JPS62256416A

JPS62256416A - 磁界発生装置

Info

Publication number: JPS62256416A
Application number: JP61099938A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Miyamoto; 宮本　毅信; Hideya Sakurai; 桜井　秀也; Hirobumi Takabayashi; 博文高林
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-09
Also published as: JPH0320053B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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躍影装置
（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１〜１０　Ｋ
Ｇ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、俊者の超伝導磁
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、いわゆるイニシャルコストとともに
ランニングコストも著しく高い問題がおる。

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
ｉａ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、ざらに
、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を設けた構成からなり、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、磁気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った磁気回路を有する磁
界発生装置を目的とし、永久磁石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
湾曲面を形成するするように、平板状の永久！ａ石溝構
成体周囲に、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層配置す
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８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が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
配置等を適宜泗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にて連結した構成がらなり、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＠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
点がおり、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．Ｉｔ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
を用いるのもよい。

ざらに、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２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１５．１６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＠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、　１８ｂ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、複数個のブロック状
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を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２個数などに応じた形状を適宜選定す
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図の底面図に
示す如く、８角形の平面部２１と平面部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、０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、空隙内の磁界均
一度を向上させる構成とするのもよい。

この発明の磁界発生装置に用いる永久磁石は、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、先に出願人が提案（特願昭５７−１４５０７
２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２５Ｍ
ＧＯａ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〈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−８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３
３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を形成しである。

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３１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、その水平レベルおるいは下側の
板状継鉄３２どの対向距離を調整できる構成であり、ざ
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４
１．５１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である。

また、永久磁石構成体４０．５０は、ブロック状の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、５
０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個の台形状
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ＷＲ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７２が、嵌へ量調整可能に円板継鉄３８．
３９の孔部周囲に着設しである。

板状継鉄３１，３２のテーパー状孔部７０．７１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設百しである。

また、磁界の均一度２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３８，３９を水平方向に押圧微動させて行なった
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４４，５４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４
０．５０から発生する磁束は、磁極片４５．５５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、５
０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３５ＭＧＯｅの特性を有する「ｅ−Ｂ−Ｒ
系永久磁石を用い、磁極片の対向距離として、５７０ｍ
ｍを設定して組立を行なったところ、空隙中央部での磁
界強度は１．５ｋＧであり、３００ｍｍｏｓｖ内で、４
０　ｐｐｍ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トンであった。

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−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。

ざらに、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Φ２とを測定し、磁束利用率（Φ１／の２
Ｘ１００％）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
磁気効率が高いでことが分る。

【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８−８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（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おる。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・・・櫟状継鉄、４５．５５・・・磁極片、
４６、５６・・・突起部、６０・・・空隙、７０、７１
・・・テーパー状孔部、７２・・・磁界調整材。出願人　　住友特殊金属株式会社ｊｆｓ１図（Ａ）久住第２図第３図石第４図弗５図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）

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。