专利名称：用于超导磁体和低温冷却回路的、具有离散通路基本可导连接器的冷质的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及超导磁体系统，尤其涉及工作在交流电(AC)环境中的超导磁体系统。
背景技术：
工作在AC环境中的典型超导磁体系统包括变压器、发电机、电动机、超导磁体能量存储器(SMES)和磁共振(MR)系统。虽然传统的MR磁体工作在DC模式下，但是，当磁体的梯度漏磁场较高时，一些MR磁体可工作在由梯度线圈产生的AC磁场中。这种AC磁场在磁体中产生AC损耗。为了说明的目的，对MR系统的典型细节进行一下说明性的讨论介绍。
当物体比如人体组织受均匀磁场(极化磁场B0)作用时，组织中自旋(spins)的单个磁力矩试图与该极化磁场的方向一致，但却在它们特有的拉莫尔旋进(Larmor)频率上以随机顺序绕它旋进。如果物体，或者组织受x-y平面内的磁场(激励磁场B1)作用，并且该磁场接近拉莫尔旋进(Larmor)频率时，净校直力矩，或者“纵向磁化”Mz可向x-y平面旋转，或者倾斜，以产生净横向磁力矩Mt。当励磁信号B1终止后，被激励的自旋发出一个信号，可接收和处理这个信号以形成图像。
当利用这些信号产生图像时，要用到磁场梯度(Gx，Gy和Gz)。典型地，要成像的区域在一系列的测量周期中被扫描，其中，这些梯度根据所使用的特殊定位方法而发生变化。所接收的核磁共振(NMR)信号的合成集被数字化和处理，以利用许多非常公知的重构技术的一种来重构该图像。
在MR系统的一种实施例中，冷质(cold mass)包括超导磁体、磁体线圈支撑构件和氦管。对本领域的普通技术人员来说，可以理解的是，装在氦管内的液态氦冷却该超导磁体，并维持该超导磁体在低温环境中以进行超导工作。该液态氦将该超导磁体维持在大约和/或实际上4.2开氏温标(K)的液态氦温度上。为了隔热，在实施例中，盛有液态氦的氦管在真空管内包括一个压力管。
在一个实施例中，冷质包括相对大和/或面积大的金属部件。该氦管包括相对大片的不锈钢和/或铝。该磁体线圈支撑构件包括复合材料和/或分布相对广的金属。
当用于MR系统的超导磁体工作在AC场环境中时，在冷质的金属中会引起涡流。涡流在氦管相对较大的金属部件中产生。在另一个实施例中，涡流在磁体线圈支撑构件的较大面积的金属部件中产生。
该涡流产生热量。由涡流产生的热量又增加了热量，为了操作MR系统需要将这些热量驱散。由于为了进行超导操作，超导磁体需要维持在低温状态，涡流代表MR系统的AC损耗。
因此，希望促使超导磁体系统中可用于涡流和引起AC损耗的金属的存在和/或范围的减少。为了促使从超导磁体中排除热量，希望促进液态氦冷却流并避免氦汽锁闭在超导磁体系统中。
发明内容
根据本发明的一个方面，用于超导磁体系统的冷质包括超导磁体、低温冷却回路以及磁体和冷却回路支撑件。在离散通路中，该磁体和冷却回路支撑件包括基本可导连接器，用于连接该超导磁体和该低温冷却回路。
根据本发明的另一方面，MR设备的MR系统包括多个梯度线圈，安置在冷质磁体的孔附近，以施加极化磁场，还包括一个RF收发系统和RF开关，该RF开关由脉冲模块控制，以向RF线圈机构发出RF信号，以获得MR图像。该MR系统的冷质包括磁体和冷却回路支撑件，在离散通路中，该磁体和冷却回路支撑件包括基本可导连接器，用于连接该超导磁体和冷质的该低温冷却回路。
根据本发明的再一个方面，与用于超导磁体系统的冷质的磁体和冷却回路支撑件连接的金属限制在一个或者几个离散通路上，该通路连接超导磁体和低温冷却回路。
从后面的详细说明和附图中可以明确发现本发明的许多其他特征和优点。
附图示出目前预期用于执行本发明的优选实施方式。附图中图1是在包含MR系统的实施例中超导磁体系统的示意框图。
图2是用于超导磁体系统的典型冷质的侧面透视图，示出用于冷质的典型水平方向的典型冷却器。
图3与图2类似，并示出了用于冷质的典型垂直方向的典型冷却器。
图4与图2类似，并示出了用于冷质的典型水平方向的另一典型冷却器。
图5是图2所示的冷质支撑件的典型主体的顶部、局部的、透视、剖面的放大视图。
图6与图5类似，并进一步示出了在该支撑件主体上的典型超导磁体线圈的局部绕组。
图7与图6类似，并进一步示出了该支撑件的典型可导连接器的安装。
图8与图7类似，并进一步示出了该超导磁体线圈的完整绕组和该支撑件上的典型冷却回路部分的安装。
