CN115113118A - 磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法。该超导匀场线圈包括：绕线筒，所述绕线筒具有鞍形的绕线槽组，所述绕线槽组包括多个层层套设的绕线槽，各所述绕线槽呈封闭状；超导线，设置于所述绕线槽中。通过将超导线固定在绕线筒的绕线槽中，简化超导线的绕制过程，直接将超导线固定在绕线槽中即可实现超导匀场线圈的制作，而且，超导线绕制时无需进行弯折，直接放置于绕线槽中即可，操作方便，便于超导匀场线圈的制作；同时还能保证超导线在工作时产生均匀的主磁场，保证磁共振设备的使用性能，进而保证成像结果的准确性。

Description

磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法

技术领域

本发明涉及医用成像设备技术领域，特别是涉及一种磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法。

背景技术

超导主磁体的磁场强度和均匀度是衡量其性能的重要指标，进而保证磁共振设备的使用性能。而超导主磁体的磁场强度和均匀度则和超导线在绕线筒上的绕制方式相关。通常，超导主磁体的超导线绕制时，主要是先将超导线粘贴在平面尺寸的载体上，再铺在绕线筒上。

采用此种方式绕制时，需要先通过工装等定位件将超导线按照预定的轨迹固定在平面尺寸的载体上，然后，再将平面尺寸的载体固定在绕线筒；而且，超导线固定在载体上，需要将超导线弯折呈预定的轨迹才能在固定在载体上。超导线的此种方式操作繁琐，不便于线圈的绕制。

发明内容

基于此，有必要针对目前线圈绕制繁琐的问题，提供一种便于绕制的磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法。

一种超导匀场线圈，包括：

绕线筒，所述绕线筒具有鞍形的绕线槽组，所述绕线槽组包括多个层层套设的绕线槽，各所述绕线槽呈封闭状；

超导线，设置于所述绕线槽中。

在其中一个实施例中，每个所述绕线槽具有出线口，所述出线口与外侧的所述绕线槽连通。

不少于一根所述超导线分别绕设于各绕线槽中。

在其中一个实施例中，所述绕线筒具有多组所述绕线槽组，多组所述绕线槽组规律地设置于所述绕线筒上。

在其中一个实施例中，所述超导匀场线圈还包括绝缘部件，所述绝缘部件铺设于所述绕线槽的内壁。

在其中一个实施例中，所述超导匀场线圈还包括束缚部，所述束缚部套设于所述绕线筒的外侧，以将所述超导线固定于所述绕线槽中。

一种超导匀场线圈的制作方法，包括如下步骤：

根据主磁场的分布计算绕线筒上的绕线槽组分布；

根据所述绕线槽组分布在所述绕线筒上加工所述绕线槽组；

将一根超导线或多根超导线绕制成线束安装于所述绕线槽中。

在其中一个实施例中，所述根据主磁场的分布计算绕线槽组分布的步骤包括：

根据所述主磁场的分布计算所述绕线筒的电流密度的分布；

将所述电流密度离散化得到线束轨迹分布。

根据所述线束轨迹分布确定所述绕线槽组分布。

在其中一个实施例中，所述在所述绕线筒上加工所述绕线槽组的步骤包括：

提供一圆筒，并对所述圆筒表面精加工；

在所述圆筒表面刻蚀形成所述绕线槽组。

在其中一个实施例中，所述绕线槽组包括多个绕线槽，多个所述绕线槽层层套设；所述将多根超导线绕制成的线束安装于所述绕线槽中的步骤包括：

对所述线束进行分段定形；

将分段定形后的线束装进绕线槽，且使用固定装置将所述分段定形后的线束固定于绕线槽中。

一种磁共振设备，包括低温保持器以及超导匀场线圈，所述超导匀场线圈安装于所述低温保持器中；

所述超导匀场线圈包括：

绕线筒，所述绕线筒具有鞍形的绕线槽组，所述绕线槽组包括多个层层套设的绕线槽，各所述绕线槽呈封闭状；

超导线，设置于所述绕线槽中。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的磁共振设备、超导匀场线圈及其制作方法，绕线筒上设置鞍形的绕线槽组，绕线槽组具有多个层层套设的绕线槽，每个绕线槽用于安装超导线。通过将超导线固定在绕线筒的绕线槽中，有效的解决目前超导线绕制过程繁琐的问题，简化超导线的绕制过程，直接将超导线固定在绕线槽中即可实现超导匀场线圈的制作，而且，超导线绕制时无需进行弯折，直接放置于绕线槽中即可，操作方便，便于超导匀场线圈的制作；同时还能保证超导线在工作时产生均匀的主磁场，保证磁共振设备的使用性能，进而保证成像结果的准确性。

