圆形磁极块、层状块的制造方法和MRI系统 【技术领域】
本发明涉及一种包括在磁共振成像(MRI)的磁路中的圆形磁极块，一种用于该圆形磁极块中的层状块的制造方法，以及一种使用该圆形磁极块的MRI系统。
背景技术
过去，包括在MRI磁路中的圆形磁极块通过排列层状块形成整体上基本为圆形的形状，所述每个层状块都具有分层的正方形或矩形的软磁性材料片或异形软磁性材料片，每个异形软磁性材料片都用于填充相邻正方形片或长方形片之间的空隙(例如，参见专利文件1图1)，或者，该圆形磁极块通过以多个同心环的形式排列层状块而形成整体上基本为圆形的形状，所述每个层状块都具有分层的梯形或环形段的软磁性材料片(参见专利文件1图21)。
【专利文件1】
日本未审查的专利公开号：2000-200716
每个具有分层的正方形或矩形软磁性材料片或异形软磁性材料片的层状块可以排列形成基本上是圆形的磁极块，每个异形软磁性材料片都用于填充相邻正方形片或长方形片之间的空隙。在这个例子中，因为必须要排列异形软磁性材料片，因此这项工作复杂并且该磁极块的成本高。
另一方面，每个具有分层的梯形或环形段的软磁性材料的层状块可以以多个同心环地形式排列，以产生一个基本上为圆形的磁极块。在这种情况下，在相邻环或包含在一个环中的相邻层状块之间有空隙，而且，为了消除这种空隙，必须排列不同尺寸的梯形或环形段的软磁性材料片，这导致工艺复杂，成本高。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种圆形磁极块，它有助于简化工艺并降低成本，并且在相邻的层状块之间没有空隙；一种制造在该圆形磁极块中使用的层状块的方法；以及一种使用该圆形磁极块的MRI系统。
按照本发明的第一方面，提供一种包括在MRI磁路中的圆形磁极块，该圆形磁极块通过排列每个都具有分层的六边形软磁性材料片的层状块而形成基本上为圆形的形状。
在按照本发明的第一方面的圆形磁极块中，该软磁性材料片是六边形的，因此，每个具有层叠的软磁性材料片的层状块可以被排列为相邻块之间无间隙的基本为圆形结构。而且，因为不需要许多异形软磁性材料片，因此简化了该圆形磁极块的工艺，降低了成本。
按照本发明的第二方面，提供了一种与前面所述的磁极块具有相同结构的圆形磁极块，在这里，彼此相同的具有方向性的六边形磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向改变60°的方式进行层叠，这样它们整体上将呈现无方向性。
按照本发明第二方面的圆形磁极块使用了有方向性的呈现高磁导率的磁性钢板片，这有助于使剩余磁感应达到最小。而且，该有方向性的磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向改变60°的方式进行层叠，这样它们整体上将呈现无方向性。因此，不管外部磁场方向如何(特别是磁场梯度方向)，由于切换外部磁场而产生的剩余磁感应都可以减到最小。
按照本发明的第三方面，圆形磁极块与前面所述的磁极块具有相同结构的。在这里，该层状块将具有相同的六边形的有方向性的磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向改变60°的方式进行层叠，这样它们整体上将呈现无方向性，并且还将一个无易磁化轴的、无方向性的磁性钢板片与有方向性的磁性钢板片一起进行层叠。
按照本发明第三方面的圆形磁极块使用了呈现高磁导率的有方向性的磁性钢板片，这导致剩余磁感应减到最小。而且，该有方向性的磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向改变60°的方式进行层叠，这样它们将呈现无方向性。因此，不管外部磁场方向如何(特别是磁场梯度方向)，剩余磁感应都可以减到最小。而且，磁导率比有方向性的磁钢片块低但便宜的无方向性的磁钢片层叠在一起(为了调整层状块的高度)，这使得该圆形磁极块的成本降低。
