本發(fā)明提供了以成本有效的方式支撐超導(dǎo)線圈的布置，同時(shí)該布置使線圈與支撐結(jié)構(gòu)之間的不期望的相互作用最小化，業(yè)已知道，該相互作用是不期望的自發(fā)失超的主要原因。失超是當(dāng)超導(dǎo)線圈快速恢復(fù)到其非超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)造成存儲(chǔ)在磁體中的能量的耗散和隨之發(fā)生的結(jié)構(gòu)加熱的事件。

背景技術(shù)：

圖1示意性地表示穿過(guò)用于mri(磁共振成像)系統(tǒng)的傳統(tǒng)主動(dòng)屏蔽超導(dǎo)磁體的徑向截面。磁體基本上關(guān)于軸線a-a旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。在本文檔中，術(shù)語(yǔ)“軸向”將用來(lái)描述平行于軸線a-a的方向，而術(shù)語(yǔ)“徑向”將用來(lái)描述在穿過(guò)該軸線的平面中延伸的垂直于軸線a-a的方向。

磁體線圈組件10被安裝在冷卻劑器皿12內(nèi)。冷卻劑器皿12被安裝并包含在外部真空容器(ovc)14內(nèi)。熱輻射屏蔽16提供在ovc與冷卻劑器皿12之間。

磁體線圈組件10自身包括內(nèi)部磁體組件20和屏蔽線圈組件22。屏蔽線圈組件22自身包括屏蔽線圈24和屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26。內(nèi)部磁體組件20包括通過(guò)內(nèi)部線圈安裝結(jié)構(gòu)32連接的端部線圈28和內(nèi)部線圈30。

在使用中，端部線圈28、內(nèi)部線圈30和屏蔽線圈24被提供有電流以在成像區(qū)21中生成強(qiáng)的均勻場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明尤其涉及屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26和內(nèi)部線圈安裝結(jié)構(gòu)32。

當(dāng)前和未來(lái)的mri系統(tǒng)的成本壓力意味著新設(shè)計(jì)要求減少的材料和勞動(dòng)力貢獻(xiàn)，以使得最終系統(tǒng)成本能夠保持在可接受的限度內(nèi)。傳統(tǒng)線圈支撐結(jié)構(gòu)消耗大量不銹鋼、鋁或諸如玻璃纖維增強(qiáng)塑料(grp)等的復(fù)合材料，以將各種超導(dǎo)線圈支撐在例如筒狀線圈架中。可以發(fā)現(xiàn)在未來(lái)的系統(tǒng)上生產(chǎn)和安裝這樣的結(jié)構(gòu)極其昂貴。

本發(fā)明利用樹(shù)脂浸漬線圈的固有強(qiáng)度。樹(shù)脂浸漬線圈自身用作機(jī)械自支撐結(jié)構(gòu)的一部分，而不是依賴(lài)于例如由不銹鋼或鋁的機(jī)加工線圈架提供的支撐。

本發(fā)明還提供一種超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)，其中超導(dǎo)線圈使其大部分表面自由且暴露至液體、超流體和/或氣態(tài)低溫制冷流體所提供的潤(rùn)濕。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)還可拆卸使得材料可以容易地從廢棄的系統(tǒng)回收，且使得如果需要，可以在超電磁體的使用壽命期間移除和更換單獨(dú)的線圈。還期望允許線圈中的至少一些的調(diào)整，使得可以在制造期間獲得所要求的磁場(chǎng)均勻性。

本發(fā)明因此提供了如隨附權(quán)利要求中所限定的方法和設(shè)備。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的以上和進(jìn)一步的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖通過(guò)僅示例的方式給出的其某些實(shí)施例的以下描述變得更加顯而易見(jiàn)。

圖1示出用于mri系統(tǒng)的傳統(tǒng)主動(dòng)屏蔽超導(dǎo)磁體的示意性徑向橫截面；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的超導(dǎo)磁體的細(xì)節(jié)；

圖3示出如圖2中圖示出的端部線圈處于制造中的某一階段的橫截面；

圖4示出如圖2中圖示出的端部線圈處于制造中的后一階段的橫截面；

圖5圖示出在沿著超導(dǎo)磁體的軸向方向上的最佳電流密度分布，并且圖示出使用本發(fā)明的實(shí)施例如何可以有助于實(shí)現(xiàn)電流密度分布接近最佳電流密度分布；

圖6示意性地圖示出本發(fā)明的實(shí)施例的線圈的橫截面；

圖7示出穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的屏蔽線圈的示意性橫截面；

圖8a示出如圖7中表示的本發(fā)明的實(shí)施例的透視圖；

圖8b示出用于將圖7和圖8a中示出的線圈組件與磁體的其余部分交界的合適的連接器的視圖；

圖9a至圖9b示出在諸如圖7至圖8中所示的線圈的制造過(guò)程中的階段；

圖10示出在諸如圖7至圖8中所示的線圈的制造過(guò)程中的進(jìn)一步的階段；

圖11示出穿過(guò)本發(fā)明的主動(dòng)屏蔽超導(dǎo)磁體的示意性局部軸向橫截面；

圖12示出圖11的實(shí)施例的細(xì)節(jié)；

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的線圈組件的示意性部分軸向橫截面；

圖14示出本發(fā)明的部分拆解的示意性截面；

圖15示出當(dāng)圖14的實(shí)施例組裝起來(lái)時(shí)的示意性截面；

圖16示出根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例的線圈的示意性局部徑向橫截面；

圖17示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁體組件的局部軸向橫截面；

圖18示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的磁體組件的局部軸向橫截面；

圖19示出圖18中示出的實(shí)施例的部件的透視圖；

圖20示出圖2的實(shí)施例的變型；

圖21示出其中支撐元件支承在冷卻劑器皿的孔管上的本發(fā)明的實(shí)施例；以及

圖22圖示出其中提供了徑向指向的支撐構(gòu)件的本發(fā)明的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，包括樹(shù)脂浸漬端部線圈28、樹(shù)脂浸漬內(nèi)部線圈30和安裝在線圈之間且將它們接合到一起的支撐元件32。

本發(fā)明采用包含非線圈區(qū)域的浸漬的線圈結(jié)構(gòu)，其隨后被機(jī)加工以使得能夠?qū)崿F(xiàn)磁體的組件。

在各線圈的情況中，浸漬的材料的矩形橫截面包括線圈繞組的區(qū)域34和非線圈區(qū)域36。線圈繞組的區(qū)域34由多匝超導(dǎo)線構(gòu)成，而非線圈區(qū)域36由諸如玻璃纖維布等的非導(dǎo)電填充材料構(gòu)成，整體被一起樹(shù)脂浸漬成單個(gè)的整體式結(jié)構(gòu)。這可以通過(guò)在通常用于超導(dǎo)線圈的制造、且相應(yīng)地為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的過(guò)程中，通過(guò)將超導(dǎo)線和非導(dǎo)電填充材料以適當(dāng)?shù)捻樞蚝土恳黄鹄p繞到模具中、用熱固性樹(shù)脂浸漬所得到的結(jié)構(gòu)、允許或引起樹(shù)脂硬化、并且將所得到的整體式樹(shù)脂浸漬結(jié)構(gòu)從模具上移除來(lái)獲得。