图9所示的是用于超导磁体系统的典型冷质的支撑件表面的典型可导连接器层的透视、局部透明内视图。
图10与图9类似，并进一步示出了该可导连接器层上的典型冷却回路部分的安装。
图11与图10类似，并进一步示出了该冷质的支撑件主体和另一典型冷却回路部分的安装。
图12与图11类似，并进一步示出了位于该支撑件主体上的典型超导磁体和另一典型可导连接器层的安装。
具体实施例方式
参考图1，一个例子中，超导磁体系统10包括工作在交流(AC)环境内的超导磁体系统。典型的超导磁体系统包括变压器、发电机、电动机、超导磁体能量存储器(SMES)和/或磁共振(MR)系统。虽然传统的MR磁体工作在DC模式下，但是，当磁体的梯度漏磁场较高时，一些MR磁体可工作在由梯度线圈产生的AC磁场中。这样一种AC磁场在磁体中产生AC损耗。为了说明这点，对磁共振和/或磁共振成像(MRI)设备和/或系统的典型细节进行说明性的讨论介绍。
该MR系统的操作由操作员控制台12进行控制，该控制台包括键盘或者其他输入设备13，控制面板14和显示屏16。该控制台12通过链路18与单独的计算机系统20进行通信，使操作员能够控制显示屏16上图像的生成和显示。该计算机系统20包括多个模块，它们之间通过底板20a进行通信。这些包括图像处理器模块22，CPU模块24和本领域已知的作为用来存储图像数据阵列的帧缓冲器的存储模块26。该计算机系统20与磁盘存储器28和磁带驱动器30相连，用于存储图像数据和程序，并通过高速串行链路34与单独的系统控制32进行通信。该输入设备13可包括鼠标、操纵杆、键盘、跟踪球、触摸屏、光棒、声控，或者任何类似或等效的输入设备，并可用于交互式结构指令。
该系统控制32包括一组与背板32a连接在一起的模块。这些包括CPU模块36和脉冲发生器模块38，该脉冲发生器模块通过串行链路40与该操作员控制台12相连。通过链路40，该系统控制32接收来自操作员的命令，以指示要执行的扫描序列。该脉冲发生器模块38操作该系统部件执行所希望的扫描序列，并生成数据，其表示生成的射频(RF)脉冲的时刻、强度和形状，以及数据采集窗口的时刻和长度。该脉冲发生器模块38与一组梯度放大器42相连，以指示在扫描过程中生成的梯度脉冲的时刻和形状。该脉冲发生器模块38还能够接收来自生理采集控制器44的病人数据，该生理采集控制器接收来自与病人相连的多个不同的传感器的信号，比如来自与病人接触的电极的ECG信号。最后，该脉冲发生器模块38连接至扫描室接口电路46，其接收与病人状况以及该磁体系统相关的不同传感器的信号。还通过扫描室接口电路46，病人定位系统48接收命令，将病人移到所希望的扫描位置。
由该脉冲发生器模块38生成的梯度波形提供给具有Gx、Gy和Gz放大器的梯度放大器系统42。每个梯度放大器激励相应的通常设计成梯度线圈组件50内的物理梯度线圈，以生成磁场梯度，用于对采集的信号进行局部编码。该梯度线圈组件50构成磁体组件52的一部分，该磁体组件52包括极化磁体54和整体RF线圈56。系统控制32中的收发模块58产生脉冲，该脉冲由RF放大器60放大，并通过发射/接收开关62连接至RF线圈56。由病人体内受激发的核发出的结果信号可被同一个RF线圈56检测到，并通过该发射/接收开关62连接至前置放大器64。经过放大的MR信号在收发机58的接收机部分被解调、滤波和数字化。该发射/接收开关62由来自脉冲发生器模块38的信号控制，以在发射模式期间将RF放大器60电连接至线圈56，以及在接收模式期间将该前置放大器64连接至线圈56。该发射/接收开关62还能够使单独的RF线圈(比如表面线圈)用于该发射或者接收模式。
由该RF线圈56获取的MR信号通过收发模块58进行数字化，并传送给系统控制32中的存储器模块66。当在存储器模块66中采集了一个原始k空间(space)数据阵列时，扫描结束。这个原始k空间数据为每个要重构的图像重新排列成各自的k空间数据阵列，这些阵列的每个都被输入到阵列处理器68中，其对这些数据执行傅立叶变换，成为图像数据阵列。这个图像数据通过串行链路34传送给计算机系统20，在那里它被保存在存储器中，比如磁盘存贮器28中。作为对来自操作员控制台12的命令的响应，这个图像数据可能被存档在长期存储器中，比如存储在磁带驱动器30中，或者它可进一步被图像处理器22处理并传送给操作员控制台12，显示在显示器16上。
