用于导体的滤波器和具有滤波器的系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于导体的滤波器，其包括用于被动地导出在所述滤波器的运行中在导体中产生的热量的线圈体，本实用新型涉及一种系统，所述系统包括这种用于磁共振设备的梯度线圈单元的导体的滤波器。

背景技术：

磁共振成像基于由磁共振设备产生的电磁交变场(HF场)和其与大多 1.5Tesla或者3Tesla的静态磁场的交互作用。为了不削弱磁共振设备的功能性，磁共振设备通常处于独立分开的、HF屏蔽空间中，所述空间优选被HF 屏蔽件包围，HF屏蔽件尤其可以将所产生的场相对于外部影响屏蔽并且防止由磁共振设备产生的电磁场在HF屏蔽空间外部扩散。处于HF屏蔽空间中的构件受到特殊的要求，以使其运行不被磁共振设备的运行削弱和其运行不削弱磁共振设备的运行。HF屏蔽件尤其设计用于屏蔽带有在氢质子的拉莫尔频率范围中的频率的HF场、尤其带有至少1MHz频率的HF场。对于改进磁共振成像优选屏蔽整个HF场。

磁共振设备的控制和尤其对于在磁共振成像中的位置编码所需的梯度线圈单元的控制通常根据控制单元和借助功率放大器进行，所述功率放大器通常布置在HF屏蔽空间外部。尤其地，与梯度线圈单元相连的功率放大器产生直至1200A，带有在100Hz至10kHz之间的范围中的频率的电流。该电流借助电导体导向梯度线圈单元，使得需要在梯度线圈单元和功率放大器之间穿过HF屏蔽件的电连接。为了维持HF屏蔽件的屏蔽的作用，电导体的过滤是需要的，滤波器同时不削弱在梯度线圈单元和功率放大器之间的电导体的功能性。

滤波器的效率可以根据滤波器可以向梯度线圈单元传递的功率测量。该功率例如可以通过使用带有低欧姆电阻的线的线圈和/或带有大直径的线和/ 或大的线圈提升。滤波器的这种效率提升是与滤波器增大和成本升高相关联的。同样可以通过把在滤波器的运行中产生的热量经主动冷却排出的方式升高滤波器的功率。然而为此需要耗费的监视和维护，使得通过滤波器的运行产生高成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种用于导体的特别有效和低成本的滤波器。所述技术问题通过独立权利要求的特征解决。有利的设计方案记载在从属权利要求中。

按照本实用新型的滤波器包括线圈体，导体的第一部分螺旋形地布置在线圈体上并且线圈体这样地构造，即线圈体被动地导出在滤波器的运行中在导体中产生的热量。

所述导体通常是电导体，其构造用于允许电的流通。所述导体通常把能量源与消耗器相连。导体的第一部分是导体的部段。导体的第一部分是螺旋形地设计的，使得导体的第一部分可以包围柱体。通过导体的第一部分的螺旋形的结构，导体的第一部分可以作为滤波器、尤其作为频率滤波器起作用。在此，该螺旋形的结构的几何和/或空间的扩展通常确定被过滤的频率的范围和/或滤波器的通带。

线圈体通常这样地构造，即导体的第一部分可以布置在线圈体上和/或导体的第一部分在滤波器的运行中也稳定在其位置上。线圈体通常用于维持和 /或稳定导体的第一部分的形状和/或几何，甚至是在滤波器的运行中。线圈体的基本形状通常与柱体一致。导体的第一部分可以布置在线圈体的表面上。在此，线圈体这样地设计，即导体的第一部分可以被被动地冷却。尤其在滤波器的运行中在导体的第一部分中会产生例如会损坏滤波器的热量，前提是该热量未被导出、即输出。热量的被动的导出通常特点是，该导出可以没有电装置和/或没有机械装置地进行。作为例子，自然发生的空气循环可以把产生的热量被动地导出、即被动地冷却滤波器。

导体的与导体的第一部分不一致的剩余部分可以作为相对于滤波器的电引入和/或电引出起作用。滤波器也可以包括至少两个线圈体，导体的第一部分螺旋形地布置在至少两个线圈体上。

