专利名称：磁场发生器和包括所述磁场发生器的磁热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁场发生器，所述磁场发生器包括至少一个各向异性的永磁体的组件，所述各向异性的永磁体被设置以产生磁通量和限定一磁隙，所述磁通量集中在该磁隙的内部，-所述永磁体的组件包括第一元件和第二元件，所述第一元件和第二元件相面对地安装，相对于垂直于所述磁隙的横向轴线的轴线对称，-所述第一元件和第二元件的每个包括至少三个永磁体，和-所述永磁体的组件的所述第一元件和所述第二元件被基本布置在同一平面中， 并且分别被磁场封闭机件至少部分地围绕。本发明的目的还在于一种磁热热装置，所述磁热热装置包括至少一个根据本发明的磁场发生器和一磁热元件，磁热元件被载热流体穿过，所述载热流体被设置以朝所述热发生器的第一端部的方向和朝所述热发生器的第二端部的方向交替行进；以及用于使相对于所述磁场发生器相对移动的磁热元件磁性激活和减活的一磁性激活和减活部件。
背景技术：
为了在界定的空间中经济地获得较大的磁�。阎兀凳┮挥来盘宓淖榧�。文献描述了这类组件尤其是应用于磁共振医疗成像领域中的组件。在该领域中，实施并排布置的永磁体环。不过所使用的永磁体具有难以实施的复杂几何结构，这增加了永磁体的组件的成本。这类永磁体结构的移位因此在容积更为有限的应用范围内是不可实现的，并特别地在磁热发生器的领域中是不可实现的。实际上，在这些设备中，不可或缺的是在基本对应磁热材料或元件的容积的一磁隙中产生均勻的、强烈的和可变的磁�。允沟盟拇懦∧芄涣卮判约せ詈图趸钜恢只蚨嘀执湃炔牧希龃湃炔牧媳宦至饕耄潭哟畔度〕�。为了在界定的空间中获得较大的磁�。阎馗莺６纯私峁故凳┮恢钟来盘宓淖榧Ｎ南祝乇鸬厥俏南住癑.Lee，J. Μ. Kenkel和D. C. Jiles，用于转动磁致冷系统的永磁体场源的设计，磁学汇刊385 (2002)，第299H993页”，“K. Halbach,核仪器方法， 第 169 卷，第 1 页，1980”，“K. Halbach，核仪器方法，第 187 卷，第 109 页，1981”，“F. Bloch， 0. Gugat, JC. Toussaint 和 G. Meunier，磁学汇刊，第 34 卷，第 2465 页，1998”，“欧洲核子研究中心快报，第43卷，第3期，第7页，2002”和“S. J. Lee和D. C. Jiles，磁学汇刊，第36卷， 第5期，第3105页，2000”描述了这类组件，尤其是应用于磁共振医疗成像领域中的这类组件。
发明内容
本发明旨在通过提出一种产生强烈的和均勻的磁场、易于实施并且成本低的装置来消除现有技术的上述缺陷。
为此，本发明涉及一种如在序言中所述及的磁场发生器，其特征在于，所述永磁体的组件的所述第一元件和第二元件的所述永磁体由具有平行六面体形状的块体组成；永磁体根据三个区域基本呈圆弧布置，该三个区域为被布置与所述磁隙相面对的中心区域，在所述中心区域的一侧布置的第一侧区域，和在所述中心区域的另一侧布置的第二侧区域， 所述第一侧区域和所述第二侧区域的所述永磁体具有相对于轴线相反的磁化方向，所述轴线垂直于所述磁隙的横向轴线；并且，组成磁通量集中器的至少两个铁磁材料构件被布置在所述磁隙两侧，所述至少两个铁磁材料构件分别地在所述中心区域的一侧布置在永磁体的组件的第一元件和第二元件的所述第一侧区域的永磁体之间，和在所述中心区域的另一侧布置在永磁体的组件的第一元件和第二元件的所述第二侧区域的永磁体之间。优选地，由具有平行六面体形状的块体组成的永磁体具有矩形的横截面和/或梯形的横截面。根据一优选实施方式，磁场发生器包括多组各向异性的永磁体的组件，这些永磁体的组件是相同的并且每组包括唯一的磁隙，每组永磁体的组件被设置以产生磁通量并包括这样的部件其用于将由所述组的永磁体的组件产生的磁通量集中在所述唯一的磁隙的内部。