JPH0422009B2 - - Google Patents
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- JPH0422009B2 JPH0422009B2 JP58184030A JP18403083A JPH0422009B2 JP H0422009 B2 JPH0422009 B2 JP H0422009B2 JP 58184030 A JP58184030 A JP 58184030A JP 18403083 A JP18403083 A JP 18403083A JP H0422009 B2 JPH0422009 B2 JP H0422009B2
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-
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- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石を使用した磁界発生装置に関する。 一般に、磁界発生装置として、ソレノイド（空
芯コイル）、電磁石、永久磁石磁気回路が知られ
ている。 ソレノイドには、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が、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く、コイルが作る漏洩磁界は
使用用途によつては悪影響の要因となる等の問題
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り、汎
用されるには至つていない。 ところで永久磁石回路は、もし磁界の強度が上
記のソレノイド、電磁石と同等に得られるのなら
ば、電力の消費もなく、漏洩磁界は弱く、種々の
用途の実用化に理想的であるといえるが、現在知
られている永久磁石を用いた磁気回路では、回路
の寸法、重量が膨大となり、その用途が極めて限
定されてしまう。 この発明は、かかる現状に鑑み、磁界発生装置
に強力な磁界が得られる永久磁石を使用して、磁
界発生装置の小形化とイニシヤルコスト並びにラ
ンニングコストの低減化を図つた磁界発生装置を
目的としている。 すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む
希土類元素のうち少なくとも１種）８原子％〜30
原子％、B2原子％〜28原子％、Fe42原子％〜90
原子％を主成分とし主相が正方晶相からなる永久
磁石を配置した磁界発生装置を要旨とし、さら
に、上記の磁界発生装置の少なくとも該永久磁石
を冷却保持したことを特徴とする磁界発生装置で
ある。 この発明は、本発明者が先に提案した、高価な
SmやCoを必ずしも必要としない新しい高性能永
久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土
類元素のうち少なくとも１種）永久磁石（特願昭
57−145072号）の開発に際し、この永久磁石がそ
の最大エネルギー積が大きいだけでなく、残留磁
束密度Brの温度係数が、−0.07％／℃〜−0.15
％／℃なる温度特性を有することを知見し、この
永久磁石を磁界発生装置に適用することにより、
磁界発生装置の小形化が達成でき、すぐれた性能
を得られることに着目し、さらに、この永久磁石
の磁気特性が特に０℃以下に冷却して使用するこ
とにより、著しく高い最大エネルギー積を得るこ
とができる性質を有効に利用したものである。 この発明の磁界発生装置を構成するFe−Ｂ−
Ｒ系永久磁石は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元
素のうち少なくとも１種）８原子％〜30原子％、
B2原子％〜28原子％、Fe42原子％〜90原子％を
主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁石で
あり、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
25MGOe以上の極めて高いエネルギー積を示す、
すぐれた永久磁石である。 Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）
は、新規な上記永久磁石における、必須元素であ
つて、８原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同
一構造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特
に高保磁力が得られず、30原子％を越えると、Ｒ
ツチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度Brが
低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られな
い。よつて、希土類元素は、８原子％〜30原子％
の範囲とする。 Ｂは、新規な上記系永久磁石における、必須元
素であつて、２原子％未満では、菱面体組織とな
り、高い保磁力（iHc）は得られず、28原子％を
越えると、Ｂリツチな非磁性相が多くなり、残留
磁束密度Brが低下するため、すぐれた永久磁石
が得られない。よつて、Ｂは、２原子％〜28原子
％の範囲とする。 Feは、新規な上記永久磁石において、必須元
素であり、42原子％未満では残留磁束密度Brが
低下し、90原子％を越えると、高い保磁力が得ら
れないので、Feは42原子％〜90原子％の含有と
する。 また、この永久磁石において、Feの一部をCo
で置換することは、得られる磁石の磁気特性を損
うことなく、温度特性を改善することができる。 また、この永久磁石は、Ｒ、Ｂ、Feの主成分
の他、工業的生産上不可避的不純物の存在を許容
できるが、FeまたはＢの一部をＣ、Ｐ、Ｓ、Cu
で置換することにより、永久磁石の製造性改善、
低価格化が可能である。 また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、
Ｒ−Ｂ−Fe系永久磁石に対してその保磁力等を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があ
る。Al、Ti、Ｖ、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Ta、
Ｗ、Sn、Bi、Sb、Ge、Hf。 結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均
