(57)【要約】【課題】エネルギー効率の向上を図ることができる磁界発生装置。【解決手段】磁界発生部４０には、上層コイル群４２が内側コイル４８Ａ、４８Ｂ、中間コイル４８Ｃ及び外側コイル４８Ｄ、４８Ｅによって形成され、中層コイル群４４が内側コイル５０Ａ及び外側コイル５０Ｂによって形成され、下層コイル群４６が内側コイル５２Ａ、５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ及び外側コイル５２Ｄ、５２Ｅによって形成されており、上層コイル群４２、中層コイル群４４、及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ａ、外側コイル５２Ｄの各々に同相の高周波電流が供給され、下層コイル群４６の内側コイル５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ及び外側コイル５２Ｄに逆相の高周波電流が供給される。これにより、磁界発生部４０には、径方向断面内においてハルバッハ磁石配列に近似する磁束が形成されて、磁場を一側に集中できて、磁場を形成するためのエネルギー効率の向上を図れる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が矩形領域の周縁部において該矩形領域と交差する複数の導線を有し、前記導線が所定方向に対で配置されると共に前記導線の複数対が所定方向と交差する交差方向に配置され、前記交差方向に起磁力を発生可能な第１の磁気発生部と、前記導線が前記交差方向に対で配置されると共に前記導線の複数対が前記所定方向に配置され、前記所定方向に起磁力を発生可能な第２の磁気発生部とが、前記所定方向に交互に配列された磁界発生部と、
前記第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部に向く際には、該第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の一側に向き、前記第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部とは反対側に向く際には、該第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の他側に向くように、前記第１の磁気発生部及び第２の磁気発生部の起磁力方向を配列方向に順に異ならせる電流を前記導線の各々に供給する電流供給部と、
を備えた磁界発生装置。
【請求項２】
前記磁界発生部には、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の一側に向けられる際に、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の該第１の磁気発生部とは反対側に、起磁力方向が前記交差方向の他側に向けられる前記第１の磁気発生部がさらに配列されている請求項１に記載の磁界発生装置。
【請求項３】
前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々は、前記対に配置された前記導線の間隔が長さ２ｒとされた３対の導線対が、互いの間隔が長さｒとされて配置されている請求項１又は請求項２に記載の磁界発生装置。
【請求項４】
前記磁界発生部は、前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々において前記交差方向の一側に配置された前記導線の各々により形成された第１の導線群、前記第１の磁気発生部において前記交差方向の中間部に配置された前記導線により形成された第２の導線群、及び前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々において前記交差方向の他側に配置された前記導線により形成された第３の導線群を含み、
前記電流供給部は、前記第１、前記第２及び前記第３の導線群の各々の前記導線に電流を供給する請求項３に記載の磁界発生装置。
【請求項５】
前記第１の導線群及び前記第３の導線群では、隣接する前記矩形領域の間で接するように配置され、各々に逆相とされて電流が供給される２本の前記導線が省かれている請求項４に記載の磁界発生装置。
【請求項６】
前記第１の導線群及び前記第３の導線群では、隣接する前記矩形領域の間で接するように配置され、各々に同相とされて電流が供給される２本の前記導線について、２本の前記導線の一方が省かれ、他方に２倍の電流が供給される請求項４又は請求項５に記載の磁界発生装置。
【請求項７】
前記磁界発生部は、各々に前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部が交互に配列された第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部を備え、前記第１の磁界発生部の前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々が、前記第２の磁界発生部の前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々に対向されて配置され、
前記電流供給部は、前記第１の磁界発生部において、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記第２の磁界発生部側に向き、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部に向く際に、前記第２の磁界発生部において、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記第１の磁界発生部とは反対側に向き、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部とは反対側に向くように前記導線の各々に電流を供給する、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の磁界発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性線材に流れる電流によって磁界を発生させる磁界発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁調理器（ＩＨ調理器）は、コイルに高周波電流を供給して磁場を形成し、この磁場に配置される誘導加熱用器具に電磁誘導による渦電流を生じさせて、誘導加熱用器具を加熱する。特許文献１の誘導加熱調理器には、中央コイルが配置されると共に、中央コイルの周囲に複数の周辺コイルが配置されており、中央コイル及び複数の周辺コイルに高周波電流が供給されることで磁場が形成される。また、特許文献１では、中央コイル及び周辺コイルの上方に載置された誘導加熱調理器具を検出し、上方に誘導加熱用器具が検出された中央コイル、及び周辺コイルに選択的に高周波電流を供給することで、誘導加熱用器具の加熱に寄与しない不要な磁束の発生を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０１２０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、平板状（扁平状）に巻かれたコイルには、該平板状コイルの一方の面側と他方の面側（裏面側）に磁場が発生する。このため、電磁調理器には、コイルの誘導加熱用器具とは反対側（装置裏側）に強磁性材料などを用いた磁気遮蔽部材が配置され、装置裏側に向けて発生する磁束が電磁調理器の内部空間に漏れるのが抑制されている。また、電磁調理器では、磁場を形成するコイルに発熱が生じると共に、磁気遮蔽部材にも発熱が生じる。このため、電磁調理器には、冷却ファンなどの冷却手段が設けられて、コイル及び磁気遮蔽部材の過熱を抑制している。このため、電磁調理器などの磁界発生装置においては、磁場を形成する際のエネルギー効率の向上が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、エネルギー効率の向上を図ることができる磁界発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁界発生装置は、以下の態様を含む。
