JPH0320053B2

JPH0320053B2 -

Info

Publication number: JPH0320053B2
Application number: JP61099938A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Myamoto; Hideya Sakurai; Hirobumi Takabayashi
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1991-03-18
Also published as: JPS62256416A

Description

【発明の詳細な説明】産業分野この発明は、対象物の断面イメージを得て組織
の性質まで描き出すことのできる医療用核磁気共
鳴断層撮影装置（以下、NMR−CTという）に
用いられる永久磁石を使用した磁界発生装置に係
り、大きな空隙内に強力かつ高精度で均一な静磁
界を発生する磁界発生装置に関する。

背景技術 NMR−CTは、人体の一部または全部を１〜
10KGの強力な磁界を形成する空隙内に挿入して
所要の断層イメージを得るため、この磁界が強力
かつ10^-4以下の精度で一様で安定していることが
要求され、NMR−CT用の磁界発生装置として
は、銅またはアルミニウムからなる導線を円筒状
に巻着した常伝導磁石あるいは、特殊な導線を用
い、絶対零度付近の温度に冷却して使用する超伝
導磁石が知られている。

前者は構造上安価であるが十分な強力磁界を発
生させるためには、膨大な電力と冷却水が必要で
あり、ランニングコストが高い等の問題があり、
一方、後者の超伝導磁石は、電力の消費が少なく
小型で強力な磁界を発生し得る利点があるが、冷
媒として高価な液体ヘリウム等の使用が不可欠で
あり、いわゆるイニシヤルコストとともにランニ
ングコストも著しく高い問題がある。

本出願人は、先に、磁界強度が上記の常伝導磁
石と同等以上で、ランニングコストが安く、超電
導磁石、常電導磁石に比べて、漏洩磁界の少ない
永久磁石を使用した磁界発生装置を提案（実願昭
59−53575号）した。

上記磁界発生装置は、第６図に示す如く、一対
の永久磁石構成体１，１の各々の一方端に磁極片
２，２を固着して対向させ、他方端を継鉄３で結
合し、磁極片２，２間の空隙内４に、静磁界を発
生させる構成であり、一対の磁極片２，２には、
その対向面の周縁に、所定の内径、高さからなる
断面略台形の環状突起５を突設し、さらに、磁極
片２，２の中央部に、所定径、高さからなる断面
略台形の凸状突起６を設けたからなり、空隙４内
に、強力かつ均一精度の高い磁界を発生する。

しかし、上記の磁界発生装置において、磁極か
らの磁束は空隙外に漏洩しやすく、空隙中心垂直
線上では、磁極面に近い程磁界強度が高くなる性
質があるため、使用磁界空間で所要の高い均一磁
界を得るためには、磁極間距離や磁極面積を大き
くするなど、使用磁界空間の数倍以上の空隙を要
し、磁界回路の小型化ができないという問題を有
していた。

発明の目的この発明は、かかる現状に鑑み、所要空隙に高
精度で均一かつ安定な磁界を発生する磁界発生装
置において、均一磁界のより一層の拡大を計つた
磁界回路を有する磁界発生装置を目的とし、永久
構成体からの磁束を有効に集中させて、永久磁石
重量を低減して小型軽量化が達成できる磁界発生
装置を目的としている。

発明の構成と効果この発明は、高精度で均一かつ安定な磁界が得
られ、かつ漏洩磁束の少ない磁気回路を目的に
種々検討した結果、一対の永久磁石構成体の磁極
面が、空隙に対して凹状湾曲面を形成するよう
に、平板状の永久磁石構成体の周囲に、別途の永
久磁石構成体を配置することにより、磁気回路空
隙内の磁界均一度及び磁界強度が著しく向上し、
高精度で均一な磁界域を拡大できることを知見し
たものである。