一な合金粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼
結永久磁石を作製するのに不可欠である。 該永久磁石は、保磁力IHc≧1KOe、残留磁束
密度Br＞4KG、を示し、最大エネルギー積
（BH）maxはハードフエライトと同等以上とな
り、最も好ましい組成範囲では、（BH）max≧
10MGOeを示し、最大値は25MGOe以上に達す
る。 また、この発明永久磁石用合金粉末のＲの主成
分がその50％以上を軽希土類金属が占める場合
で、R12原子％〜20原子％、B4原子％〜24原子
％、Fe65原子％〜82原子％、を主成分とすると
き、焼結磁石の場合最もすぐれた磁気特性を示
し、特に軽希土類金属がNdの場合には、（BH）
maxはその最大値が30MGOe以上に達する。 さらに、この永久磁石は、前記した残留磁束密
度の温度特性を示すため、たとえば常温（20℃）
時の（BH）maxが30MGOe以下であつたとして
も、該永久磁石を０℃以下に冷却することによ
り、30MGOe以上の特性を得ることができ、ち
なみに、常温時の（BH）maxが35MGOeを有す
る上記組成の永久磁石を液体窒素にて−196℃に
冷却したところ、60MGOe以上の極めて高い磁
気特性が得られた。 以下、この発明を医療用核磁気共鳴装置
（NMR装置）に適用した場合について詳述する。 第１図は、NMR装置に使用する磁気回路の説
明図であり、一対のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１の
一方端にポールピース２を固着して対向させ、他
方端をヨーク３で結合し、ポールピース２間の空
隙４内に１〜10KGの強い磁界を発生させ、この
空隙内に人体の一部または全部を入れて診断する
構成である。 第２図の場合は、第１図の構成と同じであり、
Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１の周囲に、非磁性体か
らなり冷媒６を収納する冷却容器５を配置する構
成で、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１を０℃以下に冷
却する。 第３図に示すNMR装置は、一端にポールピー
ス２を固着したヨーク３の一対を対向配置して空
隙４を形成し、他端をFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１
で結合した回路で、ポールピース２を残して装置
全体を冷却容器５内に配置して冷媒６で０℃以下
に冷却する構成である。 第４図の場合は、複数のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁
石１を筒状ヨーク３内に放射状に配置し、この磁
界発生装置全体を冷媒６を収納した非磁性体の円
筒状冷却容器５内に装着してFe−Ｂ−Ｒ系永久
磁石１を０℃以下に冷却する構成である。 上記の冷媒は、所要の磁界強度に応じて適宜選
定すればよく、液体窒素のほかアルコール、ベン
ジンとドライアイスを併用したものなど種々の冷
媒があり、上記の例のほか攪拌装置内を内蔵して
温度分布を一定にするなど多種の冷却手段が利用
できる。 また、磁界発生装置も上記の例に限定されるも
のでなく、前記組成のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を
配置できる構成であればいかなる磁気回路にも適
用できる。 ちなみに、常温時の（BH）maxが30MGOeを
示すFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を用い、第１図と第
２図に示したNMR装置に組込み、第１表に示す
温度条件で、該空隙４に1.5KGの強磁界を形成す
るに要したFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石の重量を求め、
第１表に示した。また、比較として、現在強い磁
界を得るのに最も経済的なフエライト磁石を用い
た場合を合せて示す。 第１表より明らかなように、この発明による
と、磁気回路の重量を、フエライト磁石を用いた
磁気回路の1/10程度まで軽量化することができ、
実用的なNMR装置として永久磁石を使用するこ
とが始めて可能となる。また、Fe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石を冷却することで磁石重量をさらに軽量化
でき、装置のイニシヤルコストを低減できる。 【表】
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石を使用した磁界発生装置に関する。 一般に、磁界発生装置として、ソレノイド（空
芯コイル）、電磁石、永久磁石磁気回路が知られ
ている。 ソレノイドには、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が、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く、コイルが作る漏洩磁界は
使用用途によつては悪影響の要因となる等の問題
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り、汎
用されるには至つていない。 ところで永久磁石回路は、もし磁界の強度が上
記のソレノイド、電磁石と同等に得られるのなら
ば、電力の消費もなく、漏洩磁界は弱く、種々の
用途の実用化に理想的であるといえるが、現在知
られている永久磁石を用いた磁気回路では、回路
の寸法、重量が膨大となり、その用途が極めて限
定されてしまう。 この発明は、かかる現状に鑑み、磁界発生装置
に強力な磁界が得られる永久磁石を使用して、磁
界発生装置の小形化とイニシヤルコスト並びにラ
ンニングコストの低減化を図つた磁界発生装置を
目的としている。 すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む
希土類元素のうち少なくとも１種）８原子％〜30
原子％、B2原子％〜28原子％、Fe42原子％〜90
原子％を主成分とし主相が正方晶相からなる永久
磁石を配置した磁界発生装置を要旨とし、さら
に、上記の磁界発生装置の少なくとも該永久磁石
を冷却保持したことを特徴とする磁界発生装置で
ある。 この発明は、本発明者が先に提案した、高価な
SmやCoを必ずしも必要としない新しい高性能永
久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土
類元素のうち少なくとも１種）永久磁石（特願昭