超導(dǎo)線被纏繞到多孔填充材料的體積上和多孔填充材料之間，以產(chǎn)生具有非矩形截面的線圈匝的體積34。在選擇的位置中，可以添加進(jìn)一步的玻璃纖維布、或玻璃纖維塊、或其他多孔材料以提供固定點(diǎn)。多孔材料可以作為預(yù)制體積添加?？蛇x地，帶或繩可以纏繞到工具上。

每個(gè)線圈的非線圈區(qū)域36的數(shù)目可以根據(jù)情況修改，以適應(yīng)諸如所要求的承載的負(fù)載和可用大小等的約束。

如圖示實(shí)施例中所示，各線圈28、30可以在其軸向端部中的每一個(gè)軸向端部處被支撐，并且支撐元件32不需要徑向延伸超過(guò)線圈的徑向范圍。

圖3示出端部線圈28的橫截面，示出了線圈繞組的區(qū)域34和非線圈區(qū)域36。由于線圈繞組和非線圈區(qū)域36是在單個(gè)步驟中浸漬，所以本身沒(méi)有像這樣的粘合的接口：?jiǎn)蝹€(gè)樹(shù)脂體將線圈繞組和非線圈區(qū)域36的非導(dǎo)電填充材料圈住。

圖4示出圖3的端部線圈28在制造過(guò)程中的后一階段的橫截面。孔40在端部線圈的軸向端部表面上被軸向地鉆入非線圈區(qū)域36中。優(yōu)選地，如果需要，這些孔是被攻螺紋的42并且相鄰的軸向端面可以是平坦的機(jī)加工平面44。所產(chǎn)生的孔40提供了用于支撐元件32的安裝結(jié)構(gòu)。如圖2中所示，支撐元件32可以通過(guò)使用螺釘或螺栓46或其他機(jī)械緊固件被緊固至非線圈區(qū)域36中的孔40。

內(nèi)部線圈30以類(lèi)似的方式構(gòu)造，但是在內(nèi)部線圈的情況中，非線圈區(qū)域36優(yōu)選地提供在兩個(gè)軸向表面上，使得支撐元件32可以附于內(nèi)部線圈的兩個(gè)軸向端部表面。對(duì)應(yīng)地，非線圈區(qū)域36位于內(nèi)部線圈30的各軸向端部處，以提供用于支撐元件32的安裝結(jié)構(gòu)，例如呈諸如圖4中圖示的螺紋孔的形式，以接收螺釘或螺栓46或類(lèi)似的機(jī)械緊固件。

取決于浸漬的線圈30的尺寸精度以及所使用的模制成型技術(shù)，可能有必要將線圈軸向端部表面區(qū)域的圍繞各孔40的面進(jìn)行機(jī)加工，以獲得線圈的正確定位和具有可接受的均勻性的最終磁體。這樣的機(jī)加工優(yōu)選地在形成螺絲孔42之前執(zhí)行，但可以之后執(zhí)行。

如圖2中圖示出的，線圈的軸向端部表面可以提供有單個(gè)環(huán)形非線圈區(qū)域36，或兩個(gè)或更多的環(huán)形非線圈區(qū)域36。其他實(shí)施例當(dāng)然是可能的。例如，如圖20中圖示出的，與非線圈體積的連續(xù)區(qū)域相對(duì)，可以提供非線圈體積的間斷區(qū)域以減少材料消耗。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想到適當(dāng)?shù)墓ぞ呒庸そ鉀Q方案以提供制造該部件的能力。

支撐元件32必須在軸向方向上精確地形成尺寸以確保線圈的精確間距，但支撐元件32的其他尺寸不是關(guān)鍵的。這意味著間隔元件可以由很多制造商中的任何一個(gè)制造商通過(guò)諸如鋁或復(fù)合材料的鑄造、注射模制成型或從一塊材料機(jī)加工，或者在一些實(shí)施例中通過(guò)從一片材料切割等的廉價(jià)過(guò)程來(lái)全球地生產(chǎn)，這取決于它們必須支撐的負(fù)載。所使用的材料的仔細(xì)選擇可以提供顯著的益處，允許部件之間的差別的熱收縮的控制。在將磁體從處于約300k的環(huán)境溫度冷卻到約4.2k的磁體操作溫度時(shí)，這可能是個(gè)顯著問(wèn)題。

一旦用廉價(jià)方法生產(chǎn)出間隔件，就可以施加單個(gè)機(jī)加工步驟以獲得正確的軸向尺寸。然后可以將支撐元件的軸向端部表面與線圈的軸向端部表面接觸地安裝到所提供的機(jī)加工面44上。

可以將支撐元件32優(yōu)化以給出高的軸向壓縮強(qiáng)度和相對(duì)低的徑向剛度，以提供用以在不同的溫度和環(huán)箍負(fù)載下容納相鄰線圈的徑向撓曲，這意味著線圈的物理大小將隨時(shí)間的推移而變化。

圖2中圖示出的結(jié)構(gòu)可以重復(fù)使得所有的內(nèi)部線圈30和端部線圈28通過(guò)本發(fā)明的支撐元件32被附接到一起。所產(chǎn)生的組件可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)手段安裝在冷卻劑器皿23內(nèi)。

屏蔽線圈24也可以構(gòu)造成具有與圖3、圖4中示出的那個(gè)類(lèi)似的橫截面，并且通過(guò)緊固件46的類(lèi)似布置安裝至支撐結(jié)構(gòu)26?？梢試@各屏蔽線圈提供若干支撐元件32，以將屏蔽線圈附接至支撐結(jié)構(gòu)26；可選地，支撐結(jié)構(gòu)26可以合適地形成形狀和尺寸，以使用如上面所討論的合適的緊固件和非線圈體積36與屏蔽線圈24直接交界。用于屏蔽線圈的支撐結(jié)構(gòu)26可以安裝在內(nèi)部磁體組件20的支撐元件32上。

根據(jù)本發(fā)明，歸因于支撐元件32的直接定位在線圈28、30之間，與使用線圈架和類(lèi)似物的傳統(tǒng)布置相比，減少了超導(dǎo)磁體線圈結(jié)構(gòu)10的制造中的材料使用。本發(fā)明的裝置還使支撐元件32上的彎曲應(yīng)力最小化。

線圈28、30與支撐結(jié)構(gòu)32之間的機(jī)械的相互作用在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中被簡(jiǎn)化，意味著這種磁體的性能將會(huì)在失超速率方面與使用線圈架和類(lèi)似物的傳統(tǒng)磁體結(jié)構(gòu)相比更一致且可重復(fù)，這是因?yàn)闇p小了線圈與支撐結(jié)構(gòu)之間接觸力和接觸面積的變化。