すなわち、この発明は、空隙を形成して対向する一対の永久磁石構成体
を継鉄で磁気的結合し、各永久磁石構成体の空隙
対向面に磁極片を固着し、該空隙に磁界を発生さ
せる磁界発生装置において、平板状の中央部永久磁石と、中央永久磁石の外周部に傾斜させて周設または
周配置する外周部永久磁石とにより、磁極面に垂直方向に磁化された各対の永久磁石
磁極面が、空隙に対して凹状湾曲面を形成したこ
とを特徴とする磁界発生装置である。

発明の好ましい実施態様磁気回路は、空隙を形成して対向する一対の永
久磁石構成体を継鉄で磁気的結合すればいかなる
構成も利用でき、永久磁石構成体の磁気特性、形
状寸法、継鉄の形状寸法及び所要空隙の大きさ等
に応じて、永久磁石構成体の配置等を適宜選定す
ることが望ましい。

磁気回路を構成する継鉄には、種々の構成、形
状のものが利用でき、例えば、第２図に示す継鉄
１０は、一対の板状継鉄１１，１１を対向配置
し、複数（図では４本）の柱状継鉄１２にて連結
した構成からなり、前記板状継鉄１１，１１の対
向する内面に、図示しないこの発明による永久磁
石構成体を着設すると、所要の空隙１３が形成さ
れ、かかる空隙１３には、いずれの方向の柱状継
鉄１２間よりも、被診断対象物を挿入することが
できる利点があり、また、組立及び保守管理も容
易となる。

また、第２図では板状継鉄１１，１１に、正方
形板を用いた例を示したが、円板状など任意の形
状が適用でき、例えば、狭い場所への搬送、設置
等を考慮して長方形板を用いるものもよい。

さらに、柱状継鉄１２は、自身を通る磁束が飽
和しない範囲で、その形状、本数等を選定するこ
とが望ましい。

第３図に示す継鉄１４は、円板状継鉄１５，１
６を対向配置し、両者を円筒状継鉄１７にて接続
した構成であり、対向する円板状継鉄１５，１６
内面に図示しない永久磁石構成体を着設して、空
隙を形成するが、該空隙が円筒状継鉄１７にて包
囲される構成で、円筒状継鉄１７に被診断対象物
を挿入するための開口部１７ａが設けられるだけ
で、継鉄１４からの漏洩磁界がほとんどない利点
がある。

第４図に示す継鉄１８は、四角筒状継鉄で、開
口１９方向を水平にし、上下の継鉄面１８ａ，１
８ｂの内面に図示しない一対の永久磁石構成体を
着設し、空隙を形成する構成からなる。

この発明において、上述の継鉄等、各種構成の
継鉄の対向継鉄面に、一対の永久磁石構成体を着
設するが、永久磁石構成体は、平板状の中央部永
久磁石と、中央永久磁石の外周部に傾斜させて周
設または周配置する外周部永久磁石とにより、凹
状磁極面を形成できれば、中央部永久磁石形状は
円板状、多角形状等種々形状が採用でき、外周部
永久磁石は中央永久磁石形状や空隙における所要
磁界均一度等に応じて、周設あるいは中央部永久
磁石中心から放射状位置に所要数を周配置するこ
ともよい。

また、いずれの永久磁石も、通常、複数個のブ
ロツク状磁石を着磁組立法にて、所要形状に組立
るため、組立作業性を考慮した形状が望ましく、
例えば、中央部永久磁石を多角形状とし、その外
周各辺に当接し得る形状からなる外周部永久磁石
に配置する構成を取ると、永久磁石構成体の組立
が容易になる。

この発明において、上述の如く、対向磁極面を
凹状湾曲面となした永久磁石構成体の磁極面に、
凹状湾曲面を有する磁極片を着設するが、磁極片
は、その空隙対向面が所要の均一磁界を考慮した
凹状湾曲面を構成すればよく、永久磁石に当接す
る裏面は、中央部永久磁石及び外周部永久磁石の
形状、個数などに応じた適宜選定する必要があ
る。

