能产生磁场的线圈和所述线圈的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种线圈制造方法，所述线圈（１）能够在其被电流穿过时产生称为强场的磁场，该方法包括在圆柱形管（２）中形成匝（３）的步骤，其显著之处在于，该方法包括至少一个在所述线圈的至少一个匝上形成至少一个凸起（５）并在相邻匝中形成至少一个具有对应形状的凹陷（６）以使得所述凸起垂直于所述凹陷延伸，从而允许吸收电磁力和热源性机械力造成的机械应力的步骤。本发明专利技术的另一个目的涉及一种能在其被电流通过时产生称为强场的磁场的线圈（１），所述线圈由管（２）构成，所述管由导体材料制成并被沿整体为螺旋状的线（４）切割，其特征在于，该线圈的至少一个匝包括至少一个凸起（５），所述凸起垂直于在相邻匝中形成的、具有对应形状的凹陷（６）延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能产生磁场的、尤其适于产生强磁场和/或耐抗大的机械应力的线圈 和所述线圈的制造方法。
技术介绍
在磁场产生领域中，众所周知，通过由一个或多个被强电流穿过的线圈构成的“磁 体”来产生强磁场，其中所述线圈被冷却。所述线圈一般由圆柱形管构成，其中所述圆柱形管由导体或超导体材料制成，并 沿整体为螺旋状的、具有恒定或不恒定节距的切割线切割以形成匝。这些用于强场的线圈目前几乎只在强磁场实验室中使用，并且例如可以有效地在 RMN(核磁共振)仪中使用，以实现磁共振成像。这些RMN仪一般具有带有留给病人的中心空间的隧道型结构和环状结构，其中所 述环状结构一方面集成了用于在中心观察空间中产生均勻的、强的主磁场的装置，另一方 面集成了射频激励装置和射频信号处理装置，其用于处理由置于中心观察空间中的病人的 身体响应于激励序列而重新发出的射频信号。为了区分作为响应而发出的射频信号并创建 图像，这些仪器还包括所谓的梯度线圈，用于在均勻强磁场上叠加附加磁场，所述附加磁场 的值取决于其应用位置的空间坐标。例如在法国专利申请FR 2 892 524中描述了一种这样的RMN仪。磁场梯度线圈或产生强磁场的线圈受到大的电磁力，这些电磁力造成导致线圈匝 变形的机械应力。匝的变形可能造成仪器缺乏可靠性和/或对实现良好质量的成像不利的 磁场不均勻性。另夕卜，已知文件US 2，592，802、EP 0146494和US 3，466，743描述了感应线圈。文件US 2，592，802描述了这样一种感应线圈，该感应线圈由导体材料制成的并 沿多条整体为螺旋状的线切割以形成匝的管构成，其中所述匝被用于确保各匝之间分开的 竖直部分分开。所述分开部分被切割，以形成圆柱形孔两侧的一对分隔件，其中在所述圆柱 形孔中有利地插入由绝缘材料制成的杆。文件EP 0146494描述了一种由在圆柱形管中实施的不完整环状切除部构成的感 应线圈，其中所述不完整环状切除部通过两个竖直切除部连接。这种类型的感应线圈用于 允许分隔件在核反应器中移动，而不是用于接收高强度电流以形成强场。文件US 3，466，743描述了这样一种线圈，该线圈由导体材料制成的、沿整体为螺 旋状的线切割以形成匝的管构成，其中所述匝穿过最初沿管实施的孔，切割线填充有绝缘 材料以防止当线圈被很高强度的电流穿过时的任何变形。这些文件中描述的线圈没有一个是用于形成所谓的强场，并且没有一个能够吸收 由电磁力在线圈的匝上所造成的应力。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的之一在于，通过提出一种能产生磁场尤其能产生强磁场的线 圈或线圈组以及设计简单、不昂贵并且能够吸收电磁力在线圈的匝上所造成的应力的所述 线圈的制造方法来克服这些缺陷。为了这个目的，根据本专利技术，提出了一种线圈制造方法，所述线圈能在其被电流穿 过的时候产生称为强场的磁场，该方法包括在圆柱形管中形成匝的步骤，其显著之处在于， 该方法包括至少一个在所述线圈的至少一个匝上形成至少一个凸起并在相邻匝中形成至 少一个具有对应形状的凹陷以使得该凸起垂直于所述凹陷延伸，从而允许吸收电磁力和热 源性机械力所造成的机械应力的步骤。根据符合本专利技术的方法的一个主要特征，该方法包括对凸起和凹陷进行预先优化 的步骤。该优化步骤至少包括以下步骤-对管和限定匝的切割线进行几何建模；_根据上述几何模型确定匝、凸起和对应凹陷的网格划分；-根据该网络划分模拟热升温和/或电磁场和/或机械性能；-与不包括凸起的所谓参考模型对比热升温和/或电磁场和/或机械变形。