線圈繞組的區(qū)域34與支撐元件32之間的接口力通過(guò)作為在樹(shù)脂浸漬中包括非導(dǎo)電填充材料的復(fù)合材料的區(qū)域的非線圈區(qū)域36來(lái)施加。與線圈和諸如線圈架等的支撐結(jié)構(gòu)之間的直接機(jī)械接口相比，這在線圈繞組的邊界處提供了更加均勻和分布的應(yīng)力。

由于本發(fā)明提供了包括線圈體積34和非線圈體積36的線圈結(jié)構(gòu)28、30，所以諸如圖示出的端部線圈28和圖示出的內(nèi)部線圈30的線圈的軸向電流分布不是恒定的。這可以有利地用于更高效地分布用于磁體的線圈繞組，如下面參照?qǐng)D5描述的。

已知并且傳統(tǒng)的是，對(duì)于固定的內(nèi)部線圈直徑和電流密度，用于成像區(qū)21(圖1)中的場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性的最佳電流分布將沿著系統(tǒng)的長(zhǎng)度而變化，以給出所要求的磁場(chǎng)均勻性。圖5中的曲線50示出了示例優(yōu)化電流密度。

纏繞或提供分布成匹配圖示出的50處的優(yōu)化電流密度的線圈是不實(shí)際的。然而，如圖5中圖示出的，根據(jù)本發(fā)明的線圈28、30具有軸向外部的非線圈區(qū)域36，這具有降低對(duì)應(yīng)的軸向位置處的電流密度的效果。曲線52圖示出當(dāng)電流施加至線圈28、30時(shí)所產(chǎn)生的軸向電流密度。雖然不匹配曲線50的優(yōu)化電流密度，但所產(chǎn)生的軸向電流密度提供了與利用矩形截面的磁體線圈28、30可能的電流密度相比更接近的近似值。

雖然圖2中圖示出的組件表示筒狀超導(dǎo)磁體10的內(nèi)部磁體結(jié)構(gòu)20，但本發(fā)明的方法和結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于在用于mri系統(tǒng)的筒狀超導(dǎo)磁體中傳統(tǒng)使用的主動(dòng)屏蔽線圈24。在這樣的磁體中，磁體的電特性可以確保，保持著主動(dòng)屏蔽線圈24的支撐元件32承受拉力而同時(shí)內(nèi)部磁體結(jié)構(gòu)中的支撐元件32受壓。

通過(guò)修改支撐元件設(shè)計(jì)，例如以使得支撐元件能夠在徑向方向上延伸，本發(fā)明可以應(yīng)用于保持連接元件，以支撐屏蔽線圈結(jié)構(gòu)22，并且通過(guò)將磁體10與冷卻劑器皿12接合或者與系統(tǒng)的另一部件(如果未提供冷卻劑器皿)接合來(lái)支撐磁體10。

圖21示出其中支撐元件32提供有突起210的示例實(shí)施例。那些突起支承在冷卻劑器皿12的孔管120上。突起210應(yīng)該圍繞孔管的圓周分布，為線圈結(jié)構(gòu)提供徑向支撐。

支撐元件32還可以結(jié)合有使得磁體能夠被牢固固定在冷卻劑器皿內(nèi)的特征。突起210可以作為分離的部件被制造，分離的部件附接至支撐元件32以提供與冷卻劑器皿孔管120的接口。

圖22示出該原理的進(jìn)一步發(fā)展，其中徑向指向的支撐構(gòu)件222被提供、安裝或支承在支撐元件32，并以相對(duì)于冷卻劑器皿孔管120所要求的位置來(lái)保持屏蔽線圈128。可以使用自身已知的分析技術(shù)來(lái)計(jì)算使用時(shí)徑向指向的支撐元件222的所要求的承載能力，以確保所要求的負(fù)載可以由支撐元件32、突起120和冷卻劑器皿孔管120安全地支承。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中所采用的支撐元件是相對(duì)小的部件，與現(xiàn)有的線圈支撐結(jié)構(gòu)相比，其可以相對(duì)便宜且容易地全球采購(gòu)。

在圖示為圖6中的線圈截面的可選的實(shí)施例中，非線圈區(qū)域36可以徑向延伸穿過(guò)線圈，這將會(huì)降低纏繞線圈的復(fù)雜性。然而，結(jié)果是需要為線圈28設(shè)置矩形截面的一個(gè)或兩個(gè)線圈體積34，在空間方面效率可能不像如上面所描述的非矩形橫截面的線圈體積34那樣有效。也沒(méi)有以參照?qǐng)D5所描述的方式調(diào)節(jié)軸向電流分布的機(jī)會(huì)。

本發(fā)明提供了用于通過(guò)在線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)一體形成的復(fù)合非線圈區(qū)域，將樹(shù)脂浸漬超導(dǎo)線圈直接支撐的方法和結(jié)構(gòu)。使用這些區(qū)域與用于將線圈機(jī)械地接合到一起的支撐元件32交界。

本發(fā)明的某些實(shí)施例可以提供以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

-用于支撐結(jié)構(gòu)的材料和勞動(dòng)力要求被最小化并因此減少了材料使用和成本。

-支撐元件(32)的生產(chǎn)方法是的簡(jiǎn)單的，使得它們可以在很多全球制造商中的任何一個(gè)處廉價(jià)地生產(chǎn)。

-線圈繞組不直接與支撐元件交界，意味著降低的可能引起線圈失超的機(jī)械擾動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

-制造過(guò)程可以通過(guò)橫跨若干產(chǎn)品的、諸如支撐元件32等的許多標(biāo)準(zhǔn)部件的使用而被簡(jiǎn)化。支撐元件32可以被設(shè)計(jì)并尺寸做成使得它們可以被機(jī)加工成數(shù)個(gè)軸向長(zhǎng)度中的任何一個(gè)軸向長(zhǎng)度，使得能夠提供各種各樣的軸向長(zhǎng)度的支撐元件32，而不需要制造并貯備許多不同大小的支撐元件32。

-避免了異質(zhì)材料的到線圈的粘合。線圈體積34自身已經(jīng)是包含至少熱固性樹(shù)脂和金屬線的復(fù)合材料。線圈體積往往還包含諸如玻璃纖維或玻璃珠等的填充材料。通過(guò)將支撐元件32緊固至線圈，消除或至少減少了到線圈的粘合接頭的使用。粘合接頭要求清潔、表面處理和薄甚至要求粘合劑的施加以避免分層。已發(fā)現(xiàn)這些要求在生產(chǎn)環(huán)境中難以重復(fù)地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法和布置代替地具有機(jī)械緊固的結(jié)構(gòu)，其沒(méi)有這樣的苛刻要求。

-在失超期間，各個(gè)線圈將以不同的速率升溫。本發(fā)明的裝置在各線圈與對(duì)應(yīng)的線圈支撐結(jié)構(gòu)之間使用了機(jī)械緊固接頭。這樣的機(jī)械緊固接頭可以在沒(méi)有劣化的情況下容納線圈之間、以及線圈與支撐結(jié)構(gòu)之間的熱膨脹上的差異。通過(guò)圍繞線圈的圓周使用多個(gè)分離的支撐元件32，相關(guān)聯(lián)的線圈可以在不會(huì)在支撐元件中引入任何周向應(yīng)變的情況下熱膨脹和收縮。

