JPH0335802B2 - - Google Patents
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- JPH0335802B2 JPH0335802B2 JP61064275A JP6427586A JPH0335802B2 JP H0335802 B2 JPH0335802 B2 JP H0335802B2 JP 61064275 A JP61064275 A JP 61064275A JP 6427586 A JP6427586 A JP 6427586A JP H0335802 B2 JPH0335802 B2 JP H0335802B2
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- permanent magnet
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- magnetic flux
- magnet assembly
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
- H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
- H01F7/0278—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation for generating uniform fields, focusing, deflecting electrically charged particles
Description
【発明の詳細な説明】
本発明な円筒形空間内で一様な磁界を得るため
の経済的な永久磁石の構成に関するものであり、
更に詳しくは永久磁石材料の所要量が少ない磁気
共鳴像作成用の永久磁石アセンブリに関するもの
である。
の経済的な永久磁石の構成に関するものであり、
更に詳しくは永久磁石材料の所要量が少ない磁気
共鳴像作成用の永久磁石アセンブリに関するもの
である。
発明の背景
磁気共鳴像作成（MRI）システムでは、像を
作成しようとする対象物の原子核に磁気共鳴を生
じさせるために一様な磁界と無線周波放射が必要
である。核磁気共鳴で得られる情報から、これら
の核を含む対象物の部分の像を構成することがで
きる。磁気共鳴像作成の典型的な例が米国特許第
4471306号に開示されている。
作成しようとする対象物の原子核に磁気共鳴を生
じさせるために一様な磁界と無線周波放射が必要
である。核磁気共鳴で得られる情報から、これら
の核を含む対象物の部分の像を構成することがで
きる。磁気共鳴像作成の典型的な例が米国特許第
4471306号に開示されている。
対象物の意味のある像を得るためには磁界は極
めて一様でなければならない。たとえば、磁界は
１センチメートル当り数ミリガウス（１ガウス＝
10-4テスラ）より大きく変つてはならない。従
来、このような磁界を発生するために永久磁石と
超電導磁石の両方が使用されている。永久磁石の
利点は低価格であることと、磁石から離れるにつ
て磁界が急激に低下して磁石の外側の領域でゼロ
に近くなることである。超電導磁石の代りに永久
磁石を使えば、超電導磁石を低温に維持するため
に必要な液体ヘリウムが不要となる。
めて一様でなければならない。たとえば、磁界は
１センチメートル当り数ミリガウス（１ガウス＝
10-4テスラ）より大きく変つてはならない。従
来、このような磁界を発生するために永久磁石と
超電導磁石の両方が使用されている。永久磁石の
利点は低価格であることと、磁石から離れるにつ
て磁界が急激に低下して磁石の外側の領域でゼロ
に近くなることである。超電導磁石の代りに永久
磁石を使えば、超電導磁石を低温に維持するため
に必要な液体ヘリウムが不要となる。
永久磁石を使えば超電導磁石に比べてコストの
低減を実現できるが、使用する永久磁石材料は高
価である。更に、永久磁石の容積内に一様な磁界
を作り且つ磁束帰還路を作るための材料の必要量
から、永久磁石は非常に重くなる。重量が大きい
ため、MRI用の従来の永久磁石アセンブリは、
それを据え付けるビルを構造を補強することが
〓々必要である。
低減を実現できるが、使用する永久磁石材料は高
価である。更に、永久磁石の容積内に一様な磁界
を作り且つ磁束帰還路を作るための材料の必要量
から、永久磁石は非常に重くなる。重量が大きい
ため、MRI用の従来の永久磁石アセンブリは、
それを据え付けるビルを構造を補強することが
〓々必要である。
発明の目的
本発明の主要な目的は、最少限の永久磁石材料
を使つて円筒形空間内に一様な磁界を維持するた
めの永久磁石アセンブリを提供することである。
を使つて円筒形空間内に一様な磁界を維持するた
めの永久磁石アセンブリを提供することである。
本発明のもう１つの目的は、コスト効率の良い
MRI用永久磁石を提供することである。
MRI用永久磁石を提供することである。
本発明のもう１つの目的は永久磁石の容積の外
側に磁束帰還路を設けることである。
側に磁束帰還路を設けることである。
発明の要約
上記の目的および他の目的を達成するため、本
発明では複数の永久磁石セグメントと磁束帰還路
を含む、ほぼ一様の領域を作るための永久磁石ア
センブリを提供する。磁石セグメントは一定の磁
化力Mrを持ち、周方向に配列されて縦軸線を持
つ中孔を形成する。磁石セグメントは一様な磁束
密度の領域を囲む。各磁石セグメントはこの磁石
セグメントによつてて形成される中孔の部分にほ
ぼ鉛直な方向に磁化される。磁束帰還路は永久磁
石セグメントを半径方向に取り囲んでいる。
発明では複数の永久磁石セグメントと磁束帰還路
を含む、ほぼ一様の領域を作るための永久磁石ア
