JPS63229704A - 多層渦電流型強磁場発生装置 - Google Patents

多層渦電流型強磁場発生装置

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JPS63229704A
JPS63229704A JP62062708A JP6270887A JPS63229704A JP S63229704 A JPS63229704 A JP S63229704A JP 62062708 A JP62062708 A JP 62062708A JP 6270887 A JP6270887 A JP 6270887A JP S63229704 A JPS63229704 A JP S63229704A
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Sotofumi Yamada
外史 山田
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    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/202Electromagnets for high magnetic field strength
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、磁気物性等の磁気工学研究、パワーマグネテ
ィックス、バイオマグネティックス、核融合等に用いる
強磁場発生装置、特に、多層の導電体にそれぞれ生ずる
渦電流を集中させ、強磁場を収束的に連続して発生させ
る多層渦電流型強磁場発生装置に関するものである。
(従来の技術)      ゛ 一般に、この種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。
しかして、従来のこの種強磁場発生装置を分類すると、
クネール法、[縮性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、ハイブリッ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
極めて短時間であったり、極低温装置や巨大な電源設備
を必要としたりするうえに、パルス磁場もしくは直流磁
場しか発生させ得す、交流強磁場を連続して発生させ得
るものがない、という問題があった。
本発明者らは、従来のこの種強磁場発生装置の上述した
問題を解決して、交流強磁場を連続して発生させ得るよ
うにするために、さきに、特願昭61−228.459
号明細書により、導電体内に生ずる渦電流を利用した渦
電流型交流強磁場発生装置を提案した。すなわち、電磁
石を構成するコイルが形成する交流磁場内に配置した導
電体内に生ずる渦電流の作用により発生する反磁場によ
って電磁石の交流磁場を打消して、導電体に設けた空所
内にその交流磁場を収束し、磁束密度を極度に増大させ
て集中的に交流強磁場を発生させる、という動作原理に
従い、第7図あるいは第8図に示す構成配置の交流強磁
場発生装置を提案した。
第7図に示す交流強磁場発生装置は、2個のコイル14
aと14bとの間に、微細スリット2をなす2枚の導体
板1aと1bとを配置してコイル14a、 14bに交
流電圧を印加し、上述した動作原理によりスリット2内
に交流磁束が収束されて磁束密度が高くなり、交流強磁
場が発生するようにしたものである。
また、第8図に示す交流強磁場発生装置は、単一のコイ
ル14の内側に、中心部のホール3まで半径方向にスリ
ット2を切込んだ単一の導体円板1を配置してコイル1
に交流電圧を印加し、同じく上述の動作原理によりホー
ル3に交流磁束を収束して交流強磁場が発生するように
したものである。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述した従来提案の渦電流型交流強磁場
発生装置においては、収束すべき磁束に漏れが多く、そ
の結果、スリット2あるいはホール3に収束し得る交流
磁束の密度を期待値まで増大させるのが困難であり、効
率よく小電力で交流強磁場を発生させ得ない、という問
題点があった。
すなわち、第7図に示した交流強磁場発生装置による磁
束収束の状態を等ベクトルポテンシャル線で示すと第9
図のようになり、また、実験により描いた磁束線図は第
10図に示すようになり、第7図示の構成配置では漏れ
磁束が多く、その結果、スリット2内に収束される交流
磁束が少なくなることを示している。
一方、第8図に示した交流強磁場発生装置による磁束収
束の状態を等ベクトルポテンシャル線で示すと第11図