参考图2，该磁体组件52(图1)包括用于超导磁体系统10的冷质202。该冷质202包括一个或者更多个超导磁体203，该超导磁体包括一个或者多个超导线圈204。该冷质202包括一个或者多个冷却回路206。该冷质202包括一个或者多个支撑件208。该冷质202包括超导磁体203，该超导磁体包括多个超导线圈204、冷却回路206和支撑件208。该支撑件208包括圆柱状体。该支撑件208包括一个或者多个实质上的可导连接器，比如，一个或者多个可导连接器702(图7)。如此所述，典型的可导连接器702包括位于离散通路上的导热连接器，其用于连接该超导磁体203的一个或者多个超导线圈204和该冷却回路206。
图2示出了用于冷质202的典型水平方向的典型冷却回路206。该冷质202包括基本水平方向部分，其与磁体组件52的基本水平方向相互配合和/或匹配，如图1所示。该极化磁体54(图1)包括超导磁体203，该超导磁体包括超导线圈204。该超导线圈204包括一个或者多个位于支撑件208上的导线绕组。实施例中，该超导线圈204包括一个或者多个类型2超导电缆的电线。比如，该超导线圈204包括钛化铌(NbTi)。
该超导线圈204与支撑件208粘合在一起。利用环氧树脂将该超导线圈204粘合在支撑件208上。粘合用于保持超导线圈204和冷却回路206与支撑件208连接在一起，包括可导连接器702和一个或者多个垫片704(图7)。粘合用于保持一个或者多个超导线圈204的一个或者多个部分和/或冷却回路206与支撑件208相连，包括一个或者多个可导连接器702和/或垫片704。环氧树脂用于完成粘合。比如，用环氧树脂围绕或者涂刷超导线圈204。其中一个实施例中，该超导线圈204内注满环氧树脂。该可导连接器702被用环氧树脂置放在超导线圈204和冷却回路206上，并被固化以生成物理粘合。
该冷却回路206包括低温冷却回路。在另一个实施例中，该冷却回路206包括一个或者多个冷却回路部分。该冷却回路206包括进口通路和出口通路。冷却回路206的进口通路包括基本上向下的进口通路。冷却回路206的进口通路避免与该可导连接器702直接导热接合。冷却回路206的出口通路包括基本上向上的出口通路。冷却回路206的出口通路包括与该可导连接器702的直接导热接合。
该冷却回路206的进口通路包括从该支撑件208的上部基本上向下延伸的入口。该冷却回路206的入口用于延迟该冷却回路206与该可导连接器702的直接导热接合以及与从该超导线圈204直到该冷却回路206的出口通路的热负荷实质上的热接合。该冷却回路206的出口通路包括与该可导连接器702的直接导热接合，以及与来自该超导线圈204的热负荷的实质上热接合。其中一个实施例中，该冷却回路206的出口通路包括一个或者多个从该支撑件208的下部横穿至上部的曲线，该曲线以大约和/或基本上半圆的形状横穿，并且在基本上向上延伸的一个或者多个相应的出口处终止。
该冷却回路206包括大约和/或基本上半圆状物以提供冷却。该冷却回路206携带氦，用于冷却超导工作。氦维持该超导线圈204在大约和/或基本上液氦温度4.2开尔文温标(K)上。该冷却回路206包括被布置以提供冷却的管。该冷却回路206的出口通路的至少一部分嵌入在该支撑件208内。比如，该冷却回路206包括嵌入在支撑件208内的闭环冷却管。
该冷却回路206的出口通路至少部分包括矩形截面的冷却管，用于促进与该可导连接器702相对大面积的接触。该冷却回路206的冷却管截面为矩形，以与该可导连接器702接触时有相对大的接触面积。在实施例中，该冷却回路206包括一个或者多个不锈钢、铝、铜和/或陶瓷。该冷却回路206是密封不漏氦的。
实施例中，在包括金属的冷却回路206中，该金属经过切割并且其中插入电绝缘体。在实施例中，该电绝缘体包括电绝缘管。例如，该电绝缘体包括陶瓷绝缘体。该电绝缘体包括冷却回路206的循环执行的一部分。该电绝缘体用于中断冷却回路206中的涡流，以减小AC损耗。该冷却回路206包括具有较薄壁的金属管，以促使减小来自冷却回路206组成金属的AC损耗。该冷却回路206的金属管包括厚度为0.010英寸至0.020英寸(0.25毫米至0.5毫米)的壁。
该冷却回路206的上部包括冷却回路206的顶部。该冷却回路206的下部包括冷却回路206的底部。例如，该冷却回路206的下部包括冷却回路206的底边。液氦流向该冷却回路206的底部，氦气泡向上流动并从冷却回路206的顶部流出。在冷却回路206出口通路处的液氦直接与该可导连接器702热连接，并因此与该超导线圈204间接连接。通过吸收来自该超导线圈204的热量，液氦被转换成氦气泡。
