用于筒狀超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于支撐筒狀超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)(10)的裝置，包括在線圈結(jié)構(gòu)的軸向端表面中的凹部(106)和突出到凹部?jī)?nèi)的支撐托架(110)，使得在支撐托架上的豎直載荷(143)支承線圈結(jié)構(gòu)(10)的重量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于筒狀超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供了用于支撐例如在磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中使用的筒狀超導(dǎo)磁體的支撐結(jié)構(gòu)。這樣的磁體必須被冷卻至所使用的超導(dǎo)導(dǎo)線的轉(zhuǎn)變溫度以下、例如至近似4K的溫度，這可以通過(guò)液體氦的使用來(lái)獲得，這要求超導(dǎo)磁體被放置在低溫恒溫器中以使其與環(huán)境溫度隔離。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1示出包括低溫制冷劑器皿12的低溫恒溫器的示例傳統(tǒng)布置。被冷卻的超導(dǎo)磁體包括在低溫制冷劑器皿12內(nèi)的線圈結(jié)構(gòu)1，低溫制冷劑器皿自身被保持在外真空室(OVC) 14內(nèi)。一個(gè)或多個(gè)熱輻射屏蔽16被設(shè)置在低溫制冷劑器皿12與外真空室14之間的真空空間中。在一些已知布置中，致冷機(jī)17被朝向低溫恒溫器的一側(cè)安裝在位于為此目的而設(shè)置的轉(zhuǎn)塔(turretHS中的致冷機(jī)套15中?？商娲?，致冷機(jī)17可以位于訪問(wèn)轉(zhuǎn)塔19內(nèi)，該訪問(wèn)轉(zhuǎn)塔保持著被安裝在低溫恒溫器的頂部處的訪問(wèn)頸部(通氣管)20。致冷機(jī)17提供主動(dòng)致冷以使低溫制冷劑器皿12內(nèi)的低溫制冷劑氣體冷卻，在一些布置中通過(guò)將其重新冷凝成液體。致冷機(jī)17也可以用于使輻射屏蔽16冷卻。如圖1中圖示出的，致冷機(jī)17可以是兩級(jí)致冷機(jī)。第一冷卻級(jí)被熱連結(jié)至輻射屏蔽16，并且將冷卻提供至第一溫度、典型地在80K至100K的區(qū)域中。第二冷卻級(jí)將低溫制冷劑氣體的冷卻提供至低得多的溫度、典型地在4K至1K的區(qū)域中。其他布置是已知的。值得注意的是，某些布置不要求低溫制冷劑器皿12圍繞線圈結(jié)構(gòu)10設(shè)置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種支撐諸如以上所討論等的超導(dǎo)磁體10的線圈的支撐結(jié)構(gòu)，其在允許線圈的歸因于線圈與支撐結(jié)構(gòu)之間的熱失配而在徑向和軸向方向上相對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)移動(dòng)以及線圈的歸因于磁載荷而徑向和軸向膨脹或收縮的狀態(tài)下，允許在所有溫度下維持線圈至支撐結(jié)構(gòu)的同心度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)包含解決了類(lèi)似問(wèn)題的支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)個(gè)示例。在一個(gè)這樣的布置中，線圈被卷繞到在例如鋁的筒狀線圈架(former)的徑向外表面上限定出的空腔內(nèi)。線圈接著被用熱固性樹(shù)脂浸漬。當(dāng)被冷卻至操作溫度時(shí)，線圈架趨向于與線圈相比收縮至的更大程度。這導(dǎo)致線圈松動(dòng)地懸掛在線圈架上一基本上僅在一個(gè)周向點(diǎn)處碰觸線圈架一或者線圈可以用線圈夾子被保持到線圈架上，線圈夾子以周向間隔接觸線圈的外徑向表面，并且可能導(dǎo)致線圈的徑向內(nèi)表面根本沒(méi)有碰觸線圈架。利用這樣的解決方案，難以以高精度預(yù)測(cè)冷時(shí)線圈中心的位置。該傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特征使從支撐結(jié)構(gòu)至線圈的點(diǎn)載荷或應(yīng)力集中在本發(fā)明中被避免。
[0005]本發(fā)明提供一種用于支撐超導(dǎo)電磁體線圈結(jié)構(gòu)的裝置。
