DE202020100449U1

DE202020100449U1 - Gradientenspuleneinheit für ein Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE202020100449U1
Application number: DE202020100449.2U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: US20210231759A1; US11493582B2; CN219017409U

Abstract

Gradientenspuleneinheit umfassend eine Primärspule, eine Sekundärspule und eine Trägereinheit, welche Trägereinheit die Primärspule und die Sekundärspule stabilisiert und aus einem Vergussmaterial gebildet ist, wobei die Trägereinheit zumindest eine Vergusstasche umfasst und die zumindest eine Vergusstasche eine Begrenzungsstruktur, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung, umfassend ein zweites Material, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gradientenspuleneinheit umfassend eine Primärspule, eine Sekundärspule und eine Trägereinheit, wobei die Trägereinheit zumindest eine Vergusstasche umfasst. Die Erfindung betrifft ebenso eine duroplastische Komponenteneinheit umfassend eine elektronische Komponente und eine Trägereinheit, wobei die Trägereinheit eine Vergusstasche umfasst.
In einem Magnetresonanzgerät, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper eines Untersuchungsobjektes, insbesondere eines Patienten, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich werden mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit Gradientenpulse ausgespielt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Hochfrequenz-Pulse (HF-Pulse), insbesondere Anregungspulse, ausgesendet, was dazu führt, dass die Kernspins bestimmter, durch diese HF-Pulse resonant angeregter Protonen um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenz-Signale, so genannte Magnetresonanz-Signale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Eine Gradientenspuleneinheit umfasst typischerweise drei Primärspulen und drei dazu korrespondierende Sekundärspulen. Eine Primärspule ist typischerweise zur Erzeugung eines Magnetfeldgradienten in eine Raumrichtung ausgelegt. Eine dazu korrespondierende Sekundärspule schirmt den von der Primärspule erzeugten Magnetfeldgradienten derart ab, dass dieser außerhalb der Gradientenspuleneinheit kompensiert wird und/oder außerhalb der Gradientenspuleneinheit kein Magnetfeldgradient entsteht. Die Primärspulen und die Sekundärspulen werden mit elektrischen Strömen gesteuert, deren Amplituden mehrere 100 A erreichen und die häufigen und raschen Wechseln der Stromrichtung mit Anstiegs- und Abfallraten von mehreren 100 kAIs unterliegen. Eine Gradientenspuleneinheit ist typischerweise innerhalb des Hauptmagneten angeordnet, weshalb im Betrieb der Gradientenspuleneinheit Lorentzkräfte auf die Gradientenspuleneinheit und deren Anschlusskabel wirken, was zu Vibrationen der Gradientenspuleneinheit führt.
Die Primärspule und die Sekundärspule sind typischerweise über ein Vergussmaterial miteinander verbunden. Insbesondere sind die Primärspule und die Sekundärspule mit dem Vergussmaterial derart vergossen, dass diese in einer festen Anordnung zueinanderstehen und typischerweise zusammen mit dem Vergussmaterial einen Hohlzylinder bilden. Nach dem Vergießen, insbesondere beim Aushärten des Vergussmaterials, kann es aufgrund thermischer und chemischer Prozesse zu mechanischen Spannungen, insbesondere zu mechanischen Grenzflächenschädigungen, wie beispielsweise Rissen und/oder Delaminationen, in der Gradientenspuleneinheit führen. Grenzflächenschädigungen im Bereich der Primärspule, Sekundärspule und/oder einer von der Gradientenspuleneinheit umfassten Kühlungsstruktur können Leckagen, Spikes, und/oder Beschädigungen von einer von der Primärspule und/oder Sekundärspule umfassten Leiterstruktur verursachen. Dies kann einen im Betrieb der Gradientenspuleneinheit verursachten Lärm und/oder eine Vibration verstärken. Die Vibration im Betrieb der Gradientenspuleneinheit kann auf das Magnetresonanzgerät übertragen werden, wodurch die Qualität der zu erzeugenden Bilddaten beeinträchtigt wird. Ebenso kann die Haltbarkeit der Gradientenspuleneinheit reduziert sein, insbesondere aufgrund von Materialermüdung. Grenzflächenschädigungen beim Aushärten des Vergussmaterials werden aktuell dadurch reduziert, dass dem Vergussmaterial inerte Füllstoffe, wie beispielsweise Quarzmehl, zugegeben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders robuste Gradientenspuleneinheit frei von Grenzflächenschädigungen anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit umfasst eine Primärspule, eine Sekundärspule und eine Trägereinheit, welche Trägereinheit die Primärspule und die Sekundärspule stabilisiert und aus einem Vergussmaterial gebildet ist. Die Trägereinheit umfasst zumindest eine Vergusstasche und die zumindest eine Vergusstasche umfasst eine Begrenzungsstruktur, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung, umfassend ein zweites Material.
