專利名稱：磁極片單元、其組裝方法及磁場發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁極片單元、其組裝方法及磁場發(fā)生器。更具體來說，本發(fā)明涉及用于MRI設(shè)備等需要大于0.3T的強(qiáng)磁場的設(shè)備的磁極片(pole-piece)單元、其組裝方法及磁場發(fā)生器。
在例如MRI用磁場發(fā)生器等這種大的磁場發(fā)生器中，為了減少從磁極片泄漏的磁通量并把磁通量有效地集中在磁極片之間的空間上，本發(fā)明的申請人提出了如2-49683號日本實(shí)用新型(已經(jīng)異議審查的申請)中所揭示的一種配置，其中在環(huán)狀突出部分的外表面上設(shè)有用于阻止磁通量泄漏的永磁鐵。
在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)需要強(qiáng)磁場時(shí)，把具有強(qiáng)磁力R-Fe-B磁鐵用作永磁鐵。在此情況下，在靠近已接合的永磁鐵時(shí)，待接合的永磁鐵將受到強(qiáng)的斥力。繼而，難于把永磁鐵接合到形成為單片的環(huán)狀突出部分上，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低。
此外，依據(jù)以上相關(guān)技術(shù)，用于阻止磁通量泄漏的永磁鐵是沿平行于用于產(chǎn)生磁場的永磁鐵的主表面方向磁化的磁鐵。如果要增大均勻空間，則必須增加磁鐵的數(shù)量，導(dǎo)致成本增加的問題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是為提高生產(chǎn)效率而提供一種磁極片單元、其組裝方法及磁場發(fā)生器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種磁場發(fā)生器，其中可增大均勻磁場而不增加成本。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁極片單元，它包括板狀磁軛(plateyoke)；設(shè)在板狀磁軛的一個(gè)主表面上的永磁鐵組；以及設(shè)在永磁鐵組的一個(gè)主表面上的磁極片；其中磁極片包括具有多個(gè)環(huán)狀突出片的環(huán)狀突出部分以及設(shè)在每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上以減少磁通量泄漏的永磁鐵。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于組裝磁極片單元的方法，它包括把永磁鐵固定到環(huán)狀突出片的外表面上的第一步驟；以及把已安裝了永磁鐵的環(huán)狀突出片固定到基板的一個(gè)主表面上的第二步驟。
依據(jù)本發(fā)明，把永磁鐵預(yù)先固定到每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上，把每個(gè)都安裝有永磁鐵的預(yù)定數(shù)目的環(huán)狀突出片安裝到基板上。因此，不需要把永磁鐵安裝到已置于基板上的環(huán)狀突出部分上。因而，永磁鐵的固定變得容易，且磁極片單元的組裝也變得容易，使得可提高制造磁極片單元的生產(chǎn)率。
依據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種磁場發(fā)生器，它包括一對磁極片單元以及以磁方式連接這對磁極片單元的柱狀磁軛。
依據(jù)本發(fā)明通過使用可容易地組裝的以上磁極片單元，可容易地獲得磁場發(fā)生器，且可增加生產(chǎn)率。
最好，在用于組裝磁極片單元的以上方法中，環(huán)狀突出片具有導(dǎo)孔；第二步驟包括把導(dǎo)柱附著到基板的步驟A，以及通過把導(dǎo)柱插入導(dǎo)孔把已安裝有永磁鐵的環(huán)狀突出片導(dǎo)入基板主表面的步驟B。在此情況下，可把環(huán)狀突出片導(dǎo)入基板上的想要位置，因此，環(huán)狀突出片的定位變得容易，磁極片單元的組裝也變得容易。
