专利名称：一种磁共振超导磁体集成线圈及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁共振超导磁体集成线圈及其制作方法。
背景技术：
磁共振需要均匀和稳定的强磁场，因此，超导线圈需要精确的定位，这种定位常常通过线圈骨架来进行的。一种典型形式是，在支撑骨架上，通过精密定位加工出各个位置的线槽，这些线槽同时起到定位和从侧面支撑线圈的作用。
现有技术中的集成线圈是通过线槽来定位或支撑线圈，如图2所示，主线圈4绕制在有线槽主线圈骨架11上，屏蔽线圈3绕制在有线槽屏蔽线圈骨架12上，有线槽主线圈骨架11和有线槽屏蔽线圈骨架12通过连接板5装配在一起，然后焊接到低温容器6上。在绕线过程中，主线圈4和屏蔽线圈3是依靠各自线圈骨架上的线槽来定位，在磁体励磁之后，这些线圈依靠这些线槽来支撑以平衡所受到的电磁力。
由于线圈和线圈骨架是在室温下制作的，但通常在低温(比如4.2K)下工作，这种温差使得线圈和线圈骨架都产生较大的热收缩，通常线圈比不锈钢骨架作用大，因此，在液氦温区低温下，线圈会较紧地箍在线圈骨架。在励磁过程中，线圈不能自由移动(微小移动)和完全紧靠在线槽侧边上，使得线圈容易出现局部应力过大从而引起失超的发生。
集成线圈骨架是将线圈骨架和低温容器结合成一体化的形式，通常是由不锈钢制作。这种形式可以减小支撑骨架的厚度，使超导线圈的直径更小，离磁场中心更近，但这种集成形式的线槽的加工比较费时，加工成本较高。
本发明克服了现有技术中的线槽对于线圈产生局部应力过大引起失超现象、线圈在线圈骨架上移动等缺陷，提供一种新型的超导磁体集成线圈，改变线圈和支撑骨架之间的作用形式，避免使用加工成本较高的线槽，既降低成本，又减少磁体失超现象，增加磁体的稳定性。发明内容
本发明公开的一种磁共振超导磁体集成线圈，包括线圈、线圈骨架；所述线圈的内表面通过粘接材料固结在所述线圈骨架的外表面上。
其中，所述线圈骨架包括主线圈骨架、屏蔽线圈骨架；所述线圈包括屏蔽线圈、主线圈。
其中，所述线圈外表面上设置箍板。
其中，所述线圈骨架是无线槽线圈骨架或有线槽线圈骨架。
本发明中，有线槽线圈骨架是指其上开设线槽的线圈骨架，所述线槽用于放置线圈。无线槽线圈骨架是指其上不开设线槽的线圈骨架。
其中，所述粘接材料为环氧树脂。
进一步包括连接主线圈骨架和屏蔽线圈骨架的侧壁。
其中，屏蔽线圈骨架之间、或屏蔽线圈骨架与侧壁之间设置有连接板。
本发明还公开了一种磁共振超导磁体集成线圈的制作方法，包括如下步骤: 步骤一:绕制所述线圈，并灌注所述粘接材料； 步骤二:待所述粘接材料固化后，将绕制成的所述线圈放置于所述骨架上； 步骤三:通过所述粘接材料将所述线圈粘接在所述线圈骨架上。
本发明还公开了磁共振超导磁体集成线圈的另一种制作方法，包括如下步骤: 步骤一:直接在所述线圈骨架上绕制所述线圈； 步骤二:在所述线圈和所述线圈骨架上一体灌注所述粘接材料并固化。
集成线圈骨架是一种将线圈骨架和低温容器内壁结合成一体化的形式，通常由不锈钢材料制作，以尽量减小支撑骨架的厚度，使得超导线圈的直径可以做到更小，离磁场中心更近，在设计上可以节省超导线的使用，从而降低成本。这种成本节省在3T及以上磁体设计中可以体现更加充分。
本发明提供的磁共振超导磁体集成线圈包括一个或多个由超导线绕制而成的线圈，将超导线圈绕制在支撑骨架上，然后进行真空灌注粘结材料，再将集成线圈装配在低温容器中形成超导磁体系统。其有益效果包括:使磁体设计更加灵活，更多选择；显著降低集成线圈骨架的成本；显著降低磁体失超现象的出现；通过改变线圈和支撑骨架之间的作用形式，避免使用加工成本较高的线槽，既降低成本，又减少磁体失超现象，增加磁体的稳定性。
图1为本发明磁共振超导磁体集成线圈的剖面示意图。