Das Vergussmaterial umfasst typischerweise ein Harz, insbesondere ein zu einem Duroplast vernetzbares Harz, und/oder ein Epoxid. Die Trägereinheit kann zusätzlich eine Stabilisierungsstruktur zur Fixierung der Primärspule und der Sekundärspule mit dem Vergussmaterial umfassen.
Die Vergusstasche umfasst typischerweise zumindest teilweise zu zumindest einem Zeitpunkt bei Herstellung der Gradientenspuleneinheit ein Hohlraum. Das erste Material und das zweite Material unterscheiden sich typischerweise vom Vergussmaterial. Das erste Material und das zweite Material sind typischerweise voneinander verschieden. Das erste Material kann dem zweiten Material entsprechen, insbesondere bei zeitlich sukzessivem Aufbau jeder Vergusstasche. Die Gradientenspuleneinheit kann auch zwei oder mehr Vergusstaschen umfassen. Umfasst die Gradientenspuleneinheit zumindest zwei Vergusstaschen, so sind diese vorzugsweise symmetrisch innerhalb der Gradientenspuleneinheit angeordnet.
Die Begrenzungsstruktur kann als Grenzfläche und/oder eine Hülle ausgebildet sein. Die Begrenzungsstruktur umgibt typischerweise einen abgeschlossenen, insbesondere einen luftdicht abgeschlossenen, Bereich. Die Begrenzungsstruktur kann einen Hohlraum bilden. Die Begrenzungsstruktur ist typischerweise deformierbar und/oder elastisch, sofern die Begrenzungsstruktur nicht in das Vergussmaterial eingebettet ist. Die Begrenzungsstruktur umfasst typischerweise Flächen, welche sich typischerweise weitgehend unabhängig voneinander bewegen können. Die Füllung ist typischerweise vollständig von der Begrenzungsstruktur umgeben und/oder umrandet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit liegt darin, dass Schädigungen von Grenzflächen durch eine Reduzierung der mechanischen Spannung innerhalb der Gradientenspuleneinheit reduziert werden. Die Vergusstaschen ermöglichen eine elastische und/oder plastische Deformation bei der Aushärtung des Vergussmaterials, wodurch der Mechanismus, welcher zur Grenzflächenschädigung führt, vollständig kontrollierbar ist. Insbesondere sind die Vergusstaschen mechanisch gut in eine Gradientenspuleneinheit integrierbar. Damit verbunden sind eine gesteigerte mechanische Integrität und eine höhere nutzbare Leistung.
Die Robustheit und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit sind erhöht. Hierdurch werden der Aufwand für die Wartung und die Kosten für Ersatzteile der Gradientenspuleneinheit reduziert.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Gradientenspuleneinheit genau eine Vergusstasche umfasst, die Trägereinheit und die Vergusstasche hohlzylinderförmig ausgebildet sind und die Vergusstasche zu zumindest 90%, bevorzugt zu zumindest 95%, besonders bevorzugt vollständig von der Trägereinheit umgeben ist. Diese Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit ist besonders einfach zu fertigen.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Vergusstasche eine längliche Ausdehnung parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit aufweist. Die Gradientenspuleneinheit ist typischerweise ein Hohlzylinder und die Längsachse ist durch diese Form der Gradientenspuleneinheit definiert. Die Vergusstasche ist typischerweise längsförmig ausgebildet und/oder erstrecken sich über zumindest 70%, bevorzugt über zumindest 80%, bevorzugt über zumindest 90% der länglichen Ausdehnung der Gradientenspuleneinheit. Die Vergusstasche kann sich auch vollständig über die längliche Ausdehnung der Gradientenspuleneinheit erstrecken. Jede Vergusstasche ist vorzugsweise in einem Teilbereich der Gradientenspuleneinheit angeordnet, welcher Teilbereich keine Funktionalität hinsichtlich Erzeugung und/oder Abschirmung und/oder Verbesserung einer Homogenität eines Magnetfeldes und/oder eines Magnetfeldgradienten aufweist.