[0006]本發(fā)明特別解決了所謂的“串聯(lián)結(jié)合”(seriallybonded)構(gòu)造的超導(dǎo)線圈組件。在這樣的布置中，環(huán)形線圈通過(guò)間隔件接合，然后保持處于期望的軸向間距和軸向?qū)R。線圈和間隔件被接合到一起以形成自支撐結(jié)構(gòu)。沒(méi)有使用線圈架。這樣的布置的示例被描述在W02011/148163中。本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他線圈結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明相應(yīng)地提供了如隨附權(quán)利要求中所述的設(shè)備。
[0008]在某些實(shí)施例中，發(fā)明提供了被接合至線圈結(jié)構(gòu)的軸向末端的支撐環(huán)。徑向槽被切割到支撐環(huán)內(nèi)，并且被布置成支撐線圈結(jié)構(gòu)的重量的托架突出到徑向槽內(nèi)，使得支撐環(huán)的豎直載荷支承線圈結(jié)構(gòu)的重量。線圈與環(huán)之間的剪切載荷被最小化，因?yàn)樵诃h(huán)與線圈之間提供了大的接合面積。
【附圖說(shuō)明】
[0009]本發(fā)明的以上和進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖進(jìn)行的其某些實(shí)施例的以下描述中變得更加明顯，其中:
[0010]圖1示出在低溫恒溫器內(nèi)的超導(dǎo)磁體的傳統(tǒng)布置；
[0011]圖2示出可以應(yīng)用本發(fā)明的串聯(lián)結(jié)合的線圈結(jié)構(gòu)的半截面；
[0012]圖3示出適用于發(fā)明的實(shí)施例中的線圈結(jié)構(gòu)的端環(huán)；
[0013]圖4示出根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的支撐結(jié)構(gòu)的某些組成部件的軸向視圖；
[0014]圖5示意性地圖示出穿過(guò)根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的支撐結(jié)構(gòu)的一部分的截面；
[0015]圖6示意性地圖示出沿著圖4中的線VI1-VII穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的支撐結(jié)構(gòu)的截面；
[0016]圖7示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例被允許的軸向移動(dòng)dx的范圍；
[0017]圖8示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例被允許的徑向移動(dòng)dr的范圍；
[0018]圖9和圖10示意性地圖示出本發(fā)明的可替代的實(shí)施例；
[0019]圖11圖示出其中線圈結(jié)構(gòu)由低溫制冷劑器皿的孔管支撐的發(fā)明的實(shí)施例的特征；和
[0020]圖12圖示出其中線圈結(jié)構(gòu)由低溫制冷劑器皿的端板支撐的發(fā)明的實(shí)施例的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明特別地但非排他性地涉及串聯(lián)結(jié)合的線圈結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他線圈結(jié)構(gòu)。例如，甚至卷繞到鋁的或復(fù)合材料的線圈架(former)的線圈結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)使線圈架由這里所描述的設(shè)備來(lái)支撐而從本發(fā)明獲益。
[0022]串聯(lián)結(jié)合的線圈結(jié)構(gòu)10的示例作為示意性半截面被示出在圖2中。結(jié)構(gòu)基本上關(guān)于軸線A-A轉(zhuǎn)動(dòng)地對(duì)稱(chēng)。術(shù)語(yǔ)“徑向”和“軸向”及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)將在這里被用于分別表示:“垂直于軸線A-A并且在包含軸線A-A的平面中延伸”；和“平行于軸線A-A或與之重合”的方向和尺寸。尺寸d典型地為大約50cm，并且尺寸z典型地為大約150cmo
