CN209118862U - 超导磁体线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超导磁体线圈，包括线圈骨架和缠绕在线圈骨架周面上的超导线圈，超导线圈的至少一部分表面设置有粘接剂层，超导磁体线圈还包括：连接件和张紧件，连接件包括固定部和张紧部，张紧部与粘接剂层连接，固定部通过张紧件与线圈骨架连接。上述的超导磁体线圈通过连接件对超导线圈进行固定，使超导线圈与线圈骨架位置相对固定，从而避免超导线圈因洛伦兹力作用与线圈骨架相对滑动，确保超导线圈位置稳定，即使在低温环境下超导线圈也不会发生位移，能够避免出现失超，提高超导磁体线圈的稳定性。

Description

超导磁体线圈

技术领域

本实用新型涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种用于磁共振成像的超导磁体线圈。

背景技术

磁共振成像需要具有高强度和高均匀性的磁场，此磁场通常由超导磁体线圈提供。超导磁体线圈一般由线圈骨架和缠绕在线圈骨架上的超导线圈组成，超导磁体线圈的骨架通常由金属材料如铝合金、不锈钢或者非金属材料如玻璃钢等加工而成，超导线圈通常为超导线绕制在骨架上的线槽中，然后利用粘接剂经焙烧固化而成。然而，由于线圈骨架和超导线圈两者材料的热膨胀系数不同，超导磁体线圈的制造过程中，从焙烧固化到常温组装，超导线圈的收缩大于线圈骨架的收缩，致使线圈骨架与超导线圈之间产生空隙。在低温环境下，线圈骨架与超导线圈之间的空隙会更加明显，而超导磁体在闭环运行过程中，超导线圈受到洛伦兹力的作用在空隙内滑动，滑动过程中，超导线圈与线圈骨架的摩擦会产生局部热量集中的问题，热量达到一定温度会导致超导线圈失超，影响超导磁体线圈的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种超导磁体线圈，能够避免超导线圈在低温环境下发生位移，提高超导磁体线圈的稳定性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超导磁体线圈，包括线圈骨架和缠绕在线圈骨架周面上的超导线圈，超导线圈的至少一部分表面设置有粘接剂层，超导磁体线圈还包括：连接件和张紧件，连接件包括相互连接的固定部和张紧部，张紧部与粘接剂层连接，固定部通过张紧件与线圈骨架连接。

在其中一个实施例中，张紧件对固定部施加轴向预紧力，使超导线圈与线圈骨架的侧壁紧贴。

在其中一个实施例中，张紧件对固定部施加的轴向预紧力与超导线圈所受的轴向电磁力方向相同。

在其中一个实施例中，固定部与线圈骨架间隔设置，在固定部与线圈骨架之间形成张紧间隙。

在其中一个实施例中，还包括紧固件，张紧部与粘接剂层通过紧固件连接。

在其中一个实施例中，连接件与粘接剂层粘结连接。

在其中一个实施例中，张紧件具有螺纹结构。

在其中一个实施例中，连接件的热膨胀系数大于或等于粘接剂层的热膨胀系数。

在其中一个实施例中，粘接剂层为环氧树脂层，连接件采用铝合金或纤维增强聚合物基复合材料制成。

在其中一个实施例中，连接件还被配置为在超导磁体线圈组装翻转过程中固定超导线圈。

上述的超导磁体线圈包括连接件和张紧件，连接件包括相互连接的固定部和张紧部，张紧部与粘接剂层连接，固定部通过张紧件与线圈骨架连接。上述的超导磁体线圈通过连接件对超导线圈进行固定，使超导线圈与线圈骨架位置相对固定，从而避免超导线圈因洛伦兹力作用与线圈骨架相对滑动，确保超导线圈位置稳定，即使在低温环境下超导线圈也不会发生位移，能够避免出现失超，提高超导磁体线圈的稳定性。

