多环无极面永久磁铁制造技术

一种用于成像设备的永久磁铁组件，具有一个永久磁铁本体，所述永久磁铁本体具有第一表面和适于面向成像设备的成像容器的阶梯状第二表面，其中阶梯状第二表面包含至少４个台阶。

【技术实现步骤摘要】

总的来说，本专利技术涉及永久磁铁组件，特别涉及用于核磁共振成像(MRI)系统的永久磁铁组件。
技术介绍
存在利用永久磁铁的各种磁成像系统。这些系统包括磁共振成像(MRI)、磁共振疗法(MRT)和核磁共振(NMR)系统。MRI系统用来使病人身体的一部分成像。MRT系统通常较小并且用来监视器病人身体内部的手术器械的布置。NMR系统用来检测来自正在成像的材料的信号，以确定该材料的成分。这些系统经常利用两个或多个直接附着于通常称作磁轭的支架上的永久磁铁。成像容器(imaging volume)提供在这些磁铁之间。人或材料被放入成像容器中并检测图像或信号，然后由诸如计算机之类的处理器进行处理。如图1所示，磁铁有时被安排在永磁材料的同心环的组件1中。例如，可以存在两个环3和5，它们由位于环形磁铁3和5间的间隙中的非磁性材料环7隔开。非磁性材料环7平行于磁场方向地贯穿整个磁铁组件1。组件1还包含适于容纳螺栓的孔9，通过该螺栓将组件1固定到磁轭上。已知技术的成像系统还包含极靴和梯度线圈，它们邻近于面对成像容器的永久磁铁的成像表面。需要极靴来定形磁场以及减少或消除在永久磁铁的磁轭和成像表面中产生的不希望的涡流。然而，极靴也干扰永久磁铁所生成的磁场。这样，极靴降低了到达成像容器的永久磁铁所生成的磁场的强度。因此，由于极靴的存在，需要较大数量的永久磁铁在成像容器中特别在MRI系统中产生具有可接受的强度的磁场。较大数量的永久磁铁增加了磁铁的成本并增加了成像系统制造的复杂度，因为较大的磁铁体积大且笨重。
技术实现思路
本专利技术的优选实施例提供了一种用于成像设备的永久磁铁组件，包括一个具有第一表面和适于面向成像设备的成像容器的阶梯状第二表面的永久磁铁本体，其中阶梯状第二表面包含至少4个台阶。本专利技术的另一个优选实施例提供了一种成像设备的永久磁铁组件，包括至少一层软磁材料和永久磁铁本体。永久磁铁本体包括圆柱形基座部分，其具有附着于所述至少一层软磁材料第一主表面，以及与基座部分的所述第一主表面相对的第二主表面；空心环部分，具有第一主表面和第二主表面。空心环部分的第一主表面附着于基座部分的第二主表面的外部。空心环部分的第二主表面延伸高于基座部分的第二主表面的相邻部分至少0.05米，以形成一个凹部(pocket)。本专利技术的另一个优选实施例提供了制造永久磁铁组件的方法，包括形成至少两层未磁化材料块，将所述至少两层未磁化材料块彼此相连，以形成第一母体(precursor body)的基座部分，所述基座部分具有第一主表面和相对的第二主表面，使所述至少两层未磁化材料块的厚度基本垂直于第一和第二主表面，并将对基座部分的第二主表面定形，以在第二主表面上形成至少三个台阶。该方法还包括形成包括多个未磁化块的第一母体的空心环部分，将空心环部分连接到基座部分的第二主表面以形成第一母体，并磁化第一母体以形成第一永久磁铁本体。本专利技术另一个优选实施例提供了用于成像设备的永久磁铁组件，包括具有第一表面和阶梯状第二表面的永久磁铁，该阶梯状第二表面适合于面向成像设备的成像容器，其中阶梯状第二表面的中心台阶包括一个突起。附图说明图1是现有技术的磁铁组件的透视图；图2A和图2B是本专利技术第一优选实施例的永久磁铁组件的右半部分的侧剖面图；图3是具有永久磁铁填料的永久磁铁组件的透视图；图4是本专利技术第二优选实施例的永久磁铁本体的透视图；图5是图4中的本体的基座部分的透视图； 图6是图4中的本体的空心环部分的透视图；图7是包含本专利技术优选实施例的永久磁铁组件的MRI系统的侧剖面图；图8是包含“C”形磁轭的MRI系统的透视图；图9是包含具有多个连接杆的磁轭的MRI系统的侧剖面图；图10是包含管状磁轭的MRI系统的侧剖面图；图11是用来磁化适于用作永久磁铁的未磁化材料的线圈外壳的透视图；图12-14是说明制造永久磁铁本体的方法的侧剖面图。附图其中的部件名称列表如下磁铁组件11 软磁材料层13永久磁铁本体15 第一表面17高度18 第二或成像表面19磁场方向20 同心环21、23、25、27开口24 可移动的永久磁铁件22致动器28 可移动永久磁铁本体填料26金属垫板29 永久磁铁基座部分或本体31凹部33 永久磁体空心环部分或本体35主表面41、42 边缘表面43、50第一主表面48、第二主表面49 圆形开口51粘合物质层52 环形区段成形块54MRI系统60 成像系统支架或磁轭61底部或底板62 顶部或顶板63第三部分64 成像容器(imaging volume)65单一管状体66 RF线圈67图像处理器68 病人69病人支撑架70 限制器71外壳73 母体75盖子82 环氧树脂底盘84第二磁铁组件111 具体实施例方式本专利技术人已经发现，具有拥有四个或多个台阶的阶梯状成像表面(stepped imaging surface)以及具有拥有充满金属垫片的至少0.05米深的凹部的永久磁铁组件，提供了一个容易用垫片填充的永久磁铁设计结构。最好，具有至少为0.05米高度的组件的空心环永久磁铁部分构成所述凹部的边缘，并且该空心环永久磁铁部分与组件的基座部分分开装配。然后把空心环部分附加到组件的基座部分。基座部分可以具有两个或多个台阶(比如三个台阶)，这些台阶在基座部分的成像表面的暴露部分中通过机加工形成。这样，成像设备的永久磁铁组件包括具有第一表面和阶梯状第二成像表面的永久磁铁本体，其中阶梯状第二成像表面适于面向成像设备的成像容器。阶梯状第二表面包含至少4个台阶。永久磁铁本体的阶梯状第二成像表面包括空心环部分的主表面和未被环形部分覆盖的基座部分的一部分成像表面。图2A图示了本专利技术第一优选实施例的成像设备的磁铁组件11的右半部分的侧剖面图。组件11的左半部分是右半部分的镜像，因而未清楚地显示。磁铁组件包含至少一层软磁材料13和永久磁铁本体15，永久磁铁本体15包含第一表面17和第二表面19。第一和第二表面基本平行于x-y面，磁场方向(即z方向)是x-y面的法线。图2A中的箭头20示意性地示出了磁场方向(即z轴方向)。在所述至少一层软磁材料13上附着第一表面17。第二或成像表面19适合于面向成像设备的成像容器。在本专利技术的一个优选方面中，第一本体15的第一材料包括已磁化的永久磁铁材料。第一材料可包括任何永久磁铁材料或者合金，比如CoSm、NdFe或RMB，其中R包括至少一种稀土元素，M包括至少一种过渡金属元素，例如Fe、Co或Fe和Co。最好，第一材料包括RMB材料，其中R包括至少一个稀土稀土元素，M包括至少一种过渡金属元素，比如至少原子百分率为50的铁。更佳的是，第一材料包括美国专利U.S6,120,620公开的富镨(Pr)RMB合金，该专利在此整体引用以资参考。富镨(Pr)RMB合金包括原子百分率约为13至19的稀土元素，其中稀土含量基本上由大于50％的镨、从包含铈、镧、钇和其混合物的族中选出的轻稀土元素的有效量以及平衡钕(balance neodymium)；原子百分率约为4至20的硼；具有或者没有杂质的平衡铁(balance iron)。这里所用的术语“富镨”指的是铁硼稀土合金的稀土含量包括大于50％的镨。在本专利技术的另一个优选方面，稀土含量的镨百分率至少为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成像设备（６０）的永久磁铁组件（１１），包括永久磁铁本体（１５），所述永久磁铁本体（１５）具有第一表面（１７）和适于面向成像设备的成像容器（６５）的阶梯状第二表面（１９），其中阶梯状第二表面包含至少４个台阶（２１、２３、２５、２７）。