[0023]提供了超導(dǎo)導(dǎo)線的大量線圈100，均用諸如本身是傳統(tǒng)的熱固性樹(shù)脂等的材料浸漬。線圈100通過(guò)間隔件102分開(kāi)。間隔件可以由卷繞成線圈并且用諸如熱固性樹(shù)脂等的浸漬材料浸漬的、諸如電阻銅導(dǎo)線等的導(dǎo)線組成;或者可以由卷繞起來(lái)并且用類(lèi)似浸漬材料浸漬的、諸如玻璃纖維布或長(zhǎng)絲等的非活性材料組成。線圈的軸向和徑向尺寸被確定為滿(mǎn)足它們的作為磁場(chǎng)的源的功能并允許堅(jiān)固且非過(guò)分有麻煩的制造，如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的。如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是顯而易見(jiàn)的，磁場(chǎng)強(qiáng)度、場(chǎng)均勻性和均勻區(qū)域的尺寸的給定目標(biāo)可以通過(guò)具有不同尺寸、間距和數(shù)量的許多不同布置的線圈來(lái)獲得。設(shè)計(jì)者將基于對(duì)于所談?wù)摰脑O(shè)計(jì)特定的其他約束來(lái)選取合適的布置。
[0024]如圖2中所示，除了線圈100和間隔件102之外，磁惰性端環(huán)104被設(shè)置在線圈結(jié)構(gòu)10的軸向末端上。這些端環(huán)104可以是樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維長(zhǎng)絲。它們可以具有大約40mm的軸向尺寸和等于鄰近的線圈100的徑向尺寸的徑向尺寸。它們可以由卷繞的玻璃纖維或玻璃珠(glass bead)填料材料或類(lèi)似物的浸漬形成。端環(huán)104或其等效物形成根據(jù)本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)的一部分。
[0025]圖3示出在如圖2中示出的方向III上的端環(huán)104的軸向視圖。根據(jù)明的實(shí)施例的特征，凹部106被設(shè)置在端環(huán)104的軸向最外側(cè)端面中。在圖示實(shí)施例中，凹部106是圍繞端環(huán)104在四個(gè)位置處被豎直和水平地沿徑向指向的槽。這是優(yōu)選布置，如下面將討論的，但其他布置也可能在本發(fā)明的范圍內(nèi)。可以根據(jù)期望使用任何數(shù)量的槽，例如三個(gè)或六個(gè)。它們被優(yōu)選地但不是一定圍繞端環(huán)104等間隔地布置。槽可以具有例如20mm至30mm的軸向尺寸。
[0026]圖4示出與端環(huán)104類(lèi)似尺寸的支撐板108的軸向視圖。圖4中示出的視圖是將鄰近于端環(huán)104的軸向外表面放置的面，并因此對(duì)應(yīng)于在圖2中示出的方向IV上的視圖。
[0027]支撐板108可以典型地由諸如不銹鋼或鋁等的非磁性結(jié)構(gòu)材料形成。支撐托架110從支撐板108的表面突出。它們例如通過(guò)焊接被牢固地固定在適當(dāng)位置。支撐托架的位置對(duì)應(yīng)于在端環(huán)104中機(jī)加工出的槽106的位置。圖5示出穿過(guò)完全組裝好時(shí)的支撐托架110和周?chē)Y(jié)構(gòu)的示意性截面。圖5中的視圖對(duì)應(yīng)于穿過(guò)圖4中的V-V的部分截面。圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的完整結(jié)構(gòu)的一部分。
[0028]線圈結(jié)構(gòu)10的線圈100的軸向端部被示出在圖5中，具有附接的端環(huán)104。示出了水平指向的槽106中的一個(gè)。支撐托架110例如通過(guò)成型部136的進(jìn)入支撐板108中的相應(yīng)空腔內(nèi)的插入和焊接138到位而被牢固地附接至支撐板108。支撐板108和支撐托架110可以由不銹鋼制成。
[0029]支撐托架110的一部分突出到凹部106內(nèi)。各支撐托架110的突出到凹部106上的部分支承線圈結(jié)構(gòu)10的重量的一部分。對(duì)于此唯一例外是在諸如示出在端環(huán)104和支撐板108的上、下末端處的豎直指向的凹部的情況中。這樣的凹部及其相關(guān)聯(lián)的支撐托架不在支撐線圈結(jié)構(gòu)的重量上發(fā)揮作用，而是用于如下面將討論的維持線圈組件10的對(duì)齊。
[0030]考慮如圖3和圖4中所示的本示例，在線圈結(jié)構(gòu)10的各軸向末端處突出到水平指向的槽106內(nèi)的支撐托架110—起支承線圈結(jié)構(gòu)1的重量。