附图说明

图1A为本申请一实施例的磁共振系统结构示意图；

图1B为本申请一实施例的超导匀场线圈的剖视图；

图2为图1B所示的超导匀场线圈中绕线筒的立体图；

图3为与图2中的绕线筒相对应的超导线；

图4为图2所示的绕线槽组的平面展开图；

图5为图1B所示的超导匀场线圈中绕线槽处的局部放大图；

图6为磁共振设备的电流密度分布图；

图7为图2所示的超导匀场线圈电流方向的示意图；

图8为本申请一实施例的绕线支架示意图。

其中：

C、磁共振设备；100、超导匀场线圈；110、绕线筒；111、绕线槽组；1111、绕线槽；1112、出线口；120、超导线；130、绝缘部件；140、束缚部；200、超导磁体；210、低温保持器；211、制冷机；212、外容器；213、中间屏蔽层；214、内容器；220、主磁体；221、主线圈骨架；222、主线圈；223、屏蔽线圈骨架；224、屏蔽线圈；300、梯度线圈；400、固定组件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为解决现有技术中匀场线圈的设置导致检测空间减小的问题，本申请提出一种超导磁体组件，该超导磁体组件可包括：低温保持器、主磁体和匀场线圈。低温保持器可环绕形成检测空间，检测对象可供检测对象进入，低温容器同时具有容纳主磁体和匀场线圈的容纳空间，且容纳空间与检测空间通过低温保持其的壳体相隔离。低温保持器内的容纳空间可容纳低温冷却介质，用于对设置在低温保持器内的主磁体、匀场线圈等进行冷却。主磁体可包括主线圈和用于支撑主线圈的主线圈骨架，且主磁体用于形成主磁场。匀场线圈包括多个鞍形线圈，且每个鞍形线圈可由导电体按照设定轨迹环绕形成，能够同时对主磁体产生的主磁场进行一阶匀场、二阶匀场以及更高阶匀场，改善成像区域中主磁场的均匀性。鞍形线圈设置在容纳空间内，且鞍形线圈可临近主磁体设置，如设置在主磁体的外侧或内侧。在一个实施例中，鞍形线圈设置在主磁体的外侧而非设在主磁体/低温保持器环绕形成的检测孔径内，从而避免匀场线圈的设置导致检测孔径的显著缩短问题。

匀场线圈所包含的鞍形线圈可由铜、铝等导电体形成，也可由超导材料形成的超导线组成。示例性的，形成超导线的超导材料可以选择铌、铊、铜氧超导体、铁基超导体、硼化镁超导体、镧、锶等中的一种或多种的组合。参见图1A至图5，本申请一实施例提供的匀场线圈为由超导线组成的超导匀场线圈100，其应用在对应的磁共振设备C。该超导匀场线圈100应用于磁共振设备中，用于产生均匀的磁场，以对患者的病灶位置进行成像，保证成像结果准确。可以理解的，超导匀场线圈100的磁场的均匀性会影响磁共振设备的使用性能，进而影响磁共振设备的成像效果的准确性。

考虑到如果将超导匀场线圈的超导线铺粘贴在平面尺寸的载体上，再整体固定到绕线筒上。此种形式形成线圈的过程较为繁琐。为此，本申请提供一种新型的超导匀场线圈100，该超导匀场线圈100可以保证产生磁场的均匀性，提高磁共振设备的使用性能的同时，简化制作过程，便于成型。以下详细介绍超导匀场线圈100的具体结构。

磁共振设备C可包括超导磁体200、梯度线圈300、射频线圈等。参见图1A，超导磁体200包括：低温保持器210和设置在低温保持器内部的主磁体220。低温保持器210沿其轴向开设有轴向通孔以在低温保持器210内形成环形容腔，轴向通孔用于容纳梯度线圈300，环形容腔用于容纳主磁体220，使得低温保持器210、梯度线圈300、主磁体220三者同轴心装配并固定形成整体结构。

主磁体220包括主线圈222和用于支撑主线圈222的主线圈骨架221。为了实现主磁体220的超导，低温保持器210上还设置制冷机211，制冷机211具有温度很低的制冷极(也可称之为冷头)，低温保持器210内可容纳有冷却介质，制冷机211的制冷极向低温保持器210以热传递的方式与冷却介质进行热量交换，从而间接冷却主磁体220。其中，低温介质为液氦。或者，在低温保持器210与制冷机211的制冷极之间也可设置热传导件，通过热传导件实现两者之间的热量交换。