该冷却回路206的进口和出口通路被设置以防止蒸气锁存在进口通路内。在相对高的热负荷下，冷却回路206内的液氦在出口通路中转变成氦蒸气，在出口通路处该蒸气能够沸腾而不会造成蒸气锁存。在冷却回路206中的液氦避免转变成氦蒸气，并通过避免冷却回路206的进口通路与可导连接器702的直接热连接，而在冷却回路206的进口通路处的较高热负荷下堆积氦蒸气。
图2中所示的冷却回路206包括垂直方向的液氦入口，在支撑件208顶部的周边并沿支撑件208的底面向下延伸。该冷却回路206的入口与大体上水平居中的通路基本垂直相交，在支撑件208的底边下该通路基本水平延伸，以基本垂直延伸，垂直向上在冷却回路206的一个或者多个曲线处与支撑件208的底边相交。从底边到顶部以大约和/或基本上半圆的形状，该冷却回路206的典型曲线横穿该支撑件208。该曲线在冷却回路206的出口处终止，其基本垂直地从支撑件208的顶部向上延伸。
图2中所示的该冷却回路206的形状能促进避免蒸气的锁存。该冷却回路206的进口通路从液氦的入口开始，从支撑件208的顶部向下延伸，直到遇到该冷却回路206的一个或者多个曲线，用于延迟冷却回路206与来自超导磁体203的超导线圈204的热负荷的直接导热接合。此外，直到与一个或者多个曲线相遇，该冷却回路206的进口通路推迟该冷却回路206与来自超导线圈204的热负荷的直接导热接合，直到该冷却回路206的剩余通路基本垂直向上延伸通过该一个或者多个曲线及其相应的一个或者多个出口。氦吸收的热量导致液氦向氦蒸气的转变，氦蒸气向上沸腾并通过该冷却回路206的冷却管从冷质202中跑出。例如，氦吸收热量，导致液氦向氦蒸气的转变，在氦蒸气向上沸腾并从该冷却回路206的曲线通过出口从冷质202中跑出时，会持续一个热流。由于无处可去，通过确保氦气，不会在冷却回路206入口处的支撑件208的顶部聚积，气流持续。
图3所示的是用于冷质202的典型垂直方向的典型冷却回路206。本领域的技术人员可以理解的是，该冷质202包括基本垂直方向部分，其与磁体组件52(图1)的基本垂直方向相互配合和/或匹配。该冷却回路206包括大约和/或基本螺旋形状以物用于冷却。该冷却回路206的进口通路包括从支撑件208的顶部开始基本向下延伸的入口。该冷却回路206的出口通路包括螺线，其从底部到顶部横穿支撑件208，并在基本向上延伸的出口处终止。液氦流向冷却回路206的底部，氦气泡向上流动，并从冷却回路206的顶部跑出。
该冷却回路206的进口通路包括基本直的、垂直方向的液氦入口，其在支撑件208的顶部并沿支撑件208的边垂直向下延伸。该冷却回路206的入口基本上与基本水平的通路相互垂直地连接，该水平通路基本水平地向支撑件208的侧表面延伸，以与冷却回路206出口的螺线相交。该冷却回路206的螺线向支撑件208的顶部垂直向上缠绕，到另一个基本水平的通道为止，该基本水平的通道从支撑件208的侧面基本相互垂直地向外延伸。该通道终止在冷却回路206基本垂直向上延伸的一个出口上。
如图3所示的冷却回路206的形状促使避免蒸气的锁存。该冷却回路206的进口通路从液氦的入口开始，从支撑件208的顶部向下延伸，直到遇到冷却回路206出口通路的螺线，用于延迟冷却回路206与来自超导磁体203的超导线圈204的热负荷的直接导热接合。此外，直到与出口通路的螺旋相交，该冷却回路208的进口通路才推迟该冷却回路206与来自超导线圈204的热负荷的直接导热接合，直到该冷却回路206的剩下的通路基本垂直向上延伸通过该螺线并到达该出口。氦吸收的热量导致液氦向氦蒸气的转变，氦蒸气向上升起并通过该冷却回路206的冷却管从冷质202中跑出。例如，氦吸收的热量导致液氦向氦蒸气的转变，在氦蒸气向上升起并通过该冷却回路206的螺线出口从冷质202中跑出时，会持续一个热流。由于无处可去，通过确保氦气不会在冷却回路206入口处的支撑件208的顶部聚积，蒸气流持续，。
参照图2和3，氦作为液体在用于超导磁体系统10的冷质202的冷却回路206的进口通路中被引导，以避免与可导连接器702的直接导热接合，该可导连接器连接该冷却回路206和冷质202的超导线圈204。在另一个实施例中，氦作为液体和/或蒸气在冷却回路206的出口通路被引导，与该可导连接器702直接导热接合。实施例中，不足量的氦蒸气可能会在冷却回路206的进口处出现，以引起蒸气锁存。