[0031]任選地，金屬件139、典型地是直角成型件可以被提供接合至端環(huán)104以提供用于與支撐托架110接觸的機(jī)械上堅(jiān)固的界面表面144。優(yōu)選地，支撐托架110和/或金屬件139被涂覆有諸如二硫化鎢等的低摩擦表面涂層。相信這在當(dāng)端環(huán)104是諸如樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維等的相對(duì)軟的材料的時(shí)是特別有用的。這樣的金屬件可以發(fā)現(xiàn)僅對(duì)于支承在負(fù)擔(dān)線圈組件的重量的一部分的槽106中的豎直載荷142是必要的。
[0032]在一些實(shí)施例種，支撐板108可以被安裝在低溫制冷劑器皿12的孔管120上，在該情況中支撐板108將線圈結(jié)構(gòu)10的重量支撐到低溫制冷劑器皿12的孔管120上。
[0033]如圖5中表示但在圖8中更清楚地表示的，支承線圈結(jié)構(gòu)10的重量的豎直載荷142被沿箭頭F的方向在周向上指向，該箭頭F的方向是對(duì)于諸如線圈100并且優(yōu)選地還有端環(huán)104等的長(zhǎng)絲卷繞的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)最大剪切強(qiáng)度的方向。
[0034]端環(huán)104跨越大的表面面積被接合至鄰近的線圈100，并且由凹部106提供的支撐表面144在與線圈維持熱隔離的同時(shí)在軸向上靠近線圈。這些特征一起起作用以提供在線圈100與端環(huán)104之間的相對(duì)低的剪切力。
[0035]所描述的示例的端環(huán)中的徑向槽106在維持由支撐托架110對(duì)線圈結(jié)構(gòu)10的豎直支撐142的同時(shí)允許線圈結(jié)構(gòu)在徑向和軸向方向上收縮。能夠由槽106和支撐托架110的該布置實(shí)現(xiàn)的軸向(dx)和徑向(dr)移動(dòng)的范圍分別被表示在圖7中圖8中。當(dāng)線圈結(jié)構(gòu)10被冷卻時(shí)，它將會(huì)在徑向和軸向兩者上收縮。支撐線圈結(jié)構(gòu)的重量的支撐托架110將確保線圈結(jié)構(gòu)保持其軸線的豎直位置。
[0036]其他支撐托架110以與圖5中示出的基本相同的結(jié)構(gòu)突出到圖3、圖8中表示的豎直定向的槽106內(nèi)，除了這些支撐托架110不支承線圈結(jié)構(gòu)的任何重量。它們用于確保和維持線圈結(jié)構(gòu)10的水平軸向?qū)R。對(duì)于這樣的豎直定向的槽可以不要求圖5中圖示出的金屬件139。
[0037]端環(huán)104可以與線圈單獨(dú)地形成，例如通過(guò)機(jī)加工在其中形成諸如槽等的凹部106，并且端環(huán)接著被附接至軸向最靠端部的線圈100。可替代地，端環(huán)可以例如通過(guò)卷繞玻璃纖維布、接著用熱固性樹(shù)脂浸漬以既限定出端環(huán)104并且還將它們接合至線圈結(jié)構(gòu)10而形成有線圈結(jié)構(gòu)10?？商娲?，端環(huán)可以通過(guò)將玻璃纖維長(zhǎng)絲濕法卷繞成鄰近于軸向最靠端部線圈的體積而形成。凹部106接著可以例如通過(guò)機(jī)加工被切割成如此形成的端環(huán)。
[0038]凹部106不需要是穿過(guò)端環(huán)的整個(gè)徑向范圍延伸的槽，但可以發(fā)現(xiàn)與僅延伸徑向范圍的一部分的凹部相比機(jī)加工這樣的槽更容易。凹部可以形成有例如圓形或橢圓形徑向截面，并且支撐托架可以同樣形成有例如圓形或橢圓形徑向截面。
[0039]通過(guò)如這里所描述的將線圈結(jié)構(gòu)10支撐在支撐托架110上，歸因于線圈結(jié)構(gòu)自身的重量的機(jī)械變形被限制。在模擬中，近似I.5噸的磁體結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)當(dāng)根據(jù)本發(fā)明被支撐時(shí)歸因于其自身的重量?jī)H以大約0.4_變形。
[0040]再次簡(jiǎn)要地考慮圖8，線圈結(jié)構(gòu)10的重量由在F處示出的力負(fù)擔(dān)。線圈結(jié)構(gòu)10的上部分的重量將趨向于促使線圈結(jié)構(gòu)在支撐表面144處水平地膨脹，而線圈結(jié)構(gòu)的下部分的重量將趨向于促使線圈結(jié)構(gòu)在支撐表面144處水平地收縮。這些相反的效果趨向于抵消并且使得線圈結(jié)構(gòu)10與對(duì)于傳統(tǒng)支撐的線圈組件一直存在的情況相比能夠在徑向截面上保持更圓。
