JP2007288193A - ソレノイド型マグネットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の問題の少なくとも一部を除くことを目的とし、かつ使用中に加わる力に耐え得る、安価で、かつ軽量の巻枠を準備し、ソレノイド型マグネットのコイルの正確で、かつ安定した位置付けを実現する。
【解決手段】コイルを巻き付ける崩壊可能な金型（４０）を準備する工程と、前記金型（４０）内の所定の位置（８８）に電線を巻き付ける工程と、このようにして巻き付けられた前記コイルの上に機械的支持構造物（１０４、２２）を置く工程と、前記コイルと前記機械的支持構造物（１０４、２２）に、熱硬化性樹脂を含浸させる工程と、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記金型（４０）を崩壊させて、かつ、前記樹脂を含浸させたコイルと前記機械的支持構造物（１０４、２２）から成る結果的に得られた前記ソレノイド型マグネット構造物を、単一体として前記金型から取り除く工程とを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、ソレノイド型マグネットコイルの製作方法と、ソレノイド型マグネットコイル自体に関する。特に、本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）等のシステムで用いる、高磁界を発生させるソレノイド型マグネットコイルに関する。

図１Ａと図１Ｂは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）のシステム用の従来のソレノイド型マグネット構成の断面図と軸断面図を各々示している。超電導線の幾つかのコイルが巻枠１上に巻き付けられている。その結果得られる組立体は、沸点にある液体寒剤２ａで少なくとも一部満たされた寒剤容器２内に収容されている。そのためこれらコイルは、その臨界点よりも低温にて保たれる。

巻枠１は、一般に巻枠１の正確な寸法を確保すべく、切削加工したアルミニウムで構成されており、更に巻枠１が、巻枠１上に巻き付けられるコイルの正確な寸法および位置を確保する。このような精度は、結果として生ずる磁界の均一性と信頼性を保証するのに不可欠なものである。超電導マグネットは、そのコイルの１ターンが僅かに動いただけでクエンチすることがある。それ故、巻枠１は、非常に剛性なものでなければならない。これらの要件が組み合わさり、巻枠の製作を非常に費用がかかる。

図１Ａと図１Ｂは、外側真空容器４と熱遮蔽３をも示す。周知のように、外側真空容器４と熱遮蔽３は、周囲の雰囲気から寒剤タンクを断熱する機能を果たす。外側真空容器４と熱遮蔽３との間の空間内に、断熱材５を入れることもある。しかし、図１Ａと図１Ｂに示す如く、これら要素は、ソレノイド型マグネットの有効内径４ａをも短くする。ソレノイド型マグネットの有効内径４ａは、患者の出入りを可能にする一定寸法が必要なので、外側真空容器４と熱遮蔽３の存在により、マグネットコイルおよび巻枠１の直径が事実上長くなり、そのため構成全体の費用が増す。

図１Ａと図１Ｂに示し、かつ上に説明した巻枠１を製作する費用は、労働費用と材料費でほぼ同等に占められる。他の目標の中で、本発明は、ソレノイド型マグネット構造物の製作にかかわる労働費用を減らそうとする。

特許文献１は、熱伝導性の円筒形巻枠の内面又は外面に様々なコイルを実装し、もってこの円筒形巻枠の材料を経て冷却を行うソレノイド型超電導マグネット構成を開示する。コイルは、この円筒巻枠の材料に熱接続されるが、電気的には絶縁される。

米国特許第５，９１７，３９３号明細書

本発明は、従来技術の問題の少なくとも一部を軽減することを目的とし、また、使用中に加わる力に耐え得る、安価で、かつ軽量の巻枠を準備し、かつソレノイド型マグネットのコイルの正確で、安定した位置付けを実現しようとするものである。

よって、本発明は、特許請求の範囲に示す装置および方法を提供する。

本発明の上記および別の目的、特性および利点は、以下の添付図面と共に、例としてのみ示す本発明の幾つかの実施形態の下記説明を考察すると、更に明らかになろう。

図２は、本発明の一実施形態に従ったコイル２０と側板２２との組立体の全体斜視図を示す。コイル２０は、内側コイル２０ａと外側コイル２０ｂに分け得る。

図３は、本発明の一実施形態によるコイル２０と側板２２の組立体の軸断面図であり、側板２２が、内側コイル２０ａを一部だけ取り巻いていることを示す。しかしこれら側板は、図示の実施形態では、内側コイル２０ａの外周全体の周りにある。側板２２は、図示の如く、内側コイル２０ａの外周全体の周りに隣接する必要はないが、対称的に間隔を置き得る。しかし側板２２は、コイル２０に加わる力に耐えられる程、不動、かつ正確にコイル２０を位置付けするのに充分な個数と強度でなければならない。

