JP2006128234A

JP2006128234A - Magnetic device

Info

Publication number: JP2006128234A
Application number: JP2004311737A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Kamei; 裕孟亀井
Original assignee: HAMANO LIFE SCIENCE RES FOUNDA; HAMANO LIFE SCIENCE RESEARCH FOUNDATION
Current assignee: HAMANO LIFE SCIENCE RES FOUNDA; HAMANO LIFE SCIENCE RESEARCH FOUNDATION
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic device capable of easily switching an external magnetic field between generation and elimination by rotation of a permanent magnet. <P>SOLUTION: The magnetic device comprises a pair of yokes 2 and 3, a cylindrical permanent magnet 1 arranged rotatably between the yokes 2 and 3, a connection magnetic body 5 which connects between the yokes 2 and 3 and has a Curie temperature lower than a magnet usage temperature, and a Peltier element 6 to change the temperature of connection magnetic body 5 to or above the Curie temperature or to or below it. A heat insulating sheet 7 can be provided between the yokes 2 and 3 and the magnetic body 5. To switch the external magnetic field of the magnetic device between generation and elimination, the temperature of connection magnetic body 5 is lowered to the Curie temperature or below so that the permanent magnet 1 is rotated to a prescribed position. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、永久磁石を用いて容易に磁場の発生または除去を行うことができる磁気装置に関する。 The present invention relates to a magnetic device that can easily generate or remove a magnetic field using a permanent magnet.

磁気装置によって必要なときにだけ磁場を発生できれば、強磁性体の吸引等による事故の発生を大幅に軽減でき、安全性が高くなる。必要時のみ磁場を容易に発生する磁気装置としては、例えば電磁石およびマグネットチャックなどで利用されている永久磁石を利用したものがある。電磁石は通常大きな電源が必要であり、ランニングコストが高くなるとともに大容量電源設備のない場所では高磁場を発生することができない。また、通常の永久磁石を回転させて外部磁場を発生させる磁気装置では、永久磁石を回転させるためのトルクが磁束密度の２乗に比例するため、強磁場の発生は困難である。 If a magnetic field can be generated only when necessary by a magnetic device, the occurrence of an accident due to attraction of a ferromagnetic material or the like can be greatly reduced, and safety is increased. As a magnetic device that easily generates a magnetic field only when necessary, there is a device that uses a permanent magnet used in, for example, an electromagnet and a magnet chuck. An electromagnet usually requires a large power source, which increases the running cost and cannot generate a high magnetic field in a place without a large-capacity power supply facility. Further, in a magnetic device that generates an external magnetic field by rotating a normal permanent magnet, it is difficult to generate a strong magnetic field because the torque for rotating the permanent magnet is proportional to the square of the magnetic flux density.

磁場を利用する技術の一つとして、磁気共鳴撮像技術がある。磁気共鳴撮像技術は単に医学・医療分野だけでなく、鉱工業、農水産畜産工業、土木建築工業等広範な分野で、これまでにない確かな情報が得られる非破壊検査技術としての可能性が示されている。しかし、現在、利用されている磁気共鳴撮像装置は大型の磁石を用いた据え付け型の装置であり、製造現場等におけるその場測定を行うことは困難である。また、通常の磁気共鳴撮像装置のように常時磁場を発生している磁石を用いた場合には、製造現場等に存在する強磁性体の器物が磁石に吸引され事故につながるおそれがある。 One technique that uses a magnetic field is a magnetic resonance imaging technique. Magnetic resonance imaging technology is not only a medical / medical field, but also has a wide range of fields such as mining, agriculture, fisheries and livestock industry, civil engineering and construction industry. Has been. However, the currently used magnetic resonance imaging apparatus is a stationary apparatus using a large magnet, and it is difficult to perform in-situ measurement at a manufacturing site or the like. Further, when a magnet that constantly generates a magnetic field is used as in a normal magnetic resonance imaging apparatus, there is a risk that a ferromagnetic object existing at a manufacturing site or the like is attracted by the magnet and may cause an accident.

そこで、測定時のみ磁場を発生する磁石を用いれば、強磁性体吸引事故発生の確率を大幅に小さくすることができる。磁石として常電導磁石を用いるのも一つの方法であるが、これは大電力が必要であり、大電力電源を用いることが容易でないフィールドワーク等には適さない。一方、所謂マグネットチャックのように、永久磁石を用い、磁石の回転等によって外部磁場をオン／オフできる磁気装置を用いれば、膨大な励磁のための電力を必要とせずに、測定時のみ磁場を発生できるので安全性の高い測定が可能となる。 Therefore, if a magnet that generates a magnetic field only at the time of measurement is used, the probability of occurrence of a ferromagnetic attracting accident can be greatly reduced. One method is to use a normal conducting magnet as the magnet, but this requires a large amount of power and is not suitable for field work where it is not easy to use a large power source. On the other hand, if a magnetic device that uses a permanent magnet and can turn on / off an external magnetic field by rotating the magnet, such as a so-called magnet chuck, the magnetic field can be applied only during measurement without requiring enormous excitation power. Since it can be generated, highly safe measurement is possible.