[0041]在使用中，線圈結(jié)構(gòu)10將經(jīng)受到顯著的箍應(yīng)力:超導(dǎo)導(dǎo)線的線圈100與它們的產(chǎn)生磁場(chǎng)的相互作用將生成趨向于引起線圈徑向膨脹的力。通過(guò)將線圈結(jié)構(gòu)10安裝在如所描述的支撐托架110上，線圈結(jié)構(gòu)被允許通過(guò)支撐托架110與端環(huán)104之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而膨脹和收縮。優(yōu)選地，至少承載支撐托架110被覆蓋有諸如二硫化鎢等的低摩擦涂層。這確保了端環(huán)104與支撐托架110之間的相對(duì)移動(dòng)可以發(fā)生而不會(huì)生成顯著的加熱或者粘滑運(yùn)動(dòng)，其中的任一個(gè)都可能會(huì)引起超導(dǎo)線圈100的粹滅(quenching)。通過(guò)確保支撐托架110并且特別是端環(huán)104的承載表面144以端環(huán)的某一厚度與線圈100分開(kāi)，可以提供適當(dāng)?shù)臒岣綦x度，并且在支撐托架110與端環(huán)104之間的界面處生成的任何熱將會(huì)擴(kuò)散并且將不會(huì)到達(dá)在特定點(diǎn)處的線圈，降低了這樣的熱會(huì)引起猝滅的可能性。
[0042]如典型地由箍應(yīng)力引起的使用中的線圈結(jié)構(gòu)110的桶效應(yīng)引起線圈100的軸向端表面相對(duì)于徑向方向傾斜。本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)解決了該問(wèn)題，因?yàn)檩S向端面的任何傾斜都與由支撐托架110和支承表面144提供的支撐和對(duì)齊界面解耦。類(lèi)似地，線圈結(jié)構(gòu)的在冷卻時(shí)的軸向壓縮與由支撐著線圈結(jié)構(gòu)100的重量的凹部106所提供的線圈結(jié)構(gòu)的豎直支撐解親。
[0043]圖6示出沿著圖4的線V1-VI截取的由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的支撐結(jié)構(gòu)支撐的線圈結(jié)構(gòu)10的示意性截面圖，示出了線圈結(jié)構(gòu)10、端環(huán)104、支撐板108、背襯板122、支撐托架110、支撐構(gòu)件104、間隔件128、緊固件126。
[0044]在該布置中，背襯板122被安裝在低溫制冷劑器皿的孔管120上。背襯板122可以被焊接在孔管120上，或者可以是松動(dòng)的。支撐板108例如通過(guò)螺母和螺栓126或者一些等效的緊固件或焊接、釬焊等被機(jī)械地支撐在背襯板122上。支撐構(gòu)件140和/或間隔件128可以被提供以確保支撐板108與背襯板122之間的適當(dāng)?shù)拈g距。在可替代的實(shí)施例中，支撐板122可以是完整的環(huán)形盤(pán)，或者可以用例如通過(guò)焊接被附接至孔管的圍繞孔管120的圓周分布的許多托架替換。通過(guò)將支撐板122焊接到低溫制冷劑器皿孔管120上，與如果背襯板122在孔管120上是松動(dòng)的話可能會(huì)導(dǎo)致的點(diǎn)載荷相比可以提供更好的支撐。
[0045]在其他實(shí)施例中，支撐板108可以自身被安裝在孔管120上、是松動(dòng)的或被焊接，或者被以其他方式緊固。在又一個(gè)的實(shí)施例中，背襯板122或者支撐板108可以形成低溫制冷劑器皿的環(huán)形端件。
[0046]在本發(fā)明的所有布置中，線圈結(jié)構(gòu)100能夠在軸向和徑向方向上膨脹和收縮而不受支撐結(jié)構(gòu)的約束。支撐結(jié)構(gòu)在被冷卻時(shí)自身將會(huì)收縮，但是當(dāng)收縮至與支撐結(jié)構(gòu)不同的程度時(shí)將會(huì)有效地支撐線圈結(jié)構(gòu)。當(dāng)從300K冷卻至4K時(shí)線圈結(jié)構(gòu)的預(yù)期相對(duì)收縮在軸向上是:6mm，在徑向上是2mm。
[0047]在猝滅事件期間，相稱(chēng)的膨脹度可以由本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)容納。
[0048]支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選地由于低溫制冷劑器皿12的孔管120相同的材料制成，以使支撐結(jié)構(gòu)與其停靠所在的孔管之間的任何差別的熱收縮最小化。
