DE69937722T2

DE69937722T2 - Magnetfelderzeuger zur bildgewinnung mittels kernspinresonanz

Info

Publication number: DE69937722T2
Application number: DE69937722T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Takatsuki-shi Aoki; Shigeo Saga-shi Hashimoto
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: KR20010013771A; DE69937722D1; EP0998876B1; CN1272051A; JP4039495B2; CN1232219C; CA2293308C; EP0998876A1; CA2293308A1; EP0998876A4; KR100362042B1; WO1999052427A1; US6794973B1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetfeldgenerator, der bei einer für die Medizin verwendeten magnetischen Resonanzabbildungsvorrichtung (nachfolgend als MRT bezeichnet) eingesetzt wird und insbesondere einen MRT-Magnetfeldgenerator mit verringertem remanentem Magnetismus bzw. Restmagnetismus und durch den Effekt des durch Gradienten-Magnetfeldspulen strömenden Impulsstrom erzeugten Wirbel- bzw. Kriechstrom.
Stand der Technik
Die 13(a) und (b) stellen eine bekannte Struktur eines MRT-Magnetfeldgenerators dar. Bei dieser Struktur ist jedes eines Paars von Polstücken 2 mit den Polstücken 2 einander zugewandt an einem Ende von jedem von einem Paar permanenter Magnetstrukturen 1 angebracht, welche eine Vielzahl von blockförmigen R-Fe-B-basierte Magneten aufweisen, welche als die Felderzeugungsquelle integriert worden sind, die anderen Enden der Permanentmagnetstrukturen sind mit einem Joch 3 verbunden und ein statisches Magnetfeld wird innerhalb des Luftspalts 4 zwischen den Polstücken 2 erzeugt.
In der Figur ist 5 ein ringförmiger Vorsprung, der gebildet ist, um die Gleichmäßigkeit der Magnetfeldverteilung innerhalb des Luftspalts 4 zu erhöhen und eine weitere bekannte Struktur ist eine, in welcher ein abgestufter Vorsprung (nicht dargestellt) auf der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs in einem Versuch gebildet ist, die Gleichmäßigkeit der Feldverteilung weiter zu erhöhen.
In der Figur ist 6 eine geneigte Magnetspule, welche verschoben wird, um Informationen hinsichtlich der Positionierung innerhalb des Luftspalts 4 zu erhalten. Diese Gradienten-Magnetfeldspulen 6 weisen üblicherweise eine Gruppe von drei Spulen auf, welche den drei Richtungen X, Y und Z innerhalb des Luftspalts 4 entsprechen, sie sind in der Figur jedoch in vereinfachter Form dargestellt.
Bei einer derartigen Struktur muss der Luftspalt 4 groß genug sein, dass der gesamte oder ein Teil eines Körpers eines Patienten darin eingeführt werden kann, und es muss ein statisches Magnetfeld mit einer hohen Gleichförmigkeit von 1 × 10^–9 oder weniger bei 0,02 bis 2,0 T innerhalb eines festgelegten Abbildungssichtfelds innerhalb des Luftspalts 4 gebildet sein.
Bei der in den 13(a) und (b) dargestellten Struktur wird ein sogenanntes viersäuliges Joch, welches aus einem Paar von Jochplatten 3a und 3b und vier Jochsäulen 3c besteht als das Joch 3 verwendet, aber, wie in den 14(a) und (b) dargestellt, können verschiedenartig strukturierte Joche gemäß den erforderlichen Eigenschaften verwendet werden, wie zum Beispiel ein sogenanntes C-Joch, das aus einem Paar von Jochplatten 3a und 3b und einer Trägerjochplatte 3d besteht.
Bei der in den 13(a) und (b) dargestellten Struktur werden Permanentmagnete, wie zum Beispiel R-Fe-B-basierte Magnete als die Felderzeugungsquelle verwendet, es können jedoch auch andere Strukturen verwendet werden, wie zum Beispiel eines, bei welchem eine elektromagnetische Spule um den Umfang eines Eisenkerns gewickelt ist.
Unabhängig davon, welche dieser Strukturen verwendet wird, ist der Luftspalt 4 durch das Paar der Polstücke 2 gebildet und die Gradienten-Magnetfeldspulen 6 sind in der Nähe der Polstücke 2 angeordnet, wie in den 13(a) und (b) dargestellt.
Üblicherweise sind die Polstücke 2 aus elektromagnetischem Weicheisen, Reineisen oder einem anderen solchen Massengut (integriert) hergestellt, so dass wenn ein Impulsstrom durch die Gradienten-Magnetfeldspulen 6 geleitet und ein pulsförmiges geneigtes Feld bzw. Neigungsfeld in der gewünschten Richtung erzeugt wird, um Informationen hinsichtlich der Positionierung innerhalb des Luftspalts zu erhalten, der Effekt dieses geneigten Felds erzeugt einen Wirbelstrom in den Polstücken 2 und verringert die Anstiegseigenschaften des geneigten Felds, und auch nachdem der Fluss des Impulsstroms unterbrochen worden ist, wird die Gleichförmigkeit der Feldverteilung in dem Luftspalt 4 durch den in den Polstücken 2 erzeugten remanenten Magnetismus verringert.
Als eine Einrichtung zur Lösung dieses Problems sind von den Erfindern MRT-Magnetfeldgeneratoren vorgeschlagen worden, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Hauptabschnitt der Polstücke aus laminierten Siliziumstahlfolien gebildet ist ( japanisches Patent Nr. 2,649,436 , japanisches Patent Nr. 2,649,437 , US-Patent Nr. 5,283,544 und europäisches Patent Nr. 0 479 514 ).
Die von den Erfindern zuvor vorgeschlagenen MRT-Magnetfeldgeneratoren sind hauptsächlich durch die Verwendung von Polstücken charakterisiert, die wie in den 15 bis 18 dargestellt aufgebaut sind.
Die Struktur der in den 15(a) und (b) dargestellten Polstücke 10 weist einen magnetischen Ring aus Weicheisen, welcher eine rechteckige Querschnittsform aufweist und einen ringförmigen Vorsprung 12 auf der dem Luftspalt zugewandten Seite eines magnetischen Grundelements 11 bildet, das aus Reineisen oder einem anderen Massengut ausgebildet ist, und eine Vielzahl von laminierten Blöcken 13 auf, die durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung der Planfläche der Polstücke und Integrieren derselben mit einem isolierenden Bindemittel oder ähnlichem hergestellt sind.
In der Figur ist 14 ein abgestufter Vorsprung, der auf der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs 12 zum Zwecke des Vergrößerns der Gleichförmigkeit der Feldverteilung gebildet ist. Wie oben erläutert, wird eine Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung der Planfläche der Polstücke laminiert und mit einem isolierenden Bindemittel oder ähnlichem integriert und die sich ergebende Vielzahl von laminierten Blöcken werden in der erforderlichen Anzahl laminiert.
In der Figur ist 15 ein Weicheisenkern, der zum Montieren der Felderzeugungsspule verwendet wird.
In der Figur ist 16 ein Schlitz, der in der radialen Richtung zum Zwecke des Teilens des magnetischen Rings aus Weicheisen gebildet ist, welcher eine rechteckige Querschnittsform aufweist und den ringförmigen Vorsprung 12 in eine Vielzahl von Abschnitten in der Umfangsrichtung teilt und den Wirbelstrom verringert, der an den ringförmigen Vorsprüngen 12 erzeugt wird.