按照本实用新型的滤波器的优点在于，由于产生的热量的被动的导出，滤波器的功率被提高和/或在功率保持不变的情况下滤波器可以被设计得在空间上更紧凑。附加地必要时可以取消需要监视和/或维护的主动冷却，由此使得按照本实用新型的滤波器在制造中和在运行中可以更廉价和/或更可靠。

所述滤波器的实施方式规定，线圈体为了导体的第一部分的被动冷却而骨架形地设计。线圈体的骨架形的设计的特点尤其是，由线圈体包括的区域通常由线圈体填充至最大50％、优选至最大30％、特别优选至最大15％。导体的第一部分的螺旋形的布置体通常布置在由线圈体包括的区域之外在线圈体的外部的表面上。

线圈体的骨架形的设计通常减小线圈体向导体的第一部分上的电容式影响，以此可以使得滤波器的功能性提高和/或滤波器更精确地起作用。此外，通过线圈体的骨架形的设计可以改进被动的冷却，因为例如空气也可以在自然的循环的范围内穿透线圈体并且因而可以改进地导出热量。通过线圈体的这种设计可以相较于作为实心体的线圈体把效率、尤其滤波器的最大功率增加一倍。附加地，通过骨架形的设计通常减少了线圈体的重量和对于线圈体所需的材料。

备选地，在效率保持不变的情况下按照该实施方式的滤波器可以设计得更小。以此可以使得滤波器更紧凑地设计。骨架形的线圈体可以借助注塑方法制造。滤波器以此可以低成本地制造和/或容易安装。尤其地，在骨架形的线圈体的结构尺寸减小的情况下可以借助3D打印制造线圈体，这例如在滤波器的件数低的情况下也是低成本的。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体具有空心区域。该空心区域优选这样地设计，即冷却介质、例如空气可以在该空心区域中循环。骨架形的线圈体通常具有空心区域。这可以提高被动冷却的效率并且以此提高滤波器的效率。

滤波器的实施方式规定，线圈体在导体的第一部分的最大30％的表面上接触导体的第一部分。不接触线圈体的表面的导体的第一部分可以被冷却介质自由地绕流。因为在滤波器的运行中尤其在导体的第一部分上产生通常需要导出的热量，所以导体的第一部分的自由的围绕流是特别有利的。该实施方式实现低成本和有效的被动冷却。

所述滤波器的一种实施方式规定，线圈体这样地设计，即在导体的第一部分中导体的横截面在两个点处接触线圈体。线圈体可以这样地设计，即在导体的第一部分中在导体的至少一个纵向位置上所述导体与线圈体在两个点处接触。导体的第一部分因此在至少一个纵向位置上在两个部位上贴靠在线圈体上。以此可以低成本地改进导体的第一部分的被动的冷却。

所述滤波器的一种实施方式规定，线圈体具有连接条，导体的第一部分贴靠在连接条的外表面上。该连接条造成线圈体的表面的点式和/或局部的升高，导体的第一部分布置在线圈体的该表面处。导体的第一部分以此优选地贴靠在至少一个连接条上，因而仅在局部和/或点式接触线圈体，以此可以低成本地改进导体的第一部分的被动冷却。连接条还可以这样地布置，即导体的第一部分可以固持在固定的位置上。

滤波器的一种实施方式规定，导体的第一部分在一匝中在最多15个支承位置上、优选在最多10个支承位置上具有相对于线圈体的接触。该支承位置实现导体的第一部分匝线圈体上固定的定位，其中，同时实现有效的被动冷却。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体是实心体。若线圈体是实心体，则被线圈体包围的区域被线圈体充满。该实施方式尤其在线圈体适于本身将在滤波器的运行中产生的热量导出时是有利的。这种线圈体还是特别牢固的。