-如果需要更換線圈，將各支撐元件32保持到線圈上的機(jī)械接頭可以簡(jiǎn)單地拆解下來(lái)，并且將受影響的線圈移除并更換。這意味著如果線圈要求更換的話相對(duì)低的返工成本。

-本發(fā)明的線圈組裝技術(shù)使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于有效軸向電流分布輪廓的線圈設(shè)計(jì)。由本發(fā)明促進(jìn)的線圈形狀提供了用于給定電流密度的改進(jìn)的導(dǎo)線效率。

-本發(fā)明的裝置不要求復(fù)雜的工具加工，因?yàn)樗梢允褂脗鹘y(tǒng)的線圈纏繞和浸漬方法隨后是簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)加工步驟來(lái)生產(chǎn)。

-由本發(fā)明提供的磁體結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單的，并容易組裝。

-可以從有限數(shù)目的“標(biāo)準(zhǔn)”線圈大小和支撐元件大小生產(chǎn)出磁體的不同設(shè)計(jì)。線圈制造變得更易于管理，因?yàn)閷⒁杂邢迶?shù)目的“標(biāo)準(zhǔn)”大小生產(chǎn)出模制成型的線圈。

-在浸漬步驟期間不存在支撐結(jié)構(gòu)32，并且所以沒(méi)有樹(shù)脂進(jìn)入到支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，并且支撐結(jié)構(gòu)的部件可以根據(jù)需要安全地形成復(fù)雜形狀?？梢园瑧覓禳c(diǎn)和其他特征，這在傳統(tǒng)布置和方法中可能難以或不可能實(shí)現(xiàn)，其中不期望的樹(shù)脂入侵是個(gè)問(wèn)題。

-本發(fā)明的線圈支撐結(jié)構(gòu)可以在線圈之間包括有限數(shù)目的輕量的鑄造支撐元件，取決于線圈之間的預(yù)期的洛倫茲力，每個(gè)線圈可能有最少3個(gè)支撐元件。各鑄造支撐元件重量可以小于10kg。

-可以通過(guò)調(diào)整線圈的相對(duì)位置來(lái)執(zhí)行所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的勻場(chǎng)。一旦將包括端部線圈28、內(nèi)部線圈30和屏蔽線圈24的磁體線圈結(jié)構(gòu)10組裝起來(lái)，諸如1a等的相對(duì)小的電流就會(huì)通過(guò)線圈然后測(cè)量所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的均勻性。然后可以執(zhí)行自身是傳統(tǒng)的計(jì)算，以確定對(duì)于提高被測(cè)磁場(chǎng)的均勻性來(lái)說(shuō)合適的調(diào)整。在線圈與支撐結(jié)構(gòu)32之間的緊固接頭中的每一個(gè)緊固接頭處，可以使用機(jī)械勻場(chǎng)以更改線圈間隔并因此執(zhí)行計(jì)算出的調(diào)整。如果要求更動(dòng)態(tài)的解決方案，那么線圈支撐中的每一個(gè)線圈支撐可以設(shè)計(jì)成可在不用分離緊固接頭的情況下調(diào)整，例如通過(guò)在支撐元件的結(jié)構(gòu)內(nèi)提供螺絲扣式調(diào)整。

-一些非線圈區(qū)域可以用于通過(guò)孔和諸如螺釘或螺栓的機(jī)械緊固件的類(lèi)似布置來(lái)固定末端裝置或其他輔助部件。

在圖7至圖19中圖示出進(jìn)一步的一組實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，不是像上面描述的實(shí)施例中那樣嵌入線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)的非線圈區(qū)域，參照?qǐng)D7至圖19描述的實(shí)施例具有嵌入線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)的張力支撐構(gòu)件，或者具有嵌入線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)的用于安裝張力支撐結(jié)構(gòu)的通道。

圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的屏蔽線圈128的橫截面。屏蔽線圈128包括線圈繞組的兩個(gè)區(qū)域134、張力支撐構(gòu)件110和用于將區(qū)域134中的線圈繞組與導(dǎo)電張力支撐構(gòu)件110電絕緣的電絕緣層112。張力支撐構(gòu)件典型地是金屬的。如果張力支撐構(gòu)件110是諸如玻璃纖維復(fù)合材料等的非導(dǎo)電材料的，則絕緣層112可以不是必要的。絕緣層112可以包括各自的玻璃纖維層，其在單個(gè)浸漬步驟中與線圈繞組一起被樹(shù)脂浸漬。

張力支撐構(gòu)件110優(yōu)選地是彎曲的，以適應(yīng)在定位張力支撐構(gòu)件位置處的線圈繞組的曲率半徑。在圖示實(shí)施例中，張力支撐構(gòu)件110的嵌入屏蔽線圈128中、并且在線圈附近的區(qū)段114是彎曲的，而遠(yuǎn)離線圈的區(qū)段116是平面的。另外，在平面區(qū)段116內(nèi)，變薄的部分可以被提供作為撓曲部118，以容納由于在磁體線圈結(jié)構(gòu)的冷卻期間的差別的熱收縮、以及歸因于通電時(shí)的機(jī)械力和線圈失超而產(chǎn)生的熱膨脹引起的屏蔽線圈的膨脹而產(chǎn)生的相對(duì)徑向移動(dòng)。所選取的支撐系統(tǒng)的另一期望和預(yù)期的特征在于，除了具有充分的順應(yīng)性以允許線圈自由移動(dòng)的徑向自由度之外，所有自由度包括旋轉(zhuǎn)和平移兩者被很好地約束。在其他實(shí)施例中，張力支撐構(gòu)件110可以沿著其整個(gè)長(zhǎng)度是平面的，或者可以沿著其整個(gè)長(zhǎng)度是彎曲的，盡管撓曲部118在這樣的彎曲實(shí)施例中可能不合適，但是如果將短平面區(qū)段壓入如圖9a所示以其他方式彎曲的支撐件中，則仍然可以容易地合并。安裝特征120被提供到張力支撐構(gòu)件110。在圖示實(shí)施例中，安裝特征可以是張力支撐構(gòu)件中用于附接到連接叉銷(xiāo)的簡(jiǎn)單孔。設(shè)置了多個(gè)張力支撐構(gòu)件，其以充分的數(shù)目圍繞屏蔽線圈128的圓周間隔開(kāi)，以提供適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保持并且將線圈彎曲控制在所要求的限度內(nèi)。圍繞屏蔽線圈128的圓周，提供有間隔件122以填充張力支撐構(gòu)件110之間的間隙，使得在張力支撐構(gòu)件100的徑向位置處，間隔件122和徑向支撐構(gòu)件110交替。如果使用諸如摻入氧化鋁的那些(例如，stycast)填充樹(shù)脂的系統(tǒng)，那么間隔件可以刪除，因?yàn)槿魏伍g隙都會(huì)被填充樹(shù)脂填充。所公開(kāi)的線圈結(jié)構(gòu)可以通過(guò)真空浸漬或者通過(guò)濕法纏繞方法來(lái)形成。

圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的屏蔽線圈的透視圖。在該實(shí)施例中，圍繞線圈的圓周間隔開(kāi)地提供了六個(gè)張力支撐構(gòu)件110。間隔件122填充張力支撐構(gòu)件110之間的間隙。箭頭126圖示出在使用時(shí)作用在線圈上的總體電磁力的方向。顯然，在使用中，張力支撐構(gòu)件110必須抵抗該電磁力。另外，張力支撐構(gòu)件110還必須始終支撐屏蔽線圈128上的重力，包括在航運(yùn)或綁定(安裝)期間磁體移動(dòng)所產(chǎn)生的負(fù)載以及安裝后的可能的地震事件。

圖8b示出了適于安裝屏蔽線圈128的連接叉結(jié)構(gòu)130。連接叉裝置130形成了屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26的一部分。連接叉裝置130自身是傳統(tǒng)的，包括：通過(guò)可調(diào)布置136保持在桿134上的連接叉132，在該情況中可調(diào)布置136包括在該連接叉內(nèi)的螺紋孔中的桿134的螺紋端部，和鎖定螺母；保持銷(xiāo)138，以裝配到并橫穿張力支撐構(gòu)件110中的孔120和保持器140，在該情況中保持器140是卡圈，用于將保持銷(xiāo)保持在適當(dāng)位置。

連接叉將起作用以抵抗由箭頭126表示的電磁力保持張力支撐構(gòu)件110承受拉力，并且抵抗屏蔽線圈128上的重力支撐張力支撐構(gòu)件110承受壓力。在完整的電磁線圈組件10中，應(yīng)提供對(duì)應(yīng)數(shù)目的連接叉裝置130和張力支撐構(gòu)件。可以在兩個(gè)屏蔽線圈24處提供對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在一些磁體線圈組件中，可以提供多于或少于兩個(gè)的屏蔽線圈128，由張力支撐元件110、連接叉裝置130和桿134構(gòu)成的安裝布置適合于適應(yīng)在該情況中。結(jié)合到連接叉組件中的可調(diào)元件允許容易且成本有效地調(diào)整線圈位置以?xún)?yōu)化磁場(chǎng)均勻性。

圖9a至圖9b示意性地圖示出用于諸如圖8a中圖示出的端部線圈128的制造的過(guò)程中的兩個(gè)階段的橫截面。如傳統(tǒng)的那樣，提供了可拆卸的線圈模具142，其包括筒狀件144和端件146。

如圖9a中圖示出的并且根據(jù)本發(fā)明的方法的特征，在對(duì)應(yīng)于張力支撐構(gòu)件110的所要求的位置的圓周位置中設(shè)置缺口148，并且從端件146的徑向外部末端150延伸，缺口148足夠深以延伸跨越張力支撐構(gòu)件110的所要求的徑向位置。如圖示出的，線圈繞組的第一體積134以傳統(tǒng)方式提供，直到張力支撐構(gòu)件110的所要求的徑向位置。然后在線圈繞組上面提供絕緣層112。這可以是玻璃纖維布層。線圈繞組和絕緣層可以是干法纏繞或濕法纏繞的，如傳統(tǒng)布置中那樣。接下來(lái)，將張力支撐構(gòu)件110在所要求的位置處放置在絕緣層112上的適當(dāng)位置，并且將間隔件122定位在張力支撐構(gòu)件之間以提供大致連續(xù)的表面149。

然后將第二絕緣層112放置在張力支撐構(gòu)件110上面，并且優(yōu)選地也放置在間隔件122上面。線圈繞組的第二體積134以傳統(tǒng)方式設(shè)置在第二絕緣層112上面以完成線圈。圖9b示出了在該階段的模具中的端部線圈128。在線圈和絕緣層被濕法纏繞的情況下，引起或允許樹(shù)脂硬化。優(yōu)選地，提供簡(jiǎn)單的機(jī)械布置以將張力支撐構(gòu)件110相對(duì)于線圈模具保持在它們各自的固定位置。在線圈和絕緣層已經(jīng)被干法纏繞的情況下，現(xiàn)在必須將線圈繞組、絕緣層112、張力支撐構(gòu)件110和間隔件122的纏繞組件浸漬。

圖10示出了穿過(guò)用于浸漬本發(fā)明的端部線圈128的布置的示意性橫截面。將可稱(chēng)為“夾具”的機(jī)械支撐布置150被提供并附接到模具142，以將張力支撐構(gòu)件110保持在相對(duì)于模具142的所要求的位置。將浸漬槽152附接到模具142，并且在線圈的徑向外表面上面提供一層脫模布154。如本身傳統(tǒng)的那樣，設(shè)置了密封件155，以防止樹(shù)脂從槽中的泄漏。

如本身傳統(tǒng)的那樣，樹(shù)脂在真空下將樹(shù)脂槽淹沒(méi)到溢流水平線156。然后，引起或允許樹(shù)脂硬化，并且當(dāng)樹(shù)脂已膠凝時(shí)將其從槽152中移除，使用脫模布154以使線圈的徑向外表面與大部分樹(shù)脂分離。

圖11示出了安裝在冷卻劑器皿中的本發(fā)明的屏蔽線圈128的更詳細(xì)的局部橫截面。圖8的連接叉裝置130被安裝至屏蔽線圈支撐結(jié)構(gòu)26。屏蔽線圈128由張力支撐構(gòu)件110支撐并保持在適當(dāng)位置。如圖示出的，由于不要求線圈架或軸頸來(lái)支撐屏蔽線圈128，所以它們可以在其最有效的可用位置中靠近冷卻劑器皿12的軸向和徑向末端放置。與不能位于靠近冷卻劑器皿12的軸向和徑向末端的位置的軸頸中的等效線圈相比，這具有使昂貴的超導(dǎo)線的使用最小化的效果；和/或可以在給定的空間包絡(luò)內(nèi)更有效地優(yōu)化磁體的雜散場(chǎng)。

傳統(tǒng)線圈軸頸制造昂貴且重，并阻止屏蔽線圈放置在其最佳位置：靠近冷卻劑器皿12的軸向和徑向末端。在該最佳位置，可以減少屏蔽線圈中的匝數(shù)，降低線圈成本。屏蔽線圈的定位不像對(duì)于內(nèi)部磁體20的線圈那樣關(guān)鍵，所以可以允許安裝布置中的一些公差。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于屏蔽線圈的安裝布置的細(xì)節(jié)。在該實(shí)施例中，張力支撐構(gòu)件110軸向地延伸穿過(guò)線圈128并且在其軸向外表面處從線圈突出。這可以被容納在圖9a至圖10的、只是在模具142的兩個(gè)端件146中設(shè)置類(lèi)似的缺口148的制造過(guò)程中。