磁気共鳴の信号検出感度は原理的には使用する静磁場の磁束密度の２乗に比例し、信号検出系の雑音等を考慮すると磁束密度に比例ないし７／４乗に比例する。従って、高い信号検出感度を得るためには、できるだけ磁束密度の高い磁場を用いる必要が生じる。磁石の回転等によって外部磁場をオン／オフできる磁気装置で、外部磁場の磁束密度を大きくするためには、回転させる永久磁石として、できるだけ磁束密度の高い永久磁石を用いればよい。外部磁場をオン／オフするために必要な永久磁石を回転させるためのトルクは永久磁石の磁束密度の２乗に比例するので、高い磁束密度の外部磁場を発生させようとすると、トルクは非常に大きくなり、実用的でなくなる。 In principle, the signal detection sensitivity of magnetic resonance is proportional to the square of the magnetic flux density of the static magnetic field to be used, and is proportional to the magnetic flux density or proportional to the 7 / 4th power in consideration of noise of the signal detection system. Therefore, in order to obtain high signal detection sensitivity, it is necessary to use a magnetic field having as high a magnetic flux density as possible. In order to increase the magnetic flux density of the external magnetic field with a magnetic device that can turn on / off the external magnetic field by rotating the magnet or the like, a permanent magnet having as high a magnetic flux density as possible may be used as the permanent magnet to be rotated. The torque required to rotate the permanent magnet required to turn on / off the external magnetic field is proportional to the square of the magnetic flux density of the permanent magnet. Therefore, if an external magnetic field having a high magnetic flux density is to be generated, the torque is very high. Grows and becomes impractical.

従って本発明の目的は、永久磁石の回転によって外部磁場を容易に発生または除去に切り換えることができる磁気装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic device that can easily switch to generation or removal of an external magnetic field by rotation of a permanent magnet.

上記目的は、一対のヨークと、前記ヨーク間に回転可能に配置された永久磁石と、前記ヨーク間を連結する磁石使用温度よりも低いキュリー温度を持つ磁性体とを備えた磁気装置により、達成される。
ここで、前記磁性体の温度を制御する温度制御装置を備えることができる。しかし温度制御装置を備えないで、例えば冷蔵庫、冷水等の冷却手段を用いて他所でキュリー温度以下に冷却した前記磁性体を付着させることでもよいし、予め付着させておいた前記磁性体を冷水、氷、ドライアイス等の冷媒を用いてキュリー温度以下に冷却してもよい。磁石使用温度が室温以上の場合には空冷を利用することもできる。この場合に冷却フィンを利用することもできる。温度を上げる場合も同様に前記磁性体を他所で、または磁気装置に付着した状態で加熱して行うことができる。 The above object is achieved by a magnetic device comprising a pair of yokes, a permanent magnet rotatably arranged between the yokes, and a magnetic material having a Curie temperature lower than the magnet operating temperature for connecting the yokes. Is done.
Here, a temperature control device for controlling the temperature of the magnetic body can be provided. However, without providing a temperature control device, for example, the magnetic material cooled to a Curie temperature or lower elsewhere may be attached using a cooling means such as a refrigerator or cold water, or the magnetic material previously attached may be cooled with cold water. Alternatively, it may be cooled below the Curie temperature using a refrigerant such as ice or dry ice. Air cooling can also be used when the magnet operating temperature is room temperature or higher. In this case, a cooling fin can also be used. Similarly, the temperature can be increased by heating the magnetic material in another place or in a state where it is attached to the magnetic device.

前記温度制御装置は前記磁性体に接触配置されたペルチエ素子を含むことができ、また前記磁性体内部に設けられた流体の流路を含むことができる。前記磁性体は前記ヨークを固定する支持体の一部として設けることができる。また、前記ヨークと前記磁性体との間に断熱シートまたは空隙を設けることができる。さらに、前記ヨークの互いに対向する側面にそれぞれポールピースを設けることができる。 The temperature control device may include a Peltier element disposed in contact with the magnetic body, and may include a fluid flow path provided inside the magnetic body. The magnetic body can be provided as a part of a support for fixing the yoke. Further, a heat insulating sheet or a gap can be provided between the yoke and the magnetic body. Furthermore, pole pieces can be provided on the side surfaces of the yoke facing each other.

本発明に係る磁気装置の使用方法は、前記磁気装置による外部磁場を発生または除去に切り換える際に、前記磁性体の温度を前記キュリー温度以下にして前記永久磁石を所定位置へ回転する。そして前記永久磁石の所定位置への回転が終了した後は、前記磁性体を前記キュリー温度以上とするものである。 In the method of using the magnetic device according to the present invention, when switching to generation or removal of an external magnetic field by the magnetic device, the temperature of the magnetic body is set to be equal to or lower than the Curie temperature and the permanent magnet is rotated to a predetermined position. And after the rotation to the predetermined position of the said permanent magnet is complete | finished, the said magnetic body shall be more than the said Curie temperature.

本発明によれば、永久磁石の回転によって外部磁場を容易に発生または除去に切り換えることができる磁気装置を得ることができる。すなわち、本発明は、永久磁石を用いて必要時のみ外部磁場を発生する磁気装置であり、永久磁石の回転によって外部磁場を発生または除去する際の永久磁石のトルクを極微小にすることができ、これにより外部磁場の発生または除去に容易に切り換えることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic device capable of easily generating or removing an external magnetic field by rotating a permanent magnet. That is, the present invention is a magnetic device that generates an external magnetic field only when necessary using a permanent magnet, and can minimize the torque of the permanent magnet when generating or removing the external magnetic field by rotating the permanent magnet. Thus, it is possible to easily switch to generation or removal of the external magnetic field.