依據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種用于組裝包括具有平坦外表面的環(huán)狀突出片的磁極片的方法，其中永磁鐵在外表面上滑動，以把永磁鐵固定到環(huán)狀突出片上的想要位置。
依據(jù)本發(fā)明，由于環(huán)狀突出片的外表面是平坦的表面，所以可容易地在外表面上直線地滑動永磁鐵。因此，可容易地運(yùn)送永磁鐵并固定到環(huán)狀突出片外表面上的固定位置。因而，磁極片單元的組裝變得容易，且提高了磁極片單元制造的生產(chǎn)率。
依據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種磁場發(fā)生器，它包括板狀磁軛；設(shè)在板狀磁軛的一個(gè)主表面上的永磁鐵組；以及設(shè)在永磁鐵組的一個(gè)主表面上的磁極片；其中磁極片包括環(huán)狀突出部分以及設(shè)在環(huán)狀突出部分的外表面上以減少磁通量泄漏的永磁鐵，設(shè)有用于減少磁通量泄漏的永磁鐵，其磁化方向相對于永磁鐵組的主表面是傾斜的。
依據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置磁化方向相對于永磁鐵組的主表面傾斜的用于減少磁通量泄漏的永磁鐵，可把更大數(shù)量的磁通量引入成象空間，并可增大均勻空間。因此，可增大磁場強(qiáng)度的均勻空間，而不增加所使用的永磁鐵的數(shù)量，且不會增加成本。
最好，用于減少磁通量泄漏的永磁鐵一般為長方體，且磁化方向相對于永磁鐵的一個(gè)主表面形成一銳角。在此情況下，通過僅把用于減少磁通量泄漏的永磁鐵直接置于永磁鐵組的主表面上，可容易地實(shí)現(xiàn)設(shè)置具有想要的磁化角的用于減少磁通量泄漏的永磁鐵。
此外，最好，用于減少磁通量泄漏的永磁鐵一般為長方體，且相對于永磁鐵組的主表面是傾斜的。在此情況下，可把以任何方向磁化的永磁鐵用作用于減少磁通量泄漏的永磁鐵。
此外，最好，依據(jù)用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化角來確定磁極片的尺寸。通過依據(jù)用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化角來調(diào)節(jié)磁極片的尺寸，可增加中心磁場強(qiáng)度，而不增加要使用的永磁鐵的數(shù)量，且不增加成本。尤其是，用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化角最好大于0度且小于60度。
這里應(yīng)注意，在本說明書中，術(shù)語“磁化角”指永磁鐵組的一個(gè)主表面與用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化方向所形成的角。術(shù)語“均勻空間”指磁場均勻度在100ppm以內(nèi)的磁場空間。術(shù)語“中心磁場強(qiáng)度”指位于均勻空間中心部分處的磁場強(qiáng)度。
從以下參考附圖所提出的對實(shí)施例的描述，將使本發(fā)明的以上目的、其它目的、特性、方面及優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯起來。


圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的概況的透視圖；圖2是示出磁極片單元的主要部分的示意圖；圖3是示出磁極片的平面圖；圖4是示出永磁鐵的透視圖；圖5A是示出安裝有永磁鐵的環(huán)狀突出片的透視圖，圖5B是其平面圖；圖6是示出把永磁鐵安裝到環(huán)狀突出片的步驟的示意圖；圖7A是示出把環(huán)狀突出片安裝到基板上的步驟的示意圖，圖7B和7C是示出安裝環(huán)狀突出片的順序的示意圖；圖8是示出用于把磁極片安裝到永磁鐵組上的方法的示意圖；圖9是示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的概況的透視圖；圖10是示出加壓設(shè)備的一個(gè)例子的示意圖；圖11A是示出磁化角與中心磁場強(qiáng)度以及與均勻空間的直徑的關(guān)系的圖，圖11B是示出在均勻空間的直徑保持恒定的情況下磁化角與中心磁場強(qiáng)度之間關(guān)系的圖；圖12是示出在中心磁場強(qiáng)度與磁極片之間的距離保持恒定時(shí)磁鐵總重量的比較例子的表；以及圖13是示出本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的概況的示意圖。
現(xiàn)在，將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。
現(xiàn)在參考圖1，作為本發(fā)明的第一實(shí)施例待用于MRI的磁場發(fā)生器10是一開放型磁場發(fā)生器，它包括相互面對的一對磁極片單元11a、11b，其間有一空間。磁極片單元11a、11b分別包括板狀磁軛12a、12b。板狀磁軛12a包括一般為盤狀的主體14a及從主體14a延伸的兩個(gè)連接部分16a、18a。同樣，板狀磁軛12b包括一般為盤狀的主體14b以及從主體14b延伸的兩個(gè)連接部分16b、18b。
板狀磁軛12a的主體14a與板狀磁軛12b的主體14b的各表面相互面對，且設(shè)有永磁鐵組20a和20b。永磁鐵組20a、20b的各表面相互面對，且分別設(shè)有固定在其上的磁極片22a和22b。
如圖2所示，永磁鐵組20b包括多個(gè)一般為長方體的單片磁鐵24，每片磁鐵由例如R-Fe-B磁鐵構(gòu)成。在4，770，723或4，792，368號美國專利中揭示了R-Fe-B磁鐵(其中R代表稀土元素，包括釔Y)。這同樣適用于永磁鐵組20a。
磁極片22b包括置于永磁鐵主20b上的例如由盤狀鐵構(gòu)成的基板26?；?6的上表面設(shè)有用于防止產(chǎn)生渦流的硅鋼板28。以粘合劑把硅鋼板28固定在基板26上。
基板26具有形成了例如由鐵制成的環(huán)狀突出部分32的圓周部分，用于增加圓周部分周圍的磁場強(qiáng)度。如圖3所示，環(huán)狀突出部分32包括多個(gè)(例如，依據(jù)本實(shí)施例為八個(gè))環(huán)狀突出片34。每個(gè)環(huán)狀突出片34具有凹陷的弧形內(nèi)表面以及平坦的外表面。通過把具有螺孔36的每個(gè)環(huán)形突出片34螺栓連接到硅鋼板28的圓周部分的基板26上來形成環(huán)狀突出部分32。換句話說，環(huán)狀突出部分32由徑向分隔的片構(gòu)成。環(huán)狀突出部分32或更具體來說是每個(gè)環(huán)狀突出片34形成有兩個(gè)導(dǎo)孔38，每個(gè)導(dǎo)孔作為用于組裝的垂直通孔。每個(gè)導(dǎo)孔38具有帶螺紋的內(nèi)表面，以與如下所述的螺釘92嚙合。
每個(gè)環(huán)狀突出片34的外表面安裝有用于減少磁通量泄漏的永磁鐵40。永磁鐵40所感應(yīng)的磁通量集中在磁極片22a、22b之間，使得可減少磁通量泄漏。如圖4所示，永磁鐵40包括多個(gè)一般為長方體的單片磁鐵42，每片磁鐵由例如R-Fe-B制成。依據(jù)本實(shí)施例，把總共十六(=2×2×4)個(gè)單片磁鐵42層疊成一般為長方體的永磁鐵40。這里，應(yīng)注意，通孔44是通過切除每個(gè)單片磁鐵42的轉(zhuǎn)角部分而形成的。
