由多个轴向对准的线圈组成的螺线管磁体制造技术

本发明专利技术涉及一种磁体组件（10;90），包括多个轴向对准的线圈（12），其中每个线圈的径向中点与向内相邻的线圈的径向延伸的一部分轴向对准，并且压紧块（16;56）以周向间隔的方式设置在相邻线圈之间，从而将线圈保持在固定的相对位置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产由多个轴向对准的线圈组成的螺线管磁体的方法，以及如此生产的螺线管磁体。本专利技术具体涉及用作磁共振成像(MRI)系统中的磁场发生器的这种螺线管磁体。更具体地，本专利技术涉及由超导线形成的这种磁体。
技术介绍
在已知的磁体布置中，螺线管磁体通常包括具有较大量的匝数因此具有较大横截面的端线圈和多个具有较小量的匝数因此具有较小横截面的内层线圈。按照惯例，诸如铝管的精密加工的线圈架(former )设有适当成形的狭槽，配线被缠绕到狭槽中以形成线圈。线圈可用热固性树脂通过如下方式浸溃湿法缠绕，其中配线在缠绕在线圈架上之前通过 树脂槽；或者可干法缠绕线圈，其中完成的线圈和线圈架稍后被浸溃在树脂槽中。类似的浸溃可以用蜡执行，但是为了简便起见，本说明书中将仅提及“树脂”。替代地，被模制的线圈的布置是已知的。在这些布置中，线圈被缠绕在模子中，并且完成的线圈在模子内被用树脂浸溃。然后树脂固化，并且生产出嵌入在树脂中的稳固的线圈。接着，这些被模制的线圈例如通过夹紧到线圈架或者其它的机械支撑结构上而组装成磁体。已知的折衷布置具有内层线圈，那些内层线圈向着磁体的轴心布置在线圈架上，其中端线圈被模制且机械附接至线圈架。端线圈趋于具有更大的横截面，且其放置并不严格要求。该折衷布置允许使用更小的、稍微便宜的线圈架，同时维持内层线圈之间的精确相对定位。这些已知布置存在某些缺陷。在使用中，由于线圈与产生的磁场的相互作用，励磁线圈承受大的力。这些力中的一些力作用在轴向上，并且朝着线圈架的壁推动线圈，而其它的力作用在径向上，趋于使线圈扩展至更大的直径或将其压缩在线圈架上。这些力可使线圈相对于线圈架移动。该运动可导致对线圈的加热,这在超导磁体中可导致失超(quench)。作用于线圈上的力可造成线圈架挠曲。线圈架需要是大的、重的且机械坚固的，以抵抗那些力。由于线圈架中的挠曲，则抵抗线圈力的力反作用路径根本上作用在线圈的内缘处，其未对准线圈体积力的作用线，该体积力可被认为通过线圈横截面的径向中点作用在轴向上。这促使了使线圈架挠曲的倾向。此外，力由线圈的有限的表面区域承担。这可导致线圈本身的变形，其又可导致超导线圈中的失超。大多数的力作用在磁体的端线圈上以及屏蔽线圈(如果存在)上。内层线圈受到较轻的载荷，但需要在空间中最为精确地定位以形成成像所需的均匀场。如按照惯例所使用的、精密加工的线圈架是昂贵的，且仅可从有限数量的供应商得到。从线圈架制造厂到励磁绕组设施的运输成本会是显著的。大的线圈架的存储可能困难且费用巨大。按照惯例，分离的在线圈架内缠绕的线圈或者分别模制的线圈通过在完成线圈的缠绕和浸溃之后进行的布线和连接而被连接在一起。大量时间和空间已专用于确保这些连接被牢固地保持到位，并且在磁体工作时不移动。这些配线的轻微运动可能足以导致磁体的失超。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了用于制造且将线圈保持在其预期的相对位置中的新颖的布置。本专利技术的布置还提供了对于布线和连接的刚性保持。本专利技术相应地提供了如在所附权利要求书中限定的方法和设备。 