第１の態様は、各々が矩形領域の周縁部において該矩形領域と交差する複数の導線を有し、前記導線が所定方向に対で配置されると共に前記導線の複数対が所定方向と交差する交差方向に配置され、前記交差方向に起磁力を発生可能な第１の磁気発生部と、前記導線が前記交差方向に対で配置されると共に前記導線の複数対が所定方向に配置され、前記交差方向に起磁力を発生可能な第２の磁気発生部とが、前記所定方向に交互に配列された磁界発生部と、前記第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部に向く際には、該第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の一側に向き、前記第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部とは反対側に向く際には、該第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の他側に向くように、前記第１の磁気発生部及び第２の磁気発生部の起磁力方向を配列方向に順に異ならせる電流を前記導線の各々に供給する電流供給部と、を備える。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様において、前記磁界発生部には、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記交差方向の一側に向けられる際に、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の該第１の磁気発生部とは反対側に、起磁力方向が前記交差方向の他側に向けられる前記第１の磁気発生部がさらに配列されている。
【０００８】
第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々は、前記対に配置された前記導線の間隔が長さ２ｒとされた３対の導線対が、互いの間隔が長さｒとされて配置されている。
【０００９】
この第３の態様においては、前記導線対が、半径がｒとされて前記導線によって形成されたコイルであってもよい。
【００１０】
第４の態様は、第３の態様において、前記磁界発生部は、前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々において前記交差方向の一側に配置された前記導線の各々により形成された第１の導線群、前記第１の磁気発生部において前記交差方向の中間部に配置された前記導線により形成された第２の導線群、及び前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々において前記交差方向の他側に配置された前記導線により形成された第３の導線群を含み、前記電流供給部は、前記第１、前記第２及び前記第３の導線群の各々の前記導線に電流を供給する。
【００１１】
第５の態様は、第４の態様において、前記第１の導線群及び前記第３の導線群では、隣接する前記矩形領域の間で接するように配置され、各々に逆相とされて電流が供給される２本の前記導線が省かれている。
【００１２】
第６の態様は、第４又は第５の態様において、前記第１の導線群及び前記第３の導線群では、隣接する前記矩形領域の間で接するように配置され、各々に同相とされて電流が供給される２本の前記導線について、２本の前記導線の一方が省かれ、他方に２倍の電流が供給される。
【００１３】
第７の態様は、第１から第６の態様の何れかにおいて、前記磁界発生部は、各々に前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部が交互に配列された第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部を備え、前記第１の磁界発生部の前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々が、前記第２の磁界発生部の前記第１の磁気発生部及び前記第２の磁気発生部の各々に対向されて配置され、前記電流供給部は、前記第１の磁界発生部において、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記第２の磁界発生部側に向き、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部に向く際に、前記第２の磁界発生部において、前記第１の磁気発生部の起磁力方向が前記第１の磁界発生部とは反対側に向き、該第１の磁気発生部の両側の前記第２の磁気発生部の各々の起磁力方向が該第１の磁気発生部とは反対側に向くように前記導線の各々に電流を供給する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の態様によれば、磁界発生部によって発生される磁場を第１の磁気発生部及び第２の磁気発生部の配列方向と交差する方向の一側に集中させることができて、磁場を発生する際のエネルギー効率を向上できる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】磁界発生装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、ハルバッハ磁石配列を示す概略構成図、（Ｂ）は、一般的磁石配列を示す概略構成図である。
【図３】（Ａ）は、第１の実施の形態に係る磁界発生部の概略構成図、（Ｂ）は、コイルの一例を示す概略図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は磁石配列において磁石を等価コイルに置き換えた磁気回路図である。
【図５】（Ａ）は、第２の実施の形態に係る磁界発生部の概略構成図、（Ｂ）は、第２の実施の形態に係るコイルユニットを示す概略図、（Ｃ）は（Ｂ）の径方向断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る磁界発生部の主要部を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）は、磁界発生部の主要部を示す図６の径方向に沿った概略断面図、（Ｂ）は、（Ａ）と等価の配列を示す断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る磁界発生部のシミュレーション結果を示す線図である。
【図９】第４の実施の形態に係る磁界発生部の主要部を示す斜視図である。
【図１０】磁界発生部の主要部を示す図９の径方向に沿った概略断面図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る磁界発生部のシミュレーション結果を示す概略図である。
【図１２】第５の実施の形態に係る磁界発生部の主要部を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）は、磁界発生部の主要部を示す図１２の配列方向に沿った概略断面図、（Ｂ）は、（Ａ）と等価の配列を示す断面図である。
【図１４】第６の実施の形態に係る磁界発生部の主要部を示す斜視図である。
【図１５】磁界発生部の主要部を示す図１４の径方向に沿った概略断面図である。
【図１６】第６の実施の形態に係る磁界発生部のシミュレーション結果を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、半径及び直径は導線中心の半径及び直径を示し、導線間の間隔は、導線中心間の間隔を示す。
〔基本構成の説明〕
図２（Ａ）には、ハルバッハ磁石配列１００が示され、図２（Ｂ）には、比較例としての一般的な磁石配列１０２が示されている。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、磁石の配列を直線状に展開した展開図とされている。また、図面では、磁石のＳ極側が網掛けにて示され、着磁方向（磁石内でＳ極からＮ極に向かう方向）が矢印にて示され、磁力線が破線にて示されている。
【００１７】
図２（Ｂ）に示す磁石配列１０２は、電動機（モータ）や発電機などの電気回転機などにおいて、回転軸回りに形成されている。磁石配列１０２では、着磁方向が交互に反対方向に向けられて複数の磁石（永久磁石）１０４が配列されており、配列方向と交差する方向の両側には、Ｎ極とＳ極とが順に配置されている。このため、磁石配列１０２では、磁石１０４の配列方向と交差する方向の両側に磁場（磁界）が形成される。
【００１８】