Diese Ausgestaltung der Gradientenspuleneinheit, insbesondere die längliche Ausdehnung der Vergusstasche, ermöglicht eine besonders effiziente und wirksame Reduzierung von Grenzflächenschäden, da insbesondere Spannungen über die gesamte Länge der Gradientenspuleneinheit abgebaut werden können.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Gradientenspuleneinheit zumindest zwei Vergusstaschen umfasst, welche zumindest zwei Vergusstaschen einen ersten radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit aufweisen. Die zumindest zwei Vergusstaschen weisen gemäß dieser Ausführungsform einen gleichen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit auf. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Reduzierung von Spannungen in der Gradientenspuleneinheit, wodurch Grenzflächenschäden besonders stark reduziert werden können.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Gradientenspuleneinheit zumindest zwei Shimtaschen umfasst, welche zumindest zwei Shimtaschen jeweils eine längliche Ausdehnung parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit und einen zweiten radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit aufweisen, wobei sich der erste radiale Abstand vom zweiten radialen Abstand um höchstens 30% unterscheidet.
Shimtaschen sind typischerweise längliche Hohlräume, welche zur Aufnahme von Shimelementen ausgebildet sind. Shimelemente sind typischerweise längliche Träger und/oder Eisenplatten, die in die Shimtaschen zur Homogenisierung des Hauptmagnetfeldes und/oder des Magnetfeldgradienten inseriert und/oder positioniert und/oder platziert werden. Shimelemente weisen im Vergleich mit Vergusstaschen typischerweise keine Begrenzungsstruktur und/oder keine Füllung auf. Ebenso umfassen Shimelemente typischerweise Metall für eine elektromagnetische Wechselwirkung mit den Magnetfeldgradienten und/oder dem Hauptmagnetfeld.
Diese Ausführungsform sieht vor, dass sich der erste radiale Abstand vom zweiten radialen Abstand um höchstens 30%, bevorzugt um höchstens 20%, besonders bevorzugt um höchstens 10% unterscheidet. Der erste radiale Abstand kann sich auch um maximal 5%, bevorzugt um weniger als 3%, vom zweiten radialen Abstand unterscheiden. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Gradientenspuleneinheit, da insbesondere die aufgrund der Shimtaschen erforderliche radiale Ausdehnung der Gradientenspuleneinheit auch für die Vergusstaschen effizient verwendet wird. Zusätzlich kann eine derartige Gradientenspuleneinheit besonders effizient gefertigt werden. Unterscheidet sich der erste radiale Abstand vom zweiten radialen Abstand, so können sich die Schimtaschen und die Vergusstaschen in Umfangsrichtung überlappen, was die Effizienz der Vergusstaschen erhöht.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die zumindest zwei Shimtaschen und die zumindest zwei Vergusstaschen alternierend angeordnet sind. Insbesondere kann eine elektromagnetische Wechselwirkung der in die Shimtaschen zu inserierenden Shimelemente und der Vergusstaschen typischerweise aufgrund der Wahl des ersten Materials und des zweiten Materials ausgeschlossen werden. Eine abwechselnde Anordnung bewirkt eine besonders gleichmäßige Reduzierung der Grenzflächenschäden und/oder Spannungen beim Verguss ohne Beeinträchtigung der Qualität der Funktion der Shimtaschen, insbesondere der darin zu inserierenden Shimelemente.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass das erste Material zumindest einen der folgenden Stoffe umfasst

- Polymer
- Verbundwerkstoff, insbesondere GFK
- Feststoff

- Schlauchfolie
- Formteil
- Elastomer
- Schaum.

