[发明专利]改进的磁性线圈架

说明书

技术领域

本发明涉及用于超导磁体的线圈架(former)，其通常被用在诸如磁共振成像(MRI)扫描仪的医学扫描设备中。

背景技术

超导磁体是具有如下材料制成的线圈的电磁体：当该材料被冷却至某个(临界)温度之下时，该材料进入超导状态。

在MRI扫描仪工作期间，磁体通常处于低于5K的温度，并且由于用不同材料形成的部件的收缩率的差别而出现问题。

特别地，所述线圈通常被缠绕在线圈架上的槽中，所述槽具有垂直于磁体的轴线的平行直边和与该轴线平行的轴颈(底座)。当该组件被冷却时，不同的收缩率致使线圈架离开线圈，从而使后者可自由移动。

因此，当线圈被通电压时，该线圈能够进入较低能量状态。如果(由于摩擦引起的)能量损失是足够的，则启动淬火。当超导体的区域由于局部加热变成电阻性时，淬火发生。电流经过该电阻性区域产生更多的热，其增加了电阻区域等等，并且最后线圈中的所有能量都作为热和振动而被损失。

此外，这种移动的自由意味着线圈可在重力作用下下降，使得线圈不再与磁体组件共轴(即线圈“离开中心”)。通常的MRI磁体具有被布置来提供均匀的磁场的八个线圈。这种离开中心(以及线圈的相对轴向位置的变化)对磁场均匀性具有不利影响。

发明内容

根据本发明，磁性线圈架包括在所附权利要求1中阐明的特征。

附图说明

通过非限制性例子，本发明现在将参考下列特征被说明，其中：

图1示出了现有技术的超导磁性线圈和线圈架在非冷却状态下的完整的截面图；

图2示出了现有技术的超导磁性线圈和线圈架在冷却状态下的完整的截面图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的超导线圈和线圈架在非冷却状态下的完整的截面图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的超导线圈和线圈架在冷却状态下的完整的截面图；

图5和6示出了根据本发明的各种可替换的实施例的超导线圈的线圈架的完整的截面图。

具体实施方式

参考图1，现有技术的超导磁体包括至少一个含有多匝被缠绕在线圈架2上的超导材料的线圈1。通常的用于线圈和线圈架2的材料分别是NbTi线和铝合金，并且线圈被置于树脂中。尽管只有一个线圈被示出，通常的超导磁体(诸如存在于医疗成像设备中的超导磁体)包括多个这样的线圈。

线圈1位于线圈架2上的槽中，该槽通过壁3a和3b以及轴颈4来限定。线圈以磁体的轴线5为中心。轴颈4包括圆柱面，与磁体的轴线共轴并且在其轴线长度上具有恒定的半径。通俗地可被说成轴颈与轴线5平行。轴线5与壁3a、3b垂直。

在工作期间，磁力趋于相对所述壁之一拉线圈。这个壁被称为止推面(thrust face)，并且在图中用3a标明。线圈1与止推面3a之间的摩擦是当线圈通电时产生的特定热源。

参考图2，当超导磁体被冷却到其正常工作温度时，组件收缩，但是由于针对不同材料的不同的热膨胀系数，各种部件收缩到不同程度。

此外，线圈1的径向收缩被超导材料的热特性主导，而线圈1的轴向收缩更多地取决于树脂的热特性。这意味着：线圈在轴向上比线圈架收缩到更大的程度，但在径向上，线圈比线圈架收缩到更小的程度。因此，线圈1不再紧密地被夹持，并且在止推面3a的方向上被拉，其趋于在线圈1与壁3b之间留下空隙6。线圈1也趋于下降，从而在线圈1的下半部与线圈架2之间留下空隙7，即线圈不再以磁体的轴线为中心。

这些线圈移动引起了如前面说明的来自线圈的能量损失和对磁场的不利影响。

参考图3，根据本发明的一个实施例的线圈架2包括至少一个具有壁3a和3b的槽，所述壁3a和3b包括内部的截头圆锥形表面，就是说线圈1被保持每个面对应于部分圆锥体(平锥头体)的内表面的两个面之间。

参考图4，当根据本发明的线圈1和线圈架2被冷却到正常工作温度时，线圈在径向上比线圈架收缩到更小的程度，但在轴向上，线圈比线圈架收缩到更大的程度。线圈架的收缩导致每个槽中的壁3a、3b轴向地(一起更靠近)和径向地(朝向磁体的轴线)移动，使得尽管出现空隙7，线圈仍然被保持。

线圈架和线圈的尺寸以及偏移的角度(每个面的±)被最有用地选择，以致线圈被保持与磁体共轴，即线圈在冷却时并不离开中心。

参考图5，示出了本发明的实施例，其中止推面3a与磁体的轴线5垂直，并且只有一个面3b偏离法线。这个实施例更好地促进了当磁体通电时在止推面3a与线圈1之间看到的相对移动。其被用于以下情形：通过收缩的线圈架2来保持线圈1较不重要，但是收缩时的空隙的出现仍然被减少。