CN100504429C - 永磁磁场发生装置中的永磁材料的安装方法及其输送工具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种永磁磁场产生装置中永磁柱体的安装方法和工具，用于生产例如磁共振成像设备(MRI)，包括以下步骤：将一个永磁柱体经由安装在极板周缘上的附加板滑动到极板表面上；在上述永磁柱体的至少一个侧表面上涂胶或预先涂胶；将上述永磁柱体与先前已经安装在极板上的永磁柱体粘结成一体；重复上述步骤直到磁场产生装置安装完毕。其优点是即使在极板边缘附近，永磁柱体仍然移动灵活、省力，附加板还增大了永磁柱体的安装工作面，方便安装操作。本发明还提出一种永磁柱体的输送工具。

Description

永磁磁场发生装置中的永磁材料的安装方法及其输送工具

(一)技术领域

本发明涉及一种永磁磁场发生装置中的永磁材料的安装方法及其输送工具，特别是涉及一种磁共振成像设备(MRI)中的永磁磁场产生装置的安装方法和所用的工具，在磁共振成像设备制造过程中，在极板上组装永磁柱体。

(二)背景技术

在测量和图像技术中，磁场被广泛应用，例如，各种类型的磁共振成像装置，其中利用永磁材料产生的永磁磁场。以开放C型永磁体磁共振成像设备为例，其主要机械结构如图1所示，一台开放式的磁共振成像设备包括：一个作为磁回路的C型机架1；上压板2和下压板21分别安装在C型机架开口的上下两端，上极板3和下极板31，分别位于C型机架1的开口中并且上下相对地设置；一个上梯度线圈板11和一个下梯度线圈板111，分别与上极板3的表面和下极板31的表面相对地设置，罗斯环(Rose ring)4和41分别安装在上极板3和下极板31的另一面上；磁场发生源10设置在上压板2与上极板3之间，以及下压板21与下极板31之间的空间内。该磁场发生源由复数个永磁体5粘结而成。

上述磁场发生装置是磁共振成像设备的一个重要的部件。这些磁场发生装置相互对应地设置于开放式磁共振成像设备的开口处的极板和压板之间，以产生至0.5特斯拉磁场用于对人体全身的磁共振，或者产生至1特斯拉的磁场用于人体局部或动物的磁共振诊断以及工业用途的磁共振，核磁共振或永磁材料磁场的其他应用。该磁场发生装置由复数个充磁的永磁柱体集合并粘接而成。通常，永磁柱体有两种方法，即组装后整体充磁和充磁后组装。充磁后组装中永磁柱体由一摞充磁的磁块相互叠放，各磁块间用胶粘合而形成一体。对比而言，组装后整体充磁需要用大功率的充磁设备充磁，而充磁后组装中由于磁块尺寸较小，不需用大功率的充磁设备。另外，在组装后整体式充磁法中，理论上可以采用大尺寸的永磁体以节省组装时间，但由于大尺寸永磁体要达到均匀的磁特性和机械特性十分困难，因而组装后整体充磁法中也会采用小尺寸永磁柱体，从而使整体充磁法的潜在优点被限制。

在充磁后组装的方法中，当把永磁柱体5从空气中安放到极板与压板之间时，永磁柱体5受到强大磁力的作用，这是由于极板或磁回路C型机架的导磁性能远超过空气，因而永磁柱体将会被强大的磁场吸引而飞到极板或磁回路机架上。当极板和压板中已装有一定数量的永磁柱体时，由于磁同性相斥的原因，这时永磁柱体会受到强大的磁排斥力而弹出极板，或永磁柱体在受到排斥力下旋转倒置。这些过程中将导致永磁柱体和极板撞击、永磁柱体磁块之间的撞击、永磁柱体与磁回路机架的撞击。由于永磁柱体的材料钕铁硼(NdFeB)的物理性质硬且脆，碰撞后，永磁柱体的棱角部位易损坏，导致磁场不均匀，影响图像质量。因而需要经常更换受损的永磁柱体。