本発明は、永久磁石を回転可能に挟んで配置された一対のヨーク間を磁石使用温度よりも低いキュリー温度を持つ磁性体で連結し、外部磁場の発生中または除去中は前記磁性体をキュリー温度以上とし、永久磁石の回転によって外部磁場を発生（オン）または除去（オフ）に切り換える際、すなわち外部磁場をオン／オフする時は、前記磁性体をキュリー温度以下とするものである。すなわち、磁石使用温度よりも低いキュリー温度を持つ磁性体（連結磁性体）を一対のヨークの間に跨って設置し、外部磁場のオン／オフ時には前記磁性体をキュリー温度以下にして強磁性あるいはフェリ磁性（以下、強磁性およびフェリ磁性を併せて強磁性という）とし、これにより永久磁石Ｎ極−ヨーク−連結磁性体−ヨーク−永久磁石Ｓ極の強磁性体のみの磁気閉回路を構成する。この状態ではトルクは殆どゼロとなるので容易に永久磁石を回転させることができる。例えば、外部磁場をオフからオンの状態に永久磁石を回転させて、連結磁性体の温度をキュリー温度以上にして、連結磁性体を非強磁性（通常、常磁性）にすることによって、外部磁場を発生することができる。外部磁場をオフにするには、連結磁性体の温度をキュリー温度以下にし、外部磁場をオンからオフの状態に永久磁石を回転させて、連結磁性体の温度をキュリー温度以上にすることによって、外部磁場はほぼゼロに保持される。 According to the present invention, a pair of yokes arranged with a permanent magnet rotatably sandwiched between them is connected by a magnetic material having a Curie temperature lower than the magnet operating temperature, and the magnetic material is curled during generation or removal of an external magnetic field. When the external magnetic field is switched to generation (on) or removal (off) by rotation of the permanent magnet above the temperature, that is, when the external magnetic field is turned on / off, the magnetic material is set to the Curie temperature or less. In other words, a magnetic body (coupled magnetic body) having a Curie temperature lower than the magnet operating temperature is installed across a pair of yokes, and when the external magnetic field is turned on / off, the magnetic body is made ferromagnetic or less Ferrimagnetism (hereinafter, ferromagnetism and ferrimagnetism are collectively referred to as ferromagnetism), thereby forming a magnetic closed circuit including only a ferromagnetic material of permanent magnet N pole-yoke-coupled magnetic body-yoke-permanent magnet S pole. . In this state, since the torque is almost zero, the permanent magnet can be easily rotated. For example, by rotating the permanent magnet from the off-state to the on-state, the temperature of the coupled magnetic body is raised to the Curie temperature or higher, and the coupled magnetic body is made non-ferromagnetic (usually paramagnetic), thereby causing the external magnetic field Can be generated. To turn off the external magnetic field, the temperature of the coupled magnetic body is set to the Curie temperature or less, the permanent magnet is rotated from the on-state to the off state, and the temperature of the coupled magnetic body is set to the Curie temperature or more. The external magnetic field is held almost at zero.

（実施例１）
図１は、本発明に係る磁気装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は外部磁場オフ状態を、（ｂ）は外部磁場オン状態を示す。本実施例は、図示のように、一対のヨーク（強磁性体）２、３と、前記ヨーク間に回転可能に配置された円柱状永久磁石１と、この一対のヨークを固定するための非磁性の支持体４と、一対のヨーク間を連結するキュリー温度Ｔｃが磁石使用温度よりも低い強磁性体（連結磁性体）５と、連結磁性体５をキュリー温度Ｔｃ以上または以下にするための温度制御装置としてのペルチエ素子６と、ヨーク２、３と連結磁性体５間に配置された断熱シート７とを備える。
連結磁性体５のキュリー温度Ｔｃは、常磁性である使用温度からＴｃ以下の強磁性に冷却する際の効率および速度を考慮すると、使用温度の僅かに下（近傍）にＴｃがある方が有利である。例えば、実際に使用する部屋の空調の温度安定度等を考慮すると、Ｔｃは使用温度の１〜５℃程度下であることが好ましい。しかし、効率を無視すればＴｃは使用温度の近傍である必要はない。磁石使用温度は、永久磁石およびヨークの材料のＴｃ以下であれば特に制限はない。連結磁性体５の材料としては、磁石使用温度が室温（２３℃）の場合，例えば、純金属としてはガドリニウム（Ｔｃ＝２０℃）を用いることができる。またフェライトは様々なＴｃのものが作成可能であり、これを用いることもできる。
ここで断熱シート７は単なる空隙でもよい。また、円柱状永久磁石１は回転つまみ８を備える。本実施例では永久磁石１を円柱状としたが、回転可能な形状であればこれに限定されない。 Example 1
1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a magnetic device according to the present invention, where FIG. 1A shows an external magnetic field OFF state, and FIG. 1B shows an external magnetic field ON state. In this embodiment, as shown in the figure, a pair of yokes (ferromagnetic bodies) 2 and 3, a columnar permanent magnet 1 rotatably arranged between the yokes, and a non-fixing means for fixing the pair of yokes. A magnetic support 4, a ferromagnetic body (connected magnetic body) 5 having a Curie temperature Tc connecting the pair of yokes lower than the magnet operating temperature, and a temperature for setting the connected magnetic body 5 to be equal to or higher than the Curie temperature Tc. A Peltier element 6 as a temperature control device and a heat insulating sheet 7 disposed between the yokes 2 and 3 and the connecting magnetic body 5 are provided.
The Curie temperature Tc of the coupled magnetic body 5 is advantageous when Tc is slightly below (near) the use temperature in consideration of the efficiency and speed when cooling from the use temperature that is paramagnetic to the ferromagnetism of Tc or less. It is. For example, considering the temperature stability of the air conditioning in the room actually used, Tc is preferably about 1 to 5 ° C. below the operating temperature. However, if efficiency is ignored, Tc does not have to be near the operating temperature. The magnet operating temperature is not particularly limited as long as it is equal to or lower than Tc of the material of the permanent magnet and the yoke. As the material of the coupling magnetic body 5, for example, gadolinium (Tc = 20 ° C.) can be used as a pure metal when the magnet operating temperature is room temperature (23 ° C.). In addition, ferrites having various Tc can be prepared, and these can also be used.
Here, the heat insulating sheet 7 may be a simple gap. The cylindrical permanent magnet 1 includes a rotary knob 8. In the present embodiment, the permanent magnet 1 has a cylindrical shape, but is not limited to this as long as it has a rotatable shape.

