将模制端部线圈定心和保持在磁体线圈架中的方法技术

一种将模制端部线圈定心和保持在磁体线圈架中的方法，该磁体线圈架包括用于将端部线圈保持就位的衬套，该端部线圈的径向外表面的直径小于衬套的径向内表面的直径，该方法包括步骤：（ａ）将插销穿过端部线圈的内孔并进入线圈架的内孔的端部，以便将该端部线圈定位在该衬套内，并在端部线圈的径向外表面与衬套之间留下间隙，从而将端部线圈定心在线圈架上；（ｂ）沿朝着线圈架的方向向该端部线圈施加轴向力，从而使得该端部线圈抵靠该线圈架的轴向相邻表面保持就位；（ｃ）用硬化材料沿该间隙的至少一部分轴向长度填充该间隙；（ｄ）使该硬化材料硬化或允许该硬化材料硬化，从而将该端部线圈可靠且精确地保持到该线圈架上；（ｅ）除去该插销。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁体线圈的安装。特别是涉及安装螺线管磁体的端部 线圏。在优选实施例中，它涉及对成像系统中使用的超导磁体的端部线圈的安装，该成像系统诸如是核磁共振(NMR)或磁共振成像(MRI )。技术背景为了制造如成像系统(例如核磁共振(NMR)或磁共振成像(MRI )) 中的螺线管磁体线圏，常规是将电线就地，，缠绕到在机械加工线圈 架(former)中形成的狭槽内。还已知通过将端部线圏的直径制成为 比靠近螺线管结构中央处的线團的直径更小而更容易地获得所需的场 均匀性。已经通过使线圏架具有合适位置和直径的狭槽以定位和保持该线 圈而获得这样的结构。不过，特别是对于用于成像系统例如核磁共振 (NMR)或磁共振成像(MRI)的超导磁体来说，需要尽可能地减小螺 线管磁体的总体长度，以便更好地接近人或动物患者或者其它要成像 的物体，并当布置在成像系统中时降低患者的幽闭恐怖症，还可以降低其它系统部件(例如冷冻剂容器和外部真空容器)的成本，这是本 领域所公知的。还需要尽可能地降低缠绕线圏所使用的电线长度。这 主要是由于单位长度超导电线的高成本，而且也是用来降低整个系统 的重量，这又降低了对悬桂部件的机械强度要求，这又可以用于降低 悬桂部件的尺寸，减小进入磁体及其冷却系统的热流。对于这些需求的已知解决方案包括使用独立模制的端部线圏。在 该结构中，使用了缩减长度的内部线圈架，且并不缠绕有端部线圏。 该内部线圈架通常为铝管，且线圈缠绕在形成于其外表面上的狭槽 内。线圏通常就地进行树脂浸渍。将端部线圏缠绕在独立模具中。这 样缠绕的端部线圏通常由能够固化的热固性树脂来浸渍。然后，将所 模制成的线團从该模具中取下，以便作为独立物件安装到该内部线圏 架的端部上。通常可以提供端部线圈架。可以有精确机械加工的机械 结构来支承内部磁体的端部线圈以及外部屏蔽线圏。它们在装配过程中通过任意合适的精确机械处理而安装在内部线圏架上，通常通过使 线圈架部件螺栓连接在一起。端部线圏通常通过夹环而保持在端部线 圏架上。该结构的优点包括线圈架的材料并不布置在端部线圈的内表 面或端表面上。在径向内侧表面上没有线圏架材料意味着端部线圏的 内径可以减小至内部线圉架的直径，从而与所有线圏都缠绕在固体线 圈架的外表面上的结构相比减小了长度，并降低了所需的超导电线的 成本。在端部线圏的轴向端表面上没有线圈架材料意味着螺线管磁体 的总长度可以减小，该减小长度为线圏架材料的、通常超过端部线圈 的各轴向端的长度尺寸。图l表示了已知结构的四分之一部分，它有端部线圏20，该端部线 圈有外壳层2，例如具有玻璃纤维或玻璃珠的浸渍热固性塑料。它用作 热扩散屏障。外壳还提供有台阶部3，结构腹板4与线圏架机械连接。 通常为铝合金的止推环5焊接在腹板4上。止推环5包括衬套 (oversleeve)，该衬套径向保持端部线圈就位。端部线團20布置在 止推环中。平衡垫片9可以用于调节线圏的轴向位置，并补偿磁体端部 之间的不对称。线圈夹环7抵靠在外壳2的台阶3上，从而使线圏抵靠止 推环5保持就位。