按照本发明第四方面，圆形磁极块与前面所述的磁极块具有相同的结构，在这里，该层状块由无易磁化轴的、无方向性磁性钢板片层叠而成。
按照第四方面所述的圆形磁极块使用了便宜的无方向性的磁性钢板片，因此，可以降低该圆形磁极块的成本。
按照本发明第五方面，圆形磁极块与前面所述的磁极块具有相同的结构，在这里，软磁性材料片的一边的长度大约为2.5cm或小于2.5cm。
按照第五方面所述的圆形磁极块中，软磁性材料片的最大直径大约为5cm或小于5cm，这是有利的，因为可以抑制由磁场梯度产生的不利的涡流效应。
按照本发明第六方面，使用模具按六边形切割一个具有易磁化轴的有方向性的磁性钢板，以产生有方向性的磁性钢板片。多个有方向性的磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向改变60°进行层叠，这样，该磁性钢板片整体上将呈现无方向性。然后，使用粘合剂通过填塞，或使用铆钉或螺丝使这些磁性钢板片结合成为一体。
按照本发明的第六方面，能够更好地制造一种如本发明第二个实施例所述的在圆形磁极块中使用的层状块。
按照本发明的第七方面，使用模具按六边形切割一个具有易磁化轴的有方向性的磁性钢板，以产生有方向性的磁性钢板片。使用模具按六边形切割一个无易磁化轴的无方向性的磁性钢板，以产生无方向性的磁性钢板片。多个有方向性的磁性钢板片按照它的易磁化轴的方向旋转60°进行层叠，这样，所述磁性钢板片将整体上呈现无方向性。而且，该无方向性的磁性钢板片与有方向性的磁性钢板片一起进行层叠，使用粘合剂通过填塞，或使用铆钉或螺丝，使无方向性的磁性钢板片与有方向性的磁性钢板片最终结合成为一个整体。
按照本发明的第七方面，能够更好地制造一种如本发明第三个实施例所述的圆形磁极块中使用的层状块。
按照本发明的第八方面，提供了一种层状块的制造方法，在这里，使用模具按六边形切割无易磁化轴的无方向性的磁性钢板，以产生无方向性的磁性钢板片。使用粘合剂通过填塞，或使用铆钉或螺丝，使多个无方向性的磁性钢板片层叠并结合成为一个整体。
按照本发明的第八方面，能够更好地制造一种如本发明第四个实施例所述的圆形磁极块中使用的层状块。
按照本发明的第九方面，提供了一种包括与前面所述的圆形磁极块具有相同结构的圆形磁极块的MRI系统。
在按照本发明第九方面所述的MRI系统中，每个具有分层的六边形软磁性材料片的层状块能够被排列为相邻块之间无缝隙的基本为圆形的结构。因为不需要异形的软磁性材料片，因此工艺得到了简化，最终降低了该圆形磁极块的成本。
按照本发明实现的一种圆形磁极块和MRI系统，不需要异形软磁性材料片，因此工艺得到了简化，并且降低了该圆形磁极块的成本，而且，层状块能够被排列为相邻块之间无缝隙的基本为圆形的结构。
而且，按照本发明实现的一种层状块的制造方法，能够更好地制造一种如本发明所述的圆形磁极块中使用的层状块。
从下面结合附图对本发明优选实施例的描述中，本发明更进一步的目的和优点就更为明显了。
附图的简单说明
图1是表示按照本发明第一个实施例的圆形磁极块的俯视图。
图2是表示图1所示的圆形磁极块沿A-A′方向的剖面图。
图3是表示按照第一个实施例的层状块的层状结构的第一个例子的透视图。
图4是表示按照第一个实施例的层状块的层状结构的第二个例子的透视图。
图5是表示按照第一个实施例的层状块的层状结构的第二个例子的透视图。
图6是表示一种有方向性磁性钢板片的制造方法的说明图。
图7是表示通过粘接形成一个层状块的说明图。