低温保持器210为多层容器结构，低温保持器210包括外容器212、内容器214及中间屏蔽层213。外容器采用钢材制成，优选碳钢或不锈钢制成。外容器212包括沿其径向方向由中心向外侧分别设置的第一外筒和第一内筒，第一外筒和第一内筒均为中空的圆柱形结构，第一内筒的内侧所包围的空间为检测空间，在第一外筒的两端分别设置有封头，封头分别连接于第一内筒和第一外筒，以对其进行封堵。采用这种设置，外容器的第一内筒的内部空间形成上述轴向通孔，在第一内筒、第一外筒及第一封头之间形成环形容腔。

进一步地，在环形容腔内设置有内容器214，内容器包括沿其径向方向由中心向内侧分别设置的第二内筒和第二外筒，第二内筒和第二外筒均为中空的圆柱形结构，在第二内筒的两端分别设置有第二封头，第二封头为环形结构，第二封头分别连接于第二内筒和第二外筒，以分别对其进行封堵。

在外容器和内容器之间设置有中间屏蔽层213，中间屏蔽层包括沿其径向方向由中心向内侧分别设置的第三内筒和第三外筒，第三内筒和第三外筒均为中空的圆柱形结构，在第三内筒的两端分别设置有第三封头，第三封头为环形结构，第三封头分别连接于第三内筒和第三外筒，以分别对其进行封堵。

进一步地，在内容器214的内部空间即为容纳空间，设置有主磁体220，主磁体220包括主线圈222和固定该主线圈222的主线圈骨架221。可以理解的是，主线圈骨架221上开设有线圈槽，线圈槽用于容纳并固定主线圈222。

超导磁体组件还包括屏蔽线圈和用于支撑屏蔽线圈的屏蔽线圈骨架，其中，屏蔽线圈骨架设置在主线圈骨架的外侧。

在此实施例中，屏蔽线圈224固定并支撑在屏蔽线圈骨架223上。屏蔽线圈骨架223和主线圈骨架221均为环形结构，屏蔽线圈骨架223、主线圈骨架221与内容器214的轴线重合。可选地，屏蔽线圈骨架223的径向尺寸大于主线圈骨架221的径向尺寸，即：屏蔽线圈骨架223设置在主线圈骨架221的外侧。

在主线圈骨架221和屏蔽线圈骨架223之间可设置一个或多个绕线支架，绕线支架上可开设绕线槽，一个或多个鞍形线圈设置在所述绕线槽中。绕线支架可设置为套设在主线圈222外侧的绕线筒，绕线筒上设置多个鞍形线圈。当然，绕线支架也可设置为非筒状结构。在其他实施例中，绕线支架可包括主线圈222上部、下部的两个半筒，上下两个半筒可相互配合环绕在主线圈222外侧。

在一个实施例中，在主线圈骨架221和屏蔽线圈骨架223之间的空间内设置有超导匀场线圈100，该超导匀场线圈100用于形成辅助磁场。超导匀场线圈100可包括第一超导匀场线圈和第二超导匀场线圈，第一超导匀场线圈临近主线圈设置，第二超导匀场线圈布置在第一超导匀场线圈的外侧。第一超导匀场线圈所包含的主线圈的密度大于第二超导匀场线圈所包含的主线圈的密度。

可以理解的，本申请实施例中仅示例性给出超导匀场线圈的排布方式和结构，对于超导匀场线圈100的设置数量、种类不作具体限制，具体根据主磁场的分布确定。例如，超导匀场线圈100可设置为由内而外依次环绕内骨架分布的第一鞍形超导匀场线圈、第二鞍形超导匀场线圈和第三鞍形匀场线圈等。还例如，超导匀场线圈100可设置为由内而外依次分布的螺线管匀场线圈、第一鞍形超导匀场线圈、第二鞍形超导匀场线圈和第三鞍形匀场线圈等。不同的超导匀场线圈可分别设置在同一支撑结构上，也可设置在不同的支撑结构上。在一个实施例中，第一鞍形超导匀场线圈和第二鞍形超导匀场线圈可同时设置在一个支撑结构(绕线筒110)上。例如，在绕线筒110的内侧设置第一鞍形超导匀场线圈，在绕线筒110的外侧设置第二鞍形超导匀场线圈，在磁共振设备C的装配过程中，一次组装完成，提高安装效率。

参见图1B至图4，在一实施例中，超导匀场线圈100包括绕线筒110以及超导线120。绕线筒110具有鞍形的绕线槽组111，绕线槽组111包括多个层层套设的绕线槽1111，各绕线槽1111呈封闭状。超导线120设置于绕线槽1111中。