外側コイル２０ｂは、内側コイル２０ａと同軸状に揃えた状態に保たれる。図４は、これを実現するための模範的な配置構成を示す。内側コイル２０ａは、それらの正確な相対的位置に、側板２２で保持されている。同様に、外側コイル２０ｂも、それらの正確な相対的位置に、側板２２で保持されている。ソレノイド型マグネット組立体の全体寸法を最小限に抑えるべく、側板２２を内側コイル２０ａの外周、又は外側コイル２０ｂの内周に付け得る。しかし側板２２は、何らかの理由で好ましければ、任意のコイルの外周でも、内周でも付け得る。内側コイル２０ａと外側コイル２０ｂを所要の相対的位置に保持するためには、内側の組のコイルに対応する側板２２と、外側の組のコイルに対応する側板２２との間に、繋ぎ部分２４が連結される。図４に示す如く、これら繋ぎ部分２４は、側板２２間に取付けられたアルミニウム又はガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）等の丈夫な材料でできた板の形態を取り得る。この繋ぎ部分の取付けを容易にすべく、側板２２を、取付け用突片２６を付けて製作する。次に、取付け用突片２６の適切な地点に取付け穴を明け、かつこれら側板２２を、取付け用突片２６を貫くボルトやそれに類する締付け手段２８で取付ける。別法として、機械式クランプを設け、繋ぎ部分２４を取付け用突片２６に締め付けるように構成してもよい。更に、機械式クランプを、繋ぎ部分２４を側板２２の本体にじかに締め付けるために設け、もって取付け用突片２６を不要ともなし得る。

図２に示す如く、本発明によるソレノイド型マグネットを、内側コイル２０ａの直径を図１Ａと図１Ｂに示す従来技術の構成の場合よりも小さく構成できる。これは、図１Ａと図１Ｂの従来技術の構成では作動時にこれらコイルを支持すべく、巻枠１の圧縮強さに頼るためである。この結果、巻枠１は、内側コイルの内径の範囲内になければならず、これは、患者の収容に利用できる内径４ａを小さくし、又は内側コイルの寸法を大きくし、更に、それが、これらコイルの費用を増大させ、全体としてのマグネット組立体の費用も増大させると言う影響を及ぼす。

本発明によるソレノイド型マグネット構造物を、図１Ａと図１Ｂに示す従来技術の構成と同様に、寒剤容器内への浸漬で冷却できる。別法では、中空側板２２を準備し、寒剤を中空側板２２内で循環させて冷却する。この実施形態では、コイル２０は、冷却した側板２２と効果的に熱接触せねばならない。またその全体を、超電導コイルをそれらの臨界点より低く冷却させるくらい充分、周囲温度から隔離すべきである。かかる実施形態では、等温表面を必要とする超電導のスイッチと他の構成要素を、側板２２に取付ける。次に側板２２を経て冷却することで、図１Ａと１Ｂ中の２に示す寒剤容器は不要となる。その結果得られるシステムの寸法、重量、費用を更に減少できる。

図５は、かかる実施形態に特に適する側板２２の断面を示す。側板２２は、冷却流路３０が通る中空の側板である。冷却流路３０の内面がリブ３２を含むとよい。リブ３２は、冷却流体と接触する冷却流路３０の内部表面積を拡大し、側板２２の冷却効果を増す。シールドコイル支持物と他の支持物を押し出し、側板２２の外形を形成できる。

