一种超导磁体，包括：超导磁体绕组，其被缠绕为螺线管以在运送超导电流时生成在轴向方向上取向的磁场；以及超导环路，其具有沿着所述轴向方向与所述超导磁体绕组交叉的长轴。所述超导环路在所述超导磁体绕组沿着所述轴向方向的交叉处与所述超导磁体绕组热连接。所述超导环路与所述超导磁体绕组电连接以运送由所述超导磁体绕组运送的所述超导电流。经由所述超导磁体绕组沿着所述超导磁体绕组并且还经由所述超导环路沿着所述螺线管轴同时地传播在所述超导磁体绕组中发起的失超。播在所述超导磁体绕组中发起的失超。播在所述超导磁体绕组中发起的失超。
【技术实现步骤摘要】
用于低铜
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超导导线线圈的快速失超保护
[0001]本申请是申请日为2019年10月18日、专利技术名称为“用于低铜
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超导导线线圈的快速失超保护”的专利申请201980069046.X的分案申请。
[0002]以下总体涉及超导磁体领域、磁共振成像(MRI)领域以及相关的领域。
技术介绍
[0003]MRI超导磁体通常包括由具有诸如铌
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钛(NbTi)或铌
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锡(Nb3Sn)的超导材料的嵌入细丝的铜制成的导线，其中，绝缘涂层覆盖导线。当导线在超导温度阈值之上时，铜提供电传导；当在超导温度阈值之下时，嵌入的超导体细丝运送电流。在持久模式下，磁体能够使用在超导体纤维中循环的电流生成磁场而无需连接到电流源。
[0004]如果超导体细丝正在运送超导电流，但是然后被加热至在现存的电流和磁场水平下针对超导性的临界温度之上的温度，那么失超发生。在失超之后，铜导体取代为电导体
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然而，这导致产生与I
2 R成比例的热消散功率的电阻式焦耳加热，其中，I是电流，并且R是铜导体的电阻。焦耳加热继而能够对线圈绕组和/或其环绕物造成损坏。导线中的铜的量与超导体的量相比是高的，能够降低失超损坏的可能性。这通常通过铜
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超导体比率(即Cu：SC比率)来量化。然而，高Cu：SC比率导致更高的材料成本。使用具有低Cu：SC比率的导线是更成本有效的，但是升高在未预期的失超期间的损坏的可能性。
[0005]在低温温度下操作的MRI超导磁体会需要在生产之后进行训练以达到其场。由于线圈和其超导导线在增加的洛伦兹力的影响下安定下来，例如由于线圈的粘滑运动的能量释放会局部地驱动线圈脱离超导状态。该正常区然后传播，因为更多功率由于磁体的操作电流而在金属(非超导)基体中被消散。最终，整个线圈将返回到正常状态，并且因此磁体电流返回到零。该过程被称为失超，并且正常区中的热消散能够对磁体造成损害。
[0006]以下公开了某些改进。
技术实现思路
[0007]在本文中公开的一些非限制性说明性实施例中，一种超导磁体，包括：超导磁体绕组，其被缠绕为螺线管以在运送超导电流时生成在轴向方向上取向的磁场；以及超导环路，其具有沿着所述轴向方向与所述超导磁体绕组交叉的长轴。所述超导环路在所述超导磁体绕组沿着所述轴向方向的交叉处与所述超导磁体绕组热连接。所述超导环路与所述超导磁体绕组电连接以运送由所述超导磁体绕组运送的所述超导电流。所述超导环路可以在所述超导磁体绕组沿着所述轴向方向的所述交叉通过覆盖所述超导磁体绕组和所述超导环路的环氧树脂与所述超导磁体绕组热连接。所述超导环路可以包括：至少一个外超导环路，其在所述超导磁体绕组的外表面上被设置在所述螺线管的外部；和/或至少一个内超导环路，其在所述超导磁体绕组的内表面上被设置在所述螺线管的内部。
[0008]在本文中公开的一些非限制性说明性实施例中，一种超导磁体包括超导磁体绕组
和超导环路，所述超导磁体绕组被缠绕为定义螺线管轴的螺线管，所述超导环路具有与所述螺线管轴平行的长轴。所述超导环路被设置在所述超导磁体绕组上。所述超导环路与所述超导磁体绕组串联地电连接。在一些实施例中，所述超导磁体绕组和所述超导环路被涂覆有连接所述超导环路和所述超导磁体绕组的环氧树脂。所述超导环路可以包括至少一个外超导环路和/或至少一个内超导环路，所述外超导环路在所述超导磁体绕组的外表面上被设置在所述螺线管的外部，所述内超导环路在所述超导磁体绕组的内表面上被设置在所述螺线管的内部。在一些实施例中，所述超导磁体绕组由超导导线制成，并且所述超导环路由与所述超导磁体绕组相同的类型的超导导线制成。
[0009]在本文中公开的一些非限制性说明性实施例中，一种磁共振成像(MRI)系统包括如两个紧接先前段落中的一个中阐述的超导磁体和磁场梯度线圈，所述磁场梯度线圈被配置为将磁场梯度叠加在由所述超导磁体绕组生成的磁场上。