Eine Begrenzungsstruktur umfassend einen der genannten Stoffe und/oder aufweisend eine der genannten Ausführungsformen ist besonders einfach und kostengünstig zu fertigen. Ebenso sind die genannten Stoffe elastisch und/oder flexibel und ermöglichen eine elastische und/oder plastische Deformation, wodurch diese bei Verwendung als Begrenzungsstruktur eine deformierbare Grenzfläche bilden. Eine derartige Begrenzungsstruktur ermöglicht vorzugsweise Scherbewegungen und/oder weitgehend unabhängige Bewegungen von von der Begrenzungsstruktur umfassten Flächen, wobei durch elastische oder plastische Deformation mechanische Spannungen abgebaut werden können. Durch den Abbau der mechanischen Spannungen wird die Entstehung von Grenzflächenschädigungen aktiv verhindert. Dies ermöglicht, dass die Begrenzungsstruktur nach Aushärten des Vergussmaterials und/oder bei Füllung der Begrenzungsstruktur mit dem zweiten Material und/oder bei Verwendung der fertiggestellten Gradientenspuleneinheit dicht ist und eine gute Elimination der Grenzflächenschäden bewirkt.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Begrenzungsstruktur mittels 3D-Druck, Twinsheet und/oder Kunststoffschweißen hergestellt wurde. Eine derartige Begrenzungsstruktur ist besonders einfach und kostengünstig zu fertigen.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass das zweite Material einen Duroplasten und/oder einen Thermoplasten und/oder ein Gas umfasst und/oder viskos und/oder elastisch ist. Das zweite Material kann insbesondere ein kalthärtendes duroplastisches Harz und/oder einen Schaum umfassen. Das zweite Material kann insbesondere vor dem Aushärten des Vergussmaterials ein Gas, beispielsweise Luft, und/oder Wasser umfassen. Nach dem Aushärten des Vergussmaterials umfasst das zweite Material vorzugsweise einen Duroplasten und/oder einen Thermoplasten. Dies führt zu einer Stabilisierung und/oder Fixierung der Begrenzungsstruktur, wodurch die mechanische Integrität der Gradientenspuleneinheit erhöht wird.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Begrenzungsstruktur zwei weitgehend parallele flexible und an den Rändern miteinander verbundene längsförmige Flächenelemente umfasst. Die längsförmigen Flächenelemente können beispielsweise GFK-Platten sein. Eine derartige Begrenzungsstruktur erfüllt die oben erwähnten Bedingungen hinsichtlich Bewegungsmöglichkeiten der Begrenzungsstruktur bei dem Aushärten des Vergussmaterials sehr gut.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Flächenelemente je eine zumindest einseitige Beschichtung mit einer thermoplastischen Folie, insbesondere eine Thermokaschierung, aufweisen. Insbesondere eine thermoplastische Beschichtung der Außenseite der Begrenzungsstruktur, welche an dem Vergussmaterial der Gradientenspuleneinheit anliegt, ist vorteilhaft. Eine derartige Thermokaschierung ermöglicht eine besonders gute und freie Beweglichkeit der Begrenzungsstruktur beim Aushärten des Vergussmaterials. Ebenso vereinfacht eine derartige Thermokaschierung eine Fertigung der Begrenzungsstruktur.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Verbindung der Flächenelemente eine Schweißnaht der thermoplastischen Folie umfasst. Die Schweißnaht ermöglicht eine einfache Verbindung der längsförmigen Flächenelemente, welche insbesondere eine freie Beweglichkeit der Begrenzungsstruktur beim Aushärten des Vergussmaterials zulässt und zugleich sehr stabil ist. Die Schweißnaht kann mittels Hochfrequenzschweißen hergestellt werden.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die zumindest eine Vergusstasche, insbesondere deren Begrenzungsstruktur, zumindest eine Öffnung zur Aufnahme der Füllung, insbesondere des zweiten Materials, aufweist. Eine Öffnung kann ein Füllschlauch sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Füllung der Begrenzungsstruktur nach dem Aushärten des Vergussmaterials. Die zumindest eine Vergusstasche weist vorzugsweise zumindest zwei Öffnungen auf, damit während der Füllung ein Druckausgleich erfolgen kann. Dies ermöglicht eine Stabilisierung der Begrenzungsstruktur für den Betrieb der Gradientenspuleneinheit nach dem Aushärten.