DE10315539A1 - Gradient coil for a magneto resonance image scanner for e.g. medical examination with insulation layers having raised portions between which resin flows - Google Patents

Gradient coil for a magneto resonance image scanner for e.g. medical examination with insulation layers having raised portions between which resin flows Download PDF

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DE10315539A1 DE2003115539 DE10315539A DE10315539A1 DE 10315539 A1 DE10315539 A1 DE 10315539A1 DE 2003115539 DE2003115539 DE 2003115539 DE 10315539 A DE10315539 A DE 10315539A DE 10315539 A1 DE10315539 A1 DE 10315539A1
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Thomas Kolbeck
Johann Schuster
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Abstract

The gradient coil has several coil conductor layers and a resin which fills the intermediate spaces. At least one, and preferably more, insulation layers (8,10) have raised portions between which are formed flow paths for the resin. The raised portions can be e.g. caterpillar shaped or half cylinder shaped, circular, angular or cross-shaped. They may be formed by a reactive resin or adhesive or by screen printing or pressing . The insulation layers may be made of a thermoplastic or duroplastic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gradientenspule, insbesondere für einen MRI-Scanner, mit mehreren Spulenleiterlagen und dazwischen angeordneten Isolationslagen und einem die Zwischenräume ausfüllenden Gießharz.The The invention relates to a gradient coil, in particular for one MRI scanner, with several coil conductor layers and insulation layers arranged between them and the gaps filling Casting resin.

Der MRI-Scanner ist Bestandteil eines Magnetresonanztomographen, der in der Medizintechnik für vielfältige Untersuchungen einsetzbar ist. Die Gradientenspule des MRI-Scanners ist üblicherweise zylinderförmig oder besteht aus zwei scheibenförmigen Spulen. Sie besitzt drei Teilwicklungen, die ein dem jeweils eingeprägten Strom proportionales, räumlich jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld erzeugen. Die drei getrennten Teilspulen der Gradientenspule werden als Gx, Gy und Gz bezeichnet, die von separaten Stromverstärkern angetrieben werden.The MRI scanner is part of a magnetic resonance tomograph that can be used in medical technology for a variety of examinations. The gradient coil of the MRI scanner is usually cylindrical or consists of two disk-shaped coils. It has three partial windings that generate a gradient field that is proportional to the current impressed and spatially perpendicular to each other. The three separate sub-coils of the gradient coil are referred to as G x , G y and G z , which are driven by separate current amplifiers.

