带有θ磁体环的轻质不对称磁体阵列制造技术

一种磁体阵列(700)包括多个磁体环(711

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有
θ
磁体环的轻质不对称磁体阵列


[0001]本专利技术总体上涉及磁体组件，尤其涉及包括永磁体的轻质磁体组件及其设计方法。

技术介绍

[0002]以前在专利文献中已经报道了旨在实现强且均匀的磁场的永磁体阵列的设计。例如，美国专利7,423,431描述了一种用于成像设备的永磁体组件，其具有永磁体，该永磁体具有第一表面和适于面向成像设备的成像空间的阶梯状第二表面，其中阶梯状第二表面包含至少四个台阶。
[0003]作为另一个例子，美国专利6,411,187描述了在医疗和其他应用中使用的可调节混合磁性设备，包括用于在成像空间中产生第一磁场的电磁通量产生器，以及用于产生叠加在第一磁场上的第二磁场的永磁体组件，用于在成像空间中提供具有改进幅度的基本均匀的磁场。永磁体组件可包括多个沿其对称轴间隔开的环形或盘状同心磁体。混合磁性设备可以包括高磁导率磁轭，用于增加混合磁性设备的成像空间中的磁场强度。
[0004]美国专利10,018,694描述了一种用于磁共振成像(MRI)仪器的磁体组件，该磁体组件包括布置在两个或多个环中的多个磁体节段，使得磁体节段与同一环中的相邻磁体节段均匀间隔开，并且与相邻环中的磁体节段间隔开。根据一实施例，多个磁体节段被布置在两个或更多个环中，其中至少一些磁体节段的磁化方向不与由它们各自的环限定的平面对齐，以提供对所得磁场分布的更大控制。
[0005]美国专利5,900,793描述了由多个沿其对称轴间隔开的环形同心磁体组成的组件，以及使用被永久磁化的等角节段构造这种组件的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供了一种包括多个磁体环和框架的磁体阵列。多个磁体环沿着纵向轴线定位并与纵向轴线同轴，其中至少一个磁体环具有旋转对称性，并且具有沿着方位角(θ)坐标的有限磁化分量和在纵向
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径向平面中的有限磁化。多个磁体环被配置为沿着平行于纵向轴线的方向共同产生磁场。框架被配置成将多个磁体环固定地保持就位。
[0007]在一些实施例中，多个磁体环，包括具有旋转对称性并具有沿方位角(θ)坐标的有限磁化分量的所述至少一个磁体环，被配置为在预定内部空间内共同产生具有至少给定均匀性水平的磁场。
[0008]在一些实施例中，多个磁体环，包括沿着方位角(θ)坐标具有有限磁化分量的至少一个磁体环，被配置为共同最小化磁体阵列外部的边缘场。
[0009]在一实施例中，每个磁体环相对于磁体环围绕纵向轴线的平面内旋转具有旋转对称性。
[0010]在另一实施例中，磁体环中的至少一个磁体环环绕所述预定内部空间，并且其中沿着所述纵向轴线位于所述内部空间的中心的一侧上的磁体环的最小内半径不同于位于
所述内部空间的中心的另一侧上的磁体环的最小半径。
[0011]在一些实施例中，磁体环相对于所述纵向轴线以反射不对称的方式布置。
[0012]在一些实施例中，内部空间是围绕所述纵向轴线的回转椭球体。
[0013]在一实施例中，至少一个磁体环被制成单个实心元件，所述至少一个磁体环具有沿方位角(θ)坐标的有限磁化分量。在另一实施例中，沿方位角(θ)坐标具有有限磁化分量的所述至少一个磁体环被制成为具有相等间隔的相同节段的分节段环。
[0014]在一些实施例中，每个磁体环具有包括椭圆形、圆形和多边形中之一的形状。
[0015]在一些实施例中，磁体阵列还包括磁体环的一个或多个额外阵列，其中额外阵列中的磁体环与各自的纵向轴线同轴，所述各自的纵向轴线与所述纵向轴线成各自的角度。
[0016]根据本专利技术的实施例，另外提供了一种用于产生磁体阵列的方法，该方法包括沿着纵向轴线并与纵向轴线同轴地定位多个磁体环，其中至少一个磁体环具有旋转对称性，并且具有沿着方位角(θ)坐标的有限磁化分量和在纵向
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径向平面中的有限磁化，所述多个磁体环被配置为沿着平行于纵向轴线的方向共同产生磁场。使用框架将多个磁体环固定地保持就位。
[0017]从下面结合附图对本专利技术实施例的详细描述中，将更全面地理解本专利技术。
附图说明
[0018]图1是根据本专利技术实施例的包括第一磁体组件和第二磁体组件的不对称磁体阵列的透视图；
[0019]图2A和2B
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2D是根据本专利技术另一实施例的不对称磁体阵列的透视图，以及分别由组件单独和联合产生的磁力线图；
[0020]图3是根据本专利技术实施例的分节段磁体环的透视图，该磁体环可以是图1和2的磁体阵列中的任何一个环；
[0021]图4是根据本专利技术实施例的包括三个θ磁体环的非对称磁体阵列的透视图；
[0022]图5是根据本专利技术的实施例的由图4的磁体阵列产生的磁力线的曲线图；和
[0023]图6是根据本专利技术实施例的θ磁体环透视图，该θ磁体环可以是图4的磁体阵列中的任何一个环。
具体实施方式
[0024]概览
