DE1296285B - Permanent magnet arrangement with temperature compensation - Google Patents

Permanent magnet arrangement with temperature compensation

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DE1296285B
DE1296285B DEP34033A DEP0034033A DE1296285B DE 1296285 B DE1296285 B DE 1296285B DE P34033 A DEP34033 A DE P34033A DE P0034033 A DEP0034033 A DE P0034033A DE 1296285 B DE1296285 B DE 1296285B
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Germany
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permanent magnet
magnet arrangement
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permanent
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Parker Leslie Kearton
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PerkinElmer Ltd
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PerkinElmer Ltd
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    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/0273Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
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Description

Die Erfindung betrifft eine Dauermagnetanordnung mit Temperaturkompensation, bei welcher in einem magnetischen Kreis Teile aus dauermagnetischem Material angeordnet sind, vor deren Stirnflächen Polschuhe sitzen, zwischen denen ein Arbeitsluftspalt gebildet wird, und bei welcher temperaturbedingte Änderungen der Eigenschaften des dauermagnetischen Materials durch entsprechende Änderungen der Luftspaltlänge ausgeglichen werden. Da die Dauermagnetwerkstoffe einen negativen Temperaturkoeffizienten ihrer magnetischen Eigenschaften haben, muß zur Konstanthaltung der magnetischen Feldstärke im Arbeitsluftspalt die Länge desselben mit steigender Temperatur verringert werden.The invention relates to a permanent magnet arrangement with temperature compensation, in which parts made of permanent magnetic material are arranged in a magnetic circuit are, in front of whose end faces sit pole shoes, between which a working air gap is formed, and at which temperature-related changes in the properties of the permanent magnetic material compensated by corresponding changes in the air gap length will. Since the permanent magnet materials have a negative temperature coefficient of their have magnetic properties must to keep the magnetic field strength constant in the working air gap, the length of the same can be reduced with increasing temperature.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (deutsehe Auslegeschrift 1036 415) ist ein H-förmiges Joch vorgesehen, dessen Quersteg an einer Stelle geschwächt ist, so daß die beiden Schenkel des H-förmigen Jochs gegeneinander verschwenkbar sind. Diese Verschwenkung wird durch einen zwischen den kurzen Teilen der Schenkel befestigten Ausdehnungskörper bewirkt. Bei Temperaturerhöhungen gehen die langen Teile der Schenkel zusammen, bei Temperaturerniedrigungen gehen sie auseinander. An den langen Teilen der beiden Schenkel sitzen die beiden eigentlichen Magnetkörper, die zwischen sich den Luftspalt bilden. Eine solche Anordnung ist nur für relativ schwache Felder mit relativ kleinen Magnetkörpern brauchbar, weil sie sonst zu sperrig wird. Sie kann auch nur in solchen Fällen benutzt werden, in denen an die Homogenität des erzeugten Feldes keine allzu großen Anforderungen gestellt werden. Die bei einer Temperaturänderung auftretende Änderung der Luftspaltbreite erfolgt nämlich bei der bekannten Anordnung nicht über den ganzen Luftspalt gleichmäßig, sondern die Polflächen, d. h. die den Luftspalt begrenzenden Stirnflächen der Magnetkörper, werden dabei gegeneinander verschwenkt. Für höchste Anforderungen an die Homogenität des erzeugten Feldes ist es aber gerade wesentlich, daß die Polflächen plan und mit hoher Genauigkeit parallel sind. Polschuhe, die ebenfalls die Homogenität des erzeugten Feldes fördern würden, sind bei der vorbekannten Anordnung nicht vorhanden und würden die vorstehend geschilderten Mängel auch nicht beseitigen. Für die Erzeugung sehr starker und extrem homogener Magnetfelder, wie man sie beispielsweise für Kernresonanzmessungen benötigt, wäre die vorbekannte Anordnung daher nicht brauchbar.In a known arrangement of this type (German Auslegeschrift 1036 415) an H-shaped yoke is provided, the crosspiece of which is weakened at one point is so that the two legs of the H-shaped yoke can be pivoted against each other are. This pivoting is achieved by a between the short parts of the legs attached expansion body causes. If the temperature rises, the long ones go Parts of the thighs come together; when the temperature drops, they separate. The two actual magnetic bodies sit on the long parts of the two legs, which form the air gap between them. Such an arrangement is only for