Falls die in den oben beschriebenen laminierten Blöcken 13 verwendeten Siliziumstahlfolien ausgerichtete Siliziumstahlfolien (JIS C 2553 usw.) sind, ist es vom Gesichtspunkt der Gleichförmigkeit der Feldverteilung zu bevorzugen, dass dieselben derart laminiert und integriert sind, dass die leicht magnetisierbare Achsenrichtung (Kalandrierrichtung) bei jeder bestimmten Anzahl von kleinen Blöcken 13a und 13b gedreht ist, wie in 16(a) dargestellt. Falls die Folien nicht ausgerichtete Siliziumstahlfolien sind (JIS C 2552 usw.), werden Lamination und Integration im wesentlichen in der Dickenrichtung durchgeführt, ohne die Ausrichtung in Betracht zu ziehen, wie in 16(b) dargestellt.
Die Struktur der in den 17(a) und (b) dargestellten Polstücke weist einen magnetischen Ring aus Weicheisen, der eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist und einen ringförmigen Vorsprung 22 auf der dem Hohlraum zugewandten Seite eines magnetischen Grundelements 21 bildet, welches aus Reineisen oder einem anderen Massengut besteht, und eine Vielzahl von laminierten Blöcken 23 auf, die durch Laminieren einer Vielzahl von nicht ausgerichteten Siliziumstahlfolien in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Planfläche der Polstücke und Integrieren derselben mit einem isolierenden Bindemittel oder ähnlichem hergestellt worden sind.
In der Figur ist 24 ein abgestufter Vorsprung, der auf der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs 22 zum Zwecke des Verbesserns der Gleichförmigkeit der Feldverteilung gebildet ist, 25 ist ein Weicheisenkern, der zum Montieren der Feldgeneratorspule verwendet wird, und 26 ist ein Schlitz, der den magnetischen Weicheisenring teilt, welcher eine rechteckige Querschnittsform aufweist und bewirkt, dass der ringförmige Vorsprung 22 in der Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Abschnitte geteilt wird.
Für die oben genannten laminierten Blöcke 23 ist es zu bevorzugen, dass diese mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem laminiert und integriert werden, so dass die Laminierrichtung um 90 Grad für jeden der kleinen Blöcke 23a und 23b, die in der dem Hohlraum zugewandten Richtung laminiert sind, rotiert wird, wie in 17(c) dargestellt.
Die Struktur der Polstücke 30, die in den 18(a) und (b) dargestellt sind, ist erheblich unterschiedlich von derjenigen der Polstücke 10 und 20, die in den 15(a) und (b) bzw. den 17(a) und (b) dargestellt sind, und zwar dahingehend, dass die magnetischen Grundelemente 11 und 21, die aus einem Massenmaterial ausgebildet sind, nicht verwendet werden. Insbesondere ist die Struktur 2 derart, dass anstatt der aus einem Massenmaterial ausgebildeten magnetischen Grundelemente 11 und 21 laminierte Stangen 33, die durch Laminieren einer Vielzahl von nicht ausgerichteten Siliziumstahlfolie hergestellt sind, wie in 18(c) dargestellt, und zwar in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Planfläche der Polstücke und Laminieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem, durch ein ringförmiges Trägerelement 34 unterstützt sind, welches aus einem magnetischen Massenmaterial besteht.
Um dies detaillierter zu erläutern, ist der mittlere Bereich des aus einem Massenmaterial bestehenden ringförmigen Trägerelements 34 ausgeschnitten und die oben beschriebenen laminierten Stangen 33a sind gleich aus gerichtet darin aufgehängt, wobei die Fasen 38 denselben Fasen (nicht dargestellt) entsprechen, die um die inneren Ränder des Ausschnitts gebildet sind. Die laminierten Stangen 33b sind als eine zweite Schicht ausgelegt, so dass die Laminierrichtung um 90 Grad auf der dem Hohlraum zugerichteten Seite der laminierten Stangen 33a rotiert wird.
Eine Vielzahl von laminierten Stangen 33c mit unterschiedlicher Länge ist zwischen einer festen Platte 35 und der inneren Umfangsfläche des ringförmigen Trägerelements 34 so verteilt, dass die Gesamtform der Polstücke annähernd ungefähr derjenigen einer Scheibe entspricht, und ein magnetischer Weicheisenring, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und den ringförmigen Vorsprung 32 bildet, ist über feste Blöcke 37, die an bestimmten Positionen um den äußeren Rand des inneren Umfangs des ringförmigen Trägerelements 34 befestigt ist, installiert und bildet das Polstück 30.
In der Figur ist 36 ein Schlitz, welcher den magnetischen Weicheisenring, der eine trapezförmige Querschnittsform aufweist, und den ringförmigen Vorsprung 32 in eine Vielzahl von Abschnitten in der Umfangsrichtung teilt. 37 ist ein aus einem isolierenden Klebeband oder ähnlichem gebildetes isolierendes Material.
Durch die Verwendung der Polstücke 10, 20 und 30, die in den 15(a) und (b), 17(a) und (b) und 18(a) und (b) wie oben dargestellt sind, ist es möglich, die Erzeugung von remanentem Mechanismus und Kriechströmen in den Polstücken, welche durch die Gradienten-Magnetfeldspulen erzeugt werden, im Vergleich dazu erheblich zu verringern, wenn die aus einem Massenmaterial bestehenden, konventionellen Polstücke verwendet werden, die in den 13(a) und (b) und 14(a) und (b) verwendet werden.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es besteht jedoch ein wachsender Bedarf an einem MRT-Magnetfeldgenerator, der in der Lage ist, scharfe Abbildungen bei noch höherer Geschwindigkeit zu erzeugen und eine weitere Verbesserung ist erwünscht.
Es ist in von den Erfindern durchgeführten Experimenten bestätigt worden, dass die Strukturen der oben erwähnten Polstücke 10 und 20 in den 15(a) und (b) und 17(a) und (b) vielfältige Vorteile aufweisen, wie zum Beispiel das Erzeugen einer exzellenten mechanischen Festigkeit (Steifheit) für die Polstücke als Ganzes aufgrund der Verwendung der magnetischen Grundelemente 11 und 12 (21), die aus einem Massenmaterial bestehen, und das Ermöglichen einer einfachen Zusammenbautätigkeit, weil es so einfach ist, die Vielzahl der laminierten Blöcke 13 und 23, die durch Laminieren von Siliziumstahlfolien in einer speziellen Richtung und Integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem hergestellt wurden, zu laminieren und auszulegen. Die Anwesenheit dieser magnetischen Grundelementen 11 und 21 verhindert aber dennoch jegliche weitere Verringerung des remanenten Magnetismus und der Kriech- bzw. Wirbelströme in den Polstücken.