紧固件例如螺栓8将夹环按压成与台阶3接触。螺线管 结构的轴线平行于线A-A。已知的模制端部线圈可能产生淬火(quench)，特别是在靠近线 圏内径的几圈。在内径处的场强度特别高，可能是在线團外径处的两 倍。还已知模制线圏相对不精确。这可能由于浸渍材料在固化过程中 的不同收缩而引起.使用安装在线團架上的模制线團将可能在线團和 线圈架之间引起不规则接触。工作时，磁体线圏受到非常大的力。该 不规则接触可能导致这些力使得线圏或线圈架在较高局部应力点处变 形。这样屈服可能引起淬火。较大力和不规则接触的组合还可以引起 线圏的一些周向运动，这也可能导致淬火，或者磁场特征偏离最佳情 况。因此，通常使用垫片来保证使模制线團精确、紧密和准确地装配 在它的线圏架上。在普通的磁体结构中，已知平衡垫片用于调节外部线圈的轴向位 置。通常，树脂浸渍的模制线圏用作端部线圏。它们的轴向位置可以 在装配过程中变化，以便提高棵磁体的均勻性，使它接近设计规格。电绝缘、非磁性材料(例如Mylar⑧聚酯板)的垫片置于端部线圈 和线圈架之间。板的数目和厚度选择为调节线圏的位置，以便优化棵 磁体均匀性。轴向垫片的主要目的是校正由于使用模制线圏而引起的 误差。线圈和它的线圈架的相邻径向表面可以不为圆形。模制线圈的内 径可以并不与它的外表面同心。还已知提供铝线圈架衬套，该铝线圈架衬套将线圏紧紧地夹在它 的径向外表面A2上，以便试图提高淬火训练(training)性能。不过，这样的结构有某些缺点，下面简要介绍一些缺点。当磁体组件冷却至工作温度(它可以低至4K)时，通常为铝或铝 合金的线圈架径向收缩在端部线圈(该端部线圏通常主要为铜)上。 这使得线團架紧紧地夹在端部线團上，并将使线團牢固保持就位。不 过，当端部线圏在工作过程中运动时(所谓的粘滑事件)，该紧夹实 际上可能是淬火事件的源。在工作中粘滑事件的影响可以通过训练而 减小重复放大和减小磁体中的电流，这样，线圈处于稳定位置。模制端部线圏必须与螺线管磁体的其余部分分开缠绕，这增加了 机器安装时间，并使得围平衡更困难。圈平衡是在磁体装配过程中进 行的一系列步骤的名称，以便补偿制造的磁体与设计的任何偏离，同 时还近似获得设计的磁场。磁体必须非常精确地装配，并考虑各部件 的制造工差。通常，铝线圈架机械加工成有狭槽，基于铜的超导电线 缠绕于该狭槽中。在一个圈平衡顺序中，执行以下步骤。狭槽的形成尺寸和电线的 实际截面可以组合成意味着每层不能容纳合适数目的圏数，或者需要 更多圈数和/或轴向垫片来完全充满狭槽的轴向长度。重要的是各狭槽 沿它的轴向长度完全充满，因为任意运动范围都可能导致磁体在工作 时淬火。形成于线團架中的狭槽的尺寸进行精确测量，并与要使用的 超导电线的截面的精确测量值比较。线圈至少局部缠绕，然后测量尺 寸和圈数。通过这些已知测量值，可以对最终磁体进行模拟，以便提 供预计的均匀性。应当知道，可能需要改变每层的圈数(从设计规格)， 以便完全充满狭槽。这里，必须注意电线的截面，因为它可能并不沿 长度恒定，且在不同层上可以有不同圏数。圏可以添加在磁体的任意 线圏上或从该线圈上减去，以便使预计磁场回到它的设计棵磁体均匀性。优选是只添加或减去整圏，可能需要调节多个线圈上的圈数，以 便获得设计的棵磁体均匀性，而并不利用局部圏。这样调节磁体线圏 上的圈数以便获得合适磁场将称为圏平衡。当使用模制端部线圏时，它不能参与團平衡，但是需要调节在磁 体中的其它线圈来补偿模制端部线團中的任何误差。由于在端部线圈的典型多部件模具的部件上的工差累积以及树脂 浸渍物在端部线圈的凝胶化、固化和冷却过程中的非均匀收缩，最终 的端部线團的外部柱形表面通常并不为完美的圆形，也不与端部线圈 的绕组的内部柱形表面同心。因为端部线圈表面的尺寸和光洁度不能准确控制，因此需要使用 相对昂贵的垫片调节处理来实现在端部线團和线圏架(该线圈架保持 磁体的其余线圏)之间的所需紧配合。