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.