附图说明考虑下面对于本专利技术的某些实施方式的描述并结合附图，本专利技术的上述及其它的目的、特征和优点将变得更明显，其中图I示出了根据本专利技术实施方式的线圈组件的部分轴向截面图；图2示出了用于缠绕如图I所示的线圈组件的模子的与图I中的视图相对应的部分轴向截面图；图3示出了穿过图2中的设备的部分轴向和径向横截面；图4示出了本专利技术的线圈组件的交叉构件中的应力集中特征；图5图示了根据本专利技术另一系列实施方式的线圈组件；图6示出了图5中的实施方式的更多细节，图示了压紧块；图6A示出了替代类型的压紧块；图7图示了图5中所示的压紧块中的一个的挠曲；图8A-8D示出了根据本专利技术实施方式的构造励磁线圈的组件的示例方法中的步骤；图9示出了如上文所述的线圈组件可以整合在完成的磁体结构中的方式；图10-13图示了根据本专利技术实施方式的制造线圈组件的方法中的步骤；图14图示了根据本专利技术实施方式的线圈组件的剖切透视图，所述线圈组件可根据关于图10-13描述的方法制造；图15图示了安装在外部管状线圈支撑件内的本专利技术的线圈组件，诸如图14中图示的线圈组件；图16图示了根据本专利技术实施方式的制造线圈组件的方法中的步骤，其中使用了逐渐缩减的筒管；以及图17图示了根据本专利技术实施方式的制造线圈组件的方法中的步骤，其中使用了反向逐渐缩减的分段筒管。具体实施例方式图I示出了根据本专利技术实施方式的内线圈组件10的部分轴向截面图。线圈标记为“B”、“C”、“D”和“E”。这些是磁体的内层线圈。已知为“A”和“F”的端线圈可另外形成，且与图示的内线圈组件组装以形成完成的磁体。如图I中所示，线圈由嵌入在热固性树脂14内的多匝配线12构成。其它的浸溃材料可使用为适合线圈的尺寸和预期用途。交叉构件16或压紧块设置在线圈之间。这些以间隔方式绕线圈周缘定位，且用以将线圈相对于彼此保持到位。在图示的实施方式中，压紧块16由通过热固性树脂14或等效材料浸溃的多孔材料构成，诸如玻璃纤维预制件，或者玻璃纤维毡或布，或者诸如玻璃珠的粒状松散材料。玻璃纤维预制件可用浆料喷淋以增强浸溃处理。热固性树脂14或者等效材料形成固态结构，从而封入线圈且将线圈保持在它们的各自相对位置中。图2示出了用于缠绕如图I所示的线圈组件的模子的与图I中的视图相对应的部分轴向截面图。筒管(robbin)20设有边缘凸缘22，其中至少一个是可移去的。这些边缘凸缘限定内线圈组件10的轴向延伸。缠绕颊板24绕筒管20的周缘布置在限定的轴向位置处。缠绕颊板绕周缘彼此隔开以限定连接通道26，并且彼此轴向隔开以限定缠绕通道28。另外的缠绕通道28’形成在每个边缘凸缘22和轴向最接近组的缠绕颊板24之间。优选地，缠绕颊板24在周向上是弧形的，具有径向指向的端面29。缠绕颊板可设有逐渐缩减的侧面30，使得颊板在其径向外表面处的轴向延伸量al大于颊板在其径向内表面处的轴向延伸量a2，原因将在下文论述。颊板是可移去的，并且可以通过机械保持装置固定就位，诸如带螺纹的螺钉32，所述螺钉32从筒管30的径向内侧穿过筒管并通入颊板内的互补螺纹孔中。在使用中，配线12缠绕到缠绕通道28、28’中，以形成线圈。具体在要生产用于MRI成像的磁体时，配线可以是本身公知的超导线。连接通道26可用多孔预制件34填充，诸如泡沫或玻璃纤维模制品。在缠绕期间，多孔预制件保证缠绕的配线维持在缠绕通道28、28'内。一旦完成缠绕，则模制空腔38例如通过闭合板被闭合。线圈结构和多孔预制件用诸如环氧树脂的固化材料浸溃，所述固化材料被使得或允许硬化。由此产生的结构是硬化材料的整体式结构，其包围配线12和多孔预制件34。在浸溃步骤期间，线圈可以通过放置在线圈和模制颊板之上的闭合板被围住，以限定环形模制空腔。图3示出了穿过图2中的 结构的部分轴向横截面，图示了闭合板36形成所包围的模制空腔38。在图示的情况中，在完成浸溃时，全部线圈具有相等的外半径以及相等的内半径。可以提供其它的布置，以允许所述结构的线圈具有不同的外半径。一旦完成浸溃处理，则去除闭合板36 (如果使用了闭合板36)。缠绕颊板24也被去除。逐渐缩减的侧面30和径向指向的端面29辅助从硬化材料的移去。缠绕颊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：SJ卡尔弗特，PR戈尔，
申请(专利权)人：英国西门子公司，
类型：
国别省市：