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Aufnahme der Füllung umfassend das zweite Material in die Vergusstasche zeitlich nach einer Aushärtung des Vergussmaterials erfolgt. Dies ermöglicht eine besonders gute Reduktion mechanischer Spannungen, da die deformierbare Begrenzungsstruktur sich während der Aushärtung an das Vergussmaterial anpasst. Die Aufnahme der Füllung nach einer Aushärtung des Vergussmaterials ermöglicht eine Fixierung der deformierten Begrenzungsstruktur.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Vergusstasche zumindest eine Stützstruktur umfasst. Die Stützstruktur kann beispielsweise als Armierungselement, insbesondere als Glasfasermatte, und/oder als Trägerstruktur, auf der mehrere Kissen aufgebracht sind, ausgebildet sein. Dies erhöht die mechanische Integrität der Gradientenspuleneinheit. Insbesondere ist die Stützstruktur dazu geeignet, Fließwege für das Zuführen der Füllung, insbesondere des zweiten Materials, frei zu halten.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Stützstruktur zumindest einen der folgenden Stoffe umfasst:

- Polymer
- Verbundwerkstoff
- Glasfasermatte
- Feststoff.

Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Stützstruktur ein Glasroving-Gittergewebe umfasst und/oder mittels GFK-Gitter und/oder Tiefziehen und/oder 3D-Druck hergestellt wurde. Die Stützstruktur kann auch mit einem Duroplast, wie beispielsweise Epoxidharz, und/oder einem Thermoplast imprägniert sein. Eine derartige Stützstruktur ist einfach und kostengünstig zu fertigen.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die Gradientenspuleneinheit gemäß den folgenden Verfahrensschritten hergestellt wurde:

- Vergießen der Primärspule, der Sekundärspule und der Begrenzungsstruktur mit dem Vergussmaterial,
- Aushärten des Vergussmaterials,
- Füllen der Begrenzungsstruktur durch Zuführung des zweiten Materials in einen von der Begrenzungsstruktur umschlossenen Bereich nach Aushärten des Vergussmaterials,
- Aushärten des zweiten Materials im von der Begrenzungsstruktur umschlossenen Bereich.

Das Vergießen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 60° C bis 120° C, bevorzugt im Bereich von 70° C bis 100° C, besonders bevorzugt zwischen 80° C und 95° C und/oder mit flüssigem und/oder duroplastischem Harz. Die Primärspule, die Sekundärspule und die Außenseite der Begrenzungsstruktur werden dabei vorzugsweise vollständig durch Vergussmaterial umgeben. Vorzugsweise erfolgt das Vergießen unter Vakuum. Das Aushärten des Vergussmaterials erfolgt typischerweise bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 80° C bis 120° C. Dabei erfolgt eine Vernetzungsreaktion, was einen chemischen Schrumpf des duroplastischen Harzes bewirkt. Eine anschließende Abkühlung auf in etwa 20° C bewirkt einen thermischen Schrumpf der Gradientenspuleneinheit. Beim Aushärten des Vergussmaterials kommt es typischerweise zu einer Deformation der Begrenzungsstruktur, welche Deformation eine Bildung mechanischer Spannungen in der Gradientenspuleneinheit, insbesondere auch im Vergussmaterial, der Primärspule und/oder der Sekundärspule reduziert und/oder verhindert. Beim Füllen der Begrenzungsstruktur wird ein von der Begrenzungsstruktur umschlossener Hohlraum vorzugsweise vollständig mit dem zweiten Material gefüllt, welches anschließend aushärtet. Eine Gradientenspuleneinheit gemäß dieser Ausführungsform ist frei von Grenzflächenschädigungen und somit besonders haltbar und robust im Betrieb. Insbesondere weist eine derartige Gradientenspuleneinheit eine besonders hohe mechanische Integrität auf.