Insbesondere ist bestätigt worden, dass das durch die Gradienten-Magnetfeldspulen erzeugte magnetische Feld von den laminierten Blöcken 13 und 23 direkt unter die Gradienten-Magnetfeldspulen und durch die magnetischen Grundelemente 11 und 21 geht, auf welchen diese laminierten Blöcke 13 und 23 angeordnet sind, und die Oberfläche des magnetischen Weicheisenrings, der den ringförmigen Vorsprung 12 und 22 bildet, erreicht. Aus diesem Grund sind die magnetischen Grundelemente 11 und 21 entlang des magnetischen Pfades zwischen den laminierten Blöcken 13 und 23 und dem magnetischen Weicheisenring vorhanden und als Ergebnis werden ein Wirbelstrom und permanenter Magnetismus innerhalb der aus einem Massenmaterial bestehenden magnetischen Grundelemente 11 und 21 erzeugt.
Wenn die Polstücke 30 wie in den 18(a) und (b) ausgebildet sind, erzeugt die effektive Verwendung der ringförmigen Trägerelemente 34 dieselbe exzellente mechanische Festigkeit und Einfachheit der Montage wie die Strukturen der Polstücke 10 und 20 in den 15(a) und (b) und 17(a) und (b).
Bei diesem Aufbau sind keine aus einem Massenmaterial bestehenden magnetischen Grundelemente 11 und 21, wie zum Beispiel die, die für die Polstücke 10 und 20 in den 15(a) und (b) und 17(a) und (b) verwendet wurden, unter den laminierten Stangen 33 direkt unterhalb der Gradienten-Magnetfeldspulen vorhanden, was vom Standpunkt der Verringerung von Wirbel- bzw. Kriechströmen und remanentem Magnetismus zu bevorzugen ist, aber weil das unter den laminierten Stangen 33 vorhandene ringförmige Trägerelement 34 ebenfalls aus einem magnetischen Massenmaterial besteht, ist das Ergebnis, dass die erforderliche Verringerung des Kriechstroms und des remanenten Magnetismus derzeit nicht notwendigerweise erreicht werden kann.
Des weiteren ist der Hohlraum 39 ohne die innere Umfangsfläche des ringförmigen Trägerelementes gebildet, welches in vollständigem Kontakt mit den laminierten Stangen 33c steht, und als ein Ergebnis ist das Verhältnis (Sb/Sa) zwischen der gesamten Oberfläche Sa auf der Seite des ringförmigen Vorsprungs 32, der den laminierten Siliziumstahlfolien zugerichtet ist, und der Gesamtfläche Sb auf der Seite der laminierten Siliziumstahlfolien, welche dem ringförmigen Vorsprung 32 zugerichtet sind, weniger als 80% (ungefähr 70 bis 75%), was zu einem magnetischen ungesättigten Zustand führt, der auftritt, wo der ringförmige Vorsprung 32 die laminierten Siliziumstahlfolien trifft, und dies behindert manchmal den Strom des magnetischen Flusses zu dem ringförmigen Vorsprung 32 und macht es schwierig, ein bestimmtes gleichförmiges Magnetfeld innerhalb des Luftspalts zwischen den Polstücken auf effiziente Weise zu erhalten.
Insbesondere ist die durch das Magnetfeld von der Feldgeneratorquelle erzeugte Flussdichte erheblich höher an der Stelle, an der der ringförmige Vorsprung 32 die laminierten Siliziumstahlfolien trifft, als in anderen Abschnitten und die laminierten Siliziumstahlfolien in Kontakt mit dem ringförmigen Vorsprung 32 müssen insbesondere genug Volumen aufweisen, um einen magnetisch ungesättigten Zustand zu vermeiden. Die Erfinder haben jedoch bestätigt, dass das gleichförmige Magnetfeld, das ursprünglich für einen MRT-Magnetfeldgenerator benötigt war, mit der in den 18(a) und (b) dargestellten Struktur nicht erreicht werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen MRT-Magnetfeldgenerator zu schaffen, der die oben beschriebenen Probleme löst, und es ist ein weiteres Ziel, einen MRT-Magnetfeldgenerator zu schaffen, mit welchem es möglich ist, den remanenten Magnetismus und den Kriechstrom innerhalb der Polstücke zu verringern, welche durch die Wirkung des Pulsstroms erzeugt wird, der durch die Gradienten-Magnetfeldspulen strömt, ohne die Gleichförmigkeit des Felds innerhalb des Luftspalts zu verringern.
Die Erfinder haben die Erfindung perfektioniert, nachdem sie herausgefunden haben, dass die oben genannte Aufgabe auf effektive Art und Weise durch Optimieren der Verteilung des Laminats der Siliziumstahlfolien erreicht werden kann.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein MRT-Magnetfeldgenerator wie in Anspruch 1 beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, welches die Struktur des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Draufsicht und (c) eine Schrägansicht des Hauptbestandteils ist;
2 ist eine Schrägansicht des Hauptbestandteils, welcher die Struktur des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt;
3 ist ein Diagramm, welches eine weitere Struktur des MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, welcher außerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Draufsicht und (c) eine Schrägansicht des Hauptbestandteils ist;
4 ist ein Diagramm, welches eine weitere Struktur des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Draufsicht und (c) eine Schrägansicht des Hauptbestandteils ist;
5 ist ein Diagramm, welches eine weitere Struktur eines weiteren MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, welcher außerhalb des Schutzbereichs von An spruch 1 liegt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Draufsicht und (c) eine Schrägansicht des Hauptbestandteils ist;
6 ist ein Diagramm, welches eine weitere Struktur des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Draufsicht und (c) eine Schrägansicht des Hauptbestandteils ist;
7(a), (b), (c), (d) und (e) sind Schrägansichten des Aufbaus des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators;
8 ist ein vertikaler Querschnitt, welcher eine Detailansicht des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt;
9 ist ein vertikaler Querschnitt, welcher eine Detailansicht des zu der vorliegenden Erfindung gehörenden MRT-Magnetfeldgenerators darstellt;
10(a) ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche eine Detailansicht des MRT-Magnetfeldgenerators zeigt, welcher außerhalb des Schutzbereichs von Anspruch 1 liegt, und (b) ist eine Draufsicht;
11(a) und (b) sind vertikale Querschnitte, welche Detailansichten eines veränderten MRT- Magnetfeldgenerators darstellen, welcher außerhalb des Schutzbereichs von Anspruch 1 liegt;
12 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Gleichförmigkeit des Magnetfelds und des Abstands von dem Mittelpunkt in dem Luftspalt;
13 ist ein Diagramm, welches den Aufbau eines konventionellen MRT-Magnetfeldgenerators zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) ein seitlicher Querschnitt ist;
14 ist ein Diagramm, welches einen weiteren Aufbau eines konventionellen MRT-Magnetfeldgenerators zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) ein seitlicher Querschnitt ist;
15 ist ein Diagramm, welches einen weiteren Aufbau eines konventionellen MRT-Magnetfeldgenerators zeigt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt und (b) eine Vorderansicht ist;
16(a) und (b) sind Schrägansichten der laminierten Blöcken, die bei einem konventionellen MRT-Magnetfeldgenerator verwendet werden;
17 ist ein Diagramm, welches einen weiteren Aufbau eines konventionellen MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Vorderansicht und (c) eine Schrägansicht der laminierten Blöcke ist; und
18 ist ein Diagramm, welches einen weiteren Aufbau eines konventionellen MRT-Magnetfeldgenerators darstellt, wobei (a) ein vertikaler Querschnitt, (b) eine Vorderansicht und (c) eine Schrägansicht der laminierten Stangen ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun auf der Basis der in den 1 bis 12 (jedoch nicht in den 3, 5, 10 oder 11) dargestellten Beispiele beschrieben.