円柱状永久磁石１は円柱軸に対して垂直方向に磁化されており、その周囲には一対のヨーク２、３が取り囲んでいる。一対のヨーク２、３は非磁性の支持体４によって互いに固定されている。この永久磁石１を回転させることによって、外部磁場を発生させたり、除去させたりすることができる。図１（ａ）に示すように、永久磁石１の磁力線の方向をヨークに対して平行にする（θ＝０°）と、磁力線は永久磁石１のＮ極−ヨーク２、３−永久磁石１のＳ極と走り、閉回路を形成するため、磁力線は外部に漏れず、外部磁場はゼロとなる。一方、図１（ｂ）に示すように、回転つまみ８を回して永久磁石１を９０°回転させると（θ＝９０°）、磁力線は永久磁石１のＮ極−ヨーク２−ヨーク外空間−ヨーク３−永久磁石１のＳ極と走り、外部磁場が発生する。ここで、θは、ヨークとヨークの間の中心を通る線と、永久磁石のＮ極とＳ極とを結ぶ線がなす角である。 The cylindrical permanent magnet 1 is magnetized in a direction perpendicular to the cylinder axis, and a pair of yokes 2 and 3 surround it. The pair of yokes 2 and 3 are fixed to each other by a nonmagnetic support 4. By rotating the permanent magnet 1, an external magnetic field can be generated or removed. As shown in FIG. 1A, when the direction of the magnetic force line of the permanent magnet 1 is parallel to the yoke (θ = 0 °), the magnetic force line is N pole-yoke 2 of the permanent magnet 1, 3-permanent magnet 1. The magnetic field lines do not leak to the outside, and the external magnetic field becomes zero. On the other hand, as shown in FIG. 1B, when the rotary knob 8 is turned to rotate the permanent magnet 1 by 90 ° (θ = 90 °), the magnetic field lines are the N pole of the permanent magnet 1 -the yoke 2 -the space outside the yoke- Yoke 3 runs along with the south pole of the permanent magnet 1 to generate an external magnetic field. Here, θ is an angle formed by a line passing through the center between the yokes and a line connecting the N pole and the S pole of the permanent magnet.

この外部磁場を種々の目的、例えば磁気共鳴撮像法に利用することができる。発生する外部磁場の磁束密度を大きくするためには永久磁石の磁束密度を大きくすればよい。ところが、永久磁石を回転するためのトルクは磁束密度の２乗に比例するので、強磁場を発生しようとすると、トルクは非常に大きくなり、外部磁場のオン／オフを行うことは困難になる。ここで、一対のヨーク間を連結磁性体５（強磁性体）でつなぐと、永久磁石１の回転つまみ８を回す段階で、永久磁石１のＮ極−ヨーク２−連結磁性体５−ヨーク３−永久磁石１のＳ極の磁気閉回路が形成されるので、永久磁石１の回転のためのトルクは殆どゼロとなる。すなわち永久磁石１を容易に回転させることができる。 This external magnetic field can be used for various purposes such as magnetic resonance imaging. In order to increase the magnetic flux density of the generated external magnetic field, the magnetic flux density of the permanent magnet may be increased. However, since the torque for rotating the permanent magnet is proportional to the square of the magnetic flux density, when attempting to generate a strong magnetic field, the torque becomes very large and it is difficult to turn on / off the external magnetic field. Here, when the pair of yokes are connected by the connecting magnetic body 5 (ferromagnetic body), the N pole of the permanent magnet 1 -the yoke 2 -the connecting magnetic body 5 -the yoke 3 when the rotary knob 8 of the permanent magnet 1 is turned. -Since the magnetic closed circuit of the S pole of the permanent magnet 1 is formed, the torque for the rotation of the permanent magnet 1 is almost zero. That is, the permanent magnet 1 can be easily rotated.

しかし、この状態では外部磁場は発生しない。そこで、連結磁性体５としてキュリー温度Ｔｃが磁石使用温度よりやや低い強磁性体を使用すると、磁石使用温度では連結磁性体は非強磁性になっているので、上記のようにθ＝９０°のとき外部磁場を発生することができる。外部磁場オン／オフのため永久磁石１を回転させるときには、連結磁性体５の温度をキュリー温度Ｔｃ以下に冷却し、これを強磁性とすることによって、トルクを殆どゼロにできるので、永久磁石を容易に回転させることができる。永久磁石１の回転方向を逆向きとする場合も同様である。 However, no external magnetic field is generated in this state. Therefore, if a ferromagnetic material having a Curie temperature Tc slightly lower than the magnet operating temperature is used as the connecting magnetic material 5, the connecting magnetic material is non-ferromagnetic at the magnet operating temperature, so that θ = 90 ° as described above. Sometimes an external magnetic field can be generated. When rotating the permanent magnet 1 to turn on / off the external magnetic field, the temperature of the coupled magnetic body 5 is cooled to the Curie temperature Tc or less and is made ferromagnetic so that the torque can be made almost zero. Can be rotated easily. The same applies when the rotation direction of the permanent magnet 1 is reversed.