[0010]在本文中公开的一些非限制性说明性实施例中，一种失超方法，包括：在被缠绕为定义螺线管轴的螺线管的超导磁体绕组中并且还在跨所述超导磁体绕组延伸的超导环路中传导超导电流；并且经由所述超导磁体绕组沿着所述超导磁体绕组并且还经由所述超导环路沿着所述螺线管轴同时地传播在所述超导磁体绕组中发起的失超。所述传播合适地包括在所述超导环路和所述超导磁体绕组的绕组的交叉处在所述超导磁体绕组与所述超导环路之间传递热。
[0011]一个优点在于提供了呈现更空间分布的失超的超导磁体。
[0012]另一优点在于提供了具有失超损坏的降低的可能性的超导磁体。
[0013]另一优点在于提供了具有更低的Cu：SC比率而无失超损坏的可能性的伴随增加的超导磁体。
[0014]另一优点在于提供了具有进一步具有降低的制造成本的前述优点中的一个或多个的超导磁体。
[0015]给定的实施例可以不提供前述优点，提供前述优点中的一个、两个或全部，和/或可以提供其他优点，如在阅读并理解本公开后对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见的。
附图说明
[0016]本专利技术可以采取各种部件和部件布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅是为了图示优选实施例的目的，并且不得被解释为对本专利技术的限制。
[0017]图1图解性地图示了包括被缠绕为螺线管的超导磁体绕组和具有与螺线管轴平行的长轴的超导环路的超导磁体。插图示出了超导磁体绕组的超导环路和绕组的交叉。
[0018]图2图解性地图示了图1的超导磁体的超导磁体绕组和超导环路的电学示意图。
[0019]图3图解性地图示了制造图1和2的超导磁体的方法。
[0020]图4图解性地图示了结合图1和2的超导磁体合适地执行的失超方法。
[0021]图5图解性地图示了包括图1和2的超导磁体的磁共振成像(MRI)系统。
具体实施方式
[0022]由于磁体电流在失超期间离开超导细丝并进入周围的铜，电阻铜中的焦耳加热促
使正常区的传播(即，促使失超)比热传导将单独实现的快得多。同时，超导磁体绕组的匝和层之间的热传导进一步加速失超传播。对于具有不太远离1的轴向
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径向比率的磁体，总体正常化(非超导)体积大约随着时间以三次幂增长。然而，对于具有非常高的轴向
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径向比率的磁体，在轴向方向上的失超传播是可忽略的，并且正常体积随着时间仅线性地增加。在这样的情况下，失超保护系统可以不是足够快的，以防止对超导磁体造成损坏。
[0023]本文中公开了改进的超导磁体，其在轴向方向上提供更快的失超传播，在一些情况下在轴向方向上提供与在方位角方向上的失超传播几乎一样快的失超传播。
[0024]参考图1和2，示出了说明性超导磁体10。图1示出了磁体10的说明性图解透视图，而图2示出了磁体10的说明性图解电学示意图。超导磁体10包括超导磁体绕组12，超导磁体绕组12被缠绕为螺线管以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导磁体，包括：超导磁体绕组(12)，其被缠绕为定义螺线管轴(z)的螺线管；以及超导环路(14)，其具有与所述螺线管轴平行的长轴(L)；其中，所述超导环路被设置在所述超导磁体绕组上；并且其中，所述超导环路与所述超导磁体绕组串联地电连接。2.根据权利要求1所述的超导磁体，其中，所述超导磁体绕组(12)和所述超导环路(14)被涂覆有连接所述超导环路和所述超导磁体绕组的环氧树脂(16)。3.根据权利要求1
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2中的任一项所述的超导磁体，其中，所述超导环路(14)具有沿着所述长轴(L)延伸的正在触碰的两条纵长导线。4.根据权利要求1
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3中的任一项所述的超导磁体，其中，所述超导环路(14o)在所述超导磁体绕组(12)的外表面上被设置在所述螺线管的外部。5.根据权利要求1
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3中的任一项所述的超导磁体，其中，所述超导环路(14i)在所述超导磁体绕组(12)的内表面上被设置在所述螺线管的内部。6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：
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