從圖5A和5B可清楚地理解，由諸如SUS304和鋁等非磁性材料制成的矩形護(hù)板46置于安裝到環(huán)狀突出片34的外表面的每個(gè)永磁鐵40的外表面上。通過固定插入通孔44的螺釘48，把永磁鐵40和護(hù)板46固定于環(huán)狀突出34。此外，從圖2和圖5A可理解，為了減小從永磁鐵40底部的磁通量泄漏，最好延伸永磁鐵40的下部，以使永磁鐵40的底部與永磁鐵組20b接觸。這同樣適用于磁極片22a。
回到圖1，在板狀磁軛12a的中心部分處設(shè)有用于磁場細(xì)調(diào)的可移動磁軛50?？梢苿哟跑?0設(shè)有用于調(diào)節(jié)其垂直位置的三個(gè)螺栓52以及用于調(diào)整其位置的三個(gè)塞棒(stopper)54。同樣的配置適用于板狀磁軛12b。板狀磁軛12a的連接部分16a、18a分別設(shè)有待附著升降鉤的螺紋孔56。
用兩個(gè)圓柱形柱狀磁軛58以磁性方式來連接如上所述的板狀磁軛12a、12b。柱狀磁軛58分別置于連接部分16a、16b以及連接部分18a、18b之間，且通過固定螺栓60固定于板狀磁軛12a的各連接部分16a、18a。此外，板狀磁軛12b具有一下表面，該下表面設(shè)有分別位于前面部分以及相應(yīng)于兩個(gè)柱狀磁軛58的位置處的三個(gè)腿部分62。
接著，將參考圖6來描述在磁場發(fā)生器10中把永磁鐵40和護(hù)板46組裝到環(huán)狀突出片34的步驟。
首先，放置環(huán)狀突出片34，其外表面向上，且用固定螺釘66把它固定在工作臺64上。工作臺64設(shè)有定位夾68，它是一塊直立的板狀非磁性材料，與環(huán)狀突出片34的外表面的一端即永磁鐵所固定的表面接觸。通過例如螺釘(未示出)把定位夾68固定于工作臺64。另一方面，在環(huán)狀突出片34的外表面的另一端處，放置一滑動臺70，從而環(huán)狀突出片34的外表面和滑動臺70的上表面一般變得相互齊平，從而提供了一連續(xù)平面。
由以上準(zhǔn)備，把第一磁塊72置于滑動臺70上。磁塊72是通過圖4所示層疊和接合八塊(=2×2×2)單片磁鐵42而形成的部件。磁塊72由固定部分74牢牢地固定，且由臂狀物從滑動臺70往外推而到達(dá)環(huán)狀突出片34的外表面上，在環(huán)狀突出片34上滑動以與定位夾68接觸。
在以上操作期間，由于環(huán)狀突出片34由軟鐵制成，所以磁塊72被環(huán)狀突出片34牢牢地吸住。在被牢牢吸住的同時(shí)，從工作臺64下擰入的螺釘78把第一磁塊72往上推，在磁塊72與環(huán)狀突出片34之間加粘合劑。其后，使螺釘78松脫，以使磁塊72粘接到環(huán)狀突出片34上。然后，同樣，由固定部分74牢牢地固定第二磁塊72，用臂狀物76把第二磁塊72推向環(huán)狀突出片34的外表面。推動操作剛好在到達(dá)預(yù)定固定位置前停止，以使得可把粘合劑加到環(huán)狀突出片34上的預(yù)定固定位置以及第一磁塊72的端面。其后，臂狀物76把第二磁塊72推到預(yù)定固定位置，以完成固定。這里應(yīng)注意，在已被固定的磁塊72與待固定的磁塊72之間存在斥力。如果待固定的磁塊72被推離該表面，則可在固定部分74上方提供氣缸(未示出)，以把磁塊72往下壓。繼而把磁塊72即永磁鐵40固定到環(huán)狀突出片34的外表面。在以上操作中，由于環(huán)狀突出片34的外表面為平坦的表面，所以磁塊72可在該外表面上容易地作直線形滑動。因此，可容易地傳送磁塊72并固定于環(huán)狀突出片34外表面上的想要位置。
其后，把護(hù)板46置于磁塊72的上表面，然后通過固定螺釘48緊固。
接著，將參考圖7A到7C來描述磁極片22b的組裝。
首先，如圖7A所示，把導(dǎo)柱80擰入磁極片22b的基板26。接著，把安裝有永磁鐵40的環(huán)狀突出片34下降到導(dǎo)柱80上，以使導(dǎo)柱80進(jìn)入環(huán)狀突出片34的導(dǎo)孔38，從而把環(huán)狀突出片34置于導(dǎo)板26上。如果因來自己安裝的環(huán)狀突出片34的斥力而不能容易地降低環(huán)狀突出片34，則可預(yù)先使導(dǎo)柱80形成陽螺紋，可把導(dǎo)柱80待擰入的配對螺母(未示出)置于環(huán)狀突出片34上。由此配置，可通過收緊螺母來降低環(huán)狀突出片34。以螺釘36把降低的環(huán)狀突出片34固定到基板26上。其后，移去導(dǎo)柱80。