有利地，磁场发生器可以包括多组各向异性的永磁体的组件，这些永磁体的组件是不同的、并置的并被设置以形成唯一的磁隙，每组永磁体的组件被设置以产生磁通量并包括这样的部件其用于将由所述组的永磁体的组件产生的磁通量集中在所述唯一的磁隙的内部。根据一有利实施方式，所述永磁体的组件的所述第一元件和第二元件的每个磁场封闭机件都具有基本呈圆弧的内型面，所述内型面对应所述永磁体的组件的所述第一元件和第二元件的永磁体根据三个区域呈圆弧的布置。优选地，所述永磁体被设置在所述永磁体的组件中，以使得-在所述中心区域中，永磁体的磁化与对应的磁场封闭机件的相邻面至少大概地相切，和-在所述第一和第二侧区域中，永磁体的磁化垂直于对应的磁场封闭机件的对应面。特别有利地，在所述第一和第二侧区域中，永磁体的磁化垂直于对应的磁通量集中器的两构件的相邻面。两侧区域的永磁体可以每个安装在对应的磁通量集中器的构件之一上。所述磁通量集中器的构件可以一方面具有斜面，并且另一方面在磁隙处具有一凸出部分，所述斜面的形状对应两侧区域的对应的永磁体的面。根据一特定结构方式，第一磁场封闭机件和第二磁场封闭机件分别与所述永磁体的组件的每个第一元件和每个第二元件连接。根据另一特定结构方式，多个第一磁场封闭机件和多个第二磁场封闭机件分别与所述永磁体的组件的每个第一元件和每个第二元件连接。本发明还涉及一种如在序言中规定的磁热热装置，并且其特征在于，所述磁场发生器被设置以组成磁热元件的磁性激活和减活部件；并且，所述磁热元件被布置在所述磁场发生器的磁隙中。
本发明和本发明的优点将在以下对以非限定性示例给出的实施方式并参照附图进行的说明中更好地显示出来，附图中-图1是根据本发明的磁场发生器的第一实施方式的透视图，-图2是根据本发明的磁场发生器的第二实施方式的透视图，-图3是示出在图1的实施方式中的磁体布置的立视图，-图4是示出在图1的实施方式中的场力线分布的示意性平面图，-图5是通过图2示出的磁场发生器的局部剖视图，-图6是通过图2示出的磁场发生器的一实施变型的局部剖视图，和-图7A到7C分别是根据本发明的磁场发生器的第三实施方式的整体和局部透视图以及立视图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的磁场发生器10的一基础实施方式。该磁场发生器10在此情形下包括各向异性的永磁体30的组件20，该各向异性的永磁体被设置以产生磁通量和限定一磁隙40，磁通量集中在磁隙的内部。永磁体的组件20由两元件21和22组成，所述两元件彼此相面对地安装、相对于一轴线A-A对称，该轴线垂直于磁隙40的横向轴线B-B。元件21和22是相同的并且相面对地布置。在所示的示例中，每个元件包括五个永磁体30，永磁体的数目可以根据所设计的实施方式变化，永磁体根据相对的两圆弧布置。这些永磁体 30的截面在此情形下基本是矩形的，以使得在相邻的两磁体之间存在截面基本三角形的空间。形成永磁体的组件20的两元件21和22的这些永磁体30被一磁通量集中器90隔开， 该磁通量集中器由以铁磁材料制成的两构件91和92组成。这些构件91和92可以例如以铁磁钢制成并且具有斜面93和94，所述斜面的形状对应永磁体30的一相邻面，这些面紧贴在所述铁磁构件91和92上。借助于两磁场封闭机件51和52获得磁通量闭环，以铁磁材料制成的所述两磁场封闭机件围绕永磁体30并通过磁引力固定在所述永磁体上。两封闭机件51和52由通过拧紧固定的两横向法兰53和M保持就位。封闭机件51和52此外可以具有一层状结构，以提高封闭机件的效率。通过图1示出的磁场发生器10的构型允许使用其形状容易实施的永磁体30。为此，所述永磁体30的几何形状是平行六面体块体的形状并且块体中的磁化是各向异性的。 平行六面体块体的截面是正方形的，不过具有矩形截面的构型也可以适合。