图4是用于冷质202的典型水平方向的另一种典型冷却回路206。该冷却回路206包括大约和/或基本完整的圆状物，以提供冷却。其中一个实施例中，在不同的轴向位置，冷却回路206的几组冷却管被夹住并用环氧树脂粘合在支撑件208上。
转到图5，冷质202的支撑件208包括主体502。该主体502包括一个或者多个线圈通道504，一个或者多个连接通道506和/或一个或者多个冷却回路通道508。该主体502包括相对不可导结构，以减小金属的存在，否则金属会允许引起AC损耗的涡流。
该支撑件208包括多个层和/或多层。支撑件208的多层包括一个或者多个不可导层，以及一个或者多个离散可导层，例如，其包括一个或者多个可导连接器702。支撑件208的多层包括多个不可导层和一个或者多个离散可导层，该可导层包括一个或者多个可导连接器702。支撑件208的多层包括多数的不可导层和少数的可导层，比如，它们是离散的，并且包括支撑件208的所有和/或基本所有的可导连接器702。少数的可导层包括在多条离散通路上的多个可导连接器702，其用于连接超导磁体203和冷却回路206。少数的可导层包括在多条离散通路上的多个可导连接器702，其用于连接超导磁体203的一个或者多个超导线圈204和冷却回路206。
其中一个实施例中，支撑件208的主体502包括玻璃纤维合成物或者塑料。主体502的玻璃纤维组合物通过机械加工、成型或者浇铸形成线圈通道504、连接器通道506和/或冷却回路通道508。一个或者多个线圈通道504、连接器通道506和/或冷却回路通道508包括主体502内的凹槽。
相对于支撑件208，线圈通道504在环绕方向上延伸，连接器通道506在轴向上延伸，和/或冷却回路通道508在环绕方向上延伸。连接器通道506在相对于支撑件208的径向方向上，位于主体502的中间高度处。在一个实例中，连接器通道506在相对于支撑件208的径向方向上，位于线圈通道504总深度的一半位置处。
转到图6，超导线圈204位于线圈通道504内。该超导线圈204通过缠绕超导线被安装在线圈通道504内。例如，超导线圈204的线并排每层缠绕20至40圈。超导线圈204的连续导体层放在完成的层上面。超导线圈204的导体绕组和导体层用环氧树脂相互粘合在一起。超导线圈204部分地缠绕在线圈通道504内至一中间深度，比如中间位置。
转到图7，可导连接器702位于连接器通道506内。一个或者多个垫片704放在可导连接器702之间。该可导连接器702包括可导金属。其中一个实施例中，一个或者多个可导连接器包括铜。另一个实施例中，一个或者多个可连接器包括铝。
该可导连接器702包括用细股的、完全换位导体。典型的可导连接器702包括绞合线(Litz)和/或电缆。典型的可导连接器702相当细，比如，1/8英寸x3/8英寸(3毫米x10毫米)。
如果在支撑件208的径向方向上的超导线圈204相对较厚，要用多个可导连接器702。可导连接器702的数目可根据来自超导线圈204的热负荷和超导线圈204的厚度改变。如果在支撑件208的径向方向上的超导线圈204相对较厚，该可导连接器702包括一个采用的基本可导层。基本可导层中的可导连接器702的数目可根据来自超导线圈204的热负荷和超导线圈204的厚度改变。如果在支撑件208的径向方向上的超导线圈204相对较厚，该可导连接器702包括多个采用的基本可导层。可导连接器702的基本可导层的的数目可根据来自超导线圈204的热负荷和超导线圈204的厚度改变。
典型的垫片704相对于支撑件208的径向方向具有大约和/或基本与该可导连接器702相同的厚度。该垫片704用于填满可导连接器702之间的空间。可导连接器702和垫片704位于支撑件208的同一层上。
其中一个实施例中，垫片704包括基本不可导物质。另外一个实施例中，垫片704包括基本可导物质。垫片704和可导连接器702包括基本相同的物质。用于垫片704的基本可导物质的使用适于促进从超导线圈204到位于支撑件208轴向方向上的冷却回路206的轴向导热。
