超导磁体组件以及超导磁体的励磁方法、降磁方法技术

本发明专利技术提供了一种磁共振超导磁体组件，包括：超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈，超导开关装置以及励磁电源三者并联连接。本发明专利技术的磁共振超导磁体组件提供了超导开关在关闭的工作模式(超导态)和打开的工作模式(电阻态)之间切换的一种全新方法，通过这种方法,无需在超导开关上装置加热器装置，也可以实现便捷的工作模式切换，同时节省了传统超导开关在励磁时加热器发热功率所带来的液氦损耗。

Superconducting magnet assembly, excitation method of superconducting magnet and magnetic reduction method

The present invention provides a magnetic resonance superconducting magnet assembly includes a superconducting magnet coil, a superconducting switch device, excitation power, the superconducting magnet coils connected in parallel superconducting switch device and the excitation power of three. Magnetic resonance superconducting magnet assembly of the present invention provides a superconducting switch in the closed mode (superconducting state) and open mode (resistance state) is a new method of switching, by this method, without the device in the superconducting switch on the heater device, can also work mode switch is convenient, but also save the loss of traditional liquid helium superconducting switch heater in the heating power caused by excitation.

【技术实现步骤摘要】
超导磁体组件以及超导磁体的励磁方法、降磁方法
本专利技术涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种超导磁体组件以及超导磁体的励磁方法、降磁方法。
技术介绍
现有技术中,磁共振设备中大部分使用了超导磁体系统。由于长期运行的需要，这种超导磁体系统往往被设计成能够进行闭环模式的运行，也就是让超导电流在位于液氦罐内部的环路中，以极小的衰减率持续长期流动。为了实现闭环运行，超导磁体线圈的正负极和励磁电源之间，需要并联接入超导开关的支路。励磁前，给紧贴或者包含于超导开关的加热器两端施加电压，加热其附近的超导开关的超导线，从而使超导开关由关闭的工作模式(超导态)进入到打开的工作模式(电阻态)；随即，通过励磁电源逐渐爬升输出电流。由于超导开关的支路处于电阻态，绝大部分电流都会进入到超导磁体线圈所在的支路，由此达到向超导磁体线圈励磁的目的；待磁体线圈内的电流达到预设值后，停止励磁电源输出电流的爬升，撤去施加在超导开关加热器两端的电压。外界加热消失后，随着温度的下降，超导开关会由打开的工作模式(电阻态)进入到关闭的工作模式(超导态)。此时，通过励磁电源逐渐降低输出电流。由于超导开关支路处于超导态和超导开关通常只具有微小电感的特性，随着励磁电源输出电流的减少，超导开关上的电流会逐渐增加，而具有较大电感的超导磁体线圈上流动的电流基本不变化；当励磁电源输出电流降为零时，超导开关和超导磁体线圈上拥有同样的电流，形成了一个电流闭环。此时可以将励磁电源和超导磁体正负极之间的连接断开。可以看到，进入了闭环运行后，超导磁体可以维持一种近似零能耗的长期持续运行。而实现闭环模式运行的一个重要组成部分就是超导开关在关闭(超导态)和打开(电阻态)两种工作模式之间的切换。在传统和已知的技术中，这个状态切换大多是由开关加热器来实现的。同时也存在一些特殊的技术，通过施加外部磁场或者外部应力，来实现超导开关的打开和关闭状态之间的切换。传统的使用加热器的超导开关具有如下的缺点：1.需要在开关的结构内部引入加热器的材料，由于不同的材质在低温下引入额外应力；2.加热器本身的成本不低，也增加了工艺的复杂性；3.励磁或者降场时，加热器的工作时间长，额外消耗的液氦很可观；4.加热器和磁体外部的连接线，本身的热输入就会对磁体的低温保持器带来负载，减小磁体的再冷凝余量。因此，如果有一种技术能够去除超导开关加热器，会在制造工艺、成本、液氦消耗、磁体再冷凝余量上都带来显著的好处。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种磁共振超导磁体组件，包括：超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈包括数个串联在一起的线圈单元，所述超导磁体线圈、超导开关装置并联后连接到励磁电源，其特征在于：所述励磁电源可被控制并输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，使超导开关处于电阻态工作模式。优选地，还包括保护二极管装置，所述保护二极管装置与所述超导开关装置并联连接。优选地，所述保护二极管装置包括两个反向并联的二极管。优选地，所述超导开关装置包括两个并联的超导开关。优选地，还包括两个反向并联的二极管，且所述二极管与超导开关并联连接。本专利技术提供了一种超导磁体的励磁方法，，所述超导磁体组件包括超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述方法包括步骤：步骤1：控制所述励磁电源输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，所述脉冲电流使所述超导开关装置处于电阻态工作模式；步骤2：控制所述励磁电源以常规的爬升速率输出电流，所述输出电流绝大部分进入所述超导磁体线圈，从而在所述超导磁体线圈以及并联的超导开关两端产生电压，遵循欧姆定律，所述两端加载电压的超导开关，其内部产生电流，所述电流发热功率使得所述超导开关内的超导材料升温，使得所述超导开关始终处于电阻态工作模式；步骤3：当所述励磁电源的输出电流达到所需数值时，逐步降低所述励磁电源的输出电压，使得所述超导开关内部的电流减小，所述超导开关恢复到超导状态；步骤4：控制所述励磁电源逐渐降低其输出电流一直到零，则使得所述超导磁体线圈内的电流引导入所述超导开关实现闭环运行。优选地，所述步骤1具体为：控制励磁电源的电流输出在一定的内由0A增加到300A-700A，然后在同样的时间内由300A-700A回落到0A。由于所述磁体线圈、超导开关的电感巨大差异，所述脉冲电流基本上会全部进入所述超导开关，使得所述超导开关失超，切换进入电阻态工作模式。选优地，所述步骤2的具体步骤为：在所述励磁电源的第一个输出脉冲结束后，控制所述励磁电源以1.0-20.0A/min的爬升速率升高输出电流。优选地，所述步骤4的具体步骤为：控制所述励磁电源以10-500A/min的速率降低输出电流从300A-700A到0A。在这个阶段，磁体线圈内的电流基本不变，而超导开关中的电流逐渐由0A增加到300A-700A，最终形成闭环运行。本专利技术还提供了一种超导磁体的降磁方法，所述超导磁体组件包括超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述方法包括步骤：步骤1：控制所述励磁电源输出一个快速爬升的脉冲电流，所述脉冲电流使所述超导开关装置处于电阻态工作模式；爬升脉冲完成后，励磁电源输出的电流数值等于磁体线圈中已经存在的电流数值；步骤2：控制所述励磁电源以常规的速率降低其输出电流，所述输出电流绝大部分进入所述超导磁体线圈，从而在所述超导磁体线圈以及并联的超导开关两端产生电压，遵循欧姆定律，所述两端加载电压的超导开关，其内部产生电流，所述电流发热功率使得所述超导开关内的超导材料升温，使得所述超导开关始终处于电阻态工作模式；步骤3：当所述励磁电源的输出和磁体超导线圈内的电流同时降至零；降磁完成后，撤去所述励磁电源。本专利技术提供的磁共振超导磁体组件以及励磁方法、降磁方法，利用在快速爬升回落的脉冲电流的作用下，超导开关装置进入电阻态工作模式的特性，在没有额外加热装置的作用下，所述磁共振超导磁体组件即能够进行励磁、降磁，在制造工艺、成本、液氦消耗、磁体再冷凝余量上都带来显著的改善。附图说明图1为本专利技术提供的超导磁体组件的结构示意图；图2为本专利技术提供的超导磁体组件励磁方法；图3为本专利技术提供的超导磁体组件降磁的方法；图4为另一实施例中本专利技术提供的超导磁体组件的结构示意图；图5为另一实施例中本专利技术提供的超导磁体组件的结构示意图；图6为另一实施例中本专利技术提供的超导磁体的励磁方法；图7为另一实施例中本专利技术提供的超导磁体的降磁方法。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。在已有设计中，超导磁体线圈、超导开关、励磁电源三者之间以并联的方式电气连接；紧贴超导开关的位置会安置超导开关的加热器，加热器和超导开关之间电气绝缘，仅在物理空间位置上相邻；超导开关加热器的两端会有引线引出到超导磁体液氦罐的外部，并且与外部的加热器电源连接，起到给超导开关加热器供电的作用。因此本专利技术提出一种磁共振超导开关，包括超导磁体线圈，超导开关，以及励磁电源，三者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振超导磁体组件，包括：超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈包括数个串联在一起的线圈单元，所述超导磁体线圈、超导开关装置并联后连接到励磁电源，其特征在于：所述励磁电源可被控制并输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，使超导开关处于电阻态工作模式。

