專利名稱：一種磁共振超導磁體集成線圈及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振超導磁體集成線圈及其制作方法。
背景技術(shù)：
磁共振需要均勻和穩(wěn)定的強磁場，因此，超導線圈需要精確的定位，這種定位常常通過線圈骨架來進行的。一種典型形式是，在支撐骨架上，通過精密定位加工出各個位置的線槽，這些線槽同時起到定位和從側(cè)面支撐線圈的作用。
現(xiàn)有技術(shù)中的集成線圈是通過線槽來定位或支撐線圈，如圖2所示，主線圈4繞制在有線槽主線圈骨架11上，屏蔽線圈3繞制在有線槽屏蔽線圈骨架12上，有線槽主線圈骨架11和有線槽屏蔽線圈骨架12通過連接板5裝配在一起，然后焊接到低溫容器6上。在繞線過程中，主線圈4和屏蔽線圈3是依靠各自線圈骨架上的線槽來定位，在磁體勵磁之后，這些線圈依靠這些線槽來支撐以平衡所受到的電磁力。
由于線圈和線圈骨架是在室溫下制作的，但通常在低溫(比如4.2K)下工作，這種溫差使得線圈和線圈骨架都產(chǎn)生較大的熱收縮，通常線圈比不銹鋼骨架作用大，因此，在液氦溫區(qū)低溫下，線圈會較緊地箍在線圈骨架。在勵磁過程中，線圈不能自由移動(微小移動)和完全緊靠在線槽側(cè)邊上，使得線圈容易出現(xiàn)局部應力過大從而引起失超的發(fā)生。
集成線圈骨架是將線圈骨架和低溫容器結(jié)合成一體化的形式，通常是由不銹鋼制作。這種形式可以減小支撐骨架的厚度，使超導線圈的直徑更小，離磁場中心更近，但這種集成形式的線槽的加工比較費時，加工成本較高。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的線槽對于線圈產(chǎn)生局部應力過大引起失超現(xiàn)象、線圈在線圈骨架上移動等缺陷，提供一種新型的超導磁體集成線圈，改變線圈和支撐骨架之間的作用形式，避免使用加工成本較高的線槽，既降低成本，又減少磁體失超現(xiàn)象，增加磁體的穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的一種磁共振超導磁體集成線圈，包括線圈、線圈骨架；所述線圈的內(nèi)表面通過粘接材料固結(jié)在所述線圈骨架的外表面上。
其中，所述線圈骨架包括主線圈骨架、屏蔽線圈骨架；所述線圈包括屏蔽線圈、主線圈。
其中，所述線圈外表面上設(shè)置箍板。
其中，所述線圈骨架是無線槽線圈骨架或有線槽線圈骨架。
本發(fā)明中，有線槽線圈骨架是指其上開設(shè)線槽的線圈骨架，所述線槽用于放置線圈。無線槽線圈骨架是指其上不開設(shè)線槽的線圈骨架。
其中，所述粘接材料為環(huán)氧樹脂。
進一步包括連接主線圈骨架和屏蔽線圈骨架的側(cè)壁。
其中，屏蔽線圈骨架之間、或屏蔽線圈骨架與側(cè)壁之間設(shè)置有連接板。
本發(fā)明還公開了一種磁共振超導磁體集成線圈的制作方法，包括如下步驟: 步驟一:繞制所述線圈，并灌注所述粘接材料； 步驟二:待所述粘接材料固化后，將繞制成的所述線圈放置于所述骨架上； 步驟三:通過所述粘接材料將所述線圈粘接在所述線圈骨架上。
本發(fā)明還公開了磁共振超導磁體集成線圈的另一種制作方法，包括如下步驟: 步驟一:直接在所述線圈骨架上繞制所述線圈； 步驟二:在所述線圈和所述線圈骨架上一體灌注所述粘接材料并固化。
集成線圈骨架是一種將線圈骨架和低溫容器內(nèi)壁結(jié)合成一體化的形式，通常由不銹鋼材料制作，以盡量減小支撐骨架的厚度，使得超導線圈的直徑可以做到更小，離磁場中心更近，在設(shè)計上可以節(jié)省超導線的使用，從而降低成本。這種成本節(jié)省在3T及以上磁體設(shè)計中可以體現(xiàn)更加充分。
本發(fā)明提供的磁共振超導磁體集成線圈包括一個或多個由超導線繞制而成的線圈，將超導線圈繞制在支撐骨架上，然后進行真空灌注粘結(jié)材料，再將集成線圈裝配在低溫容器中形成超導磁體系統(tǒng)。其有益效果包括:使磁體設(shè)計更加靈活，更多選擇；顯著降低集成線圈骨架的成本；顯著降低磁體失超現(xiàn)象的出現(xiàn)；通過改變線圈和支撐骨架之間的作用形式，避免使用加工成本較高的線槽，既降低成本，又減少磁體失超現(xiàn)象，增加磁體的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明磁共振超導磁體集成線圈的剖面示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中磁共振超導磁體的集成線圈的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明磁共振超導磁體集成線圈的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明磁共振超導磁體集成線圈中的箍板的示意圖。