Gradientenspulen für MRI-Scanner sind so aufgebaut, dass die mehreren Spulenleiterlagen, insbesondere Lagen Kupferspulen, die zur Erzeugung der Magnetfelder erforderlich sind, durch dazwischen liegende Isolationslagen elektrisch voneinander isoliert werden. Nach dem Zusammenbau der Spule werden die Zwischenräume im Inneren der Spule mit einem Gießharz unter Vakuum ausgegossen. Für die Funktion der Gradientenspule ist es sehr wichtig, dass alle Zwischenräume fehlerfrei ausgefüllt werden. Verbleibende Lufteinschlüsse können wegen der zwischen den einzelnen Spulenebenen anliegenden elektrischen Spannungen zu Teilentladungen führen. Diese führen bei der Datenauswertung zu Störungen im Bild, im Extremfall können elektrische Durchschläge auftreten, die sogar eine Zerstörung der Spule zur Folge haben. Das Gießharz wird mit einem hohen Anteil Quarzmehl als inerter Füllstoff gemischt, um die mechanischen Eigenschaften des Gießharzes zu verbessern. Allerdings wird das Fließverhalten des Gießharzes durch den Füll stoff im Vergleich zum reinen Harz wesentlich verschlechtert. Dieser Effekt wird auch durch die Tatsache begünstigt, dass die Kupferspulen überwiegend flächig an den Isolationslagen anliegen, was das Fließen des Gießharzes in den Zwischenraum erschwert. Um dieses Problem zu vermeiden, wurden deshalb bisher zwischen die einzelnen Lagen der Kupferspulen und der Isolationslagen geeignete Abstandshalter gelegt, um den Fließweg für die Gießharzmasse in Fließrichtung offen zu halten. Als Abstandshalter werden beispielsweise miteinander verbundene Kunststoffstäbe verwendet. Es ist auch möglich, Kunststoffschnüre in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung um die Spule zu wickeln. Diese Kunststoffschnüre sind in regelmäßigen Abständen gequetscht, um den Fließweg für das aufsteigende Gießharz offen zu halten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, imprägnierte Glasgewebe beizulegen, deren Imprägnierung aus einem ausgehärteten Reaktionsharz oder einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Der Fließweg für das Gießharz wird dabei über die Kreuzungspunkte der Faserrovings der Glasgewebe offen gehalten.gradient coils for MRI scanners are constructed so that the multiple coil conductor layers, in particular Lay copper coils required to generate the magnetic fields are electrically separated from each other by insulation layers in between be isolated. After assembling the coil, the gaps will be inside the coil with a resin poured out under vacuum. For the function of the gradient coil it is very important that everyone interspaces filled in correctly become. Remaining air pockets can because of the electrical applied between the individual coil levels Voltages lead to partial discharges. This lead in data evaluation for faults in the picture, in extreme cases can electrical breakdowns occur that even destroy the Result in a coil. The resin quartz powder is used as an inert filler mixed to the mechanical properties of the casting resin to improve. However, the flow behavior of the casting resin through the filler significantly deteriorated compared to pure resin. This effect is also favored by the fact that the copper coils predominantly flat rest on the insulation layers, causing the flow of the resin in the space difficult. To avoid this problem, there have been between the individual layers of the copper coils and the insulation layers are suitable Spacers placed around the flow path for the resin composition in the flow direction to keep open. As a spacer, for example, with each other connected plastic rods used. It is also possible, Plastic cords at regular intervals in To wrap circumferentially around the coil. These plastic cords are squeezed at regular intervals, around the flow path for the rising resin to keep open. One more way consists of impregnated glass fabric enclose their impregnation from a cured Reactive resin or a thermoplastic plastic. The Flow path for the resin doing about the crossing points of the fiber rovings of the glass fabric are kept open.

Beide Lösungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie lediglich bis zu einer Dicke von minimal 1 bis 2 mm angewendet werden können. Außerdem sind diese bekannten Lösungen mit einem erheblichen Montageaufwand verbunden, zusätzlich zu den nicht unerheblichen Materialkosten.Both solutions However, they have the disadvantage that they only have up to one A minimum thickness of 1 to 2 mm can be applied. In addition, these are known solutions associated with a considerable assembly effort, in addition to the not inconsiderable material costs.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Gradientenspule zu schaffen, die einfacher aufgebaut und mit einem geringeren Montageaufwand herstellbar ist.The The invention is therefore based on the problem of a gradient coil to create the simpler and with less installation effort can be produced.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Gradientenspule der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Isolationslagen Erhebungen aufweisen, zwischen denen Fließwege für das Gießharz gebildet sind.to solution this problem is with a gradient coil of the type mentioned Provided according to the invention, that at least one, preferably several, insulation layers have elevations, between which flow paths for the Cast resin are formed.

Da wenigstens eine, vorzugsweise jedoch alle Isolationslagen Erhebungen aufweisen, entfällt der Arbeitsschritt des Montierens der Abstandshalter, so dass die erfindungsgemäße Gradientenspule mit einem verringerten Montageaufwand und damit kostengünstiger herstellbar ist. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass die Erhebungen der Isolationslage besonders niedrig ausgeführt werden können, so dass ein besonders kompakter Aufbau der Gradientenspule möglich ist. Durch die Erhebungen wird ein gleichmäßiger Abstand zwischen den Isolationslagen und den Spulenleiterlagen eingestellt, so dass das Gießharz in alle Zwischenräume gelangen kann, die ohne Lufteinschlüsse ausgefüllt werden.There at least one, but preferably all, insulation layers have, the Step of assembling the spacers so that the gradient coil according to the invention with a reduced assembly effort and thus cheaper can be produced. In addition, there is the advantage that the surveys the insulation layer can be executed particularly low, so that a particularly compact construction of the gradient coil is possible. The surveys ensure a uniform distance between the Insulation layers and the coil conductor layers set, so that Cast resin in all gaps can get filled in without air pockets.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Erhebungen der Isolationslagen in Längsrichtung der Spule angeordnet sind. Die Gradientenspule kann dann zum Vergießen senkrecht gestellt werden, so dass die Erhebungen parallel zur Fließrichtung des Harzes angeordnet sind.It is particularly useful if the elevations of the insulation layers are arranged in the longitudinal direction of the coil are. The gradient coil can then be placed vertically for casting, so that the bumps are arranged parallel to the direction of flow of the resin are.