センブリを提供する。磁石セグメントは一定の磁
化力Mrを持ち、周方向に配列されて縦軸線を持
つ中孔を形成する。磁石セグメントは一様な磁束
密度の領域を囲む。各磁石セグメントはこの磁石
セグメントによつてて形成される中孔の部分にほ
ぼ鉛直な方向に磁化される。磁束帰還路は永久磁
石セグメントを半径方向に取り囲んでいる。
一実施例では、中孔は縦軸線から一定の半径ri
（θ）を有する（すなわち、円筒形である）。ここ
でθは半径方向の基準線から測つた角度である。
磁石セグメントは、縦軸線から伸びる第１のベク
トルr0（θ）によつて永久磁石アセンブリの各横
断面内に定められた第１の曲線と中孔との間にあ
る第１の領域を占める。第１ベクトルr0（θ）の
大きさはri（θ）／（１−｜（By／Mr）sinθ｜）に
等しい。磁石セグメントは角度θが０とπの間で
は内向きに磁化され、角度θがπと2πとの間で
は外向きに磁化される。磁束帰還路は最大磁束密
度Brを通すことができる材料で構成され、第１
の領域とベクトルR0（θ）によつて定められた第
２の曲線との間にある第２の領域を占める。ベク
トルR0（θ）の大きさはr0（θ）＋｜（By／Br）
cosθ｜r0（θ）に等しい。
（θ）を有する（すなわち、円筒形である）。ここ
でθは半径方向の基準線から測つた角度である。
磁石セグメントは、縦軸線から伸びる第１のベク
トルr0（θ）によつて永久磁石アセンブリの各横
断面内に定められた第１の曲線と中孔との間にあ
る第１の領域を占める。第１ベクトルr0（θ）の
大きさはri（θ）／（１−｜（By／Mr）sinθ｜）に
等しい。磁石セグメントは角度θが０とπの間で
は内向きに磁化され、角度θがπと2πとの間で
は外向きに磁化される。磁束帰還路は最大磁束密
度Brを通すことができる材料で構成され、第１
の領域とベクトルR0（θ）によつて定められた第
２の曲線との間にある第２の領域を占める。ベク
トルR0（θ）の大きさはr0（θ）＋｜（By／Br）
cosθ｜r0（θ）に等しい。
本発明の新規な特徴については特許請求の範囲
に記載されているが、本発明の構成および動作方
法、ならびに上記以外の目的および利点は図面を
参照した以下の説明から明らかとなろう。
に記載されているが、本発明の構成および動作方
法、ならびに上記以外の目的および利点は図面を
参照した以下の説明から明らかとなろう。
発明の詳細な説明
従来技術のMRI用永久磁石アセンブリの横断
面を第１図に示してある。磁石片１０乃至１７が
ほぼ円筒形の空間のまわりに配置され、各磁石片
は矢印で示す方向の磁化を持つ。その結果として
生じる磁力線をアセンブリの半分について示して
ある。このようにしてアセンブリ内部に極めて一
様な磁束密度Byの磁界が作られる（ここでBy＝
μHyであり、本発明ではμは１に等しいと考えら
れる）。磁束帰還路はほぼすべて永久磁石の中に
含まれている。たとえば、磁石片１２は同じ永久
磁石材料で作られているが、帰還磁束のためだけ
設けられている。
面を第１図に示してある。磁石片１０乃至１７が
ほぼ円筒形の空間のまわりに配置され、各磁石片
は矢印で示す方向の磁化を持つ。その結果として
生じる磁力線をアセンブリの半分について示して
ある。このようにしてアセンブリ内部に極めて一
様な磁束密度Byの磁界が作られる（ここでBy＝
μHyであり、本発明ではμは１に等しいと考えら
れる）。磁束帰還路はほぼすべて永久磁石の中に
含まれている。たとえば、磁石片１２は同じ永久
磁石材料で作られているが、帰還磁束のためだけ
設けられている。
鉄の帰還路２３を使用し、所定の限界以下の比
By／Mrの値に対して必要な永久材料の量を減ら
した本発明による永久磁石アセンブリ１８の横断
面を第２図に示してある。その中心が縦軸線２１
にある円筒形の中孔２０に設けられている。した
がつて、中孔２０の半径ri（θ）は縦軸線２１か
ら測つて一定である。θは半径線１９から測つた
角度であり、したがつて半径線１９ではθ＝０ラ
ジアンである。
By／Mrの値に対して必要な永久材料の量を減ら
した本発明による永久磁石アセンブリ１８の横断
面を第２図に示してある。その中心が縦軸線２１
にある円筒形の中孔２０に設けられている。した
がつて、中孔２０の半径ri（θ）は縦軸線２１か
ら測つて一定である。θは半径線１９から測つた
角度であり、したがつて半径線１９ではθ＝０ラ
ジアンである。
磁束帰還路２３とスペース２２中に収容される
一定磁化力Mrの永久磁石材料が中孔２０の中に
磁界を発生する。アセンブリ１８の長さは無限大
に出来ないので、中孔２０の中のMRI用として
受入れることのできる均一性を持つ磁界の領域
は、面積が中孔２０の全面積より小さく、長さが
アセンブリ１８の全長より短い円筒形の領域にな
る。この円筒形の領域の面積が中孔の面積より小
さいのは、アセンブリ１８の長さが有限であるこ
とによつて磁界が一様にならなくなるためであ
り、この磁界の、非一様性はアセンブリの両端近
くで最大となる。この円筒形領域の一部を第２図
では一様な磁束密度Byの磁界で表わしている。
本発明の場合、ByをMrより大きくすることはで
きない。
一定磁化力Mrの永久磁石材料が中孔２０の中に
磁界を発生する。アセンブリ１８の長さは無限大
に出来ないので、中孔２０の中のMRI用として
受入れることのできる均一性を持つ磁界の領域
は、面積が中孔２０の全面積より小さく、長さが
アセンブリ１８の全長より短い円筒形の領域にな
る。この円筒形の領域の面積が中孔の面積より小
さいのは、アセンブリ１８の長さが有限であるこ
とによつて磁界が一様にならなくなるためであ
り、この磁界の、非一様性はアセンブリの両端近
くで最大となる。この円筒形領域の一部を第２図
では一様な磁束密度Byの磁界で表わしている。