所述滤波器的一种实施方式规定，线圈体这样地成形，即导体的第一部分的表面的至少50％是与线圈体接触的。尤其当线圈体适于本身将在滤波器的运行中产生的热量导出时有利的是，增大在导体的第一部分和线圈体之间的接触面。以此可以改进被动的冷却、尤其被动的热量导出。在此，线圈体的形状可以这样地选择，即线圈体尽可能好地包围导体的第一部分。以此可以改进在导体的第一部分和线圈体之间的导热能力并且因而改进被动冷却。该实施方式优选地与形式为实心体的线圈体结合。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体为了导体的第一部分的被动冷却而具有至少10W/m/K、优选至少15W/m/K，特别优选至少20W/m/K的导热能力。线圈体的这种高的导热能力能够使在滤波器的运行中产生的热量从导体的第一部分有效地导出，尤其当在导体的第一部分和线圈体之间的接触面选择得尽可能大时。在滤波器的效率保持不变的情况下，滤波器的结构尺寸减小并且线圈体的结构尺寸以此减小，使得线圈体可以由更少的材料制成。这可以实现成本节省，该成本节省例如可以投入用于带有这种高导热能力的材料。此外，这种线圈体不仅能通过注塑方法制造而且也能借助3D打印制造，以此使得滤波器可以低成本地制成。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体具有至少10¹⁰(Ωmm²)/m的电阻率。这种线圈体因此是几乎不导电的。由此，在导体、尤其也在导体的第一部分中实现电流流通，并且线圈体尤其在与导体的第一部分大面积接触的情况下也可以特别好地稳定导体的第一部分。还可以取消导体的第一部分的绝缘，由此可以低成本和牢固地制造滤波器。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体包括氧化铝。氧化铝是不导电的并且具有至少15W/m/K的导热能力，由此使得包括氧化铝的线圈体特别适合于导出在滤波器运行中产生的热量。优选地，线圈体以实心体的形式设计和 /或在线圈体和导体的第一部分之间的接触面选择得尽可能大。以此可以特别好地进行滤波器的被动冷却。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体包括塑料。塑料也是不导电的并且可以具有例如10W/m/K的导热能力，由此可以特别好地进行滤波器的被动冷却。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体具有最大15(As)/(Vm)、优选最大 9(As)/(Vm)的电导率。以此可以限制在线圈体和电导体的第一部分之间的电的交互作用，由此可以使得滤波器特别精确地起作用。

滤波器的一种实施方式规定，在导体的第一部分和线圈体之间的接触位置和/或接触面用能导热的漆覆盖。这种漆、例如浸渍漆可以提升热量从导体的第一部分经线圈体的导出。优选地，其与在线圈体和导体的第一部分之间的尽可能大的接触面相结合。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体耐热至至少80℃。这种线圈体是特别耐用的并且实现滤波器的高功率、尤其高效率。尤其地，以此可以提升滤波器的使用寿命。以此也可以减少对于滤波器运行所需的冷却。

滤波器的一种实施方式规定，线圈体包括PEEK(聚醚醚酮)和/或特氟龙 (聚四氟乙烯)和/或有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)。这些材料例如可以用于线圈体的特别耐热的实施方式。以此可以使得线圈体耐热地和低成本地制成。

所述滤波器的一种实施方式规定，滤波器包括壳体单元并且线圈体和导体的第一部分被壳体单元包围。壳体单元优选这样地包围滤波器的其他部件，即所述其他部件通过壳体单元相对于环境屏蔽。因此例如可以保证，壳体单元内升高的温度不具有对环境的消极作用。

滤波器的一种实施方式规定，壳体单元的外表面在滤波器的运行中具有 55℃的最高温度。若滤波器这样地设计，那么在线圈体由耐热的材料制成并且在滤波器的运行中能达到超过60℃的温度时也不会有源于滤波器的对人员的危险。

滤波器的一种实施方式规定，滤波器仅被动地冷却。滤波器的所述实施方式实现滤波器的被动冷却的效率的这样的提升，即可以完全取消主动的冷却。对于主动冷却所需的监视和/或所需的构件因而可以对成本有利地避免。