具體實施方式
結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的保護內(nèi)容不局限于以下實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護范圍。
如圖1-4所示，1-主線圈骨架、2-屏蔽線圈骨架、3-屏蔽線圈、4_主線圈、5_連接板、6-側(cè)壁、7-箍板、11-有線槽主線圈骨架、12-有線槽屏蔽線圈骨架。
本發(fā)明磁共振超導磁體集成線圈包括線圈骨架、線圈，線圈設(shè)置在線圈骨架上，線圈的內(nèi)表面通過環(huán)氧樹脂固定粘接在線圈骨架的外表面上。本發(fā)明中，線圈的內(nèi)表面是指環(huán)狀線圈的在徑向上靠近環(huán)狀中心的表面，線圈的外表面是指環(huán)狀線圈的在徑向上遠離環(huán)狀中心的表面。同樣，骨架的內(nèi)表面是指環(huán)狀骨架的在徑向上靠近環(huán)狀中心的表面，骨架的外表面是指環(huán)狀骨架的在徑向上遠離環(huán)狀中心的表面。
如圖1、3所示，磁共振超導磁體集成線圈包括主線圈骨架1、屏蔽線圈骨架2、屏蔽線圈3、主線圈4。主線圈4繞制在主線圈骨架I上，主線圈4的內(nèi)表面通過環(huán)氧樹脂固結(jié)在主線圈骨架I的外表面上。屏蔽線圈3繞制在屏蔽線圈骨架2上，屏蔽線圈3的內(nèi)表面通過環(huán)氧樹脂固結(jié)在屏蔽線圈骨架2的外表面上。
如圖1、3所示，側(cè)壁6連接主線圈骨架I和屏蔽線圈骨架2。主線圈骨架1、屏蔽線圈骨架2、以及設(shè)置在兩側(cè)的側(cè)壁6連接圍成封閉空間形成一低溫容器，內(nèi)置低溫液體，該封閉空間內(nèi)的全部線圈浸潤在低溫環(huán)境中。
在屏蔽線圈骨架2之間可設(shè)置連接板5，也可以在屏蔽線圈骨架2和側(cè)壁6之間設(shè)置連接板5。該連接板的形狀結(jié)構(gòu)數(shù)量等不受限制。多個連接板6之間可以間隔設(shè)置，如間隔60度、間隔120度，間隔距離不受限制。連接板5使線圈骨架2更牢固、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、避免變形。
本發(fā)明中，無線槽線圈骨架是指其上不開設(shè)線槽的線圈骨架，如圖1所示的集成線圈中沒有設(shè)置特定加工的線槽結(jié)構(gòu)，主線圈骨架1、屏蔽線圈骨架2均為無線槽線圈骨架。主線圈骨架1、屏蔽線圈骨架2采用比線圈熱縮系數(shù)小的非不銹鋼材料制作。無線槽線圈骨架呈簡單的管狀結(jié)構(gòu)，可顯著節(jié)省骨架的加工費用。
另外，根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，如圖4所不，線圈外表面可以設(shè)置有箍板7。例如，在主線圈4的外表面上設(shè)置箍板7并將其固定在主線圈骨架I上，同樣，在屏蔽線圈3的外表面上設(shè)置箍板7將其固定在屏蔽線圈骨架2上。箍板7可設(shè)置一層或數(shù)層。箍板具有較大熱收縮作用，在低溫下可以從外表面將線圈箍緊，有利于減小線圈內(nèi)部的應力，增強線圈和線圈骨架之間的固結(jié)作用。
進一步地，還可同時利用環(huán)氧樹脂粘結(jié)和箍板7的共同作用將線圈固定在線圈骨架上。
當線圈和線圈骨架的溫度下降至液氦溫區(qū)，線圈會緊箍在線圈骨架上，加上粘結(jié)材料的粘結(jié)作用，在勵磁過程中，線圈和線圈骨架之間不會發(fā)生相對移動。
本發(fā)明可根據(jù)不同技術(shù)要求與性能參數(shù)決定制作不同的集成線圈。例如，在一個集成線圈中，屏蔽線圈骨架和主線圈骨架可以全部是無線槽骨架，也可以是有線槽骨架和無線槽骨架的組合。例如，在一集成線圈中，其中的主線圈骨架采用本發(fā)明以粘接方式制成的無線槽主線圈骨架4，而屏蔽線圈骨架采用現(xiàn)有技術(shù)的有線槽屏蔽線圈骨架12。反之，也可以主線圈骨架和主線圈采用傳統(tǒng)線槽形式11，而屏蔽線圈和屏蔽線圈骨架采用本發(fā)明以粘接方式制成的一體化無線槽骨架和線圈形式。
本發(fā)明中，有線槽線圈骨架是指其上開設(shè)有可放置線圈的線槽的線圈骨架。