另外，给定匝上的连续凸起可以有利地在角度上隔开，以优化电磁应力的吸收并 避免匝过大的变形。所述凸起形成为使得每个凸起的凹形(concavitS)具有相同的取向。根据实施例变型，凸起形成为使得至少一个凸起的凹形具有和至少一个第二凸起 的凹形的取向相反的取向。通过沿整体为螺旋状的切割线切割圆柱形管来形成匝、凸起和对应的凹陷。另外，每个匝的宽度是恒定的或可变的。此外，可以在两个连续匝之间的切割线中放置绝缘材料。本专利技术的另一个目的涉及一种在被电流穿过时能产生称为强场的磁场的线圈或线 圈组，其中所述线圈由至少一个管或一组管构成，所述管由导体和/或超导体材料制成并被 沿整体为螺旋状的线切割，其显著之处在于，该线圈的至少一个匝包括至少一个凸起，所述凸 起垂直于在相邻匝中形成的凹陷延伸，从而允许吸收电磁矩在匝上造成的机械应力。有利地，匝上的连续凸起在角度上错开，以优化电磁应力的吸收并避免匝过大的 变形。所述线圈包括多个其凹形沿相同方向取向的凸起和凹陷。根据实施例变型，所述线圈包括多个凸起和凹陷，并且至少一个凸起的凹形具有 和至少一个第二凸起的凹形的取向相反的取向。每个凸起例如具有半圆形或三角形或正方形或长方形的大体形状。另外，每个匝的宽度是恒定的或可变的。此外，所述线圈包括填充切割线的绝缘材料。所述线圈由导电材料制成的圆柱形管制成或者由超导体材料制成。附图说明从以下基于附图示例地而非限制性地给出的多个实施例变型的描述中，能产生磁 场尤其能产生强磁场的线圈和符合本专利技术的所述线圈的制造方法的其他优点和特征将变 得显而易见。在这些附图中-图1为符合本专利技术的线圈的透视图；-图2为符合本专利技术的线圈的实施例变型的透视图；-图3为符合本专利技术的线圈的局部透视图；-图4为符合本专利技术的、在图3中示出的线圈细节在绝缘板被压缩之前的透视图；-图5为符合本专利技术的、在图3中示出的线圈细节在绝缘板被压缩之后的透视图；-图6为示出符合本专利技术的线圈的制造步骤的图示。具体实施例方式参照图1，线圈1包括整体为圆柱形的管2，在管2上通过以任何合适方式沿 螺旋切割线4切割而形成了匝3，其中所述管2例如由导电材料(如铜)或块状超导体 (superaconducteur massif)制成，所述线圈可能包括按本领域技术人员熟知的方式填充 切割线4的绝缘材料。根据Oz轴与管2的回转轴线重合的标准正交笛卡尔坐标系中的参数方程获得螺 旋切割线4 χ = Rcost, y = Rsint, ζ = kt，其中k表示严格为正的给定常数。R和t对应于 在OXOy平面中的圆柱坐标。线圈1的多个匝3包括凸起5，凸起5垂直于在相邻匝3中形成的具有对应形状的 凹陷6延伸，允许吸收当匝3被高强度电流穿过时电磁矩在匝3上造成的机械应力。在这个特定实施例中，匝3所有的凸起5和凹陷6整体上沿纵向直线排列。然而，明显地，两个相邻匝的凸起5可以在角度上错开。在图1中任意竖直地示出的线圈1的上部包括多个凸起5和凹陷6，其凹形沿相同 方向取向，即朝向所述线圈1的下端。另外，线圈1的下部也包括多个凸起5和凹陷6，其凹形沿相同方向取向，例如朝向 所述线圈1的上端，与所述线圈的上部的匝3的凸起5的凹形的取向的方向相反。显然，线圈1可以在一个或多个匝上只包括一个凸起和一个凹陷或包括多个凸起 和凹陷，至少一个凸起的凹形可以具有与至少一个第二凸起的凹形之取向相反的取向，而 不因此超出本专利技术的范围。在该实施例中，每个凸起5，以及因此每个凹陷6，都具有半圆形的大体形状；然 而，明显地，每个凸起5可以具有例如三角形、正方形或长方形的任意形状。另外，在这个特定实施例中，每个匝3的宽度是恒定的；然而，所有或部分匝的宽 度可以是可变的，分开两个相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线圈制造方法，所述线圈能够在其被电流穿过时产生称为强场的磁场，所述方法包括在圆柱形管中形成匝的步骤，其特征在于，所述方法包括至少一个在所述线圈的至少一个匝上形成至少一个凸起并在相邻匝中形成至少一个具有对应形状的凹陷以使得所述凸起垂直于所述凹陷延伸，从而允许吸收电磁力和热源性热力所造成的机械应力的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F德布雷，R普菲斯特，J杜马斯，C特罗菲姆，N维达尔，
申请(专利权)人：法国国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：FR[法国]