KR20130090795A - 다수의 축방향으로 정렬된 코일로 구성된 솔레노이드 자석 - Google Patents

다수의 축방향으로 정렬된 코일로 구성된 솔레노이드 자석 Download PDF

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Abstract

자석 조립체(10; 90)는 복수의 축방향으로 정렬된 코일(12)을 포함하고, 각각의 코일의 반경방향 중간점은 내향으로 인접한 코일의 반경방향 크기의 부분과 축방향으로 정렬되고, 압축 블록(16, 56)은 원주 간격에서 인접 코일 사이에 제공되어 고정된 상대 위치에 코일을 보유한다.

Description

다수의 축방향으로 정렬된 코일로 구성된 솔레노이드 자석 {SOLENOIDAL MAGNETS MADE UP OF SEVERAL AXIALLY ALIGNED COILS}
본 발명은 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된 솔레노이드 자석들의 제조를 위한 방법 및 이와 같이 제조된 솔레노이드 자석들에 관한 것이다.
본 발명은 특히 자기 공명 영상(MRI) 시스템 내의 자기장 발생기로서 사용을 위한 이러한 솔레노이드 자석들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 초전도 와이어로 형성된 이러한 자석들에 관한 것이다.
공지의 자석 배열체에서, 솔레노이드 자석은 통상적으로 비교적 다수의 턴(turn) 및 따라서 단면의 단부 코일(end coil)들과 소수의 턴 및 따라서 단면의 다수의 내부 코일들을 포함한다. 통상적으로, 알루미늄 튜브와 같은 정확하게 가공된 성형기(machined former)는 와이어가 권취되어 코일들을 형성하는 적절하게 성형된 슬롯들을 구비한다. 코일들은 와이어가 성형기 상에 권취되기 전에 수지의 욕(bath)을 통해 통과하는 습식 권취에 의해 열경화성 수지로 함침될 수 있고, 또는 코일들은 건식으로 권취될 수도 있는데, 여기서 완성된 코일들 및 성형기가 이어서 수지의 욕 내에 함침된다. 유사한 함침은 왁스로 예비 성형될 수 있지만, 본 명세서에서는 간략화를 위해 단지 "수지"라 칭할 것이다.
대안적으로, 성형된 코일들의 배열체들이 공지되어 있다. 이들 배열체들에서, 코일들은 몰드 내에 권취되고, 완성된 코일은 몰드 내에서 수지로 함침된다. 수지는 이어서 경화되고, 수지 내에 매립된 솔리드(solid) 코일이 제조된다. 이들 성형된 코일들은 이어서 예를 들어 성형기 또는 다른 기계적 지지 구조체 상에 클램핑함으로써 자석 내에 조립된다.
공지의 절충 배열체는 성형기 상에 배열된 자석의 축방향 중심을 향한 내부 코일들을 갖고, 단부 코일들이 성형되어 성형기에 기계적으로 부착되어 있다. 단부 코일들은 단면이 크고 이들의 배치에 있어 덜 임계적인 경향이 있다. 이 절충 배열체는 내부 코일들 사이의 정확한 상대 위치 설정을 유지하면서 더 소형의 덜 고가의 성형기들이 사용될 수 있게 한다.
이들 공지의 배열체들은 특정 결점들을 겪게 된다.
사용시에, 자석 코일들은 생성된 자기장들과 코일들의 상호 작용에 기인하여 큰 힘을 받게 된다. 이들 힘의 일부는 축방향으로 작용하고, 성형기의 벽을 향해 코일을 압박하고, 반면에 다른 힘은 반경방향으로 작용하여 코일을 더 대직경으로 팽창하는 경향이 있거나 또는 성형기 상으로 코일을 압축한다. 이들 힘들은 코일들이 성형기에 대해 이동할 수 있게 한다. 이러한 이동은 코일들의 가열을 야기할 수 있는데, 이는 초전도 자석에 급냉(quench)을 유도할 수 있다.
코일들 상에 작용하는 힘들은 성형기가 굴곡되게 할 수 있다. 성형기는 이들 힘에 저항하기 위해 대형이고, 무겁고, 기계적으로 강인해야 한다. 성형기 내의 굴곡에 기인하여, 코일 힘들에 저항하는 힘 반응 경로가 이어서 축방향으로 작용하는 것으로 고려될 수 있는 코일 본체력의 작용의 라인으로부터 코일 단면의 반경방향 중간점을 통해 오정렬된 코일의 내부 에지들에 본질적으로 작용한다. 이는 성형기를 굴곡시키는 경향에 기여한다. 힘은 또한 코일들의 제한된 표면적에 의해 지탱된다. 이는 코일들 자체의 변형을 야기할 수 있고, 이러한 것은 초전도 코일 내에 급냉을 또한 유도할 수 있다.
힘의 대부분은 자석의 단부 코일들 및 존재한다면 차폐 코일들 상에 작용한다. 내부 코일들은 비교적 가벼운 하중을 받지만, 촬상을 위해 요구되는 바와 같이 균질한 필드를 생성하기 위해 공간 내에 가장 정확히 위치되도록 요구된다.
정확하게 가공된 성형기는 통상적으로 사용되는 바와 같이 고가이고, 단지 제한된 수의 공급자들로부터만 입수 가능하다. 성형기 공장으로부터 자석 권취 시설로의 운반 비용이 중요할 수 있다. 대형의 성형기의 보관은 어렵고 고비용일 수 있다.
통상적으로, 개별 코일들이 성형기 내에 권취되고, 또는 개별적으로 성형된 코일들은 코일들의 권취 및 함침이 완료된 후에 형성된 배선 및 접속부들에 의해 함께 접속된다. 이들 접속부들이 적소에 견고하게 보유되어 자석이 작동중에 있을 때 이동할 수 없는 것을 보장하는 것에 많은 시간 및 공간이 전용된다. 이들 와이어들의 약간의 이동은 자석이 급냉할 수 있게 하는데 충분할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이들의 의도된 상대 위치들에서의 코일의 제조 및 보유를 위한 신규한 배열체를 제공한다.
본 발명의 배열체는 배선 및 접속부들을 위한 강성의 보유(retention)를 또한 제공한다.
따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위들에 규정된 바와 같은 방법들 및 배열체를 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징들 및 장점들은 첨부 도면들과 함께 그 특정 실시예의 이하의 설명의 고려로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코일 조립체의 부분 축방향 단면도이며,
도 2는 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 코일 조립체를 권취하기 위한 몰드의 도 1의 도면에 대응하는 부분 축방향 단면도이며,
도 3은 도 2의 배열체를 통한 부분 축방향 및 반경방향 단면도이며,
도 4는 본 발명의 코일 조립체들의 크로스 부재(cross-member)의 응력 상승 특징부를 도시하고 있는 도면이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예들의 시리즈에 따른 코일 조립체를 도시하고 있는 도면이며,
도 6은 압축 블록을 도시하고 있는 도 5의 실시예의 부가의 상세를 도시하고 있는 도면이며,
도 7은 도 5에 도시되어 있는 압축 블록들 중 하나의 굴곡을 도시하고 있는 도면이며,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 자석 코일들의 조립체를 구성하는 예시적인 방법의 단계들을 도시하고 있는 도면이며,
도 9는 전술된 바와 같은 코일 조립체가 어떻게 완전한 자석 구조체 내에 합체될 수 있는지를 도시하고 있는 도면이며,
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 코일 조립체를 제조하는 방법의 단계들을 도시하고 있는 도면이며,
도 14는 도 10 내지 도 13과 관련하여 설명된 방법에 따라 제조될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 코일 조립체의 절결 사시도이며,
도 15는 외부 관형 코일 지지체 내에 장착된, 도 14에 도시되어 있는 것과 같은 본 발명의 코일 조립체를 도시하고 있는 도면이며,
도 16은 테이퍼진 보빈을 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 코일 조립체를 제조하는 방법의 단계를 도시하고 있는 도면이며,
도 17은 대향하는 테이퍼진 부분 보빈들을 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 코일 조립체를 제조하는 방법의 단계를 도시하고 있는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부 코일 조립체(10)의 부분 축방향 단면도를 도시하고 있다. 코일들은 'B', 'C', 'D', 'E'로 표기되어 있다. 이들은 자석의 내부 코일들이다. 'A' 및 'F'로서 알려진 단부 코일들은 개별적으로 형성될 수 있고, 도시되어 있는 내부 코일 조립체와 조립되어 완전한 자석을 형성한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 코일들은 열경화성 수지(14) 내에 매립된 다수의 턴들의 와이어(12)로 형성된다. 다른 함침 재료들이 코일들의 크기 및 의도된 용도를 위해 적절하게 사용될 수 있다. 코일들 사이에는, 크로스 부재(16)들 또는 압축 블록들이 제공된다. 이들은 코일들의 원주 주위에 소정 간격으로 위치되고, 서로에 대해 적소에 코일들을 보유하는 기능을 한다.
도시되어 있는 실시예에서, 압축 블록(16)들은 글래스 파이버 프리폼(preform) 또는 글래스 파이버 펠트(felt) 또는 천(cloth)과 같은 다공성 재료, 또는 열경화성 수지(14) 또는 등가의 재료로 함침된 글래스 비드들과 같은 입상형 유리물(loose material)로 형성된다. 글래스 파이버의 프리폼들은 함침 프로세스를 향상시키기 위해 전분(starch)으로 스프레이될 수 있다.