本発明の場合、ByをMrより大きくすることはで
きない。
永久磁石を収容するためのスペース２２は、円
筒形領域を通過する軸線２１を横切る各平面内に
おいて、軸線２１を中心とした半径ri（θ）の円
と、軸線２１から伸びていて大きさが次の式 r0(θ)＝ri(θ)／（１−｜（By／Mr）sinθ｜） で定義されるベクトルr0（θ）によつて定められ
た曲線との間の領域として規定される。第２図に
示す構成は比By／Mrの値が0.25に等しい場合の
構成である。たとえば、MRI用として構成した
一例では、By＝0.3テスラでMr＝1.2テスラであ
る。
筒形領域を通過する軸線２１を横切る各平面内に
おいて、軸線２１を中心とした半径ri（θ）の円
と、軸線２１から伸びていて大きさが次の式 r0(θ)＝ri(θ)／（１−｜（By／Mr）sinθ｜） で定義されるベクトルr0（θ）によつて定められ
た曲線との間の領域として規定される。第２図に
示す構成は比By／Mrの値が0.25に等しい場合の
構成である。たとえば、MRI用として構成した
一例では、By＝0.3テスラでMr＝1.2テスラであ
る。
スペース２２中の永久磁石材料についての重要
な必要条件は、この材料を中孔２０の内表面に対
して鉛直に磁化しなければならないということで
ある。第２図に示すような中孔の磁界（By）を
得るためには、永久磁石材料の磁化方向は角度θ
が０とπの間では半径方向内向きにし、角度θが
πと2πの間では半径方向外向きにする。ri（θ）
が円を描く場合には、Mrは半径方向（放射方向）
になる。
な必要条件は、この材料を中孔２０の内表面に対
して鉛直に磁化しなければならないということで
ある。第２図に示すような中孔の磁界（By）を
得るためには、永久磁石材料の磁化方向は角度θ
が０とπの間では半径方向内向きにし、角度θが
πと2πの間では半径方向外向きにする。ri（θ）
が円を描く場合には、Mrは半径方向（放射方向）
になる。
磁束帰還路２３は最大磁束密度Brを通せるこ
とに特徴があり、鉄で構成することができる。し
たがつて、Brの値は使用する特定の材料によつ
てきまる。帰還路２３はスペース２２の外表面か
ら伸びた領域を占め、帰還磁束を通すのに必要な
半径方向の最小厚さはR0（θ）より定められる。
したがつて、R0（θ）の大きさがr0（θ）の象分
ΔRを加えたベクトルとなり、次の式で定義され
る。
とに特徴があり、鉄で構成することができる。し
たがつて、Brの値は使用する特定の材料によつ
てきまる。帰還路２３はスペース２２の外表面か
ら伸びた領域を占め、帰還磁束を通すのに必要な
半径方向の最小厚さはR0（θ）より定められる。
したがつて、R0（θ）の大きさがr0（θ）の象分
ΔRを加えたベクトルとなり、次の式で定義され
る。
R0(θ)r0(θ)＋｜（By／Br）cosθ｜r0(θ)
当業者には明らかなように、アセンブリ１８の
縦方向中央部分にあるすべての垂直方向横断面
（すなわち、一様な磁束密度Byの円筒形領域を通
過する横断面）は同一である。
縦方向中央部分にあるすべての垂直方向横断面
（すなわち、一様な磁束密度Byの円筒形領域を通
過する横断面）は同一である。
第２図の構成を実施するための本発明の実用的
な実施例が第３図に示されている。第３図もアセ
ンブリ１８の中央部分を通る横断面を示す。複数
の永久磁石セグメント２５乃至４２が第２図のス
ペース２２を近似するように設けられている。セ
グメント２５乃至４２は縦方向に伸びているが、
それぞれスペース２２（第２図）の縦方向全長に
わたつて伸びている必要はなく、多数のセグメン
トを用いることができる半径方向に磁化された磁
石は容易には得られないので、スペース２２は分
割して複数の磁石セグメント２５乃至４２で構成
する。このため、半径方向の磁化は各磁石セグメ
ント２５乃至４２の中に矢印で示すように平行な
磁化力Mrを有する複数の永久磁石セグメントを
設けることによつて近似する。更に機械的強度を
増大し、製造を容易にするため、鉄の帰還路４５
は拡大される。
な実施例が第３図に示されている。第３図もアセ
ンブリ１８の中央部分を通る横断面を示す。複数
の永久磁石セグメント２５乃至４２が第２図のス
ペース２２を近似するように設けられている。セ
グメント２５乃至４２は縦方向に伸びているが、
それぞれスペース２２（第２図）の縦方向全長に
わたつて伸びている必要はなく、多数のセグメン
トを用いることができる半径方向に磁化された磁
石は容易には得られないので、スペース２２は分
割して複数の磁石セグメント２５乃至４２で構成
する。このため、半径方向の磁化は各磁石セグメ
ント２５乃至４２の中に矢印で示すように平行な
磁化力Mrを有する複数の永久磁石セグメントを
設けることによつて近似する。更に機械的強度を
増大し、製造を容易にするため、鉄の帰還路４５
は拡大される。
第４図は、比By／Mrを大きくした場合には永
久磁石材料の所要量も増大するということを例示
する。第４図は、比By／Mrを0.5にした場合の寸
法を示す。中孔２０は第２図の場合と半径が同じ
である（すなわち、ri（θ）は同じである）が、r0
（θ）により定められる永久磁石材料の厚さは大
体第２図の場合と比べて大きい。但し、角度θ＝
０およびπの所では、いずれの場合でも、永久磁
束材料の半径方向の厚さはゼロである。
久磁石材料の所要量も増大するということを例示
する。第４図は、比By／Mrを0.5にした場合の寸
法を示す。中孔２０は第２図の場合と半径が同じ
である（すなわち、ri（θ）は同じである）が、r0
（θ）により定められる永久磁石材料の厚さは大
体第２図の場合と比べて大きい。但し、角度θ＝
０およびπの所では、いずれの場合でも、永久磁
束材料の半径方向の厚さはゼロである。
第１図ほ従来技術のアセンブリと比べた場合の