また、図２（Ａ）に示すように、磁石の配列には、隣接する磁石１０４の間において着磁方向が略π／２（９０度）ずつ変更されたハルバッハ磁石配列１００がある。ハルバッハ磁石配列１００では、着磁方向が配列方向と交差する方向の一側に向けられた磁石１０４Ａに対して、配列方向両側の磁石１０４Ｂ、１０４Ｃの着磁方向が磁石１０４Ａ側に向けられている。また、磁石１０４Ｂ、１０４Ｃの磁石１０４Ａとは反対側に隣接する磁石１０４Ｄ、１０４Ｅは、着磁方向が磁石１０４Ａの着磁方向とは反対方向に向けられている。なお、磁石１０４Ｄの磁石１０４Ｂとは反対側には、着磁方向が磁石１０４Ｂとは反対側に向けられた磁石１０４（磁石１０４Ｃと同様の磁石１０４）が配置され、磁石１０４Ｅの磁石１０４Ｃとは反対側には、着磁方向が磁石１０４Ｃとは反対側に向けられた磁石１０４（磁石１０４Ｂと同様の磁石１０４）が配置される（何れも図示省略）。
【００１９】
これにより、ハルバッハ磁石配列１００では、磁石１０４Ａの着磁方向に、磁石配列１０２に比して強い磁場が形成され、磁石１０４Ａの着磁方向とは反対方向の磁場が磁石配列１０２の磁場に比して弱められる。このようなハルバッハ磁石配列１００に用いられる磁石１０４は、例えば略直方体状（着磁方向に平行な断面の一辺の長さがａの正方形）とされて、緊密に接するように配置されることが好ましい。
【００２０】
図１には、本発明に係る磁界発生装置１０の概略構成が示されている。磁界発生装置１０は、磁界発生部１２及び電流供給部としての電源部１４を備えており、電源部１４は、磁界発生部１２に高周波電流（交流電流）を供給する。なお、電源部１４は、磁界発生部１２に直流電力（直流電流）を給電してもよい。
【００２１】
一般に、一対の導線（電線）又は導線を巻回したコイルに電流を流すことで、一対の導線又はコイルが電磁石として機能し、電磁石は、磁石１０４と同様に磁場を形成できる。ここから、磁界発生部１２は、ハルバッハ磁石配列１００における磁石１０４に替えて、導電性線材（導線）又はコイルによって構成される磁気発生部（第１及び第２の磁気発生部）を用いており、磁界発生部１２は、複数の磁気発生部が配列されて形成され、電源部１４から供給される電力（高周波電流）によってハルバッハ磁石配列１００の磁場に近似した磁場を電気的に形成する。磁界発生装置１０は、電源部１４が所定周波数の高周波電流を磁界発生部１２に供給することで、磁界発生部１２が高周波交番磁界を発生する。これにより、磁界発生装置１０は、電磁調理器などの電磁誘導機器に適用可能となる。
以下には、磁界発生装置１０に適用される磁界発生部１２を詳細に説明する。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
図３（Ａ）には、第１の実施の形態に係る磁界発生部２０の概略構成が示されており、図３（Ｂ）には、磁界発生部２０に用いられる磁気発生部（第１及び第２の磁気発生部）としてのコイルユニット２２が概略図にて示されている。第１の実施の形態において、磁界発生部２０は、磁界発生装置１０に磁界発生部１２として適用される。
【００２３】
図３（Ｂ）に示すように、コイルユニット２２は、コイル２４を備えており、コイル２４は、導電性線材としての導線（電線）２６が螺旋状に巻かれて形成されたソレノイド（ソレノイドコイル）とされている。導線２６は、銅線が用いられてもよく、銅線以外の金属線が用いられてもよい。また、導線２６は、リッツ線が用いられてもよく、特に、電源部１４から高周波電流（周波数が数ｋHz以上の電流）が供給される場合には、リッツ線が用いられることが好ましい。また、導線２６は、裸線であってもよいが、第１の実施の形態では、耐熱性の被覆線が用いられている。さらに、コイル２４は、鉄芯入りであってもよいが、インダクタンスを小さくするために空芯又は芯材として非磁性材が用いられることが好ましく、第１の実施の形態では、空芯としている。
【００２４】
コイル２４は、直径（導線中心の直径）Ｄと軸線方向に沿った長さ（軸線方向両端の導線２６の中心間距離）Ｌとが略同様とされている（Ｄ＝Ｌ）。これにより、コイルユニット２２は、径方向断面が略矩形領域となり、略直方体形状の磁石１０４（図２（Ａ）参照）と置き換え可能になる。コイルユニット２２は、この矩形領域に複数の導線２６が交差すると共に、複数の導線２６が対となって配置される。
【００２５】
コイル２４は、導線２６に電流が流れることで、中空内部を貫通する磁力線（磁束線）が発生して磁石（電磁石）として機能する。また、コイル２４は、導線２６に高周波電流などの交流電流が供給されることで、磁束線の向きが交互に切替わる。図３（Ｂ）には、所定のタイミングにおいてコイル２４内部に生じる起磁力の方向（以下、起磁力方向とする）を矢印にて示しており、コイル２４の起磁力方向が、磁石１０４における着磁方向に相当する。また、図３（Ａ）には、磁界発生部２０がコイルユニット２２の起磁力方向に沿った断面（平面）にて示されている。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、磁界発生部２０には、５つのコイルユニット２２（２２Ａ〜２２Ｅ、５本のコイル２４）が配置されている。コイルユニット２２のうちの配列方向の中央部のコイルユニット２２Ａ、及び両端部のコイルユニット２２Ｄ、２２Ｅは、第１の磁気発生部とされており、コイル２４の軸線方向が配列方向と交差する方向とされている。また、コイルユニット２２Ａの両側のコイルユニット２２Ｂ、２２Ｃは、第２の磁気発生部とされており、コイルユニット２２Ｂ、２２Ｃは、コイル２４の軸線方向が配列方向と同様とされている。
【００２７】
また、磁界発生部２０では、コイルユニット２２Ａとコイルユニット２２Ｄ、２２Ｅとの間、及びコイルユニット２２Ｂとコイルユニット２２Ｃとの間に、高周波電流が逆相（逆位相）とされて供給される。このため、図２（Ａ）に示すように、コイルユニット２２Ａの起磁力方向が一側（上側）に向く際には、コイルユニット２２Ｄ、２２Ｅの起磁力方向がコイルユニット２２Ａの起磁力方向とは反対側に向けられると共に、コイルユニット２２Ｂ、２２Ｃの起磁力方向がコイルユニット２２Ａに向けられる。また、コイルユニット２２Ａの起磁力方向が他側（下側）に向く際には、コイルユニット２２Ｂ、２２Ｃの起磁力方向がコイルユニット２２Ａとは反対側に向けられる。なお、コイルユニット２２Ａとコイルユニット２２Ｄ、２２Ｅの間、及びコイルユニット２２Ｂとコイルユニット２２Ｃとの間では、起磁力方向が反対方向となればよく、コイル２４の巻方向を変えると共に同相の高周波電流が供給される構成であってもよい。
【００２８】
これにより、磁界発生部２０では、複数本のコイル２４の起磁力方向が９０度ずつ変更されるようにコイルユニット２２Ａ〜２２Ｅが配列されており、コイルユニット２２Ａ〜２２Ｅは、ハルバッハ磁石配列１００の磁石１０４Ａ〜１０４Ｅ（図２（Ａ）参照）と略同様の配列とされている。磁界発生部２０では、コイルユニット２２Ａの起磁力方向が上側に向けられた際に、コイルユニット２２の配列方向の上側（コイルユニット２２Ａの起磁力方向側）に強い磁場が形成される。なお、コイルユニット２２Ａの起磁力方向が下側に向いた際には、コイルユニット２２Ｂ、２２Ｃの起磁力方向がコイルユニット２２Ａとは反対側に向くことで、コイルユニット２２の配列方向の上側に強い磁場が形成される。
【００２９】
図４（Ａ）には、磁気回路２８Ａの主要部が示され、図４（Ｂ）には、磁気回路２８Ｂの主要部が示されている。図４（Ａ）に示すように、磁気回路２８Ａは、磁界発生部２０においてコイルユニット２２Ａ〜２２Ｅの各々のコイル２４を図２（Ａ）のハルバッハ磁石配列１００における磁石１０４の等価コイルとした場合の主要部が示されている。また、図４（Ｂ）に示すように、磁気回路２８Ｂは、コイルユニット２２Ａ、２２Ｄ、２２Ｅを用いて、コイルユニット２２Ａ、２２Ｄ、２２Ｅのコイル２４を図２（Ｂ）の磁石配列１０２における磁石１０４の等価コイルとした場合の主要部が示されている。
【００３０】
一般に、磁石１０４においては、保持力をＨｍ、磁極間の長さをｌｍとした場合、磁石１０４の起磁力Ｆｍが、Ｆｍ＝ｌｍ・Ｈｍとして得られる。磁石１０４の等価コイルとしてのコイル２４においては、磁石１０４の起磁力Ｆｍに相当する起磁力Ｖｍ（Ｖｍ＝Ｆｍ）が、コイル２４の巻回数をＮ、コイル電流Ｉとした場合に、Ｖｍ＝Ｉ・Ｎとして表される。
【００３１】
ここで、コイル２４について極ピッチτが高さｈに対して所定の割合となる位置に磁気抵抗Ｒを設定する。これにより、図４（Ｂ）の磁気回路２８Ｂにおいては、コイル２４の起磁力方向両側における磁束φが、φ＝Ｎ／Ｒとして得られる。
【００３２】
これに対して、図４（Ａ）のハルバッハ磁石配列１００に対応する磁気回路２８Ａにおいては、コイル２４の配列方向と交差する方向の一側での起磁力Ｖｍが２・Ｎ・Ｉとなるため（Ｖｍ＝２・Ｎ・Ｉ）、該一側の磁束φ１が、φ１＝２・Ｎ・Ｉ／Ｒとなる。また、コイル２４の配列方向と交差する方向の他側では、起磁力Ｖｍが打ち消しあってゼロとなるため、磁束φ２は、φ２＝０／Ｒとなって発生しない。