附图说明

图1是一个实施例中超导磁体线圈的结构示意图；

图2是一个实施例中超导磁体线圈的结构剖视图；

图3是一个实施例中连接件的结构剖视图；

图4是又一个实施例中超导磁体线圈的结构剖视图；

图5是另一个实施例中超导磁体线圈的结构剖视图。

附图标记说明：

10-线圈骨架，20-超导线圈，30-粘接剂层，40-连接件，50-张紧件，60-紧固件；

11-固定凸起，41-固定部，42-张紧部，51-螺柱，52-螺母；

411-固定孔，421-第一连接孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

请参阅图1至图3，一实施例的超导磁体线圈包括线圈骨架10、缠绕在线圈骨架10上的超导线圈20、连接件40和张紧件50，连接件40包括相互连接的固定部41和张紧部42，张紧部42与粘接剂层30连接，固定部41通过张紧件50与线圈骨架10连接。具体地，固定部41和张紧部42垂直连接，连接件40整体呈L形。

上述的超导磁体线圈包括连接件40和张紧件50，连接件40包括相互连接的固定部41和张紧部42，张紧部42与粘接剂层30连接，固定部41通过张紧件520与线圈骨架10连接。上述的超导磁体线圈通过连接件40对超导线圈20进行固定，使超导线圈20与线圈骨架10位置相对固定，从而避免超导线圈20因洛伦兹力作用与线圈骨架10相对滑动，确保超导线圈20位置稳定，即使在低温环境下超导线圈20也不会发生位移，能够避免出现失超，提高超导磁体线圈的稳定性。

在一个实施例中，张紧件50对固定部41施加轴向预紧力，使超导线圈与线圈骨架10的侧壁紧贴。本实施例中，连接件40带动超导线圈20与线圈骨架10的侧壁挤靠，可以避免超导线圈20因洛伦兹力作用与线圈骨架10相对滑动，确保超导线圈20位置稳定，即使在低温环境下超导线圈20也不会发生位移，能够避免出现失超，提高超导磁体线圈的稳定性。

在一个实施例中，张紧件50对固定部41施加的轴向预紧力与超导线圈20所受的轴向电磁力方向相同。本实施例中，张紧件50对固定部41施加的预紧力与超导线圈20通电后受到的轴向电磁力(即洛伦兹力)的方向相同，张紧件50对固定部41向超导线圈20的受力侧施加预紧力。

具体地，本实施例中，固定部41位于超导线圈20所受轴向电磁力的同侧，张紧件50对固定部41施加的预紧力与超导线圈20通电后受到的洛伦兹力的方向相同，张紧件50对固定部41向超导线圈20的受力侧施加预紧力，固定部41带动张紧部42向超导线圈20的受力侧移动，超导线圈20随张紧部42一起移动，向受力侧靠紧，挤靠线圈骨架10的侧壁，使超导线圈20与线圈骨架10之间不存在空隙，超导线圈20预先向受力方向靠紧线圈骨架10，通电后受洛伦兹力也不会发生位移，能够避免超导线圈20和线圈骨架10之间相对滑动，有效解决超导线圈20在低温环境下受力发生移位而导致失超的技术问题。本实施例中，固定部41位于超导线圈20所受轴向电磁力的同侧，在其它实施例中，固定部41也可位于与超导线圈20所受轴向电磁力相反的另一侧，只要保证张紧件50对固定部41施加的轴向预紧力与超导线圈20所受的轴向电磁力方向相同即可。

在一个实施例中，固定部41与线圈骨架10间隔设置，在固定部41与线圈骨架10之间形成张紧间隙，该张紧间隙为张紧件50提供运动空间。

在一个实施例中，张紧件50具有螺纹结构。本实施例中，预紧件50包括螺柱51和螺母52，螺柱51固定在线圈骨架20上，固定部41与螺柱51套接连接，螺母52与螺柱51螺纹连接，且螺母52对固定部42施加预紧力，使超导线圈20与线圈骨架10的侧壁挤靠。进一步地，螺母52对固定部41施加的预紧力与超导线圈20通电后受到的洛伦兹力的方向相同。

具体地，如图1至图3所示，本实施例中，固定部41上开设有固定孔411，螺柱51固定在线圈骨架10受力侧的侧壁的外表面上，固定部41通过固定孔411与螺柱51套接连接，螺母52设置在线圈骨架10的侧壁和固定部41之间，且螺母52对固定部41施加预紧力。