例えば、第５図に示す磁極片２０は、所要の凹
状湾曲面を有する所謂深皿状からなり、その永久
磁石との当接面は、永久磁石構成体が８角形の中
央部永久磁石とその外周各辺に当接しかつ周方向
に相互隣接可能な台形状の外周部永久磁石で構成
されるのを考慮し、Ｂ図の底図面に示す如く、８
角形の平面部２１と平面部２１の外周部２１の外
周に周設した８個の台形状傾斜部２２から構成し
てあり、永久磁石構成体との確実な磁路形成を確
保している。

また、Ｃ図に示す如く、磁極片２０の空隙対向
側平面部２３の中央部に、突起部２４を設けて、
空隙内の磁極均一度を向上させる構成とするのも
よい。

この発明の磁極発生装置に用いる永久磁石は、
フエライト磁石、アルニコ系磁石、希土類コバル
ト系磁石が使用できるが、先に出願人が提案（特
願昭57−145072号）した、ＲとしてNdやPrを中
心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、Ｂ、
Feを主成分として25MGO₈以上の極めて高いエ
ネルギー積を示す、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を使
用することにより、著しく小型化することができ
る。

図面に基づく発明の開示第１図はこの発明による磁界発生装置に用いる
磁気回路の横断上面図とＢ−Ｂ断面図である。

磁気回路は、その継鉄３０が、正方形からなる
一対の板状継鉄３１，３２を対向配置して４本の
円柱状継鉄３３にて連結した構成からなり、前記
板状継鉄３１，３２の対向する内面に、この発明
による永久磁石構成体４０，５０を着設して、所
要の空隙６０を形成してある。

継鉄３０は、下側の板状継鉄３２の四隅に立設
された円柱状継鉄３３が、上側の板状継鉄３１の
四隅の穴部に貫通し、突出した円柱状継鉄３３を
覆う有頭筒体のカバー３４が、上側の板状継鉄３
１の穴部外周にボルト３５で固着され、中央部に
螺合する調整ボルト３６にて上側の板状継鉄３１
が円柱状継鉄３３の上端に載置され、調整ボルト
３６の螺合進退により、上下に微動可能となした
上側の板状継鉄３１は、その水平レベルあるいは
下側の板状継鉄３２との対向距離を調整できる構
成であり、さらに調整ボルト３６の周囲に設けた
固定ボルト３７にて、カバー３４と柱状継鉄３３
とを固定できる構成である。

上記の上下の板状継鉄３１，３２の対向面に、
中心に孔部を有する円板継鉄３８，３９を介して
着設される永久磁石構成体４０，５０は、中央部
永久磁石４１，５１と外周部永久磁石４３，５３
からなり、中央部永久磁石４１，５１が、その中
心に磁力調整用孔部４２，５２を設けた８角形板
状に形成され、８個の略台形板状の外周部永久磁
石４３，５３が、中央部永久磁石４１，５１の各
辺に当接させ、かつ台形楔状継鉄４４，５４を介
して傾斜させて、凹状の対向面を形成するよう周
設してある。

また、永久磁石構成体４０，５０は、ブロツク
状のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を多数個用いて、着
磁組立にて前記形状に構成し、磁極面に対して垂
直方向に磁化方向を有している。

凹状磁極面を形成して対向する永久磁石構成体
４０，５０には、それぞれ前述した第５図と同構
成からなる、すなわち、８角形の平面部の外周に
周設した８個の台状形傾斜部を周設し、さらに、
対向平面部に円形突起部４６，５６を有する断面
が略凹状湾曲面からなる磁極片４５，５５が着設
してあり、一対の磁極片４５，５５間に形成され
る空隙６０に、磁束を効率よく集束させる機能を
有する。

板状継鉄３１，３２の非着設側面の中央部に
は、所謂テーパー状の孔部７０，７１が設けら
れ、円板継鉄３８，３９の孔部に連通し、中央部
永久磁石４１，５１の磁力調整用孔部４２，５２
へ嵌入させる円柱状磁性材からなる磁力調整材７
２が、嵌入量調整可能に円板継鉄３８，３９の孔
部周囲に着設してある。