57−145072号）の開発に際し、この永久磁石がそ
の最大エネルギー積が大きいだけでなく、残留磁
束密度Brの温度係数が、−0.07％／℃〜−0.15
％／℃なる温度特性を有することを知見し、この
永久磁石を磁界発生装置に適用することにより、
磁界発生装置の小形化が達成でき、すぐれた性能
を得られることに着目し、さらに、この永久磁石
の磁気特性が特に０℃以下に冷却して使用するこ
とにより、著しく高い最大エネルギー積を得るこ
とができる性質を有効に利用したものである。 この発明の磁界発生装置を構成するFe−Ｂ−
Ｒ系永久磁石は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元
素のうち少なくとも１種）８原子％〜30原子％、
B2原子％〜28原子％、Fe42原子％〜90原子％を
主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁石で
あり、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
25MGOe以上の極めて高いエネルギー積を示す、
すぐれた永久磁石である。 Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）
は、新規な上記永久磁石における、必須元素であ
つて、８原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同
一構造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特
に高保磁力が得られず、30原子％を越えると、Ｒ
ツチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度Brが
低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られな
い。よつて、希土類元素は、８原子％〜30原子％
の範囲とする。 Ｂは、新規な上記系永久磁石における、必須元
素であつて、２原子％未満では、菱面体組織とな
り、高い保磁力（iHc）は得られず、28原子％を
越えると、Ｂリツチな非磁性相が多くなり、残留
磁束密度Brが低下するため、すぐれた永久磁石
が得られない。よつて、Ｂは、２原子％〜28原子
％の範囲とする。 Feは、新規な上記永久磁石において、必須元
素であり、42原子％未満では残留磁束密度Brが
低下し、90原子％を越えると、高い保磁力が得ら
れないので、Feは42原子％〜90原子％の含有と
する。 また、この永久磁石において、Feの一部をCo
で置換することは、得られる磁石の磁気特性を損
うことなく、温度特性を改善することができる。 また、この永久磁石は、Ｒ、Ｂ、Feの主成分
の他、工業的生産上不可避的不純物の存在を許容
できるが、FeまたはＢの一部をＣ、Ｐ、Ｓ、Cu
で置換することにより、永久磁石の製造性改善、
低価格化が可能である。 また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、
Ｒ−Ｂ−Fe系永久磁石に対してその保磁力等を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があ
る。Al、Ti、Ｖ、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Ta、
Ｗ、Sn、Bi、Sb、Ge、Hf。 結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均
一な合金粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼
結永久磁石を作製するのに不可欠である。 該永久磁石は、保磁力IHc≧1KOe、残留磁束
密度Br＞4KG、を示し、最大エネルギー積
（BH）maxはハードフエライトと同等以上とな
り、最も好ましい組成範囲では、（BH）max≧
10MGOeを示し、最大値は25MGOe以上に達す
る。 また、この発明永久磁石用合金粉末のＲの主成
分がその50％以上を軽希土類金属が占める場合
で、R12原子％〜20原子％、B4原子％〜24原子
％、Fe65原子％〜82原子％、を主成分とすると
き、焼結磁石の場合最もすぐれた磁気特性を示
し、特に軽希土類金属がNdの場合には、（BH）
maxはその最大値が30MGOe以上に達する。 さらに、この永久磁石は、前記した残留磁束密
度の温度特性を示すため、たとえば常温（20℃）
時の（BH）maxが30MGOe以下であつたとして
も、該永久磁石を０℃以下に冷却することによ
り、30MGOe以上の特性を得ることができ、ち
なみに、常温時の（BH）maxが35MGOeを有す
る上記組成の永久磁石を液体窒素にて−196℃に
冷却したところ、60MGOe以上の極めて高い磁
気特性が得られた。 以下、この発明を医療用核磁気共鳴装置
（NMR装置）に適用した場合について詳述する。 第１図は、NMR装置に使用する磁気回路の説
明図であり、一対のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１の
一方端にポールピース２を固着して対向させ、他
方端をヨーク３で結合し、ポールピース２間の空
隙４内に１〜10KGの強い磁界を発生させ、この
空隙内に人体の一部または全部を入れて診断する
構成である。 第２図の場合は、第１図の構成と同じであり、
Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１の周囲に、非磁性体か
らなり冷媒６を収納する冷却容器５を配置する構
成で、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１を０℃以下に冷
却する。 第３図に示すNMR装置は、一端にポールピー
ス２を固着したヨーク３の一対を対向配置して空
隙４を形成し、他端をFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石１
で結合した回路で、ポールピース２を残して装置
全体を冷却容器５内に配置して冷媒６で０℃以下
に冷却する構成である。 第４図の場合は、複数のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁
石１を筒状ヨーク３内に放射状に配置し、この磁
界発生装置全体を冷媒６を収納した非磁性体の円
筒状冷却容器５内に装着してFe−Ｂ−Ｒ系永久
磁石１を０℃以下に冷却する構成である。 上記の冷媒は、所要の磁界強度に応じて適宜選
定すればよく、液体窒素のほかアルコール、ベン