图2为现有技术中磁共振超导磁体的集成线圈的剖面示意图。
图3为本发明磁共振超导磁体集成线圈的三维结构示意图。
图4为本发明磁共振超导磁体集成线圈中的箍板的示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
如图1-4所示，1-主线圈骨架、2-屏蔽线圈骨架、3-屏蔽线圈、4_主线圈、5_连接板、6-侧壁、7-箍板、11-有线槽主线圈骨架、12-有线槽屏蔽线圈骨架。
本发明磁共振超导磁体集成线圈包括线圈骨架、线圈，线圈设置在线圈骨架上，线圈的内表面通过环氧树脂固定粘接在线圈骨架的外表面上。本发明中，线圈的内表面是指环状线圈的在径向上靠近环状中心的表面，线圈的外表面是指环状线圈的在径向上远离环状中心的表面。同样，骨架的内表面是指环状骨架的在径向上靠近环状中心的表面，骨架的外表面是指环状骨架的在径向上远离环状中心的表面。
如图1、3所示，磁共振超导磁体集成线圈包括主线圈骨架1、屏蔽线圈骨架2、屏蔽线圈3、主线圈4。主线圈4绕制在主线圈骨架I上，主线圈4的内表面通过环氧树脂固结在主线圈骨架I的外表面上。屏蔽线圈3绕制在屏蔽线圈骨架2上，屏蔽线圈3的内表面通过环氧树脂固结在屏蔽线圈骨架2的外表面上。
如图1、3所示，侧壁6连接主线圈骨架I和屏蔽线圈骨架2。主线圈骨架1、屏蔽线圈骨架2、以及设置在两侧的侧壁6连接围成封闭空间形成一低温容器，内置低温液体，该封闭空间内的全部线圈浸润在低温环境中。
在屏蔽线圈骨架2之间可设置连接板5，也可以在屏蔽线圈骨架2和侧壁6之间设置连接板5。该连接板的形状结构数量等不受限制。多个连接板6之间可以间隔设置，如间隔60度、间隔120度，间隔距离不受限制。连接板5使线圈骨架2更牢固、结构稳定、避免变形。
本发明中，无线槽线圈骨架是指其上不开设线槽的线圈骨架，如图1所示的集成线圈中没有设置特定加工的线槽结构，主线圈骨架1、屏蔽线圈骨架2均为无线槽线圈骨架。主线圈骨架1、屏蔽线圈骨架2采用比线圈热缩系数小的非不锈钢材料制作。无线槽线圈骨架呈简单的管状结构，可显著节省骨架的加工费用。
另外，根据本发明的又一实施例，如图4所不，线圈外表面可以设置有箍板7。例如，在主线圈4的外表面上设置箍板7并将其固定在主线圈骨架I上，同样，在屏蔽线圈3的外表面上设置箍板7将其固定在屏蔽线圈骨架2上。箍板7可设置一层或数层。箍板具有较大热收缩作用，在低温下可以从外表面将线圈箍紧，有利于减小线圈内部的应力，增强线圈和线圈骨架之间的固结作用。
进一步地，还可同时利用环氧树脂粘结和箍板7的共同作用将线圈固定在线圈骨架上。
当线圈和线圈骨架的温度下降至液氦温区，线圈会紧箍在线圈骨架上，加上粘结材料的粘结作用，在励磁过程中，线圈和线圈骨架之间不会发生相对移动。
本发明可根据不同技术要求与性能参数决定制作不同的集成线圈。例如，在一个集成线圈中，屏蔽线圈骨架和主线圈骨架可以全部是无线槽骨架，也可以是有线槽骨架和无线槽骨架的组合。例如，在一集成线圈中，其中的主线圈骨架采用本发明以粘接方式制成的无线槽主线圈骨架4，而屏蔽线圈骨架采用现有技术的有线槽屏蔽线圈骨架12。反之，也可以主线圈骨架和主线圈采用传统线槽形式11，而屏蔽线圈和屏蔽线圈骨架采用本发明以粘接方式制成的一体化无线槽骨架和线圈形式。
本发明中，有线槽线圈骨架是指其上开设有可放置线圈的线槽的线圈骨架。
制作磁共振超导磁体集成线圈的一种方法是在线圈和线圈骨架之间添加粘接材料进行粘接。即，通过使用辅助工具来绕制主线圈4并灌注环氧树脂；待环氧树脂固化后，拆除辅助工具，将已经绕制成的主线圈4放置在主线圈骨架I的外表面上。然后在主线圈4和主线圈骨架I之间的粘接位置处添加粘接材料，例如添加数层较薄的GRP环氧树脂层压材料，从而将主线圈4的内表面通过环氧树脂粘接固定在主线圈骨架I的外表面上。同样地，屏蔽线圈3以粘接方式固定在屏蔽线圈骨架2上。这样可以优化应力分布和增加线圈和骨架之间的绝缘性能。