同样地，平行六面体块体可以是立方体形状的。如特别地在图3上所示，组件20的永磁体30布置在两圆弧的每个处，两圆弧形成三个区域即一中心区域60，位于所述磁隙40对面，并且在所示的示例中包括唯一的永磁体30，该永磁体的磁化方向与对应的磁场封闭机件51或52相切；和两个其它区域，称为相邻区域70和80，相邻区域的永磁体安装在磁通量集中器90上，更特别地安装在组成磁通量集中器的铁磁构件91和92的斜面93、94上。相邻区域的永磁体30对于每个所述区域数目为两个，每个所述区域对于组件20的每个元件21和22分别为70和80。可以注意到，布置在中心区域60两侧的与中心区域60相邻的所述相邻区域——称为第一侧区域70和第二侧区域80，具有相反的磁化方向。这些方向同时垂直于所述磁通量集中器90和组成磁通量集中器的铁磁构件91和92，以及磁场的封闭机件51和52。位于形成磁通量集中器90的两构件91和92之间的空间组成所示的磁场发生器 10的磁隙40。为了进一步改善磁通量在该磁隙40中的密度，这两构件91和92每个都包括一凸出部分55，该凸出部分在所述磁隙40中延伸。图4示出在图1的磁场发生器10中的磁通量线。可以观察到，磁通量线集中在磁隙40处。弧形的磁场封闭机件51和52以及磁通量集中器90的以铁磁材料制成的两构件 91和92允许实施仅仅在磁场发生器10的容积中集中的规则的磁通量的回线，回线是占据优势的并且均勻地分布在磁隙40中。因此获得一发生器10，该发生器即使使用的永磁体数目减少也能够在磁隙40中产生强烈的磁�。梅⑸骶哂兄圃旖峁辜蛞缀途玫挠诺�。通过图2示出的磁场发生器100由并置的相同的永磁体的组件20组组成。在示例中，这些永磁体的组件20的数目是三个，不过可鉴于给定的特定应用，根据所寻求的参数， 永磁体的组件的数目限定为两个或更多。由于每个永磁体的组件20的侧体积尺寸由磁场的封闭机件51和52的宽度限定，永磁体的组件相互紧贴并通过合适的机械固定系统(未显示)保持就位。在通过图1和图2所示的实施方式中，封闭机件51、52每次分别与第一元件21、第二元件22连接。这种结构更具体地从图5显示出来，图5根据局部剖切示出图2的磁场发生器100。不过，也可以设置将多个封闭机件51、52与每个第一元件21或第二元件22连接。 在通过图6的磁场发生器110示出的这类构型中，永磁体30的长度(沿着磁隙40的纵向轴线C-C的方向)大于独立测得的每个封闭机件51、52的宽度。这类构型的优点在于安装的便利性。还可以对于发生器的给定长度，设计使得该构型允许在磁隙40中获得更大的磁场。在通过图6示出的磁场发生器110中，一永磁体30的长度对应并排布置的三个封闭机件51、52的宽度。不过该数目不是限定性的并可以根据结构或设置的应用而不同。根据本发明的磁场发生器的第三实施方式由图7A到图7C示出。如在图1的磁场发生器10中一样，磁场发生器120包括永磁体30的组件20，该永磁体的组件由相对布置的两相同元件21和22组成。可以注意到，在前文描述的结构中，永磁体30具有截面呈矩形的块体形状。考虑到块体根据相对的两圆弧布置，块体的截面的矩形几何形状导致在相邻的两永磁体30之间产生一空间，该空间基本具有截面呈三角形的楔子(coin)的形状。充满空气的该空间并不最优地导引场力线，这导致磁性损失和所产生的磁场功率略微减少。 通过图7A到图7C示出的该实施方式通过填补在相邻的两永磁体块体之间的空间消除该缺陷。这样，布置在截面呈矩形的两相邻永磁体30之间的至少一永磁体31具有梯形的截面， 以消除磁路的各种“打开”并产生这样一种磁环，该磁环围绕磁通量集中器90的构件91和 92中断。该实施方式的磁场封闭机件51和52的几何形状此外与通过图1到图6示出的实施方式的几何形状的不同之处在于该实施方式的磁场封闭机件的几何形状具有半六边形的形状，而不是半圆柱形的形状。