CN1326552A - 永磁系统的温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的温度控制系统确保永磁材料的恒定温度,实质确保永磁系统的精确的磁场。该永磁系统包括通过热电热泵装置9与磁扼5热接触的许多永磁组件,通过控制流经热电热泵装置的电流的电路15控制该热电热泵装置9,以便实现永磁组件所需的温度。每个热电热泵装置具有弹簧加载柱塞以在热电热泵装置上提供压力,从而在热泵装置和永磁组件之间形成良好的热接触。通过在柱塞10的顶部和在磁扼中的孔11的滑动配合实现在柱塞10和磁扼5之间的热接触,在这个孔中密封有少量的热油脂。柱塞10具有通风通道12以在将柱塞插入在孔11中时通过所截流的空气防止热油脂移位。通过自然对流的环境空气或通过受压空气将热量交换到磁扼或从磁扼交换出。可替换地通过冷却水回路将热量交换到磁扼或从磁扼交换出。冷却水回路包括并联的两个热交换器和控制到两个热交换器的冷却水流量的控制阀。一个热交换器与该磁扼5处于良好的热接触并在安装的过程中使用,而另一个热交换器具有较低热传导性的材料层17,这种材料层能够降低由于在冷却回路中的温度变化引起的在磁扼中的温度和热流的变化。

Description

永磁系统的温度控制系统
本发明涉及永磁系统的温度控制系统，具体地说本发明涉及用于磁共振成像(MRI)的系统。
在这种系统中具有高度稳定性和均匀性的磁场是成功应用许多分析技术比如MRI的关键。可以应用包括大量永磁材料的MRI系统产生这种磁场。
对于这些应用比较有效的具有足够的能量密度的大多数永磁材料对温度的变化通常很敏感。通过控制永磁组件的温度可以将温度变化对永磁组件的空气温度的影响降低到能允许的水平。
已有的永磁体MRI组件的温度控制借助于升高永磁组件的温度以便产生到周围空气中的热流。这就升高了永磁组件的温度并且由于永磁材料的较大的温度系数导致极大地降低了磁场。
本发明的一个目的是提供一种精确地控制永磁组件的温度的装置。
依据本发明提供一种用于至少具有一个永磁组件的永磁系统的温度控制系统，该永磁组件通过许多热电热泵装置(thermoelectric heatpumping device)与磁扼热接触地安装，并具有至少一个连接到电控制电路的温度传感器，所说的热电热泵装置连接到所说的电控制电路并受其控制，所说的电控制电路根据温度控制流经所说的热电热泵装置的电流，以便永磁组件保持在能够使永磁系统产生精确的磁场的所需的温度。
依据本发明的一方面热电热泵装置具有弹簧加载柱塞以在热电热泵装置上提供机械压力，从而在热电热泵装置和永磁体组件之间实现较好的热接触。
依据本发明的另一方面通过使柱塞的一端与该柱塞的所说的一端所安装的磁扼中的孔的滑动配合来实现在柱塞和磁扼之间的热接触。
依据本发明的另一方面在所说的孔中密封有热油脂，该柱塞具有通风孔以便当所说的柱塞的一端插入在所说的孔中时通过所截流的空气防止油脂移位。
参考附图描述本发明的实施例。
附图1所示为永磁组件的一个实例，
附图2所示为柱塞的一个实例，和
附图3所示为与其连接的热交换器的C-形磁性组件的视图。
永磁组件通常安装在较大的结构上，这种结构除了提供机械支撑外还形成磁场的磁返回通路。这种结构通常称为磁扼。通常磁扼的结构尺寸相当大并具有很大的热容量。
依据本发明，通过热电热泵装置从磁扼传输热量或将热量传递到磁扼来控制永磁组件的温度。
参考附图1，永磁组件1包括粘在极板3和4之间的永磁材料层2。至少极板3具有良好的热传导性。应用具有较低的热传导性的螺栓6将永磁组件拧紧在磁扼5中。由热传导性较差的材料制成的隔板7在永磁组件和磁扼5之间形成间隙8。该间隙起热障的作用。以绝热材料填充该间隙。一个或多个热电热泵装置9安装在间隙8的里面。通过弹簧加载装置10(在此称为柱塞)提供确保与永磁组件良好的热接触所要求的机械压力。参考附图2更详细地示出了柱塞。
在附图2中与附图1中相同的部分具有相同的参考标号。
柱塞的顶端与在磁扼5中的孔11滑动配合。导热油脂装入在孔和柱塞之间的间隙中以确保在柱塞和磁扼之间的良好的热触点。柱塞的顶端具有通风通道12以在将柱塞插入到在磁扼5上反向钻的孔11中时通过所截留的空气防止油脂错位。使在柱塞的顶端的热接触避开在热电热泵装置附近的较大的温度梯度，这种较大的温度梯度会降低热泵装置的性能。除了在顶部的滑动配合之外在柱塞10和磁扼5之间的径向间隙起热障的作用。该间隙用于容纳弹簧13，该弹簧13在柱塞10上提供机械压力。永磁组件安装有温度传感器14，该温度传感器连接到电控制电路15，电控制电路15控制到热电热泵装置的电流。根据在热电热泵装置中的电流的极性可以使热电热泵装置向永磁组件泵送热量或将热量从永磁组件传导出，这样将分别增加或降低温度。传输到磁扼5的热量包括由于热电热泵装置的损耗产生的热量，这些热量必须与磁体的环境交换。这可以通过使热量从磁扼5到表面空气的自然传导实现。可替换的是如附图3所示可以使热量交换到液体冷却回路。
参考附图3，热交换器安装在磁扼5上。在交换器和磁扼之间的热接触具有适当的热电阻。这个热电阻连同磁扼的热电容形成了一定的滤波作用，这种滤波作用使得该系统对冷却水的温度的变化更不敏感。通过插入在第一热交换器16和磁扼5之间的绝热材料17的垫片实现这种热电阻。在磁扼5上还安装有良好热触点的第二热交换器18，通过在反馈热交换器的一个管道中的阀19控制到第二热交换器18的冷却液体的流量。第二热交换器18还可以在缩短的时间内将磁扼的温度设置到冷却水的温度。这样在现场安装磁体的过程中就能够节省时间。
可以通过相同的共用的电控制电路控制每个永磁组件或者可以通过不同的电控制电路独立地控制每个永磁组件。
虽然参考C形磁体已经描述了本发明，但是很显然本发明还可以用于其它形式的磁体。
本发明可以将永磁材料的温度调整到磁性系统的热源/散热器的温度或之上或之下。当应用具有很高的负温度系数的永磁材料比如NdFeB或铁氧体时，这样可以避免由于工作温度升高引起的永磁材料的性能降低的问题，从而节省永磁材料。此外，如果压力装置是由铁磁材料制成，将压力施加到热电热泵装置的装置并不会损害铁磁磁扼的磁效率。
冷却回路在每个支路中具有控制阀，到第二热交换器的管道上的孔可以比到第一热交换器的管道上的孔更宽。
上文所描述的系统工作在环境温度或其温度附近，因此无需象已有技术中那样将系统的温度上升到环境温度之上，而这种系统温度上升到环境温度之上的已有技术会导致性能受损。