relative Weak fields with relatively small magnetic bodies can be used because otherwise they are too bulky will. It can only be used in cases where there is a need for homogeneity The requirements of the generated field are not too great. The one at one Temperature change occurring change in the air gap width occurs namely at the known arrangement not evenly over the entire air gap, but the Pole faces, d. H. the end faces of the magnet bodies that delimit the air gap, are pivoted against each other. For the highest demands on homogeneity of the generated field, it is just essential that the pole faces are flat and are parallel with high accuracy. Pole shoes that also ensure the homogeneity of the would promote generated field, are not available in the prior art arrangement and would not eliminate the deficiencies outlined above. For the generation very strong and extremely homogeneous magnetic fields, such as those used for nuclear magnetic resonance measurements required, the previously known arrangement would therefore not be useful.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Dauermagnetanordnung mit Temperaturkompensation zu schaffen, die für die Erzeugung sehr starker und/oder extrem homogener Magnetfelder geeignet ist.In contrast, the invention is based on the object of a permanent magnet arrangement with temperature compensation to create that for the generation very strong and / or extremely homogeneous magnetic fields is suitable.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Polschuhe zur Temperaturkompensation durch Ausdehnungskörper von den dauermagnetischen Teilen getrennt in geringem Abstand vor deren Stirnflächen gehalten werden.According to the invention this is achieved in that the pole shoes for temperature compensation separated from the permanent magnetic parts by expansion bodies at a small distance are held in front of their faces.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung werdenbei Temperaturänderungen nicht die Dauermagnete, sondern nur die Polschuhe bewegt. Daher kann die Anordnung kompakt und mit relativ großen Dauermagnetkörpern ausgebildet werden. Auch bleibt die für die Feldhomogenität wichtige Parallelität der Polflächen gewahrt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist also, im Gegensatz zu der vorbekannten, zur Erzeugung starker und sehr homogener Magnetfelder geeignet. Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht werden, daß zwei zylindrische, dauermagnetische Teile gleichachsig angeordnet und von einem Gehäuse umschlossen sind, das den magnetischen Rückschluß bildet, und daß zwischen diesen Teilen die Polschuhe durch als Ausdehnungskörper dienende Rotationshohlkörper gehalten werden, die sich in axialer Richtung nach außen hin erweitern und über die Enden der dauermagnetischen Teile greifen und die an ihren äußeren Enden am Gehäuse befestigt sind und an ihren inneren Enden die Polschuhe tragen. Zur Justierung der Polschuhe kann jeder Rotationshohlkörper durch eine Dreipunktauflage auf drei von Schrauben verstellbaren Keilen gehalten werden. Außerdem können die Polschuhe an den Rotationshohlkörpern mittels radial sich erstreckender Schrauben radial verstellbar befestigt sein.In an arrangement according to the invention, upon temperature changes not the permanent magnets, but only the pole pieces moved. Therefore, the arrangement be made compact and with relatively large permanent magnet bodies. Also stays the parallelism of the pole faces, which is important for field homogeneity, is preserved. The inventive Arrangement is therefore, in contrast to the previously known, to generate strong and suitable for very homogeneous magnetic fields. The invention can be embodied in the manner are that two cylindrical, permanent magnetic parts are coaxially arranged and are enclosed by a housing which forms the magnetic return path, and that between these parts, the pole shoes by serving as expansion body rotating hollow body are held, which expand in the axial direction outwards and over the ends of the permanent magnetic parts grip and those at their outer ends on Housing are attached and wear the pole pieces at their inner ends. For adjustment of the pole pieces can each rotational hollow body by a three-point support on three be held by screws adjustable wedges. In addition, the pole pieces radially adjustable on the rotating hollow bodies by means of radially extending screws be attached.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, welche einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dauermagnetanordnung darstellt.An embodiment of the invention is referred to below described on the drawing, which is a section through an inventive Represents permanent magnet arrangement.

