁化の値に応じたスペースによって互 いに隔離されていることを特徴とする請求項３に記載の磁石。
14. １４．各リング内で、径方向の磁化を有するブロックの数（ｎ１）が接線方向の 磁化を有するブロックの数（ｎ２）の２倍であることを特徴とする請求項４およ び５に記載の磁石。