【００３３】
このため、コイル２４の電流Ｉ及び巻回数Ｎが同じ場合、磁界発生部２０では、一般的な磁石配列１０２を適用した場合に比べ、磁束φが２倍の磁場を配列方向の一側に形成できる。また、磁界発生部２０では、巻回数Ｎを同じとした状態で磁束φを同じにする際には、コイル２４に供給される電流Ｉが１／２で済む。この際、強い磁場は、コイルユニット２２Ａの起磁力方向側に形成される。
【００３４】
従って、磁界発生部２０では、効率的に一側に磁場を発生できると共に、他側の磁場を抑制できるので、一側に磁場を形成するためのエネルギー効率を向上できる。このため、磁界発生部１２として磁界発生部２０を適用した磁界発生装置１０は、電磁調理器に適用した場合に、磁界発生部２０上に載置した電磁加熱用器具を少ない電力で効率的に加熱できる。また、磁界発生部２０は、電磁加熱用器具とは反対側（下側）の磁場が抑制されるので、磁界発生部２０の下側に配置する磁気遮蔽部材が加熱されるのを抑制できる。これにより、磁界発生部２０では、磁気遮蔽部材に対する冷却手段の冷却能力を低くできるので、磁気遮蔽部材の冷却に用いるエネルギーを抑制できて、エネルギー効率をより向上できる。しかも、磁界発生部２０の下側の磁場が抑制されるので、磁気遮蔽部材の遮蔽能力を抑制できて、磁気遮蔽部材の軽量化、ひいては電磁調理器の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００３５】
このような磁界発生部２０は、少なくともコイルユニット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの３本のコイル２４によって構成されていればよい。これにより、コイルユニット２２Ｂ、２２Ｃの起磁力方向がコイルユニット２２Ａに向いた状態におけるコイルユニット２２Ａの起磁力方向側に、該起磁力方向とは反対側より強い磁場を形成できる。
【００３６】
また、磁界発生部２０は、３以上の奇数（３＋２・ｎ、但し、ｎは０以上の整数）本のコイル２４によって形成されてもよい。また、磁界発生部２０において、コイルユニット２２の配列方向両側において磁束（磁束線）が広がるのを抑制するたには、配列方向両側のコイル２４の起磁力方向が配列方向に沿う方向であることが好ましい。このため、コイルユニット２２（コイル２４）の数は、（５＋４・ｎ、但し、ｎは０以上の整数）本であることがより好ましい。
【００３７】
また、コイル２４は、導線２６を螺旋状に巻回したコイル２４を用いたが、これに限らず、コイルは、導線２６が矩形状に巻回されて形成されてもよい。また、磁界発生部２０は、コイルユニット２２を縦横に配列してもよく、同一平面上（例えば、水平面上）においてコイルユニット２２をリング状に配列してもよい。これにより、磁界発生部２０では、磁場が形成される面積を広くできるので、磁界発生部２０を誘導加熱用器具の底面の面積に合わせることで、誘導加熱用器具を効率的に加熱できる。
【００３８】
〔第２の実施の形態〕
次に第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の機能部品については、第１の実施の形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
図５（Ａ）には、第２の実施の形態に係る磁界発生部３０の概略構成が示され、図５（Ｂ）には、磁界発生部３０に用いる磁気発生部（第１及び第２の磁気発生部）としてのコイルユニット３２が概略図にて示され、図５（Ｃ）には、コイルユニット３２が径外方視の断面図にて示されている。第２の実施の形態において、磁界発生部３０は、第１の実施の形態の磁界発生部２０に替えて磁界発生装置１０に磁界発生部１２として用いられる。
【００４０】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、コイルユニット３２は、第１のコイル、第２のコイル及び第３のコイルとしての３本のコイル３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによって形成されている。コイル３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、導線２６が単巻とされて導線２６中心が半径ｒのリング状に形成されており、コイル３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、同軸上に配置されている。また、コイル３４Ａとコイル３４Ｂとの間隔（導線２６の中心間の間隔）ｄ１、及びコイル３４Ｂとコイル３４Ｃとの間隔（導線２６の中心間の間隔）ｄ２は、半径ｒと同様とされている（ｄ１＝ｄ２＝ｒ）。このため、コイルユニット３２は、径方向断面が略矩形領域となり、この矩形領域においてコイル３４Ａ〜３４Ｃの各導線２６が交差すると共に、複数の導線２６が対となって配置される。
【００４１】
ここで、コイルユニット３２においてコイル３４Ａとコイル３４Ｂ、及びコイル３４Ｂとコイル３４Ｃとの各々が、ヘルムホルツコイル（Helmholtz  coil）を形成しており、コイルユニット３２は、二つのヘルムホルツコイルが重ねられた構成とされている。
【００４２】
ヘルムホルツコイルは、各コイルに同様の電流（例えば直流電流）が流れることで電磁石として機能し、内部空間に永久磁石（磁石１０４）と同様の均質な磁場が形成される。このため、コイルユニット３２は、コイル３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの各々に同様の電流（電流値及び位相が同様の電流）が流れるように用いられることで、直径と軸方向長さが同様にされた円筒状の内部空間（コイル３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによって囲われた円筒状の内部の空間）に均質な磁場が形成されると共に、コイル３４Ａ〜３４Ｃの間において磁束が周囲の漏れるのが抑制される。また、コイルユニット３２では、コイル３４Ａ〜３４Ｃに高周波電流（交流電流）が供給されることで、磁束線の向きが交互に切替わる。図５（Ａ）及び図５（Ｃ）には、所定のタイミングにおいてコイル３４Ａ〜３４Ｃ（コイルユニット３２）内部に生じる起磁力方向を矢印にて示している。
【００４３】
図５（Ａ）に示すように、磁界発生部３０には、５つのコイルユニット３２（３２Ａ〜３２Ｅ）が配置されている。コイルユニット３２のうちの配列方向の中央部のコイルユニット３２Ａ、及び両端部のコイルユニット３２Ｄ、３２Ｅは、第１の磁気発生部とされており、コイル３４Ａ〜３４Ｃの軸線方向が配列方向と交差する方向とされる。また、コイルユニット３２Ａの両側のコイルユニット３２Ｂ、３２Ｃは、第２の磁気発生部とされており、コイル３４Ａ〜３４Ｃの軸線方向が配列方向と同様とされている。
【００４４】
また、磁界発生部３０では、コイルユニット３２Ａとコイルユニット３２Ｄ、３２Ｅとの間、及びコイルユニット３２Ｂとコイルユニット３２Ｃとの間に、高周波電流が逆相（逆位相）とされて供給される。このため、コイルユニット３２Ａの起磁力方向が一側（上側）に向く際には、コイルユニット３２Ｄ、３２Ｅの起磁力方向がコイルユニット３２Ａの起磁力方向とは反対側に向けられると共に、コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃの起磁力方向がコイルユニット３２Ａに向けられる。
【００４５】
これにより、磁界発生部３０では、起磁力方向が９０度ずつ順に変更されるようにコイルユニット３２Ａ〜３２Ｅが配列されており、コイルユニット３２Ａ〜３２Ｅは、ハルバッハ磁石配列１００の磁石１０４Ａ〜１０４Ｅ（図２（Ａ）参照）と略同様の配列とされている。磁界発生部３０では、コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃの起磁力方向がコイルユニット３２Ａに向けられた際に、コイルユニット３２Ａの起磁力方向側に、コイルユニット３２Ａの起磁力方向とは反対側より強い磁場が形成される。
【００４６】
また、磁界発生部３０には、ヘルムホルツコイルが形成されたコイルユニット３２が用いられており、コイルユニット３２は、コイルユニット２２に比して、わずかな導線５６で磁束漏れが抑制されている。このため、磁界発生部３０は、磁界発生部２０に比して、自己インダクタンスを抑えることができ、電源部１４からより高い周波数の電流を出力して誘導加熱を行うことができ、エネルギー効率をより向上できる。
【００４７】