【技术特征摘要】
US 2003-9-29 10/672,6581.一种用于成像设备(60)的永久磁铁组件(11)，包括永久磁铁本体(15)，所述永久磁铁本体(15)具有第一表面(17)和适于面向成像设备的成像容器(65)的阶梯状第二表面(19)，其中阶梯状第二表面包含至少4个台阶(21、23、25、27)。2.根据权利要求1所述的组件，其中永久磁铁本体(15)包括圆柱形基座部分(31)，具有附加到至少一层软磁材料(13)的第一主表面(41)，和具有至少三个台阶(21、23、25)的第二主表面(42)，其中基座部分的第二表面与基座部分的第一表面相对；和空心环部分(35)，被附加到基座部分的第二表面的外部。3.一种用于成像设备(60)的永久磁铁组件(11)，包括至少一层软磁材料(13)；和永久磁铁本体(15)，包括圆柱形基座部分(31)，具有附加到至少一层软磁材料(13)的第一主表面(41)，和第二主表面(42)，该第二主表面与基座部分的第一主表面相对；和空心环部分(35)，具有第一主表面(48)和第二主表面(49)，其中空心环部分(35)的第一主表面(48)被附加到基座部分的第二主表面(42)的外部；以及空心环部分的第二主表面(49)伸出基座部分的第二主表面(42)的邻近部之上至少0.05米以形成凹部。4.根据权利要求3所述的组件，其中基座部分(31)的第一和第二表面(41、42)和空心环部分的第一和第二表面(48、49)被排列成基本上垂直于磁铁组件的磁场方向(20)；基座部分(35)包括至少两层永久磁铁块(54)；和基座部分的第二主表面中的至少两个台阶(21、23、25)被机加工到第二表面(42)。5.一种用于成像设备(10)的永久磁铁组件(11)，包括永久磁铁本体(15)，所述永久磁铁本体(15)具有第一表面(17)和适于面向成像设备的成像容器(65)的阶梯状第二表面(19)，其中阶梯状第二表面至少包括一个突起。6.根据权利要求5所述的组件，其中阶梯状第二表面(19)包括多个环(21、23、25、27)；中心台阶(21)包括实中心环；外部台阶(23、25、27)包括多个空...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯瑟琳M阿姆，伊万杰洛斯文T拉斯卡里斯，保罗S汤普森，布伦特阿克塞尔，布鲁斯C阿姆，小迈克尔A帕尔莫，约翰尼斯M范奥尔特，黄贤睿，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]