Das zu der vorliegenden Erfindung gehörende Polstück 40, das in den 1(a), (b) und (c) dargestellt ist, weist als seine Hauptbestandteile eine Hauptkomponente 41 auf, die aus einer Vielzahl von laminierten Blöcken, die durch ein nicht-magnetisches, ringförmiges Trägerelement 43 Widerstand befestigt und gehalten sind, das einen hohen elektrischen Widerstand aufweist und durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung der Planfläche der Polstücke und Integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem hergestellt worden sind, und aus einem magnetischen, ringförmigen Vorsprung 42 mit einem rechtwinkligen Querschnitt besteht, der auf der Seite der dem Luftspalt zugewandten Hauptkomponente 41 angeordnet ist.
Für die Hauptkomponente 41 wird zuerst eine Vielzahl von laminierten, aus Siliziumstahlfolien bestehenden Blöcken in eine rechtwinklige Folienform integriert, wonach der äußere Umfang durch Wasserstrahlbearbeitung, Laserbearbeitung, Zerspanung, Entladungsbearbeitung oder ähnliches in eine spezielle Form bearbeitet wird, so dass die Gesamtform derjenigen einer Scheibe nahekommt. Die Hauptkomponente 41 wird durch Anordnen eines nicht-magnetischen, ringförmigen Trägerelements 43 mit hohem elektrischen Widerstand, das aus einem Harz, Bakelit, FRP oder einem anderen solchen Nichtmetall um seinen Umfangsrand besteht, befestigt und gehalten. Es ist ebenfalls möglich, eine gute mechanische Festigkeit durch Verwenden eines Epoxidharzes oder ähnlichem zum Formen der Vielzahl der laminierten Blöcke und des nicht-magnetischen, ringförmigen Trägerelements 43 sicherzustellen.
Zum Zwecke der Erhöhung der Gleichförmigkeit der Feldverteilung in dem Luftspalt ist ein abgestufter Vorsprung 44 vorgesehen, der aus laminierten Siliziumstahlfolien besteht, die in die oben erwähnte ungefähre Scheibenform verarbeitet wurden und an der Innenseite des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 und auf der Seite der laminierten Siliziumstahlfolien dem Luftspalt zugerichtet gebildet sind. Dieser abgestufte Vorsprung 44 wird auch durch eine Vielzahl von laminierten Blöcken gebildet, die durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung der Planfläche der Polstücke und Integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem hergestellt worden sind.
In der Figur ist der abgestufte Vorsprung 44 so aufgebaut, dass die oben genannten laminierten Blöcke über die gesamte Fläche auf der Innenseite des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 gelegt sind und die Dicke des mittleren Abschnitts in der Richtung der Planfläche des Polstücks insbesondere erhöht wird, um eine geneigte Gesamtform zu erreichen, es ist jedoch auch möglich, dass die laminierten Blöcke nur in dem mittleren Bereich ausgelegt sind und nicht in der Nähe der Innenseite des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 vorgesehen sind.
Bei der vorliegenden Erfindung bezieht sich die "Hauptkomponente, die aus laminierten Siliziumstahlfolien besteht" auf den Abschnitt, der der geneigten Magnetspule zugewandt ist, einschließlich des abgestuften Vorsprungs 44. Das Vorhandensein eines abgestuften Vorsprungs wird auch für den Aufbau der nachfolgend beschriebenen Polstücke beschrieben.
1(c) ist eine Schrägansicht, die die Beziehung der Laminierrichtung der laminierten Blöcke aus Siliziumstahlfolien, welche die Hauptkomponente 41 bilden, zeigt. Wie zuvor beschrieben, ist es, wenn die Siliziumstahlfolien, die in diesen laminierten Blöcken verwendet werden, ausgerichtete Siliziumstahlfolien sind (JIS C 2553 usw.), von dem Standpunkt der Gleichförmigkeit der Feldverteilung zu bevorzugen, dass sie so laminiert und integriert werden, dass die auf einfache Weise magnetisierbare Achsenrichtung (Kalandrierrichtung) jede bestimmte Anzahl an kleinen Blöcken um 90 Grad rotiert wird, wie in 16(a) dargestellt. In dem Fall von nicht ausgerichteten Siliziumstahlfolien (JIS C 2552 usw.) wird die Laminierung und Integration hauptsächlich in der Dickenrichtung durchgeführt, ohne die Richtungsabhängigkeit in Betracht zu ziehen, wie in 16(b) dargestellt.
Wie in 2 dargestellt, kann eine weitere Verringerung des Effekts des remanenten Magnetismus oder Kriechstroms aufgrund der Gradienten-Magnetfeldspulen durch Anordnen von verbindenden End(seiten)flächen 41a und 41b der laminierten Blöcke benachbarter Siliziumstahlfolien derart, dass diese Flächen sich nicht in der Laminierrichtung der verschiedenen Laminate aufreihen erreicht werden.
Insbesondere, falls es zu einem Verlust des durch die Gradienten-Magnetfeldspulen erzeugten Magnetfelds aufgrund der Lücken, welche unweigerlich an den Verbindungsendflächen der verschiedenen laminierten Blöcke gebildet sind, kommt, und falls dieses leckende Magnetfeld auf die permanente Magnetstruktur wirkt, welche als die Felderzeugungsquelle dient, dann wird ein Wirbelstrom, wenn auch ein sehr geringer, auf der permanenten Magnetstrukturfläche erzeugt und die Gleichförmigkeit der Feldverteilung innerhalb des Luftspalts wird aufgrund von Wärmeerzeugung und ähnlichem, was durch diesen Wirbelstrom bewirkt wird, instabil.
Wenn jedoch, wie in 2 dargestellt, die verschiedenen Verbindungsendflächen der laminierten Blöcke von Siliziumstahlfolien so verteilt sind, dass sie sich nicht aufreihen, wird ein magnetischer Pfad innerhalb des Luftspalts ohne eine wesentliche Vergrößerung der magnetischen Permeabilität (Verringerung des magnetischen Widerstands) in der Richtung senkrecht zu der Laminierrichtung der laminierten Blöcke (d. h. der horizontalen Richtung in der Figur) erzeugt, und zwar ohne dass das durch die Gradienten-Magnetfeldspulen erzeugte Magnetfeld in die permanente Magnetstruktur eindringt.
Auf ähnliche Weise ist es mit den nachfolgend beschriebenen Polstücken günstig, dieselbe Struktur für die Verteilung der verschiedenen Verbindungsendflächen der laminierten Blöcke der Siliziumstahlfolien zu verwenden.
In der Figur ist 46 ein Schlitz, der den magnetischen Weicheisenring, welcher einen rechteckigen Querschnitt aufweist und den magnetischen ringförmigen Vorsprung 42 bildet, in eine Vielzahl von Abschnitten in der Umfangsrichtung teilt und in der radialen Richtung zum Zwecke der Verringerung des Wirbelstroms dient, welcher innerhalb des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 erzeugt wird.