为解决上述技术问题，牛津磁技术公司(Oxford Magnet Technology)采用了一种整体充磁方法，其中，将尚未充磁的永磁材料柱体安装到极板上的预定位置，组装完毕后，再利用超导技术充磁。由于组装时尚不存在磁场，永磁材料柱体不受磁力作用，组装操作容易，永磁材料柱体不易损坏，但是其缺点是超导充磁成本昂贵。

EP 0 978 727 A2揭示了另外一种方法，其中，在压板或极板尚未安装在机架上的情况下，在极板或压板上组装预定数量的已充磁的永磁柱体，然后再将极板组装在机架上。这种方法的优点是，由于压板或极板尚没有处于对应的位置，不形成磁闭合回路，因而永磁柱体所受到的磁力较小，易于安装永磁柱体。但当永磁柱体已经装到极板上，这时安装极板或压板会受到巨大的吸引力，永磁柱体会在磁力的吸引下飞撞到压板或极板上。

另一种常见的方法是将极板、压板、磁回路框架安装后，逐个安装充磁的永磁柱体。但是其缺点是，由于受到强大的磁力作用，在极板上移动和安装充磁的永磁柱体比较困难，在极板边缘附近和靠近框架处安装定位永磁柱体尤为困难。虽然多数厂家倾向于采用与此类似的永磁柱体安装方法，但都存在永磁柱体受磁力作用难于安装的问题，特别是在极板的边缘部分。因此人们期待一种能够克服上述缺点的新的安装方法。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种永磁磁场发生装置中永磁材料的安装方法，用于生产例如磁共振设备，该方法操作简单，成本低廉，能够显著改善已有技术中永磁柱体受磁力作用难于安装的问题。

本发明的另一目的是提供一种永磁磁场发生装置中永磁材料的安装工具，其结构简单，能够将永磁柱体准确地输送至极板上。

本发明的一个目的是由本发明的方法实现的，即，一种永磁磁场产生装置中永磁材料的安装方法，用于生产带有永磁磁场产生装置的设备，该方法包括：(1)输送步骤：一个送料筒将一个永磁柱体经由安装在压板和极板周缘上的附加板，滑动输送到上述极板和上述压板表面上；(2)涂胶步骤：在上述永磁柱体的至少一个侧表面上涂胶或预先涂胶；(3)固定步骤：将上述永磁柱体与先前已经安装在上述极板上的永磁柱体粘结成一体；(4)重复步骤(1)至(3)直到磁场发生装置安装完毕。

根据本发明的一个方面，上述输送步骤中安装的附加板由铁磁材料制成。上述极板的周缘可拆地安装有附加板，可以采用螺柱，销钉，卡扣等机械固定方法。该附加板的表面与上述极板的表面共同构成一个导磁平面。由于附加板表面构成极板导磁表面的延伸，永磁柱体可以由附加板的表面平顺地滑动到上述极板的表面上。

根据本发明的另一个方面，上述输送步骤中，上述附加板从上述极板的一部分周缘上延伸出来。或者，上述附加板从上述极板的整个周缘上延伸出来，这样，永磁柱体可以从各个方向经附加板表面进入极板表面。到达预定位置后，在固定步骤中，该永磁柱体与先前安装的永磁柱体侧壁对侧壁地粘结在一起。

根据本发明的又一个方面，上述输送步骤中，上述压板的周缘可拆地安装有附加板，可以采用螺柱，销钉，卡扣等机械固定方法。该附加板的表面与上述压板的表面共同构成一个导磁平面。由于附加板表面构成压板导磁表面的延伸，永磁柱体可以由附加板的表面平顺地滑动到上述极板与压板之间。上述附加板从上述压板的一部分周缘或整个周缘上延伸出来，该附加板至少部分地与上述极板周缘上的另一附加板相互对峙。

根据本发明的再一个方面，上述输送步骤中，上述附加板由若干分离部件组成。例如，上述附加板由四个分离部件组装而成，组装后，附加板的外边缘呈方形，矩形，多边形或弧形，其内缘形状与上述压板和/或上述极板的周缘形状相应。

