现场绕制的模制磁体端线包及其生产方法技术

本发明专利技术关于现场绕制的模制磁体端线包及其生产方法，该磁体使得端线包的径向内面和轴向外面上没有线包架的任何部分。包括以下各步骤：ａ）将临时环形模子安置在线包架端部；ｂ）将此临时模子夹持在线包架端部；ｃ）在面对临时模子内部的线包架端表面上提供界面分隔材料；ｄ）把形成端线包的线绕在由模子内部和线包架端面上的界面分隔材料形成的空腔内；ｅ）在端线包径向外表面的轴向内部上方提供台阶构造；ｆ）提供夹持带，它从线包架伸至台阶构造径向外表面的上方，并且至少部分地伸至台阶构造轴向外表面上，此夹持带被夹持装置固定在线包架上，以使该台阶构造保持轴向压紧状态；ｇ）用硬化液体浸渍材料浸渍端线包和台阶构造；及ｈ）一旦浸渍材料硬化，则把临时环形模子取走。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁体线包的生产，尤其是螺线管磁体端线包的生产。在一些优选实施例中，本专利技术涉及用于核磁共振(NMR)或磁共振成象(MRI)的成象系统的超导磁体端线包的生产。
技术介绍
传统上螺线管磁体线包(如用于核磁共振(NMR)或磁共振成象 (MRI)等成象系统中的线包)的制造，是在现场将线绕制在机加工线包 架的槽内。人们还知道，将端线包的直径做得比靠近螺线管装置中心的线 包直径小，更容易达到所需的场均匀性。这种装置可通过在线包架上开一些具有适当位置和直径的槽，以安放 和夹持该线包来实现。但是，尤其是在用于核磁共振(醒R)或磁共振成 象(MRI)等成象系统的超导磁体中，要求尽可能减小螺线管磁体的总长 度，以便病人和病畜等其它要成象的物体更容易进入，并降低病人处于成 象系统内时的幽闭恐怖症，同时降低冷凝器和外部真空容器等其它系统元 件的成本，这些在业界都很清楚。还要求尽可能减小用于绕制线包的线的 长度。这主要是因为单位长度超导线的成^f艮高，而且也可降低整个系统 的重量，这样又可降低对悬挂元件机械强度的要求，这本身又可减小悬挂 元件的尺寸，降低至磁体及其冷却系统的热流量。目前满足这些要求的方法是采用分离模制的端线包。在这种装置中， 采用长度减小的内线包架，而且不绕制端线包。这种内线包架一般是铝 管，在它外表面的槽内绕制线包。这些线包通常在现场浸渍树脂。端线包 被绕制在分离的模子内。这样绕制的端线包一般浸以可固化的热凝树脂。 然后把此模制线包从模子上取下，作为单独的物件固定在内线包架的端 部。 一般是提供多个内线包架。它们可以是精机加工的机械装置，用来支 撑内磁体的端线包和外屏蔽线包。在组装过程中可以用任何足够精密的机 械方法(通常是将线包架零件用螺钉连在一起)，将它们固定在内线包架 上。 一般是用夹紧环使端线包夹持在端线包架上。这样安排的好处是线包 架材料不处在端线包的内表面或端表面上。内径向表面上没有线包架材料 意味着，端线包的内径可减小至内线包架的内径，它与所有线包都绕制在实心线包架外表面上的安排相比，减小了所需超导线的长度和成本。在端 线包轴向端表面上没有线包架材料意味着，螺线管磁体的总长度可减小线 包架材料(它在传统上是处在端线包的每个轴向端部外面)的长度尺寸。图1表示现有装置的1/4剖面，线包20的外表层2是用玻璃纤维或 玻璃粉浸渍的热凝树脂。它被用作热扩散阻挡物。此表层还有一个台阶构 造3。结构辐板4用机械方法与线包架相连接。止推环5 (通常是铝合 金)使6与辐板4相连接。止推环5包含一个袖套，它将端线包保持到 位。线包20置于止推环内，补偿片9可用来调节线包的轴向位置，并补 偿磁体各端部之间的不对称性。线包夹紧环7靠在表层2的台阶构造3 上，使线包保持紧靠在止推环5上。螺钉8等紧固件紧压夹紧环至与台阶 构造3相接触。此螺线管装置的轴线与线A-A平行。这种现有的模制端线包可能会受到挤压，特别是在线包内半径附近的 线匝。在内半径处的场强特别高，可能是线包外半径处的两倍。