在環(huán)狀突出片34的上述安裝中，首先把環(huán)狀突出片34安裝在圖7B所示的每隔一個(gè)位置處，然后，如圖7C所示，安裝其余的環(huán)狀突出片34，以填充已安裝的環(huán)狀填充片34之間的位置。在安裝期間，需要使用收緊螺母的上述安裝方法，因?yàn)槌饬Ψ浅?qiáng)。
然后，使用例如圖8所示的升降機(jī)構(gòu)82，把依據(jù)上述方法組裝的磁極片22b固定到永磁鐵組20b上。升降機(jī)構(gòu)82包括諸如不銹鋼(SUS304)等非磁性材料制成的升降臺84?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)底座86上所設(shè)立的螺紋驅(qū)動軸88來垂直移動升降臺84。底座86具有帶轉(zhuǎn)臺的上表面90，其上放置了板狀磁軛12b和永磁鐵組20b。由穿過升降臺84的螺釘來懸掛磁極片22b。把螺釘92擰入磁極片22b的各導(dǎo)孔38。通過降低升降臺84，把磁極片22b置于永磁鐵組20b上，然后通過螺釘(未示出)固定在永磁鐵組20b上。同樣的配置適用于磁極片22a。
如上所述，依據(jù)磁場發(fā)生器10，把永磁鐵40預(yù)先固定在每個(gè)環(huán)狀突出片34的外表面上，且把每個(gè)安裝有永磁鐵40的預(yù)定數(shù)目的環(huán)狀突出片34安裝到基板26上。因此，不需要把永磁鐵40安裝到已置于基板26上的環(huán)狀突出部分32上。具體來說，通過分割環(huán)狀突出部分32，使得可容易地固定永磁鐵40。結(jié)果，磁極片單元11a、11b繼而磁場發(fā)生器10的組裝變得容易，使得即使在需要強(qiáng)的磁場且因此把R-Fe-B磁鐵用作單片磁鐵時(shí)也可提高生產(chǎn)效率。
此外，通過把附著在基板26上的導(dǎo)柱80插入環(huán)狀突出片34的導(dǎo)孔38，可把環(huán)狀突出片34導(dǎo)入基板26上的預(yù)定位置。因此，環(huán)狀突出片34的定位變得容易。
在一實(shí)驗(yàn)中比較如上所述的磁場發(fā)生器10和已有技術(shù)的磁場發(fā)生器，其中每個(gè)磁場發(fā)生器構(gòu)成在其各磁極片之間的空間內(nèi)產(chǎn)生0.4T的磁場。結(jié)果示出，不使用用于減少磁通量泄漏的永磁鐵40的已有技術(shù)需要較大數(shù)量的永磁鐵，即4.9噸，這是因?yàn)榇磐啃孤┹^大。另一方面，可通過使用永磁鐵40來減少磁通量泄漏的磁場發(fā)生器10需要3.9噸的永磁鐵。因此，依據(jù)磁場發(fā)生器10，可減少所使用的永磁鐵的數(shù)量，且可減少成本。
接著，參考圖9，待用于MRI的作為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的磁場發(fā)生器100包括相互面對的一對磁極片單元102a、102b，其間有一空間。磁極片單元102a、102b分別包括板狀磁軛104a、104b。
板狀磁軛104a、104b的各表面相互面對，且設(shè)有永磁鐵組106a、106b。永磁鐵組106a、106b的各表面相互面對，且分別設(shè)有緊固在其上的磁極片108a、108b。
每個(gè)永磁鐵組106a、106b通過把多個(gè)單片磁鐵110層疊成三層而制成。每個(gè)單片磁鐵110由例如邊長為50mm的立方體R-Fe-B磁鐵制成。
磁極片108a包括置于永磁鐵組106a的一個(gè)主表面上的由例如盤狀的鐵制成的基板112?；?12的一個(gè)主表面設(shè)有用于防止產(chǎn)生渦流的硅鋼板114。用粘合劑把硅鋼板114固定在基板112上。