此外，本实用新型涉及一种系统，其包括磁共振设备的梯度线圈单元、梯度控制单元、被HF屏蔽件包围的HF屏蔽空间和用于导体的按照本实用新型的滤波器，其中，梯度线圈单元布置在HF屏蔽空间内并且梯度控制单元布置在HF屏蔽空间外，所述导体把梯度线圈单元与梯度控制单元相连并且滤波器集成在HF屏蔽件中。所述系统包括线圈体，导体的第一部分螺旋形地布置在线圈体上并且线圈体这样地构造，即线圈体在滤波器的运行中被动地导出在导体中产生的热量。所述系统的优点基本与按照本实用新型的滤波器的上文详述的优点一致。在此提到的特征、优点或者备选的实施方式同样也可以向其他要求保护的内容上转移并且反之亦然。

附图说明

本实用新型的其他优点、特征和细节从下面所说明的实施例以及根据附图得出。

附图中：

图1示出按照本实用新型的滤波器的第一实施方式的横截面，

图2示出按照本实用新型的滤波器的第二实施方式的横截面，

图3示出骨架形线圈体的示意图；

图4示出按照本实用新型的滤波器的第三实施方式的示意图，

图5示出按照本实用新型的滤波器的第四实施方式的横截面，

图6示出按照本实用新型的滤波器的第五实施方式的示意图，

图7示出按照本实用新型的系统的示意图。

具体实施方式

图1示出按照本实用新型的滤波器15的第一实施方式的横截面，所述滤波器包括线圈体16，导体17的第一部分螺旋形地布置在线圈体16上并且线圈体16这样地构造，即线圈体被动地导出在滤波器15的运行中在导体17 中产生的热量。在此，线圈体16为了导体17的第一部分的被动冷却而骨架形地设计并且具有空心区域19。线圈体16在导体17的第一部分的最大30％的表面上接触导体17的第一部分。尤其地，线圈体16这样地设计，即在导体的第一部分中导体17的横截面在两个点处接触线圈体16。为此，线圈体 16这样地设计，即线圈体16具有凸出部36a-36e，导体17可以布置在所述凸出部36a-36e上，使得例如圆的导体17在横截面中分别与凸出部36a-36e 的两个凸出部具有接触位置。凸出部36a-36e优选这样地设计，即介质、例如空气可以在凸出部36a-36e之间循环。滤波器15仅仅被动地冷却。

图2示出按照本实用新型的滤波器15的第二实施方式的横截面，其包括线圈体16，导体17的第一部分螺旋形地布置在线圈体16上。在第二实施方式中，导体17的第一部分导入在线圈体16中设置的槽37a-37d中，使得导体17可以很好地固持在原位。该线圈体16也具有空心区域19。

图3示出骨架形线圈体16的示意图。该骨架形的线圈体16具有空心区域19并且可以作为按照本实用新型的滤波器15的部件使用。空心区域19 被纵梁41、在所示情况中被十个纵梁包围。每个纵梁都配设槽37a-37c，导体17可以螺旋形围绕线圈体16地布置在所述槽37a-37c上。在槽37a-37c 的每个槽中，导体17都具有相对于线圈体16的接触，使得槽呈现为支承位置。在导线17围绕线圈体16的每匝中，线圈体16都具有优选最多15个支承位置、特别优选最多十个支承位置。支承位置的数量在此通常与线圈体16 的纵梁41的数量一致。

图4示出按照本实用新型的滤波器15的第三实施方式的示意图，线圈体16是骨架形的并且在此实施例中具有四个纵梁。每个纵梁41都具有至少一个连接条21，所述连接条21包括两个凸出部36a、36b。导体17可以在两个凸出部36a、36b上和/或在两个凸出部36a、36b之间导引，使得导体 17在线圈体16上具有小的贴靠面和/或可以很好地固持在原位。导体17因而贴靠在连接条21的外表面上。

