JPH0950913A - 磁性流体制御用磁界発生装置 - Google Patents

磁性流体制御用磁界発生装置

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JPH0950913A
JPH0950913A JP7222674A JP22267495A JPH0950913A JP H0950913 A JPH0950913 A JP H0950913A JP 7222674 A JP7222674 A JP 7222674A JP 22267495 A JP22267495 A JP 22267495A JP H0950913 A JPH0950913 A JP H0950913A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
magnet
magnets
gradient
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JP7222674A
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English (en)
Inventor
Naoko Sugawara
菜穂子 菅原
Kimiharu Ota
公春 太田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素ガスなどの磁性流体の流速を加速させる
ため、空隙内に高い磁界と大きい磁界勾配を発生させる
磁界発生装置の構成。 【解決手段】 対向型永久磁石磁気回路の主磁石2,3
の磁化方向に略直交する方向に磁化された補助磁石5,
6,7,8を主磁石2,3の両端に接合配置したことに
より、磁気回路の空隙4内、特に磁極(磁石)端面部で
の磁界を高め、すみやかに磁界が減少するため大きい磁
界勾配が得られ、従来の装置に比べて少ない磁石量で、
磁界×磁界勾配で求まる高い磁界力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、酸素ガスなどの
磁性流体の流れを磁界勾配によって制御し効率よく送給
するための磁界発生装置に係り、対向型永久磁石磁気回
路の主磁石に磁化方向が異なる磁石を接合することによ
り、空隙内に高い磁界と大きい磁界勾配を発生させて磁
性流体の流れを制御する磁性流体制御用磁界発生装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】永久磁石対向型磁気回路からなる磁界発
生装置として、一般に、医療用磁気共鳴断層撮影装置
(以下MRI装置という)や、化学分析用として研究、
開発の分野で多用されている電子スピン共鳴装置(以下
ESR装置という)に用いられる磁界発生装置が知られ
ている。
【0003】MRI装置用磁界発生装置として、磁界発
生源にR−Fe−B系磁石を用いた一対の永久磁石構成
体の各々の一方端に周辺部に環状突起を設けた磁極片を
固着して対向させ、他方端を継鉄にて連結し、空隙外に
漏洩する磁束を減少させて磁極片間の空隙内に、均一な
静磁界を発生させる構成が知られている。(特開昭60
−88407号公報、実公平2−44483号公報)。
【0004】また、磁極面を凹状湾曲面として形成する
ように構成し、永久磁石からの磁束を有効に集中させて
永久磁石を低減して小型軽量化を達成した構成が提案さ
れている(特開昭61−218120号)。さらに、多
角形筒状の継鉄の内壁面を覆うように永久磁石を固着し
た構成も提案されている(特開昭61−43304号、
特開平5−326252号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方、自動車などのエ
ンジンに吸気口に磁石を配置して、該磁石により発生す
る磁界勾配の作用により、空気を効率よくエンジン内に
送り込むことができることが提案(「燃料の化学と技
術」 1994. vol. 2. pp.211−2
15)されている。これは、エンジンの吸気が脈流であ
り、空気を吸入するところに勾配磁界を作用させると、
空気(常磁性の酸素ガス)の流速が遅くなった際にこの
磁界による加速が大きく作用し、結果として吸入効率が
向上するというものである。従って、エンジンにおける
酸素ガスの吸入効率の増大は、大きな磁界と磁界勾配を
作用させることにより得られると考えられる。
【0006】従来のMRI用やESR用などの永久磁石
対向型磁気回路からなる磁界発生装置においては、強力
な磁場でかつ極めて高い磁界均一度が得られるが、磁界