従って、磁界発生部３０では、より効率的に一側に磁場を発生できると共に、他側の磁場を抑制できるので、一側に磁場を形成するためのエネルギー効率を向上できる。
【００４８】
磁界発生部１２として磁界発生部３０を適用した磁界発生装置１０は、電磁調理器に適用した場合に、磁界発生部３０上に載置した誘導加熱用器具を少ない電力でより効率的に加熱できる。また、磁界発生部３０は、誘導加熱用器具とは反対側（下側）の磁場がより抑制されるので、磁界発生部３０の下側に配置する磁気遮蔽部材が加熱されるのをより抑制できる。これにより、磁界発生部３０では、磁気遮蔽部材に対する冷却手段の冷却能力をより低くできるので、磁気遮蔽部材の冷却に用いるエネルギーをより抑制できて、エネルギー効率をより向上できる。しかも、磁界発生部３０の下側の磁場が抑制されるので、磁気遮蔽部材の遮蔽能力を抑制できて、磁気遮蔽部材の軽量化、ひいては電磁調理器の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００４９】
なお、磁界発生部３０は、コイルユニット３２Ａを磁界発生部２０のコイルユニット２２と同様に配列できる。また、コイルユニット３２のコイル３４Ａ〜３４Ｃは、単巻に限らず、ホルムヘルツコイルを形成し得るものであれば複数巻であってもよい。
【００５０】
また、磁界発生部３０は、少なくともコイルユニット３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの３本によって構成されていればよい。これにより、磁界発生部３０では、コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃの起磁力方向がコイルユニット３２Ａに向いた状態におけるコイルユニット３２Ａの起磁力方向側に磁場を集中して形成できる。
【００５１】
さらに、磁界発生部３０は、３以上の奇数（３＋２・ｎ、但し、ｎは０以上の整数）本のコイルユニット３２によって形成されてもよい。また、磁界発生部３０において、コイルユニット３２の配列方向両側において磁束（磁束線）が広がるのを抑制するたには、配列方向両側のコイルユニット３２の起磁力方向が配列方向に沿う方向であることが好ましい。このため、コイルユニット３２の数は、（５＋４・ｎ、但し、ｎは０以上の整数）本であることがより好ましい。
【００５２】
また、磁界発生部３０は、コイルユニット３２を縦横（平面上）に配列してもよく、同一平面上（例えば、水平面上）においてコイルユニット３２をリング状に配列してもよい。これにより、磁界発生部３０では、磁場が形成される面積を誘導加熱用器具の底面積に合せることで誘導加熱用器具を効率的に加熱できる。
【００５３】
〔第３の実施の形態〕
次に第３の実施の形態を説明する。なお、第３の実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と同様の機能部品については、第１及び第２の実施の形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図６には、第３の実施の形態に係る磁界発生部４０の概略構成が斜視図にて示されている。また、図７（Ａ）には、磁界発生部４０の主要部が径外方視の断面図にて示され、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）と機能が同様のコイルユニット３２配列が断面図にて示されている。第３の実施の形態において磁界発生部４０は、第１の実施の形態の磁界発生部２０又は第２の実施の形態の磁界発生部３０に替えて、磁界発生装置１０に磁界発生部１２として用いられる。なお、図６では、電源部１４との接続端子の図示が省略されている。
【００５５】
図６及び図７（Ａ）に示すように、磁界発生部４０は、第１の導線群としての上層コイル群４２、第２の導線群としての中層コイル群４４、及び第３の導線群としての下層コイル群４６の三層構造とされている。上層コイル群４２、中層コイル群４４及び下層コイル群４６は、導線２６（図示省略）が用いられて略扁平状の円形に形成され、同軸上に配置されている。
【００５６】
上層コイル群４２は、２本の内側コイル４８Ａ、４８Ｂ、１本の中間コイル４８Ｃ、及び２本の外側コイル４８Ｄ、４８Ｅによって形成されている。内側コイル４８Ａ、４８Ｂは、略同径とされ、内側コイル４８Ａの外周に接するように内側コイル４８Ｂが配置されており、中間コイル４８Ｃは、内側コイル４８Ａ、４８Ｂより大径とされている。また、外側コイル４８Ｄ、４８Ｅは、略同径とされていると共に中間コイル４８Ｃより大径とされ、外側コイル４８Ｄの外周に接するように外側コイル４８Ｅが配置されている。また、内側コイル４８Ａ、４８Ｂ、中間コイル４８Ｃ及び外側コイル４８Ｄ、４８Ｅは、略同一面上において同軸的に配置されている。
【００５７】
中層コイル群４４は、内側コイル５０Ａ、及び内側コイル５０Ａより大径とされた外側コイル５０Ｂによって形成されており、内側コイル５０Ａ及び外側コイル５０Ｂは、略同一面上において同軸的に配置されている。
【００５８】
下層コイル群は、２本の内側コイル５２Ａ、５２Ｂ、１本の中間コイル５２Ｃ、及び２本の外側コイル５２Ｄ、５２Ｅによって形成されている。内側コイル５２Ａ、５２Ｂは、略同径とされ、内側コイル５２Ａの外周に接するように内側コイル５２Ｂが配置されており、中間コイル５２Ｃは、内側コイル５２Ａ、５２Ｂより大径とされている。また、外側コイル５２Ｄ、５２Ｅは、略同径とされていると共に中間コイル５２Ｃより大径とされ、外側コイル５２Ｄの外周に接するように外側コイル５２Ｅが配置されている。また、内側コイル５２Ａ、５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ及び外側コイル５２Ｄ、５２Ｅは、略同一面上において同軸的に配置されている。
【００５９】
図７（Ａ）に示すように、上層コイル群４２の内側コイル４８Ａ（４８Ｂ）、中層コイル群４４の内側コイル５０Ａ及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ａ（５２Ｂ）は、同様の半径ｒとされている。また、上層コイル群４２の中間コイル４８Ｃ及び下層コイル群４６の中間コイル５２Ｃは、同様の半径２ｒとされており、上層コイル群４２の外側コイル４８Ｄ（４８Ｅ）、中層コイル群４４の外側コイル５０Ｂ及び下層コイル群４６の外側コイル５２Ｄ（５２Ｅ）は、同様の半径３ｒとされている。さらに、上層コイル群４２と中層コイル群４４の間隔ｄ１、及び中層コイル群４４と下層コイル群４６との間隔ｄ２は、半径ｒと同様にされている。
【００６０】
また、磁界発生部４０では、上層コイル群４２の各コイル、中層コイル群４４の各コイル、及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ａ、外側コイル５２Ｄの各々に同相の高周波電流が供給され、下層コイル群４６の内側コイル５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ、及び外側コイル５２Ｄに逆相の高周波電流が供給される。
【００６１】
これにより、図７（Ｂ）に示すように、矩形領域（図７（Ｂ）において二点鎖線によって示す領域）内に配置される上層コイル群４２の内側コイル４８Ａ、中層コイル群４４の内側コイル５０Ａ、及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ａの配置により、第１の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ａと同等の構成が得られる。この際、内側コイル４８Ａの導線がコイル３４Ａの導線２６に相当し、内側コイル５０Ａの導線がコイル３４Ｂの導線２６に相当し、内側コイル５２Ａの導線がコイル３４Ｃの導線２６に相当する。
【００６２】
また、上層コイル群４２の内側コイル４８Ｂ、中間コイル４８Ｃ、外側コイル４８Ｄ、及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ、外側コイル５２Ｄは、径方向断面上の矩形領域内における配置が、コイルユニット３２Ａの両側に配置される第２の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｂ、３２Ｃと同様の配置を形成する。この際、内側コイル４８Ｂ、５２Ｂの導線がコイル３４Ａの導線２６に相当し、中間コイル４８Ｃ、５２Ｃの導線がコイル３４Ｂの導線２６に相当し、外側コイル４８Ｄ、５２Ｄの導線が、コイル３４Ｃの導線２６に相当する。
【００６３】