[0049]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，包括如上面所描述的凹部和支撐托架的支撐結(jié)構(gòu)可以被設(shè)置在僅線圈結(jié)構(gòu)的一端處，另一端的位置由更傳統(tǒng)的裝置保持?？商娲?，本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在線圈結(jié)構(gòu)10的兩個(gè)軸向端部處。
[0050]貫穿線圈可能會(huì)預(yù)期經(jīng)歷的溫度和操作條件的預(yù)期范圍，本發(fā)明維持線圈結(jié)構(gòu)100與支撐結(jié)構(gòu)的同心度。線圈的溫度將在跨越其壽命的若干溫度之間變化，例如室溫(大約300K)、操作溫度(其可以低至4K)和諸如150K等的猝滅期間的較高溫度。本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)在容納差別的軸向熱收縮和徑向膨脹的同時(shí)還提供了支撐和對(duì)齊。
[0051]雖然已通過(guò)參考許多特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員淶水顯而易見(jiàn)的是可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行多種修改和變化。
[0052]例如，雖然所描述的優(yōu)選實(shí)施例具有圍繞端環(huán)的圓周均等分布并且限定了用于支承線圈結(jié)構(gòu)的重量的水平表面144和用于確保線圈的對(duì)齊的豎直表面的四個(gè)槽106和四個(gè)支撐托架110，但可以采用對(duì)于凹部106和保持托架110的位置的其他組合。例如，圖3至圖4中示出的最低槽106和支撐托架110可以被省略，留下余下的豎直指向的槽106和相關(guān)聯(lián)的支撐托架110以提供線圈結(jié)構(gòu)10的所要求的水平對(duì)齊?？商娲?，例如，可以設(shè)置圍繞端環(huán)的圓周均等或不均等分布并且共享支撐線圈結(jié)構(gòu)的重量和維持線圈的根據(jù)其相對(duì)于軸線A-A的定向的對(duì)齊的任務(wù)的三個(gè)或六個(gè)凹部106以及相關(guān)聯(lián)的支撐托架110。
[0053]圖9中示意性地圖示出的可替代布置提供了通過(guò)與支撐環(huán)108中的空腔的相互作用支撐線圈組件10的重量的、被接合至端環(huán)104的支撐托架110。然而，當(dāng)前相信最簡(jiǎn)單的是將槽106機(jī)加工到如參照?qǐng)D3至圖8所描述的GRP端環(huán)104內(nèi)并且將托架110焊接到不銹鋼支撐環(huán)108上，部分歸因于與將適當(dāng)強(qiáng)度的托架接合至端環(huán)104相比焊接的簡(jiǎn)單性。
[0054]在示意性地圖示在圖10中的進(jìn)一步的可替代方案中，支撐托架110可以不是被附接至端環(huán)104或者支撐環(huán)108，而是可以是突出到形成在這些組成部件兩者中的凹部?jī)?nèi)的塊。在這樣的布置中，優(yōu)選的是每個(gè)支撐托架的至少一個(gè)凹部不是完整槽，而是兩端閉合的以確保支撐托架不能變松動(dòng)。類(lèi)似效果可以通過(guò)對(duì)于各支撐托架110具有:在一個(gè)組成部件中的在徑向外端處閉合但在徑向內(nèi)端處開(kāi)口的凹部;和在另一組成部件中的在徑向內(nèi)端處閉合但在徑向外端處開(kāi)口的凹部。
[0055]在進(jìn)一步的可替代實(shí)施例中，支撐環(huán)108和背環(huán)122可以省卻并且由支撐托架支撐的線圈結(jié)構(gòu)被直接安裝在低溫制冷劑器皿孔管120上。圖11示出這樣的布置的軸向視圖。可以是矩形截面的支撐托架150例如通過(guò)焊接被接合至低溫制冷劑器皿的孔管120。線圈結(jié)構(gòu)10包括承載如上面所討論的槽106的端環(huán)104。通過(guò)適當(dāng)?shù)男纬沙叽绾徒M裝，支撐托架150的一部分突出到各自的槽106內(nèi)，并且以與上面所討論的支撐托架相同的方式支撐線圈結(jié)構(gòu)的重量，并確保軸向?qū)R。
[0056]在圖12中圖示出的另一可替代方案中，支撐環(huán)108可以被用作低溫制冷劑器皿12的端板。在這樣的實(shí)施例中，低溫制冷劑器皿基本上由孔管120、外筒狀壁153和被焊接在孔管與外筒狀壁之間以限定中空筒狀殼的支撐環(huán)108構(gòu)成。當(dāng)然，在這樣的實(shí)施例中，可以不在支撐環(huán)108中設(shè)置通孔。