Die Beziehung zwischen der Hauptkomponente 41 und dem magnetischen, ringförmigen Vorsprung 42 in dem oben genannten Aufbau wird unter Bezugnahme auf 8 detaillierter beschrieben. Die laminierten Siliziumstahlfolien, welche den Hauptbestandteil 41 bilden, sind in einer Scheibenform gebildet und der Außendurchmesser D₀ derselben ist derselbe wie der Außendurchmesser D₁ des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42. Aus diesem Grund ist die Seite des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42, welcher der Hauptkomponente 41 zugewandt ist, in Kontakt mit den laminierten Siliziumstahlfolien.
Es ist aus diesem Grund möglich, dass die ursprünglich erforderliche Feldintensität in dem spezifizierten Luftspalt des MRT-Magnetfeldgenerators ohne den magnetischen Fluss, welcher durch das Magnetfeld von der permanenten Magnetstruktur 1 erzeugt wird, die als die zu einem magnetisch ungesättigten Zustand führende Felderzeugungsquelle dient, wo sich die laminierten Siliziumstahlfolien und der magnetische, ringförmige Vorsprung 42 berühren, wirksam erzeugt wird.
Des weiteren ist in der Hauptkomponente 41 das magnetische Massenmaterial nicht entweder direkt unterhalb oder an der Innenseite des Innendurchmessers D₂ des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 angeordnet. Insbesondere ist es, weil kein magnetisches Massenmaterial in der Nähe und unterhalb der Gradienten-Magnetfeldspulen angeordnet ist, möglich, die erwünschte Verringerung des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus zu erreichen.
Es ist möglich, die gewünschte Wirkung von dem Standpunkt des verringerten Wirbelstroms und remanenten Magnetismus zu erreichen, falls das Material des nicht magnetischen, ringförmigen Trägerelements 43 aus Harz, Bakelit, FRP oder einem weiteren solchen Nichtmetall ausgewählt wird und einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Bezüglich des magnetischen ringförmigen Vorsprungs 52 und so weiter hat das in den 3(a), (b) und (c) dargestellte Polstück 50 denselben Aufbau wie denjenigen, der in den 1(a), (b) und (c) dargestellt ist, mit Ausnahme der Hauptkomponente 51, liegt jedoch außerhalb des Schutzbereichs von Anspruch 1. Insbesondere ist das in den 3(a), (b) und (c) dargestellte Polstück 50 so ausgebildet, dass eine Vielzahl von ungefähr scheibenförmigen, laminierten Siliziumstahlfolien, welche mittels eines nichtmagnetischen, ringförmigen Trägerelements 53 befestigt und gehalten sind und die Hauptkomponente 51 bilden, in der Richtung der Planfläche der Polstücke laminiert und mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem integriert sind. 3(c) ist eine Schrägansicht, welche die Beziehung der Laminierrichtung der Siliziumstahlfolien darstellt, welche die Hauptkomponente 51 bilden, einschließlich eines abgestuften Vorsprungs 54.
Bezüglich des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 62 und so weiter hat das zu der vorliegenden Erfindung gehörende und in den 4(a), (b) und (c) dargestellte Polstück 60 denselben Aufbau wie derjenige, der in den 1(a), (b) und (c) dargestellt ist, mit Ausnahme der Hauptkomponente 61. Insbesondere wird mit den Polstücken 60, die zu der vorliegenden Erfin dung gehören und in den 4(a), (b) und (c) dargestellt sind, ein ungefähr scheibenförmiges Laminat aus Siliziumstahlfolien, welches mittels eines nichtmagnetischen, ringförmigen Trägerelements 63 befestigt und gehalten ist und die Hauptkomponente 61 bildet, durch die Anordnung einer Vielzahl von laminierten Blöcken gebildet, welche durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Planfläche der Polstücke und Integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem hergestellt sind.
Es ist sowohl vom Standpunkt der Gleichförmigkeit des magnetischen Feldes als auch vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit zu bevorzugen, dass die Hauptkomponente 61 so ist, dass die Laminierrichtung um 90 Grad für jeden der kleinen Blöcke rotiert wird, der in der dem Hohlraum zugerichteten Richtung laminiert wird, wie zuvor für 17(c) beschrieben, und so, dass die Laminierrichtung um 90 Grad für jeden der in derselben Ebene benachbarten laminierten Blöcke gedreht wird. 4(c) ist eine Schrägansicht, welche die Beziehung der Laminierrichtung der die Hauptkomponente 61 bildenden Siliziumstahlfolien einschließlich des abgestuften Vorsprungs 64 zeigt.
Bezüglich des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 72 und so weiter hat das Polstück 70, welches außerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt und in den 5(a), (b) und (c) dargestellt ist, denselben Aufbau wie derjenige, der in den 1(a), (b) und (c) dargestellt ist, mit Ausnahme der Hauptkomponente 71. Insbesondere ist mit den Polstücken 70, die in den 5(a), (b) und (c) dargestellt sind, ein ungefähr scheibenförmiges Laminat aus Siliziumstahlfolien, welches mittels eines nicht magnetischen, ringförmigen Trägerelements 73 befestigt und getragen ist und die Hauptkomponente 71 bildet, durch die Anordnung einer Vielzahl von laminierten Blöcken gebildet, welche durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlbändern in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Planfläche der Polstücke und integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnliche hergestellt wurden. 5(c) ist eine Schrägansicht, welche die Beziehung der Laminierrichtung der die Hauptkomponente 71 bildenden Siliziumstahlfolien einschließlich des abgestuften Vorsprungs 74 darstellt.
In einem Verfahren, welches eingesetzt werden kann, um die Montage zu vereinfachen und die mechanische Festigkeit zu erhöhen, werden das nichtmagnetische, ringförmige Trägerelement 73, in dem ein Träger 73a für die Siliziumstahlfolien am Rand des inneren Umfangs vorgesehen ist und Streifen von Siliziumstahlfolien mit unterschiedlichen Längen, die entsprechend der Form des Trägers 73a gebildete Fasen 71a aufweisen, nacheinander ausgelegt und suspendiert oder werden ausgelegt und suspendiert, nachdem zuerst einige wenige Folien laminiert und in laminierte Stangen integriert wurden.
Die hier verwendeten Siliziumstahlfolien können entweder ausgerichtete Siliziumstahlfolien oder nicht ausgerichtete Siliziumstahlfolien sein, die Verwendung von nicht ausgerichteten Siliziumstahlfolien ist jedoch vom Standpunkt der Einfachheit der Herstellung zu bevorzugen. Zum Beispiel besteht nicht die Notwendigkeit, die Ausrichtung beim Schneiden der das Laminat bildenden, verschiedenen Streifen von Siliziumstahlfolien in die erforderliche Form in Betracht zu ziehen.
Hinsichtlich des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 82 und so weiter hat das zu der vorliegenden Erfindung gehörende und in den 6(a), (b) und (c) dargestellte Polstück 80 denselben Aufbau wie derjenige, der in den 1(a), (b) und (c) dargestellt ist, mit Ausnahme des abgestuften Vorsprungs 84. Insbesondere weist bei dem zu der vorliegenden Erfindung gehörenden und in den 6(a), (b) und (c) dargestellten Polstück 80 der abgestufte Vorsprung 84, der auf der Seite der Hauptkomponente 81 dem Luftspalt zugerichtete abgestufte Vorsprung 84 einen Aufbau auf, in welchem eine Vielzahl von laminierten Blöcken, die durch Laminieren einer Vielzahl von Siliziumstahlfolien in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Planfläche der Polstücke und dann Integrieren derselben mit einem isolierenden Klebemittel oder ähnlichem hergestellt worden sind, angeordnet sind. 6(c) ist eine Schrägansicht, welche die Beziehung der die Hauptkomponente 81 bildenden Siliziumstahlfolien einschließlich des abgestuften Vorsprungs 84 darstellt.