열경화성 수지(14) 또는 등가의 재료는 이들의 각각의 상대 위치들에 코일들을 에워싸서 보유하는 고체 구조체를 형성한다.
도 2는 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 코일 조립체를 권취하기 위한 몰드의 도 1의 도면에 대응하는 부분 축방향 단면도를 도시하고 있다. 보빈(20)은 에지 플랜지(22)들을 구비하고, 이 에지 플랜지 중 적어도 하나는 제거 가능하다. 이들 에지 플랜지들은 내부 코일 조립체(10)의 축방향 크기를 규정한다. 권취 치크(cheek)(24)들이 보빈(20)의 원주 주위에서 규정된 축방향 위치들에 배치된다. 권취 치크들은 연결 채널(26)들을 규정하기 위해 원주 주위에서 서로로부터 분리되고, 권취 채널(28)들을 형성하기 위해 서로로부터 축방향으로 분리된다. 추가의 권취 채널(28')들이 권취 치크(24)들의 축방향으로 가장 근접한 세트와 각각의 에지 플랜지(22) 사이에 형성된다.
권취 치크(24)들은 바람직하게는 반경방향으로 지향된 단부면(29)들을 갖는 원주방향에서 원호형이다. 권취 치크들은 테이퍼진 측면(30)을 구비할 수 있어, 그 반경방향 외부면에서 치크의 축방향 크기(a1)가 이하에 논의되는 이유들로 그 반경방향 내부면에서 그 축방향 크기(a2)보다 크게 된다.
치크들은 제거 가능하고, 보빈(30)의 반경방향 내측면으로부터 보빈을 통해 치크들 내의 상보형 나사식 구멍들 내로 통과하는 나사식 스크류(32)들과 같은 기계적 보유 수단에 의해 적소에 유지될 수 있다.
사용시에, 와이어(12)는 코일들을 형성하기 위해 권취 채널(28, 28')들 내로 권취된다. 와이어는 특히 MRI 촬상을 위한 자석이 제조되어야 한다면, 그 자체가 공지된 초전도 와이어일 수 있다. 연결 채널(26)들은 발포체 또는 글래스 파이버 몰딩과 같은 다공성 프리폼(34)으로 충전될 수 있다. 권취 중에, 다공성 프리폼들은 권취 와이어가 권취 채널(28, 28')들 내에 잔류하는 것을 보장한다.
일단 권취가 완료되면, 성형 캐비티(38)는 예를 들어 폐쇄 플레이트에 의해 폐쇄된다. 코일 구조체들 및 다공성 프리폼들은 경화되게 하거나 경화되도록 허용되는 에폭시 수지와 같은 고화 재료로 함침된다. 최종 구조체는 와이어(12) 및 다공성 프리폼(34)들을 에워싸는 경화된 재료의 모노리식(monolithic) 구조체이다. 함침 단계 중에, 코일들은 코일들 및 성형 치크들 상에 배치된 폐쇄 플레이트에 의해 포위될 수 있어 환형 성형 캐비티를 형성한다. 도 3은 포위된 성형 캐비티(38)를 형성하는 폐쇄 플레이트(36)를 도시하고 있는 도 2의 구조체를 통한 부분 축방향 단면도를 도시하고 있다.
도시되어 있는 경우에, 일단 함침이 완료되면, 모든 코일들은 동일한 외부 반경 뿐만 아니라 동일한 내부 반경을 갖는다. 다른 배열체들이 구조체의 코일이 상이한 외부 반경을 갖는 것을 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다.
일단 함침 프로세스가 완료되면, 폐쇄 플레이트(36)는 사용되면 제거된다. 권취 치크(24)들이 또한 제거된다. 테이퍼진 측면(30)들 및 반경방향으로 지향된 단부면(29)들은 경화된 재료로부터 제거를 보조한다. 권취 치크들은 고무와 같은 변형 가능한 재료로 커버되거나 제조될 수 있는데, 이는 이들의 제거를 보조할 수 있다. 권취 치크(24)들은 고화된 재료로부터 이들의 제거를 보조하기 위해 적합한 이형제로 코팅될 수 있다.
최종 함침된 코일 조립체(10)는 이어서 예를 들어 에지 플랜지(22)들 중 하나를 제거하고 보빈(20)으로부터 축방향으로 조립체를 슬라이드함으로써 몰드로부터 제거된다. 에지 플랜지들 및 보빈의 외부면은 고화된 코일 조립체의 제거를 보조하기 위해 적합한 이형제로 코팅될 수 있다.
도 1을 재차 참조하면, 연결 채널(26)들이 제공되어 있는 크로스 부재(16)들이 이제 형성된다는 것을 알 수 있다. 코일들은 정확한 상대 위치에 유지되고, 이는 비교적 저비용으로 성취되고 있다. 어떠한 성형기도 코일들을 원주방향으로 또는 이들의 상대 축방향 위치들로 유지하도록 요구되지 않는다. 크로스 부재(16)들은 코일들 상에 작용하는 전자기력을 지지하고 따라서 압축 블록들의 기능을 수행하여 코일들에 작용하는 본체력에 반작용한다. 크로스 부재(16)들은 축방향 힘의 평면에 제공되기 때문에, 이들 하중들을 견디기 위한 외부 구조체에 대한 요구가 존재하지 않는다. 코일을 원주방향으로 팽창시키거나 수축하기 위해 작용하는 힘은 코일들 자체의 기계적 강도에 의해 억제될 수 있다. 내부 코일 조립체(10)는 요구되면 내부 코일 조립체의 내경 내에 또는 외경 외부에 인가된 간단한 관형 지지체 상에 지지될 수 있다. 그러나, 어떠한 축방향 하중 지탱 성형기도 요구되지 않는다.
완성된 구조체는 권취 치크(24)들의 성형기 위치에 대응하는 공극(17)들에 의해 분리된 크로스 부재(16)들을 갖는다. 공극들은 이들이 각각의 코일을 상대적으로 독립적으로 반경방향으로 팽창하거나 수축할 수 있게 하기 때문에, 유리한 특징부이다. 게다가, 공극들의 존재는 공극들이 제공되지 않은 배열에 비교하여 사용된 수지의 양을 감소시킨다. 이는 사용된 수지의 비용 및 환경적인 영향을 감소시킨다.
정밀하게 형성된 부분들은 보빈(20), 단부 플랜지(22)들 및 권취 치크(24)들이다. 이들 모두는 다수의 회수에 걸쳐 사용될 수 있다. 각각의 코일은 단지 고유량의 와이어에 부가하여, 저가의 부품들, 경화 재료, 통상적으로 에폭시 수지 및 통상적으로 글래스 파이버 및 수지의 다공성 프리폼들과 같은 경화 재료만을 소비한다. 모노리식 구조체는 코일(12)들이 이들의 각각의 상대 위치들에 단단히 유지되는 것을 보장한다.
도 16은 코일(12)들 및 크로스 부재(16)들이 보빈(20)의 외부면 상에 형성되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 자석 조립체를 통한 축방향 단면도를 도시하고 있다. 이 경우에, 보빈은 원추 형상으로 테이퍼진다. 그러나, 테이퍼는 도시를 위해 도면에서 과장되어 있으며, 보빈의 외부면은 본질적으로 원통형인 것으로서 여전히 간주될 수 있고, 테이퍼는 1 m 축방향 길이에 걸쳐 1 mm 내지 2 mm 직경 변화에 단지 등가이다. 일단 자석 조립체가 본 명세서에 설명된 방법들에 의해 형성되면, 보빈은 방향(160)으로 제거될 수 있다. 보빈 상의 테이퍼는 보빈이 이동하자마자 자석 구조체로부터 자유로워질 수 있게 하고, 제거됨에 따라 자석 구조체에 손상을 유발하지 않을 것이다. 보빈이 정확하게 원통형이면, 제거는 어려울 수 있고, 보빈의 표면은 제거됨에 따라 자석 구조체의 내부면을 가로질러 마찰할 수 있어, 가능하게는 자석 구조체에 손상을 유발한다. 물론, 이 방식으로 형성된 자석 구조체는 다른 코일(이 예에서, D, E)보다 큰 직경을 갖는 몇몇 코일(이 예에서, B, C)들을 가질 수 있다. 이것이 구조체에 의해 발생된 자기장에 미칠 수 있는 효과는 코일들의 일부 또는 전체의 턴수 또는 축방향 위치를 적응시킴으로써 미리 보상될 수 있다.
도 17은 코일(12)들 및 크로스 부재(16)들이 보빈의 외부면 상에 형성되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 자석 조립체를 통한 다른 축방향 단면도를 도시하고 있다. 이 경우에, 보빈은 2개의 개별 부분(20a, 20b)들로 구성된다. 양 부분들은 테이퍼진 원추형 형상이다. 부분(20a, 20b)들의 좁은 단부들은 자석 구조체의 축방향 중심을 향해 서로 인접하여 배치된다. 테이퍼는 도시를 위해 도면에서 훨씬 과장되어 있고, 보빈의 외부면은 본질적으로 원통형인 것으로 여전히 간주될 수 있고, 테이퍼는 1 m 축방향 길이에 걸쳐 1 mm 내지 2 mm 직경 변화에 단지 등가이다.