[0057]本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)使得能夠?qū)崿F(xiàn)線圈結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)之間的同時(shí)的相對(duì)軸向和徑向移動(dòng)，并維持線圈同心度，并且降低了線圈結(jié)構(gòu)歸因于其被支撐在直徑上相反的點(diǎn)處而在其徑向截面上從圓形變形的趨勢(shì)。
[0058]雖然已參照有限數(shù)量的示例實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在如隨附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的進(jìn)一步的實(shí)施例和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
[0059]例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于被安裝在線圈架上的線圈，因?yàn)榘疾?06可以形成在線圈架的軸向端表面上，并且線圈架可以由如上面所討論的支撐托架保持。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種包括由支撐結(jié)構(gòu)支撐的筒狀超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)(10)的組件，其中: -凹部(106)被設(shè)置在所述線圈結(jié)構(gòu)的軸向端表面中；和 -所述支撐結(jié)構(gòu)包括突出到所述凹部(106)內(nèi)的支撐托架(110)，使得在所述支撐托架上的豎直載荷(143)支承所述線圈結(jié)構(gòu)(10)的重量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述線圈結(jié)構(gòu)包括筒狀線圈架，線圈卷繞到限定在所述筒狀線圈架的徑向外表面上的空腔內(nèi)，并且所述凹部(106)被限定在所述線圈架的軸向端表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述線圈結(jié)構(gòu)包括分別通過(guò)間隔件(102)分開(kāi)的多個(gè)環(huán)形線圈(100)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組件，其中所述線圈結(jié)構(gòu)在所述線圈結(jié)構(gòu)(10)的軸向端部處包括端環(huán)(104)，并且所述凹部被限定在所述端環(huán)中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其中所述端環(huán)(104)具有等于鄰近的線圈(100)的徑向尺寸的徑向尺寸。6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中所述凹部包括徑向槽(106)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述徑向槽在圍繞所述線圈結(jié)構(gòu)的所述軸向端表面的四個(gè)位置處被豎直且水平地指向。8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中至少一個(gè)凹部設(shè)置有金屬件(139)以提供用于與所述支撐托架(110)接觸的機(jī)械上堅(jiān)固的界面表面(144)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中所述支撐托架(110)和/或所述金屬件(139)被涂覆有低摩擦表面涂層。10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，進(jìn)一步包括非磁性材料的支撐板(108)，所述支撐板承載從所述支撐板的軸向端表面突出的所述支撐托架(110)，使得所述支撐托架的位置對(duì)應(yīng)于所述凹部(106)的位置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中所述支撐板(108)被安裝在包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的孔管(120)上。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的組件，其中設(shè)置了背襯板(122)，并且支撐板(108)被機(jī)械地支撐在所述背襯板上。