[0025]医学、航空航天、电子和汽车工业等众多学科都需要强而均匀的磁场。例如，用于人脑的磁共振成像(MRI)的磁体通常提供强度为0.1至3特斯拉的磁场，该磁场在大约3000立方厘米的成像空间内(例如半径为9cm的球体内部)均匀到百万分之几(ppm)。然而，由于其相当大的尺寸和重量，这种磁体的应用受到限制。此外，通常在磁体设计中，在重量、磁场均匀性和能够实现给定均匀性的空间大小之间存在严重受限的权衡。
[0026]下文描述的本专利技术的实施例提供了产生强且均匀的磁场(例如，在0.1至1特斯拉的范围内)的轻质永磁体阵列。一些公开的磁体阵列被配置用于急救脑部移动MRI系统，例如救护车内的头部MRI系统。然而，通常，所公开的技术可以应用于任何其他合适的系统。
[0027]在本文的描述中，使用由纵向(Z)、径向(r)和方位角(θ)坐标组成的圆柱坐标系，
内部空间被定义为围绕纵向轴线的回转椭球体的体积。内部空间的例子是长轴沿纵向轴线的长圆形(prolate)和短轴沿纵向轴线的扁圆形(oblate)。横向平面进一步定义为任何r
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θ平面(即垂直于纵向z轴的平面)。内部空间的具体定义是MRI系统的成像空间，其中磁场具有至少给定水平的均匀性。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，提供了一种磁体阵列，该磁体阵列包括框架，该框架被配置为将多个与中心纵向轴线同轴的磁体环保持在沿着该轴线的不同位置处，其中磁体环位于横向平面中，其中至少一个环对包含在纵向轴线所穿过的内部空间中的一区域进行环绕(即，该环与内部空间相交)。在本说明书中，框架由将环保持就位的机械能力来定义，并且可以以各种方式来制造，例如，使用轭或通过将环嵌入环绕材料(例如，环氧树脂)中。
[0029]多个磁体环相对于纵向轴线以反射不对称(reflectional asymmetry)的方式布置。在本公开和权利要求的上下文中，术语“相对于纵向轴线的反射不对称”意味着垂直于纵向轴线的平面都不是磁体阵列的对称平面。换句话说，磁体阵列在沿轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁体阵列，包括：多个磁体环，所述多个磁体环沿着纵向轴线定位并与纵向轴线同轴，其中至少一个磁体环具有旋转对称性，并且具有沿着方位角(θ)坐标的有限磁化分量和在纵向
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径向平面中的有限磁化，所述多个磁体环被配置为沿着平行于纵向轴线的方向共同产生磁场；和框架，其被配置为将多个磁体环固定地保持就位。2.根据权利要求1所述的磁体阵列，其中所述多个磁体环，包括具有旋转对称性并具有沿方位角(θ)坐标的有限磁化分量的所述至少一个磁体环，被配置为在预定内部空间内共同产生具有至少给定均匀性水平的磁场。3.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中所述多个磁体环，包括沿着方位角(θ)坐标具有有限磁化分量的至少一个磁体环，被配置为共同最小化磁体阵列外部的边缘场。4.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，每个磁体环相对于磁体环围绕纵向轴线的平面内旋转具有旋转对称性。5.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，所述磁体环中的至少一个环绕所述预定内部空间，并且其中沿着所述纵向轴线位于所述内部空间的中心的一侧上的磁体环的最小内半径不同于位于所述内部空间的中心的另一侧上的磁体环的最小半径。6.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，所述磁体环相对于所述纵向轴线以反射不对称的方式布置。7.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，所述内部空间是围绕所述纵向轴线的回转椭球体。8.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，所述至少一个磁体环被制成单个实心元件，所述至少一个磁体环具有沿方位角(θ)坐标的有限磁化分量。9.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，沿方位角(θ)坐标具有有限磁化分量的所述至少一个磁体环被制成为具有相等间隔的相同节段的分节段环。10.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，其中，每个磁体环具有包括椭圆形、圆形和多边形中之一的形状。11.根据权利要求1或2所述的磁体阵列，包括磁体环的一个或多个额外阵列，其中额外阵列中的磁体环与各自的纵向轴线同轴，所述各自的纵向轴线与所述纵向轴线成各自的角度。12.一种用于制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：N哈翰海，
申请(专利权)人：爱普斯陶有限公司，
类型：发明
国别省市：