強度は磁石の中心から磁石(磁極)の端面に向かってゆ
るやかに減少し、磁石端面部で急激に減少する時には磁
界はかなり低下している。従って、図3に示すごとく、
従来の磁界発生装置は、磁界の高い所と磁界勾配の大き
い所とが一致せず、磁界×磁界勾配の積で決まる磁界力
を強くすることが困難であり、前記の酸素ガスなどの磁
性流体の流速を加速させる目的には不適であった。
【0007】この発明は、酸素ガスなどの磁性流体の流
速を加速させるための磁界発生装置を目的とし、空隙内
に高い磁界と大きい磁界勾配を発生させて磁性流体の流
れを制御する磁性流体制御用磁界発生装置の提供を目的
としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者らは、磁性流体の
流速を加速させるのに最適な高い磁界と大きい磁界勾配
を発生させることができる磁界発生装置の構成を目的に
種々検討した結果、対向型永久磁石磁気回路の主磁石に
磁化方向が主磁石のものに直交する磁石を接合すること
により、従来の同磁気回路に比較して少ない磁石量で高
い磁界と大きい磁界勾配が得られ、特に磁極(磁石)端
部における発生磁界と磁界勾配の関係が最適化されて、
かかる目的が容易に達成できることを知見し、この発明
を完成した。
【0009】すなわち、この発明は、対向型永久磁石磁
気回路からなる磁界発生装置において、磁気回路の主磁
石の外端面に、主磁石の磁化方向に略直交する方向に磁
化された磁石を接合配置した磁性流体制御用磁界発生装
置である。
【0010】
【発明の実施の態様】この発明による磁性流体制御用磁
界発生装置を図面に基づいて詳述する。図1は磁界発生
装置の斜視説明図である。図1に示す対向型永久磁石磁
気回路の構成例は、継鉄にコ字型継鉄1を用い、継鉄の
対向部に一対の主磁石2,3を着設してこの磁石間の空
隙4に磁界を発生するもので、ここでは一対の主磁石
2,3は図の矢印方向に磁化されており、空隙4の上か
ら下方向の磁界が発生している。
【0011】一対の主磁石2,3の両側面には、それぞ
れ前記空隙4の磁界発生方向と直交方向に磁化された補
助磁石、すなわち、上側の主磁石2両側面には、磁化方
向が主磁石2とは離反する方向になるようそれぞれ補助
磁石5,6が接合配置され、また、下側の主磁石3両側
面には、磁化方向が主磁石3の中心向きになるようそれ
ぞれ補助磁石7,8が接合配置されている。
【0012】上記の構成において、空隙4内に発生する
磁界は、補助磁石を配置しないものに比較して磁界強度
が大きく向上し、かつ最大磁界強度の発生領域が拡大す
る効果があり、磁界勾配が著しく大きくなり、特に、最
大磁界強度部分と最大磁界勾配部分がほぼ一致、すなわ
ち、磁極(磁石)端部に最大磁界強度部分と最大磁界勾
配部分が発生する特性が得られ、磁性流体の流速を加速
させるのに最適な磁界特性が得られる。すなわち、空隙
4のY方向に空気が通過するようにエンジンの空気吸入
口を配置した場合、磁極端面における磁界勾配が大き
く、脈流の吸気における流速低下時に酸素ガスを加速さ
せる効果が著しく向上する。
【0013】磁界勾配が体積vml、酸素分圧pの気体
集団に作用する力は、次式で表すことができる。 F=v×p×χ×H×(dH/dχ) ここで、χは酸素ガスの体積磁化率(1.5×10-7
mu/ml)、Hは磁場強度、(dH/dχ)は磁界勾
配である。従って、上記式におけるH×(dH/dχ)
の値、すなわち、磁界強度と磁界勾配の積で決まる磁界
力が高いほど、磁性流体の流速をより加速することがで
きる。
【0014】この発明において、主磁石には、永久磁石
を用いる場合は、フェライト磁石、アルニコ系磁石、希
土類コバルト系磁石が使用できるが、特に、RとしてN
dやPrなどの軽希土類を用い、B、Feを主成分とし
て30MGOe以上の極めて高いエネルギー積を示す、
R−Fe−B系永久磁石を使用することにより、装置を
著しく小型化することができる。この発明は、主磁石と
補助磁石の配置に特徴があり、磁石の形状や特性は特に
限定しないが、磁性流体の制御には高い磁界を必要とす
ることからR−Fe−B系永久磁石の使用が望ましく、
特に、酸素ガスなどの磁性流体の流れ方向を方向づける
には磁石の形状は矩形が好ましい。
【0015】この発明において、補助磁石は接合配置す
る主磁石の磁化方向と異なる磁化方向、すなわち、主磁
石の磁化方向に直交あるいはほぼ直交する磁化方向を有
するものであれば、同材質、異材質いずれであっても採
用でき、その寸法形状は磁気回路における磁極端部に最
