[其他]高均匀度磁场的永磁磁体

说明书

本发明是一种可以在气隙中获得较大范围的高均匀磁场区的永磁磁体。它由封闭的轭铁和在轭铁内部围绕气隙空间布置的主磁块、极面、侧磁块和堵漏磁块组成。医用核磁共振成象技术所用的磁体，要求有人体能够进入的高均匀气隙区，采用本发明可大大降低这类磁体的体积、重量和造价。本发明也可用于其他要求具有高均匀气隙磁场的各类工业分析仪器用磁体。

本发明是一种可以在气隙中获得较大范围的高均匀磁场区的永磁磁体。

医用核磁共振成象技术是一种新技术，用于探查人体组织及其病变，可得到比用其他成象技术更清晰的图象。磁体是这种装置中产生高均匀度磁场的一个主要部件，其磁场不均匀度要求小于10^-4，为了人体受探查部位能方便地进入工作区内，要求磁场工作区体积较大，工作区内磁感应强度为1000-20000高斯。

医用核磁共振成象装置上有三类磁体可以选用，即常规电磁磁体、超导电磁磁体和永磁磁体。其中永磁磁体的工作区磁感应强度受材料性能限制不能做到很高，但它有价格较低，维护方便，节约电能，周围杂散磁场小等优点，因而国外已有一些公司从事研制和生产。近年来研制成功的钕铁硼永磁材料，在性能上有重大突破，为永磁磁体的发展提供了更为有利的条件。

附图1是普通水磁磁体结构的端视图，这种磁体由轭铁（1）、主磁块（2）和极面（3）构成。由于边缘效应，只有气隙中心区能得到高均匀度磁场，而气隙边缘区磁场是不均匀的。为了在气隙中心区小范围内得到不均匀度小于10^-4的高均匀度磁场，极面宽度b与气隙高度δ的比值b/δ需要达到4-8，即磁体必需做得很大。若按这种结构设计医用核磁共振成象装置所用的磁体，其体积、重量和造价都太大，是不经济的。

为了降低永磁磁体的造价，国外一些公司正在研究改进磁体结构的办法。1984年4月美国《诊断成象》杂志（Diagnostic Imaging April 1984 P.70-74）上发表了Heather Carswell的一篇有关永磁磁体的文章，文中提到美国Field Effect公司正在研制的一种永磁磁体，其结构如附图2所示。它是用若干块磁化方向不同的梯形磁块拼成一个多边环状磁体，环内部为气隙区。由于不用轭铁，这种磁体重量较轻，磁块材料的用量也低于附图1所示普通永磁磁体结构，但由于各梯形磁块中的磁化方向不同，加工制造比较困难，而且磁块内各处工作点不一致，许多磁块处于磁能积较小的工作点，因而磁块材料的用量仍相当大。

进一步改进结构和降低永磁磁体的造价，已成为国内外有关科技人员感兴趣的课题。

本发明的目的是提出一种新的可以产生高均匀度气隙磁场的永磁磁体磁路结构。新结构应保留附图1所示普通永磁磁体结构中磁块形状简单、便于加工制造。有框形轭铁形成封闭磁路因而磁通不会漏到轭铁外部等优点。克服其轭铁内部因主磁块向轭铁漏磁通而造成的气隙均匀区较小的缺点。设法降低极面宽度b和气隙高度δ的比值b/δ，大幅度降低磁块材料的用量和磁体的造价，不但要低于附图1所示的普通永磁磁体结构，而且要低于附图2所示的多边环状磁体结构。

附图3是我们设计的高均匀度磁场的永磁磁体的端面视图，磁体的横断面呈上下左右对称的形状，气隙位于框形的轭铁（1）所包围面积的中心，两块横断面形状为矩形的主磁块（2）对称地装在位于气隙上下两边的两块板状软铁极面（3）和轭铁（1）之间，主磁块的两侧和轭铁之间对称地装有四块横断面形状为梯形或当上述梯形上底宽度等于零时横断面形状为三角形的堵漏磁块（4），上半气隙和下半气隙两侧对称地装有四块横断面形状为直角梯形或当上述直角梯形上底宽度等于零时横断面形状为直角三角形的侧磁块（5），所说的侧磁块横断面的直角梯形或直角三角形以其与堵漏磁块相邻的一腰垂直于其底，并以该底面与轭铁贴合。以上所述的所有磁块各有一个底面与轭铁的内表面相贴合。各磁块中的磁化方向如图中箭头所示，分别垂直于所述的与轭铁内表面相贴合的底面。整个磁体的纵向厚度约为气隙高度的2-2.5倍。