如圖12中所示，可以在冷卻劑器皿的內(nèi)表面上設(shè)置凹部158，以容納張力支撐構(gòu)件110的突出端部。凹部158優(yōu)選地不是緊密配合至張力支撐構(gòu)件110的突出端，而是提供了對(duì)其移動(dòng)范圍的限制，在搬運(yùn)期間或在其他高沖擊機(jī)械事件期間提供了對(duì)端部線圈128的軸向和徑向保持。張力支撐構(gòu)件110的突出端部和凹部158協(xié)作以提供緩沖-限位布置，以或者直接地(如圖所示)或者經(jīng)由交界部件抵著冷卻劑器皿的端部起反作用，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。

圖13圖示出與包含連接叉裝置130的屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26相比的屏蔽線圈128的相對(duì)移動(dòng)。這樣的相對(duì)移動(dòng)可能歸因于屏蔽線圈128與屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26之間的熱膨脹和收縮上的差異，或者歸因于由有時(shí)稱(chēng)為“環(huán)箍力”的電磁力引起的屏蔽線圈128的膨脹。另外，線圈將在失超事件期間趨向于膨脹，并且該移動(dòng)也將被所公開(kāi)的支撐系統(tǒng)有效地容納。屏蔽線圈被示出處于其“擱置”位置，并且被以虛線示出處于“膨脹的”位置—不過(guò)，“膨脹的”位置實(shí)際上可能歸因于屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26的收縮大于屏蔽線圈128的收縮。在圖示實(shí)施例中，張力支撐構(gòu)件110在平面區(qū)段116中包含兩個(gè)撓曲部118。在該實(shí)施例中，并且優(yōu)選地，在彎曲區(qū)段114中沒(méi)有設(shè)置撓曲部118。

如圖示出的，屏蔽線圈128和屏蔽線圈安裝結(jié)構(gòu)26的相對(duì)徑向移動(dòng)由張力支撐構(gòu)件110在撓曲部118處的彎曲容納。這確實(shí)造成屏蔽線圈朝向磁體的軸向中點(diǎn)的一些軸向位移，但是在磁體的設(shè)計(jì)階段期間，并且當(dāng)為了成像區(qū)域中的磁場(chǎng)均勻性，對(duì)磁體進(jìn)行勻場(chǎng)時(shí)，可以考慮該位移。

在圖13中，箭頭160圖示出徑向作用在屏蔽線圈128上的電磁力。組合效應(yīng)可以是徑向膨脹，但是線圈匝也被徑向地壓緊，這有助于維持屏蔽線圈128與張力支撐構(gòu)件110之間的粘合的完整性。特別地，作用在屏蔽線圈128的匝的層上的徑向力160用于壓緊張力支撐構(gòu)件110，提高了線圈區(qū)域134與張力支撐構(gòu)件110之間的粘合的耐久性。

圖示出屏蔽線圈上的軸向力的箭頭126被分開(kāi)以表示作用在屏蔽線圈128上的不同徑向位置的相對(duì)軸向力。徑向內(nèi)匝趨向于經(jīng)受比徑向外匝更大的軸向力。如圖示出的，張力支撐構(gòu)件110在屏蔽線圈128內(nèi)的位置可以被朝向屏蔽線圈128的軸向內(nèi)表面移位，以減小線圈上的扭矩，否則可能由屏蔽線圈128的繞組上的軸向力的變化分布而引起線圈上的扭矩，在該方向上張力支撐構(gòu)件110是剛性的。

張力支撐構(gòu)件110在徑向方向上是柔性的，但在所有其他方向上是剛性的。它們是剛性到足以在重力作用下支撐線圈128的重量，但足夠柔性以允許其歸因于差別的熱膨脹或收縮或者電磁力而徑向膨脹。歸因于張力支撐構(gòu)件110在徑向方向上的柔性，線圈128的重量可以在線圈的側(cè)面處很大程度上由張力支撐構(gòu)件支撐，在線圈的該側(cè)面，線圈重量被經(jīng)受為作用在張力支撐構(gòu)件110上的橫向彎曲力矩。

可以對(duì)張力支撐構(gòu)件110進(jìn)行表面處理以提供樹(shù)脂的有效粘合。例如，這可以是通過(guò)鋁張力支撐構(gòu)件的陽(yáng)極氧化、噴砂、滾花、磨損或其他表面紋理。可以在張力支撐構(gòu)件中提供壓痕或通孔，以提供有效的軸向保持。

圖14圖示出本發(fā)明的另一組實(shí)施例的示例。這里，代替張力支撐元件被粘合到線圈，提供了軸向穿過(guò)屏蔽線圈228的通道200。提供分離的張力支撐構(gòu)件210，并且其滑動(dòng)通過(guò)通道以提供用于屏蔽線圈228的安裝布置。提供了間隔件122和絕緣層112，如對(duì)于圖9a至圖9b的實(shí)施例那樣。

通道200可以通過(guò)以與圖9a至圖10的張力支撐構(gòu)件110嵌入的方式差不多相同的方式嵌入可移除件中，然后一旦樹(shù)脂固化就移除可去除件而形成?？梢瞥梢栽诿撃┲斜煌扛惨源_保其不會(huì)與樹(shù)脂粘合。通道200可以是彎曲的，以匹配線圈繞組的曲率?？蛇x地，張緊元件和推力塊可以用諸如ptfe的脫模材料涂覆，允許它們?cè)谥圃炱陂g被結(jié)合到線圈中。線圈完成并且樹(shù)脂固化之后，元件將在線圈中自由滑動(dòng)。進(jìn)一步的可能性是通過(guò)在作為纏繞的結(jié)構(gòu)中包含諸如蠟的相對(duì)低熔點(diǎn)材料的間隔件，并且一旦浸漬樹(shù)脂固化就將其熔化掉。類(lèi)似地，這樣的間隔件可以由可溶性材料提供，一旦浸漬樹(shù)脂固化，該可溶性材料就被適當(dāng)?shù)娜軇┤芙狻?/p>

張力支撐構(gòu)件210可以沿其整個(gè)長(zhǎng)度是彎曲的114以匹配通道200的曲率，以使其能夠通過(guò)通道200。推力塊220被提供在張力支撐構(gòu)件210的軸向外側(cè)端部處，以提供用于屏蔽線圈228的保持表面222。推力塊220優(yōu)選地設(shè)置在張力支撐構(gòu)件210的徑向內(nèi)部和徑向外部表面兩者上，并且保持表面222應(yīng)該設(shè)置有諸如ptfe的低摩擦表面覆蓋物。

如用點(diǎn)劃線指示出的，在使用中，張力支撐構(gòu)件210被插入穿過(guò)通道200，直到止推塊220的保持表面222接觸屏蔽線圈128的軸向外表面。張力支撐構(gòu)件210不應(yīng)該緊密地配合到通道200中，也不應(yīng)該如此松動(dòng)以至于允許過(guò)度的移動(dòng)?？梢砸陨厦嫠枋龅姆绞教峁┯糜诟浇拥奖３纸Y(jié)構(gòu)的孔120。由于張力支撐構(gòu)件210沒(méi)有被粘合到屏蔽線圈128，所以應(yīng)提供保持器以防止張力支撐構(gòu)件210從線圈中掉落。如圖示出的，該保持器可以是呈現(xiàn)穿過(guò)了張力支撐構(gòu)件210中的孔232、并且通過(guò)保持套筒234和保持銷(xiāo)236被保持在適當(dāng)位置的線圈保持銷(xiāo)230的形式。推力塊220可以包括通過(guò)保持銷(xiāo)240保持在一起的兩個(gè)塊。