基板112具有由環(huán)狀突出部分116(例如由鐵制成)的圓周部分，用于增加圓周部分周圍的磁場強(qiáng)度。以與環(huán)狀突出部分32本質(zhì)上相同的方式形成環(huán)狀突出部分116，它包括例如如圖3所示的多個(gè)環(huán)狀突出片34。
環(huán)狀突出部分116的外表面，即每個(gè)環(huán)狀突出片34的外表面安裝有用于減少磁通量泄漏的永磁鐵118。永磁鐵118感應(yīng)的磁通量集中在磁極片108a、108b之間，并減少了磁通量泄漏。通過層疊多個(gè)基本上為長方體的單片磁鐵(每片由例如R-Fe-B磁鐵構(gòu)成)使永磁鐵118形成基本上為長方體的塊。這里，應(yīng)注意永磁鐵118的磁化方向A1。如圖9所示，如此形成永磁鐵118，從而磁化方向A1相對于永磁鐵118的主表面120形成一銳角。因此，同樣地形成構(gòu)成永磁鐵118的每個(gè)單片磁鐵，從而其磁化方向相對于單片磁鐵的主表面形成一銳角。通過放置永磁鐵118與永磁鐵組106a的一個(gè)主表面、基板112的外表面和環(huán)狀突出部分116的外表面接觸，可使永磁鐵118的磁化方向A1相對于永磁鐵組106a的主表面是傾斜的。在永磁鐵118的外表面上，放置例如上述的護(hù)板46。在此情況下，例如使用固定螺釘，把永磁鐵118和護(hù)板46固定到環(huán)狀突出片34上，即固定到環(huán)狀突出部分116上。這同樣適用于磁極片108b。
以與圖1所示的磁場發(fā)生器10的相同方式，由兩個(gè)圓柱形柱狀磁軛58以磁性方式來連接板狀磁軛104a、104b。板狀磁軛104a、104b與柱狀磁軛58相互連接，且通過例如固定螺栓固定在一起。
使用例如圖10所示的加壓設(shè)備200來制造永磁鐵118中所使用的單片磁鐵。
加壓設(shè)備200包括一對相對的磁軛202(在圖10中僅示出一個(gè)磁軛)。磁軛202分別由線圈204所包圍。通過把電流加到線圈204，產(chǎn)生了磁場。
在這對磁軛202之間設(shè)置由非磁性或弱磁性材料制成的模具206。模具206形成了多個(gè)垂直通孔208。所形成的每個(gè)通孔208具有矩形剖面，以磁化角θ相對于磁軛202所提供的磁性定向角B傾斜。
在這對磁軛202之間，提供了夾住模具206的模組(die set)210。此外，設(shè)有垂直于磁性定向角B夾住模具206和模組210的基板212。模具206、模組210和基板212具有相互齊平的上表面。此外，在基板212上，設(shè)有可來往于模具206移動的包含粉末的粉末供給盒214。
通過使用如上所述加壓設(shè)備200，使粉末在通孔208中被磁化定向，并被未示出的一對棱柱上下沖壓機(jī)壓成壓塊。然后對壓塊進(jìn)行燒結(jié)而變成單片磁鐵，每片磁鐵具有想要磁化角θ。在4，770，723號美國專利中揭示了制造這種磁鐵的方法。
接著，將描述使用磁場發(fā)生器100所實(shí)施的實(shí)驗(yàn)。
這些實(shí)驗(yàn)是在以下條件下進(jìn)行的永磁鐵組106a、106b的厚度T1為150mm；基板112和硅鋼板114的總厚度T2為65mm；環(huán)狀突出部分116的高度H1為64mm，其厚度T3為65mm；永磁鐵118的高度H2為80mm，其厚度T4為120mm；環(huán)狀突出部分116的內(nèi)徑D1為855mm，其外徑D2為983mm；磁極片108a與108b之間的距離d為405m。由此配置，在磁極片108a、108b之間形成具有沿垂直方向?yàn)楸馄角蝮w形狀的均勻空間。
首先，在磁場發(fā)生器100中，改變永磁鐵118的磁化角θ，測量均勻空間的水平直徑D3及其中心磁場強(qiáng)度。
從圖11A中可理解，均勻空間在永磁鐵118的磁化角θ增大時(shí)擴(kuò)大。因而，通過設(shè)置磁化角θ相對于永磁鐵組106a、106b的主表面傾斜的永磁鐵118，可把較大數(shù)量的磁通量引入成象空間，并可增大均勻空間。因此，可增大均勻空間而不增加所使用的永磁鐵118的數(shù)量，也不增加成本。此外，通過調(diào)節(jié)磁化角θ，可獲得想要的均勻地空間和中心磁場強(qiáng)度。