本发明的另一个目的是由本发明的永磁材料的输送工具实现的，即，一种永磁材料的输送工具，用于实施本发明的安装方法，包括：一个容纳上述永磁柱体的隧道式送料筒和一个送料架，上述隧道式送料筒的出料端可拆地安装在附加板上，上述送料架具有一个活塞，在上述隧道式送料筒内部推动上述的永磁柱体。

根据本发明的永磁柱体输送工具的一个方面，上述隧道式送料筒的出料端具有一个法兰和导向件，上述送料筒的内腔的横截面形状和尺寸与上述被输送的永磁柱体基本相同，并可通过螺钉，卡扣等方式固定在附加板上。

根据本发明的永磁柱体输送工具的另一个方面，上述送料架具有一个丝杠，上述丝杠的一端可旋转地连接上述活塞，另一端固定连接一个摇柄，一个螺母借助一个盖板安装在上述送料筒的法兰上。上述活塞是永磁柱体夹持器，可以在隧道式送料筒中滑动，通过转动上述摇柄便可方便地将永磁柱体送如预定位置。作为替代方案之一，上述送料架(9)还可采用一液压缸，其活塞杆的端部带有一个活塞，作为永磁柱体夹持器。

本发明通过使用附加板，在永磁体磁场发生装置的安装过程中，暂时改变了永磁柱体的受力状态，使永磁柱体可以在极板或压板上方便地移动到任何位置，特别是在极板或压板的边缘附近，永磁柱体的受的磁力显著减小，其受力状态类似于在极板或压板中部安装的情况，安装方法灵活、省力、安全、高效。另外，通过使用附加板，增大了永磁柱体的安装工作面，所以，不需要频繁改变永磁柱体输送工具的安装位置，也能方便地将永磁柱体安放到指定的位置。

(四)附图说明

为更好的理解本发明，现接合附图介绍本发明的一些实施例。其中图1表示现有技术中开放C型永磁体磁共振成像设备的主要机械结构。

图2表示根据本发明的一个实施例的方法，准备为磁共振成像设备安装永磁磁场发生装置的情况，其中使用的是分离部件组成的附加板。

图3表示图2所示实施例中，在附加板安装以后，向压板和极板之间移动输送永磁柱体的情况。

图4表示根据本发明的永磁柱体输送工具的一个实施例，该输送工具正在向上极板和上压板之间输送永磁柱体的情形。

图5表示图4实施例中该输送工具的隧道式送料筒的透视图。

图6表示图4实施例中该输送工具的螺旋式送料架的透视图。

图7表示使用本发明的方法，安装完成磁共振成像设备的永磁磁场发生装置。

(五)具体实施方式

根据本发明的一个实施例，提供一种在开放C型磁共振成像设备的永磁磁场发生装置中永磁磁体的安装方法，其中使用了本发明特有的附加板，如图2和3所示。但这些实施例不是限制性的，本发明不仅限于磁共振磁体，也不限于开放C型永磁体结构。

如图2所示，磁共振成像设备的上、下压板2，21，上、下极板3，31，以及罗斯环4，41已经安装就绪，正待安装永磁磁场发生装置10。在此之前，要在上述压板2，21和上述极板3，31的周缘先行安装分离式附加板6。该附加板6由四个分离部件61，62，63，64组装而成，利用螺柱，销钉或卡扣等机械手段组装后，附加板6的外边缘呈方形(亦可为其他形状)，其内缘呈圆形，并与上述压板2，21和上述极板3，31的周缘相适应。与之相同，在下压板21和下极板31的周缘上同样安装有附加板6。上述附加板6系由铁磁材料制成。