本発明の更に他の実施形態で、側板２２を冷却する配置構成が可能な一方で、側板２２の材料に沿う熱伝導で、これらコイルの冷却も可能である。かかる実施形態では、側板２２を、直接冷凍にて、又は冷却ループにより冷却し得る。図９は、液体寒剤７８を寒剤管２０の周りに循環させる冷却ループ構成を図式的に示す。この寒剤管回路中に、比較的小さい寒剤タンク８０を設ける。再凝縮冷凍機８２も備える。動作時、寒剤管２０中の液体寒剤７８の一部は、寒剤管２０から熱を、従ってこの巻枠１０から熱を吸収する。この結果、液体寒剤７８の一部は沸騰し気体状態になる。この気化した寒剤ガス８４は、寒剤管回路の上端に向かって上昇して、再凝縮冷凍機８２に入る。再凝縮冷凍機８２は、寒剤ガス８４を冷却し、寒剤ガス８４を再凝縮して液体寒剤７８にし、更に、このシステムから熱を取り去る働きをする。図１０に示す如く、液体寒剤７８の沸騰が、事実上、図示する回路の右側で起こり、かつ再凝縮冷凍機８２迄上昇する。再凝縮冷凍機８２から供給される再凝縮した液体寒剤は、図示の如く、寒剤管２０の左側を通り下降する。それ故、この構成は、液体寒剤７８を連続的に循環させ、効果的な冷却を行う。寒剤タンク８０が必要となるが、必要な液体寒剤７８の量は、このマグネットを液体寒剤浴に浸漬させた従来技術の寒剤容器２と比較して、非常に僅かである。

本発明の構成の利点は、図１Ａと図１Ｂに示すコイルと巻枠との間の摩擦境界面３４を無くしている点である。巻枠と摩擦接触した状態でコイルが動くと、クエンチを起こすに足りる局部的な発熱が生じるから、この摩擦境界面は、従来技術の構成ではクエンチを引き起こす可能性がある。本発明の構成では、この摩擦境界面がない故、かかる虞はない。コイルに作用する電磁力であるボディフォースは、コイルと、側板又は他の機械的支持構造物との間のせん断結合強さで抑えられる。該コイルは、本出願内の他の場所に記載の方法の何れかで製作し、かつ機械的支持構造物により保持でき、また製作方法は、巻枠を必要とせずに、所要の本体強度を与える。コイルと側板が電磁負荷を受けた際、その位置を保つのにコイルと側板との間に必要となる境界面せん断強さは、３ＭＰａ以下であり、一般には、個々のターンの動きを防止すべく、コイル内で、上記結合方法により達成されるせん断強さの１０％であり、それ故、これは現行技術の性能の範囲内にある。

患者の快適さと、ＭＲＩシステム内への臨床医の近づき易さは、両方共、マグネットの長さを短くすることで向上し得る。磁界の品質を保ちつつ、このように長さを短縮するコイル構成により、コイルのボディフォースが、マグネットの中心から遠ざかる軸方向に働く。この力を抑える従来の方法は、追加の巻枠材料をコイルの端部に位置付けることを要求し、そのため、マグネットシステムの長さが増加する。コイルと、側板又は他の機械的支持構造物との間の境界面のせん断強さを利用すれば、このような追加材料を避けて、マグネットシステムの長さを更に短縮できる。

本発明は、ソレノイド型マグネット構造物の製造方法を提供する。ここで、本発明の一実施形態を説明する。

最初に、コイルを巻き付ける正確な金型が必要となる。巻枠を用いないことを前提としているので、コイルの正確な寸法と相対的間隔は、この金型により定まる。よって、この金型は、唯一の金型を使用して多くのマグネット構造物を製作可能とすべく、非常に正確に、かつ丈夫な材料で作らねばならない。この金型は、崩壊可能なように構成する。金型内の所定の位置に超電導線を巻き付ける。一般にこの位置は、金型表面中の凹みである。側板２２等の機械的支持構造物を、上記のように巻き付けたコイル上に置ける。或いは強化材をコイル上に巻き、次に、以下で説明するように樹脂を含浸することで、強化樹脂製の複合管を、上記のように巻き付けたコイル上に形成してもよい。これらコイルと機械的支持構造物上に別の金型を置き、包囲する金型空洞を形成できる。この金型内のコイルと機械的支持構造物に、一体として熱硬化性樹脂を含浸させる。これを硬化させ、かつ樹脂を含浸したコイルと、機械的支持構造物を、単一体として金型から取り除く。この含浸工程は、普通なら巻線に閉じ込められ、その完成部片に応力を生じさせる空気や他の気体の気泡を避けるべく、真空で行うとよい。図６は、適切な金型４０を、更に詳しく示す。金型４０は、完成品の取外しを用意にすべく、例えばポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ製のライニングを備え得る。