本实施例中，螺母52对固定部41施加的预紧力与超导线圈20通电后受到的洛伦兹力的方向相同，螺母52对固定部41向超导线圈20的受力侧施加预紧力，固定部41带动张紧部42向超导线圈20的受力侧移动，超导线圈20随张紧部42一起移动，向受力侧靠紧，挤靠线圈骨架10的侧壁，使超导线圈20与线圈骨架10之间不存在空隙，超导线圈20预先向受力方向靠紧线圈骨架10，通电后受洛伦兹力也不会发生位移，能够避免超导线圈20和线圈骨架10之间相对滑动，有效解决超导线圈20在低温环境下受力发生移位而导致失超的技术问题。

如图1所示，本实施例中，连接件40的数量为六个，为确保超导线圈20受力均匀，六个连接件40沿周向等间距分布。但是，需要说明的是，连接件40的数量可以多于六个，也可少于六个，为保证超导线圈20受力均匀，连接件40的数量至少为两个，且至少两个连接件40沿周向等间距分布。

在一个实施例中，连接件(40)还包括紧固件60，张紧部42与粘接剂层30通过紧固件60连接。具体地，在一个实施例中，紧固件60采用螺钉。如图2、图3所示，张紧部42上开设有第一连接孔421，粘接剂层30上开设有第二连接孔，第二连接孔上设置有内螺纹，紧固件60穿过第一连接孔421与粘接剂层30螺纹连接。进一步地，在另一个实施例中，也可以在第一连接孔421和第二连接孔上均设置内螺纹，紧固件60分别与张紧部42和粘接剂层30锁紧连接。本实施例中，张紧部42和粘接剂层30之间通过紧固件60紧固连接，能够确保张紧部42和粘接剂层30连接稳定可靠。本实施例中，紧固件60采用螺钉，在其它实施例中，紧固件60还可以采用销钉。

上述实施例中，张紧部42通过紧固件60与粘接剂层30固定，但是，张紧部42与超导线圈20之间的固定方式并非仅限于此，在其它实施例中，张紧部42和粘接剂层30也可以直接固定连接。例如，在一个实施例中，张紧部42与粘接剂层30之间还可以直接粘结连接。或者，在另一个实施例中，粘接剂层30和张紧部42中的一个上设置有凸起，另一个上开设有与凸起卡接的卡槽，粘接剂层30和张紧部42之间通过凸起和卡槽卡接实现相对固定。因此，具体粘接剂层30和张紧部42的连接方式可根据实际情况任意选择，以上粘接剂层30和张紧部42之间通过紧固件60连接只是一个实施例，并不做具体限定。

如图4所示，在又一个实施例中，线圈骨架10上设置有固定凸起11，固定部41通过第一紧固件50与固定凸起11连接。具体地，本实施例中，线圈骨架10受力侧的线槽边缘与连接件40对应的位置处设置有固定凸起11，螺柱51设置在固定凸起11的内表面上，螺母52与螺柱51连接，固定部41与螺柱51套接，且固定部41设置在螺母52和固定凸起11之间，螺母52对固定部41施加与超导线圈20通电后受到的洛伦兹力的方向相同的预紧力。本实施例与上述实施例的不同之处仅在于固定部41在线圈骨架10上的安装位置不同，其它结构及组成均相同，在此不再赘述。

本实施例中连接件40安装在线圈骨架10内侧，该结构更适用于同一线圈骨架10上具有多个超导线圈20的超导磁体线圈使用。具体地，如图5所示，在另一个实例中，超导磁体线圈包括四个连接件40，四个连接件40分别与对应的固定凸起11连接，其中，每个连接件40对与其对应的超导线圈20施加预紧力，使超导线圈紧贴线圈骨架侧壁，使超导线圈20通电受力后不会发生位移，避免出现失超。