本発明の永久磁石材料の重量節減が第５図に示さ
れている。第５図で、重量比（すなわち、第３図
に示す本発明の永久磁石の重量と第１図に示す従
来技術のアセンブリの永久磁石の重量との比）が
好ましい値になるのは比By／Mrが約0.59より小
さい場合であることがわかる。
本発明の永久磁石材料の重量節減が第５図に示さ
れている。第５図で、重量比（すなわち、第３図
に示す本発明の永久磁石の重量と第１図に示す従
来技術のアセンブリの永久磁石の重量との比）が
好ましい値になるのは比By／Mrが約0.59より小
さい場合であることがわかる。
縦方向の長さ無限であると仮定すれば、上記の
永久磁石アセンブリはその中孔全体にわたつて完
全に一様な磁束密度Byを有する。明らかにアセ
ンブリは終端しなければならず（有限を長さでな
ければならず）、このため磁界に非一様性が生じ、
この非一様性はアセンブリの両端の近くで最大と
なる。中孔２０の縦方向中心部分の円筒形領域に
於ける磁束密度Byに対するアセンブリの終端に
よる影響は、第６図に示すように終端の近くでス
ペース２２（第２図）の形状を変えることによつ
て減らすことができる。第６図で、磁石セグメン
ト２９の右側２９′からアセンブリ端６０へと右
に行くにつれて、r0（θ）には係数が乗算される。
この係数は各横断面で一定であり、相異なる横断
面に対してまず徐々に増大した後、徐々に減少し
てゼロになる。第６図に示すように、アセンブリ
１８の端にある磁石セグメント５０および５９は
ふくらんだ後、先細になつてゼロになる。このよ
うにして、たとえば磁石セグメント２９，３８，
１２９および１３８の中の円筒形領域７０の磁束
密度Byの一様性が改善される。先細とふくらみ
の量は磁石アセンブリ１８の大きさによつて左右
され、必らずしも一義的に決められない。したが
つて、これらのパラメータを変えることにより領
域７０の所望の一様さと大きさを得ることができ
る。更に、アセンブリ１８の長さに沿つてr0（θ）
が変るにつれて、鉄の帰還路４５がなおr0（θ）
からR0（θ）まで伸びることは明らかであろう。
永久磁石アセンブリはその中孔全体にわたつて完
全に一様な磁束密度Byを有する。明らかにアセ
ンブリは終端しなければならず（有限を長さでな
ければならず）、このため磁界に非一様性が生じ、
この非一様性はアセンブリの両端の近くで最大と
なる。中孔２０の縦方向中心部分の円筒形領域に
於ける磁束密度Byに対するアセンブリの終端に
よる影響は、第６図に示すように終端の近くでス
ペース２２（第２図）の形状を変えることによつ
て減らすことができる。第６図で、磁石セグメン
ト２９の右側２９′からアセンブリ端６０へと右
に行くにつれて、r0（θ）には係数が乗算される。
この係数は各横断面で一定であり、相異なる横断
面に対してまず徐々に増大した後、徐々に減少し
てゼロになる。第６図に示すように、アセンブリ
１８の端にある磁石セグメント５０および５９は
ふくらんだ後、先細になつてゼロになる。このよ
うにして、たとえば磁石セグメント２９，３８，
１２９および１３８の中の円筒形領域７０の磁束
密度Byの一様性が改善される。先細とふくらみ
の量は磁石アセンブリ１８の大きさによつて左右
され、必らずしも一義的に決められない。したが
つて、これらのパラメータを変えることにより領
域７０の所望の一様さと大きさを得ることができ
る。更に、アセンブリ１８の長さに沿つてr0（θ）
が変るにつれて、鉄の帰還路４５がなおr0（θ）
からR0（θ）まで伸びることは明らかであろう。
本発明は中孔が楕円形になる（すなわち、ri
（θ）が楕円を描くようにθとともに変る）よう
な、第７図に示すアセンブリ１１８にも適用する
ことができる。円筒形の中孔の場合における半径
方向とは異なり、磁化力Mrの理論的な方向は、
この場合、一組の共焦点を双曲線、すなわち焦点
が同じ双曲線に沿うようにする。実際にはこのよ
うな磁化は容易には得られないので、第７図に示
すように磁化力Mrを楕円の表面に鉛直な方向に
した磁石セグメントが使用される。縦軸線２１か
ら測つたときの、楕円形の中孔の場合のri（θ）
はri（θ）＝（（ａ・sinθ）2＋（ｂ・cosθ）2）1/2
である。
ここでａは楕円の短軸の半分の長さであり、ｂは
長軸の半分の長さである。永久磁石用のスペース
１２２はri（θ）とr0（θ）との間にある。ここで
r0（θ）は次のように定められる。
（θ）が楕円を描くようにθとともに変る）よう
な、第７図に示すアセンブリ１１８にも適用する
ことができる。円筒形の中孔の場合における半径
方向とは異なり、磁化力Mrの理論的な方向は、
この場合、一組の共焦点を双曲線、すなわち焦点
が同じ双曲線に沿うようにする。実際にはこのよ
うな磁化は容易には得られないので、第７図に示
すように磁化力Mrを楕円の表面に鉛直な方向に
した磁石セグメントが使用される。縦軸線２１か
ら測つたときの、楕円形の中孔の場合のri（θ）
はri（θ）＝（（ａ・sinθ）2＋（ｂ・cosθ）2）1/2
である。
ここでａは楕円の短軸の半分の長さであり、ｂは
長軸の半分の長さである。永久磁石用のスペース
１２２はri（θ）とr0（θ）との間にある。ここで
r0（θ）は次のように定められる。
r0(θ)＝ri(θ)／（１−｜（By／Mr）sinθ｜）
この関係は円筒形の場合と同じであるが、この
例ではri（θ）は楕円を描く。
例ではri（θ）は楕円を描く。
磁束帰還路１２３に対する最小領域はr0（θ）
とR0（θ）との間にある。ここでR0（θ）はこの
場合は次のように定められる。
とR0（θ）との間にある。ここでR0（θ）はこの
場合は次のように定められる。
R0（θ）（（ａ・sinθ）2
＋（ｂ（１＋By／Br）cosθ）2）1/2。このよう