このようにソレノイド型コイル構成を形成する方法の利点は、コイルを、この金型の形状で、正確に寸法を決め、かつ相対的に位置付け可能な点である。コイルの位置付けが金型で定まる故、コイル上に形成される機械的支持構造物は、それ自体、正確に寸法を決める必要はなく、また、この機械的支持構造物は、金型で定められる通りにコイルをそれらの相対的な位置に確実に支持するのに役立つにすぎない。

この金型は非常に正確に寸法を決めなければならから、製作に費用がかかるが、その金型を数回再使用し、幾つかの同様なソレノイド型マグネット構造物を製作できるので、特に有利である。従来機械的支持構造物は、それ自体正確に寸法を決めた高価な構成要素であった。よって、正確に切削加工した金型を用い、コイルの寸法と相対的な位置を定める本発明の方法によれば、従来の製作方法と比較し、費用と時間を削減しつつ、正確なソレノイド型マグネット構造物を製作できる。

内側界磁コイル２０ａ（図２）と外側シールドコイル２０ｂを有するソレノイド型マグネットの製作時、互いのシールドコイルの相対的位置と、互いの界磁コイルの相対的位置は、界磁コイルに対するシールドコイルの相対的位置よりも重要である。界磁コイルとシールドコイルは、各々上述の方法で製作し、かつ機械的支持構造物に取付け得る。

図４は、界磁コイル２０ａの組立体に対し界磁コイル２０ｂの組立体を保持すべく使用可能な機械的支持構造物を示す。側板２２は各々、この目的で設けた、図４に示す取付け用突片２６備え得る。取付け用突片２６に、ボルトを固定すべく穴を備える。これに代えて、これらの穴とボルトは、側板２２自体の本体を貫いてもよい。

本発明の一形態に従い、熱硬化性樹脂を施し、組立体全体を一体として嵌め込んで単一体の製品を製作すると、側板２２を含浸工程前に、金型内で、コイル２０と接触した状態で位置付けできる。一般には真空含浸を用いる。コイル２０は、クロスに熱硬化性樹脂を含浸させ、側板２２に取付ける。この場合も、金型は、完成品の取外しを容易にすべく、例えばポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ製のライニングを備え得る。

幾つかの代替実施形態では、この樹脂を、コイル導体上の被覆として、機械的支持構造物の一部として、側板上の被覆として、或いは含浸布又はそれに類する材料として、ウェットレイアップ法で施し得る。

側板２２は、適宜に、アルミニウム押出し品として製作できる。このアルミニウム押出し品は、比較的に安価であるが、本発明の目的に足りる機械的剛性と熱伝導性がある。別法として、側板２２は、圧延管と溶接管、或いはフィラメント巻き管で形成できる。

一般に、ソレノイド型マグネット構造物では、一部のコイルは、他のコイルとは異なる内径又は外径を持ち得る。コイルを全て、真直ぐな側板に取付け可能とすべく、全部のコイルを共通の直径にする必要も生じる。別法として、これらのコイルの様々な直径に対応する異形の側板を準備してもよい。しかしこの代案は、現在、不経済である。図３ＡとＢは、各々が本出願に役立つ真直ぐな側板と、異形の側板とを示す。これらコイルの関連直径の差は、樹脂を含浸した布の重畳して巻回した充填層、一般にはガラス繊維の層を用いて補正できる。該層は、コイルが金型内にある間に追加でき、樹脂を含浸した布か、金型内で含浸すべき乾燥した布として追加できる。

コイル２０は、上述の方法で、金型の対応する部分内で巻く。この金型で、樹脂を含浸したガラス繊維等の充填材をコイルの上に巻き、金型の上端迄充填材を詰める。例えばこの充填材は、５〜１０ｍｍの深さ迄設け得る。図６に示す如く、この金型は、少なくとも１つの取り外せる部分４２を持つ崩壊可能な心棒を含む。その結果、金型を解体し、この成形済みのコイル２０の内部から取り除くことができる。