通过所有附图示出的磁场发生器10、100、110和120在包括至少一磁热元件的磁热装置中是特别有用的。该磁热元件可以由一种或多种磁热材料组成并被载热流体穿过， 所述载热流体朝所述热发生器的第一端部的方向、继而朝所述热发生器的第二端部的方向，与所述磁热元件的磁性激活和减活部件同步地、交替行进。该磁性激活和减活部件的目的在于连续地和交替地使所述磁热元件经受一磁场、继而一零磁场，并通过根据本发明的磁场发生器10、100、110、120实施，磁场发生器被实施相对于所述磁热元件的相对运动，以实施磁场的变化。优选地，在所述磁场发生器的磁隙中滑动安装的磁热元件根据来回平移移动被带动。工业应用的可能性从本说明书中清晰地展示，本发明允许达到所规定的目的，即提出一种用于产生一磁场的发生器，该发生器的实施在结构上简单且经济，并允许通过相对较少的磁化材料获得较大的磁场。当发生器被集成在用于在加热、空调、回火、冷却领域或其它领域中使用的一磁热热装置中时，这类发生器可以尤其是与民用中一样应用在工业中，所述发生器具有有竞争力的成本和较小的体积尺寸。
权利要求
1.磁场发生器(10； 100 ；110 ；120)，所述磁场发生器包括至少一个各向异性的永磁体 (30 ；31)的组件(20)，所述各向异性的永磁体被设置以产生磁通量和限定一磁隙(40)，所述磁通量集中在所述磁隙的内部，-所述永磁体的组件00)包括第一元件和第二元件(22)，所述第一元件和所述第二元件彼此相面对地安装，相对于垂直于所述磁隙GO)的横向轴线(B-B)的轴线(A-A) 对称，-所述第一元件和所述第二元件0 的每个都包括至少三个永磁体(30 ；31)，和-所述永磁体的组件00)的所述第一元件和所述第二元件0 基本布置在同一平面中，并且分别被磁场封闭机件(51，52)至少部分地围绕，其特征在于，所述永磁体的组件00)的所述第一元件和所述第二元件0 的所述永磁体(30 ；31)由具有平行六面体形状的块体组成；所述永磁体根据三个区域基本呈圆弧布置，该三个区域为被布置与所述磁隙GO)相面对的中心区域(60)；在所述中心区域(60)的一侧布置的第一侧区域(70)；和在所述中心区域(60)的另一侧布置的第二侧区域(80)，所述第一侧区域(70)和所述第二侧区域 (80)的所述永磁体(30 ；31)具有相对于所述轴线(A-A)相反的磁化方向，所述轴线垂直于所述磁隙(40)的横向轴线(B-B)；并且，组成磁通量集中器(90)的至少两个铁磁材料构件(91)和(9 被布置在所述磁隙GO)两侧，所述至少两个铁磁材料构件分别地在所述中心区域(60)的一侧布置在所述永磁体的组件00)的第一元件和第二元件0 的所述第一侧区域(70)的永磁体 (30 ；31)之间，和在所述中心区域(60)的另一侧布置在所述永磁体的组件00)的第一元件和第二元件0 的所述第二侧区域(80)的永磁体(30)之间。
2.根据权利要求1所述的磁场发生器，其特征在于，由具有平行六面体形状的块体组成的所述永磁体(30 ；31)具有矩形的横截面(30)和/或梯形的横截面(31)。
3.根据权利要求1所述的磁场发生器，其特征在于，所述磁场发生器包括多组各向异性的永磁体(30 ；31)的组件(20)，这些永磁体的组件是相同的并且每组包括唯一的磁隙 (40)，每组永磁体的组件被设置以产生磁通量并包括这样的部件其用于将由所述组的永磁体的组件00)产生的磁通量集中在所述唯一的磁隙GO)的内部。
4.根据权利要求1所述的磁场发生器(100)，其特征在于，所述磁场发生器包括多组各向异性的永磁体(30)的组件(20)，这些永磁体的组件是不同的、并置的并被设置以形成唯一的磁隙(40)，每组永磁体的组件被设置以产生磁通量并包括这样的部件其用于将由所述组的永磁体的组件00)产生的磁通量集中在所述唯一的磁隙GO)的内部。