图5示出按照本实用新型的滤波器15的第四实施方式的横截面，按照该实施方式线圈体15是实心体。滤波器15具有槽37a-37d，导体17可以螺旋形围绕线圈体16地布置在所述槽37a-37d中。此外，线圈体16这样地成形，即导体17的第一部分的表面的至少50％是与线圈体16接触的。为此，线圈体16为了导体17的第一部分的被动冷却而具有至少10W/m/K、优选至少15W/m/K、特别优选至少20W/m/K的导热能力。为此，线圈体16例如可以包括氧化铝和/或塑料。优选地，线圈体16是不导电的和/或具有至少 10¹⁰(Ωmm²)/m的电阻率。线圈体16具有最大15(As)/(Vm)、优选最大 9(As)/(Vm)的电导率。导体17的第一部分与线圈体16接触的部位、尤其槽 37a-37d优选利用能导热的漆被覆盖。

图6示出按照本实用新型的滤波器15的第五实施方式的示意图，按照该实施方式滤波器15包括壳体单元18，其中，线圈体16和导体17的第一部分被壳体单元18包围。线圈体16通常包括PEEK和/或特氟龙和/或有机玻璃，和/或在至少80℃条件下是耐热的。壳体单元18的外表面在滤波器15 的运行中具有55℃的最大温度。

图7示出按照本实用新型的系统51的示意图。所述系统51包括磁共振设备11的梯度线圈单元14、梯度控制单元28、被HF屏蔽件32包围的HF 屏蔽空间34和用于导体17的滤波器15，所述导体17把梯度线圈单元14 与梯度控制单元28相连。梯度线圈单元14用于成像期间的位置编码。梯度线圈单元14借助梯度控制单元28被控制。为此，梯度控制单元28通常包括功率放大器，通过功率放大器产生和/或加强和/或确定对于磁共振成像所需的电流。梯度线圈单元14布置在HF屏蔽空间34内，所述HF屏蔽空间 34通过HF屏蔽件32封闭。梯度控制单元28布置在HF屏蔽空间34外。用于导体17的滤波器15集成在HF屏蔽件32中。HF屏蔽件32尤其设计用于把HF屏蔽空间34相对于HF场屏蔽。滤波器15设计用于在导体17穿透HF屏蔽件32的位置上也维持HF屏蔽功能。磁共振设备11包括梯度线圈单元14和梯度控制单元28，并且因而部分地布置在HF屏蔽空间34内。

磁共振设备11包括用于产生强的和尤其恒定的主磁场30的主磁体10。此外，磁共振设备11具有高频天线单元20和高频天线控制单元29，在所示情况中高频天线单元20构造为固定地集成在磁共振设备11中的体线圈，高频天线控制单元29用于激励极化，所述极化在由主磁体10产生的主磁场30 中设置。高频天线单元20被高频天线控制单元29启动并且发射高频率的高频脉冲。高频天线单元20与高频天线控制单元29通过第二导体171相连。为了控制主磁体17、梯度控制单元28和高频天线控制单元29，磁共振设备 11具有控制单元24。控制单元24集中控制磁共振设备11，例如MR控制序列的执行。磁共振设备11的布置在HF屏蔽件32内的部分与控制单元24 通过第三导体172相连。

控制单元24和高频天线控制单元29布置在HF屏蔽空间34外，相反的是高频天线单元20和主磁体10布置在HF屏蔽空间34内。第二导体171 和第三导体172在这样的位置上穿透HF屏蔽件32，HF屏蔽件32在该位置上具有滤波器板33。滤波器板33设计用于在该位置上也维持HF屏蔽作用。滤波器板33在此集成在HF屏蔽件32中。滤波器15也可以集成在滤波器板 33中。

此外，磁共振设备11具有用于容纳患者12的筒形的患者容纳区域。患者12可以借助磁共振设备11的患者支承装置13向患者容纳区域中移动。控制单元24可以包括梯度控制单元18和/或高频天线控制单元29。所示磁共振设备11当然可以包括另外的、磁共振设备11一般具有的组件。此外，磁共振设备11的通常运行方式对本领域驾驶人员是已知的，因此省掉了另外的组件的详细说明。

虽然通过优选实施例进一步详细地示出和说明了本实用新型，但是本实用新型并不被公开的示例所限制，本领域技术人员可以由此导出其他的变型设计而不离开本实用新型的保护范围。