本実施例では連結磁性体５の冷却をペルチエ素子６によって行う例を示す。ペルチエ素子６を連結磁性体５に熱接触させておき、ペルチエ素子６に電流を流すことによって、連結磁性体をＴｃ以下の温度に冷却する。この状態では永久磁石１をトルクが殆どゼロで回転させることができる。回転が終了した時点で、冷却を停止すれば、連結磁性体５の温度はＴｃ以上になり、非強磁性に戻る。永久磁石１の回転状態によって、θ＝０°のときには外部磁場オフ、θ＝９０°のときには外部磁場オンの状態になる。 In the present embodiment, an example in which the coupled magnetic body 5 is cooled by the Peltier element 6 will be described. The Peltier element 6 is brought into thermal contact with the coupling magnetic body 5 and a current is passed through the Peltier element 6 to cool the coupling magnetic body to a temperature of Tc or less. In this state, the permanent magnet 1 can be rotated with almost zero torque. If the cooling is stopped when the rotation is finished, the temperature of the coupled magnetic body 5 becomes Tc or higher and returns to non-ferromagnetic. Depending on the rotation state of the permanent magnet 1, the external magnetic field is turned off when θ = 0 °, and the external magnetic field is turned on when θ = 90 °.

連結磁性体５を冷却状態から急速に磁石使用温度に戻すには、永久磁石１を回転後、ペルチエ素子６に流す電流の極性を反転させ連結磁性体５を磁石使用温度まで加熱すればよい。連結磁性体５は本実施例のようにヨークの外部磁場を利用しない側（図１の装置下側）に設置することもできるし、利用側面（図１の装置上側）に設置してもよいし、あるいは不利用側面と利用側面の双方に設置することもできる。また、永久磁石回転軸に垂直な側面でもよい。要は２つのヨークに跨っていれば何れの側面に設置してもよい。 In order to quickly return the coupled magnetic body 5 from the cooled state to the magnet use temperature, after rotating the permanent magnet 1, the polarity of the current passed through the Peltier element 6 is reversed and the coupled magnetic body 5 is heated to the magnet use temperature. The coupling magnetic body 5 can be installed on the side where the external magnetic field of the yoke is not used (the lower side of the apparatus in FIG. 1) as in this embodiment, or can be installed on the usage side (the upper side of the apparatus in FIG. 1). Alternatively, it can be installed on both the non-use side and the use side. Further, it may be a side surface perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet. In short, you may install in any side, as long as it straddles two yokes.

連結磁性体５の冷却は、上記のようなペルチエ素子６等の温度制御装置を用いることなく、様々な方法で行うことができる。簡単には、冷蔵庫、冷水等の冷却手段を用いて他所でＴｃ以下に冷却した連結磁性体を付着させ、強磁性の間に永久磁石を回転させてもよいし、予め付着させておいた連結磁性体を冷水、氷、ドライアイス等の冷媒を用いてＴｃ以下に冷却してもよい。磁石使用温度が室温以上の場合には空冷を利用することもできる。この場合に冷却フィンを利用することもできる。温度を上げる場合も同様に連結磁性体を他所で、または磁気装置に付着した状態で加熱して行うことができる。 The coupled magnetic body 5 can be cooled by various methods without using a temperature control device such as the Peltier element 6 as described above. Simply, a connecting magnetic body cooled to Tc or less elsewhere using a cooling means such as a refrigerator or cold water may be attached, and a permanent magnet may be rotated during ferromagnetism, or a connection previously attached The magnetic material may be cooled to Tc or lower using a refrigerant such as cold water, ice, or dry ice. Air cooling can also be used when the magnet operating temperature is room temperature or higher. In this case, a cooling fin can also be used. Similarly, the temperature can be increased by heating the coupled magnetic body in another place or in a state where it is attached to the magnetic device.

連結磁性体とヨークとの接触面に断熱シート７あるいは僅かな空隙を存在させると連結磁性体５の冷却効率を高くすることができる。しかし、永久磁石１の回転のためのトルクが上昇するので、断熱シートおよび空隙は有効である限りできるだけ薄層とすることが望ましい。 When the heat insulating sheet 7 or a slight gap exists on the contact surface between the coupling magnetic body and the yoke, the cooling efficiency of the coupling magnetic body 5 can be increased. However, since the torque for rotation of the permanent magnet 1 increases, it is desirable to make the heat insulating sheet and the gap as thin as possible as long as they are effective.

