[发明专利]一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁

说明书

技术领域

本发明涉及电磁铁领域，尤其涉及一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁。

背景技术

目前梯度场主要应用于医疗领域的核磁共振成像设备中，用于切片扫描。现有的梯度场发生装置在磁场方向、磁场大小和梯度大小等方面都无法满足超低温度系数永磁体开路测量装置中对梯度场的要求。

具有磁矩的磁体在非均匀磁场中才能受到沿磁场梯度方向的力，并且只有在均匀梯度磁场中永磁体的受力才与位置的变化无关。在永磁体温度系数开路测量装置和方法研究过程中，提出了采用将磁信号转换为力信号的方式实现高灵敏度的温度系数测量，从而要求建立均匀梯度磁场以产生测量所需要的力信号。对于低温度系数永磁材料，因为材料本身的温度系数很低，由于温度变化产生的力信号的变化本身很小。为了达到稳定的力信号，对梯度场的要求为：磁场强度不随温度变化、梯度均匀性好，梯度常数大。另外，测量过程中被测磁体垂直悬挂，因此要求梯度场发生装置的外形能适合磁体悬挂置于其中，而且除了垂直方向外，磁体不能在其它方向受力以保证被测磁体处于稳定状态，因此要求磁场方向和梯度方向都为垂直方向。因此，亟需研制一种能产生均匀梯度磁场满足永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁，产生的磁场强度不随温度变化、梯度均匀性好，梯度常数大，磁场方向和梯度方向都为垂直方向。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁，包括底板、外套筒、上极头、下极头和线圈；

所述底板为圆形底板，所述外套筒固定在底板上，上极头为中心留有通孔的盖状结构，固定在外套筒上，所述上极头内壁为具有一定弧度的凸起；所述下极头为顶端具有一定弧度凸起的圆柱体，下极头固定在底板上，所述线圈套在下极头上。

本发明的有益效果是：本发明中底板和外套筒组成磁轭，磁轭与上、下极头间的巧妙结合，极大的减少了工作区域以外的励磁消耗，从而在工作区域内以较小的励磁安匝数获得较高的磁场梯度；同时，上下极头极面形状采用四极磁铁极面的设计思路，通过优化在场区范围内获得相对理想的梯度均匀度，本发明用于永磁体温度系数开磁路测量装置中，提供了满足温度系数开路测量的磁场强度和磁场梯度，提高了永磁体温度系数测量的分辨率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述技术方案还包括水冷层，所述水冷层层叠在下极头和线圈组成的层面上。

采用上述进一步方案的有益效果：线圈上部水冷层的使用，使梯度场电磁铁的磁场强度和梯度都得到了极大提升。

进一步，上述技术方案还包括垫圈，所述垫圈放置在水冷层上，顶面与上极头的下端面接触。

进一步，还包括水冷接头和电源输入接线板，所述水冷接头和电源输入接线板固定在外套筒的外壁上，所述水冷接头与水冷层连接，所述电源输入接线板上的接线头与线圈连接。

进一步，所述底板和外套筒通过若干个内六角螺钉固定，所述上极头和外套筒通过若干个内六角螺钉固定。

附图说明

图1为本发明所述一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁的剖视图；

图2为本发明所述一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁的立体结构示意图；

图3为本发明所述一种用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁的俯视图；

图4为图3的D向视图；

图5为下极头的主视图；

图6为上极头的剖面图；

图7为本发明所述用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁产生的中心轴线上磁场强度分布曲线；

图8为本发明所述用于永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁产生的中心轴线上磁场梯度分布曲线。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底板，2、外套筒，3、上极头，4、下极头，5、线圈，6、水冷层，7、垫圈，8、六角螺钉，9、水冷接头、10、电源输入接线板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种永磁体温度系数开路测量的梯度场电磁铁，包括底板1、外套筒2、上极头3、下极头4和线圈5；