圖15示出了組裝到一起的圖14的部件的橫截面。由于張力支撐構(gòu)件210沒(méi)有被粘合到線圈結(jié)構(gòu)，所以發(fā)現(xiàn)該布置可能更適合于其中張力支撐構(gòu)件210的熱收縮不同于線圈的熱收縮的布置，或者適合于受到高軸向應(yīng)力的屏蔽線圈，因?yàn)樵谠摬贾弥芯€圈將處于軸向壓緊，而不是軸向張緊。

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的變型的線圈328的示意性部分徑向橫截面。在該變型中，張力支撐構(gòu)件310具有成形的徑向截面：基本上是彎曲的以適應(yīng)線圈繞組的曲率，但在其圓周邊緣處呈錐形。線圈繞組可以纏繞在這樣的張力支撐構(gòu)件上，而在張力支撐構(gòu)件的各周向邊緣處僅留下小樹(shù)脂填充體積302。取決于為張力支撐構(gòu)件310選取的材料，可以提供絕緣層112。如果選取了諸如玻璃增強(qiáng)塑料(grp)材料的非導(dǎo)電材料，那么可以省略絕緣層?？梢匀缟厦嫠枋龅臑閺埩χ螛?gòu)件310提供表面處理，其可以包括壓痕、陽(yáng)極氧化、紋理化或通孔。在這樣的布置中，線圈的徑向外表面不再是環(huán)形的，而是在放置張力支撐構(gòu)件310的位置處包括變形304。在屏蔽線圈的情況下，這樣的變形不太可能成為問(wèn)題，并且在用于成像區(qū)域21中的最佳均勻性的磁體的建模和勻場(chǎng)期間，這樣的變形無(wú)論如何都可以考慮在內(nèi)。

圖17示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，超導(dǎo)端部線圈28和內(nèi)部線圈30提供有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的支撐構(gòu)件410，以形成安裝在冷卻劑器皿12內(nèi)的內(nèi)部磁體結(jié)構(gòu)20。線圈28、30中的每一個(gè)線圈提供有若干支撐構(gòu)件410，其中的每一個(gè)支撐構(gòu)件軸向上橫穿相關(guān)聯(lián)的線圈。接頭350將張力支撐構(gòu)件中的對(duì)應(yīng)的那些彼此連接以構(gòu)造內(nèi)部線圈組件。接頭中的每一個(gè)接頭可以包括連接叉裝置，或者可以被螺栓或粘合到一起的，或者是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的任何其他合適的布置。典型地，如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，內(nèi)部線圈組件20的線圈28、30將受到由電磁效應(yīng)引起的軸向向內(nèi)指向的力。中心內(nèi)部線圈30a可能受到零凈軸向力，而軸向外部的內(nèi)部線圈30b可能受到例如約七十噸的軸向向內(nèi)的力，并且端部線圈28可能經(jīng)受例如約八十噸的軸向向內(nèi)的力。在該實(shí)施例中，支撐構(gòu)件410受壓，并且它們的結(jié)構(gòu)和接頭350的結(jié)構(gòu)必須適于承受這樣的壓縮軸向負(fù)載。

通過(guò)與參照?qǐng)D12描述的那個(gè)類(lèi)似的布置提供了用于內(nèi)部線圈組件的機(jī)械支撐。支撐構(gòu)件410突出超過(guò)端部線圈28中的每一個(gè)端部線圈28的軸向末端，并且被接收在形成于冷卻劑器皿12的對(duì)應(yīng)的內(nèi)表面中以容納支撐構(gòu)件410的突出端部的凹部158中。為了防止內(nèi)部磁體組件20移動(dòng)或向冷卻劑器皿12施加軸向張緊，優(yōu)選的是，在冷卻劑器皿的一個(gè)軸向端部處，支撐構(gòu)件410的對(duì)應(yīng)的突出端部通過(guò)諸如粘合、螺栓連接、焊接等的合適的方法被附接到冷卻劑器皿，并且在另一軸向端部處，支撐構(gòu)件410的突出端部擱置在對(duì)應(yīng)的凹部158內(nèi)，但是能夠軸向移動(dòng)。這允許內(nèi)部磁體結(jié)構(gòu)20由冷卻劑器皿12上的支撐構(gòu)件410支撐。在可選的實(shí)施例中，線圈28、30可以擱置在冷卻劑器皿12的孔管12a上，使得它們的重量由孔管12a支承，但是線圈保持對(duì)齊并由支撐構(gòu)件410軸向保持。

支撐構(gòu)件410應(yīng)在其長(zhǎng)度的一些(如果不是全部)的長(zhǎng)度上是彎曲的，這在軸向方向上提供了附加的機(jī)械強(qiáng)度并抵抗屈曲。冷卻劑器皿中的各凹部158為相關(guān)聯(lián)的支撐構(gòu)件410創(chuàng)建了端部約束。由于支撐構(gòu)件410的軸向突出端部可以相對(duì)短，所以其可以是在機(jī)械上是強(qiáng)的，這進(jìn)而允許各端部線圈28用作用于下一軸向相鄰的支撐構(gòu)件410組的剛性端部約束。

相關(guān)線圈上的軸向力朝向磁體結(jié)構(gòu)的軸向中心線c-l積聚。在示例中，端部線圈28上的大約八十噸的軸向力和內(nèi)部線圈30b上的大約十五噸的軸向力累加在一起，使得九十五噸的力必須由將中心線圈30a與相鄰的內(nèi)部線圈30b連接的支撐結(jié)構(gòu)410支承。為了支撐這個(gè)合力，與諸如將端部線圈28與相鄰的內(nèi)部線圈30b連接的、提供在軸向外部位置的支撐構(gòu)件410相比，可以提供更多的將中心線圈30a與相鄰的內(nèi)部線圈30b連接的支撐構(gòu)件410。

圖18示出了本發(fā)明的內(nèi)部磁體組件20的另一實(shí)施例。該實(shí)施例類(lèi)似于圖14至圖15的實(shí)施例，其中支撐元件穿過(guò)形成在線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)的通道。線圈、通道和間隔件的構(gòu)造如參照?qǐng)D14至圖15描述的那樣，但是顯著區(qū)別在于線圈支撐桿430延伸穿過(guò)多個(gè)線圈的事實(shí)。在圖示實(shí)施例中，各線圈支撐桿430在冷卻劑器皿12的兩個(gè)端壁之間延伸。各線圈支撐桿430可以在其兩端處被焊接或以其他方式牢固地附接到冷卻劑器皿。在圖17中，支撐元件被結(jié)合到線圈中，使得難以將支撐元件焊接或以其他方式附接到冷卻劑器皿。要求精確定位到冷卻劑器皿中，并且令人滿意的，其使線圈與冷卻劑器皿很大程度地分離，并且因此避免了不希望的相互作用。支撐構(gòu)件410和線圈支撐桿430可以或者是固定的或者自由地在凹部158內(nèi)移動(dòng)。在圖18的實(shí)施例中，線圈在某種程度上在線圈支撐桿430上自由滑動(dòng)，所以即使支撐件被剛性地固定到冷卻劑器皿，也避免了線圈與冷卻劑器皿之間的不期望的相互作用。在某些實(shí)施例中，線圈支撐桿430可以在兩端處剛性地附接到冷卻劑器皿，以便也加強(qiáng)冷卻劑器皿并承受軸向線圈負(fù)載。