（実施例２）
図２は、本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。本図において図１と同じ符号のものは図１と同じものを表す。本実施例が図１の実施例と異なる点は、ペルチエ素子に代えて連結磁性体５の内部に熱媒流体流路９を設けたところにあり、その他は図１の実施例と同様である。これにより、本実施例では、連結磁性体５の冷却、加温は連結磁性体５の内部に設けられた流路９に熱媒を流すことによって行うことができる。この場合、図示はしないがペルチエ素子を連結磁性体５の下部に配置することもできる。外部磁場をオン／オフする際には、連結磁性体５内に冷却された流体を流すことによって、支持体の温度をＴｃ以下にしてほぼトルクゼロで永久磁石１を回転させることができる。外部磁場オンあるいはオフの位置に永久磁石１を設定後は、冷媒の流入を停止させて連結磁性体５を自然加温するか、短時間で使用温度に戻す場合には加温された流体を流せばよい。連結磁性体はヨークの外部磁場を利用しない側に設置することもできるし、利用側面に設置してもよいし、あるいは不利用側面と利用側面の双方に設置することもできる。また、永久磁石回転軸に垂直な側面でもよい。要は２つのヨークに跨っていれば何れの側面に設置してもよい。 (Example 2)
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the magnetic device according to the present invention, and shows an external magnetic field OFF state. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same elements as those in FIG. The present embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that a heat transfer fluid passage 9 is provided in the connecting magnetic body 5 in place of the Peltier element, and the others are the same as the embodiment of FIG. . Thereby, in a present Example, cooling and heating of the connection magnetic body 5 can be performed by flowing a heating medium through the flow path 9 provided in the connection magnetic body 5. In this case, although not shown, the Peltier element can be disposed below the coupling magnetic body 5. When turning on / off the external magnetic field, the permanent magnet 1 can be rotated with substantially zero torque by setting the temperature of the support to Tc or less by flowing a cooled fluid in the coupled magnetic body 5. After setting the permanent magnet 1 at the position where the external magnetic field is on or off, the inflow of the refrigerant is stopped to naturally warm the coupled magnetic body 5, or when returning to the operating temperature in a short time, the heated fluid is used. Just flow away. The coupling magnetic body can be installed on the side where the external magnetic field of the yoke is not used, can be installed on the usage side, or can be installed on both the unused side and the usage side. Further, it may be a side surface perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet. In short, you may install in any side, as long as it straddles two yokes.

連結磁性体とヨークとの接触面に断熱シート７あるいは僅かな空隙を存在させると連結磁性体の冷却効率を高くすることができる。しかし、永久磁石１の回転のためのトルクが上昇するので、断熱シートおよび空隙は有効である限りできるだけ薄層とすることが望ましい。 If the heat insulating sheet 7 or a slight gap exists on the contact surface between the coupling magnetic body and the yoke, the cooling efficiency of the coupling magnetic body can be increased. However, since the torque for rotation of the permanent magnet 1 increases, it is desirable to make the heat insulating sheet and the gap as thin as possible as long as they are effective.

（実施例３）
図３は、本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。本図において図１と同じ符号のものは図１と同じものを表す。本実施例が図１の実施例と異なる点は、円柱状永久磁石１の下側の支持体１０にキュリー温度Ｔｃが磁石使用温度よりも低い強磁性体を使用し、この支持体１０にペルチエ素子１１を配置したところにあり、その他は図１の実施例と同様である。すなわち本実施例は、少なくも支持体の一方あるいはその一部を磁石使用温度よりも僅かに低いキュリー温度Ｔｃの強磁性体を用いるものである。これにより支持体１０は上述の連結磁性体５の機能を有することになる。本実施例では、外部磁場をオン／オフする際には、支持体１０をペルチエ素子１１により冷却して支持体１０の温度をＴｃ以下にする。これによって、ほぼトルクゼロで永久磁石１を回転することができる。外部磁場オンあるいはオフの位置に永久磁石１を設定後は磁石使用温度に戻す。 (Example 3)
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the magnetic device according to the present invention, and shows an external magnetic field OFF state. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same elements as those in FIG. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that a ferromagnetic material having a Curie temperature Tc lower than the magnet operating temperature is used for the lower support 10 of the cylindrical permanent magnet 1, and the Peltier is used for the support 10. The device 11 is located, and the rest is the same as the embodiment of FIG. That is, in this embodiment, at least one or a part of the support is made of a ferromagnetic material having a Curie temperature Tc slightly lower than the magnet use temperature. Thereby, the support body 10 has the function of the above-mentioned coupling magnetic body 5. In this embodiment, when the external magnetic field is turned on / off, the support 10 is cooled by the Peltier element 11 so that the temperature of the support 10 becomes Tc or less. Thereby, the permanent magnet 1 can be rotated with substantially zero torque. After setting the permanent magnet 1 to the position where the external magnetic field is on or off, the temperature is returned to the magnet operating temperature.

支持体１０の冷却はペルチエ素子１１によって行うことができる。ペルチエ素子１１を支持体１０に熱接触させておき、ペルチエ素子１１に電流を流すことによって、支持体１０をＴｃ以下の温度に冷却する。必ずしも支持体全体を冷却する必要はなく、永久磁石１のＮ極−ヨーク２−支持体１０（強磁性）−ヨーク３−永久磁石１のＳ極の磁気閉回路が形成されれば部分冷却でもよい。この状態では永久磁石１をトルクが殆どゼロで回転させることができる。回転が終了した時点で、冷却を停止すれば、支持体の温度はＴｃ以上になり、非強磁性に戻る。永久磁石１の回転状態によって、θ＝０°のときには外部磁場オフ、θ＝９０°のときには外部磁場オンの状態になる。
支持体の冷却は上述のように様々な方法で行うことができる。簡単には、支持体を冷水、氷、ドライアイス等の冷媒を用いてＴｃ以下に冷却してもよい。 The support 10 can be cooled by the Peltier element 11. The Peltier element 11 is kept in thermal contact with the support 10 and a current is passed through the Peltier element 11 to cool the support 10 to a temperature equal to or lower than Tc. It is not always necessary to cool the entire support. If a magnetic closed circuit of the N pole of the permanent magnet 1, the yoke 2, the support 10 (ferromagnetic), the yoke 3 and the permanent magnet 1 is formed, the partial cooling can be used. Good. In this state, the permanent magnet 1 can be rotated with almost zero torque. If the cooling is stopped at the end of the rotation, the temperature of the support becomes Tc or higher and returns to non-ferromagnetic. Depending on the rotation state of the permanent magnet 1, the external magnetic field is turned off when θ = 0 °, and the external magnetic field is turned on when θ = 90 °.
The support can be cooled in various ways as described above. For simplicity, the support may be cooled to Tc or lower using a coolant such as cold water, ice, or dry ice.