일단 자석 조립체가 본 명세서에 설명된 방법에 의해 형성되어 있으면, 각각의 보빈 부분(20a, 20b)은 자석 구조체의 축방향 중심으로부터 축방향으로 이격하여 각각의 방향(170a, 170b)으로 제거될 수 있다. 각각의 보빈 부분 상의 테이퍼는 보빈이 이동하자마자 자석 구조체로부터 자유로워질 수 있게 하고, 제거됨에 따라 자석 구조체에 손상을 유발하지 않을 것이다. 보빈이 정확하게 원통형이면, 제거는 어려울 수 있고, 보빈의 표면은 제거됨에 따라 자석 구조체의 내부면을 가로질러 마찰할 수 있어, 가능하게는 자석 구조체에 손상을 유발한다.
물론, 이 방식으로 형성된 자석 구조체는 다른 코일(이 예에서, C, D)들보다 큰 직경을 갖는 몇몇 코일(이 예에서, B, E)들을 가질 수 있다. 이것이 구조체에 의해 발생된 자기장에 미칠 수 있는 효과는 코일의 일부 또는 전체의 턴수 또는 축방향 위치를 적응시킴으로써 미리 보상될 수 있다. 그러나, 이 예에서, 구조체의 대칭은 공칭적으로 동일한 코일(C, D 및 B, E)들이 동일한 반경을 가질 수 있어, 이 보상을 간단화하는 것을 의미한다. 이러한 것은 양 보빈 부분이 동일한 테이퍼를 갖고, 자석의 축방향 중간점에서 만나게 되는 것을 가정한다.
도 17에 도시되어 있는 것과 유사한 구조체를 형성하는 대안적인 방식은 도 16에 도시되어 있는 방식으로 2 부분-자석 구조체들을 형성하고 이어서 예를 들어 수지 접합에 의해 이들을 함께 결합하는 것일 수 있다. 이는 특히 소수로 제조되는 대형 자석에 적용 가능할 수 있다. 그러나, 이러한 결합 단계는 요구된 정확성을 갖는 접합부를 형성하는 것이 시간 소모적이고 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 대량 생산을 위해, 단일 부분으로 자석 구조체를 형성하고 구조체의 함침을 수행하는 것이 바람직하다. 도 16에 도시되어 있는 것과 각각 유사하게 2개의 개별 부분들로 자석 구조체를 형성하고 이어서 이들을 함께 결합하는 장점은 부분들의 대직경 단부들이 자석의 축방향 중심을 향해 함께 결합되어, 자석의 축방향 중심에 가장 근접한 코일들이 자석의 단부들 부근의 것들보다 큰 직경을 갖게 되고, 이는 MRI 촬상을 위해 요구되는 바와 같이 균질한 자기장의 생성에 보조로서 통상적으로 간주된다.
도 4는 성형된 코일들의 분리가 용이하게 되는 본 발명의 실시예의 특징부를 도시하고 있다. 적합하게 성형된 권취 치크들을 사용함으로써, 응력 상승 특징부, 이 경우에 노치(40)들이 크로스 부재(16)들 내에 형성될 수 있다. 이들 응력 상승 특징부들의 존재는 예를 들어 정(chisel) 또는 해머 블로우(hammer blow)를 사용하고, 파지부들로 스냅 오프하거나 또는 톱질함으로써, 요구되는 경우에 크로스 부재(16)를 파괴하는 것을 더 용이하게 한다. 응력 상승 특징부(40)들은 바람직하게는 인접한 권취부의 와이어(12)로부터 소정 거리 이격하여 형성되어, 경화된 재료(14)에 발생되는 임의의 손상이 코일들 자체에 영향을 미치지 않게 될 것이다. 제조 결함 또는 손상의 경우에 코일의 제거를 제공하는 것에 추가하여, 도 4에 도시되어 있는 제거 가능한 크로스 부재들은 이러한 이동이 필요한 것이 명백해지면, 코일들 사이의 상대 이동을 허용하도록 제거될 수 있다. 일단 제거 가능한 크로스 부재들이 제거되어 있으면, 더 통상의 배열체가 이들의 상대 위치들에 코일들을 유지하도록 요구될 수 있다.
도시된 것과 같은 코일 조립체를 형성하는데 통상적으로 사용되는 다수의 길이들의 와이어 사이에 조인트들을 형성하는 프로세스는 고가이고 시간 소모적인 것으로 알려져 있고, 유독성 화학물을 필요로 하고, 최종적인 자석 구조체의 고장의 원인이다. 본 발명의 몇몇 실시예들은 초전도 조인트들을 제공하기 위한 요구의 감소를 제공한다.
조인트들의 제공은 단일 길이의 와이어로부터 내부 코일 조립체(10)의 코일(B, C, D, E)들의 다수 또는 모두를 권취함으로써 감소될 수 있다. 모든 코일들이 직렬로 접속되어 있는 것으로 가정하면, 제 1 코일(B)은 와이어로부터 권취될 수 있고, 이어서 와이어는 예를 들어 프리폼 내에 적합한 절단부 또는 캐비티를 형성함으로써 연결 채널(26)을 통해 와이어를 운반하고, 다음의 코일(C) 등을 권취하는데 사용된다. 그러나, 이러한 배열체는 와이어가 하나의 코일의 외부 반경을 다음의 코일의 내부 반경에 연결하는 경우에 결함들에 민감할 수 있는 부위를 유도한다. 예를 들어 성형된 플라스틱의 보호 가이드는 2개의 코일들을 연결하는 와이어의 부분이 코일의 턴들 상에 너무 많은 압력을 지탱하는 것을 방지하도록 제공될 수 있다. 이러한 배열체에서, 도 4의 제거 가능한 크로스 부재들은 와이어가 크로스 부재를 통해 통과할 수 있기 때문에 이용되지 않아야 한다.
등가의 최종 결과가 먼저 제 1 와이어 층을 코일(B) 내에 권취하고, 와이어를 연결 채널(26)을 통해 이동시켜 제 1 와이어 층을 코일(C) 내로 권취하고, 제 1 와이어 층이 코일(E) 내에 권취될 때까지 이러한 권취를 행하고, 제 2 와이어 층을 코일(E) 내에 권취하고, 와이어를 크로스 부재(16)를 통해 이동시켜 제 2 와이어 층을 코일(D) 내로 권취하고, 제 2 와이어 층이 코일(B) 내에 권취될 때까지 이러한 권취를 행함으로써 얻어질 수 있다. 이 배열체에서, 와이어는 결코 하나 초과의 층으로 전이되지 않고, 따라서 인접한 코일의 내부 반경에 하나의 코일의 외부 반경을 연결함으로써 도입되는 가능한 고장 부위들이 발생하지 않는다. 재차, 도 4의 제거 가능한 크로스 부재들이 사용되지 않아야 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예들의 시리즈에 따른 코일 조립체를 도시하고 있다. 도 5는 6-코일 자석의 축방향 부분 단면을 도시하고 있다. 단부 코일(A)은 도면 부호 54의 내부 코일(B, C)들과 함께 도면 부호 52로 도시되어 있다. 각각의 대응하는 추가의 코일(D, E, F)들이 제공되어 있지만, 도면에는 도시되어 있지 않다. 이들 실시예들에서, 코일(A 내지 F)들은 개별 성형된 코일들을 제조하기 위해 개별적으로 성형된다. 이들 코일들은 코일들에 작용하는 축방향 힘의 평면에 축방향 자기 지지 조립체를 제공하기 위해 코일들의 원주 주위에 소정 간격들에 배치된 압축 블록(56)들에 의해 함께 연결된다. 이는 여전히 이들 축방향 하중들에 저항하는 것이 가능한 더 경량의 구조체가 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 어떠한 부피가 큰, 무거운 고가의 하중 지탱 성형기도 요구되지 않는다.
통상적으로, 에폭시 수지가 함침 재료로서 사용되고, 최종 함침된 코일들은 매우 높은 고유 기계 강도를 갖는다. 본 발명은 통상의 성형기 기반 자석 설계에 대조적으로 이 고유 기계 강도를 사용하고, 이는 전체적으로 자석 조립체의 강도를 위한 성형기의 강도에 크게 의존한다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 다수의 압축 블록(56)들이 코일(52, 54)들 사이에 제공되어 이들을 지지한다. 이들 블록들은 압축시에 강하다. 이들은 블록들의 재료와 호환성이 있는 접착제 재료를 사용하여 그리고 코일들의 함침을 위해 사용된 재료로 코일들에 접착식으로 접합될 수 있다.
도 6은 압축 블록들을 포함하는 조립체의 부가의 상세를 도시하고 있다. 압축 블록(56)들은 알루미늄 압출부로서 형성될 수 있고, 저가이고 비자성이다. 바람직하게는, 압출은 넓은 "I" 단면을 갖고 방향(60)에서 수행되고, 최종 압출물은 슬라이스되어 압축 블록(56)들을 형성한다. 블록들의 대부분의 치수는 임계적이지 않고, 따라서 압출과 같은 저가의 제조 기술에 양호하게 적합된다. 대조적으로, 압축 블록의 축방향 치수(b)는 이 치수가 완성된 자석 내의 코일들 사이의 분리를 결정하기 때문에 정확해야 하고, 이는 생성된 자기장 내의 설계된 균질성을 성취하는데 중요하다. 바람직한 실시예에서, 압출물은 이 치수(b)보다 약간 더 크게 제조되고, 압출물로부터 형성된 압축 블록들은 단지 이 치수에서만 치수 설정되도록 밀링된다. 이러한 밀링은 비교적 간단하고 저가의 프로세스이고, 또한 비교적 정확하다. 최종 표면들은 예를 들어 인접 구성 요소들로의 접착식 접합을 위해 양극 산화에 의해 특히 준비될 수 있다.
