专利名称：永久磁铁结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及永久磁铁结构，更具体来说，涉及磁共振成象装置用的永久磁铁结构。
磁共振成象装置利用大型永久磁铁产生作用于病人的巨大磁场。成功的成象要求磁场具有可预见的特性，应尽可能均匀。典型的磁共振成象磁铁利用一对极性相反的平面磁铁，它们由一支承框架保持相对的，间隔开来的关系，因此，病人可位于两磁铁之间的间隙中。上述框架一般是U形横截面的，磁铁装在U形两臂的内侧。框架是由高磁导材料如钢制成的，以便在两磁铁之间提供磁通回路。
在制造磁铁结构的过程中，安装磁铁时需特别谨慎以便取得均匀的磁场。然而，在磁铁之间的强大磁场会产生很大的力，倾向于将U形框架之两臂拉向一起。如果这种力使框架扭曲，两磁场的相对方位就会变化，对磁场的均匀性会产生有害的影响。为了避免框架的这种扭曲，框架就要制得很重以获得刚性。遗憾的是，这往往使磁铁结构笨重而难于搬运，而且也提高了造价。
从广义上说，本发明的目的是提供一种磁共振成象装置用的磁铁结构，这种磁铁结构可避免已知结构的缺点。具体地说设想提供一种显著较小较轻的结构以便在使用时容易地搬运至不同的地点和位置。
本发明的另一目的是提供一种磁共振成象装置用的永久磁铁结构，它使用方便可靠，造价较低。
按照本发明，一种永久磁铁结构包括用磁性材料制成的普通U形框架，以及一对装在U形两臂相对表面上的极性相反的磁铁。连接两臂的U形的连接件与磁铁相距足够的距离使形成的磁场基本完全穿过两磁铁和两臂之间，因此，在成象过程中，成象系统的磁偏线圈基本不在连接件中感应涡流。在连接件和磁铁之间设有非导体，非磁性的分隔件，分隔件与两臂接触，倾向于使两臂保持分开状态。分隔件相对于连接件和磁铁的位置，使两磁铁之间的力和由通过两臂和连接件的磁场所产生的力的作用相抵销，从而提高结构的机械稳定性。
现对照以下附图详细地说明本发明的图示实施例，使读者更完全地理解前面的简要描述以及本发明的进一步的目的，特征和优点。
图1所示立体图表示本发明磁铁结构的外观;
图2是沿图1垂直平分面的磁铁结构的剖面图;
图3表示在磁共振成象装置中利用图1的磁铁结构检查马腿的情况;
图4所示立体图表示图1的磁磁结构在磁共振成象装置中用于扫描病人的头部。
现参阅附图，图1所示立体图表示本发明磁铁结构10的外观。在图2中，是沿一垂直平分面的图1结构的剖面图，进一步表示结构的细节。图1和2所示的具体实施例适于兽医和医疗应用。在该实施例中，尺寸A最好是40英寸，高度最好是25英寸，深度最好是31英寸，部位12的高度最好是9英寸，槽形开口14的深度最好也是9英寸。磁铁结构10与磁共振成象装置的电子元件配合使用以便扫描放置在开口14中的肢体(见图3)。
如图2所示，磁铁结构10基本呈U形，由两臂16，18和在一端连接两臂16，18的横向件20构成。两臂16和18通过普通的装置如螺钉连接于横向件20。
在两臂16，18相对的内表面上装设由永久磁化的材料制成的磁性相反磁铁件22，24。磁铁件22，24的相对表面设有磁性材料，最好是钢制成的磁极件26，28。两臂16，18最好也用钢制成，或用另一种磁性材料制成，以便为磁极件26，28之间的磁场提供低磁阻回路。
如前所述，本发明的用于磁共振成象装置的磁铁结构的一个目的是提供在开口14区域的尽可能均匀的磁场。如果横向件20太靠近磁铁件22，24，就会扭曲其间的磁场，妨碍其均匀性。另外，件20离开磁铁件22，24足够远以避免成象中在其内感应涡流，这种涡流也会扭曲开口14中的磁场。因此，一般的磁共振成象的磁铁结构使臂16，18显著地相对于横向件呈悬臂状。由于磁铁件22，24一般十分强大，在两臂16，18间有强大的吸引力。因此，两臂必须制得很重而坚固以避免弯曲，否则，这种弯曲会使磁极件26，28失去平行对准关系，使其间的磁场扭曲。
应当注意的是，作用在磁铁件22，24之间的力倾向于使两臂16，18相对于横向件20转动。因此，将臂16，18固定于横向件的紧固件也必须十分笨重坚固，而所有零件都必须制得足够大以接纳大型紧固件。另外，横向件20必须制得笨重坚固以避免弯曲。幸运的是，需要将件16，18，20固定在一起的所有的力不都是由紧固件产生的，因为通过上述件的磁通量会产生将件16，18，20固定在一起的力。
从上面的描述可以看出，普通的磁铁结构(没有下面描述的附加特征)恒定地处于一定应力状态，下述危险总是存在，即，通过在磁极件26，28之间引入磁性材料，力会增大到足以使紧固件产生过应力，使臂16，18崩溃到一起。如果位于两臂之间的人携带磁性材料，则上述情况特别是令人不愉快的，会发生肉体损伤的情况。