正確に加工すれば、アルミニウムの押出し品又は管の側板である比較的不正確な機械的支持構造物をコイルに使用可能となる。ソレノイド型構造物の要所の重要な相対的位置は全て、これら金型又は他の組立品の加工により定まり、その結果、比較的低単価のソレノイドマグネット構成を製作する一方で、比較的高価な金型と加工を数回再使用し、幾つかのソレノイド型マグネットコイル組立体を製作できる。

使用する側板の著しい全ての変形をも防止すべく、最終構造物を更に強化するとよい。

冷却ループによる冷凍を用いるとき、コイルと、例えば上記側板内に導入する冷却ループとの間にガラス充填層を入れることは、回避すべきである。これは、図３Ｂに示すような異型の側板を使用して、達成できる。或いは、異なる外径のコイルを不要とすべく、このソレノイド型コイル構造物を設計し直す必要があろう。冷却と機械的支持のため、側板を使用可能であり、機械的支持のためには、１２枚又はそれ以上の側板を設けるべきであるが、一方、冷却のためには、僅か６枚の側板で充分であることが判明した。

幾つかの好ましい実施形態では、組立体の端コイルに機械的支持物を追加する。該端コイルは、発生した磁界の影響で最大の機械負荷を受ける。この支持物は、圧延押出し品又は樹脂を含浸させたガラス支持リングの形態であり得る。これら支持物は、シールドコイル上に締め付けられる。

一般的な傾向は、ソレノイド型マグネットをできるだけ短く設計することであるが、ソレノイド型マグネットの本体から遠ざかる方向に端コイルを押し動かそうとする反発力を端コイルが受けるなら限界がある。この際、端コイルを所定の位置に置くことで得られる長さ縮小を少なくとも一部覆すような機械的保持手段が、コイル外面上に必要となる。

外側シールドコイルと支持側板とから成る組立体を、図７に断面で例示する以下の方法で組み立て得る。側板２２全体の少なくとも一部を収容すべく、空洞５２のある巻枠５０を準備する。側板２２を、巻枠５０に設けた空洞５２に入れ、かつコイル２０ｂを、側板２２上で、巻枠５０に巻き付ける。コイル２０ｂを含浸し、更にこれを、他のコイルで用いられる方法で、唯一の工程で側板に接合する。２つの組立体、即ち側板で一緒に固定した界磁コイルを含む第１の組立体と、別の組の側板で一緒に固定したシールドコイルを含む第２の組立体とを互いに機械的に保持すべく、支柱又は繋ぎ部分を設け得る。図４を参照し、適切な配置構成を前述した。ある実施形態では、強化樹脂側板を準備すべく、上記の方法の間、これら側板を樹脂含浸したガラス繊維布等の強化材で形成してもよい。

図８Ａ〜Ｄは、本発明によるソレノイド型マグネット構造物の製造における工程の幾つかを図示する。これらの図で、機械的支持構造物は、強化樹脂管１０２から成る。図８ＡとＢは、強化樹脂管の機械的支持構造物１０２を持つ本発明によるソレノイド型マグネットコイル組立体の製作時、コイルと支持構造物を詰める金型の部分端面図と部分軸断面図を各々示す。この金型は、工具部品（８２、８４）を保持する内部管部材８０を含む。内部管部材８０は、単体の円筒管でも、切片に分けてもよい。使用時、内部管部材８０と、工具部品（８２、８４）を、図示のボルト８６等の着脱自在な機械的保持手段により一緒に保持し、概ね円筒形の金型の内面を形成し得る。

図８Ｂに示す如く、工具部品８２、８４は、コイル９０を金型上に巻き付ける際にコイル９０を保持する空洞８８と、電気リードおよび他の給電部品を保持する空洞９２を備える。端コイル９４を収容すべく、特定の配置構成も可能である。図示の如く、工具部品８２、８４の端部に段９６を刻み、かつ、平らなツール端部片９８を内部管部材８０の端部に取付けて、端コイル９４を巻き付ける際に端コイル９４を保持する空洞を形成できる。充填材１０４のスリーブ１０４を、内側コイルの組を巻き付けた後で嵌め、端コイル９４を巻き付ける支えにできる。