도 6a는 압축 블록(57)의 대안적인 형태를 도시하고 있다. 압축 블록은 방향(60)에서 본질적으로 직사각형 단면을 갖고, 압출에 의해 제조될 수 있다. 이 압축 블록은 본질적으로 직사각형 단면의 코너들 부근에 형성된 대략적으로 반경 방향에서 구멍(59)을 갖는다. 이들 구멍들은 압축 블록에 소정의 가요성을 허용하고, 압축력(61)이 압축 블록(56)의 응력 경로들에 유사한 압축 블록(57)의 주 본체를 통해 바람직하게 이동할 수 있게 한다. 구멍(59)들에 의해 도입된 굴곡은 도 6의 압축 블록(57)의 반경방향으로 지향된 에지들의 굴곡에 유사하게 압축 블록(57)의 반경방향으로 지향된 에지(63)들 상의 높은 압축력을 방지한다. 표면(65)들은 도 6의 압축 블들록에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로 가공되고, 표면 준비될 수 있다.
바람직하게는, 압축 블록(56)들은 코일들에 직접적으로 부착되지 않는다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 바람직하게는 그 중 하나가 코일들의 함침을 위해 사용된 수지로 효과적으로 접합되는 시트 전기 절연기의 원호(58)들은 각각의 압축 블록(56)과 인접 코일(52, 54)들 사이에 제공된다. 적합한 재료의 예들은 글래스 파이버 보강 에폭시 수지, 상표명 "TUFNOL Grade 10G/40" 하에서 시판되는 것들과 같은 페놀 수지의 시트들을 포함한다. 시트 전기 절연기는 대응 코일에 정합하는 곡률을 갖고, 압축 블록(56)들의 중심들 사이의 원주방향 거리의 배수에 등가인 원주방향 크기를 갖는 원호 형상(58)들로 절단된다. 원호(58)들은 접착식으로 또는 기계적으로 압축 블록(56)들에 부착된다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 이는 압축 블록(56)들의 하중 지탱면 내에 구멍(62)들을 드릴링하고 탭핑하고, 원호(58)들 내에 대응하는 비탭핑된 카운터싱킹된 구멍(64)들을 제공하고, 원호(58)들을 나일론 스크류(66)들로 블록(56)들에 부착함으로써 성취될 수 있다. 압축 블록(56)들은 또한 원호(58)들에 접착식으로 접합될 수 있다. 블록(56)들 및 원호(58)들은 완전한 링들로 조립될 수 있고, 이들은 이어서 프로세스의 이 부분을 위해 지그 또는 유사한 구조체 내에 정확하게 위치되어 있는 인접 코일들에 접착식으로 접합된다.
압출물(56)의 넓은 "I" 섹션은 높은 국부화된 압축력을 발생시킬 수 있는 급격한 에지를 제공하지 않고, 인접 코일(52, 54)들의 표면들 상에 압축력의 유용한 분포를 제공하는 것으로 고려된다.
도 5에는 인-아웃 블록(67)들이 도시되어 있다. 이들 인-아웃 블록은 공지의 구성일 수 있다. 이들은 코일 - 통상적으로 각각의 코일의 시작부 및 종료부 - 로부터 돌출하는 초전도 와이어의 부분들 및 다수의 길이의 와이어 사이에 연결부를 구성하도록 요구되는 바와 같은 연결부를 보호하는 기능을 한다. 예를 들어, 각각의 인-아웃 블록(67)은 코일 내에 사용되는 바와 같은 초전도 와이어를 수용하기 위해 적합한 하나 이상의 가이드 채널들을 각각 구비하는 열가소성 플레이트의 스택으로 구성될 수 있다. 초전도 와이어의 돌출부들은 와이어가 코일로부터 돌출하는 지점에 정합하는 반경방향 위치에서 채널들 중 하나 내에 배치된다. 인-아웃 블록들은 코일이 권취됨에 따라 구성되고 코일로 함침될 수 있어 코일에 견고하게 접합되게 된다.
압축 블록(56)들의 변형예가 도 5에 도시되어 있고, 코일(A, B)들 사이에 위치되고 도 7에 더 상세히 도시되어 있다. 단부 코일(A)은 내부 코일(B, C)들 보다 상당히 크고, 후프(hoop) 응력으로서 통상적으로 알려져 있는 더 큰 반경방향 힘을 받게 된다. 이는 단부 코일(A)이 인접 코일(B)보다 큰 정도로 반경방향으로 팽창할 수 있게 한다. 이는 솔리드 압축 블록(56) 상에 더 큰 반경방향 하중을 부여할 것이다. 이 하중 및 코일(52, 54)들 상에 부여될 수 있는 응력들을 감소시키기 위해, 도 5 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 수정된 압축 블록이 사용될 수 있다. 이 수정된 압축 블록(56)은 압축 블록(56)을 통해 연장되는 축방향 연장 슬롯(70)들을 구비한다. 이들 슬롯(70)들은 이들의 축방향 단부에서 연결된 복수의 반경방향 더 얇은 블록들로 블록을 실질적으로 분할한다. 이러한 배열체는 솔리드 블록보다 더 용이하게 변형될 수 있다. 도 7은 도 5에 도시되어 있는 압축 블록들 중 하나의 굴곡을 도시하고 있다. 굴곡의 정도는 명료화를 위해 과장되어 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 슬롯(70)들은 단부 코일(A)이 내부 코일(B)보다 큰 정도로 반경방향으로 팽창할 수 있게 한다. 바람직한 실시예에서, 슬롯(70)들은 그 각각의 단부에 확장된 섹션(72)들을 가져, 블록의 굴곡을 보조하고 슬롯들의 단부들에서 금속 피로의 발생을 감소시킨다. 슬롯(70)들 및 임의의 확장된 섹션(72)들은 고압 워터 제트의 작동에 의해 형성될 수 있다. 동등하게, 이들은 드릴링 및 톱질과 같은 더 통상의 수단에 의해 형성될 수 있다.
통상의 초전도 조인트(73)들은 압축 블록(56)들 사이의 위치들에 제공될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 코일(C, D)들은 다른 코일들보다 다소 작은 단면을 갖는다. 코일(A, B 및 E, F)들에 작용하는 축방향 하중들은 코일(C, D)의 구조체에 의해 지지되어야 한다. 이들 코일들은 비교적 작은 단면을 갖기 때문에, 보강부의 층(74)들은 예를 들어 코일(C, D)들의 반경방향 내부면 및/또는 반경방향 외부면 주위에 제공될 수 있다. 이는 예를 들어 코일로 권취되고 함침 단계에 포함되는 알루미늄 또는 스테인레스강과 같은 강화 와이어들의 형태를 취할 수 있다. 이들 강화 와이어들의 효과들은 코일들 자체의 기계적 강도를 증가시키고, 코일의 반경방향 치수를 증가시켜, 이에 의해 더 두껍고, 강한 압축 블록(56)들이 사용될 수 있게 하는 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명된 실시예와 유사하지만, 코일이 압축 블록들과 원호들 사이에 제위치에 권취되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 자석 코일들의 조립체를 구성하는 예시적인 방법에서의 단계들을 도시하고 있다.
도 8a는 몰드를 준비하는 초기 단계를 도시하고 있다. 다공성 PTFE의 층(80)이 몰드의 내부면 상에, 보빈(20) 및 단부 플랜지(22)들 상에 놓인다. 이는 몰드로부터 완성된 물품을 해제하는 것을 보조한다. 압축 블록(56)들은 요구된 축방향 위치에서 규칙적인 원주방향 간격들로 보빈(20) 상에 위치되어 권취 채널(82)들을 형성한다. 대응 관통 구멍(84)들이 제공되어 보유 스크류(32)들이 압축 블록 들 내의 대응 나사식 구멍(86) 내로 보빈(20)을 통해 통과할 수 있게 한다. 하나 이상의 구멍(86)들 및 스크류(32)들이 각각의 압축 블록에 대해 제공될 수 있다.
도 8b에 도시되어 있는 바와 같이, 원호(58)들은 이제 권취 채널(82)들을 경계 형성하기 위해 위치된다. 도 6을 참조하여 논의된 바와 같이, 원호(58)들은 나일론 스크류(66)들과 같은 고정 수단에 의해 압축 블록(56)들에 부착될 수 있다.
도 8c에 도시되어 있는 바와 같이, 적합한 크기 및 형상의 변형 가능한 변위기(60)들이 인접 압축 블록(56)들과 원호(58)들 사이에 삽입될 수 있다. 이들은 코일(52, 54)들이 권취됨에 따라 권취 채널(82)의 벽을 형성하는 원호를 지지한다. 도 8c에 도시되어 있는 바와 같이 변위기(60)들을 포함하는 조립체는 에폭시 수지와 같은 경화 재료로 함침되어, 코일들을 함침하고, 원호(58)들에 이들을 접합하고, 원호들을 압축 블록(56)들에 더 접합한다.