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中所述背襯板(122)被安裝在包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的孔管(120)上。14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的組件，其中設(shè)置多個(gè)托架，圍繞包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的孔管(120)的圓周分布，并且所述支撐板(108)被機(jī)械地支撐在所述托架上。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中所述支撐板(108)形成包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的環(huán)形端件。16.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的組件，其中所述背襯板(122)形成包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的環(huán)形端件。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述線圈結(jié)構(gòu)(10)在其軸向端表面處包括端環(huán)(104)，并且其中支撐托架(110)被接合至所述端環(huán)，通過(guò)與非磁性材料的支撐板(108)中的空腔的相互作用而支撐所述線圈結(jié)構(gòu)(10)的重量，使得所述支撐托架的位置對(duì)應(yīng)于所述空腔的位置。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述線圈結(jié)構(gòu)(10)在其軸向端表面處包括端環(huán)(104)，并且所述支撐托架(110)包括突出到形成在所述端環(huán)和非磁性材料的支撐板(108)兩者中的凹部?jī)?nèi)的塊。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組件，其中每個(gè)支撐托架的至少一個(gè)凹部不是完整的槽，但在兩端處閉合。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組件，其中對(duì)于各支撐托架(110)，在所述端環(huán)和所述支撐板之一內(nèi)的凹部在徑向外端處閉合但在徑向內(nèi)端處開(kāi)口；并且在所述端環(huán)和所述支撐板中的另一個(gè)內(nèi)的凹部在徑向內(nèi)端處閉合但在徑向外端處開(kāi)口。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中支撐托架(150)被直接安裝在包含所述線圈結(jié)構(gòu)的低溫制冷劑器皿(12)的孔管(120)上。22.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中所述凹部具有圓形或橢圓形徑向截面。23.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中所述支撐托架(110)具有圓形或橢圓形徑向截面。24.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中 -所述支撐結(jié)構(gòu)僅在所述線圈結(jié)構(gòu)的一個(gè)軸向端部處包括突出到所述凹部(106)內(nèi)的支撐托架(110)。25.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的組件，其中 -所述支撐結(jié)構(gòu)在所述線圈結(jié)構(gòu)的兩個(gè)軸向端部處包括突出到所述凹部(106)內(nèi)的支撐托架(110)。26.—種用于支撐大致如附圖的圖2至圖12中所描述和/或所示出的筒狀超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)的裝置。27.—種超導(dǎo)磁體組件，包括大致如附圖的圖2至圖12中所描述和/或所示出的線圈結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01R33/3815GK106030328SQ201480069537
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年5月12日
【發(fā)明人】P·J·戴維斯, 高蘊(yùn)昕, M·H·亨普斯特德, M·J·朗菲爾德
【申請(qǐng)人】西門(mén)子醫(yī)療有限公司