按照本发明，一个非导电的，非磁性的分隔件28放置在横向件20，磁铁件22，24的中间地带，与臂16，18的相对表面相接触。分隔件28的位置使得由磁场产生的力的影响在件28的顶面和底面上被抵销掉。具体来说，在磁铁件22和24之间的力在件28的顶面产生一力矩，该力矩由件16和20间的力产生的力矩相反。按照本发明，由件16和20间的力产生的力矩必须至少等于另一力产生的力矩。在件28底面上的情况也必须与上述情况相同。制造时，磁铁结构必须稳定，即使在件16和20之间以及在件18和20之间无紧固件，也不会崩溃。当然，紧固件是必须设置的，但是紧固件不再出现临界应力点。
应该注意的是，磁铁件2和24之间的力，相对于分隔件28比相对于横向件20来说，有较短的力臂。因此，臂16和18不必那么坚固，可以做得稍轻些稍小些。同样，分隔件28防止横向件20产生弯曲，因此，横向件20也可做得稍轻些稍小些。因此，本发明的磁铁结构不只稳定，而且对于一定强度和均匀性的磁极件26和28之间的磁场来说(磁铁件22和24具有一定的强度和表面积)，也较小较轻。
如图3所示，按照本发明，可以提供较小轻轻的磁铁结构10，它可以在具有轮子或小脚轮42，44的平台40上方移动，也可四处移动。另外，磁铁结构10可以借助提升装置46，46(例如液压或机械千斤顶)支承在平台40上，使磁铁结构10可升降至适当的位置。因此，包括磁铁结构10的磁共振成象装置使用时可移近病人并调节至适当的高度。如图所示，这使得扫描动物肢体如马腿变得特别方便。
图4表示以一定关系支承于检查台50的磁铁结构，检查台50具有向前突伸进磁铁结构的开口14中的延伸部分52。在这种情况下，开口12最好大得足以容放病人的头部，使病人可以躺在检查台50上，头部支承在延伸部分52上，使病人的头部或肢体接受磁共振成象扫描。由于小尺寸的磁铁结构较容易移近儿童，因此，特别适用于儿科检查。
应该强调的是，本发明除了提供磁铁结构的尺寸和重量方面的优点之外，另一优点在于，所提供的磁铁结构无应力且稳定，由于应力故障引起装置崩溃而造成的伤害事故得以消除。
虽然已对本发明的推荐实施例做了描述，但是本专业技术人员可以做出各种增改替代而并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种永久磁铁结构，它具有一个基本为U形的框架，带有相对的间隔开来的两臂和在一端连接两臂的横向件，两臂具有相互面对的相对表面；装在所述相对表面的每一表面上的一永久磁铁，其间形成一间隙，永久磁铁具有相反的磁极，且与横向件离开得足够远以避免成象过程中在横向件中感应显著的涡流；以及一非导电的非磁性材料制成的分隔件，放置在横向件和永久磁铁的中间地带，与所述相对表面接触，所述分隔件的位置使所述磁铁产生的磁场而形成的力的应力效应在所述分隔件的顶面和底面被抵销。
2.如权利要求1所述的磁铁结构，其特征在于还具有一平台，所述平台具有支承轮，以及将所述磁铁结构支承在所述平台上的升、降机构。
3.如权利要求1所述的磁铁结构，其特征在于还具有一平台用于支承躺在平台上的病人，所述平台具有用于容纳病人的头部或肢体的向前延伸部分，所述臂的两相对表面分开足够的距离使病人的头部放在其间，所述平台与所述磁铁结构的支承关系是使所述的向前延伸部分伸入所述臂的相对表面之间的间隙中。
4.一种在永久磁铁结构中使应力稳定的方法，所述磁铁结构具有一基本呈U形的框架，所述框架具有相对的，间隔开来的两臂和在一端连接两臂的横向件，所述两臂具有相互面对的相对表面，一永久磁铁装在每个相对表面上，在其间形成一间隙，所述永久磁铁具有相反的磁极，与所述横向件离开得足够远以避免磁共振成象过程中在横向件中感应出显著的涡流，所述方法具有以下步骤;在所述横向件和永久磁铁的中间地带设置一由非导电的，非磁性材料制成的分隔件使之接触所述相对的表面;以及确定所述分隔件的位置使所述磁铁产生的磁场形成的力的应力效应在所述分隔件的顶面和底面被抵销。
全文摘要
一种永久磁铁结构包括磁性材料的U形框架和一对装在U形两臂的相对表面上的相反磁极的磁铁。连接U形两臂的连接件设置得离磁铁足够远，使穿过基本整个磁铁之间和两臂之间的磁场不会在磁共振成象中在连接件内产生显著的涡流。在连接件和磁铁之间设有非导电非磁性材料的分隔件接触两臂使其保持分开形状。分隔件相对于连接件和磁铁的位置使两磁铁之间的力和通过两臂和连接件的磁场产生的力的作用相抵销，从而改善结构的机械稳定性。
文档编号G01R33/38GK1086698SQ9311752
公开日1994年5月18日 申请日期1993年9月10日 优先权日1992年9月11日
发明者劳伦斯·A·明可夫 申请人:麦格纳·莱伯公司