コイル９０と電気リードと給電部品９２の上端部上に、充填材１０４を置く。該充填材１０４は、通常ガラス繊維布であるが、使用する樹脂と両立でき、かつ適合した熱膨張係数を持つ他の種類の充填材でもよい。工具部品８２、８４を囲い、かつ金型空洞９９を工具部品８２、８４と端部片９８で画成すべく、外側金型１００を設ける。工具部品８２、８４は、正確に形作り、かつ正確に位置付けねばならないが、この精度を金型１００の位置と形状に適用する必要はない。

図８Ｂに示す如く、金型空洞９９は工具部品８２、８４と金型１００と端部片９８で画成する。金型空洞９９は幾つかの場所１０８、例えば金型空洞９９の両端で開いている。金型１００を通る開口も設け得る。金型構造物の周りに含浸溝１１０を取付け、かつ含浸樹脂を含浸溝１１０から開口１０８を経て金型に押し込み、コイル９０、電気リード、給電部品９２および充填材１０４を一体的に含浸し、コイルと機械的支持構造物から成るソレノイド型マグネット構造物である単一体の製品を作る。この組立体を充分に含浸し、樹脂が固まった後で、成形した構造物から金型の様々な部片８２、８４、９８、１００を引き離す。最初に、含浸溝１０８と端部片９８を、金型から除去する。金型１００も、この段階で、又はその後で除去し得る。図８ＡとＢを参照すると、管８０を工具部品８２、８４から取り外す。管８０が単一体であれば、組立体の中心穴から管８０を滑らせて引き出せる。管８０を切片に分割した場合には、これら切片を解体し、この中心穴から取り除ける。次に成形した製品から、工具部品８２、８４を取り除く。図８Ａの例では、工具部品８２にテーパーを付け、金型の中心穴から遠ざかる方向に工具部品８２を狭くしている。この切片を最初に取り除き、残りの工具部品８４を取り除くための余裕を与え得る。

図８Ｃは、上述の方法により製作したソレノイド型コイル組立体１１１の一例を示す。コイル９０は樹脂を含浸してあり、かつコイル９０の寸法は、工具部品８２、８４の正確な表面により定まっている。コイル９０は、充填材を詰め含浸した樹脂から成る機械的支持構造物１１２に対し、含浸樹脂で接合される。樹脂含浸で形成したコイル９０と側板との間の機械的接合部のせん断強さは、両方向に同等に効果的である。よって、機械的支持構造物１１２により、コイル９０を正確な相対的な位置に不動に保ち得る。端コイル９４は、やや異なる構造物で保持する。更に厚い充填層１１４を端コイル９４の隣に設け、上記含浸樹脂で、端コイル９４に接合する。端コイル９４の外周上に別の充填層１１６を設け、上記含浸樹脂により端コイル９４に接合する。

図８Ｄは、本発明の一実施形態に係るシールドコイル構成の部分断面図を示す。シールドコイル１１８は、樹脂を含浸し、かつ該樹脂で機械的支持構造物１２０に接合する。この図では、機械的支持構造物１２０を、位置選定手段１２４を備えた容器１２２内に取付けている。

図８Ａ〜Ｄに関し述べた方法の変形例では、充填材１０４と金型１００は、図２又は図７に示すものと同様な配置構成において、コイル９０の外面上か内面上に、単体の強化樹脂管１０２を作り出すのではなくて、幾つかの強化樹脂側板を作り出すべく構成できる。

本発明を、特に核磁気共鳴（ＮＭＲ）又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）等のシステム用のソレノイド型マグネットコイルを参照して説明したが、本発明は、任意の用途、特に正確なコイル整列を必要とする用途のために、ソレノイド型マグネットコイルの製作およびソレノイド型マグネットコイル自体に適用可能である。

従来技術によるクライオスタット内に収容されたソレノイド型マグネット構造物を示す。 従来技術によるクライオスタット内に収容されたソレノイド型マグネット構造物を示す。 本発明の一実施形態によるコイルと側板の組立体の全体斜視図を示す。 本発明の一実施形態によるコイルと側板の組立体の軸断面図を示す。 内側コイルと同軸に外側コイルを保持する構成を示す。 冷却流路が通っている側板の断面を示す。 本発明の一面による含浸コイルを成形するのに適した金型を示す。 コイルを、それらの支持側板上に取り付ける配置構成を示す。 ＧＲＰ構想用の内側巻枠を製造方法における工程を示す。 ＧＲＰ構想用の内側巻枠を製造方法における工程を示す。 ＧＲＰ構想用の内側巻枠を製造方法における工程を示す。 ＧＲＰ構想用の内側巻枠を製造方法における工程を示す。 冷却ループ冷凍機構を示す。

