JPH0482162B2 - - Google Patents

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
マグネテイツクス、バイオマグネテイツクス、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ツトを設け
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、その渦電流がスリツトに沿い中央
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つて中央部開口内
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。

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、ハイブリツ
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つたり、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
かつたが、近来、特にバイオマグネテイツクス関
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
−25517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−
188921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ｂにそ
れぞれ示すように、導電体円板１１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ツト１４を設けるとともに、
分岐部１３ａ〜１３ｄ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１５
ａ〜１５ｃに交流通電したときに各分岐部１３ａ
〜１３ｄに生ずる過電流を中央部開口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題） 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
の導線巻回型コイルであるため、製造が容易では
なく、また、その構造上生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つた。

（課題を解決するための手段） 本発明が目的は、上述した従来の課題を解決
し、構造が簡単で容易であるとともの、渦電流起
励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ツトを有する渦電流用円
形導体板と、一半径に沿つて切断した渦電流励起
用円環状導体板とを、相互間に、一半径に沿つて
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
断部を隣接する前記円筒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ツトの
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） したがつて、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。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

本発明は、まず、渦電流励起用コイルを渦巻状
導体板コイルをもつて構成し、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
スリツ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、スリツ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ツ
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に半径方向のスリツト５を設
けて構成し、両者を交互に積層した際に両者間に
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ｂ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ツト７を設けてあ
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、それぞれのスリツト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ツト７の位置
をほぼ合わせた円環状絶縁体板６（図示せず）を
介装したうえで、スリツト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……−９ｃ−９ｂ−９ａが流
れて各層の円形導体薄板１ａ，１ｂ……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、スリツト３に達するとその側壁に沿つ
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つてホ
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
層と同一の動作原理によつ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てあ
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。

(2) 渦電流励起用コイルを導体板コイルにより構
成してあるので、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から得られる。

(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。

(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。

【図面の簡単な説明】

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。 １，１ａ，１ｂ……円形導体薄板、２……ホー
ル、３，５，７……スリツト、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、１０，１０ａ，１０ｂ……渦電流、１１……
導電体円板、１２……開口、１３ａ〜１３ｄ……
分岐部、１４……スリツト、１５ａ〜１５ｃ……
コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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ツトを有する渦電流用円形導
   体板と、一半径に沿つて切断した渦電流励起用円
   環状導体板とを、相互間に、一半径に沿つて切断
   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
   部に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
   ルに形成し、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ツトの側壁
   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。