Zweckmäßig weist die erfindungsgemäße Gradientenspule mehrere voneinander beabstandete Erhebungen auf, die in Umfangsrichtung der Spule angeordnet sind. Dadurch wird ein besonders gleichmäßiger Abstand zwischen den Isolationslagen und den Spulenleiterlagen erzielt, was sich sowohl auf die gewünschte gleichmäßige Verteilung des Gießharzes als auch auf die elektromagnetischen Eigenschaften vorteilhaft auswirkt.Appropriately points the gradient coil according to the invention several mutually spaced elevations on the circumferential direction the coil are arranged. This creates a particularly even distance achieved between the insulation layers and the coil conductor layers, which affects both the desired even distribution of the casting resin and also has an advantageous effect on the electromagnetic properties.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Längsrichtung der Spule mehrere voneinander beabstandete Erhebungen auf den Isolationslagen angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Gießharz durch die Lücken zwischen zwei längs auf der Spule angeordneten Erhebungen fließen, wodurch eine noch bessere Ausfüllung der Zwischenräume erreicht wird.According to one A further development of the invention can be provided that in the longitudinal direction the coil a plurality of spaced apart surveys on the insulation layers are arranged. In this way, the resin can pass through the gaps between two along Elevations arranged on the coil flow, making an even better one filling of the gaps is achieved.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Erhebungen in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung der Spule zueinander versetzt angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung der Erfin dung können die Erhebungen vergleichsweise klein ausgebildet sein. Da die Erhebungen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Spule versetzt angeordnet sind, kann die Gießharzmasse besonders leicht sämtliche Freiräume erreichen, auch wenn das Gießharz mit einem Quarzmehl eingedickt ist. Durch die besondere Anordnung der Erhebungen auf den Isolationslagen wird eine große Anzahl von Fließwegen für das Harz erzeugt. Die einzelnen Fließwege sind miteinander verbunden, so dass vorhandene Hohlräume in den meisten Fällen über mehrere Fließwege gefüllt werden können.It can also be provided that the elevations in the longitudinal direction and / or arranged offset to one another in the circumferential direction of the coil are. In this embodiment of the invention, the surveys can be compared be small. Since the surveys in both longitudinal and are also offset in the transverse direction of the coil, the casting resin reach all free spaces particularly easily, even if the cast resin is thickened with a quartz flour. Due to the special arrangement The surveys on the insulation layers become a large number of flow paths for the Resin produced. The individual flow paths are interconnected, so existing cavities in most cases over several flow paths filled can be.

Es hat sich in der Praxis als besonders günstig herausgestellt, die Erhebungen auf den Isolationslagen der erfindungsgemäßen Gradientenspule raupenförmig auszubilden. Die raupenförmigen bzw. halbzylindrischen Erhebungen werden bevorzugt parallel zur Fließrichtung des Gießharzes, das heißt in Spulenlängsrichtung angeordnet. Auf diese Weise setzen sie dem flüssigen Harz nur einen minimalen Strömungswiderstand entgegen, was das Vergießen der Gradientenspule erleichtert.It In practice, the surveys have proven to be particularly favorable to form caterpillar-shaped on the insulation layers of the gradient coil according to the invention. The caterpillar-shaped or semi-cylindrical elevations are preferably parallel to flow direction the resin, this means in the coil longitudinal direction arranged. In this way, they place minimal flow resistance on the liquid resin contrary to what the shedding of the Gradient coil relieved.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen in den Isolationslagen kreisförmig oder viereckig ausgebildet sind. Mit dieser Variante lassen sich ähnlich gute Ergebnisse wie mit den halbzylinderförmigen Erhebungen erzielen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die vorgefertigten Isolationslagen gleichermaßen in Längs- oder Querrichtung verwendet werden können. Es kann auch vorgesehen sein, die Erhebungen kreuzförmig auszubilden. Derartige kreuzförmige Erhebungen ergeben einen besonders stabilen Aufbau.According to one an alternative embodiment of the inventive concept can be provided be that the elevations in the insulation layers are circular or are square. This variant can be used to make similar good ones Get results like the semi-cylindrical bumps. Another advantage is that the prefabricated Insulation layers alike in longitudinal or cross direction can be used. It can also be provided be, the elevations are cruciform train. Such cruciform Surveys result in a particularly stable structure.