Claims (10)

1.一种用于至少具有一个永磁组件的永磁系统的温度控制系统，该永磁组件通过许多热电热泵装置与磁扼热接触地安装，并具有至少一个连接到电控制电路的温度传感器，所说的热电热泵装置连接到所说的电控制电路并受其控制，所说的电控制电路根据温度控制流经所说的热电热泵装置的电流，以便永磁组件保持在能够使永磁系统产生精确的磁场的所需的温度。
2.如权利要求1所述的温度控制系统，其中每个热电热泵装置具有弹簧加载柱塞以在热电热泵装置上提供机械压力，从而在热电热泵装置和永磁体组件之间实现良好的热接触。
3.如权利要求2所述的温度控制系统，其中通过使柱塞的一端与该柱塞的所说的一端所安装的磁扼中的孔的滑动配合来实现在柱塞和磁扼之间的热接触。
4.如权利要求3所述的温度控制系统，其中在柱塞的顶部在所说的孔中密封有热油脂，该柱塞具有通风通道以当所说的柱塞的一端插入在所说的孔中时通过所截流的空气防止热油脂移位。
5.如上述任一权利要求所述的温度控制系统，其中通过自然对流的环境空气或通过受压空气将热量交换到磁扼或从磁扼交换出。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的温度控制系统，其中通过冷却水回路将热量交换到磁扼或从磁扼交换出。
7.如权利要求6所述的温度控制系统，其中冷却水回路包括与第二热交换器并联设置的第一热交换器，通过至少一个阀控制到所说的第二热交换器的冷却水的流量，所说的第二热交换器与该磁扼处于良好的热接触，并且在安装永磁体系统时能够在缩短的时间内使在磁扼和冷却回路之间的温度差最小。
8.如权利要求7所述的温度控制系统，其中在磁扼和第一热交换器之间应用具有较低的热传导性的材料层以降低由于冷却回路的温度的变化引起的在磁扼中的热流和温度的变化。
9.如权利要求2至8中任一权利要求所述的温度控制系统，其中通过共有的电控制电路控制每个永磁组件或通过不同的电控制电路独立地控制每个永磁组件。
10.基本如上文参考附图所描述的一种温度控制系统。
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