Eine Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit sieht vor, dass die zumindest eine Vergusstasche zu mehr als 80%, typischerweise zu mehr als 90%, insbesondere zu mehr als 95% vom Vergussmaterial der Gradientenspuleneinheit umschlossen ist. Die zumindest eine Vergusstasche kann auch vollständig vom Vergussmaterial der Gradientenspuleneinheit umschlossen sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders hohe Wirksamkeit der Vergusstaschen zur Elimination von Grenzflächenschädigungen der Gradientenspuleneinheit.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer duroplastischen Komponenteneinheit umfassend eine elektronische Komponente und eine Trägereinheit, welche Trägereinheit die elektronische Komponente umgibt und aus einem Vergussmaterial gebildet ist, wobei die Trägereinheit zumindest eine Vergusstasche umfasst und die zumindest eine Vergusstasche eine Begrenzungsstruktur, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung, umfassend ein zweites Material, umfasst. Die duroplastische Komponenteneinheit kann als Gradientenspuleneinheit ausgebildet sein. Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit sind auch auf die duroplastische Komponenteneinheit übertragbar. Insbesondere kann das erste Material der Gradientenspuleneinheit dem ersten Material der duroplastischen Komponenteneinheit entsprechen und/oder das zweite Material der Gradientenspuleneinheit dem zweiten Material der duroplastischen Komponenteneinheit entsprechen. Die zumindest eine Vergusstasche der duroplastischen Komponenteneinheit kann entsprechend einer Ausführungsform der Vergusstasche der erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit ausgebildet sein. Die Vorteile und/oder Ausführungsformen der Gradientenspuleneinheit sind auch auf die duroplastische Komponenteneinheit übertragbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht,
2 eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht,
3 eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer zweiten Ansicht,
4 eine erste Ausführungsform einer Vergusstasche in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht,
5 eine zweite Ausführungsform einer Vergusstasche in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht,
6 eine dritte Ausführungsform einer Vergusstasche in einer schematischen Darstellung in einer zweiten Ansicht,
7 einen ersten Teilbereich einer erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit in einer Ausführungsform zum Zeitpunkt eines ersten Verfahrensschrittes zur Herstellung,
8 einen ersten Teilbereich einer erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit in einer Ausführungsform zum Zeitpunkt eines zweiten Verfahrensschrittes zur Herstellung, und
9 einen ersten Teilbereich einer erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit in einer Ausführungsform zum Zeitpunkt eines dritten Verfahrensschrittes zur Herstellung.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht. Die erste Ansicht ist ein Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit. Die Gradientenspuleneinheit umfasst eine Primärspule 11, eine Sekundärspule 12 und eine Trägereinheit 13, welche Trägereinheit 13 die Primärspule 11 und die Sekundärspule 12 stabilisiert und aus einem Vergussmaterial gebildet ist. Die Trägereinheit 13 umfasst mehrere Vergusstaschen 21, wobei jede Vergusstasche 21 eine Begrenzungsstruktur 22, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung 23, umfassend ein zweites Material, aufweist. Die erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen duroplastischen Komponenteneinheit, wobei die elektronische Komponente als Primärspule 11 und Sekundärspule 12 ausgebildet ist.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht. Die mehreren Vergusstaschen 21 sind gemäß dieser Ausführungsform jeweils längsförmig ausgebildet und jeweils parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit angeordnet. Die mehreren Vergusstaschen 21 weisen jeweils einen ersten, also gleichen, radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit auf. Die Gradientenspuleneinheit gemäß dieser Ausführungsform umfasst mehrere Shimtaschen 14, welche jeweils längsförmig ausgebildet sind und parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit angeordnet sind. Die Shimtaschen 14 weisen einen zweiten radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit auf, wobei sich der zweite radiale Abstand vom ersten radialen Abstand um höchstens 30% unterscheidet. Die Shimtaschen 14 und die Vergusstaschen 21 sind alternierend angeordnet. Ebenso weisen die Vergusstaschen 21 gemäß dieser Ausführungsform der Gradientenspuleneinheit, insbesondere die Begrenzungsstruktur 22, jeweils zwei Öffnungen 26 zur Aufnahme der Füllung auf. Eine Öffnung 26 kann beispielsweise als Fortsatz und/oder Schlauch, beispielsweise entlang der Längsrichtung der Vergusstasche, ausgebildet sein.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Gradientenspuleneinheit in der zweiten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung in einer zweiten Ansicht. 3 stellt die in 2 dargestellte Ausführungsform in zweiter Ansicht, welche senkrecht zur ersten Ansicht ist, dar. Zur Übersichtlichkeit wurde auf eine Darstellung der Primärspule 11 und der Sekundärspule 12 verzichtet. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass die Vergusstaschen 26 zu mehr als 80%, typischerweise zu mehr als 90%, insbesondere zu mehr als 95% vom Vergussmaterial, also von der Trägereinheit 13 der Gradientenspuleneinheit umschlossen sind.