に、第７図は一様な磁束密度Byの領域を含む磁
石アセンブリ１１８の各横断面を示している。円
筒形中孔の場合について述べたようにアセンブリ
の両端を変形することによつて磁束密度Byの一
様性が同様に改善される。
に、第７図は一様な磁束密度Byの領域を含む磁
石アセンブリ１１８の各横断面を示している。円
筒形中孔の場合について述べたようにアセンブリ
の両端を変形することによつて磁束密度Byの一
様性が同様に改善される。
磁石セグメント用の適当な永久磁石材料として
はフエライト・セラミツクス、希土類コバルト、
ネオジム合金等がある。磁束帰還路２３および４
５は鉄以外の磁性材料で作ることもできる。
はフエライト・セラミツクス、希土類コバルト、
ネオジム合金等がある。磁束帰還路２３および４
５は鉄以外の磁性材料で作ることもできる。
以上、円筒形の容積内に一様で極めて均一な磁
界を維持し、しかも比By／Mrが0.59より小さい
とき永久磁石材料の使用量を節減できる永久磁石
アセンブリについて説明した。このアセンブリは
MRI等の一様な磁界を必要とする用途に有用で
ある。
界を維持し、しかも比By／Mrが0.59より小さい
とき永久磁石材料の使用量を節減できる永久磁石
アセンブリについて説明した。このアセンブリは
MRI等の一様な磁界を必要とする用途に有用で
ある。
本発明の実施例を図示し説明したが、当業者な
ら本発明の要旨を逸脱することなく多数の変形、
変更や置換を行なうことができることは明らかで
あろう。したがつて、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りに規定されるものである。
ら本発明の要旨を逸脱することなく多数の変形、
変更や置換を行なうことができることは明らかで
あろう。したがつて、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りに規定されるものである。
第１図は従来技術による磁石アセンブリの横断
面図である。第２図は本発明によるアセンブリの
永久磁石と磁束帰還路との理想的な寸法を示す正
面横断面図である。第３図は第２図の理想的なア
センブリを実施するための永久磁石アセンブリの
正面横断面図である。第４図は中孔の磁束と永久
磁石のMrとの比が第２図の場合より大きいアセ
ンブリの永久磁石と磁束帰還路との理想的な寸法
を示す正面横断面図である。第５図は中孔の磁束
密度と永久磁石の磁束との比の値を変えたときの
本発明による永久磁石の重量と第１図の構成の重
量との比を示すグラフである。第６図は中孔の磁
束の均一性を改良するための終端の変形を示す第
３図の永久磁石アセンブリの側面断面図である。
第７図は中孔が楕円形である本発明のもう１つの
実施例を示す正面横断面図である。 （主な符号の説明）、１８，１１８……永久磁
石アセンブリ、１９……半径方向基準線、２０…
…中孔、２１……中孔の縦軸線、２２……スペー
ス、２３……磁束帰還路、２５乃至４２……磁石
セグメント、４５，１２３……磁束帰還路。
面図である。第２図は本発明によるアセンブリの
永久磁石と磁束帰還路との理想的な寸法を示す正
面横断面図である。第３図は第２図の理想的なア
センブリを実施するための永久磁石アセンブリの
正面横断面図である。第４図は中孔の磁束と永久
磁石のMrとの比が第２図の場合より大きいアセ
ンブリの永久磁石と磁束帰還路との理想的な寸法
を示す正面横断面図である。第５図は中孔の磁束
密度と永久磁石の磁束との比の値を変えたときの
本発明による永久磁石の重量と第１図の構成の重
量との比を示すグラフである。第６図は中孔の磁
束の均一性を改良するための終端の変形を示す第
３図の永久磁石アセンブリの側面断面図である。
第７図は中孔が楕円形である本発明のもう１つの
実施例を示す正面横断面図である。 （主な符号の説明）、１８，１１８……永久磁
石アセンブリ、１９……半径方向基準線、２０…
…中孔、２１……中孔の縦軸線、２２……スペー
ス、２３……磁束帰還路、２５乃至４２……磁石
セグメント、４５，１２３……磁束帰還路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ほぼ一様な磁束密度の領域を作るための永久
磁石アセンブリに於いて、 上記領域を含みかつ中心の縦軸線を持つ中孔を
周方向に囲むほぼ一定の磁化力Mrの複数の永久
磁石セグメントであつて、中孔各永久磁石セグメ
ントによつて囲まれた上記中孔のそれぞれの部分
に対してほぼ鉛直な方向に各永久磁石セグメント
が磁化されている複数の永久磁石セグメント、な
らびに 上記永久磁石セグメントを半径方向に取り囲ん
でいる磁束帰還路を有することを特徴とする永久
磁石アセンブリ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、半径方向基準線から測つた角度を
θとしたときの上記縦軸線からの上記中孔の半径
が一定の半径ri（θ）であり、上記永久磁石セグ
メントが、上記縦軸線から伸びる大きさがri
（θ）／（１−｜（By／Mr）sinθ｜）である第１
のベクトルr0（θ）によつて上記のほゞ一様な磁
束密度の領域を通る上記アセンブリの各横断面内
に定められた第１の曲線と上記中孔との間にある
第１の領域を占め、そして上記角度θの０とπと
の間にある上記第１の領域の部分にある上記永久
磁石セグメントの各々が上記中孔に向つて内向き
に磁化されており、上記角度θのπと2πとの間
にある上記第１の領域の部分にある上記永久磁石
セグメントの各々が上記中孔から外向きに磁化さ
れている永久磁石アセンブリ。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、上記磁束帰還路が、磁束密度Br
を通し、かつ上記縦軸線から伸びる大きさが、r0