绕线筒110为超导匀场线圈100的支撑主体，用于支撑超导线120，以保证超导线120工作时可以在绕线筒110的周侧产生辅助磁场，保证使用性能。绕线筒110呈中空的筒形设置，绕线筒110的中空部分对应磁共振设备的磁体孔设置。超导线120绕设于绕线筒110的外侧，超导线120通电时可以产生辅助磁场，该辅助磁场与超导磁体形成的主磁场可叠加形成均匀的磁场分布。

具体的，绕线筒110上开设有绕线槽组111，绕线槽组111用于实现超导线120的布设。可以理解的，绕线筒110的外周面上开设凹槽，该凹槽即为绕线槽组111，超导线120位于绕线槽组111中，这样，超导线120不会外露，可以保证超导线120的使用性能，避免超导线120脱离绕线筒110，保证使用性能。

绕线槽组111包括多个绕线槽1111，多个绕线槽1111层层套设(由中心向外扩散依次扩散)。每个绕线槽1111中均设置超导线120。而且，相邻的绕线槽1111之间存在间距，避免相邻的超导线120之间发生干扰。绕线槽1111可呈封闭状设置。这样，超导线120通电后，超导线120的周侧都可以产生的磁场，保证磁场的均匀性。示例性地，本实施例中，绕线槽1111的数量为五个，当然，在本申请的其他实施方式中，绕线槽1111的数量还可为两个、三个、甚至更多个等等。

在其他实施例中，相邻两个绕线槽相连通，由多条超导线绕制成的线束可依次环绕中心的绕线槽，通过相邻的绕线槽的连通空间进入下一个绕线槽，如此连续沿着绕线槽的轨迹固定线束，形成鞍形线圈。

而且，绕线槽组111呈鞍形设置，且绕线槽组111的布线轨迹采用Harmonic(谐函数)表达式计算：

其中，

为主磁场，

和

为一阶项，对应鞍形匀场线圈的匀场分量；

对应螺线管匀场线圈的匀场分量；

和

等为二阶项，对应鞍形匀场线圈的匀场分量。

目前的超导匀场线,主要是

等环形线圈，单纯的环形线圈会影响磁场的均匀性，为此，本申请的超导匀场线圈100中绕线槽组111的布局形状采用Harmonic表达式计算，

等鞍形匀场线圈的分量，消除

等。其中，

和

分别代表谐函数中的两个一阶项，同理，

和

和

分别代表谐函数中的四个二阶项，

和

分别代表谐函数中的六个三阶项。依次类推，但是阶数越高，对主磁场影响越小，并且成本越高。所以，主磁场对应谐函数中的0阶项，其余阶均会影响主磁场的均匀性，需要尽可能消除。基于此，制作了一阶及以上的谐函数项的匀场线圈用于消除这些项。在此实施例中，对应谐函数的低阶项的超导匀场线圈临近主线圈设置，对应谐函数的高阶项的超导匀场线圈远离主线圈设置。更具体的，请继续参考图1A，第一超导匀场线圈对应谐函数中的1阶项

或

第二超导匀场线圈可对应谐函数中的2阶项

和

和

中的一者或多者，第一超导匀场线圈绕线筒与第二超导匀场线圈设置在不同的绕线筒110上。这样，绕线槽组111的布线轨迹为鞍形，使得各个绕线槽1111的形状均为圆周不对称的封闭结构，提高超导匀场线圈100的磁场均匀性。

本申请的超导匀场线圈100，通过将超导线120固定在绕线筒110的绕线槽1111中，有效的解决目前超导线绕制过程繁琐的问题，简化超导线120的绕制过程，直接将超导线120固定在绕线槽1111中即可实现超导匀场线圈100的制作，而且，超导线120绕制时无需进行弯折，直接放置于绕线槽1111中即可，操作方便，便于超导匀场线圈100的制作；同时还能保证超导线120在工作时产生均匀的主磁场，保证磁共振设备的使用性能，进而保证成像结果的准确性。

可选地，绕线筒110采用无磁或弱磁材料制成。进一步地，绕线筒110由不锈钢、铝合金、铜或环氧树脂等材料制成。可选地，绕线筒110可以采用铸造或卷板等方式制造成型。

在一实施例中，绕线槽1111采用五轴加工设备成型。可以理解的，因绕线槽1111采用Harmonic表达式计算，使得绕线槽1111的布线轨迹为不对称的封闭结构，此种结构加工方式较为困难，因此，通过五轴加工设备实现。具体的，将绕线槽1111的布线轨迹输入到五轴加工设置中，通过五轴加工设置在绕线筒110的外周加工绕线槽1111。