ジンとドライアイスを併用したものなど種々の冷
媒があり、上記の例のほか攪拌装置内を内蔵して
温度分布を一定にするなど多種の冷却手段が利用
できる。 また、磁界発生装置も上記の例に限定されるも
のでなく、前記組成のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を
配置できる構成であればいかなる磁気回路にも適
用できる。 ちなみに、常温時の（BH）maxが30MGOeを
示すFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石を用い、第１図と第
２図に示したNMR装置に組込み、第１表に示す
温度条件で、該空隙４に1.5KGの強磁界を形成す
るに要したFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石の重量を求め、
第１表に示した。また、比較として、現在強い磁
界を得るのに最も経済的なフエライト磁石を用い
た場合を合せて示す。 第１表より明らかなように、この発明による
と、磁気回路の重量を、フエライト磁石を用いた
磁気回路の1/10程度まで軽量化することができ、
実用的なNMR装置として永久磁石を使用するこ
とが始めて可能となる。また、Fe−Ｂ−Ｒ系永
久磁石を冷却することで磁石重量をさらに軽量化
でき、装置のイニシヤルコストを低減できる。 【表】
第１図から第４図は、この発明による磁界発生
装置の縦断説明図である。 １……Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石、２……ポール
ピース、３……ヨーク、４……空隙、５……冷却
容器、６……冷媒。
装置の縦断説明図である。 １……Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石、２……ポール
ピース、３……ヨーク、４……空隙、５……冷却
容器、６……冷媒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）８原子％〜30原子％、B2原子％〜
28原子％、Fe42原子％〜90原子％を主成分とし
主相が正方晶相からなり、かつ最大エネルギー積
が30MGOe以上を有する永久磁石を配置してな
る磁界発生装置。 ２ Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）８原子％〜30原子％、B2原子％〜
28原子％、Fe42原子％〜90原子％を主成分とし
主相が正方晶相からなる永久磁石を配置し、少な
くとも該永久磁石を冷却保持したことを特徴とす
る磁界発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184030A JPS6076104A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184030A JPS6076104A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 磁界発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076104A JPS6076104A (ja) | 1985-04-30 |
| JPH0422009B2 true JPH0422009B2 (ja) | 1992-04-15 |
Family
ID=16146121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58184030A Granted JPS6076104A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076104A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827235A (en) * | 1986-07-18 | 1989-05-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic field generator useful for a magnetic resonance imaging instrument |
| JPS63308303A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 狭着磁ピッチプラスチック磁石 |
| JP3759003B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2006-03-22 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 永久磁石組込型高磁場発生装置 |
| US11944946B2 (en) | 2013-06-28 | 2024-04-02 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Mixing assemblies including magnetic impellers |
| EP3013465B1 (en) * | 2013-06-28 | 2022-05-25 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Mixing assemblies including magnetic impellers |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609852A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-18 | ゼネラル・モ−タ−ズ・コ−ポレ−シヨン | 高エネルギ−積の稀土類−鉄磁石合金 |
-
1983
- 1983-10-01 JP JP58184030A patent/JPS6076104A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609852A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-18 | ゼネラル・モ−タ−ズ・コ−ポレ−シヨン | 高エネルギ−積の稀土類−鉄磁石合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6076104A (ja) | 1985-04-30 |
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