Bei der erfindungsgemäßen Gradientenspule können die Erhebungen der Isolationslagen besonders einfach durch Aufbringen eines Reaktionsharzes hergestellt werden. Dabei kann es sich um dasselbe Harz handeln, aus dem auch die Isolationslagen hergestellt sind, alternativ kann jedoch auch jedes andere Reaktionsharz verwendet werden, das auf der Oberfläche der Isolationslage haftet. Es ist auch denkbar, die Erhebungen aus einem Schmelzkleber herzustellen.at the gradient coil according to the invention can the elevations of the insulation layers are particularly easy to apply of a reaction resin. It can be the same thing Trade resin from which the insulation layers are made, alternatively, however, any other reaction resin can also be used be that on the surface the insulation layer is liable. It is also conceivable to make the surveys to produce a hot melt adhesive.

Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen durch ein Siebdruck- oder Schablonendruckverfahren und anschließendes Aushärten herstellbar sind. Das Verfahren zur Herstellung dieser Isolationslagen mit den Erhebungen ist besonders gut automatisierbar.According to one Another alternative can be provided that the surveys by a screen printing or stencil printing process and subsequent curing can be produced are. The process for producing these insulation layers with the Surveys can be automated particularly well.

Bei der erfindungsgemäßen Gradientenspule kann es auch vorgesehen sein, dass die Erhebungen durch ein Prägeverfahren herstellbar sind. Besonders geeignet ist für diesen Zweck ein Heißprägeverfahren. Vorzugsweise werden die Isolationslagen dabei aus einem unter Temperaturzufuhr verformbaren Kunststoffmaterial hergestellt. Die Erhebungen können dabei auch so in die Isolationslage eingeprägt werden, dass auf einer Seite die Erhebung und auf der anderen Seite eine Vertiefung entsteht. Die Erhebung dient wie zuvor beschrieben dazu, einen bestimmten Abstand zwischen der Isolationslage und den Spulenleiterlagen herzustellen, die Vertiefung auf der gegenüberliegenden Seite ist kein Nachteil, da diese von dem Gießharz ausgefüllt wird.at the gradient coil according to the invention it can also be provided that the surveys are made by an embossing process are producible. A hot stamping process is particularly suitable for this purpose. The insulation layers are preferably made from a temperature supply deformable plastic material. The surveys can can also be stamped into the insulation layer on one side the elevation and on the other hand a deepening arises. As previously described, the survey serves to determine a specific Create a distance between the insulation layer and the coil conductor layers, the depression on the opposite Side is not a disadvantage as this is filled in by the resin.

Mit besonderem Vorteil eignen sich duroplastische Materialien zur Herstellung der Isolationslagen für die erfindungsgemäße Gradientenspule, insbesondere Epoxydharze. Der Begriff „Duroplaste" ist dabei weit zu verstehen und umfasst auch glasfaserverstärkte Duroplaste, und sogenannte Prepregs, bei denen es sich um vorimprägnierte Fasergewebe oder -gelege handelt. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch ihre Temperaturfestigkeit und die guten mechanischen Eigenschaften aus. Gleichzeitig erfüllen sie die Anforderung hinsichtlich der elektrischen Isolationsfähigkeit.With Thermosetting materials are particularly advantageous for production of insulation layers for the gradient coil according to the invention, in particular Epoxy resins. The term "thermosets" is far too understand and also includes glass fiber reinforced thermosets, and so-called Prepregs, which are pre-impregnated fiber fabrics or scrims is. These materials are characterized by their temperature resistance and the good mechanical properties. At the same time, they fulfill the requirement for electrical insulation.