如图3所示，上述附加板6已经安装在压板2，21和极板3，31的整个周缘上，并且一些永磁柱体已经安装到上压板2与上极板3之间的空间中，并用胶粘结固定为一体5’。将一个待安装的永磁柱体5经由安装在上压板2和上极板3周缘上的附加板6滑动到极板3的表面上，再移动到预定的位置；上述永磁柱体5的至少一个侧表面上涂胶或预先涂胶；将上述永磁柱体5与先前已经安装在极板3上的永磁柱体(5’)粘结成一体；一直重复这些步骤直到上方的永磁磁场发生装置10安装完毕。在上述下压板21和上述下极板31之间，永磁柱体的安装过程与上压板2和上极板3完全相同，其安装工作可以在上方永磁磁场发生装置的安装工作之前、之后、或同时进行。所有永磁磁场发生装置10安装完毕后，拆去附加板6，对磁共振成像设备进行下一步的安装。

本发明的永磁柱体的安装方法是基于下面的原理：在永磁体的极板3，31上安装一些永磁体后，磁场便随之产生。由于极板、压板以及磁回路机架的导磁性能远远超过空气，永磁柱体在空气、极板、压板的交界面及交界面附近受到较强的磁力，而在极板中部的磁力较小，在极板的边缘附近磁力较强。因此，由极板中部向边缘安装永磁柱体5的过程中，永磁柱体在极板边缘附近受到越来越大的磁力作用，移动，定位和粘结十分困难。这与永磁柱体在极板的中部，受磁力作用较小，移动、定位比较容易的情形有很大的差异。本发明正是利用这一点，在上述压板2，21及极板3，31的周缘上安装附加板6，附加板6的表面与上述压板的表面合成一个扩大了的导磁平面，同样，附加板6的表面与上述极板的表面也合并为一个更大的导磁平面。在这些更大的导磁平面上，上述压板2，21的周缘不再处于边缘位置，同理，上述极板的周缘也不再处于边缘位置。因此，此时在上述压板和上述极板的边缘安装定位永磁柱体，只要克服较小的磁力，安装操作相对容易。从而解决了现有技术中永磁磁体在极板边缘上安装困难的问题。

在图2和3所示的实施例中，采用了分离式附加板6，这种附加板除了具有上述的优异效果之外，还具有拆装灵活，调整方便的优点。另外，在上述压板和上述极板的整个周缘都安装附加板，这样永磁柱体可以从各个方向输送到上述压板与上述极板之间。同时，安装工作面也扩大了，更有利于永磁柱体输送工具的操作。

根据本发明的一个未示出的实施例，永磁柱体5的安装过程中，仅在每个压板2，21的部分边缘上延伸出附加板6，同时在每个极板3，31的周缘的大致对应的位置上也安装上述附加板6，使上、下两附加板相对设置，由此输送永磁柱体进入极板。其它安装步骤与前一实施例相同，故不再赘述。

按照本发明的方法，设置了附加板6之后，在压板2，21和极板3，31的周缘附近永磁体的受力变小，取而代之的是，附加板6的外缘附近永磁柱体的受力较大。为使永磁柱体5克服附加板边缘的强大磁力，顺利进入压板与极板之间，本发明还提供一种永磁柱体的输送工具。

图4，5和6表示本发明的永磁柱体输送工具7的一个具体实施例，其包括：一个容纳上述永磁柱体的隧道式送料筒8和一个螺旋式送料架9，上述隧道式送料筒8的出料端用螺钉或卡扣可拆地安装在附加板6上，正在向上压板2和上极板3之间的空间输送永磁柱体。

如图5所示，上述隧道式送料筒8的出料端具有一个导向件81和一个法兰82，该导向件81可以伸入对峙的附加板6之间一段距离，并将永磁柱体导入其间。该法兰82可以开有安装孔用于把上述送料筒8可拆地固定在附加板6上，以便进行输送操作。在上述送料筒8的另一端也有一个法兰83，用于固定螺母94。该隧道式送料筒8的内腔的横截面形状和尺寸与上述被输送的永磁柱体5基本相同，适于容纳和通过永磁柱体5。

由图6可见，本发明的永磁柱体输送工具7的螺旋式送料架9，它具有一个丝杠92和一个安装在隧道式送料筒8一端的螺母94。上述螺旋式送料架9的丝杠92的一端可旋转地连接一个活塞91，另一端固定连接一个摇柄95，上述螺母94借助盖板93安装在隧道式送料筒8的法兰83上。连接方式可以是螺钉、卡扣等多种方式。