のようになり、上述と同様に、漏れ磁束が多く、したが
って、ホール3内の交流磁束密度を充分高くすることが
困難であることを示している。
(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、コイ
ルに交流通電したときに導電体に生ずる渦電流をホール
周辺に集中させ、交流磁束収束の漏れが少なくなって効
率よ(交流磁束密度を増大させ得るように構成配置した
渦電流型磁場発生装置を提供することにあり、交流強磁
場のみならず、パルス強磁場をも発生させ得るように性
能を飛躍的に向上させることにある。
すなわち、本発明多層渦電流型強磁場発生装置は、同心
円状に配置した多層の円筒状導体にコイルをそれぞれ組
合わせてそれぞれに生じた渦電流の流れを、スリットに
沿い、共通に設けた板状導体の中央に位置する空所の周
囲に集中させ、その中央空所に効率よく磁束を収束する
ようにしたものであり、中心に空所を有する平板部の上
下両面に複数個の円筒部を上下対称の同心円状に設ける
とともに前記平板部および各前記円筒部を通じて前記空
所に達する半径方向の切込みを設けた導電体と当該導電
体における各前記円筒部の外周面に沿ってそれぞれ配置
した複数個の励磁コイルとを備えることにより、各前記
励磁コイルに通電したときに各前記円筒部の導電体にそ
れぞれ生ずる渦電流が前記平板部の導電体に流れて前記
空所の周囲に集中し、当該空所に収束した磁場が発生す
るようにしたことを特徴とするものである。
(作 用) したがって、本発明によれば、渦電流の作用による磁束
収束を、漏れを少なくして、効率よく行なうことができ
、収束磁束密度を任意に増大させることができ、したが
って、物性定数の測定、新素材の開発、バイオマグネテ
ィックスの研究などに必要な任意の磁場強度を存する交
流強磁場乃至パルス強磁場を容易に発生させることが可
能となる。
(実施例) 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
まず、本発明多層渦電流型強磁場発生装置の基本的構成
の例を第1図に示す。図示の構成例は、円板状とするの
が好適な例えば厚さ10+wmとした例えば銅からなる
導電体平板1の中央部に例えば直径5mmのホール3を
設けるとともに、その導電体平板1の上下両面に上下対
称に例えば銅からなる導電体円筒4a、 5a、 6a
および4b、 5b、 6bを好ましくはほぼ等間隔の
同心円状に設けて一体に構成し、かかる構造の導電体全
体を通じて中央部のホール3に達する半径方向のスリッ
ト2を切込んである。
かかる構成の導電体における各導電体円筒4a、 5a
6aおよび4b、 5b、 6bの外周面に沿い、円筒
状の励磁コイル7a、 8a、 9aおよび7b、 8
b、 9bをそれぞれ組合わせ配置してそれらの励磁コ
イルに所要周波数の交流電圧を印加し、つぎのように、
多層の渦電流により交流強磁場を発生させる。
すなわち、第11図示の構成配置の横断面B−Bおよび
縦断面A−Aをそれぞれ模式的に表わした第4図および
第5図に示すように、各導電体円筒4a+b、 5a+
tl+ 6a、bにそれぞれ外接する励磁コイル7a、
b+ 8a、b、 9a+bに交流電圧を印加すると、
各導電体円筒4aJ+ 58+b+ 6a、bにはそれ
ぞれ渦電流10a、b、 lla、b、 12a、bが
発生して例えば図示のように流れるが、図示の導電体全
体を通じて形成しである半径方向のスリット2に阻まれ
て、共通に接続されている導電体平板1に流れ込み、ス
リット2に沿って中央部のホール3の周囲に集中して流
れることになる。その結果、ホール3の周囲に集中した
各層からの渦電流10a、b、 lla、b、 12a
、bによる誘起磁束がすべてホール3の空所を通過する
ことになり、ホール3の空所内における磁束密度が著し
く増大して任意所望の強度の交流磁場を発生させること
になる。
第1図示の構成による上述のような多層渦電流の作用に
よって収束的に発生した交流強磁場における交流磁束の
収束状態を等ベクトルポテンシャル線図にして第6図に
示す。本発明装置における第6図示の等ベクトルポテン
シャル線図は、第9図および第11図にそれぞれ示した
従来提案装置における等ベクトルポテンシャル線図と対
比すれば明らかなように、中央部のホール3に等ベクト
ルポテンシャル線13が極めて高い密度で収束され、従
来に比して漏洩磁束が格段に少な(、極度の交流強磁場
が発生している状態をよく表わしている。
なお、第1図示の基本的構成例においては各導電体円筒
に共通に接続した導電体平板1を円板状にしたが、例え
ば第7図示の従来提案装置と同様に正方形等の任意の多