도 3에 도시되어 있는 배열체와 유사하게, 폐쇄 플레이트가 코일들 주위의 중공 원통형 성형 캐비티를 에워싸도록 제공될 수 있다. 경화 재료로 성형 캐비티를 충전하고 이 경화 재료가 고화되게 하거나 고화되게 허용함으로써, 일정한 외부 반경을 갖는 함침된 구조체가 형성될 수 있다. 충전제 재료가 권취 코일들의 외부면 상에 제공될 수 있어, 이들이 공통 외부 반경이 되게 한다. 예를 들어, 파이버글래스 테이프가 사용될 수 있다. 이는 지지 구조체가 이어서 단지 일정한 내부 반경의 간단한 튜브일 필요가 있기 때문에, 코일 조립체가 외부 원통형 지지 구조체에 부착되는 경우에 유용하다. 변형 가능한 변위기(60)들은 일단 경화 재료가 경화되면 제거될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 더 복잡한 폐쇄 플레이트 배열체가 사용될 수 있어, 코일들이 상이한 외부 반경을 갖도록 함침되고 성형될 수 있게 된다.
일단 함침 단계가 완료되면, 코일 조립체는 몰드로부터 제거된다. 스크류(32)들은 압축 블록(56)들로부터 제거되고, 에지 플랜지(22)들이 제거된다. 최종 코일 조립체의 표면은 다공성 PTFE 층(80)으로 커버되고, 이는 몰드 부분들의 제거를 보조한다. 보빈(20)으로부터 코일 조립체의 제거를 보조하기 위해, 보빈의 표면은 바람직하게는 약간 테이퍼진다.
테이퍼진 보빈들의 장점들은 특정 예들과 함께 도 16 내지 도 17 및 대응 설명에 개시되어 있다. 이러한 테이퍼진 보빈들은 본 발명의 임의의 예시적인 방법들 및 구조체들에 이용될 수 있다.
도 9는 전술된 바와 같은 코일 조립체가 어떻게 완전한 자석 구조체 내에 합체될 수 있는지를 도시하고 있다. 내부 코일 조립체(90)는 임의의 전술된 방법들에 따라 제공된다. 도 9에 도시되어 있는 예에서, 3개의 코일들이 내부 코일 조립체 내에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 임의의 수의 코일들을 갖는 내부 코일 조립체들에 적용될 수도 있다. 홀수의 코일들을 갖는 내부 코일 조립체들에서, 내부 코일이 존재할 수 있다. 내부 코일 조립체가 짝수의 코일들을 갖는 경우에, 조립체의 축방향 중간점은 통상적으로 2개의 코일들 사이에 놓일 수 있다. 개별 단부 코일(92)들은 도 9의 예에 제공된다. 이들은 통상적으로 몰드 내에 권취되어 에폭시 수지와 같은 경화 재료로 함침된다. 일단 재료가 경화되면, 코일들은 강인한 자기 지지 코일들이 된다. 이들은 예를 들어 상기 논의된 알루미늄 압출물의 압축 블록(96)들을 사용하여 내부 코일 조립체에 부착될 수 있다. 통상적으로, 단부 코일(52)은 내부 코일 조립체의 코일(54)들에 비교할 때 상이한 치수들을 갖고, 압축 블록(96)들은 단부 코일(52) 및 내부 코일 조립체(90)와 허용 가능하게 인터페이스하도록 반경방향에서 구체적으로 성형될 필요가 있을 수 있다. 도 9에 도시되어 있는 예에서, 사용시에 다양한 코일들에 작용하는 본체력(BF)은 자석의 축방향 중간점에서 중앙 평면을 향해 코일(52, 54)들을 압박하는 경향이 있다. 이는 압축 블록(56, 96)들이 모두 압축 상태에 있는 것을 보장한다. 압축 블록들은 압축시에 큰 강도를 갖지만, 압축 블록들에 코일들을 유지하는 접합부들은 인장시에 덜 강할 것이다. 각각의 코일에 작용하는 힘의 방향은 각각의 자석의 설계의 특징이다.
다수의 초전도 자석들에서, 능동 차폐 코일(98)들이 제공된다. 이들 능동 차폐 코일은 내부 코일(54)들 또는 단부 코일(52)들보다 큰 반경을 갖는다. 사용시에, 차폐 코일(98)들은 내부 코일(54)들에 의해 일반적으로 전달된 전류의 방향에 대향하는 방향으로 전류를 전달한다. 본체력(BF)은 도시되어 있는 예에서 자석의 축방향 중간 평면으로부터 이격하여 차폐 코일들을 압박하도록 작용한다.
도 9는 본 발명의 코일 조립체 주위의 위치에 보유된 차폐 코일(98)들의 예시적인 배열체를 도시하고 있다. 도시되어 있는 배열체에서, 차폐 코일(98)들은 도 5에 또한 도시되어 있는 웨브(102)들을 보유함으로써 본 발명의 코일 조립체에 자체로 부착된 대응 저널(100)들 내에 유지된다. 예를 들어 축방향으로 정렬된 압축 블록(56)들 상의 대응 위치에 장착된 간단한 프레임과 같은 다른 배열체들이 차폐 코일들을 적소에 보유하기 위해 제공될 수 있다. 시뮬레이션에 의해 계산될 수 있는 수반된 기계적 힘에 따라, 프레임 또는 웨브가 예를 들어 축방향으로 정렬된 압축 블록(56)들의 각각의 세트, 또는 축방향으로 정렬된 압축 블록(56)들의 모든 다른 세트, 또는 축방향으로 정렬된 압축 블록들의 모든 제 3 세트 상에 장착될 수 있다. 일반적으로 압축 블록(56)들이 축방향으로 정렬되어, 압축 블록들이 축방향으로 정렬되지 않으면 해당될 수 있는 바와 같이, 코일들에 임의의 굽힘 모멘트가 인가되는 것이 회피된다.
도 9에 도시되어 있는 것과 같은 배열체는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 모노리식 수지 함침된 조립체의 내부 코일 조립체(90), 또는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 성형된 코일들 및 압출된 압축 블록들로 구성된 조립체로 구성될 수 있다. 내부 코일 조립체(90)는 본 발명의 임의의 실시예에 따를 수 있다.
본 발명의 코일 조립체 및 방법의 바람직한 실시예가 도 10 내지 도 12를 참조하여 논의될 것이다.
바람직한 실시예에 따라 형성된 구조체는 다수의 턴들의 와이어(12)로 형성된 코일들이 열경화성 수지(14) 또는 유사한 것 내에 매립되는 도 1에 도시되어 있는 것과 유사하다. 코일들 사이에는, 크로스 부재(16)들 또는 압축 블록들이 제공된다. 이들은 코일들의 원주 주위에 소정 간격으로 위치되고, 서로에 대해 적소에 코일들을 보유하는 기능을 한다.
도 10은 본 발명에 따른 코일 조립체를 권취하기 위한 몰드의 도 2의 도면에 대응하는 부분 축방향 단면도를 도시하고 있다. 보빈(20)은 그 중 적어도 하나가 제거 가능한 에지 플랜지(22)들을 구비한다. 이들 에지 플랜지들은 내부 코일 조립체의 축방향 크기를 규정한다. 권취 가이드 코움(comb)(120)들이 보빈(20)의 원주 주위에서 규정된 축방향 위치들에 배치된다. 권취 가이드 코움들은 캐비티들에 의해 서로로부터 분리되고 외주부(126)들에 의해 연결된 권취 치크(122)들을 포함한다. 캐비티들은 연결 채널(128)들을 규정한다. 권취 가이드 코움들은 권취 채널(28)들을 형성하기 위해 서로로부터 축방향으로 분리된다. 추가의 권취 채널(28')들이 각각의 에지 플랜지(22)와 축방향으로 가장 가까운 권취 가이드 코움(120) 사이에 형성된다. 권취 가이드 코움들은 바람직하게는 원주 방향에서 원호 형상이다. 권취 가이드 코움(120)들 및 특히 권취 치크(122)들은 테이퍼 측면들을 구비할 수 있어, 그 반경방향 외부면에서 치크의 축방향 크기가 그 반경방향 내부면에서 그 축방향 크기보다 크게 되어 코움들의 이후의 제거를 보조한다. 유사하게, 권취 치크(122)들은 테이퍼 단부들을 구비할 수 있어, 그 반경방향 외부면에서 치크의 원주방향 크기가 그 반경방향 내부면에서 그 원주방향 크기보다 크게 된다. 치크들은 제거 가능하다.
도 2의 예에서와 같이, 와이어(12)는 코일들을 형성하기 위해 권취 채널(28, 28')들 내에 권취된다. 와이어는 특히 MRI 촬상을 위한 자석이 제조되면, 그 자체로 잘 알려진 초전도 와이어일 수 있다. 캐비티(128)들은 발포 또는 글래스 파이버 성형과 같은 다공성 프리폼으로 충전될 수 있다. 권취 중에, 권취 가이드 코움들 및 다공성 프리폼들은 권취 와이어가 권취 채널(28, 28')들 내에 잔류하는 것을 보장한다. 다공성 프리폼들은 이 예에서 권취 코일의 반경방향 치수의 단지 일부에만 도달한다.