请继续参考图1，第一鞍形超导匀场线圈和第二鞍形超导匀场线圈分别设置在不同的支撑结构(绕线筒110)上，且两个支撑结构之间存在间隙。在磁共振设备C的装配过程中，可首先在一个绕线筒110背向主磁体220的一面开设绕线槽1111，第一鞍形超导匀场线圈设置在绕线槽1111中形成第一组合，该第一组合临近主线圈并与主磁体220之间存在间隙；在前述一个绕线筒110的外侧设置另一个绕线筒110，并在该另一个绕线筒110的外周开设绕线槽1111，第二鞍形超导匀场线圈设置在绕线槽1111中形成第二组合。在此实施例中，第一组合结构与主磁体220之间的间隙可流入冷却介质，使得主磁体220不因超导匀场线圈的设置而影响冷却效率；第一鞍形超导匀场线圈和第二鞍形超导匀场线圈通过绕线筒110间隔开，避免工作产生的热量相互影响，而且两个绕线筒110之间存在间隙，供冷却介质流入以冷却第一鞍形超导匀场线圈。参见图2，在一实施例中，每个绕线槽1111具有出线口1112，出线口1112与外侧的绕线槽1111连通，最外侧绕线槽1111的出线口1112贯通绕线筒110的端部设置。一根超导线120分别绕设于各绕线槽1111中。绕线槽组111为套圈式的结构，内层的绕线槽1111通过出线口1112与外层的绕线槽1111连通，最外层的绕线槽1111沿轴向方向连通到绕线筒110的端部，最外侧的出线口1112用于将超导线120引至外部。

绕线筒110绕制超导线120时，每个绕线槽组111采用一根超导线120进行绕制，而且，每个绕线槽1111采用一根超导线120绕制。示例性地，将超导线120在最内侧用一根超导线120绕制n匝(n≥1)。将超导线120的端部放置在靠近出线口1112的绕线槽1111处，超导线120在最内侧的绕线槽1111绕制完成后，从出线口1112进入到下一绕线槽1111中绕制n匝，以此类推，将超导线120在该组绕线槽组111的各绕线槽1111中绕制完成后，将超导线120引至外部。

在另一实施例中，可以首先将多条超导线120绕制成线束，将线束由最内至外部沿着绕线槽1111绕制n匝(n≥1)，并将线束的端部放置在靠近出线口1112的绕线槽1111处。进一步的，该线束可与另一绕制鞍形线圈的线束串联连接。

进一步，请参见图2，绕线筒110的同一圆周层上，布置有四个匀场线圈，该四个超导匀场线圈可分别独立供电。或者，相对于绕线筒110的轴向方向对称的两个超导匀场线圈处于中心的电流引线接头串联连接，以实现对两个超导匀场线圈的同时供电。

可选地，各绕线槽组111中超导线120电流大小相同，至少两个绕线槽111中超导线120的电流方向相同。示例性地，每个绕线槽组111中的电流相同，相邻两个绕线槽组111的电流方向相反，如图7所示，箭头表示匀场线圈中电流的方向。在绕线筒110的同一层，对称分布有四个鞍形超导匀场线圈，其中，相对于绕线筒110的轴线对阵的鞍形超导匀场线圈，其对应的流经电流方向相反，且电流大小相同；相对于绕线筒110的中心对阵的鞍形超导匀场线圈，其对应的流经电流方向同样相反，且电流大小相同。

当每个绕线槽组111采用一根超导线120进行绕制时，可以方便超导匀场线圈100的控制，简化控制步骤，便于使用。

可选地，出线口1112的槽深等于绕线槽1111的槽深。这样可以保证超导线120在出线口1112以及绕线槽1111中的径向尺寸相一致，避免绕制的超导线120露出，保证使用性能。

在一实施例中，各绕线槽1111独立设置，每个绕线槽1111容纳一个超导线120。也就是说，各个绕线槽1111之间彼此不连通相互独立设置，每个绕线槽1111为一个独立的通道，使用根超导线120绕制完成。绕制时，将一根超导线120在其中一个绕线槽1111中绕制n匝。然后再将另一根超导线120在另一绕线槽1111中绕制n匝，依次类推，直至所有的绕线槽1111均绕制完成。

请继续参考附图5，在一个绕线槽1111容纳多条超导线120，多条超导线120形成超导线束，且相邻超导线120之间绝缘设置。如此设置，可减少绕线筒110上开设绕线槽1111的数量，提高匀场效率。

当每个绕线槽1111中分别设置一根超导线120时，各个超导线120的端部分别引至外部，以实现对超导匀场线圈100的控制。而且，在实际控制过程中，各个绕线槽1111中的超导线120可以根据实际需求输入相应的电流，以调整磁场的强度。

当然，在本申请的其他实施方式中，可以部分绕线槽1111相互独立，可部分绕线槽1111通过出线口1112连通。值得说明的是，此种实施方式可以通过上述两种绕线方式实现，其原理实质相同，在此不一一赘述。