板状継鉄３１，３２のテーパー状孔部７０，７
１は、板状継鉄３１，３２の中央部の磁束量が少
なくなることに着目し、継鉄の重量削減と、前記
磁力調整材７２が外部に露出するのを避ける目的
で配置してある。

また、磁界の均一度、分布等の調整は、前述の
永久磁石構成体４０，５０の対向距離を調整する
柱状継鉄３３上端に当接する調整用ボルト３６
と、永久磁石構成体４０，５０の中心部に嵌入し
て、中央部永久磁石４１，５１からの磁束短絡量
を調整する磁界調整材７２のほか、円板継鉄３
８，３９を水平方向に押圧微動させて行なつた
り、その厚み等により永久磁石構成体４０，５０
のレベリングを行なうこともでき各手段を適宜選
定するとよい。

さらに円板継鉄３８，３９と楔状継鉄４４，５
４を一体に形成してもよい。

上記構成からなる磁気回路において、永久磁石
構成体４０，５０から発生する磁束は、磁極片４
５，５５を介して磁石の磁化方向と同一方向に収
束されて磁界形成するため、漏洩磁束が減少し、
空隙６０内には極めて高い均一度を有する静磁界
が得られる。

特に、凹状の磁極面を形成した永久磁石構成体
４０，５０に、深皿状の磁極片４５，５５を着設
した構成であるため、磁極片４５，５５の外周面
積が、第６図に示す環状突起５を有する磁極片２
の外周面積より、小さくなり、漏洩磁束が著しく
減少する効果を有する。

ちなみに、第１図に示した構成のNMR−CT
に、最大エネルギー積35MGO₈の特定を有する
Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を用い、磁極片の対向距
離として、570mmを設定して組立を行なつたとこ
ろ、空隙中央部での磁界強度は1.5kGであり、
300mmDSV内で、40ppm以下の均一磁界を得るこ
とができ、永久磁石構成体の重量は1.1トンであ
つた。

また、同等組成、磁気特性の永久磁石用いて、
第６図に示す構成からなる従来磁気回路にて、上
記のこの発明の実施例と同程度の均一磁界範囲及
び磁界強度を得るには、1.5トンの永久磁石を必
要とした。

さらに、永久磁石の継鉄当接面を透過する磁束
量φ₁と空隙中央部、すなわち磁極片の中央平面
間の空間に集束される磁束量0φ₂とを測定し、磁
束利用率（φ₁／φ₂×100％）を比較したところ、本発明磁気回路（第１図）の磁束利用率＝45％従来磁気回路（第６図）の磁束利用率＝32％の
結果を得た。この発明による磁気回路が、漏洩磁
束が少なく、著しく磁気効率が高いことが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁界発生装置に用いる
磁気回路の横断上面図とＢ−Ｂ断面図である。第
２図から第４図は磁気回路の継鉄を示す斜視説明
図である。第５図はこの発明による磁気回路の磁
極片を示す断面図と底面図並びに他の磁極片の断
面図である。第６図は従来の磁気回路を示す縦断
説明図である。１０，１４，１８，３０……継鉄、３１，３２
……板状継鉄、３３……円柱状継鉄、３４……カ
バー、３５……ボルト、３６……調整用ボルト、
３７……固定ボルト、３８，３９……円板継鉄、
４０，５０……永久磁石構成体、４２，５２……
テーパー状孔部、４３，５３……外周部永久磁
石、４４，５４……楔状継鉄、４５，５５……磁
極片、４６，５６……突起部、６０……空隙、７
０，７１……テーパー状孔部、７２……磁界調整
材。

Claims

【特許請求の範囲】

１空隙を形成して対向する一対の永久磁石構成
体を継鉄で磁気的結合し、各永久磁石構成体の空
隙対向面に磁極片を固着し、該空隙に磁界を発生
させる磁界発生装置において、平板状の中央部永
久磁石と、中央永久磁石の外周部に傾斜させて周
設または周配置する外周部永久磁石とにより、磁
極面に垂直方向に磁化された各対の永久磁石磁極
面が、空隙に対して凹状湾曲面を形成したことを
特徴とする磁界発生装置。