支持体を冷却状態から急速に磁石使用温度に戻すには、永久磁石１を回転後、ペルチエ素子１１に流す電流の極性を反転させ支持体１０を磁石使用温度まで加熱すればよい。
強磁性支持体１０は磁場利用上からはヨークの外部磁場不使用側に設置するのが便利であるが、外部磁場利用側に設置することもできるし、不利用側面と利用側面の双方に設置することもできる。
ヨーク２、３と支持体１０との間に断熱シート１２あるいは僅かな空隙を設けると支持体１０の冷却効率を高めることができる。しかし、永久磁石回転のトルクが上昇するので、断熱シートおよび空隙は有効である限りできるだけ薄層とすることが望ましい。 In order to quickly return the support from the cooled state to the magnet use temperature, after rotating the permanent magnet 1, the polarity of the current passed through the Peltier element 11 is reversed and the support 10 is heated to the magnet use temperature.
It is convenient to install the ferromagnetic support 10 on the non-use side of the yoke from the viewpoint of using the magnetic field, but it can be installed on the use side of the external magnetic field or on both the non-use side and the use side. You can also
If the heat insulating sheet 12 or a slight gap is provided between the yokes 2 and 3 and the support 10, the cooling efficiency of the support 10 can be increased. However, since the torque of the permanent magnet rotation increases, it is desirable to make the heat insulating sheet and the gap as thin as possible as long as they are effective.

（実施例４）
図４は、本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。本図において図１および図３と同じ符号のものは図１および図３と同じものを表す。本実施例が図３の実施例と異なる点は、支持体１０の内部に熱媒流体流路１３を設け、ペルチエ素子を省略したところにあり、その他は図３の実施例と同様である。本実施例では、支持体１０の冷却、加温は支持体１０の内部に設けられた流路１３に熱媒を流すことによって行うことができる。 Example 4
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the magnetic device according to the present invention, and shows an external magnetic field OFF state. In this figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 3 represent the same elements as those in FIGS. The present embodiment is different from the embodiment of FIG. 3 in that the heat medium fluid flow path 13 is provided inside the support 10 and the Peltier element is omitted, and the rest is the same as the embodiment of FIG. In the present embodiment, the cooling and heating of the support 10 can be performed by flowing a heat medium through the flow path 13 provided inside the support 10.

本実施例においては、外部磁場をオン／オフする際には、支持体１０内に冷却された流体を流すことによって、支持体１０の温度をキュリー温度Ｔｃ以下にし、これによりほぼトルクゼロで永久磁石１を回転させることができる。この場合も支持体１０は上述の連結磁性体５の機能を有するものである。外部磁場オンあるいはオフの位置に永久磁石１を設定後は冷媒の流入を停止させて支持体１０を自然加温するか、短時間で使用温度に戻す場合には加温された流体を流せばよい。 In this embodiment, when the external magnetic field is turned on / off, the temperature of the support 10 is made to be equal to or lower than the Curie temperature Tc by flowing a cooled fluid in the support 10, thereby making the permanent magnet almost zero torque. 1 can be rotated. In this case as well, the support 10 has the function of the above-described coupled magnetic body 5. After setting the permanent magnet 1 at the position where the external magnetic field is on or off, the inflow of the refrigerant is stopped and the support 10 is naturally heated, or when returning to the operating temperature in a short time, a heated fluid is flowed. Good.

強磁性支持体１０は磁場利用上からはヨークの外部磁場不使用側に設置するのが便利であるが、外部磁場利用側に設置することもできるし、不利用側面と利用側面の双方に設置することもできる。
ヨーク２、３と支持体１０との間に断熱シート１２あるいは僅かな空隙を設けると支持体１０の冷却効率を高めることができる。しかし、永久磁石回転のトルクが上昇するので、断熱シートおよび空隙は有効である限りできるだけ薄層とすることが望ましい。 It is convenient to install the ferromagnetic support 10 on the non-use side of the yoke from the viewpoint of using the magnetic field, but it can be installed on the use side of the external magnetic field or on both the non-use side and the use side. You can also
If the heat insulating sheet 12 or a slight gap is provided between the yokes 2 and 3 and the support 10, the cooling efficiency of the support 10 can be increased. However, since the torque of the permanent magnet rotation increases, it is desirable to make the heat insulating sheet and the gap as thin as possible as long as they are effective.

（実施例５）
図５は、本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オン状態を示す。本図において図１と同じ符号のものは図１と同じものを表す。本実施例が図１の実施例と異なる点は、一対のヨーク２、３の上方部を伸長し互いに対向する側面にそれぞれポールピース１４を設けたところにあり、その他は図１の実施例と同様である。本実施例は、均一な磁場を発生させるための磁気装置の例である。一対のヨークの対向する側面にそれぞれポールピース１４が設置されているので、磁場オンのときポールピース１４間に均一な磁場を発生させることができる。トルクの微弱化については上述した実施例の場合と同様である。 (Example 5)
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the magnetic device according to the present invention and shows an external magnetic field on state. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same elements as those in FIG. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that the upper portions of the pair of yokes 2 and 3 are extended and pole pieces 14 are provided on the side surfaces facing each other, and the others are the same as the embodiment of FIG. It is the same. The present embodiment is an example of a magnetic device for generating a uniform magnetic field. Since the pole pieces 14 are respectively installed on the opposing side surfaces of the pair of yokes, a uniform magnetic field can be generated between the pole pieces 14 when the magnetic field is on. The torque weakening is the same as in the above-described embodiment.