Die dargestellte Anordnung weist ein Paar von Dauermagneten 1 auf, die in einem aus zwei Hälften 2 gebildeten und durch Flansche 3 zusammengehaltenen Gehäuse montiert sind. Dieses Gehäuse besteht aus einem magnetischen Material, so daß es einen Teil des magnetischen Kreises der beiden Magnete bildet. Jeder Magnet 1 besitzt einen Polschuh 4, und diese bilden zwischen sich den Arbeitsluftspalt der Anordnung.The arrangement shown has a pair of permanent magnets 1, those formed in one of two halves 2 and held together by flanges 3 Housing are mounted. This case is made of a magnetic material, so that it forms part of the magnetic circuit of the two magnets. Every magnet 1 has a pole piece 4, and these form the working air gap between them the arrangement.

Jeder Polschuh 4 wird in einem geringen Abstand von der Stirnfläche des zugeordneten Magneten 1 mittels eines Tragkörpers 7 gehalten, der als Rotationshohlkörper mit einem engen und einem weiten Ende ausgebildet ist. Das enge Ende des Teils 7 trägt den Polschuh 4, während das weite Ende an dem Gehäuse 2 befestigt ist.Each pole shoe 4 is held at a small distance from the end face of the associated magnet 1 by means of a support body 7, which is designed as a rotary hollow body with a narrow and a wide end. The narrow end of the part 7 carries the pole piece 4, while the wide end is attached to the housing 2 .

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2 aus Gußeisen hergestellt, die Polschuhe 4 sind aus einer Kobalt-Eisen-Legierung mit 50 % Kobalt hergestellt, und die Tragkörper 7 bestehen aus Aluminium. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient der Aluminiumkörper 7 größer als der von Gußeisen ist, wird eine Verringerung der Länge des Arbeitsluftspalts bei steigender Temperatur bewirkt. Die beiden Magnete 1 sind aus einer Kobalt-Nickel-Aluminium-Kupfer-Legierung hergestellt, welche ebenfalls einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Gußeisen des Gehäuses 2 besitzt. Daher suchen sich auch die zwischen den Magneten und den Polschuhen vorhandenen Luftspalte mit steigender Temperatur zu verkleinern, wodurch die erforderliche Kompensation unterstützt wird.In a special embodiment, the housing 2 is made of cast iron, the pole shoes 4 are made of a cobalt-iron alloy with 50% cobalt, and the support bodies 7 are made of aluminum. Since the coefficient of thermal expansion of the aluminum body 7 is greater than that of cast iron, the length of the working air gap is reduced as the temperature rises. The two magnets 1 are made of a cobalt-nickel-aluminum-copper alloy, which also has a higher coefficient of thermal expansion than the cast iron of the housing 2. Therefore, the air gaps between the magnets and the pole pieces tend to decrease as the temperature rises, which supports the necessary compensation.