さらに、上層コイル群４２の外側コイル４８Ｅ、中層コイル群４４の外側コイル５０Ｂ、及び下層コイル群４６の外側コイル５２Ｅは、径方向断面上の矩形領域内における配置が、コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃのコイルユニット３２Ａとは反対側に配置される第１の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｄ、３２Ｅと同様の配置を構成する。この際、外側コイル４８Ｅの導線がコイル３４Ａの導線２６（コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃ側の導線２６）に相当し、外側コイル５０Ｂの導線がコイル３４Ｂの導線２６に相当し、外側コイル５２Ｅの導線がコイル３４Ｃの導線に相当する。
【００６４】
従って、磁界発生部４０は、径方向断面における上層コイル群４２、中層コイル群４４、及び下層コイル群４６の配置（導線の配置）が、起磁力方向に沿う断面におけるコイルユニット３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの導線２６の配置と同様にされている。
【００６５】
ここで、図８には、磁界発生部４０において形成される磁場のシミュレーション結果が分布図にて示されている。なお、シミュレーションでは、上層コイル群４２の各コイル、中層コイル群４４の各コイル、及び下層コイル群４６の内側コイル５２Ａ、外側コイル５２Ｄの各々に同相の高周波電流を供給すると共に、下層コイル群４６の内側コイル５２Ｂ、中間コイル５２Ｃ、及び外側コイル５２Ｄに逆相の高周波電流が供給している。また、図８では、上層コイル群４２、中層コイル群４４及び下層コイル群４６の周囲に形成される磁束線及び磁場の分布の概略が示されている。
【００６６】
図８に示すように、磁界発生部４０では、上層コイル群４２の上側に下層コイル群４６の下側よりも強い磁場を形成することができ、磁界発生部４０では、上層コイル群４２の上側に磁場を偏奇させて形成できる。
【００６７】
従って、磁界発生部４０は、電磁調理器として用いられた場合、誘導加熱用器具を少ない電力で効率的に加熱できる。また、誘導加熱用器具とは反対側（下側）の磁場を抑制できるので、磁界発生部４０の下側に配置する磁気遮蔽部材が加熱されるのを抑制できるので、磁気遮蔽部材に対する冷却手段の冷却能力を低くでき、磁気遮蔽部材の冷却に用いるエネルギーを抑制できて、エネルギー効率をより向上できる。しかも、磁界発生部４０の下側の磁場が抑制されるので、磁気遮蔽部材の遮蔽能力を抑制でき、磁気遮蔽部材の軽量化、ひいては電磁調理器の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００６８】
なお、磁界発生部４０は、コイルユニット３２Ａ〜３２Ｃの径方向断面を形成すると共に、コイルユニット３２Ｄ、３２Ｅの径方向断面の一部を形成するように上層コイル群４２、中層コイル群４４及び下層コイル群４６を設けた。しかしながら、磁界発生部４０は、少なくともコイルユニット３２Ａ〜３２Ｃを形成するように配置されればよく、これにより、磁界発生部４０では、コイルユニット３２Ｂ、３２Ｃに相当する構成によって形成される起磁力方向が、コイルユニット３２Ａに対応する構成に向いた状態において、コイルユニット３２Ａに対応する構成の起磁力方向に強い磁場を形成できる。
【００６９】
また、磁界発生部４０は、上層コイル群４２、中層コイル群４４及び下層コイル群４６の各々が径外方に広げられてもよい。即ち、磁界発生部４０は、３以上の奇数（３＋２・ｎ、ｎは０以上の整数）個のコイルユニット３２に対応する構成（その外側のコイルユニット３２の一部に対応する構成を含んでもよい）を形成するように、上層コイル群４２、中層コイル群４４及び下層コイル群４６が形成されてもよい。また、磁界発生部４０において、コイルユニット２２の配列方向両側において磁束（磁束線）が広がるのを抑制するたには、径方向の両側（直径方向の両側）においてコイルユニット３２を形成する構成の起磁力方向が径方向内側又は外側に沿う方向であることが好ましい。このため、コイルユニット２２（コイル２４）の数は、（３＋４・ｎ、ｎは０以上の整数）本であることがより好ましい。
【００７０】
また、磁界発生部４０では、上層コイル群４２、中層コイル群４４、及び下層コイル群４６の各々のコイルが単巻に限らず、複数巻とされて扁平リング状に形成されてもよい。
【００７１】
〔第４の実施の形態〕
次に第４の実施の形態を説明する。なお、第４の実施の形態において、第３の形態と同様の機能部品については、第３の実施の形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
図９には、第４の実施の形態に係る磁界発生部６０の概略構成が斜視図にて示されている。また、図１０には、磁界発生部６０の主要部が径外方視の断面図にて示されている。第４の実施の形態において磁界発生部６０は、第３の実施の形態の磁界発生部４０に替えて、磁界発生装置１０に磁界発生部１２として用いられる。なお、図９では、電源部１４との接続端子の図示が省略されている。
【００７３】
図９及び図１０に示すように、磁界発生部６０は、第１の導線群としての上層コイル群６２、第２の導線群としての中層コイル群６４、及び第３の導線群としての下層コイル群６６の三層構造とされている。上層コイル群６２、中層コイル群６４及び下層コイル群６６は、導線２６（図示省略）が用いられて、略扁平状の円形に形成され、同軸上に配置されている。
【００７４】
ここで、磁界発生部４０の上層コイル群４２では、内側コイル４８Ａと内側コイル４８Ｂとが接するように配置されると共に、外側コイル４８Ｄと外側コイル４８Ｄとが接するように配置され、かつ同相の高周波電流が供給される（図６参照）。
【００７５】
電線（導線）の周囲に形成される磁場の強さは、電線に流れる電流に比例する。このため、図８に示すように、上層コイル群４２では、内側コイル４８Ａと内側コイル４８Ｂとの間、及び外側コイル４８Ｄと外側コイル４８Ｅとの間では、各々において一方のコイルに２倍の電流を供給した場合と同様に磁場が強くなっている。また、下層コイル群６６では、内側コイル５２Ａと内側コイル５２Ｂとが接するように配置されると共に、外側コイル５２Ｄと外側コイル５２Ｄとが接するように配置され、かつ互いに逆相の高周波電流が供給される。このため、内側コイル５２Ａ、５２Ｂの周囲、及び外側コイル５２Ｄ、５２Ｅの周囲の各々においては、磁場が相殺される。
【００７６】
ここから、図９及び図１０に示すように、磁界発生部６０は、上層コイル群６２が半径ｒの内側コイル４８Ａ（内側コイル４８Ｂでもよい）、半径２ｒの中間コイル４８Ｃ、及び半径３ｒの外側コイル４８Ｄ（外側コイル４８Ｅでもよい）が同一平面上かつ同軸上に配置されて形成されている。中層コイル群６４は、半径ｒの内側コイル５０Ａ、及び半径３ｒの外側コイル５０Ｂが同一平面上かつ同軸上に配置されて形成されている。下層コイル群６６は、半径２ｒの中間コイル５２Ｃによって形成されている。また、上層コイル群６２と中層コイル群６４の間隔（導線中心間の間隔）ｄ１、及び中層コイル群６４と下層コイル群６６との間隔（導線中心間の間隔）ｄ２は、内側コイル４８Ａ、２０Ａの半径ｒと同様にされている。
【００７７】
また、磁界発生部６０では、上層コイル群６２の内側コイル４８Ａ、中間コイル４８Ｃ、外側コイル４８Ｄ及び中層コイル群６４の内側コイル５０Ａ、外側コイル５０Ｂに同相の高周波電流が供給され、下層コイル群６６の中間コイル５２Ｃには、逆相の高周波電流が供給される。また、上層コイル群６２の内側コイル４８Ａ及び外側コイル４８Ｄには、他のコイルに供給される高周波電流の２倍の高周波電流が供給される。
【００７８】
これにより、磁界発生部６０では、磁界発生部４０から内側コイル４８Ｂ、外側コイル４８Ｅ、内側コイル５２Ａ、５２Ｂ、及び外側コイル５２Ｄ、５２Ｅを省略すると共に、内側コイル４８Ａ及び外側コイル４８Ｄに２倍の高周波電流が供給される構成となっている。
【００７９】
図１１には、磁界発生部６０において形成される磁場のシミュレーション結果が分布図にて示されている。図１１では、上層コイル群６２、中層コイル群６４及び下層コイル群６６によって形成される磁束線及び磁場の分布の概略が示されている。
【００８０】
図１１に示すように、磁界発生部６０の上層コイル群６２では、内側コイル４８Ａ及び外側コイル４８Ｄの周囲の磁場が、中間コイル４８Ｃの周囲の磁場より強くなっている。また、磁界発生部６０では、磁界発生部４０と同様の磁束線の分布が得られている。
【００８１】
このように、磁界発生部６０では、磁界発生部４０に比して、コイル数を削減でき、かつ磁界発生部４０と同様の磁場の分布が得られる。
【００８２】
従って、磁界発生部６０では、磁界発生部４０と同様に、効率的に一側に磁場を発生できると共に、他側の磁場を抑制できるので、一側に磁場を形成するためのエネルギー効率を向上できる。磁界発生部１２に磁界発生部６０を適用した磁界発生装置１０を電磁調理器に適用した場合には、磁界発生部６０によって発生する磁場によって効率的に誘導加熱用器具を誘導加熱することができて、誘導加熱用器具を加熱する際のエネルギー効率の向上を図ることができる。しかも、誘導加熱用器具とは反対側（下側）の磁場を抑制できるので、磁界発生部６０の下側に配置する磁気遮蔽部材が加熱されるのを抑制できるので、磁気遮蔽部材に対する冷却手段の冷却能力を低くできるので、磁気遮蔽部材の冷却に用いるエネルギーを抑制できて、エネルギー効率をより向上できる。しかも、磁界発生部２０の下側の磁場が抑制されるので、磁気遮蔽部材の遮蔽能力を抑制でき、磁気遮蔽部材の軽量化、ひいては電磁調理器の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００８３】
なお、上層コイル群６２、中層コイル群６４及び下層コイル群６６の各コイルを単巻にて形成したが、各コイルは、複数巻きされて扁平形状に形成されていてもよい。
【００８４】
また、磁界発生部６０は、上層コイル群６２、中層コイル群６４及び下層コイル群６６の各々が径外方に広げられてもよい。この際、上層コイル群６２は、ｒ又は２ｒの間隔でコイルが配置され、中層コイル群６４は、２ｒの間隔でコイルが配置され、下層コイル群６６は、中間コイル５２Ｃの外側に３ｒの間隔でコイル（中間コイル５２Ｃ）が配置されればよい。これにより、ハルバッハ磁石配列１００におけるコイルユニット３２のコイル３４Ａ〜３４Ｃの配置状態が得られ、互いに接するコイルの間で同相の電流を流す場合には、一方を省略して、他方の電流値を高く（２倍）にすると共に、互いに接するコイルの間で逆相の電流を流す場合に、双方のコイルを省略すればよい。
【００８５】
〔第５の実施の形態〕
次に第５の実施の形態を説明する。なお、第５の実施の形態において第３及び第４の実施の形態と同様の機能部品については、第３及び第４の実施の形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
図１２には、第５の実施の形態に係る磁界発生部７０の概略構成が斜視図にて示されている。また、図１３（Ａ）には、磁界発生部７０の主要部が配列方向と交差する方向から見た断面図にて示され、図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）と等価のコイルユニット３２の配列が断面図にて示されている。第５の実施の形態において磁界発生部７０は、第３の実施の形態の磁界発生部４０及び第４の実施の形態の磁界発生部６０に替えて、磁界発生装置１０に磁界発生部１２として用いられる。
【００８７】
図１２及び図１３（Ａ）に示すように、磁界発生部７０は、第１の導線群としての上層部７２、第２の導線群としての中層部７４及び第３の導線群としての下層部７６によって構成されている。上層部７２には、３系統の発磁配線７８、８０、８２が設けられ、中層部７４には、２系統の発磁配線８４、８６が設けられ、下層部７６には、１系統の発磁配線８８が設けられている。
【００８８】
発磁配線７８の中間部には、導電性線材としての導線７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄが直列接続され、発磁配線８０の中間部には、導電性線材としての導線８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄが直列接続され、発磁配線８２の中間部には、導電性線材としての導線８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄが直列接続されている。また、発磁配線８４の中間部には、導電性線材としての導線８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ、８４Ｄが直列接続され、発磁配線８６の中間部には、導電性線材としての導線８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄが直列接続されている。さらに、発磁配線８８の中間部には、導電性線材としての導線８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄが直列接続されている。導線７８Ａ〜７８Ｄ、８０Ａ〜８０Ｄ、８２Ａ〜８２Ｄ、８４Ａ〜８４Ｄ、８６Ａ〜８６Ｄ、８８Ａ〜８８Ｄは、同様の長さとされ、かつ互いに略平行とされて配置されている。
【００８９】
上層部７２では、導線７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８２Ｂ、８０Ｂ、７８Ｂ、７８Ｃ、８０Ｃ、８２Ｃ、８２Ｄ、８０Ｄ、７８Ｄの順で同一面上に配置され、かつ、導線８２Ａと導線８２Ｂとの間、導線７８Ｂと導線７８Ｃとの間、及び導線８２Ｃと導線８２Ｄとの間が、間隔２・ｒとされ、それ以外の導線間が間隔ｒとされている。
【００９０】
中層部７４では、導線８４Ａ、８６Ａ、８６Ｂ、８４Ｂ、８４Ｃ、８６Ｃ、８６Ｄ、８４Ｄの順で同一面上に配置され、かつ、互いの間が間隔２・ｒとされている。また、下層部７６では、導線８８Ａ〜８８Ｄが、間隔４・ｒとされて、等間隔に配置されている。
【００９１】
また、磁界発生部７０では、上層部７２と中層部７４との間隔ｄ１及び中層部７４と下層部７６との間隔ｄ２が間隔ｒとされている。
【００９２】
ここで、発磁配線７８〜８８の各々は、電源部１４から高周波電流が供給される。この際、発磁配線７８〜８６には、同相で高周波電流が供給され、発磁配線８８には、逆相にされて高周波電流が供給される。また、発磁配線７８、８２には、発磁配線８０、８４〜８８の高周波電流の２倍の高周波電流が供給される。
【００９３】
このように構成されている磁界発生部７０では、導線７８Ａ〜７８Ｄ、８２Ａ〜８２Ｄの周囲に、導線８０Ａ〜８０Ｄ、８４Ａ〜８４Ｄ、８６Ａ〜８６Ｄ、８８Ａ〜８８Ｄの周囲よりも高い磁場が形成される。
【００９４】
このため、図１３（Ｂ）に示すように、磁界発生装置７０には、導線７８Ｂ、７８Ｃ、８４Ｂ、８４Ｃが配置される矩形領域に第１の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ａと同様の起磁力方向の磁場が形成されると共に、導線７８Ｂ、８０Ｂ、８２Ｂ、８４Ｂ、８６Ｂ、８８Ｂが配置される矩形領域に第２の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｂと同様の起磁力方向の磁場が形成され、導線７８Ｃ、８０Ｃ、８２Ｃ、８４Ｃ、８６Ｃ、８８Ｃが配置される矩形領域内に第２の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｃと同様の起磁力方向の磁場が形成される。また、磁界発生装置７０には、導線８２Ａ、８２Ｂ、８６Ａ、８６Ｂが配置される矩形領域内に第１の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｄと同様の起磁力方向の磁場が形成され、導線８２Ｃ、８２Ｄ、８６Ｃ、８６Ｄが配置される矩形領域内に第１の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｅと同様の起磁力方向の磁場が形成される。さらに、磁界発生部７０には、導線７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、８６Ａ、８８Ｂが配置される矩形領域内にコイルユニット３２Ｄのコイルユニット３２Ｂとは反対側において起磁力方向がコイルユニット３２Ｂとは反対側に向けられた第２の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｆと同様の磁場が形成される。また、磁界発生部７０には、導線７８Ｄ、８０Ｄ、８２Ｄ、８４Ｄ、８６Ｄ、８８Ｄが配置される矩形領域内にコイルユニット３２Ｅのコイルユニット３２Ｃとは反対側において起磁力方向がコイルユニット３２Ｃとは反対側に向けられた第２の磁気発生部としてのコイルユニット３２Ｇと同様の磁場が形成される。
【００９５】