（θ）＋｜（By／Br）cosθ｜r0（θ）である第２の
ベクトルR0（θ）によつて上記のほゞ一様な磁束
密度の領域を通る上記アセンブリの各横断面内に
定められた第２の曲線と上記第１の領域との間に
ある第２の領域を占めている永久磁石アセンブ
リ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、半径方向基準線から測つた角度を
θとしたときの上記縦軸線からの上記中孔の半径
が楕円形の半径ri（θ）を有し、こゝでri（θ）＝
（（ａ・sinθ）2＋（ｂ・cosθ）2）1/2であり、ａが
上記
中孔の短軸の半分の長さ、ｂが長軸の半分の長さ
であり、そして上記永久磁石セグメントが、上記
縦軸線から伸びる大きさがri（θ）／（１−｜
（By／Mr）sinθ｜）である第１のベクトルr0（θ）
によつて上記の一様な磁束密度の領域を通る上記
アセンブリの各横断面に定められた第１の曲線と
上記中孔との間にある第１の領域を占めており上
記角度θの０とπとの間にある上記第１の領域の
部分にある上記永久磁石セグメントの各々が上記
中孔に向つて内向きに磁化され、上記角度θのπ
と2πとの間にある上記第１の領域の部分にある
上記永久磁石セグメントの各々が上記中孔から外
向きに磁化されている永久磁石アセンブリ。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、上記磁束帰還路が、磁束密度Br
を通し、かつ上記縦軸線から伸びる大きさが
（（ａ・sinθ）2＋（ｂ（１＋By／Br）cosθ）2）1/2
であ
る第２のベクトルR0（θ）によつて上記のほゞ一
様な磁束密度の領域を通る上記アセンブリの各横
断面内に定められた第２の曲線と上記第１の領域
との間にある第２の領域を少なくとも占めている
永久磁石アセンブリ。 ６ ほぼ円筒形の領域内に磁束密度Byのほぼ一
様な磁界を作るための永久磁石アセンブリに於い
て、 半径方向基準線から測つた角度をθとしたとき
の中心の縦軸線からの半径ri（θ）を持ちかつ上
記円筒形の領域を含む円筒形の中孔を周方向に取
り囲むほぼ一定の磁化力Mrの複数の永久磁石セ
グメントであつて、上記複数の永久磁束セグメン
トが、r0（θ）＝ri（θ）／（１−｜（By／Mr）sinθ
｜）で表わされる曲線r0（θ）とriとの間の領域と
して規定される、少なくとも上記円筒形領域より
半径方向外側にあるスペースを占め、上記永久磁
石セグメントの各々が角度θと０のπとの間では
ほぼ半径方向の一方向に磁化され、角度θのπと
2πの間では反対の方向に磁化されている複数の
永久磁石セグメント、ならびに 最大磁束密度Brを通すことができる磁性材料
で作られた磁束帰還路であつて、上記スペースの
外側にあつて上記スペースに隣接し、r0（θ）＋｜
（By／Br）cosθ｜r0（θ）に等しいかそれより大
きい半径R0（θ）の外表面を持つ磁束帰還路を有
することを特徴とする永久磁石アセンブリ。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、上記スペースの半径方向の厚さが
角度θのすべての値に対して比例的に先細となつ
て上記アセンブリの縦方向の両端でゼロになる永
久磁石アセンブリ。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、上記スペースの半径方向の厚さ
が、角度θのすべての値に対して、上記円筒形領
域の半径方向外側にある上記スペースの部分と上
記縦方向の両端の各端との間で比例的に増大し、
これにより上記スペースの先細になつた両端部の
各々に隣接して上記スペースに一対のふくらんだ
部分が形成されている永久磁石アセンブリ。 ９ 特許請求の範囲第６項記載の永久磁石アセン
ブリに於いて、上記磁束帰還路の上記磁性材料が
鉄で構成されている永久磁石アセンブリ。 １０ ほぼ楕円形の領域内に磁束密度Byのほぼ
一様な磁界を作るための永久磁石アセンブリに於
いて、半径方向基準線から測つた角度をθとした
ときの縦軸線からの半径がri（θ）である楕円形
の中孔を周方向に取り囲んだほぼ一定の磁化力
Mrの複数の永久磁石セグメントであつて、上記
楕円形の中孔は短軸の半分の長さがａ、長軸の半
分の長さがｂであつて、上記楕円形領域を含んで
おり、上記永久磁石セグメントが、ri（θ）＝
（（ａ・sinθ）2＋（ｂ・cosθ）2）1/2として表わさ
れる
半径ri（θ）とr0（θ）＝ri（θ）／（１−｜（By／
Mr）sinθ｜）として表わされる曲線r0（θ）との
間の領域として定められる、少なくとも上記楕円
形領域の半径方向外側にあるスペースを占めてお
り、上記永久磁石セグメントの各々が角度θの０
とπとの間では上記楕円形中孔に対してほぼ鉛直
な方向の一方向に、角度θのπと2πとの間では
反対の方向に磁化されている複数の永久磁石セグ
メント、ならびに 最大磁束密度Brを通すことができる磁性材料
で作られた磁束帰還路であつて、上記スペースの
外部にあつて上記スペースに隣接し、 （（ａ・sinθ）2＋（ｂ（１＋By／Br）cosθ）2）1/2
に等
しいかそれより大きい半径R0（θ）の外表面を持
つ磁束帰還路を有することを特徴とする永久磁石
アセンブリ。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載の永久磁石ア
センブリに於いて、上記スペースの半径方向の厚
さが角度θのすべての値に対して比例的に先細に
なつて上記アセンブリの縦方向の両端でゼロにな
る永久磁石アセンブリ。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載の永久磁石ア
センブリに於いて、上記スペースの半径方向の厚