일단 권취가 완료되면, 코일들 구조체 및 다공성 프리폼들은 경화되는 것이 허용되는 에폭시 수지와 같은 고화 재료로 함침된다. 최종적인 구조체는 와이어(12) 및 다공성 프리폼(34)들을 에워싸는 경화된 재료의 모노리식 구조체이다. 함침 단계 중에, 코일들은 코일들 및 성형 치크들 상에 배치된 원통형 폐쇄 플레이트에 의해 에워싸여질 수 있어, 환형 성형 캐비티를 형성한다. 도시되어 있는 경우에, 모든 코일들은 일단 함침이 완료되면, 동일한 외부 반경을 갖는다. 다른 배열체들은 구조체의 코일들이 상이한 외부 반경을 갖는 것을 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다.
일단 함침 프로세스가 완료되면, 폐쇄 플레이트(36)는 사용되면, 제거된다. 권취 가이드 코움(120)들이 또한 제거될 수 있다. 권취 치크(122)들의 테이퍼진 측면들 및 단부들 및 코움들의 반경방향으로 지향된 단부면들은 경화된 재료로부터 이들의 제거를 보조한다. 권취 가이드 코움들은 이들의 제거를 보조할 수 있는 고무와 같은 변형 가능한 재료로 커버되거나 제조될 수 있다. 권취 가이드 코움들은 고화된 재료로부터 이들의 제거를 보조하기 위해 적합한 이형제로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 권취 가이드 코움들은 적소에 잔류될 수 있다.
도 11, 도 12 및 도 13은 가능한 권취 가이드 코움 배열체들을 도시하고 있다. 각각의 권취 가이드 코움은 인접 코일들 사이에 연결 채널(128)들의 형성을 위한 대응 캐비티를 형성하는 외부 원주부(126)에 의해 분리된 적어도 2개의 권취 치크(122)들을 포함한다.
도 11의 좌측에는, 보빈(20)의 표면의 대략 90°로 연장하는 권취 가이드 코움(120-1)이 도시되어 있다. 권취 가이드 코움(120-1)은 각각의 화살표의 방향(130-1)에서 제거를 가능하게 하도록 성형된다. 반경방향으로 지향된 단부면(129)은 권취 가이드 코움들 중 하나의 제거가 인접 권취 가이드 코움을 방해하지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 제거 방향(130-1)에 평행한 단부들을 갖는다. 이는 권취 가이드 코움이 이것이 제거됨에 따라 연결 채널(128)들 내에 형성된 크로스 부재(16) 상에 지지되지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 이보다 더 넓은 반경방향 내부 단부들을 갖도록 테이퍼질 수 있다. 일단 함침 재료가 경화되면, 권취 가이드 코움(120-1)은 방향(130-1)에서 제거되어, 연결 채널(128)들 내에 크로스 부재(16)들에 의해 연결된 함침 코일들을 남겨둔다.
도 11의 우측에는, 보빈(20)의 표면의 대략 45°로 각각 연장하는 한 쌍의 대안적인 권취 가이드 코움(120-2)들이 도시되어 있다. 권취 가이드 코움(120-2)들은 각각의 화살표들의 방향(130-2)에서 제거를 가능하게 하도록 성형된다. 반경방향으로 지향된 단부면(129)들은 권취 가이드 코움들 중 하나의 제거가 인접 권취 가이드 코움을 방해하지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 각각의 제거 방향(130-2)에 평행한 단부들을 갖는다. 이는 권취 가이드 코움이 이것이 제거됨에 따라 연결 채널(128)들 내에 형성된 크로스 부재(16) 상에 지지되지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 이보다 더 넓은 반경방향 내부 단부들을 갖도록 테이퍼질 수 있다.
도 12는 보빈(20)의 표면의 대략 90°로 각각 연장하는 권취 가이드 코움(120-3)들을 도시하고 있다. 각각의 권취 가이드 코움(120-3)은 각각의 화살표(130-3)의 방향에서 제거를 가능하게 하도록 성형된다. 반경방향으로 지향된 단부면(129)은 권취 가이드 코움들 중 하나의 제거가 인접 권취 가이드 코움을 방해하지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 각각의 제거 방향(130-3)에 평행한 단부들을 갖는다. 이는 권취 가이드 코움이 이것이 제거됨에 따라 연결 채널(128) 내에 형성된 크로스 부재(16) 상에 지지되지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 이보다 더 넓은 반경방향 내부 단부들을 갖도록 테이퍼질 수 있다.
도 13은 보빈(20)의 표면 주위로 완전히 연장하는 권취 가이드 코움(120-4)을 도시하고 있다. 이러한 권취 가이드 코움들은 예를 들어 적합한 재료의 압출물에 의해 형성될 수 있다. 보빈(20)의 외경보다 약간 작은 내경을 갖는 이러한 탄성 재료의 권취 가이드 코움을 제조함으로써, 권취 가이드 코움(120-4)은 보빈 상에 적소에 자체로 유지될 수 있다. 도시되어 있는 권취 가이드 코움(120-4)은 권취 가이드 코움이 코일 함침 후에 적소에 유지되는 실시예에 대해 적합하다. 대안적으로, 권취 가이드 코움에 대해 선택된 재료에 의존하여, 권취 가이드 코움은 파괴되어 폐기될 수 있다. 또 다른 변형예에서, 권취 가이드 코움은 가요성 재료로 이루어지고, 일단 함침 재료가 경화되어 있으면 함침된 코일들로부터 이격하여 박리될 수 있다. 이러한 실시예에서, 권취 가이드 코움은 보빈(20) 주위에 적합하게 함께 보유된 다수의 부분들로 형성될 수 있다. 캐비티들은 반경방향인 단부들을 갖는다. 이는 권취 가이드 코움이 이것이 제거됨에 따라 연결 채널(128)들 내에 형성된 크로스 부재(16)에 지지되지 않는 것을 보장한다. 캐비티들은 이보다 더 넓은 반경방향 내부 단부들을 갖도록 테이퍼질 수 있다.
권취 가이드 코움(들)이 적소에 잔류하면, 이들은 코일이 권취되고 또한 작동시에 코일들의 굴곡 및 상대 운동을 방지하기 위해 강하지 않기 때문에 권취 채널 내에 와이어를 정렬하기 위해 충분히 강한 재료로 제조되어야 한다. 예시적인 재료는 건축 산업에 사용되는 것과 같은 구조적 폴리우레탄 발포체이다.
최종 함침된 코일 조립체는 이어서, 예를 들어 에지 플랜지(22)들 중 하나를 제거하고 보빈(20)으로부터 조립체를 축방향으로 슬라이딩함으로써 몰드로부터 제거된다. 에지 플랜지들 및 보빈의 외부면은 고화된 코일 조립체의 제거를 보조하기 위해 적합한 이형제로 코팅될 수 있다.
최종 코일 조립체의 예가 도면 부호 110으로 도 14에 도시되어 있다. 연결 채널(128)들이 제공되는 경우에, 크로스 부재(16)들이 이제 형성되어, 코일의 반경방향 치수의 단지 일부로만 연장한다. 모놀리식 구조는 코일(12)이 이들의 각각의 상대 위치들에 견고하게 유지되는 것을 보장한다.
도 4의 특징은 도 14에 도시되어 있는 것과 같은 코일 조립체들에도 적용될 수 있다. 성형된 코일들의 분리는 노치(40)들과 같은 응력 상승 특징부에 의해 용이하게 될 수 있다.
상기 논의된 실시예들에서와 같이, 내부 코일 조립체(10)의 코일(B, C, D, E)들 중 다수 또는 모두는 단일 길이의 와이어로부터 권취될 수 있다. 그러나, 단일 길이의 와이어로부터 권취되면, 하나의 코일로부터 크로스 부재(16)들을 통해 다음의 코일로 이 와이어를 통과시키는 것이 적절한 것으로 발견될 수 있다. 이러한 해결책이 이용되면, 크로스 부재(16)들은 파괴되어서는 안된다.
일단 임의의 상기 논의된 방법들에 의해 제조되면, 코일(12)들의 본질적으로 동일한 외부 반경을 갖는 코일 조립체(110)는 예를 들어 도 15에 도시되어 있는 바와 같이 외부 관형 코일 지지체(160) 내부에 장착될 수 있다. 임의의 설명된 코일 배열체들이 이 방식으로 장착될 수 있지만, 도 15는 도 14에 도시되어 있는 것과 같은 외부에서 지지된 코일 배열체(110)의 축방향 단면도를 도시하고 있다. 도 15에는, 코일들이 본질적으로 동일한 외부 반경을 갖게 하는데 사용되는 코일(12)들, 크로스 부재(16)들 내의 다공성 프리폼(34)들 및 예시적인 충전제 재료(118)의 상대 위치가 도시되어 있다. 이들 구조체들의 모두는 에폭시 수지와 같은 경화된 재료(14) 내에 모노리식으로 매립된다.
일단 외부 관형 코일 지지체(160) 내에 조립되면, 크로스 부재(16)들은 도 4를 참조하여 논의된 방식으로 파괴될 수 있어, 코일들에 더 많은 자유도를 허용하여 외부 관형 코일 지지체(160)에 대해 상대적으로 독립적으로 팽창 또는 수축할 수 있게 한다. 코일(12)들의 반경방향 높이의 단지 일부만으로 연장하는 크로스 부재(16)들의 사용은 이 목적에 유리하다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 코일들의 전체 반경방향 높이의 크로스 부재(16)들은 외부 관형 코일 지지체(160)에 접합될 수 있고, 따라서 원한다면 제거되는 것이 매우 어려울 수 있다.