大磁界強度部分と最大磁界勾配部分が発生するよう、主
磁石の形状寸法に応じて適宜選定される。また、この発
明において、継鉄は、対向型永久磁石磁気回路、すなわ
ち、空隙を介して対向する一対の永久磁石を継鉄で磁気
的に結合して該空隙に磁界を発生させることができれ
ば、公知の磁性材料による先のコ字型や円筒型、角筒型
などのほか、ベルト状の可撓性磁性材等、材質、形状は
いずれのものも採用することができる。
【0016】
【実施例】図1に示す構成からなるこの発明による対向
型永久磁石磁気回路を、永久磁石に(BH)maxが4
0MGOeのR−Fe−B系磁石を用いて作製した。磁
極面(X×Y)は60×80mm、主磁石寸法は60×
40×30mm、空隙12mmであった。上記磁気回路
における空隙内のY方向の磁界強度をコンピュータシミ
ュレーションにより測定した結果を図2に、また、実際
の測定結果を図3に示す。図2及び図3の本発明磁気回
路に基づき、磁界勾配が最大になる点(空隙中心から−
20mm)における磁界強度と磁界勾配の積を求めた結
果、H×(dH/dχ)=0.75(T2/cm)であ
った。
【0017】比較のため主磁石のみの磁気回路で空隙Y
方向の磁界強度をコンピュータシミュレーションによっ
て測定した。その結果を図4に示す。図4に示す比較例
磁気回路に基づき、磁界勾配が最大になる点(空隙中心
から−12mm)における磁界強度と磁界勾配の積を求
めた結果、H×(dH/dχ)=0.17(T2/c
m)であった。
【0018】図2〜図4より明らかように、この発明に
よる磁界発生装置では比較例磁気回路に比べ高い磁界強
度が得られるとともに、対向磁石の端面部で、すみやか
に磁界が減少するため大きい磁界勾配が得られる。さら
に、磁性流体に作用する磁界強度と磁界勾配の積で求ま
る磁界力が、比較例磁気回路に比べ格段に向上している
ことが分かる。
【0019】
【発明の効果】この発明による対向型永久磁石磁気回路
からなる磁界発生装置は、主磁石の磁化方向に略直交す
る方向に磁化された補助磁石を主磁石の両端に接合配置
したことにより、磁気回路の空隙内、特に磁極(磁石)
端面部での磁界を高め、かつ、すみやかに磁界が減少す
るため大きい磁界勾配が得られ、従来の装置に比べて少
ない磁石量で、従来の磁気回路では得られなかった磁界
強度と磁界勾配の積で求まる磁界力が得られる。すなわ
ち、この発明では、磁極(磁石)端部に最大磁界強度部
分と最大磁界勾配部分が発生する特性が得られ、磁性流
体の流速を加速させるのに最適な磁界特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による対向型永久磁石磁気回路からな
る磁界発生装置の一例を示す斜視説明図である。
【図2】この発明の磁界発生装置の磁界強度のコンピュ
ータシミュレーションによる測定結果を示すグラフであ
る。
【図3】この発明の磁界発生装置の磁界強度の実際の測
定結果を示すグラフである。
【図4】比較例の磁界発生装置の磁界強度のコンピュー
タシミュレーションによる測定結果を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 コ字型継鉄 2,3 主磁石 4 空隙 5,6,7,8 補助磁石
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年11月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【発明の実施の態様】この発明による磁性流体制御用磁
界発生装置を図面に基づいて詳述する。図1は磁界発生
装置の斜視説明図である。図1に示す対向型永久磁石磁
気回路の構成例は、継鉄にコ字型継鉄1を用い、継鉄の
対向部に一対の主磁石2,3を着設してこの磁石間の空
隙4に磁界を発生するもので、ここでは一対の主磁石
2,3は図の矢印方向に磁化されており、空隙4の
方向の磁界が発生している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向型永久磁石磁気回路からなる磁界発
    生装置において、磁気回路の主磁石の外端面に、主磁石
    の磁化方向に略直交する方向に磁化された磁石を接合配
    置した磁性流体制御用磁界発生装置。
JP7222674A 1995-08-07 1995-08-07 磁性流体制御用磁界発生装置 Pending JPH0950913A (ja)

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