本发明的永磁柱体输送工具7的工作过程如图4所示，当该隧道式送料筒8装填上述永磁柱体5之后，将该送料筒8的出料端的导向件81伸入到相互对置的附加板6之间，并利用法兰82将该送料筒8固定在上述附加板6上。转动上述摇柄95，使上述活塞91在上述丝杠92的作用下向出料端移动，将送料筒8内的永磁柱体5经导向件81，推入上述附加板6之间，并由此继续移动到极板上的预定位置，在那里与已经安装的永磁柱体5’定位粘结成一体。

在本发明的永磁柱体输送工具的另一个实施例中，采用一个液压缸来替代螺旋式送料架9，该液压缸的活塞杆的顶端带有一个活塞，即永磁柱体夹持器。

本发明的永磁柱体输送工具虽然结构简单，却能使永磁柱体5容易地克服附加板6边缘附近的强大磁力，进入到极板上，提高了安装工作效率。

Claims (12)

1，一种永磁磁场发生装置中永磁材料的安装方法，用于生产带有永磁磁场发生装置的设备，该方法包括：

(1)输送步骤：一个送料筒将一个永磁柱体(5)经由安装在压板(2，21)和极板(3，31)周缘上的附加板(6)，滑动输送到上述极板(3，31)和上述压板(2，21)表面上；

(2)涂胶步骤：在上述永磁柱体(5)的至少一个侧表面上涂胶或预先涂胶；

(3)固定步骤：将上述永磁柱体(5)与先前已经安装在上述极板(3，31)上的永磁柱体(5’)粘结成一体；

(4)重复步骤(1)至(3)直到永磁磁场发生装置(10)安装完毕；

2，如权利要求1所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，安装的上述附加板(6)由铁磁材料制成。

3，如权利要求2所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述极板(3，31)的周缘可拆地安装有附加板(6)，该附加板(6)的表面与上述极板(3，31)的表面共同构成一个导磁平面。

4，如权利要求3所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述附加板(6)从上述极板(3，31)的一部分周缘或整个周缘上延伸出来。

5，如权利要求2所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述压板(2，21)的周缘可拆地安装有附加板(6)，该附加板(6)的表面与上述压板(2，21)的表面共同构成一个导磁平面。

6，如权利要求5所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述附加板(6)从上述压板(2，21)的一部分周缘或整个周缘上延伸出来。

7，如权利要求1至7之一所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述附加板(6)由若干分离部件组成。

8，如权利要求8所述的安装方法，其特征在于：上述输送步骤中，上述附加板(6)由四个分离部件(61，62，63，64)组装而成，组装后，附加板(6)的外边缘呈方形，矩形，多边形或弧形，其内缘形状与上述压板(2，21)和/或上述极板(3，31)的周缘形状相应。

9，一种永磁材料的输送工具，用于实施权利要求1至8的安装方法，包括：一个容纳上述永磁柱体的隧道式送料筒(8)和一个送料架(9)，上述隧道式送料筒(8)的出料端可拆地安装在附加板(6)上，上述送料架(9)具有一个活塞(91)，在上述隧道式送料筒(8)内部推动上述的永磁柱体(5)。

10，如权利要求9所述的输送工具，其特征在于：上述隧道式送料筒(8)的出料端具有一个法兰(82)和导向件(81)，上述送料筒(8)的内腔的横截面形状和尺寸与上述被输送的永磁柱体(5)基本相同。

11，如权利要求9所述的输送工具，其特征在于：上述送料架(9)具有一个丝杠(92)，上述丝杠的一端可旋转地连接上述活塞(91)，另一端固定连接一个摇柄(95)，一个螺母(94)借助盖板(93)安装在上述送料筒(8)的法兰(83)上。

12，如权利要求9所述的输送工具，其特征在于：上述送料架(9)采用一液压缸，其活塞杆的端部带有一个活塞。

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