符号の説明

１０、５０ 巻枠、２０ コイル、２０ａ 内側コイル、２０ｂ 外側コイル、２２ 側板、２４ 繋ぎ部分、２６ 取付け用突片、２８ 締め付け手段、３０ 冷却流路、３２ リブ、４０ 崩壊可能な金型、５２ 空洞、７８ 寒剤、８０ 寒剤タンク、８２ 再凝縮冷凍機、８４ 寒剤ガス、８８ 空洞、９４ 端コイル、９８ ツール端部片、９９ 金型空洞、１００ 金型、１０２ 強化支持管、１０４ 充填材、１１０ 含浸溝、１２０ 支持構造物、１２２ 容器、１２４ 位置選定手段

Claims (29)

1. コイルを巻き付ける崩壊可能な金型（４０）を準備する工程と、
   前記金型（４０）内の所定の位置（８８）に電線を巻き付ける工程と、
   この電線を巻き付けたコイル上に機械的支持構造物（１０４、２２）を置く工程と、
   前記コイルと機械的支持構造物（１０４、２２）に、熱硬化性樹脂を含浸する工程と、
   前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
   前記金型（４０）を崩壊させ、かつ前記樹脂を含浸したコイルと前記機械的支持構造物（１０４、２２）から成る前記ソレノイド型マグネット構造物を、単一体として前記金型から取り除く工程と
   を含むソレノイド型マグネット構造物の製造方法。
2. コイルを巻き付ける崩壊可能な金型（４０）を準備する工程と、
   前記金型（４０）内の所定の位置（５２）に機械的支持構造物（１０４、２２）を入れる工程と、
   このようにして入れられた前記機械的支持構造物（１０４、２２）上に電線（２０ｂ）を巻き付ける工程と、
   前記コイルと機械的支持構造物（１０４、２２）に、熱硬化性樹脂を含浸する工程と、
   前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
   前記金型（４０）を崩壊させ、かつ、前記樹脂を含浸させたコイルと前記機械的支持構造物（１０４、２２）から成る前記ソレノイド型マグネット構造物を、単一体として前記金型から取り除く工程と
   を含むソレノイド型マグネット構造物の製造方法。
3. 前記金型が、該金型を解体させ、かつ前記金型を、前記ソレノイド型マグネット構造物の内部から取り除かし得る少なくとも１つの取り外せる部分（４２、８２）を有する崩壊可能な心棒を含む請求項１又は２記載の方法。
4. 電気リードと他の給電部品を保持すべく、前記金型内に空洞（９２）を設ける請求項１から３の１つに記載の方法。
5. 前記所定の位置が、金型の表面中の凹みである請求項１から４の１つに記載の方法。
6. 前記電線が超電導線である請求項１から５の１つに記載の方法。
7. 別の金型（１００）を、前記コイルおよび前記機械的支持構造物の上に置き、包囲された金型空洞（９９）を形成する請求項１から６の１つに記載の方法。
8. 前記含浸する工程を真空で行う請求項１から７の１つに記載の方法。
9. 前記金型が、前記ソレノイド型マグネット構造物を前記金型から外すのに役立つライニングを備える請求項１から８の１つに記載の方法。
10. 前記含浸工程をウェットレイアップ法にて実行し、かつ前記熱硬化性樹脂を、前記電線上の被覆として、また前記機械的支持構造物の一部として、側板（２２）上の被覆か、含浸布（１０４）又はそれに類する材料として施す請求項１から９の１つに記載の方法。
11. 概ね円筒形の外側の組のコイル（２０ｂ、１１８）により、同心に取り巻かれた円筒形の内側の組のコイル（２０ａ、９８）を有するソレノイド型マグネット構造物の製造方法であって、以下の工程を含む方法。
    請求項１から１０の１つに記載の方法により、前記内側の組のコイルを含む第１のソレノイド型マグネット構造物（１１１）を製造する工程、
    請求項１から１０の１つに記載の方法により、前記外側の組のコイルを含む第２のソレノイド型マグネット構造物（１２０）を製造する工程、および