在一实施例中，绕线筒110具有多组绕线槽组111，多组绕线槽组111对称设置于绕线筒110。示例性地，绕线槽组111的数量为四个，四个绕线槽组111对称设置于绕线筒110的外周。其中两个绕线槽组111沿绕线筒110的轴向方向并排设置，另外两个绕线槽组111关于绕线筒110的中轴线关于其中两个绕线槽组111对称设置。

参见图1和图5，在一实施例中，绕线槽1111为对称结构。对称的绕线槽1111可以保证绕线的均匀性，保证超导线120均匀的绕制在绕线槽1111中。值得说明的是，绕线槽1111的形状原则上不受限制，只要为两侧对称的形状即可。可选地，绕线槽1111的形状呈正方形、长方形、圆弧形、直线拼接形、曲线拼接形、直线与曲线拼接形或者燕尾槽等。

参见图1和图5，在一实施例中，超导匀场线圈100还包括绝缘部件130，绝缘部件130铺设于绕线槽1111的内壁，用于隔绝超导线120与绕线筒110。可以理解的，绕线槽1111的内部需要做绝缘处理，避免超导线120与绕线槽1111的内壁直接接触。为此，在绕线槽1111的内部铺设绝缘部件130，通过绝缘部件130分隔超导线120与绕线筒110。

可选地，绝缘部件130通过胶粘、螺纹件等方式固定在绕线槽1111的内壁。可选地，绝缘部件130由绝缘材料制成。示例性地，绝缘部件130为绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶等等。

在一实施例中，超导匀场线圈100还包括束缚部140，束缚部140用于将超导线120束缚于绕线槽1111中。束缚部140可以将超导线120固定在绕线槽1111中，避免超导线120从绕线槽1111中滑脱，使得超导线120可靠位于绕线槽1111中，保证超导匀场线圈100的使用性能。

束缚部包括束腹筒、束腹带、束缚条中的一种或多种。在一实施例中，束缚部140形成筒状结构并套设于绕线筒110的外侧，并与绕线槽1111中的超导线120接触，以将超导线120固定于绕线槽1111中。通过束缚部140将超导线120限位在绕线槽1111中，避免超导线120脱离绕线槽1111。

可选地，束缚部140的数量为多个，多个束缚部140间隔套设于绕线筒110，分别对应各个绕线槽1111中的超导线120。在本申请的其他实施方式中，束缚部140可以为中空的筒形结构，束缚部140整体套设在绕线筒110的外侧。示例性地，束缚部140为环氧树脂套筒。

当然，束缚部140还可为固定胶带、绑带等能够将超导线120固定在绕线槽1111的部件。

本申请的超导匀场线圈100，通过将超导线120固定在绕线筒110的绕线槽1111中，有效的解决目前超导线120绕制过程繁琐的问题，简化超导线120的绕制过程，直接将超导线120固定在绕线槽1111中即可实现超导匀场线圈100的制作，而且，超导线120绕制时无需进行弯折，直接放置于绕线槽1111中即可，操作方便，便于超导匀场线圈100的制作；同时还能保证超导线120在工作时产生均匀的主磁场，保证磁共振设备的使用性能，进而保证成像结果的准确性。

本申请还提供一种超导匀场线圈100的制作方法，包括如下步骤：

根据主磁场的分布计算绕线槽组111在绕线筒110上的布线轨迹；

根据绕线槽组111分布在绕线筒110上加工绕线槽组111；

将一根超导线120或多根超导线120绕制成的线束安装于所述绕线槽中。

示例性的，可首先在绕线槽组111中铺设绝缘部件130，然后将线束安装于绕线槽1111中。

磁共振设备对于主磁场的分布有一定的需求，根据该需求计算出绕线槽组111在绕线筒110上的布线轨迹。超导匀场线圈100采用上述布线轨迹布置超导线120后，可以保证产生的磁场与磁共振设备的磁场相一致，保证成像效果。确定好布线轨迹后，根据布线轨迹在绕线筒110上加工相应的绕线槽组111，将超导线120绕制绕制成线束，并将绝缘部件130铺在绕线槽1111的内壁，将线束布置于绕线槽1111中。

在一实施例中，根据主磁场的分布计算绕线槽组111在绕线筒110上的布线轨迹的步骤包括：

根据主磁场的分布计算绕线筒110的电流密度的分布；

将电流密度离散化得到线束布线轨迹；

根据线束轨迹分布确定绕线槽1111组分布。

设计绕线槽组111的布线轨迹时，根据磁共振设置的主磁场分布，按照Harmonic表达式计算出绕线筒110面的电流密度的分布情况。该电流密度的分布情况如图6所示。在该图中，中间类似于环状的区域即为电流较为集中的区域，需要在该区域布设超导线120。将电流密度进行离散化处理，得到绕线槽1111在绕线筒110的布线轨迹，该布线轨迹即为超导线120的布线轨迹。