5.根据权利要求1所述的磁场发生器，其特征在于，所述永磁体的组件00)的所述第一元件和所述第二元件0 的每个磁场封闭机件(51,5 都具有基本呈圆弧的内型面，所述内型面对应所述永磁体的组件00)的所述第一元件和第二元件0 的永磁体(30)根据三个区域(60，70，80)呈圆弧的布置。
6.根据权利要求5所述的磁场发生器，其特征在于，所述永磁体(30;31)被设置在所述永磁体的组件00)中，以使得-在所述中心区域(60)中，永磁体的磁化与对应的磁场封闭机件(51，52)的相邻面至少大概地相切，和-在所述第一和第二侧区域(70，80)中，永磁体的磁化垂直于对应的磁场封闭机件 (51，52)的对应面。
7.根据权利要求5或6所述的磁场发生器，其特征在于，在所述第一和第二侧区域 (70,80)中，所述永磁体(30 ；31)的磁化垂直于对应的磁通量集中器(90)的两构件(91， 92)的相邻面。
8.根据权利要求5或6所述的磁场发生器，其特征在于，所述两侧区域(70，80)的永磁体(30)每个安装在对应的磁通量集中器(90)的构件(91，92)之一上。
9.根据权利要求8所述的磁场发生器，其特征在于，所述磁通量集中器(90)的构件 (91,92) 一方面具有斜面并且另一方面在磁隙GO)处具有一凸出部分(55)，所述斜面的形状对应所述两侧区域(70，80)的对应的永磁体(30 ；31)的面。
10.根据权利要求1所述的磁场发生器，其特征在于，所述第一磁场封闭机件(51)和第二磁场封闭机件(5 分别与所述永磁体的组件00)的每个第一元件和每个第二元件(22)连接。
11.根据权利要求1所述的磁场发生器，其特征在于，多个第一磁场封闭机件(51)和多个第二磁场封闭机件(5 分别与所述永磁体的组件00)的每个第一元件和每个第二元件0 连接。
12.磁热热装置，所述磁热热装置包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的磁场发生器(10 ； 100 ；110 ；120)和一磁热元件，所述磁热元件被载热流体穿过，所述载热流体被设置以朝热发生器的第一端部的方向和朝热发生器的第二端部的方向交替行进；以及用于使相对于所述磁场发生器相对移动的磁热元件磁性激活和减活的一磁性激活和减活部件，其特征在于，所述磁场发生器被设置以组成所述磁热元件的磁性激活和减活部件；并且，所述磁热元件被布置在所述磁场发生器(10 ； 100 ；110 ； 120)的磁隙00)中。
全文摘要
本发明的目的在于一种磁场发生器(10)，所述磁场发生器包括各向异性的永磁体(30)的组件(20)，所述个各向异性的永磁体限定一磁隙(40)，磁通量集中在该磁隙的内部。所述永磁体的组件包括第一元件(21)和第二元件(22)，所述第一元件和第二元件相面对地安装并且包括至少三个永磁体(30)。两元件(21)和(22)基本布置在同一平面中，并且分别被磁场封闭机件(51，52)围绕。第一元件(21)和第二元件(22)的永磁体(30)由具有平行六面体形状的块体组成，所述永磁体根据三个区域基本呈圆弧布置，该三个区域为被布置与所述磁隙(40)相面对的中心区域(60)；在所述中心区域(60)的一侧布置的第一侧区域(70)；和在所述中心区域(60)的另一侧布置的第二侧区域(80)。第一侧区域(70)和第二侧区域(80)的永磁体(30)具有相反的磁化方向。组成磁通量集中器(90)的两铁磁材料构件(91)和(92)被布置在所述磁隙(40)两侧。
文档编号G01R33/383GK102483448SQ201080024232
公开日2012年5月30日 申请日期2010年6月1日 优先权日2009年6月2日
发明者N·阿尔伯, O·萨里 申请人:高等工程及管理沃州(Heig-Vd)公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