【技术特征摘要】
1.一种磁共振超导磁体组件，包括：超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈包括数个串联在一起的线圈单元，所述超导磁体线圈、超导开关装置并联后连接到励磁电源，其特征在于：所述励磁电源可被控制并输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，使超导开关处于电阻态工作模式。2.如权利要求1所述的磁共振超导磁体组件，其特征在于，还包括保护二极管装置，所述保护二极管装置与所述超导开关装置并联连接。3.如权利要求2所述的磁共振超导磁体组件，其特征在于，所述保护二极管装置包括两个反向并联的二极管。4.如权利要求1所述的磁共振超导磁体组件，其特征在于，所述超导开关装置包括两个并联的超导开关。5.如权利要求4所述的磁共振超导磁体组件，其特征在于，还包括两个反向并联的二极管，且所述二极管与超导开关并联连接。6.一种超导磁体的励磁方法，其特征在于，所述超导磁体组件包括超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述方法包括步骤：步骤1：控制所述励磁电源输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，所述脉冲电流使所述超导开关装置处于电阻态工作模式；步骤2：控制所述励磁电源以常规的爬升速率输出电流，所述输出电流绝大部分进入所述超导磁体线圈，从而在所述超导磁体线圈以及并联的超导开关两端产生电压，遵循欧姆定律，所述两端加载电压的超导开关，其内部产生电流，所述电流发热功率使得所述超导开关内的超导材料升温，使得所述超导开关始终处于电阻态工作模式；步骤3：当所述励磁电源的输出电流达到所需数值时，逐步降低所述励磁电源的输出电压，使得所述超导开关内部的电流减小，所述超导开关恢复到超导状态；步骤4：控制所述励磁电源逐渐降低其输出电流一直到零，则使得所述超导磁体线圈内的电流引导入所述超导开关实现闭环...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡衍卿，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31