上述实施例中，连接件40用于给超导线圈20施加周向的预紧力，确保超导线圈20通电后不会发生位移，是超导线圈20的固定件。在另一个实施例中，连接件40还可以被配置为在超导磁体线圈组装翻转过程中固定超导线圈20。具体地，当超导磁体线圈包括多个超导线圈20时，连接件40可以在超导磁体线圈组装过程中作为夹具使用。一般地，多个超导线圈20组装时采用竖立组装方式，组装过程中需要多次翻转，超导线圈20受重力影响可能发生移位，而各个超导线圈20在低温下工作时受到的洛伦兹力方向不相同，可能与该移位方向相反，此时超导线圈20在洛伦兹力的作用下会再次移位。采用上述的连接件40进行超导磁体线圈组装时，连接件40在超导线圈20进行常温组装之前安装，连接件40可以在组装翻转过程中对超导线圈20进行预压，可抵抗超导线圈20在制作过程中的轴向力，防止超导线圈20移位。

本实施例中，连接件40作为夹具工装上使用，可抵抗超导线圈20在组装过程中受到的轴向力，组装完成并不会再进行翻转时，可将连接件40取下，取下的连接件40可继续用于组装其它超导磁体线圈，可实现连接件40重复使用，利于节约组装成本。当然，如果超导磁体线圈组装后需要运输，为避免运输期间出现超导线圈20出现滑动导致失超，也可以在组装完成并不会再进行翻转时，向连接件40施加预紧力以使超导线圈20受力侧压紧线圈骨架10，以使连接件40一直对超导线圈20施加周向预紧力，使超导线圈20始终与线圈骨架10紧靠，避免超导磁体线圈因运输导致失超。具体连接件40作为夹具工装使用完成翻转组装后是否需要拆除根据实际需要选择，本实施例不做具体限定。

在一个实施例中，连接件40的热膨胀系数大于或等于粘接剂层30的热膨胀系数。本实施例中，连接件40选用热膨胀系数大于或等于粘接剂层30的热膨胀系数的材料，温度降低时，连接件40的收缩应接近或大于超导线圈20的收缩，连接件40通过紧固件60固定，其收缩后会进一步带动超导线圈20向其受力侧挤靠线圈骨架10，使超导线圈20与线圈骨架10进一步靠紧，进一步确保超导线圈20与线圈骨架10稳定挤靠，保证超导线圈20通电后受洛伦兹力作用不会产生移位。具体地，在一个实施例中，粘接剂层30为环氧树脂层，连接件40采用纤维增强聚合物基复合材料制成。进一步地，在一个实施例中，连接件40采用酚醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚亚酰胺中的任一种制成。更进一步地，当连接件40作为夹具使用时，其也可以选用铝合金制成。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超导磁体线圈，包括线圈骨架(10)和缠绕在所述线圈骨架(10)周面上的超导线圈(20)，所述超导线圈(20)的至少一部分表面设置有粘接剂层(30)，其特征在于，还包括：连接件(40)和张紧件(50)，所述连接件(40)包括相互连接的固定部(41)和张紧部(42)，所述张紧部(42)与所述粘接剂层(30)连接，所述固定部(41)通过张紧件(50)与所述线圈骨架(10)连接。

2.根据权利要求1所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述张紧件(50)对所述固定部(41)施加轴向预紧力，使所述超导线圈(20)与所述线圈骨架(10)的侧壁紧贴。

3.根据权利要求2所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述张紧件(50)对所述固定部(41)施加的轴向预紧力与所述超导线圈(20)所受的轴向电磁力方向相同。

4.根据权利要求1所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述固定部(41)与所述线圈骨架(10)间隔设置，在所述固定部(41)与所述线圈骨架(10)之间形成张紧间隙。

5.根据权利要求1所述的超导磁体线圈，其特征在于，还包括紧固件(60)，所述张紧部(42)与所述粘接剂层(30)通过所述紧固件(60)连接。

6.根据权利要求1所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述连接件(40)与所述粘接剂层(30)粘结连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述张紧件(50)具有螺纹结构。

8.根据权利要求1-6任一项所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述连接件(40)的热膨胀系数大于或等于所述粘接剂层(30)的热膨胀系数。

9.根据权利要求1-6任一项所述的超导磁体线圈，其特征在于，粘接剂层(30)为环氧树脂层，所述连接件(40)采用铝合金或纤维增强聚合物基复合材料制成。

10.根据权利要求1-6任一项所述的超导磁体线圈，其特征在于，所述连接件(40)还被配置为在所述超导磁体线圈组装翻转过程中固定所述超导线圈(20)。