4 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vergusstasche 21 in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht. Die Vergusstasche 21 weist eine Begrenzungsstruktur 22 und eine Füllung 23 auf. Die die Begrenzungsstruktur 22 weist vier Öffnungen 26 zur Aufnahme der Füllung 23 und zum Druckausgleich bei der Füllung auf. Die Begrenzungsstruktur 22 kann mittels 3D-Druck, Twinsheet und/oder Kunststoffschweißen hergestellt worden sein. Das zweite Material für die Füllung kann einen Duroplasten und/oder einen Thermoplasten und/oder ein Gas umfassen und/oder viskos und/oder elastisch sein.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vergusstasche 21 in einer schematischen Darstellung in einer ersten Ansicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 4 dargestellten Ausführungsform darin, dass die Vergusstasche 21 eine Stützstruktur 27 umfasst. Die Füllung 23 kann der Vergusstasche 21 über zumindest eine Öffnung 26 zugeführt werden, wobei sich die Füllung 23 typischerweise zwischen der Begrenzungsstruktur 22 und der Stützstruktur 27 verteilt. Die Füllung 23 ist folglich zwischen der Begrenzungsstruktur 22 und der Stützstruktur 27 angeordnet. Die Stützstruktur 27 ist in dieser Ausführungsform rasterförmig ausgebildet.
6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Vergusstasche 21 in einer schematischen Darstellung in einer zweiten Ansicht. Diese dritte Ausführungsform der Vergusstasche 21 kann ein Ausschnitt der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform in einer dazu senkrechten zweiten Ansicht sein.
Die Begrenzungsstruktur 22 umfasst gemäß der dritten Ausführungsform zwei weitgehend parallele flexible längsförmige Flächenelemente 24, welche an den Rändern miteinander verbunden sind. Hierfür sind die Flächenelemente 24 je mit einer thermoplastischen Folie 25 an deren von der Stützstruktur 27 abgewandten Seite beschichtet. Die Verbindung der Flächenelemente 24 an den Rändern umfasst eine Schweißnaht der thermoplastischen Folie 25.
7, 8 und 9 zeigen einen ersten Teilbereich einer erfindungsgemäßen Gradientenspuleneinheit in einer Ausführungsform zum Zeitpunkt verschiedener Verfahrensschrittes bei der Herstellung der Gradientenspuleneinheit. 7 zeigt die Gradientenspuleneinheit nach einem Vergießen der Primärspule 11, der Sekundärspule 12 und der Begrenzungsstruktur 22 mit dem Vergussmaterial, also der Trägereinheit 13. 8 zeigt die Gradientenspuleneinheit nach einem Aushärten des Vergussmaterials, was zu einer Veränderung der Form, insbesondere zu einer Verformung der Begrenzungsstruktur 22 führt. 9 zeigt die Gradientenspuleneinheit nach einer Füllung 23 der Begrenzungsstruktur 22 durch Zuführung des zweiten Materials in einen von der verformten Begrenzungsstruktur 22 umschlossenen Bereich.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Gradientenspuleneinheit umfassend eine Primärspule, eine Sekundärspule und eine Trägereinheit, welche Trägereinheit die Primärspule und die Sekundärspule stabilisiert und aus einem Vergussmaterial gebildet ist, wobei die Trägereinheit zumindest eine Vergusstasche umfasst und die zumindest eine Vergusstasche eine Begrenzungsstruktur, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung, umfassend ein zweites Material, umfasst.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Vergusstasche jeweils eine längliche Ausdehnung parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit aufweist.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend zumindest zwei Vergusstaschen, wobei die zumindest zwei Vergusstaschen einen ersten radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit aufweisen.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 3, wobei die Gradientenspuleneinheit zumindest zwei Shimtaschen umfasst, welche zumindest zwei Shimtaschen jeweils eine längliche Ausdehnung parallel zur Längsachse der Gradientenspuleneinheit und einen zweiten radialen Abstand zu der Mitte der Gradientenspuleneinheit aufweisen, wobei sich der erste radiale Abstand vom zweiten radialen Abstand um höchstens 30% unterscheiden.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 4, wobei die zumindest zwei Shimtaschen und die zumindest zwei Vergusstaschen alternierend angeordnet sind.
Gradientenspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Gradientenspuleneinheit genau eine Vergusstasche umfasst, die Trägereinheit und die Vergusstasche hohlzylinderförmig ausgebildet sind und die Vergusstasche vollständig von der Trägereinheit umgeben ist.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Material zumindest einen der folgenden Stoffe umfasst - Polymer - Verbundwerkstoff - Feststoff und/oder zumindest eine der folgenden Ausführungsformen aufweist: - Schlauchfolie - Formteil - Elastomer - Schaum.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsstruktur mittels 3D-Druck, Twinsheet und/oder Kunststoffschweißen hergestellt wurde.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Material einen Duroplasten und/oder einen Thermoplasten und/oder ein Gas umfasst und/oder viskos und/oder elastisch ist.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsstruktur zwei weitgehend parallele flexible und an den Rändern miteinander verbundene längsförmige Flächenelemente umfasst.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 10, wobei die Flächenelemente je eine zumindest einseitige Beschichtung mit einer thermoplastischen Folie aufweisen.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 11, wobei die Verbindung der Flächenelemente eine Schweißnaht der thermoplastischen Folie umfasst.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Vergusstasche, insbesondere die Begrenzungsstruktur, eine Öffnung zur Aufnahme der Füllung, insbesondere des zweiten Materials, aufweist.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 13, wobei die Aufnahme der Füllung umfassend das zweite Material in die zumindest eine Vergusstasche zeitlich nach einer Aushärtung des Vergussmaterials erfolgt.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Vergusstasche zumindest eine Stützstruktur umfasst.
Gradientenspuleneinheit nach Anspruch 15, wobei die Stützstruktur zumindest einen der folgenden Stoffe umfasst - Polymer - Verbundwerkstoff - Glasfasermatte - Feststoff.
Gradientenspuleneinheit nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei die Stützstruktur ein Glasroving-Gittergewebe umfasst und/oder mittels GFK-Gitter und/oder Tiefziehen und/oder 3D-Druck hergestellt wurde.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, hergestellt gemäß den folgenden Verfahrensschritten: - Vergießen der elektronischen Komponente und der Begrenzungsstruktur mit dem Vergussmaterial, - Aushärten des Vergussmaterials, - Füllen der Begrenzungsstruktur durch Zuführung des zweiten Materials in einen von der Begrenzungsstruktur umschlossenen Bereich nach Aushärten des Vergussmaterials, - Aushärten des zweiten Materials im von der Begrenzungsstruktur umschlossenen Bereich.
Gradientenspuleneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Vergusstasche zu mehr als 80%, typischerweise zu mehr als 90%, insbesondere zu mehr als 95% vom Vergussmaterial der Gradientenspuleneinheit umschlossen sind.
Duroplastische Komponenteneinheit umfassend eine elektronische Komponente und eine Trägereinheit, welche Trägereinheit die elektronische Komponente umgibt und aus einem Vergussmaterial gebildet ist, wobei die Trägereinheit zumindest eine Vergusstasche umfasst und die zumindest eine Vergusstasche eine Begrenzungsstruktur, umfassend ein erstes Material, und eine Füllung, umfassend ein zweites Material, umfasst.