    別の機械的支持構造物（２４、２６、２８）を用いて、前記第１のソレノイド型マグネット構造物（１１１）と前記第２のソレノイド型マグネット構造物（１２０）を機械的に結合する工程。
12. 前記機械的支持構造物が、前記ソレノイド型構造物の軸線に平行に配置された側板（２２）を含む請求項１から１１の１つに記載の方法。
13. 前記側板を、アルミニウム押出し品、圧延又は溶接管或いはフィラメント巻き管として製作する請求項１２記載の方法。
14. 一部のコイルが他のコイルと異なる直径を持ち、かつ前記コイルの直径の差異を、充填層の使用により補償する請求項１から１３の１つに記載の方法。
15. 前記充填層が、樹脂を含浸した布の重畳した層から成る請求項１４記載の方法。
16. 前記樹脂を含浸した布の重畳体を、前記コイルが前記金型内にある間に、樹脂を含浸した布か、金型内にある間に含浸する乾燥した布として追加する請求項１５記載の方法。
17. 前記ソレノイド型マグネット構造物の端コイルを、該端コイルの隣の充填層（１１４）により前記機械的支持構造物の箇所に保持し、かつ含浸樹脂により機械的支持構造物に接合し、更に端コイルの外周上の別の充填層（１１６）を、含浸樹脂により端コイルに接合する請求項１から１６の１つに記載の方法。
18. 巻いてコイルを形成する電線と、前記コイル上に置かれた機械的支持構造物（１０４、２２）とを含み、前記機械的支持構造物（１０４、２２）全体に、熱硬化性樹脂が一体的に含浸されたソレノイド型マグネット構造物。
19. 機械的支持構造物（１０４、２２）と、巻いて前記機械的支持構造物（１０４、２２）上にコイル（２０ｂ）を形成する電線とを含み、前記機械的支持構造物（１０４、２２）全体に、熱硬化性樹脂が一体的に含浸されたソレノイド型マグネット構造物。
20. 前記熱硬化性樹脂の中に別の電気リードが封止された請求項１８又は１９記載のマグネット構造物。
21. 前記電線が超電導線である請求項１８から２０の１つに記載のマグネット構造物。
22. 円筒形の外側の組のコイル（２０ｂ、１１８）で同心に取り巻かれた円筒形の内側の組のコイル（２０ａ、９８）を有する請求項１８から２１の１つに記載のソレノイド型マグネット構造物であって、以下の部品を含むマグネット構造物。
    請求項１８から２２の１つによる、前記内側の組のコイルを含む第１のソレノイド型マグネット構造物（１１１）、
    請求項１８から２２の１つによる、前記外側の組のコイルを含む第２のソレノイド型マグネット構造物（１２０）、および
    前記第１のソレノイド型マグネット構造物（１１１）と前記第２のソレノイド型マグネット構造物（１２０）を機械的に結合する別の機械的支持構造物（２４、２６、２８）。
23. 前記機械的支持構造物が、ソレノイド型構造物の軸線に平行に配置された側板（２２）を含む請求項１８から２２の１つに記載のマグネット構造物。
24. 前記側板が、アルミニウム押出し品、圧延又は溶接管、或いはフィラメント巻き管である請求項２３記載のマグネット構造物。
25. 前記側板が強化樹脂製であり、前記熱硬化性樹脂を含浸した充填材料から成る請求項２３又は２４記載のマグネット構造物。
26. 前記機械的支持構造物が、強化樹脂管から成る請求項１８から２２の１つに記載のマグネット構造物。
27. 一部のコイルが、他のコイルと異なる直径を持ち、かつ前記コイルの直径の差が、充填層の使用で補償された請求項１８から２６の１つに記載のマグネット構造物。
28. 前記充填層が、樹脂を含浸した布の重畳する層から成る請求項２７記載のマグネット構造物。
29. ソレノイド型マグネット構造物の端コイルが、前記端コイルの隣の充填層（１１４）により、前記機械的支持構造物の所に保持され、かつ前記含浸樹脂により前記機械的支持構造物に接合され、更に、前記端コイルの外周上の別の充填層（１１６）が、前記含浸樹脂により前記端コイルに接合された請求項１８から２８の１つに記載のマグネット構造物。

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