[發明專利]用于在超導磁體中支撐結構的線圈連接

有效

• 申請號: 201810290284.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108695037B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: J·諾伊斯
• 申請（專利權）人: 西門子醫療有限公司
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;G01R33/3815
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;杜波

本發明涉及用于在超導磁體中支撐結構的線圈連接。一種柱形超導磁體線圈結構(10)包括線圈(100)和間隔件(102)，線圈(100)和間隔件(102)在接頭(106)處結合在一起以形成自支撐結構。提供了一層附加材料(110)，其覆蓋接頭(106)并延伸到間隔件(102)和線圈(100)的相鄰區域上。

技術領域

本發明提供例如用于磁共振成像(MRI)系統中的柱形超導磁體線圈結構。這樣的磁體必須被冷卻到所用超導線的轉變溫度以下，這需要將超導磁體線圈結構放置在低溫恒溫器中，以將其與環境溫度隔離。

背景技術

圖1示出了包括制冷劑容器12的低溫恒溫器的示例性常規布置。超導磁體包括制冷劑容器12內的線圈結構10，制冷劑容器12本身保持在外真空室(OVC)14內。在制冷劑容器12與外真空室14之間的真空空間中提供有一個或多個熱輻射屏蔽件16。在一些已知的布置中，致冷器17被安裝在位于轉臺18中的致冷器套15中，并朝向低溫恒溫器那側，轉臺18是為此目的而設置的。備選地，致冷器17可以位于入口轉臺19內，該入口轉臺19保持入口頸部(通氣管)20被安裝在低溫恒溫器的頂部處。致冷器17提供主動致冷以冷卻制冷劑容器12內的制冷劑氣體，在一些布置中，通過將制冷劑氣體冷凝成液體來實現。致冷器17也可以用于冷卻輻射屏蔽件16。如圖1所示，致冷器17可以是兩級致冷器。第一冷卻級被熱鏈接到輻射屏蔽件16，并提供到第一溫度(通常在80-100K的區域內)的冷卻。第二冷卻級提供制冷劑氣體到低得多的溫度(通常在4-10K的區域內)的冷卻。本發明提供了諸如如上所述的超導磁體線圈結構10，其可以被放置在制冷劑容器12內或通過其他手段進行冷卻。

在常規超導磁體結構的示例中，多個線圈被纏繞到腔體中，該腔體被限定在柱形成型件(例如由鋁制成)的徑向外表面。然后用熱固性樹脂浸漬線圈。

多個超導線圈因此通過摩擦界面由成型件所支撐。摩擦界面是引起淬火的原因，并且可以通過將超導線圈直接接合到支撐結構來消除這些摩擦界面。可以在所謂“串聯結合(serially bonded)”磁體布置中找到這樣的布置，諸如例如在WO2016020205 A1中所描述的。在這樣的布置中，線圈通過間隔件接合以將線圈保持在期望的軸向間隔和軸向對齊上。線圈和間隔件被結合在一起以形成自支撐結構。圖2示意性地示出了可以應用本發明的串聯結合線圈組件的半橫截面。該結構關于軸線A-A旋轉對稱。

這種解決方案的問題在于，超導線圈100與相鄰支撐結構102之間的每個接頭是復雜的，并且需要特別注意以確保接合不被損壞，因為損壞的接頭可能導致MRI磁體的性能降低。本發明實現了以成本高效的方式管理在每個接頭處可能產生的應力集中。

摩擦界面已經發展為包含許多不同材料以減少線圈與支撐結構之間的摩擦，其目的是減少淬火。這樣的發展已經取得了一些好處，但是由于線圈與支撐結構之間的界面處的摩擦能量釋放，許多磁體仍然出現淬火。

為了減少線圈與支撐結構之間的相對移動，線圈和支撐結構的熱收縮可以被緊密匹配。然而，由于環向應變，磁體的通電將引起相對線圈膨脹，并且將導致摩擦能量的釋放。線圈可以在高張力下被纏繞和/或利用高強度線被過緊纏繞，以減少環向膨脹。

在超導磁體內，有時會在線圈之間或線圈與支撐結構之間創建大的電壓差，例如在淬火的情況下。為了保護線圈免受損壞，可以優選地使得線圈電絕緣。本發明提供了對此的解決方案。

發明內容

本發明提供了一種超導磁體線圈結構，其解決上述常規結構的一些缺點。

本發明尤其是針對所謂“串聯結合”構造的超導線圈組件。在這樣的布置中，線圈通過間隔件被接合以使得線圈保持在期望的軸向間隔和軸向對齊上。線圈和間隔件被結合在一起以形成自支撐結構。

本發明相應地提供了如所附權利要求中限定的結構和方法。

附圖說明