Es ist sowohl vom Standpunkt der Gleichförmigkeit des magnetischen Feldes als auch vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit zu bevorzugen, dass die scheibenförmigen, laminierten Siliziumstahlfolien, welche die Hauptkomponente 81 bilden, so angeordnet sind, dass die Laminierrichtung für jeden der kleinen Blöcke, welche in der dem Hohlraum zugewandten Richtung laminiert werden, um 90 Grad gedreht wird, wie zuvor für 17(c) beschrieben, und so, dass die Laminierrichtung für jeden der in derselben Ebene benachbarten, laminierten Blöcke um 90 Grad gedreht wird. In der Figur ist 83 ein nichtmagnetisches, ringförmiges Trägerelement.
Die den abgestuften Vorsprung 84 bildenden Siliziumstahlfolien können entweder ausgerichtete Siliziumstahlfolien oder nicht ausgerichtete Siliziumstahlfolien sein, die Verwendung von nicht ausgerichteten Siliziumstahlfolien ist jedoch vom Standpunkt der Einfachheit der Herstellung zu bevorzugen. Zum Beispiel besteht nicht die Notwendigkeit, die Ausrichtung beim Schneiden der das Laminat bildenden, verschiedenen Streifen von Siliziumstahlfolien in die erforderliche Form in Betracht zu ziehen.
Die zu der vorliegenden Erfindung gehörenden und oben beschriebenen Polstücke 50, 60, 70 und 80 sind alle dieselben wie die zu der vorliegenden Erfindung gehörenden und in den 1(a), (b) und (c) dargestellten Polstücke 40 im Hinblick auf die Beziehung zwischen den Hauptkomponenten 51, 61, 71 und 81 zu dem magnetischen, ringförmigen Vorsprung 52, 62, 72 und 82, so dass es möglich ist, dass die ursprünglich erforderliche Feldintensität in dem vorgegebenen Luftspalt des MRT-Magnetfeldgenerators wirksam erzeugt werden kann, und es ist des weiteren möglich, eine Verringerung des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus zu erreichen, und zwar ohne dass dies zu einem magnetisch ungesättigten Zustand führt, in dem sich die Hauptkomponenten 51, 61, 71 und 81 und der magnetische, ringförmige Vorsprung 51, 62, 72 und 82 berühren.
Es ist bereits erwähnt worden, dass es mit der oben beschriebenen Struktur möglich ist, die gewünschte Wirkung vom Standpunkt des verringerten Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus zu erreichen, auch wenn alle oder ein Teil der nicht magnetischen, ringförmigen Trägerelemente direkt unterhalb des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs angeordnet ist, weil das ringförmige Trägerelement aus einem Material mit einem hohen elektrischen Widerstand hergestellt und aus einem Harz, Bakelit, FRP oder einem anderen solchen Nichtmetall besteht.
Jedoch wird, wie in 10(a) dargestellt (welche außerhalb des Schutzbereichs von Anspruch 1 liegt), von den Standpunkten der mechanischen Festigkeit, Bearbeitbarkeit und so weiter die Wirkung der Verringerung von Wirbelströmen und remanentem Magnetismus in hohem Maße reduziert, falls das gesamte oder ein Teil des magnetische, ringförmigen Trägerelements 93 direkt unterhalb des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 92 angeordnet ist, wenn ein Weicheisen- oder ein weiteres solches magnetische Material für das ringförmige Trägerelement verwendet wird, welches die Hauptkomponente 91 befestigt und trägt.
Die Erfinder haben experimentell bestätigt, dass diese Verringerung der Wirkung des Reduzierens des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus durch Teilen des magnetischen, ringförmigen Trägerelements 93 in eine Vielzahl von Abschnitten, wie in 10(b) dargestellt (welche außerhalb des Schutzbereichs von Anspruch 1 liegt) (die Figur zeigt einen Fall von acht) in der Umfangsrichtung mit Schlitzen 96.
Wenn das magnetische, ringförmige Trägerelement 93 verwendet wird, dient, im Unterschied dazu, wenn ein nichtmagnetisches, ringförmiges Trägerelement verwendet wurde, das magnetische, ringförmige Trägerelement 93 als ein Element, welches einen magnetischen Pfad bildet, über welchen der von dem magnetischen Feld erzeugte magnetische Fluss von der permanenten Magnetstruktur 1 (der Felderzeugungsquelle) zu dem ringförmigen Vorsprung übertragen wird, und es ist aus diesem Grund möglich, dass die ursprünglich erforderliche Feldintensität in dem vorgegebenen Luftspalt des MRT-Magnetfeldgenerators auf wirksame Weise erzeugt wird, ohne dass der magnetische Fluss zu einem magnetisch ungesättigten Zustand führt, in dem die laminierten Siliziumstahlfolien und der magnetische, ringförmige Vorsprung einander berühren.
Aus diesem Grund, wenn die gesamte mechanische Festigkeit der Polstücke in Betracht gezogen wird, wobei einige der Faktoren hierfür die Form und die Größe und die Laminierstruktur der die Hauptkomponente bildenden Siliziumstahlfolien sowie die Wirkung des Verringerns des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus und der magnetisch ungesättigte Zustand sind, in welchem die Hauptkomponente und der magnetische, ringförmige Vorsprung einander berühren, muss das ringförmige Trägerelement aus einem Material hergestellt werden, welches aus einem nichtmagnetischen Material mit hohem elektrischen Widerstand ausgewählt wird und aus einem Harz, Bakelit, FRP oder einem anderen solchen Nichtmetall besteht.
In sämtlichen der oben genannten Strukturen wurde ein magnetisches Massenmaterial mit einem rechteckigen Querschnitt als der ringförmige Vorsprung verwendet, welche auf der dem Luftspalt zugerichteten Seite der Hauptkomponente angeordnet war, aber das Verringern. des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus in dem ringförmigen Vorsprung ist auch wirksam, um sämtliche der von einem MRT-Magnetfeldgenerator erforderlichen Eigenschaften zu befriedigen, und es ist für den gesamten ringförmigen Vorsprung oder nur für die Oberfläche desselben zu bevorzugen, dass dieser aus einem Laminat von Siliziumstahlfolien zusammengesetzt ist, wie in 7 dargestellt. 7 ist eine Schrägansicht eines Teils eines ringförmigen Vorsprungs, der in der Umfangsrichtung in Abschnitte geteilt ist.
Insbesondere ist 7(a) der magnetische, ringförmige Vorsprung 42, in welchem nur ein magnetisches Massenmaterial mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet wurde, wohingegen in 7(b) ein magnetisches Massenmaterial 42a mit einem rechteckigen Querschnitt als ein Kern verwendet wird, wobei ein Laminat aus Siliziumstahlfolien 42b um den Umfang desselben angeordnet ist, dies bedeutet, dass es auf der dem Luftspalt zugewandten Seite und auf der inneren Umfangsfläche in der dem Polstück zugerichteten Richtung laminiert ist, so dass nur die Oberflächenschicht des ringförmigen Vorsprungs ein Laminat aus Siliziumstahlfolien ist.