大家知道模制线包都不太精确，这可能是由于浸渍材料在固化过程中 收缩不同而造成的。使用安装在线包架上的模制线包，可能使线包和线包 架之间的接触不均匀。工作中磁体线包承受很大的力。不均匀接触可能使 这些力引起线包或线包架在高局部应力点处变形。这种变形可能造成挤 压，或者使磁场性能偏离最佳状态。因而传统上都用隔片来确保模制线包 与其线包架准确压紧和配合。在传统磁体装置中，人们利用补偿片来调节外线包的轴向位置。 一般 是用浸渍过树脂的模制线包作端线包。它们在组装过程中的轴向位置可以 改变，以使光身磁体的均匀性更容易达到设计指标。将例如Myla^聚酯 片等电绝缘的非磁性材料片放在端线包和线包架之间。薄片的数目和厚度 应选成能将线包的位置调节到最佳的光身磁体均匀性。轴向隔片的主要目 的是修正由于使用模制线包所引起的误差。线包及其线包架的相邻径向表面可能不圆。模制线包的内径可能不与 它的外表面同心。人们知道为铝线包架提供袖套，以将线包紧压在其径向外表面A2上，以求改善因受到挤压后的性能。但是，这类装置有某些缺点，下面对其中的一些简单加以说明。 当磁体组件冷却至工作温度(可能低至4K)时，线包架(典型的材料是铝或铝合金)在直径方向收缩到端线包(通常多为铜)上。这使得线包架紧扣在线包上，以使线包牢固地保持到位。但是，若端线包在工作中 运动的话，这种紧扣在实际上可能是产生挤压的来源-所谓的粘滑现象。这种粘滑现象对工作的影响可通过下面的方法来降低重复增加和减小磁 体中的电流，使线包设定在稳定位置。模制端线包必须与螺线管磁体其它线包分开绕制，这增加了机械的调 整时间，并使线匝的补偿更困难。线匝补偿是指在磁体组装过程中，所经 历的一系列步骤，以便补偿被制造出的磁体与设计值的任何偏差，而同时 仍能大致达到设计的磁场。磁体必须以很高的精度组装，并考虑单个元件 的制造公差。 一般在铝线包架上机加工出一些槽，将以铜为主的超导线绕 制在槽中。在一种线匝补偿过程中，要完成以下步骤。所开槽的尺寸加上线的实 际截面可能容纳不下所需的每层匝数，或者要求更多的匝数和/或轴向隔 片，以完全填满槽的轴向长度。沿轴向长度全部填满每个槽是很重要的， 因为那怕是一点点运动的机会都可能导致磁体在工作中被挤压。精确测量 线包架中形成的槽的尺寸，并与精确测量到的所用超导线的截面相比较。 至少部分地绕制线包，然后测量线匝的尺寸和数量。有了这些测量值，就 可以模拟制成后的磁体，以提供预计的均匀度。为了完全填满槽，可能需 要将每层匝数改成不同于设计指标。在这方面必须注意线的截面，因为它 可能沿长度是不一样的，故不同的层可能要安置不同的匝数。可以在磁体 任意线包中加上或减去一些匝数，以使预计的磁场回到它设计的光身磁体 的均匀性。最好只增加或减去整数匝数，而且需要调节一个以上线包的匝 数，以便达到设计的光身磁体均匀性，而不必依赖部分匝数。通过调节磁 体线包上的匝数以实现设计的磁场被称为匝数补偿。若采用模制端线包，则不可能进行匝数补偿，而需要对磁体中其它线 包进行调整，以补偿模制端线包中的任何误差。由于端线包的典型多部件模子各部件上公差的积累，以及浸渍的树脂 在端线包胶凝，固化和冷却过程中收缩不均匀，制成的端线包的外圆柱表 面一般既不是很圆，也不与端线包绕组的内圆柱表面同心。因为端线包表面的尺寸和光洁度无法精确控制，需要采用比较昂贵的 垫片调整过程，以达到端线包和夹持磁体其余线包的线包架之间所需的紧 配合。这是很难控制的耗时过程。倘若端线包和线包架之间的配合不够 好，则可能导致挤压的出现。例如，由于在线包运动过程中摩擦所产生的热量，大家知道的由微弱的摩擦力破坏及线包在工作中突然运动所引起的 线包粘滑运动，可能导致挤压。类似地，端线包与线包架的不均匀接触将 引起很高的局部接触应力，并可使线包和线包架中的一个或两个变形。这 些作用可能助长挤压的出现。这些缺陷累积起来就使得端线包很少与其余的磁体线包同心，以致很 难控制其横向均匀性。