可导连接器702包括相互电绝缘的电线。例如，可导连接器702包括由单独薄膜绝缘线构成的电线，这些电线以基本统一的缠绕和层面长度的方式捆在或者编在一起。可导连接器702的多股结构起到减小在实心导体上所遇到的能量损耗之类问题的作用，这类问题缘于射频电流要聚集在可导连接器702表面上的趋肤效应或者趋势。为了消除这个效应，在实施例中，增加可导连接器702的表面积，而不是明显地增加可导连接器702的大小。可导连接器702的绞合线结构中的每条单独的线都以基本同一的方式被定位，以给定的长度从中心到外侧然后返回。可导连接器702的效率可通过改变可导连接器702每单位长度上的缠绕数目来增强。可导连接器702包括编在一起的铜纤维，它们之间电绝缘，并且像绞合线电缆那样缠绕，以在处于AC场时产生最小的交变电流(AC)损耗。可导连接器702的铜编线包括由绝缘铜纤维制成的绞合线电缆，当处于AC场时产生相对小的AC损耗。
可导连接器702在支撑件208的轴向方向上提供好的导热性能。用于可导连接器702的绞合线在切断被安装在连接器通道506中时不会电短路，这是因为组成线是完全易位的。其中一个实施例中，由于可导连接器702的线是完全易位的，AC场不能产生净电流。可导连接器702的所有纤维包括与任何其他纤维基本相等或者相同的电磁耦合。典型的可导连接器702包括电绝缘的、完全换位的线组，以适于促进减小AC损耗。该电绝缘的、完全换位的线组用于限制可导连接器702中的AC损耗。
在连接器通道506中，该可导连接器702穿过超导线圈204，比如，在线圈通道504内的超导线圈204的绕组的中间位置。可导连接器702位于离散通路上，用于连接线圈通道504内的超导线圈204和冷却回路通道508内的冷却回路206部分。
其中一个实施例中，可导连接器702位于支撑件208的圆柱壁的中间位置。另一个实施例中，可导连接器702位于支撑件208的表面上。多个可导连接器702位于支撑件208表面上的相应多个位置。一个或者多个可导连接器702位于支撑件208的圆柱壁的中间位置，和/或一个或者多个可导连接器702位于支撑件208上的相应表面上。图12所示的是具有内部和外部层的支撑件208的典型冷质202，其包括可导连接器702的各自可导层。由支撑件208的内部和外部层上的可导连接器702的可导层提供的冷却对超导线圈204的稳定性很有效，这是由于超导线圈204在线圈绕组的内外直径上具有比超导线圈204的线圈绕组中间的磁场相对较高的本地磁场。
转到图8，该超导线圈204完全被缠绕在线圈通道504中，并且冷却回路206的典型部分装在冷却回路通道508内。超导线圈204和冷却回路206的这个部分与可导连接器702很好地接触在一起。支撑件208的主体502、超导线圈204和冷却回路206的这个部分通过注入环氧树脂相互连接在一起，比如，以促进将热量从超导线圈204传导到冷却回路206的这个部分。
典型的可导连接器702包括离散通路，用于连接超导线圈204和冷却回路206。在另一个实施例中，可导连接器包括超导线圈204和冷却回路206之间的基本直接通路。可导连接器702基本上沿支撑件208的轴向方向排列。当超导线圈204位于相对于支撑件208径向导向的线圈通道504中，以及冷却回路206的该部分位于相对于支撑件208径向导向的冷却回路通道508中时，那么通道506内的可导连接器702的轴向方向上在超导线圈204与冷却回路206之间具有最直接和/或最短通路。
可导连接器702包括金属，并与支撑件208连接在一起，用于超导磁体203的超导线圈204和冷却回路206。比如，支撑件208包括可导连接器702。可导连接器702的金属被限制在一条或者多条离散通路内，这些离散通路连接超导线圈204和冷却回路206。可导连接器702的这些离散通路沿支撑件208的轴向方向排列。
冷质202包括超导磁体203。该冷质202包括形成超导磁体203的多个超导线圈204。可导连接器702用于连接该超导磁体203和冷却回路206。可导连接器702用于连接超导磁体203的超导线圈204和冷却回路206。连接器通道506内的可导连接器702与位于相应的线圈通道504中的超导线圈204以及位于主体502的相应冷却回路通道508内的冷却回路206的一个或者多个部分热接合。位于连接器通道506内的可导连接器702的离散通路用于连接位于相应线圈通道504内的超导线圈204和位于主体502的相应冷却回路通道508内的冷却回路206的那些部分。
