梯度线圈及其制造方法技术

一种梯度线圈包括管状的弯曲导体，其大致成螺旋形。形成所述弯曲导体的步骤包括：将至少一种非导体材料逐层累加来形成基底，及在所述基底的至少一部分表面上涂覆导体材料；其中，所述基底的形状与所述弯曲导体的大致螺旋形状相匹配。本发明专利技术的具体实施例还进一步涉及制造所述梯度线圈的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开的实施方式涉及梯度线圈及其制造方法,特别是一种空心的梯度线圈及其制造方法。
技术介绍
梯度线圈是磁共振成像系统中的重要元件。空心梯度线圈有诸多优点，例如，良好的散热性能。然而，空心梯度线圈在制造方面却存在一定挑战。在现有方法中，制造空心梯度线圈需要将铜管在一平面上进行盘绕，接着将盘绕后的铜管弯曲至一曲面上。所述弯曲的过程会引起铜管变形进而影响梯度线圈的性能。所述弯曲的过程还会导致梯度线圈个体与个体间在形状上的误差。在现有的梯度线圈组件中，绝缘层通常由一种单一材料制成，因此所述绝缘层在其任何部位上都具有相同的特性，因而无法满足实际应用中的不同需求，例如，可能在不同的部位需要不同的声学特性。因此，有必要提供一种新的梯度线圈及新的梯度线圈制造方法来解决至少一个上述问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种梯度线圈，该梯度线圈包括管状的弯曲导体，其大致成螺旋形。形成所述弯曲导体的步骤包括：将至少一种非导体材料逐层累加来形成基底，及在所述基底的至少一部分表面上涂覆导体材料；其中，所述基底的形状与所述弯曲导体的大致螺旋形状相匹配。本专利技术的另一个方面在于提供一种制造梯度线圈的方法，该方法包括：将至少一种非导体材料逐层累加来形成基底，及将导体材料涂覆在所述基底的至少一部分表面上来形成弯曲导体。其中，该基底的形状大致成螺旋形，与目标梯度线圈的形状相匹配；该弯曲导体具有与所述目标梯度线圈相同的形状，即大致成螺旋形。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：图1为根据本专利技术一具体实施例的梯度线圈制造方法的流程图；图2为根据本专利技术另一具体实施例的梯度线圈制造方法的流程图；图3为根据本专利技术又一具体实施例的梯度线圈制造方法的流程图；图4为根据本专利技术一具体实施例的带有可去除的基底的梯度线圈的截面图；图5为根据本专利技术另一具体实施例的梯度线圈的截面图；图6为根据本专利技术的又一具体实施例的梯度线圈的截面图；图7为根据本专利技术的又一具体实施例的梯度线圈的截面图；图8为图7中D部分的局部放大图；图9为根据本专利技术一具体实施例的梯度线圈的示意图；图10为图9中C部分的局部放大图；图11为根据本专利技术另一具体实施例的梯度线圈的示意图；图12为根据本专利技术的又一具体实施例的梯度线圈的部分示意图；图13为图12中的梯度线圈在剖面线A-A方向上的截面图；图14为图12中的梯度线圈在剖面线B-B方向上的截面图；图15为根据本专利技术又一具体实施例的梯度线圈的示意图；及图16为根据本专利技术又一具体实施例的梯度线圈的截面图。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本专利技术公开的内容不充分。除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。本专利技术中使用的“可”、“可以”与“可能”等词语表明在某些环境中事件发生的可能性；拥有一种特定属性、特征或功能；和/或通过与某一合格动词结合表示一个或多个能力、性能或可能性。相应地，“可能”的使用表明：被修饰的术语对于所示的能力、功能或用途是明显适当、可匹配或合适的；同时考虑到在某些情况的存在，被修饰的术语有时可能不适当，不匹配或不合适。梯度线圈是磁共振成像系统的重要元件，为了满足各种不同的性能需求通常具有复杂的几何形状。然而，梯度线圈复杂的几何形状却加大了制造的难度。具有复杂几何形状的空心梯度线圈制造难度更大，因为空心导体与实心导体相比，在弯曲和焊接方面的难度更大。本专利技术的具体实施例涉及一种使用增材制造法来制造梯度线圈的方法。该方法可以被广泛地应用于空心梯度线圈的制造，并且可以极大地简化具有复杂几何形状的空心梯度线圈的制造过程。图1至图3分别展示了所述方法的三个示范性实施例。