图8是表示一种无方向性磁性钢板片的制造方法的说明图。
图9是表示按照第二个实施例的MRI系统的主要部分的正视图。
图10是表示用四个磁性钢板片通过填塞结合形成的层状块的顶视图。
图11是表示图10所示的层状块的侧视图。
图12是表示当图10从侧向看时该填塞过程的放大的剖面图。
图13是表示用四个磁性钢板片通过用铆钉或螺丝结合形成的层状块的顶视图。
图14是表示图13中的层状块的侧视图。
【具体实施方式】
通过结合下面的实施例详细描述本发明。
第一个实施例：
图1是表示按照第一个实施例的圆形磁极块100的平面图，图2是表示图1所示的圆形磁极块沿A-A′方向的剖面图。
该圆形磁极块100包括一个环101，一个放置在该环101内的由碳钢制成的圆盘状底部102，在该底部102的中心部分排列着基本上为圆形的中心部分层状块103a，以及在该底部102的边缘部分排列着油炸面圈状的边缘部分层状块103b。
中心部分的层状块103a的高度是，例如42mm，并且边缘部分层状块103的高度是，例如36mm。
中心部分的层状块103a和边缘部分的层状块103b都具有六边形软磁性材料层叠而成的结构，当描述这种层状结构时，中心部分的层状块103a和边缘部分的层状块103b并不区分开，而是统一称为层状块103。
图3是表示层状块103的结构的第一个例子的说明图。
该层状块103是按照它的易磁化轴Ax的方向改变60°的方式重复层叠三个六边形的有方向性的磁性钢板片60制造而成的，该磁性钢板片的每个边的长度为2.5cm，这样，该层状块将整体上呈现无方向性。附带说一下，该六边形的有方向性的磁性钢板片的长度不大于2.5cm。
有方向性的磁性钢板片60的厚度是，例如0.35mm。中心部分的层状块103a由120个有方向性的磁性钢板片60层叠而成，而边缘部分的层状块103b由102个有方向性的磁性钢板片60层叠而成。
图4是表示该层状块103的层状结构的第二个例子的说明图。
该层状块103是按照易磁化轴Ax的方向改变60°的方式重复层叠三个六边形的有方向性的磁性钢板片60制造而成，该磁性钢板片的每个边的长度为2.5cm，其后，一个与有方向性的磁性层状块60形状相同的无方向性的磁性钢板片61与这三个有方向性的磁性钢板片一起进行层叠，这个过程重复进行，这样该层状块整体上将表现出无方向性。
该有方向性的磁性钢板片60和无方向性的磁性钢板片61的厚度是，例如0.35mm。因此，该中心部分的层状块103a由82个有方向性的磁性钢板片60和27个无方向性的磁性钢板片61层叠而成，该边缘部分的层状块103b由77个有方向性的磁性钢板片60和25个无方向性的磁性钢板片61层叠而成。
图5是表示层状块103的结构的第三个例子的说明图。
该层状块103通过层叠六边形的无方向性的磁性钢板片61制造而成，该磁性钢板片每个边的长度为2.5cm。
无方向性的磁性钢板片61的厚度是，例如0.35mm。因此，中心部分的层状块103a具有120个无方向性的分层的磁性钢板片61，而边缘部分的层状块103b具有102个无方向性的分层的磁性钢板片61。
具有如图3所示的层状结构的层状块103可以通过下述方法制造。
首先，如图6所示，使用模具切割一个有方向性的磁性钢板DS，以产生许多有方向性的磁性钢板片60。如果由于模具切割产生的应变引起的磁性退化不能被忽视，就进行矫直退火。
其后，如图3所示，将规定数量的有方向性的磁性钢板片60通过内部模具填塞或类似方法进行层叠，以产生该层状块103。
在该层状块103浸入粘性溶液L后，该层状块103变硬并结合为一体，这样它将不能被电磁力的作用分开。
具有如图4所示的层状结构的层状块103按下面描述的方法制造。