さが、角度θのすべての値に対し、上記楕円形領
域の半径方向外側にある上記スペースの部分と上
記縦方向の両端の各端との間のθで比例的に増大
し、これにより上記スペースの先細になつた両端
部の各々に隣接して上記スペースに一対のふくら
んだ部分が形成されている永久磁石アセンブリ。 １３ 特許請求の範囲第１０項記載の永久磁石ア
センブリに於いて、上記磁束帰還路の上記磁性材
料が鉄で構成されている永久磁石アセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US715709 | 1985-03-25 | ||
| US06/715,709 US4614930A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Radially magnetized cylindrical magnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259507A JPS61259507A (ja) | 1986-11-17 |
| JPH0335802B2 true JPH0335802B2 (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=24875165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61064275A Granted JPS61259507A (ja) | 1985-03-25 | 1986-03-24 | 半径方向に磁化された円筒形磁石 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4614930A (ja) |
| JP (1) | JPS61259507A (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3518852A1 (de) * | 1985-05-23 | 1986-11-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Magnet eines kernspintomographen |
| US4719419A (en) * | 1985-07-15 | 1988-01-12 | Harris Graphics Corporation | Apparatus for detecting a rotary position of a shaft |
| FR2605452B1 (fr) * | 1986-10-17 | 1988-12-02 | Thomson Cgr | Aimant permanent spherique a acces equatorial |
| FR2605450B1 (fr) * | 1986-10-17 | 1988-12-02 | Thomson Cgr | Aimant permanent cylindrique pour produire un champ d'induction uniforme et transverse |
| US4758813A (en) * | 1987-06-24 | 1988-07-19 | Field Effects, Inc. | Cylindrical NMR bias magnet apparatus employing permanent magnets and methods therefor |
| US4861752A (en) * | 1988-05-27 | 1989-08-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | High-field permanent-magnet structures |
| US4835506A (en) * | 1988-05-27 | 1989-05-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Hollow substantially hemispherical permanent magnet high-field flux source |
| US4837542A (en) * | 1988-05-27 | 1989-06-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Hollow substantially hemispherical permanent magnet high-field flux source for producing a uniform high field |
| US4839059A (en) * | 1988-06-23 | 1989-06-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Clad magic ring wigglers |
| US4831351A (en) * | 1988-07-01 | 1989-05-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Periodic permanent magnet structures |
| US4835137A (en) * | 1988-11-07 | 1989-05-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Periodic permanent magnet structures |
| US5014028A (en) * | 1990-04-25 | 1991-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Triangular section permanent magnetic structure |