该方法的动作以功能模块的形式图示，图1至图3所示的模块的先后顺序和模块中动作的划分并非限于图示的实施例。例如，模块可以按照不同的顺序进行；一个模块中的动作可以与另一个或多个模块中的动作组合，或拆分为多个模块。图1为根据本专利技术一具体实施例的梯度线圈制造方法10的流程图。参见图1，所述方法10包括步骤11-14，将在下文中做具体阐述。在步骤11中，对目标梯度线圈的形状进行设计。该步骤可能包括电磁设计和计算机辅助设计，可能通过一些软件工具来实现。所述目标梯度线圈大致成螺旋形。在一些具体实例中，所述目标梯度线圈可设计成铺设于一曲面上。在步骤12中，根据步骤11中设计的目标梯度线圈的形状来确定基底的形状，所述基底的形状与目标梯度线圈的形状相匹配。在步骤13中，通过增材制造法使用至少一种非导体材料来制造基底。具体地，根据步骤22中确定的所述基底的形状将至少一种非导体材料逐层累加来形成所述基底；该基底与目标梯度线圈相似，也大致为螺旋形。增材制造，又被称为3D打印，是一种用于制造三维物体的技术手段。由3D打印制造的三维物体几乎可以是任何形状或任何的材料成分的。在增材制造中，材料在计算机的控制下被连续地层层铺设。增材制造法包括光固化快速成型、熔融沉积建模、激光烧结和PolyJet法。所述基底的制造可能通过一台3D打印机实现。所述非导体材料可能包括聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙或其任意组合。在步骤14中，将导体材料涂覆在所述基底的至少一部分表面上来形成弯曲导体，该弯曲导体具有与所述目标梯度线圈相同的形状，即大致成螺旋形。所述基底的表面包括外侧周面，该涂覆的步骤包括通过电化学沉积、喷涂、浸渍、刷涂或者其任意组合的方式将导体材料沉积在所述基底的外侧周面。其中，所述电化学沉积法包括电铸、电镀和化学镀。当基底为空心时，所述基底表面还可能包括内表面。所述涂覆的步骤包括通过电化学沉积、喷涂、浸渍、刷涂或者其任意组合的方式将导体材料沉积在所述基底的内表面。其中，所述电化学沉积法包括电铸、电镀和化学镀。图2是根据本专利技术的另一具体实施例的梯度线圈制造方法20的流程图。参见图2，如步骤21所示，对目标梯度线圈的形状进行设计。这一步骤可能包括电磁设计和计算机辅助设计，可能通过一些软件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度线圈，包括：管状的弯曲导体，其大致成螺旋形，形成所述弯曲导体的步骤包括：将至少一种非导体材料逐层累加来形成基底，所述基底的形状与所述弯曲导体的大致螺旋形状相匹配；及在所述基底的至少一部分表面上涂覆导体材料。

【技术特征摘要】
1.一种梯度线圈，包括：管状的弯曲导体，其大致成螺旋形，形成所述弯曲导体的步骤包括：将至少一种非导体材料逐层累加来形成基底，所述基底的形状与所述弯曲导体的大致螺旋形状相匹配；及在所述基底的至少一部分表面上涂覆导体材料。2.根据权利要求1所述梯度线圈，其中，所述弯曲导体包括至少一区段，该区段的曲率半径小于该区段沿该曲率半径方向上的宽度的2.5倍。3.根据权利要求1所述梯度线圈，进一步包括分支导体，其与所述弯曲导体连接，且与所述弯曲导体成一体设置。4.根据权利要求1所述梯度线圈，其中，所述弯曲导体横截面的形状和尺寸中的至少一项沿所述弯曲导体的长度方向变化。5.根据权利要求1所述梯度线圈，其中，所述弯曲导体包括至少一区段，该区段的曲率中心位于该区段的远离所述螺旋形中心的一侧。6.根据权利要求1所述梯度线圈，其中，所述基底在材料特性上不均匀，从而优化所述梯度线圈的性能。7.根据权利要求6所述梯度线圈，其中，所述材料特性包括机械强度、密度、导热系数、声阻抗或其任意组合。8.根据权利要求6所述梯度线圈，其中，所述基底的材料特性随着在所述基底上位置的变化而连续变化。9.根据权利要求6所述梯度线圈，其中，所述基底的材料特性随着在所述基底上位置的变化而不连续变化。10.根据权利要求6所述梯度线圈，其中，所述基底包括至少一个
\t与相邻区域材料不同的区块。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦哲，JB·马蒂厄，凯文·W·弗拉纳根，林剑，P·辛格，K·P·扎诺克，T·K·富，史蒂文·R·哈亚西，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US