制作磁共振超導磁體集成線圈的一種方法是在線圈和線圈骨架之間添加粘接材料進行粘接。即，通過使用輔助工具來繞制主線圈4并灌注環(huán)氧樹脂；待環(huán)氧樹脂固化后，拆除輔助工具，將已經(jīng)繞制成的主線圈4放置在主線圈骨架I的外表面上。然后在主線圈4和主線圈骨架I之間的粘接位置處添加粘接材料，例如添加數(shù)層較薄的GRP環(huán)氧樹脂層壓材料，從而將主線圈4的內(nèi)表面通過環(huán)氧樹脂粘接固定在主線圈骨架I的外表面上。同樣地，屏蔽線圈3以粘接方式固定在屏蔽線圈骨架2上。這樣可以優(yōu)化應力分布和增加線圈和骨架之間的絕緣性能。
輔助工具是可拆卸并可重復使用的工具，用于繞制和定位線圈。
通過環(huán)氧樹脂進行粘連固結(jié)的方式，使線圈與線圈骨架可完全地固結(jié)在一起，減少因線圈移動帶來的磁體失超現(xiàn)象。線圈沒有受到來自側(cè)邊的壓力，因此減少由于側(cè)邊局部不平或局部粘連而導致的應力集中失超現(xiàn)象。
制作磁共振超導磁體集成線圈的另一種方法是將線圈和線圈骨架一體灌注粘接材料并一體固化。即，使用輔助工具，先將主線圈4繞在主線圈骨架I的外表面上，然后直接用環(huán)氧樹脂進行一體灌注并一體固化。待冷卻固結(jié)后拆除側(cè)邊上的輔助工具，此時，主線圈4的內(nèi)表面已經(jīng)由環(huán)氧樹脂一體固結(jié)在主線圈骨架I的外表面上。同樣地，屏蔽線圈3由環(huán)氧樹脂一體灌注并一體固化在屏蔽線圈骨架2上。
權(quán)利要求
1.一種磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，包括線圈、線圈骨架；所述線圈的內(nèi)表面通過粘接材料固定于所述線圈骨架的外表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，所述線圈骨架包括主線圈骨架(I)、屏蔽線圈骨架(2);所述線圈包括屏蔽線圈(3)、主線圈(4);所述主線圈骨架(I)支撐主線圈(4)，所述屏蔽線圈骨架(2)支撐所述屏蔽線圈(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，所述線圈外表面上設(shè)置箍板(7)。
4.如權(quán)利要求1所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，所述線圈骨架是無線槽線圈骨架或有線槽線圈骨架。
5.如權(quán)利要求1所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，所述粘接材料為環(huán)氧樹脂。
6.如權(quán)利要求2所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，進一步包括，連接主線圈骨架(I)和屏蔽線圈骨架(2)的側(cè)壁(6)。
7.如權(quán)利要求2所述的磁共振超導磁體集成線圈，其特征在于，所述屏蔽線圈骨架(2)之間或屏蔽線圈骨架(2)與側(cè)壁(6)之間設(shè)置有連接板(5)。
8.—種如權(quán)利要求1磁共振超導磁體集成線圈的制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:繞制所述線圈，并灌注所述粘接材料； 步驟二:待所述粘接材料固化后，將繞制成的所述線圈放置于所述線圈骨架上； 步驟三:通過所述粘接材料將所述線圈粘接在所述線圈骨架上。
9.一種如權(quán)利要求1磁共振超導磁體集成線圈的制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:直接在所述線圈骨架上繞制所述線圈； 步驟二:在所述線圈和所述線圈骨架上一體灌注所述粘接材料并固化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁共振超導磁體集成線圈，包括線圈、線圈骨架；所述線圈的內(nèi)表面通過粘接材料固結(jié)在所述線圈骨架的外表面上。本發(fā)明還公開了一種磁共振超導磁體集成線圈的制作方法。本發(fā)明改進現(xiàn)有技術(shù)中用線槽固定線圈的方式，避免使用加工成本較高的線槽，既降低成本，又減少磁體失超現(xiàn)象，增加磁體的穩(wěn)定性。
文檔編號H01F6/06GK103187139SQ201110445950
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張強 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司