首先，如图6所示，使用模具切割一个有方向性的磁性钢板DS，以产生许多有方向性的磁性钢板片60。如果由于模具切割引起的应变产生的磁性退化不能被忽视，就进行矫直退火。
其后，如图8所示，使用模具切割一个无方向性的磁性钢板NS，以产生许多无方向性的磁性钢板片61。
然后，如图4所示，将规定数量的有方向性的磁性钢板片60以及规定数量的无方向性的磁性钢板片61进行层叠，以产生该层状块103。
之后，如图7所示，该层状块103浸入粘性溶液L中，然后变硬并结合为一体。
具有如图5所示的层状结构的层状块103按下面描述的方法制造。
首先，如图8所示，使用模具切割一个无方向性的磁性钢板NS，以产生众多个无方向性的磁性钢板片61。
其后，如图5所示，将规定数量的无方向性的磁性钢板片61进行层叠，以产生该层状块103。
之后，如图7所示，该层状块103浸入粘性溶液L中，然后变硬并结合为一体。
按照前述的圆形磁极片100，因为不需要六边形的软磁性材料片，因此能够简化工艺，降低该圆形磁极块的成本。而且，该层状块103可以被排列为相邻块之间无间隙的基本为圆形的结构。此外，因为该层状块103的最大长度是5cm，因此可以将磁场梯度产生的不利的涡流效应降低到最小。
图10是表示用四个层叠的磁性钢板片70(有方向性的磁性钢板片60或无方向性的磁性钢板片61)并通过填塞结合形成的层状块103的顶视图。图11是表示该层状块103的侧视图。图12是表示当从侧向看该层状块103时填塞点72的放大的剖面图。如图10到12所示，该四个层叠的磁性钢板片70具有三个与磁性钢板片70中心对称设置的填塞点72，并通过填塞的方式结合为一个整体。
附带说一下，从图10到图12是三个填塞点72的例子。与磁性钢板片70的中心对称设置的填塞点可以是六个、十二个等。
图13是表示用四个层叠的磁性钢板片70通过使用铆钉74或螺丝74结合形成的层状块103的顶视图。图14是表示该层状块的侧视图。如图13和14所示，该铆钉74或螺钉74穿过这四个层叠的磁性钢板片层70并固定它们，这四个层叠的磁性钢板片层70通过使用铆钉74或螺钉74结合为整体。
附带说一下，虽然图13和图14是使用一个铆钉74或一个螺钉74的例子，但对称设置在磁性钢板片70上的铆钉或螺钉可以是三个、六个、十二个等。
第二实施例
图9是表示按照第二个实施例的MRI系统的主要部分的剖面图。
MRI系统400是一种开放式的MRI系统，此处，磁路包括彼此垂直相对的永久磁体M，底部轭YB，支撑轭YP，以及用于感应在该圆形磁极块100之间垂直方向上的静磁场的圆形磁极块100。
其他实施例
除了磁性钢板片以外，可以采用硅钢片、铁氧体和异形软磁性材料或其他任何软磁性材料。
在不脱离本发明的精神和范围内还可以设计出更广泛的、不同的实施例。应当理解本发明不仅仅局限于该说明书的具体实施例，还包括所附权利要求中限定的内容。
附图文字部分：
图1：
100：圆形磁极块
101：环
102：底部
103a：中间部分的层状块
103b：边缘部分的层状块
图2
100：圆形磁极块
101：环
102：底部
103a：中间部分的层状块
103b：边缘部分的层状块
图3
103：层状块
60：有方向性的磁性钢板片
Ax：易磁化轴
图4
103：层状块
60：有方向性的磁性钢板片
61：无方向性的磁性钢板片
图5
61：无方向性的磁性钢板片
103：层状块
图6
60：有方向性的磁性钢板片
Ax：易磁化轴
DS：有方向性的磁性钢板
图7
103：层状块
L：粘性溶液
图8
61：无方向性的磁性钢板片
NS：无方向性的磁性钢板
图9
YB：底部轭
M：永久磁体
100：圆形磁极块
103a：中间部分的层状块
103b：边缘部分的层状块
400：MRI系统
YP：支撑轭