在一实施例中，在绕线筒110上加工绕线槽组111的步骤包括：

控制五轴加工设备按照布线轨迹在绕线筒110上刻出绕线槽组111。

可以理解的，因绕线槽1111采用Harmonic表达式计算，使得绕线槽1111的布线轨迹为不对称的封闭结构，此种结构加工方式较为困难，因此，通过五轴加工设备实现。具体的，将绕线槽1111的布线轨迹输入到五轴加工设置中，通过五轴加工设置在绕线筒110的外周加工绕线槽1111。

在一实施例中，绕线槽组111包括多个绕线槽1111，多个绕线槽1111层层套设；将线束安装于绕线槽1111中的步骤包括：

将分段定形后的线束装进绕线槽1111，且使用束缚部140将分段定形后的线束固定于绕线槽1111中。

可以理解的，线槽1111中，保证超导匀场线圈100的使用性能。

在一实施例中，超导线120按照绕线槽的轨迹缠绕形成线束后，需要将超导线分段定形，以保证超导线120被可靠定形限位。随后，将超导线120固定于于绕线槽111中，并通过束缚部140固定，避免超导线120脱离绕线槽1111。束缚部140可以采用上述实施例中的方式固定超导线120，在此一一赘述。

在一实施例中，绕线槽组111包括多个绕线槽1111，多个绕线槽1111层层套设；将线束安装于绕线槽1111中的步骤包括：

在绕线筒110上加工出线口1112，将超导线120在绕线槽1111中绕制一圈后，经过出线口1112进入下一圈绕线槽1111；

或者，

每一绕线槽1111中安装一根超导线120。

可选地，每个绕线槽组111的多个绕线槽1111采用一根超导线120进行绕制。具体的，每个绕线槽1111具有出线口1112，出线口1112与外侧的绕线槽1111连通，最外侧绕线槽1111的出线口1112贯通绕线筒110的端部设置。一根超导线120分别绕设于各绕线槽1111中。绕线槽组111为套圈式的结构，内层的绕线槽1111通过出线口1112与外层的绕线槽1111连通，最外层的绕线槽1111沿轴向方向连通到绕线筒110的端部，最外侧的出线口1112用于将超导线120引至外部。

绕线筒110绕制超导线120时，每个绕线槽组111采用一根超导线120进行绕制，而且，每个绕线槽1111采用一根超导线120绕制。示例性地，将超导线120在最内侧用一根超导线120绕制n匝(n≥1)。将超导线120的端部放置在靠近出线口1112的绕线槽1111处，超导线120在最内侧的绕线槽1111绕制完成后，从出线口1112进入到下一绕线槽1111中绕制n匝，以此类推，将超导线120在该组绕线槽组111的各绕线槽1111中绕制完成后，将超导线120引至外部。

当每个绕线槽组111采用一根超导线120进行绕制时，可以方便超导匀场线圈100的控制，简化控制步骤，便于使用。

可选地，绕线槽组111的各个绕线槽1111分别采用一根超导线120绕制。具体的，各绕线槽1111独立设置，每个绕线槽1111容纳一个超导线120。也就是说，各个绕线槽1111之间彼此不连通相互独立设置，每个绕线槽1111为一个独立的通道，使用根超导线120绕制完成。绕制时，将一根超导线120在其中一个绕线槽1111中绕制n匝。然后再将另一根超导线120在另一绕线槽1111中绕制n匝，依次类推，直至所有的绕线槽1111均绕制完成。

当每个绕线槽1111中分别设置一根超导线120时，各个超导线120的端部分别引至外部，以实现对超导匀场线圈100的控制。而且，在实际控制过程中，各个绕线槽1111中的超导线120可以根据实际需求输入相应的电流，以调整磁场的强度。

当然，在本申请的其他实施方式中，可以部分绕线槽1111相互独立，可部分绕线槽1111通过出线口1112连通。值得说明的是，此种实施方式可以通过上述两种绕线方式实现，其原理实质相同，在此不一一赘述。

本申请还提供一种磁共振设备，包括低温保持器；主磁体，设置在低温保持器内部，主磁体包括主线圈和用于支撑主线圈的主线圈骨架；绕线支架，设置在低温保持器内部并位于主磁体的外周，绕线支架上开设绕线槽；鞍形线圈，设置在绕线槽中。