各線圈支撐桿430分別滑動(dòng)穿過(guò)多個(gè)線圈30a、30b、28，并且保持裝置根據(jù)情況裝配以將線圈保持在線圈支撐桿430上的正確位置。在與圖14至圖15中示出的布置類(lèi)似的布置中，提供了推力塊220以抵抗歸因于電磁效應(yīng)的軸向力而保持線圈，而諸如具有保持套筒234和保持銷(xiāo)236的保持銷(xiāo)230的保持器被提供，以將線圈保持在不需要抵抗電磁負(fù)載的位置中。由于中心線圈30a未受到任何軸向電磁力，所以?xún)H需要在兩側(cè)上由保持器保持，并且未提供任何承載推力塊。當(dāng)然，線圈可以設(shè)置有推力塊220，即使在機(jī)械上不必要并且保持器已充分的情況下。可以省略保持器，這依賴(lài)于當(dāng)操作中將線圈定位在相鄰于它們的推力塊220的正確位置中時(shí)在線圈上的軸向力。

圖19示出了可以在如圖18中圖示出的本發(fā)明的實(shí)施例中采用的線圈支撐桿430的示例。線圈支撐桿430是彎曲的，以匹配線圈繞組的曲率。線圈位置432被限定在線圈支撐桿上，并且可以沒(méi)有通孔。線圈支撐桿430可以涂覆有成本計(jì)算成避免線圈突然移動(dòng)的任何粘滑問(wèn)題的低摩擦表面，否則該可能引起失超?？梢栽卺槍?duì)推力塊220指定的位置中提供通孔434組，這些孔旨在允許保持銷(xiāo)240橫穿線圈支撐桿430以保持推力塊?？梢栽O(shè)置進(jìn)一步的通孔436用于保持器的安裝。

在組裝過(guò)程期間，內(nèi)線圈組件20的線圈28、30被對(duì)齊，并且使線圈支撐桿430穿過(guò)線圈中的對(duì)應(yīng)通道200，并且通過(guò)推力塊220和保持器的安裝，將線圈和線圈支撐桿430固定在其相對(duì)位置。

然后優(yōu)選地在構(gòu)造冷卻劑器皿時(shí)，通過(guò)焊接或以其他方式將線圈支撐桿430牢固附接到冷卻劑器皿的端壁，而將所得到的內(nèi)部磁體組件安裝到冷卻劑器皿中。這可以通過(guò)在冷卻劑的端壁中提供合適的凹部158來(lái)協(xié)助。

在諸如圖7至圖19所示的實(shí)施例中，張力支撐構(gòu)件110、210、310、410、430優(yōu)選地并且如圖示地位于線圈區(qū)域34、134之間，接近對(duì)應(yīng)的線圈的徑向中點(diǎn)。在諸如其中張力支撐構(gòu)件被粘合至線圈體積的圖7至圖13、圖17所示的實(shí)施例中，圖13中圖示出的徑向壓縮力將張力支撐構(gòu)件壓緊，降低了在張力支撐構(gòu)件的表面處的分層的風(fēng)險(xiǎn)。在其中張力支撐構(gòu)件可以粘合到線圈的徑向或軸向末端的可選的結(jié)構(gòu)中，剪切力將作用在張力支撐構(gòu)件的接口上，并且可能導(dǎo)致線圈與張力支撐構(gòu)件之間的粘合的分層和失效。

在所有實(shí)施例中，優(yōu)選的是，張力支撐構(gòu)件和用于張力支撐構(gòu)件的任何通道應(yīng)朝向?qū)?yīng)的線圈的徑向中點(diǎn)設(shè)置?？紤]到電線性能，這是相對(duì)穩(wěn)定的位置。這樣的定位的優(yōu)點(diǎn)在于，如果出現(xiàn)故障，例如歸因于在與線圈支撐構(gòu)件或用于線圈支撐構(gòu)件的通道的接口處的浸漬樹(shù)脂中形成的龜裂，則由此導(dǎo)致的失超的風(fēng)險(xiǎn)與在線圈的徑向內(nèi)部或外部末端附近的接口處形成的龜裂相比被降低，因?yàn)榫€圈的徑向內(nèi)部或外部末端附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于朝向?qū)?yīng)線圈的徑向中點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

因此在諸如圖7至圖19所示的實(shí)施例中，提供了具有張力支撐構(gòu)件的強(qiáng)的接口，使得不太可能發(fā)生粘合的龜裂或分層，并且在這樣的龜裂是歸因于在張力支撐構(gòu)件的位置處的朝向?qū)?yīng)線圈的徑向中點(diǎn)的減小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的情況下，由此導(dǎo)致的失超的風(fēng)險(xiǎn)被降低。

本發(fā)明因此提供了一種線圈安裝結(jié)構(gòu)的多個(gè)實(shí)施例，其中線圈安裝裝置包括與線圈的匝相鄰地嵌入線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)的特征。優(yōu)選地，嵌入樹(shù)脂浸漬超導(dǎo)線圈的結(jié)構(gòu)內(nèi)的特征位于線圈的匝的層之間。在某些實(shí)施例中，嵌入的特征包括可用于附接支撐元件的非線圈區(qū)域。這樣的實(shí)施例可以在其中線圈之間的支撐元件在使用時(shí)受壓的磁體系統(tǒng)中特別有用。在其他實(shí)施例中，嵌入的特征是張力支撐元件，其在匝的層之間被粘合到線圈的結(jié)構(gòu)中。該實(shí)施例可以在其中線圈在使用中受到軸向向外的電磁力的實(shí)施例中特別有用的。嵌入的拉伸支撐件的可選方案具有嵌入在線圈的結(jié)構(gòu)內(nèi)的通道，這些通道用于安裝設(shè)有推力塊以將線圈保持在適當(dāng)位置的張力支撐元件。這樣的實(shí)施例也可以在其中線圈在使用時(shí)受到軸向向外的電磁力的情況中特別有用。該實(shí)施例的變型具有安裝在共享線圈支撐桿上的多個(gè)線圈，共享的線圈支撐桿根據(jù)磁體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)靥峁┯型屏K。磁體組件可以由本發(fā)明的各種實(shí)施例的線圈構(gòu)造，根據(jù)它們的功能而定。張力支撐元件分別是軸向指向的，并且優(yōu)選地位于樹(shù)脂浸漬線圈結(jié)構(gòu)中的匝的層之間。