角形状にすることができ、それに伴って励磁コイルも適
切な形状にすることができる。また、第1図示の構成例
では各導電体円筒と各励磁コイルとの組合わせを同じ高
さで等間隔にしたが、各組の高さを順次に異ならせて交
流磁束の収束密度を一層増大させるようにすることもで
きる。
さらに、第1図示の構成例における最外周の組の、もし
くは、単一組のみ設けたときの導電体円筒6a、 6b
および励磁コイル9a、 bは、第2図もしくは第3図
に示すように、導電体円筒6a、 6bに比して外側の
励磁コイル9a、 bの高さを低くするとともに厚さを
増大させ、漏洩磁束をさらに減らして交流磁束の磁束密
度をさらに増大させるようにすることもできる。
なお、以上の説明においては、専ら交流強磁場を連続的
に発生させる場合の例について本発明装置の構成および
作用を述べたが、例えば、交流電圧の一方の極性部分の
みにより励磁するなどすれば、パルス強磁場を連続的に
発生させるようにすることもできる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、励磁
コイルにより導体板に生じた渦電流を導体板の空所に集
中させて交流磁束を収束することにより交流強磁場を発
生させた従来提案装置における磁束漏洩、したがって、
発生磁場強度不足の問題点を解決し、導電体円筒と励磁
コイルとの組数を増大させれば、任意所望強度の強磁場
を効率よく発生させ得る、という格別の効果を挙げるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明多層渦電流型強磁場発生装置の基本的構
成例を一部破断して示す斜視図、第2図および第3図は
同じく本発明装置の他の構成例をそれぞれ一部破断して
示す斜視図、第4図および第5図は同じく本発明装置の
基本的構成例における強磁場発生の動作原理をそれぞれ
模式的に示す横断面図および縦断面図、第6図は同じく
本発明装置の基本的構成例における強磁場発生の態様を
示す等ベクトルポテンシャル線図、 第7図および第8図は従来提案装置の構成例をそれぞれ
一部破断して示す斜視図、 第9図および第10図は同じ〈従来提案装置の第7図示
の構成例における強磁場発生の態様をそれぞれ示す等ベ
クトルポテンシャル線図および磁束線図、 第11図は同じ〈従来提案装置の第8図示の構成例にお
ける強磁場発生の態様を示す等ベクトルポテンシャル線
図である。 1・・・導電体円板     1a、、 lb・・・導
体板2・・・スリット(切込み) 3・・・ホール(空
所)4+ 4a、 4b、 5+ 5a+ 5b、 6
+ 6at 6b −・・導電体円筒7、7a、 7b
、 8.8a、 8b、 9.9a、 9b、 14.
14a、 14b・・・励磁コイル 10+ 10a、 tob、 IL lla、 llb
、 12+ 12a、 12b’−・渦電流 13・・・等ベクトルポテンシャル線 特許出願人 金 沢 大 学 長 第2図 a 第3図 第4図 第6図 第7図 第8図 手   続  補   正   書 昭和62年 4月24日 特許庁長官  黒  1) 明  誰  殿1、事件の
表示 昭和62年特許願第62708号 2、発明の名称 多層渦電流型強磁場発生装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 金  沢  大  学  長 4、代理人 1、明細書第5頁第15行の「構成配置した」を「構成
配置して室温の常電導状態にて容易に交流強磁場が得ら
れるようにした」に訂正する。 2、図面中、第5図を別紙訂正図のとおりに訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、中心に空所を有する平板部の上下両面に複数個の円
    筒部を上下対称の同心円状に設けるとともに前記平板部
    および各前記円筒部を通じて前記空所に達する半径方向
    の切込みを設けた導電体と当該導電体における各前記円
    筒部の外周面に沿ってそれぞれ配置した複数個の励磁コ
    イルとを備えることにより、各前記励磁コイルに通電し
    たときに各前記円筒部の導電体にそれぞれ生ずる渦電流
    が前記平板部の導電体に流れて前記空所の周囲に集中し
    、当該空所に収束した磁場が発生するようにしたことを
    特徴とする多層渦電流型強磁場発生装置。
JP62062708A 1987-03-19 1987-03-19 多層渦電流型強磁場発生装置 Granted JPS63229704A (ja)

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