| US5095271A (en) * | 1990-05-14 | 1992-03-10 | General Atomics | Compact open NMR systems for in situ measurement of moisture, salinity, and hydrocarbons |
| US5289152A (en) * | 1990-09-19 | 1994-02-22 | Tdk Corporation | Permanent magnet magnetic circuit |
| JP3065781B2 (ja) * | 1992-03-09 | 2000-07-17 | ティーディーケイ株式会社 | 永久磁石磁気回路 |
| US5216401A (en) * | 1992-06-02 | 1993-06-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Magnetic field sources having non-distorting access ports |
| AU4798293A (en) * | 1992-07-27 | 1994-02-14 | New York University | High field magnets for medical applications |
| US5396209A (en) * | 1994-02-16 | 1995-03-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Light-weight magnetic field sources having distortion-free access ports |
| US5784397A (en) * | 1995-11-16 | 1998-07-21 | University Of Central Florida | Bulk semiconductor lasers at submillimeter/far infrared wavelengths using a regular permanent magnet |
| US5659250A (en) * | 1996-03-19 | 1997-08-19 | Intermagnetics General Corporation | Full brick construction of magnet assembly having a central bore |
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| US7365623B2 (en) * | 2005-06-10 | 2008-04-29 | Beijing Taijie Yanyuan Medical Engineering Technical Co., Ltd. | Permanent magnet, magnetic device for use in MRI including the same, and manufacturing processes thereof |
| US7648122B2 (en) * | 2005-08-22 | 2010-01-19 | Labor Saving Systems, Ltd. | Line retrieval system and method |
| US7354021B1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-04-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Magnet for an ionic drive for space vehicles |
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| WO2012142306A2 (en) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | Sarai Mohammad | Magnetic configurations |
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| NL133615C (ja) * | 1962-10-04 | |||
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| DE3312626A1 (de) * | 1983-04-08 | 1984-10-11 | Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Magnetanordnung zur erzeugung eines homogenen magnetfeldes |
-
1985
- 1985-03-25 US US06/715,709 patent/US4614930A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-03-24 JP JP61064275A patent/JPS61259507A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61259507A (ja) | 1986-11-17 |
| US4614930A (en) | 1986-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |