[其他]高均勻度磁場的永磁磁體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85103498
• 申請日: 1985-05-20
• 公開（公告）號: CN85103498B
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周榮琮;尹儀方;沙震亞;張勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;G01R33/22;A61B5/05
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 方國成

本發(fā)明是一種可以在氣隙中獲得較大范圍的高均勻磁場區(qū)的永磁磁體。

醫(yī)用核磁共振成象技術(shù)是一種新技術(shù)，用于探查人體組織及其病變，可得到比用其他成象技術(shù)更清晰的圖象。磁體是這種裝置中產(chǎn)生高均勻度磁場的一個主要部件，其磁場不均勻度要求小于10^-4，為了人體受探查部位能方便地進入工作區(qū)內(nèi)，要求磁場工作區(qū)體積較大，工作區(qū)內(nèi)磁感應強度為1000-20000高斯。

醫(yī)用核磁共振成象裝置上有三類磁體可以選用，即常規(guī)電磁磁體、超導電磁磁體和永磁磁體。其中永磁磁體的工作區(qū)磁感應強度受材料性能限制不能做到很高，但它有價格較低，維護方便，節(jié)約電能，周圍雜散磁場小等優(yōu)點，因而國外已有一些公司從事研制和生產(chǎn)。近年來研制成功的釹鐵硼永磁材料，在性能上有重大突破，為永磁磁體的發(fā)展提供了更為有利的條件。

附圖1是普通水磁磁體結(jié)構(gòu)的端視圖，這種磁體由軛鐵（1）、主磁塊（2）和極面（3）構(gòu)成。由于邊緣效應，只有氣隙中心區(qū)能得到高均勻度磁場，而氣隙邊緣區(qū)磁場是不均勻的。為了在氣隙中心區(qū)小范圍內(nèi)得到不均勻度小于10^-4的高均勻度磁場，極面寬度b與氣隙高度δ的比值b/δ需要達到4-8，即磁體必需做得很大。若按這種結(jié)構(gòu)設(shè)計醫(yī)用核磁共振成象裝置所用的磁體，其體積、重量和造價都太大，是不經(jīng)濟的。

為了降低永磁磁體的造價，國外一些公司正在研究改進磁體結(jié)構(gòu)的辦法。1984年4月美國《診斷成象》雜志（DiagnosticImagingApril1984P.70-74）上發(fā)表了HeatherCarswell的一篇有關(guān)永磁磁體的文章，文中提到美國FieldEffect公司正在研制的一種永磁磁體，其結(jié)構(gòu)如附圖2所示。它是用若干塊磁化方向不同的梯形磁塊拼成一個多邊環(huán)狀磁體，環(huán)內(nèi)部為氣隙區(qū)。由于不用軛鐵，這種磁體重量較輕，磁塊材料的用量也低于附圖1所示普通永磁磁體結(jié)構(gòu)，但由于各梯形磁塊中的磁化方向不同，加工制造比較困難，而且磁塊內(nèi)各處工作點不一致，許多磁塊處于磁能積較小的工作點，因而磁塊材料的用量仍相當大。

進一步改進結(jié)構(gòu)和降低永磁磁體的造價，已成為國內(nèi)外有關(guān)科技人員感興趣的課題。

本發(fā)明的目的是提出一種新的可以產(chǎn)生高均勻度氣隙磁場的永磁磁體磁路結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)應保留附圖1所示普通永磁磁體結(jié)構(gòu)中磁塊形狀簡單、便于加工制造。有框形軛鐵形成封閉磁路因而磁通不會漏到軛鐵外部等優(yōu)點。克服其軛鐵內(nèi)部因主磁塊向軛鐵漏磁通而造成的氣隙均勻區(qū)較小的缺點。設(shè)法降低極面寬度b和氣隙高度δ的比值b/δ，大幅度降低磁塊材料的用量和磁體的造價，不但要低于附圖1所示的普通永磁磁體結(jié)構(gòu)，而且要低于附圖2所示的多邊環(huán)狀磁體結(jié)構(gòu)。

附圖3是我們設(shè)計的高均勻度磁場的永磁磁體的端面視圖，磁體的橫斷面呈上下左右對稱的形狀，氣隙位于框形的軛鐵（1）所包圍面積的中心，兩塊橫斷面形狀為矩形的主磁塊（2）對稱地裝在位于氣隙上下兩邊的兩塊板狀軟鐵極面（3）和軛鐵（1）之間，主磁塊的兩側(cè)和軛鐵之間對稱地裝有四塊橫斷面形狀為梯形或當上述梯形上底寬度等于零時橫斷面形狀為三角形的堵漏磁塊（4），上半氣隙和下半氣隙兩側(cè)對稱地裝有四塊橫斷面形狀為直角梯形或當上述直角梯形上底寬度等于零時橫斷面形狀為直角三角形的側(cè)磁塊（5），所說的側(cè)磁塊橫斷面的直角梯形或直角三角形以其與堵漏磁塊相鄰的一腰垂直于其底，并以該底面與軛鐵貼合。以上所述的所有磁塊各有一個底面與軛鐵的內(nèi)表面相貼合。各磁塊中的磁化方向如圖中箭頭所示，分別垂直于所述的與軛鐵內(nèi)表面相貼合的底面。整個磁體的縱向厚度約為氣隙高度的2-2.5倍。

本發(fā)明永磁磁體結(jié)構(gòu)與附圖1所示普通永磁磁體結(jié)構(gòu)比較，增加了堵漏磁塊和側(cè)磁塊。堵漏磁塊本身不產(chǎn)生磁通，其作用是堵住主磁塊和側(cè)磁塊邊緣向軛鐵漏磁通，使主磁塊產(chǎn)生的磁通全部通向氣隙。側(cè)磁塊產(chǎn)生的磁通全部通向氣隙邊緣處與側(cè)磁塊相鄰的區(qū)域。各磁塊的形狀和尺寸設(shè)計得使上述由側(cè)磁塊提供磁通的區(qū)域的磁感應強度和由主磁塊提供磁通的氣隙區(qū)的磁感應強度恰好相等，因而氣隙邊緣處的磁力線既不能向外凸也不能向內(nèi)凹。只能與極面垂直，從而獲得較大范圍的高均勻度磁場區(qū)。

主磁塊、堵漏磁塊和側(cè)磁塊均采用去磁特性比較線性的永磁材料。如鐵氧體永磁、釤鈷永磁、釹鐵硼永磁等。附圖4表示這類材料的去磁特性曲線，圖中橫坐標H表示磁場強度，縱坐標B表示磁感應強度，Hc表示矯頑力。Br表示剩磁感應強度。去磁特性曲線下部有一小段是曲線。可以把去磁特性曲線的直線部分延長至與橫坐標相交，交點處的橫坐標Hc′稱為計算矯頑力。