支撑件208包括位于多个离散通路中的多个可导连接器702，其用于连接超导线圈204和冷却回路206。支撑件208包括位于一个离散通路中的第一可导连接器702，其用于连接第一超导线圈204和冷却回路206，以及位于一个离散通路中的第二可导连接器702，其用于连接第二超导线圈204和冷却回路206。支撑件208包括位于离散通路中的第一可导连接器702，其用于连接第一超导线圈204和冷却回路206的第一部分，以及位于离散通路中的第二可导连接器702，其用于连接第二超导线圈204和冷却回路206的第二部分。
转到图9，可导连接器702包括可导层。可导连接器702用环氧树脂粘合在一起，形成可导层，用作冷质202的支撑件208的表面。该可导连接器702中注入环氧树脂，形成轴向可导的圆柱体。可导层中的可导连接器702在支撑件208的圆柱形的内直径上包括圆柱形的内套。
在一个实例中，可导层中的可导连接器702包括拉平的绞合线以在轴向方向提供高导电性。可导连接器702的电缆包括电绝缘的细铜丝，比如，标准直径30、36或者40，以提供具有铜丝本身上的有限AC损耗的传导。对于可导连接器702的可导层来说，绞合线电缆浸渍环氧树脂，形成轴向可导的圆柱体。
转到图10，冷却回路206的部分与可导连接器702的可导层连接。例如，冷却回路206的不锈钢冷却管被夹住并用环氧树脂粘在可导连接器702的绞合线可导圆柱体上。
转到图11，支撑件208的主体502安装在可导连接器702的可导层上，冷却回路206的另一部分安装在冷却回路通道508内。例如，主体502的玻璃纤维组合圆柱体被夹住并用环氧树脂粘在支撑件208的内径上的可导连接器702的绞合线圆柱体上。支撑件208包括相互热连接的线圈绕组的构成和线圈支撑结构。冷却回路206的一组冷却管被夹在主体502的外径表面上。
主体502包括精确预成型的玻璃纤维环，其包括用于线圈通道504和冷却回路通道508的凹槽，和放射状的孔，其允许位于圆柱形支撑件208内径上的冷却回路206部分的末端插入穿过到圆柱形支撑件208的外径。主体502的玻璃纤维环缠绕在可导连接器702的可导层周围，其包括位于支撑件208内径上的内表面，不干扰冷却管上的已经被冷却回路206的那个部分占据的空间，该冷却管位于支撑件208内径上的可导连接器702的可导层上。主体502内的线圈通道504允许超导线圈204从冷却回路206的那个部分和支撑件208内径上的可导连接器702一直缠绕下去，用于热接合。超导线圈204一直向上缠绕在线圈通道504内直到支撑件208的外径上，该支撑件包括可导连接器702的另一层，该层与冷却回路206的另一部分连接用于热接合。
转到图12，超导线圈204安装在线圈通道504中，并且可导连接器702的另一典型可导连接器层安装在支撑件208的主体502上。超导线圈204缠绕在主体502上，并用环氧树脂粘合在可导连接器702的绞合线电缆圆柱体上，该可导连接器包括冷质202的内表面。对于冷质202的外表面，绞合线电缆轴向布置穿过超导线圈204的外径和主体502，形成超导线圈204的外径和位于主体502外径上的冷却回路部分的外径之间的热通路。
可导连接器702包括限制在一条或者多条离散通路上的金属，该离散通路位于一个或者多个离散层上，连接超导磁体203和冷却回路206。可导连接器702包括限制在一条或者多条离散通路上的金属，该离散通路位于一个或者多个离散层上，连接超导磁体203的超导线圈204和冷却回路206。可导连接器702的离散通路和离散层沿支撑件208的轴向方向排列。可导连接器702的多条离散通路位于支撑件208的同一层上，并用于连接超导磁体203和冷却回路206。可导连接器702的多个离散通路位于支撑件208的同一层上，并用于连接超导磁体203的超导线圈204和冷却回路206。
实施例中，冷质202的一个或者多个实施方式包括冷却回路206的任一实施方式。图2中所示的冷质202的实施方式使用图2、3和/或4中所示的冷却回路206的一个或者多个实施方式。图3中所示的冷质202的实施方式使用图2、3和/或4中所示的冷却回路206的一个或者多个实施方式。图12中所示的冷质202的实施方式使用图2、3和/或4中所示的冷却回路206的一个或者多个实施方式。
实施例中，冷质202的一个或者多个实施方式包括任何(例如水平、倾斜或者垂直)方向。超导磁体系统10的一个或者多个动实施方式和/或超导磁体系统10的一个或者多个部件，比如，实施例中的一个或者多个磁体组件52和/或冷质202包括任何(例如水平、倾斜或者垂直)方向，这里参照说明书内容和附图举例说明一个或者多个实施方式的一个或者多个典型方向用于说明目的。