도 15의 조립체는 접착제 - 예를 들어, 에폭시 수지 - 를 외부 관형 코일 지지체(160)의 내부면 또는 코일(12)들의 반경방향 외부면들 또는 양자 모두에 도포하고, 이어서 코일 조립체(110)를 외부 관형 코일 지지체(160) 내에 슬라이드함으로써 구성될 수 있다. 대안적으로, 코일 조립체는 외부 관형 코일 지지체(160) 내에 건조 상태로 배치될 수 있고, 함침 프로세스가 코일 조립체를 외부 관형 코일 지지체(160)에 접합하도록 적용된다.
본 발명의 코일 조립체들은 반경방향 및 축방향 안정성을 제공하기 위해 코일들 자체의 구조적 강도에 의존한다. 성형기에 코일들을 끼워맞출 필요가 없기 때문에, 예를 들어 테이퍼진 코일들 및 다른 비직사각형 코일 단면들과 같은 비통상적인 단면의 코일들이 본 발명의 방법들에 의해 제조될 수 있다.
차폐 코일들은 예를 들어 외부 관형 코일 지지체(160)의 외부면에 도 5 및 도 9에 도시되어 있는 것과 유사한 지지 구조체를 장착함으로써 도 15의 구조체에 추가될 수 있다.
본 발명이 특정의 비한정적인 예들을 구체적으로 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이하의 장점들 중 적어도 일부를 제공한다.
지지 구조체는 실질적으로 단축 하중들에만 반작용해야 한다. 이는 더 경량의 구조체가 사용될 수 있게 한다.
수지 함침된 코일의 구조적 강도의 사용이 이루어지고, 함침된 코일은 본 발명의 코일 조립체들의 일체형 구조적 요소로서 작용한다. 수지 함침된 복합 코일들의 고유 압축 강도는 자석의 축방향 중간 평면에 코일 본체력을 전달하기 위해 이용된다.
본 발명은 단부 플랜지(22)들을 갖는 단일 보빈(20)과 같은 단지 매우 간단한 공구만을 사용한다. 따라서, 공구는 비교적 저가이고, 비교적 강인하다. 동일한 공구가 다수의 코일 조립체들을 제조하기 위해 사용되기 때문에, 본 발명은 자석들 사이의 일관된 베어-자석(bare-magnet) 균질성을 갖는 자석들을 제조할 수 있다.
자석들을 권취하기 위해 통상적으로 사용되는 대형의 정밀 가공된 성형기들은 재료 및 노동 비용이 고가이다. 이들은 단지 전세계의 소수의 위치들로부터 기원될 수 있다. 이들은 부피가 크고 선적이 고가이다. 본 발명은 자석 코일들의 함침 중에 현장에서 형성된 수지 함침된 글래스 파이버와 같은 복합 재료들로 제조된 압축 블록들을 사용할 수 있다. 이러한 압축 블록들은 매우 저가이고, 현장에서 형성되고, 가공, 제 3 자 공급자로부터의 획득, 선적 또는 보관을 필요로 하지 않는다. 단지 구성 요소 부분들 - 요구된다면, 충전제 재료, 경화 재료 및 경화제 - 의 충분한 스톡만이 유지되어야 한다. 대안적으로, 압출 알루미늄의 압축 블록들이 사용될 수 있다. 이들은 단지 축방향으로 정확하게 가공되기만 하면 된다. 이들은 다수의 제조업자들 중 임의의 하나에 의해 저가로 제조될 수 있다. 이들은 경량이고 선적시에 매우 적은 공간을 필요로 한다. 압출 후에 알루미늄 압축 블록들의 프로세싱은 단지 정확한 축방향 길이에 대해 2개의 대향하는 면들을 밀링하는 것과, 가능하게는 코너들에서 응력 완화를 위한 구멍 드릴링만으로 이루어진다. 압출 다이 내의 압축 블록들의 형상은 블록들의 에지들에서 응력 집중으로 감소시키도록 적용될 수 있다.
내부 자석 조립체 내로 초전도 코일들을 함께 조립하기 위한 통상의 방법들은 통상적으로 다수의 함침 또는 접합 단계들을 필요로 하고, 이는 장시간의 제조 리드 타임(lead-time)을 야기하고, 코일들에 대한 손상의 기회들을 증가시킨다. 본 발명은 단일 단계의 코일들 함침, 스페이서들 제조 및 부착 방법 및 압축 블록들의 형태의 기계적 지지 구조체들을 제공하여, 제조 프로세스를 상당히 고속화하고 간단화한다.
본 발명은 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 수 있는 바와 같이, 다른 변형예들 및 수정예들로 확장되고, 이러한 수정예들의 몇몇 예가 이하의 단락들에 설명되어 있다.
본 발명에 의해 제공된 코일 조립체들은 액체 한제(cryogen)를 수납하는 한제 용기를 사용하여 효율적으로 냉각될 수 있다. 대안적으로, 코일들의 표면들이 즉시 액세스 가능하기 때문에, 전도 냉각 또는 열 사이펀 냉각과 같은 다른 냉각 시스템이 본 발명의 코일 조립체와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 내부 코일 조립체는 최종 자석의 향상된 안정성을 위해 지지 구조체 - 예를 들어, 관형 자기 구조체 - 에 일체로 또는 외부에서 접합될 수 있다. 내부 코일 조립체는 내부 코일 조립체 내의 코일들의 정확한 상대 위치 설정을 보장한다.
대부분의 자기장은 일반적으로 단부 코일(52)들 및 차폐 코일(98)들에 의해 발생된다. 본 명세서에 설명된 내부 코일 조립체의 내부 코일들은 비교적 저부하이지만, 촬상을 위해 요구된 균질한 장을 생성하기 위해 공간 내에 가장 정확하게 위치되도록 요구된다. 본 발명에 따르면, 내부 코일들은 본 발명의 내부 코일 조립체 내의 단일 유닛으로서 제조될 수 있다. 이러한 것은 이들 임계 코일들의 상대 위치가 보장될 수 있고, 반면에 상대적으로 낮은 고유 하중들은 구조체가 통상의 성형기와 같은 외부 하중 지탱 구조체 없이 작동할 수 있게 하는 것을 보장한다. 도 9의 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 코일의 반경방향 중간점은 내향 인접 코일의 반경방향 크기의 부분과 축방향으로 정렬되어, 압축 블록들이 각각의 코일에 굽힘 모멘트를 부여하지 않고 각각의 코일의 본체력에 반작용할 수 있게 한다.
본 발명은 4개의 내부 코일(54)들, 한 쌍의 단부 코일(52)들 및 한 쌍의 차폐 코일(98)들을 갖는 자석에 관련하여 구체적으로 설명되어 있다. 본 발명은 물론 상이한 수의 코일들을 갖는 자석들에 적용될 수도 있다. 유사하게, 본 발명의 방법에 설명된 보빈(20)은 원통형 또는 본질적으로 원통형일 수 있고, 바람직하게는 테이퍼져서 원형 코일들을 형성할 수 있지만, 이들이 코일들을 권취하는 적합한 표면의 요구들에 부합하고 따라서 이들이 완성된 코일들 내로부터 제거될 수 있게 형성되면, 다른 외부면 형상들을 갖는 보빈들이 사용될 수 있다.
설명된 자석 조립체들 및 방법들의 다수의 다른 변형예들 및 수정예가 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이고, 첨부된 청구범위들에 의해 규정된 바와 같이 본 발명 내에 있게 된다.

Claims (38)

  1. 복수의 코일(12)을 포함하는 자석 조립체(10; 90)로서,
    각각의 코일의 반경방향 중간점은 축방향으로 내향으로 인접한 코일의 반경방향 크기의 부분과 축방향으로 정렬되고, 압축 블록(16; 56)들이 인접 코일들 사이에 원주방향 간격들로 제공되어, 고정된 상대 위치들에 코일들을 보유(retain)하는,
    자석 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일들 및 압축 블록들은 경화된 재료(14)로 함침되는,
    자석 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압축 블록(16)들은 경화된 재료로 함침된 다공성 충전제 재료로 자체로 형성된 복합 재료로 형성되고, 상기 코일들 및 압축 블록들은 경화된 재료의 모노리식(monolithic) 구조체를 형성하는,
    자석 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압축 블록들은 압축 블록들의 선택적 제거를 용이하게 하는 응력 상승 특징부(40)들을 구비하는,
    자석 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 코일들 중 하나 이상에 연결된 와이어는 압축 블록을 통해 인접 코일로 통과되는,
    자석 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코일들의 와이어는 이하의 패턴을 따르는데,
    제 1 와이어 층이 제 1 코일(B) 상에 권취되고,
    상기 와이어는 압축 블록(16)을 통해 인접 제 2 코일(C)로 통과되고, 여기서 상기 와이어는 제 2 코일 상의 제 1 와이어 층 내로 권취되고,
    상기 제 1 와이어 층이 제 1 코일(B)로부터 최종 코일(E)까지 모든 코일들 내로 권취될 때까지 이러한 권취를 행하고,
    상기 와이어는 최종 코일(E) 상의 제 2 층 내로 권취되고,
    상기 와이어는 압축 블록(16)을 통해 인접 코일로 재차 통과되고, 여기서 상기 와이어는 인접 코일의 제 2 층 내로 권취되고,
    상기 와이어는 크로스 부재(16)를 통해 통과하고 제 2 와이어 층으로서 코일(D) 내로 권취되고, 제 2 와이어 층이 최종 코일(E)로부터 제 1 코일(B)로 모든 코일들 내로 권취될 때까지 이러한 권취를 행하고,
    코일들이 완성될 때까지 이러한 권취를 행하는,
    자석 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 코일들의 와이어는 이하의 패턴을 따르는데,
    상기 와이어는 제 1 코일(B) 내로 권취되고,
    상기 와이어는 압축 블록(16)을 통해 인접 제 2 코일(C)로 통과되고, 여기서 상기 와이어는 제 2 코일 내로 권취되고,
    코일이 완성될 때까지 이러한 권취를 행하는,
    자석 조립체.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코일(52, 54)들은 개별적으로 성형되고 경화된 재료로 함침되고, 이어서 상기 코일들의 원주 주위에 소정 간격으로 배치된 솔리드 압축 블록(56)들에 의해 연결되는,
    자석 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 솔리드 압축 블록(56)들은 코일들에 접착식으로 접합되는,
    자석 조립체.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 솔리드 압축 블록들은 압출에 의해 형성되어, 소정 길이로 절단되는,
    자석 조립체.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 블록들은 알루미늄으로 형성되고 이들의 표면들은 양극 산화되는,
    자석 조립체.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 블록(56)들은 넓은 "I" 단면을 갖고 압출되는,
    자석 조립체.