接著，在磁場發(fā)生器100中，依據(jù)永磁鐵118的磁化角θ的變化來改變磁極片108a、108b的直徑以及環(huán)狀突出部分116的厚度，從而使均勻空間的水平直徑D3保持恒定，并測量中心磁場強(qiáng)度。在此實(shí)驗(yàn)中，永磁鐵組106a、106b不變。
如上所述，均勻空間在磁化角θ增大時(shí)擴(kuò)大。因此，為了均勻空間的直徑D3恒定，應(yīng)依據(jù)永磁鐵118的磁化角的增大而減小磁極片108a、108的尺寸。通過使用此方法，可增加該空間中的磁場強(qiáng)度。因而，可在增加的效率下使用永磁鐵118，且在產(chǎn)生相同強(qiáng)度的磁場的情況下，可把所使用的磁鐵的數(shù)量減少到磁場強(qiáng)度增加的程度。因此，可減少磁場發(fā)生器100的成本和重量。
從圖11B中可知道，如果磁化角θ在0度到60度的范圍內(nèi)，可使中心磁場強(qiáng)度不小于磁化角θ為0度時(shí)的中心磁場強(qiáng)度。尤其是，如果磁化角θ在10度到50度范圍內(nèi)，可使中心磁場強(qiáng)度不小于0.42T，使得可獲得較強(qiáng)的磁場。最好，磁化角θ在15度到45度之間。
此外，從圖12所示的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，如果中心磁場強(qiáng)度和磁極片108a、108b之間的距離d保持恒定，而把磁化角θ設(shè)定在30度，則可把磁鐵的總重量減少到2313kg，它比磁化角θ為0度時(shí)輕100kg；比未設(shè)置永磁鐵118時(shí)輕610kg。在本實(shí)驗(yàn)中，均勻空間的直徑D3為400mm。因此，可減少板狀磁軛104a和104b的重量。
用作永磁鐵118的磁鐵的磁化方向A1已傾斜。因此，僅通過直接把永磁鐵118置于永磁鐵組106a、106b的主表面上，可容易地實(shí)施放置具有想要磁化角θ的永磁鐵118來減少磁通量的泄漏。
此外，可實(shí)驗(yàn)如圖13所示的磁場發(fā)生器100a。
依據(jù)磁場發(fā)生器100a，把永磁鐵124用作減少包含在磁極片122a、122b中的磁通量泄漏的永磁鐵。永磁鐵124的磁化方向A2平行或垂直于永磁鐵124的每個(gè)表面。在此情況下，使用具有梯形剖面的每個(gè)部件126和128，以如此放置永磁鐵124，從而永磁鐵124的磁化方向A2相對于永磁鐵組106a、106b的相應(yīng)主表面傾斜。其它配置與圖9中所示的磁場發(fā)生器100本質(zhì)上相同，因此這里不再重復(fù)其描述。
依據(jù)磁場發(fā)生器100a，永磁鐵124本身以想要的角度相對于各永磁鐵組106a、106b的主表面傾斜。因此，可把沿任何方向磁化的永磁鐵用作減少磁通量泄漏的永磁鐵。尤其是，可使用市售的沿平行或垂直于其每個(gè)表面的方向磁化的永磁鐵，可容易地獲得減少磁通量泄漏的永磁鐵。此外，可在磁場發(fā)生器100a中獲得與磁場發(fā)生器100中相同的效果。
這里，應(yīng)注意，環(huán)狀突出部分116的外表面也可傾斜，且可用于減少磁通量泄漏的永磁鐵118和124安裝到此傾斜的外表面上。在此情況下，也可獲得與磁場發(fā)生器100中相同的效果。
此外，本發(fā)明中的柱狀磁軛包括諸如在序號為09/386，146號的美國專利申請中所揭示的板狀柱狀磁軛。
本發(fā)明還可應(yīng)用于包括單個(gè)柱狀磁軛的磁場發(fā)生器。
詳細(xì)地描述和示出了本發(fā)明，很明顯，這些描述和附圖僅示出本發(fā)明的一個(gè)例子，不應(yīng)把它們作為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的精神和范圍僅由所附的權(quán)利要求書中所使用的文字來限定。