实施例中，超导磁体系统10的实施方式包括多个部件，比如一个或者多个电子部件、硬件部件和/或计算机软件部件。许多的这些部件在超导磁体系统10的实施方式中可以被接合或者分开。
根据优选的实施方式对本发明进行了描述，但是可以看出，从这些清楚的说明中可能进行等效的、可选择的和改变的形式，并都在附加的权利要求的范围之内。
附图标记对照表
权利要求
1.一种用于超导磁体系统(10)的冷质(202)，该冷质(202)包括超导磁体(203)；低温冷却回路(206)；和磁体和冷却回路支撑件(208)，该磁体和冷却回路支撑件包括位于离散通路上的基本可导连接器(702)，用于连接该超导磁体(203)和该低温冷却回路(206)。
2.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的超导磁体(203)包括第一超导线圈(204)和一个或者多个第二超导线圈(204)；其中所述的基本可导连接器(702)用于连接所述的第一超导线圈(204)，一个或者多个第二超导线圈(204)的一个或者多个，以及所述的低温冷却回路(206)。
3.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的超导磁体(203)包括第一超导线圈(204)和一个或者多个第二超导线圈(204)；其中所述的离散通路用于连接所述的第一超导线圈(204)，一个或者多个第二超导线圈(204)的一个或者多个，以及所述的低温冷却回路(206)，其中所述的基本可导连接器(702)位于离散通道中，用于连接所述的第一超导线圈(204)、一个或者多个第二超导线圈(204)的一个或者多个、以及所述的低温冷却回路(206)。
4.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的基本可导连接器(702)基本上沿所述的磁体和冷却回路支撑件(208)的轴向方向排列。
5.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的基本可导连接器(702)位于所述的磁体圆柱体壁和冷却回路支撑件(208)的中间位置。
6.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的基本可导连接器(702)位于所述的磁体和冷却回路支撑件(208)的表面上。
7.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的离散通路包括第一离散通路，用于连接所述的超导磁体(203)和所述的低温冷却回路(206)，其中所述的基本可导连接器(702)包括位于第一离散通路上的第一基本可导连接器(702)，其中所述的第一离散通路用于连接所述的超导磁体(203)和所述的低温冷却回路(206)；其中所述的磁体和冷却回路支撑件(208)包括位于第二离散通路上的第二基本可导连接器(702)，该第二离散通路用于连接所述的超导磁体(203)和所述的低温冷却回路(206)。
8.如权利要求1所述的冷质(202)，其中所述的基本可导连接器(702)包括一组电绝缘、完全换位的电线，其用于限制所述的基本可导连接器(702)内的交变电流(AC)损耗。
9.如权利要求1所述的冷质(202)，所述的磁体和冷却回路支撑件(208)包括多层支撑件(208)，其中所述的基本可导连接器(702)位于所述的多层支撑件(208)的基本可导连接器层上。
10.一种方法，包括步骤将金属限制在一条或者多条离散通路上，所述的金属与用于超导磁体系统(10)的冷质(202)的磁体和冷却回路支撑件(208)联结在一起，所述的离散通路连接超导磁体(203)和低温冷却回路(206)。
全文摘要
实施例中的一种用于超导磁体系统(10)的冷质(202)，包括超导磁体(203)，低温冷却回路(206)，以及磁体和冷却回路支撑件(208)。该磁体和冷却回路支撑件(208)包括位于离散通路上的基本可导连接器(702)，用于连接该超导磁体(203)和该低温冷却回路(206)。
文档编号H01F6/06GK101026031SQ200610172939
公开日2007年8月29日 申请日期2006年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者黄先锐, P·S·汤普森, E·T·拉斯卡里斯 申请人:通用电气公司