Damit die Polschuhe 4 genau zueinander ausgerichtet werden können und somit eine richtige Parallelität und Konzentrizität des Luftspalts zwischen den Polschuhen 4 sowie der Luftspalte zwischen jedem Polschuh und seinem Magneten 1 gewährleistet ist, ist jeder der beiden Rotationshohlkörper 7 einstellbar montiert, und zwar mit Hilfe von drei Schrauben 11, die um jeweils 120° gegeneinander versetzt auf dem Umfang des Gehäuses angeordnet sind, so daß man eine Dreipunktauflage erhält. Jede Schraube hat ein sich verjüngendes Ende 12, welches als Keil wirkt und das Rohr 7 auf das andere Rohr hin drückt, wenn die Schraube hineingedreht wird. Wenn alle drei Schrauben um denselben Betrag verstellt werden, erhält man eine axiale Einstellung des Tragkörpers 7, während die Verstellung einer einzelnen Schraube zu einer Kippbewegung des Polschuhs 4 führt. Um eine Verstellung in Querrichtung zu ermöglichen, sind an den Polschuhen 4 je drei weitere ebenfalls um jeweils 120° gegeneinander versetzte Schrauben 13 vorgesehen, die miteinander verstellt werden müssen, um kleinere radiale Verstellungen des Polschuhs 4 zu bewirken.So that the pole pieces 4 can be aligned precisely to one another and thus a correct parallelism and concentricity of the air gap between the pole pieces 4 and the air gap between each pole piece and its magnet 1 is guaranteed, each of the two hollow rotating bodies 7 is adjustable, with the help of three Screws 11 which are offset from one another by 120 ° on the circumference of the housing, so that a three-point support is obtained. Each screw has a tapered end 12 which acts as a wedge and pushes the tube 7 towards the other tube when the screw is screwed in. If all three screws are adjusted by the same amount, an axial adjustment of the support body 7 is obtained, while the adjustment of a single screw leads to a tilting movement of the pole piece 4. In order to enable adjustment in the transverse direction, three further screws 13 are provided on each of the pole pieces 4, each also offset by 120 °, which must be adjusted together in order to effect smaller radial adjustments of the pole piece 4.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Dauermagnetanordnung mit Temperaturkompensation, bei welcher in einem magnetischen Kreis Teile aus dauermagnetischem Material angeordnet sind, vor deren Stirnflächen Polschuhe sitzen, zwischen denen ein Arbeitsluftspalt gebildet wird und bei welcher temperaturbedingte Änderungen der Eigenschaften des dauermagnetischen Materials durch entsprechende Änderungen der Luftspaltlänge ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (4) zur Temperaturkompensation durch Ausdehnungskörper (7) von den dauermagnetischen Teilen (1) getrennt in geringem Abstand vor deren Stirnflächen gehalten werden. Claims: 1. Permanent magnet arrangement with temperature compensation, in which parts made of permanent magnetic material are arranged in a magnetic circuit, in front of whose end faces are pole shoes, between which a working air gap is formed and in which temperature-related changes in the properties of the permanent magnetic material are compensated for by corresponding changes in the air gap length , characterized in that the pole shoes (4) for temperature compensation by expansion bodies (7) are kept separated from the permanent magnetic parts (1) at a small distance in front of their end faces. 2. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zylindrische dauermagnetische Teile (1) gleichachsig angeordnet und von einem Gehäuse (2) umschlossen sind, das den magnetischen Rückschluß bildet, und daß zwischen diesen Teilen die Polschuhe (4) durch als Ausdehnungskörper dienende Rotationshohlkörper (7) gehalten werden, die sich in axialer Richtung nach außen hin erweitern und über die Enden der dauermagnetischen Teile (1) greifen und die an ihren äußeren Enden am Gehäuse (2) befestigt sind und an ihren inneren Enden die Polschuhe (4) tragen. 2. Permanent magnet arrangement according to claim 1, characterized in that two cylindrical permanent magnetic parts (1) are coaxially arranged and enclosed by a housing (2) which forms the magnetic yoke, and that between these parts, the pole shoes (4) serving as an expansion body Rotational hollow bodies (7) are held, which expand in the axial direction outwards and reach over the ends of the permanent magnetic parts (1) and which are attached at their outer ends to the housing (2) and at their inner ends the pole shoes (4) wear. 3. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotationshohlkörper (7) durch eine Dreipunktauflage auf drei von Schrauben (11) verstellbaren Keilen (12) gehalten wird. 3. Permanent magnet arrangement according to claim 2, characterized in that each rotary hollow body (7) is held by a three-point support on three of screws (11) adjustable wedges (12). 4. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (4) an den Rotationskörpern (7) mittels radial sich erstreckender Schrauben (13) radial verstellbar befestigt sind.4. Permanent magnet arrangement according to claim 3, characterized in that the pole shoes (4) are attached to the rotating bodies (7 ) in a radially adjustable manner by means of radially extending screws (13).
DEP34033A 1963-04-16 1964-04-11 Permanent magnet arrangement with temperature compensation Withdrawn DE1296285B (en)

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GB (1) GB1074587A (en)

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