従って、コイルに替えて導線の配列を用いた磁界発生部７０では、磁界発生部４０、６０と同様に、配列方向と交差する方向の他側の磁場を抑制して、効率的に一側の磁場を他側より強くでき、一側に磁場を形成するためのエネルギー効率を向上できる。磁界発生部７０を電磁調理器に適用した場合には、磁界発生部７０によって発生する磁場によって効率的に誘導加熱用器具を誘導加熱することができて、誘導加熱用器具を加熱する際のエネルギー効率の向上を図ることができる。しかも、誘導加熱用器具とは反対側（下側）の磁場を抑制できるので、磁界発生部７０の下側に配置する磁気遮蔽部材が加熱されるのを抑制できるので、磁気遮蔽部材に対する冷却手段の冷却能力を低くでき、磁気遮蔽部材の冷却に用いるエネルギーを抑制できて、エネルギー効率をより向上できる。また、磁界発生部２０の下側の磁場が抑制されるので、磁気遮蔽部材の遮蔽能力を抑制でき、磁気遮蔽部材の軽量化、ひいては電磁調理器の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００９６】
なお、上層部７２、中層部７４、及び下層部７６において各導線を単線として用いたが、複数本の導電性線材を束ねて用いてもよい。また、発磁配線７８〜８８の各々は、導線部分以外（同一の発磁配線内において導線同士を接続している部分）においても磁場を形成するように用いられてもよい。
【００９７】
さらに、磁界発生部７０は、少なくともコイルユニット３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃと同様の磁場を形成する構成であればよい。
【００９８】
〔第６の実施の形態〕
次に第６の実施の形態を説明する。なお、第６の実施の形態において、第３の実施の形態及び第４の形態と同様の機能部品については、第３の実施の形態及び第４の実施の形態と同様の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
図１４には、第６の実施の形態に係る磁界発生部９０の概略構成が斜視図にて示され、図１５には、磁界発生部９０の主要部が断面図にて示されている。第６の実施の形態において磁界発生部９０は、磁界発生装置１０に磁界発生部１２として用いられる。なお、図１４では、電源部１４との接続端子の図示が省略されている。
【０１００】
図１４及び図１５に示すように、磁界発生部９０は、第１及び第２の磁界発生部としての上側磁界発生部９２Ａ及び下側磁界発生部９２Ｂによって構成されている。上側磁界発生部９２Ａ及び下側磁界発生部９２Ｂの各々は、上層コイル群６２、中層コイル群６４及び下層コイル群６６によって構成されており、上側磁界発生部９２Ａ、及び下側磁界発生部９２Ｂの基本的構成は、磁界発生部６０と同様とされている。また、磁界発生部９０は、上側磁界発生部９２Ａが下側磁界発生部９２Ｂ（磁界発生部６０）に対して上下を反転させた構成とされている。
【０１０１】
これにより、磁界発生部９０の上側磁界発生部９２Ａは、下側磁界発生部９２Ｂ側に上層コイル群６２が配置され、上層コイル群６２の上方に中層コイル群６４及び下層コイル群６６が順に配置されている。また、磁界発生部９０は、上側磁界発生部９２Ａの上層コイル群６２、中層コイル群６４、下層コイル群６６、及び下側磁界発生部９２Ｂの上層コイル群６２、中層コイル群６４、下層コイル群６６が同軸上に配置されている。
【０１０２】
回転機器や誘導機器に適用される磁石配列には、２組のハルバッハ磁石配列１００（図２（Ａ）参照）を対向させて配置する配列（デュアルハルバッハ配列）がある（デュアルハルバッハ磁石配列の図示は省略）。デュアルハルバッハ配列においては、Ｎ極の着磁面とＳ極の着磁面とが対向される。
【０１０３】
デュアルハルバッハ磁石配列においては、断面正方形の磁石１０４の一辺の長さａに対して、着磁面の間隔であるギャップ長Ｇを１．０倍から１．５倍（ａ≦Ｇ≦１．５ａ）とすることで最大磁束鎖交数が得られる。
【０１０４】
ここから、図１５に示すように、磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａの上層コイル群６２と下側磁界発生部９２Ｂの上層コイル群６２との間隔ｄ３が、内側コイル４８Ａの直径（２・ｒ）の１倍から１．５倍（２・ｒ≦ｄ３≦１．５・２・ｒ、例えば、ｄ３＝３・ｒ）とされている。また、上側磁界発生部９２Ａ及び下側磁界発生部９２Ｂでは、内側コイル４８Ａ、５０Ａ、中間コイル４８Ｃ、外側コイル４８Ｄ、５０Ｂと中間コイル５２Ｃとの間で逆相の高周波電流が供給される。
【０１０５】
ここで、図１６には、磁界発生部９０において形成される磁場のシミュレーション結果が分布図にて示されている。図１６では、上側磁界発生部９２Ａ及び下側磁界発生部９２Ｂによって形成される磁束線及び磁場の分布の概略が示されている。
【０１０６】
図１６に示すように、磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａにおいて下側磁界発生部９２Ｂとは反対側（上側）の磁場が抑制されていると共に、下側磁界発生部９２Ｂにおいて上側磁界発生部９２Ａとは反対側（下側）の磁場が抑制されている。また、磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａと下側磁界発生部９２Ｂとの間に強い磁場が形成されている。
【０１０７】
このように磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａと下側磁界発生部９２Ｂとにより、ハルバッハ磁石配列１００を対向させたデュアルハルバッハ磁石配列を電気的に形成している。これにより、磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａ及び下側磁界発生部９２Ｂの周囲に磁束が漏れるのを抑制して、上側磁界発生部９２Ａと下側磁界発生部９２Ｂとの間に強い磁場を形成できる。この際、磁界発生部９０では、上側磁界発生部９２Ａと下側磁界発生部９２Ｂとの間に磁場を形成する際のエネルギー効率を向上でき、同じ電力を用いた場合には、磁石配列１０２と同様の磁場を電気的に形成する１つの磁界発生部を対向させた場合よりも強い磁場を形成できる。
【０１０８】
なお、第６の実施の形態では、上側磁界発生部９２Ａ、９２Ｂに磁界発生部６０を用いたが、第６の実施の形態に係る磁界発生部は、第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部に磁界発生部２０、３０、４０、６０、７０の何れを適用してもよい。これにより、周囲への磁束の漏れを抑制して、対向された磁界発生部の間に強い磁場を形成する際のエネルギー効率を向上できる。
【０１０９】
以上説明した第１の実施の形態から第５の実施の形態に係る磁界発生部２０、３０、４０、６０、７０は、電磁調理器に限らず、電磁誘導によって電気エネルギー（電力）を伝達する給電装置（充電装置）などの電磁誘導によってエネルギーを伝達する各種の機器に適用できる。この際、エネルギーを伝達するための磁場を効率よく形成できるので、エネルギー伝達の効率向上を図ることができる。この際、磁界発生部の周囲に漏れる磁束を抑制できるので、エネルギー損失を抑制できると共に、周囲に漏れた磁束を抑制するための遮蔽部材を簡略化できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０    磁界発生装置
１２、２０、３０、４０、６０、７０、９０    磁界発生部
１４    電源部
２２（２２Ａ〜２２Ｅ）、３２（３２Ａ〜３２Ｇ）    コイルユニット
２４、３４Ａ〜３４Ｃ    コイル
４２、６２    上層コイル群
４４、６４    中層コイル群
４６、６６    下層コイル群
４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ、５２Ａ、５２Ｂ    内側コイル
４８Ｃ、５２Ｃ    中間コイル
４８Ｄ、４８Ｅ、５０Ｂ、５２Ｄ、５２Ｅ    外側コイル
７２    上層部
７４    中層部
７６    下層部
７８Ａ〜８８Ｄ、８０Ａ〜８０Ｄ、８２Ａ〜８２Ｄ、８４Ａ〜８４Ｄ、８６Ａ〜８６Ｄ、８８Ａ〜８８Ｄ    導線
８８    導線
９２Ａ    上側磁界発生部
９２Ｂ    下側磁界発生部
１００    ハルバッハ磁石配列
１０２    磁石配列
１０４    磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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