In 7(c) ist der gesamte ringförmige Vorsprung durch ein Laminat aus Siliziumstahlfolien 42c gebildet, welche in der Richtung laminiert sind, die zu dem Polstück gerichtet ist. In 7(d) wird ein magnetisches Massenmaterial 42a mit einem rechteckigen Querschnitt als ein Kern verwendet, wobei ein Laminat aus Siliziumstahlfolien 42d um den Umfang desselben angeordnet ist (auf der dem Luftspalt zugerichteten Seite und auf der inneren Umfangsfläche), und zwar laminiert in der Richtung senkrecht zu der dem Polstück zugerichteten Richtung. In 7(e) ist der gesamte ringförmige Vorsprung durch ein Laminat aus Siliziumstahlfolien 42e gebildet, welche konzentrisch und in der Richtung senkrecht zu der dem Polstück zugewandten Richtung laminiert ist.
In 9 wird ein magnetischer, ringförmiger Vorsprung 42 mit der Struktur bzw. dem Aufbau aus 1 zu der Struktur in der oben beschriebenen 7(c) verändert, was eine Verringerung des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus in diesem magnetischen, ringförmigen Vorsprung 42 ermöglicht und es erlaubt, dass die Eigenschaften des gesamten Polstücks erheblich verbessert werden können.
Mit dieser Struktur ist, weil der magnetische, ringförmige Vorsprung 42 auch aus einem Laminat aus Siliziumstahlfolien gebildet ist, die mechanische Festigkeit der Polstücke in ihrer Gesamtheit ein wenig schlechter als diejenige der Struktur in den 1(a), (b) und (c). Aus diesem Grund ist es möglich, die mechanische Festigkeit der Polstücke in ihrer Gesamtheit durch Anordnen der nichtmagnetischen, ringförmigen Trägerelemente 43a und 43b um die Umfangsränder der laminierten Siliziumstahlfolien, welche die Hauptkomponente 41 bilden, und um den Umfangsrand des magnetischen, ringförmigen Vorsprungs 42 zu verbessern, wobei dann das nichtmagnetische, ringförmige Trägerelement 43c so angeordnet wird, dass diese integral umfasst werden, wobei anschließend ein Harzgießen durchgeführt wird.
Der MRT-Magnetfeldgenerator der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Aufbau beschränkt, in welchem permanente Magnete, wie zum Beispiel R-FE-B-basierende Magnete als die Felderzeugungsquelle verwendet werden, und umfasst auch Strukturen, wie zum Beispiel eine, in welcher eine elektromagnetische Spule (einschließlich normale leitfähige Spulen, supraleitende Spulen, und so weiter) um einen Eisenkern gewickelt ist, aber es ist, damit die Vorteile des Bildens der Hauptkomponente der Polstücke aus einem Laminat aus Siliziumstahlfolien am wirksamsten verwendet werden, zu bevorzugen, eine Struktur zu verwenden, in welcher permanente Magnete mit einem im wesentlichen hohen elektrischen Widerstand und einer niedriger magnetischer Permeabilität eingesetzt werden.
Insbesondere ist eine bevorzugte Struktur eine solche, in welcher die Hauptkomponente der Polstücke auf der Permanentmagnetstruktur angeordnet ist, welche als die Felderzeugungsquelle dient.
Zusätzlich ist es mit dem Magnetfeldgenerator der vorliegenden Erfindung möglich, die bekannte Technologie wie erforderlich einzusetzen, und zwar ohne auf den jeweiligen Aufbau, der in den Figuren dargestellt ist, beschränkt zu sein.
Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Um die Wirkung des MRT-Magnetfeldgenerators der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurde seine Wirkung auf die Verringerung des Wirbelstroms und des remanenten Magnetismus durch das folgende Verfahren berechnet bzw. geschätzt. Eine geneigte Feldspule wurde an verschiedenen Arten von Polstücken installiert, ein Impulsstrom (500 AT), der aus einem spezifischen Puls (1 ms, 3 ms oder 5 ms) bestand, wurde an die Feldspule angelegt und die Größe des remanenten Magnetismus wurde mit einem Milli-Gauss-Messgerät gemessen. Die Messergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.
Die Hauptkomponente des Polstücks hatte einen Außendurchmesser von 1000 mm und eine Dicke von 60 mm (maximale Dicke einschließlich des abgestuften Vorsprungs). Der ringförmige Vorsprung hatte einen Außendurchmesser von 1000 mm, einen Innendurchmesser von 920 mm und eine Dicke von 50 mm und war um den Umfangsrand der Hauptkomponente des Polstücks installiert. Ein FRP (glasfaserverstärkter Kunststoff)-Trägerelement hatte einen Außendurchmesser von 1040 mm, einen Innendurchmesser von 1000 mm und eine Dicke von 50 mm und ein Eisenträgerelement hatte einen Außendurchmesser von 1000 mm, einen Innendurchmesser von 960 mm und eine Dicke von 50 mm.
Weil es üblicherweise sehr schwierig ist, den durch ein Metall strömenden Wirbelstrom selbst zu messen, wurde die Größe des Wirbelstroms aus der Höhe der Veränderung des remanenten Magnetismus geschätzt, wenn die Pulsweite variiert wurde. Die Werte in der Tabelle zeigen die Differenz zwischen dem remanenten Magnetismus bei 1 ms und dem remanenten Magnetismus bei 5 ms. Insbesondere entspricht eine kurze Pulsweite einer hohen Frequenz, wohingegen eine lange Pulsweite einer niedrigen Frequenz entspricht. Die Tatsache, dass die Höhe des remanenten Magnetismus sich mit der Pulsweite änderte, bedeutet, dass eine Abhängigkeit von der Fre quenz vorliegt. Aus diesem Grund ist, falls eine große Veränderung vorliegt, auch ein großer Wirbelstrom vorhanden, wobei das Ergebnis hiervon ist, dass ein scharfes Bild nicht erhalten werden kann.
Die Polstücke A bis B der vorliegenden Erfindung können so angesehen werden, dass sie einen geringeren remanenten Magnetismus bei sämtliche Pulsweiten bzw. Impulsdauern und eine geringere Veränderung des remanenten Magnetismus als Polstücke mit der in 15 dargestellten Struktur aufweisen, dies bedeutet, einer Struktur, in welcher ein magnetisches Grundelement, das aus einem Masseneisen mit einer Dicke von 30 mm in der Hauptkomponente des Polstücks angeordnet ist. Insbesondere hatte das Polstück B, bei welchem FRP als das Trägerelement verwendet wurde und der ringförmige Vorsprung laminierte Siliziumstahlfolien aufwies, einen geringeren Wert für den remanenten Magnetismus als die anderen Strukturen und hatte einen extrem geringen Wert von Veränderungen des remanenten Magnetismus, so dass deutlich wird, dass die Wirkung der Reduzierung von Wirbelstrom und remanentem Magnetismus hierbei extrem gut ist.