權(quán)利要求
1．一種磁極片單元，其特征在于包括一板狀磁軛；設(shè)在板狀磁軛的一個(gè)主表面上的一永磁鐵組；以及設(shè)在永磁鐵組的一個(gè)主表面上的一磁極片；其中磁極片包括具有多個(gè)環(huán)狀突出片的環(huán)狀突出部分以及設(shè)在每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上的用于減少磁通量泄漏的一永磁鐵。
2．一種磁場發(fā)生器，其特征在于包括一對磁極片單元和以磁性方式連接這對磁極片單元的柱狀磁軛，其中每個(gè)磁極片單元包括一板狀磁軛、設(shè)在板狀磁軛的一個(gè)主表面上的一永磁鐵組以及設(shè)在永磁鐵組的一個(gè)主表面上的一磁極片，磁極片包括具有多個(gè)環(huán)狀突出片的環(huán)狀突出部分以及設(shè)在每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上的用于減少磁通量泄漏的一永磁鐵。
3．一種用于組裝磁極片單元的方法，其特征在于包括把一永磁鐵固定到環(huán)狀突出片的外表面上的第一步驟；以及把已安裝有永磁鐵的環(huán)狀突出片固定到基板的一個(gè)主表面上的第二步驟。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于環(huán)狀突出片具有一導(dǎo)孔，第二步驟包括把一導(dǎo)柱附著到基板上的步驟A，以及通過把導(dǎo)柱插入導(dǎo)孔而把已安裝有永磁鐵的環(huán)狀突出片導(dǎo)向基板的主表面的步驟B。
5．一種用于組裝磁極片單元的方法，其特征在于所述磁極片單元包括具有平坦外表面的一環(huán)狀突出片，其中一永磁鐵在該外表面上滑動，以把永磁鐵固定到環(huán)狀突出片上的想要位置。
6．一種磁場發(fā)生器，其特征在于包括一板狀磁軛；設(shè)在板狀磁軛的一個(gè)主表面上的一永磁鐵組；以及設(shè)在永磁鐵組的一個(gè)主表面上的一磁極片；其中磁極片包括一環(huán)狀突出部分以及設(shè)在環(huán)狀突出部分的外表面上的用于減少磁通量泄漏的一永磁鐵，所述永磁鐵的磁化方向相對于所述永磁鐵組的主表面傾斜。
7．如權(quán)利要求6所述的發(fā)生器，其特征在于用于減少磁通量泄漏的永磁鐵一般為長方體，磁化方向與永磁鐵的一個(gè)主表面形成銳角。
8．如權(quán)利要求6所述的發(fā)生器，其特征在于用于減少磁通量泄漏的永磁鐵一般為長方體，它相對于永磁鐵組的主表面傾斜。
9．如權(quán)利要求6所述的發(fā)生器，其特征在于依據(jù)用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化角來確定磁極片的尺寸。
10．如權(quán)利要求9所述的發(fā)生器，其特征在于用于減少磁通量泄漏的永磁鐵的磁化角大于0度且小于60度。
全文摘要
磁場發(fā)生器包括一對磁極片單元(分別包括板狀磁軛)。每個(gè)板狀磁軛包括相互面對的表面并設(shè)有永磁鐵組和磁極片。磁極片包括具有多個(gè)環(huán)狀突出片的環(huán)狀突出部分及設(shè)在每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上減少磁通量泄漏用的永磁鐵。在組裝時(shí),首先把減少磁通量泄漏用的永磁鐵固定在每個(gè)環(huán)狀突出片的外表面上。把裝有永磁鐵的每個(gè)環(huán)狀突出片固定在基板上。由柱狀磁軛連接這對磁極片單元。減少磁通量泄漏用的永磁鐵的磁化方向相對于永磁鐵組的主表面傾斜。
文檔編號G01R33/383GK1296183SQ00133918
公開日2001年5月23日 申請日期2000年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者青木雅昭, 津崎剛 申請人:住友特殊金屬株式會社