在一个实施例中，鞍形线圈采用超导线支撑，对应的磁共振设备包括低温保持器以及超导匀场线圈100，超导匀场线圈100安装于低温保持器中。超导匀场线圈100包括绕线筒110以及超导线120。绕线筒110具有鞍形的绕线槽组111，绕线槽组111包括多个层层套设(由中心向外依次扩散)的绕线槽1111。超导线120设置于绕线槽1111中。

绕线支架可设置为套设在主线圈外侧的绕线筒。请参考附图8，为本申请实施例中的绕线支架结构示意图。该绕线支架包括第一绕线筒110-1和第二绕线筒110-2，且第二绕线筒110-2通过端部固定组件固定在第一绕线筒110-1的外周。具体的，可首先在主线圈骨架221的外侧套设安装有鞍形线圈的第一绕线筒110-1，两者的固定方式可通过在端部设置固定组件400。固定组件可包括一固定条，该固定条的一端延伸至主线圈骨架221，固定条的另一端延伸至第一绕线筒110-1，固定条的两端分别通过螺纹连接。当然，本实施例中对于主线圈骨架221与第一绕线筒110-1的固定方式不作具体限定，例如还可采用键、卡勾、花键、销、焊、粘、铆等多种连接方式。在第一绕线筒110-1的外侧设置有第二绕线筒110-2。两者的固定方式如前采用固定组件400。可以理解的，绕线支架的绕线筒的层数可根据实际匀场需要设置，在5特斯拉、7特斯拉或者更高场强的情况下，还可设置三个、四个或更多个层层套设的绕线筒。

值得说明的是，这里的超导匀场线圈100的结构已经在上文提及，在此不一一赘述。本申请的磁共振设备的超导匀场线圈100安装在低温保持器中，超导匀场线圈100在工作时可以产生磁场，以对患者的病灶位置进行成像。本申请的磁共振设备采用上述实施例的超导匀场线圈100后，可以简化制作工艺，便于加工制作，降低生产成本，同时还能保证磁场的均匀性，进而保证成像结果准确，便于诊断。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超导匀场线圈，其特征在于，包括：

绕线筒，所述绕线筒具有鞍形的绕线槽组，所述绕线槽组包括多个层层套设的绕线槽，各所述绕线槽呈封闭状；

超导线，设置于所述绕线槽中。

2.根据权利要求1所述的超导匀场线圈，其特征在于，每个所述绕线槽具有出线口，所述出线口与外侧的所述绕线槽连通；

不少于一根所述超导线分别绕设于各绕线槽中。

3.根据权利要求2所述的超导匀场线圈，其特征在于，所述绕线筒具有多组所述绕线槽组，多组所述绕线槽组规律地设置于所述绕线筒上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的超导匀场线圈，其特征在于，所述超导匀场线圈还包括绝缘部件，所述绝缘部件铺设于所述绕线槽的内壁。

5.根据权利要求1至3任一项所述的超导匀场线圈，其特征在于，所述超导匀场线圈还包括束缚部，所述束缚部套设于所述绕线筒的外侧，以将所述超导线固定于所述绕线槽中。

6.一种超导匀场线圈的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据主磁场的分布计算绕线筒上的绕线槽组分布；

根据所述绕线槽组分布在所述绕线筒上加工所述绕线槽组；

将一根超导线或多根超导线绕制成的线束安装于所述绕线槽中。

7.根据权利要求6所述的超导匀场线圈的制作方法，其特征在于，所述根据主磁场的分布计算绕线槽组分布的步骤包括：

根据所述主磁场的分布计算所述绕线筒的电流密度的分布；

将所述电流密度离散化得到线束轨迹分布；

根据所述线束轨迹分布确定所述绕线槽组分布。

8.根据权利要求6所述的超导匀场线圈的制作方法，其特征在于，所述在所述绕线筒上加工所述绕线槽组的步骤包括：

提供一圆筒，并对所述圆筒表面精加工；

在所述圆筒表面刻蚀形成所述绕线槽组。

9.根据权利要求6所述的超导匀场线圈的制作方法，其特征在于，所述绕线槽组包括多个绕线槽，多个所述绕线槽层层套设；所述将多根超导线绕制成的线束安装于所述绕线槽中的步骤包括：

对所述线束进行分段定形；

将分段定形后的线束装进绕线槽，且使用固定装置将所述分段定形后的线束固定于绕线槽中。

10.一种磁共振设备，其特征在于，包括低温保持器以及超导匀场线圈，所述超导匀场线圈安装于所述低温保持器中；

所述超导匀场线圈包括：

绕线筒，所述绕线筒具有鞍形的绕线槽组，所述绕线槽组包括多个层层套设的绕线槽，各所述绕线槽呈封闭状；

超导线，设置于所述绕线槽中。

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