Wenn Eisen als ein Trägerelement verwendet wurde und wenn dieses Trägerelement sich in einer sogenannten Massenform befand und nicht geteilt war (Referenzbeispiel), sogar wenn ein Laminat aus Siliziumstahlfolien für die Hauptkomponente des Polstücks verwendet wurde, konnte die Wirkung davon nicht effektiv verwendet werden und es kann festgestellt werden, dass die Wirkung des Eisenträgerelements, welches direkt unterhalb des ringförmigen Vorsprungs angeordnet ist, zu remanentem Magnetismus und Wirbelstrom führte, welche entweder dieselben oder schlechter als bei einem konventionellen Aufbau waren.

Wenn dieselben Messungen für einen Aufbau gemacht wurden, bei welchem ein magnetisches Laminat mit einer Dicke von 1,5 mm zusätzlich mit dem Polstück B verwendet wurde (siehe 11), hatte das magnetische Laminat annähernd keine Wirkung auf Wirbelstrom und remanentem Magnetismus und die Messergebnisse waren ungefähr dieselben wie für das Polstück B. Tabelle 1

	Aufbau Referenz Figur	Ringförmiger Vorsprung		Trägerelement
	Aufbau Referenz Figur	Material	Teilungen in Umfangsrichtung	Material	Teilungen in Umfangsrichtung
Konventionelles Beispiel Vergleich	Figur 15	Eisen	8 Teilungen	keines	-
Konventionelles Beispiel Vergleich	Figur 10	Eisen	8 Teilungen	Eisen	keine
vorliegende Erfindung	A Figur 1	Eisen	8 Teilungen	FRP	-
vorliegende Erfindung	B Figur 9	Laminierte Siliziumstahl folien	8 Teilungen	FRP	-

Tabelle 2

	Aufbau Referenz Figur	Remanenter Magnetismus Messergebnisse			Wirbelstromberechnung*
	Aufbau Referenz Figur	1 ms	3 ms	5 ms	Wirbelstromberechnung*
Konventionelles Beispiel Vergleich	Figur 15	95	63	49	46
Konventionelles Beispiel Vergleich	Figur 10	101	60	48	53
vorliegende Erfindung	A Figur 1	36	26	24	12
vorliegende Erfindung	B Figur 9	22	21	20	2

* Wirbelstromberechnung: (remanenter Magnetismus bei 1 ms) – (remanenter Magnetismus bei 5 ms)

Ausführungsform 2
12 ist ein Diagramm der Ergebnisse des Messens des Effekts, den das Oberflächenverhältnis des Abschnitts, an dem der ringförmige Vorsprung in Kontakt mit der Hauptkomponente des Polstücks ist, welche direkt unterhalb desselben angeordnet ist, auf die Gleichförmigkeit des Magnetfelds in dem Luftspalt eines MRT-Magnetfeldgenerators hat (in welchem eine Permanentmagnetstruktur, welche R-Fe-B-basierte Magnete aufwies, als die Felderzeugungsquelle verwendet wird) (die Struktur in 1 wurde für die Polstücke verwendet). Insbesondere ist die horizontale Achse der Abstand in der radialen Richtung von dem Mittelpunkt des Luftspalts des MRT-Magnetfeldgenerators und die vertikale Achse ist die Gleichförmigkeit des Magnetfelds in diesem Luftspalt.
Die Kurven in dem Diagramm zeigen, von oben gesehen, wann das oben erwähnte Oberflächenverhältnis 100%, 80%, 70% und 50% war. Insbesondere wird deutlich, dass ein ausgeprägter Rückgang der Gleichförmigkeit des Magnetfelds auftritt, wenn der Oberflächenbereich des Abschnitts, an dem die Hauptkomponente des Polstücks den ringförmigen Vorsprung berührt, geringer wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie aus den Beispielen deutlich wird, kann, weil der MRT-Magnetfeldgenerator der vorliegenden Erfindung Polstücke verwendet, in welchen eine Hauptkomponente, die ein Laminat aus Siliziumstahlfolien aufweist, auf wirksame Art und Weise mit einem ringförmigen Vorsprung kombiniert wird, der auf der Seite der dem Luftspalt zugerichteten Hauptkomponente angeordnet ist, ein statisches Magnetfeld, welches die gewünschte Gleichförmigkeit aufweist, in dem Luftspalt gebildet werden und Wirbelströme und remanenter Magnetismus innerhalb der Polstücke, welche aufgrund des Effekts des durch die Gradienten-Magnetfeldspulen strömenden Impulsstroms erzeugt wird, können verringert werden, ohne zu einem magnetisch ungesättigten Zustand in der Umgebung des ringförmigen Vorsprungs zu führen.

Claims

MRT-Magnetfeldgenerator, welcher ein paar Polstücke (40, 60, 70, 80) aufweist, die einander zugerichtet sind, um zwischen denselben einen Luftspalt (4) zu bilden, und welcher ein Magnetfeld in dem Luftspalt erzeugt, wobei die Polstücke jeweils aus Folgendem bestehen: – einem nicht-magnetischen, ringförmigen Trägerelement (43, 63, 73, 83) mit hohem elektrischen Widerstand, welches aus einem Kunstharz, Bakelit, FVK oder einem anderen solchen Nicht-Metall zusammengesetzt ist, – einer Hauptkomponente, welche an ihrem Umfangsrand von dem nicht-magnetischen, ringförmigen Trägerelement umgeben ist und welche aus Folgendem besteht: – einer Vielzahl von Blöcken, die eine Scheibe mit einem äußeren Durchmesser D₀ bilden und laminierte Siliziumstahlfolien (41, 61, 71, 81) aufweisen, wobei die Blöcke durch das nicht- magnetische Trägerelement gehalten und befestigt sind, – und einem abgestuften Vorsprung (44, 64, 74, 84), welcher aus laminierten Siliziumstahlfolien mit einer ungefähren Scheibenform bestehen, die auf derjenigen Seiten der Hauptkomponente angeordnet sind, welche dem Luftspalt zugerichtet ist, – und einem magnetischen, ringförmigen Vorsprung (42, 62, 72, 82) zum Erhöhen der Gleichmäßigkeit der Verteilung des magnetischen Felds in dem Luftspalt, wobei der magnetische, ringförmige Vorsprung den abgestuften Vorsprung umgibt, einen äußeren Durchmesser D₁ aufweist, welcher derselbe ist wie der Durchmesser D₀, und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, welcher eine Seite aufweist, welche der Seite der Hauptkomponente, die dem Luftspalt zugerichtet ist, zugerichtet und mit derselben in Verbindung ist.
MRT-Magnetfeldgenerator gemäß Anspruch 1, wobei der magnetische, ringförmige Vorsprung aus laminierten Siliziumstahlfolien besteht.
MRT-Magnetfeldgenerator gemäß Anspruch 2, wobei die Hauptkomponente und der magnetische, ringförmige Vorsprung aus Siliziumstahlfolien bestehen, die in der dem Luftspalt zugewandten Richtung laminiert sind.
MRT-Magnetfeldgenerator gemäß Anspruch 1, wobei jede der Hauptkomponenten auf einer entsprechenden Permanentmagnetstruktur angeordnet ist, welche eine Quelle zur Erzeugung eines Feldes ist.