辅助工具是可拆卸并可重复使用的工具，用于绕制和定位线圈。
通过环氧树脂进行粘连固结的方式，使线圈与线圈骨架可完全地固结在一起，减少因线圈移动带来的磁体失超现象。线圈没有受到来自侧边的压力，因此减少由于侧边局部不平或局部粘连而导致的应力集中失超现象。
制作磁共振超导磁体集成线圈的另一种方法是将线圈和线圈骨架一体灌注粘接材料并一体固化。即，使用辅助工具，先将主线圈4绕在主线圈骨架I的外表面上，然后直接用环氧树脂进行一体灌注并一体固化。待冷却固结后拆除侧边上的辅助工具，此时，主线圈4的内表面已经由环氧树脂一体固结在主线圈骨架I的外表面上。同样地，屏蔽线圈3由环氧树脂一体灌注并一体固化在屏蔽线圈骨架2上。
权利要求
1.一种磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，包括线圈、线圈骨架；所述线圈的内表面通过粘接材料固定于所述线圈骨架的外表面上。
2.如权利要求1所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，所述线圈骨架包括主线圈骨架(I)、屏蔽线圈骨架(2);所述线圈包括屏蔽线圈(3)、主线圈(4);所述主线圈骨架(I)支撑主线圈(4)，所述屏蔽线圈骨架(2)支撑所述屏蔽线圈(3)。
3.如权利要求1所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，所述线圈外表面上设置箍板(7)。
4.如权利要求1所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，所述线圈骨架是无线槽线圈骨架或有线槽线圈骨架。
5.如权利要求1所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，所述粘接材料为环氧树脂。
6.如权利要求2所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，进一步包括，连接主线圈骨架(I)和屏蔽线圈骨架(2)的侧壁(6)。
7.如权利要求2所述的磁共振超导磁体集成线圈，其特征在于，所述屏蔽线圈骨架(2)之间或屏蔽线圈骨架(2)与侧壁(6)之间设置有连接板(5)。
8.—种如权利要求1磁共振超导磁体集成线圈的制作方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:绕制所述线圈，并灌注所述粘接材料； 步骤二:待所述粘接材料固化后，将绕制成的所述线圈放置于所述线圈骨架上； 步骤三:通过所述粘接材料将所述线圈粘接在所述线圈骨架上。
9.一种如权利要求1磁共振超导磁体集成线圈的制作方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:直接在所述线圈骨架上绕制所述线圈； 步骤二:在所述线圈和所述线圈骨架上一体灌注所述粘接材料并固化。
全文摘要
本发明公开了一种磁共振超导磁体集成线圈，包括线圈、线圈骨架；所述线圈的内表面通过粘接材料固结在所述线圈骨架的外表面上。本发明还公开了一种磁共振超导磁体集成线圈的制作方法。本发明改进现有技术中用线槽固定线圈的方式，避免使用加工成本较高的线槽，既降低成本，又减少磁体失超现象，增加磁体的稳定性。
文档编号H01F6/06GK103187139SQ201110445950
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者张强 申请人:上海联影医疗科技有限公司