另外，用来形成端线包的多部件模子需要频繁地重新涂敷，这增加了 生产时间和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供新的端线包结构，和形成端线包的新方法，它在 保持分离模制端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造螺线管磁体的方法，此磁体有一个或多个绕在圆柱形线包架上的线包，和安装在线包架一端的环形端线包（２０），使得端线包的径向内（Ａ１）侧和轴向外（Ｂ２）侧上没有线包架的任何部分，　　　　此方法包括以下步骤：　　　　（ａ）将临时环形模子（２２）安置在线包架端部；　　　　（ｂ）在线包架端部将此临时模子夹持（３２、３４、３６、３８）到位；　　　　（ｃ）在面对临时模子内部的线包架端表面上提供界面分隔材料（４２）；　　　　（ｄ）把形成端线包的线绕在由模子内部和线包架端面上的界面分隔材料（４２）形成的空腔内；　　　　（ｅ）在端线包径向外表面的轴向内部上方提供台阶构造（４６）；　　　　（ｆ）提供夹持带（４８），它从线包架伸至该台阶构造径向外表面的上方，并且至少部分地伸至该台阶构造轴向外表面上，此夹持带被夹持装置（５０）保持在线包架上，在轴向压紧下夹持该台阶构造；　　　　（ｇ）用硬化液体浸渍材料浸渍端线包和台阶构造；及　　　　（ｈ）一旦浸渍材料硬化，则把临时环形模子取走。

【技术特征摘要】
GB 2006-12-6 0624307.51.一种制造螺线管磁体的方法，此磁体有一个或多个绕在圆柱形线包架上的线包，和安装在线包架一端的环形端线包(20)，使得端线包的径向内(A1)侧和轴向外(B2)侧上没有线包架的任何部分，此方法包括以下步骤(a)将临时环形模子(22)安置在线包架端部；(b)在线包架端部将此临时模子夹持(32、34、36、38)到位；(c)在面对临时模子内部的线包架端表面上提供界面分隔材料(42)；(d)把形成端线包的线绕在由模子内部和线包架端面上的界面分隔材料(42)形成的空腔内；(e)在端线包径向外表面的轴向内部上方提供台阶构造(46)；(f)提供夹持带(48)，它从线包架伸至该台阶构造径向外表面的上方，并且至少部分地伸至该台阶构造轴向外表面上，此夹持带被夹持装置(50)保持在线包架上，在轴向压紧下夹持该台阶构造；(g)用硬化液体浸渍材料浸渍端线包和台阶构造；及(h)一旦浸渍材料硬化，则把临时环形模子取走。2. 如权利要求1的方法，其中模子具有环形表面用来界定端线包的 径向内(Al)表面，和具有夹持壁(22a)用来界定端线包的轴向外(B2) 表面；并且端线包的轴向内(Bl)表面由线包架的端部和线包架端面上的 界面分离材料(42)界定。3. 如权利要求1或2的方法，其中热扩散阻挡物(44)在提供台阶 构造之前被包绕在端线包的径向外表面上。4. 如上述任一权利要求的方法，其中浸渍步骤包括- 围绕线包架和端线包安置浸渍容器(52 );- 在真空下引入浸渍材料，直至所有线包和台阶构造被浸渍材料浸渍；- 在浸渍材料完全硬化之前将多余的浸渍材料和浸渍容器取走。5. 如上述任一权利要求的方法，其中浸渍步骤包括- 在绕制之前在浸渍材料中涂敷用来形成端线包的线，从而端线 包绕制时已浸渍上浸渍材料；及- 通过绕端线包巻绕已浸渍的材料而形成台阶构造，从而台阶构 造巻绕时已被浸渍过。6. 按权利要求2或从属于权利要求2的任一权利要求的方法，其中 将临时环形模子(22)置于线包架端部的步骤通过以下各步骤实现- 在线包架径向内表面上提供凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ卡尔弗特，
申请(专利权)人：西门子磁体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]