这是花费时间的处理，它很难 控制。当在端部线圏和线圈架之间的配合并不足够好时，这可能导致 淬火事件。例如，由于弱摩擦接合破裂而引起的线圈滑移运动以及当 工作时线團本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将模制端部线圈（２０）定心和保持在磁体线圈架（１２）中的方法，该磁体线圈架（１２）包括用于将端部线圈保持就位的衬套（２４），该端部线圈的径向外表面（Ａ２）的直径小于衬套的径向内表面的直径，所述方法包括以下步骤：　　　　（ａ）将插销（２８）穿过端部线圈的内孔并进入线圈架的内孔的端部，以便将该端部线圈定位在该衬套内，并在端部线圈的径向外表面与衬套之间留下间隙（３０），从而将端部线圈（２０）定心在线圈架（１２）上；　　　　（ｂ）沿朝着线圈架的方向向该端部线圈施加轴向力，从而使得该端部线圈抵靠该线圈架的轴向相邻表面保持就位；　　　　（ｃ）用硬化材料（４２）沿该间隙的至少一部分轴向长度填充该间隙；　　　　（ｄ）使该硬化材料硬化或允许该硬化材料硬化，从而将该端部线圈可靠且精确地保持到该线圈架上；以及　　　　（ｅ）除去该插销。

【技术特征摘要】
GB 2006-12-6 0624380.21.一种用于将模制端部线圈(20)定心和保持在磁体线圈架(12)中的方法，该磁体线圈架(12)包括用于将端部线圈保持就位的衬套(24)，该端部线圈的径向外表面(A2)的直径小于衬套的径向内表面的直径，所述方法包括以下步骤(a)将插销(28)穿过端部线圈的内孔并进入线圈架的内孔的端部，以便将该端部线圈定位在该衬套内，并在端部线圈的径向外表面与衬套之间留下间隙(30)，从而将端部线圈(20)定心在线圈架(12)上；(b)沿朝着线圈架的方向向该端部线圈施加轴向力，从而使得该端部线圈抵靠该线圈架的轴向相邻表面保持就位；(c)用硬化材料(42)沿该间隙的至少一部分轴向长度填充该间隙；(d)使该硬化材料硬化或允许该硬化材料硬化，从而将该端部线圈可靠且精确地保持到该线圈架上；以及(e)除去该插销。2. 根据权利要求l所述的方法，其中，步骤(b)的轴向力由临时 轴向夹(32)来施加，该临时轴向夹(32)利用保持装置(34)而保 持成抵靠该端部线圈，该保持装置(34)被上紧以便向端部线圈施加 轴向力。3. 根据权利要求l所述的方法，其中，围绕衬套周边以合适间隔 提供多个孔(38)，该孔穿过线圈架衬套的材料，以便使粘性液体或 半液体形式的硬化材料能够进入该间隙中。4. 根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中，将合适量的硬 化材料注入该间隙中，以便将该间隙填充至一定液位(48)，该液位 确定为提供足够的硬化材料，以便基本上填充该间隙，且不会明显 有硬化材料从该间隙的轴向外端部漏出的危险。5. 根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中，通过密封件 (44)来防止硬化材料进入端部线圏的轴向内表面(Bl)与线圈架的轴向相邻表面之间。6. 根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中，该硬化材料完 全顺应该端部线團的外表面，并通过与衬套的径向内表面的粘接来保持该端部线圈。7. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(c)之前，在 该间隙中提供可膨胀嚢(52)，且步骤(c)包括将液体或半液体形式 的硬化材料注入该可膨胀嚢中，以便使得该嚢膨胀成至少基本顺应该 端部线圏的外表面。8. 根...

【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]