本発明は、永久磁石を用いて容易に磁場の発生または除去を行うことができる磁気装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。すなわち、磁場を必要とする様々な装置、例えば磁気共鳴分光装置、磁気共鳴撮像装置等に使用することができ、また医学・医療分野、鉱工業、農水産畜産工業、土木建築工業等広範な分野で有用な測定手段となり得る。また、電磁石を利用している様々な分野で電磁石に替わる磁場オン／オフ可能な磁石として使用することができ、大幅な省エネルギー効果をもたらすことが期待される。 The present invention relates to a magnetic device that can easily generate or remove a magnetic field using a permanent magnet, and has industrial applicability. In other words, it can be used in various devices that require a magnetic field, such as magnetic resonance spectrometers, magnetic resonance imaging devices, etc., and in a wide range of fields such as medical / medical fields, mining, agriculture, fisheries, livestock, and civil engineering. It can be a useful measurement means. In addition, it can be used as a magnet that can be turned on and off in place of electromagnets in various fields using electromagnets, and is expected to bring about a significant energy saving effect.

本発明に係る磁気装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は外部磁場オフ状態を、（ｂ）は外部磁場オン状態を示す。It is a figure which shows one Example of the magnetic apparatus based on this invention, (a) shows an external magnetic field OFF state, (b) shows an external magnetic field ON state. 本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。It is a figure which shows the other Example of the magnetic apparatus based on this invention, and shows an external magnetic field OFF state. 本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。It is a figure which shows the other Example of the magnetic apparatus based on this invention, and shows an external magnetic field OFF state. 本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オフ状態を示す。It is a figure which shows the other Example of the magnetic apparatus based on this invention, and shows an external magnetic field OFF state. 本発明に係る磁気装置の他の実施例を示す図であり、外部磁場オン状態を示す。It is a figure which shows the other Example of the magnetic apparatus based on this invention, and shows an external magnetic field ON state.

符号の説明Explanation of symbols

１円柱状永久磁石
２、３ヨーク
４支持体
５連結磁性体
６、１１ペルチエ素子
７、１２断熱シート
８回転つまみ
９、１３流路
１０強磁性支持体
１４ポールピース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical permanent magnet 2, 3 Yoke 4 Support body 5 Connection magnetic body 6, 11 Peltier element 7, 12 Thermal insulation sheet 8 Rotary knob 9, 13 Flow path 10 Ferromagnetic support body 14 Pole piece

Claims

一対のヨークと、前記ヨーク間に回転可能に配置された永久磁石と、前記ヨーク間を連結する磁石使用温度よりも低いキュリー温度を持つ磁性体とを備えたことを特徴とする磁気装置。 A magnetic device comprising: a pair of yokes; a permanent magnet rotatably disposed between the yokes; and a magnetic body having a Curie temperature lower than a magnet operating temperature for connecting the yokes.

前記磁性体の温度を制御する温度制御装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気装置。 The magnetic device according to claim 1, further comprising a temperature control device that controls a temperature of the magnetic body.

前記温度制御装置が前記磁性体に接触配置されたペルチエ素子を含むことを特徴とする請求項２記載の磁気装置。 3. The magnetic device according to claim 2, wherein the temperature control device includes a Peltier element disposed in contact with the magnetic body.

前記温度制御装置が前記磁性体内部に設けられた流体の流路を含むことを特徴とする請求項２または３記載の磁気装置。 4. The magnetic device according to claim 2, wherein the temperature control device includes a fluid flow path provided inside the magnetic body.

前記磁性体が前記ヨークを固定する支持体の一部として設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気装置。 The magnetic device according to claim 1, wherein the magnetic body is provided as a part of a support that fixes the yoke.

前記ヨークと前記磁性体との間に断熱シートまたは空隙が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気装置。 The magnetic device according to claim 1, wherein a heat insulating sheet or a gap is provided between the yoke and the magnetic body.

前記ヨークの互いに対向する側面にそれぞれポールピースが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁気装置。 The magnetic device according to claim 1, wherein pole pieces are provided on side surfaces of the yoke facing each other.

請求項１〜７のいずれかに記載の磁気装置の使用方法であって、前記磁気装置による外部磁場を発生または除去に切り換える際に、前記磁性体の温度を前記キュリー温度以下にして前記永久磁石を所定位置へ回転することを特徴とする磁気装置の使用方法。 The method of using a magnetic device according to any one of claims 1 to 7, wherein when the external magnetic field generated by the magnetic device is switched to generation or removal, the temperature of the magnetic body is set to be equal to or lower than the Curie temperature. A method of using a magnetic device, wherein the magnetic device is rotated to a predetermined position.

前記永久磁石の所定位置への回転が終了した後、前記磁性体を前記キュリー温度以上にすることを特徴とする請求項８記載の磁気装置の使用方法。 9. The method of using a magnetic device according to claim 8, wherein after the rotation of the permanent magnet to a predetermined position is completed, the magnetic body is set to the Curie temperature or higher.