  13. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 블록(56)들은 본질적으로 직사각형이고, 코너들에 형성된 대략적으로 반경방향에서의 구멍(59)들을 갖는,
    자석 조립체.
  14. 제 8 항에 있어서,
    전기 절연 시트 재료의 원호(58)가 각각의 압축 블록과 각각의 인접한 코일 사이에 제공되는,
    자석 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 절연 시트 재료의 원호(58)는 압축 블록들에 부착되고, 상기 코일들은 원호에 접착식으로 접합되는,
    자석 조립체.
  16. 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 블록들의 적어도 서브세트는 그를 통한 축방향으로 연장하는 슬롯(70)들을 구비하여, 각각의 대응 압축 블록들을 함께 연결된 복수의 반경방향으로 더 얇은 블록들로 실질적으로 분할하는,
    자석 조립체.
  17. 제 8 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 코일은 보강층(74)들을 포함하여, 이에 의해 코일의 기계 강도를 증가하고 코일의 반경방향 치수를 증가하는,
    자석 조립체.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일들은 관형 지지 구조체(160)에 접합되는,
    자석 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    각각의 코일들의 반경방향 외부면은 관형 지지 구조체의 내부면에 접합되는,
    자석 조립체.
  20. 제 18 항에 있어서,
    각각의 코일들의 반경방향 내부면은 관형 지지 구조체의 외부면에 접합되는,
    자석 조립체.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 조립체보다 큰 반경의 차폐 코일(98)들을 더 포함하고, 상기 차폐 코일들은 압축 블록(26; 56)들의 축방향으로 정렬된 것들에 장착되는,
    자석 조립체.
  22. 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된 자석 조립체의 제조를 위한 방법으로서,
    - 외부면을 갖는 보빈(20)을 제공하는 단계,
    - 상기 보빈에 단부 플랜지들을 제공하는 단계로서, 상기 단부 플랜지의 하나 이상은 제거 가능한, 단부 플랜지 제공 단계,
    - 연결 채널(26)들을 형성하기 위해 원주 주위에 서로로부터 분리되고 권취 채널(28)들을 형성하기 위해 서로로부터 축방향으로 분리되는 권취 치크(winding cheek)(24)들을 보빈의 원주 주위에서 보빈의 외부면 상의 규정된 축방향 위치들에 배치하는 단계,
    - 코일들을 형성하기 위해 권취 채널들 내에 와이어(12)를 권취하는 단계,
    - 경화 재료로 코일들을 함침하는 단계,
    - 경화 재료를 경화하는 단계, 및
    - 상기 보빈, 단부 플랜지들 및 권취 치크들을 최종 함침된 구조체로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    자석 조립체 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 권취 단계에 앞서 연결 채널(26)들 내에 다공성 프리폼(34)들을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    자석 조립체 제조 방법.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 권취 치크(24)들은 원주방향으로 원호형이고, 반경방향으로 지향된 단부면(29)들을 갖고 테이퍼진 측면(30)들을 가져, 그 반경방향 외부면에서 치크의 축방향 크기(a1)가 그 반경방향 내부면에서 그 축방향 크기(a2)보다 크게 되는,
    자석 조립체 제조 방법.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권취 치크(122)들은 권취 가이드 코움(120)들의 특징부로서 제공되고, 각각의 권취 가이드 코움(comb)들은 인접 코일들 사이의 연결 채널(128)들의 형성을 위한 대응 캐비티들을 형성하는 외주부(126)들에 의해 분리된 2개 이상의 권취 치크들을 포함하는,
    자석 조립체 제조 방법.
  26. 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된 자석 조립체들의 제조를 위한 방법으로서,
    - 외부면을 갖는 보빈(20)을 제공하는 단계,
    - 상기 보빈에 단부 플랜지들을 제공하는 단계로서, 상기 단부 플랜지들의 하나 이상은 제거 가능한, 단부 플랜지 제공 단계,
    - 원주 주위에 서로로부터 분리되고 권취 채널(82)들을 형성하기 위해 서로로부터 축방향으로 분리되는 솔리드 압축 블록(56)들을 보빈의 원주 주위에서 보빈의 외부면 상의 규정된 축방향 위치에 배치하는 단계,
    - 압축 블록(56) 사이에 원주방향으로 변위기(60)들을 배치하는 단계,
    - 코일(52; 54)들을 형성하기 위해 권취 채널들 내에 와이어(12)를 권취하는 단계,
    - 경화 재료로 구조체를 함침하는 단계,
    - 경화 재료를 경화하는 단계, 및
    - 상기 보빈, 단부 플랜지들 및 변위기들을 최종 함침된 구조체로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  27. 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된 자석 조립체의 제조를 위한 방법으로서,
    - 외부면을 갖는 보빈(20)을 제공하는 단계,
    - 상기 보빈에 단부 플랜지들을 제공하는 단계로서, 상기 단부 플랜지들의 하나 이상은 제거 가능한, 단부 플랜지 제공 단계,
    - 원주 주위에 서로로부터 분리되고 솔리드 압축 블록(56)들로 이격되고 상기 보빈의 외부면 상에 예비 성형된 함침된 코일들을 보빈의 원주 주위에서 규정된 축방향 위치에 배치하는 단계,
    - 압축 블록(56)들 사이에 원주방향으로 변위기(60)들을 배치하는 단계,
    - 경화 재료로 구조체를 함침하는 단계,
    - 경화 재료를 경화하는 단계, 및
    - 상기 보빈, 단부 플랜지들 및 변위기들을 최종 함침된 구조체로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 보빈의 외부면 상에 코일이 배치되거나 형성되기 전에, 다공성 PTFE 층(80)이 보빈의 외부면 및 단부 플랜지들의 내부면 위에 놓이는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 절연 원호(58)들이 함침 단계에 앞서 압축 블록(56)들과 코일들 사이에 위치되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  30. 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    함침 단계에 앞서, 폐쇄(closure) 플레이트가 코일 주위의 환형 성형 캐비티를 에워싸기 위해 제공되고, 상기 성형 캐비티는 이어서 함침 단계에서 경화 재료로 충전되어, 일정한 외부 반경을 갖는 함침된 구조체가 형성되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    폐쇄 플레이트의 제공에 앞서, 충전 재료는 권취 코일들의 적어도 일부의 외부면 상에 제공되어 공통 외부 반경으로 이들을 유도하는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  32. 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보빈의 외부면은 테이퍼지고, 상기 보빈은 보빈의 더 큰 단부의 방향(160)에서 함침된 구조체의 축방향 중심으로부터 이격하여 함침된 구조체로부터 제거되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  33. 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보빈은 2개의 부분(20a, 20b)들로 구성되고, 각각의 보빈 부분들의 외부면은 테이퍼지고, 각각의 보빈 부분은 함침된 구조체의 축방향 중심으로부터 이격하여 상기 보빈 부분의 더 큰 단부의 방향에서 함침된 구조체로부터 제거되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  34. 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된 자석 조립체들의 제조를 위한 방법으로서,
    제 32 항의 방법에 의해 각각 2개의 부분-자석 구조체들을 제조하는 단계, 및
    상기 부분-자석 구조체들을 함께 연결하는 단계를 포함하는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 부분-자석 구조체의 각각의 대직경 단부들은 함께 연결되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 부분-자석 구조체들의 각각의 소직경 단부들은 함께 연결되는,
    자석 조립체의 제조 방법.
  37. 첨부 도면들 중 도 1, 도 4, 도 5 내지 도 7, 도 9, 도 14, 및 도 15에 실질적으로 도시되어 있고 설명된 바와 같은,
    자석 조립체.
  38. 첨부 도면들 중 도 2, 도 3, 도 6, 도 6a, 도 8a 내지 도 8d 및 도 10 내지 도 13에 실질적으로 도시되어 있고 설명된 바와 같은 다수의 축방향으로 정렬된 코일들로 구성된,
    솔레노이드 자석의 제조 방법.
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