Als alternatives Material zur Herstellung der Isolationslagen eignen sich auch Thermoplaste.As alternative material for the production of insulation layers thermoplastic.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines besonders geeigneten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:Further Advantages and details of the invention are based on a particular suitable embodiment explained with reference to the figures. The figures are schematic Representations and show:

1a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Isolationslage für eine erfindungsgemäße Gradientenspule mit zylinderförmigen Erhebungen in der Draufsicht; 1a a first embodiment of an insulation layer for a gradient coil according to the invention with cylindrical elevations in plan view;

1b eine Vorderansicht der in 1a gezeigten Isolationslage; 1b a front view of the in 1a insulation layer shown;

2a ein zweites Ausführungsbeispiel einer Isolationslage für eine erfindungsgemäße Gradientenspule mit kreisförmigen und viereckigen Erhebungen in einer Draufsicht; 2a a second embodiment of an insulation layer for a gradient coil according to the invention with circular and square elevations in a plan view;

2b eine Vorderansicht der in 2a gezeigten Isolationslage; 2 B a front view of the in 2a insulation layer shown;

3 eine geschnittene Ansicht einer Isolationslage, die mit einer Kupferspule verpresst ist; und 3 a sectional view of an insulation layer which is pressed with a copper coil; and

4 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Gradientenspule in einer geschnittenen Ansicht, in der zwei mit Isolationslagen verpresste Kupferspulen dargestellt sind. 4 a section of a gradient coil according to the invention in a sectional view, in which two copper coils pressed with insulation layers are shown.

1a zeigt in einer Draufsicht eine Isolationslage 1, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Dazu werden Glasfasergewebe mit einem Duroplast, nämlich einem Epoxydharz, getränkt und ausgehärtet. Die Isolationslage 1 besteht aus mehreren Einzelschichten, die in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sein können. Die Isolationslage 1 ist auf einer Seite mit raupenförmigen oder halbzylinderförmigen Erhebungen 2 versehen. Die Länge der Erhebungen 2 beträgt typischerweise mehrere Zentimeter, ihre Höhe kann 0,2–5 mm, bevorzugt 0,5–2 mm betragen. Diese Werte können in Abhängigkeit vom beabsichtigten Einsatzzweck auch abgewandelt werden. Die Herstellung der Erhebungen 2 kann mit allen gängigen Formgebungsverfahren für Kunststoffe erfolgen. Es ist möglich, zunächst die ebenen Isolationslagen 1 zu fertigen und anschließend ein Reaktionsharz raupenförmig auf die Isolationslage 1 aufzutragen, das vorzugsweise bei erhöhter Temperatur in kurzer Zeit ausgehärtet wird, so dass sich die Erhebungen 2 ergeben. Es ist jedoch auch möglich, die Erhebungen 2 integral mit der Isolationslage 1 herzustellen, beispielsweise, indem eine passende Negativform mit entsprechenden Vertiefungen für die Einbuchtungen verwendet wird. Alternativ können die Erhebungen 2 auch separat gefertigt und auf die Isolationslage 1 aufgeklebt werden. 1a shows a top view of an insulation layer 1 which is made of glass fiber reinforced plastic. For this purpose, glass fiber fabrics are soaked and cured with a thermoset, namely an epoxy resin. The insulation layer 1 consists of several individual layers that can be arranged in different directions. The insulation layer 1 is on one side with caterpillar or semi-cylindrical elevations 2 Mistake. The length of the surveys 2 is typically several centimeters, their height can be 0.2-5 mm, preferably 0.5-2 mm. These values can also be modified depending on the intended application. The production of the surveys 2 can be done with all common molding processes for plastics. It is possible to start with the flat insulation layers 1 to manufacture and then a reaction resin caterpillar-shaped on the insulation layer 1 to apply, which is preferably cured at elevated temperature in a short time, so that the elevations 2 result. However, it is also possible to carry out the surveys 2 integral with the insulation layer 1 to produce, for example, by using a suitable negative form with corresponding recesses for the indentations. Alternatively, the surveys 2 also manufactured separately and on the insulation layer 1 be stuck on.

Die einzelnen Erhebungen 2 sind sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Isolationslage 1 versetzt angeordnet. Auf diese Weise werden im eingebauten Zustand zwischen den Erhebungen sehr viele Fließwege für das Harz geschaffen, da das flüssige Harz nach dem Passieren einer Erhebung 2 praktisch in alle Richtungen fließen kann, so dass eventuell noch vorhandene Hohlräume zuverlässig aufgefüllt werden.The individual surveys 2 are both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the insulation layer 1 staggered. In this way, many flow paths for the resin are created in the installed state between the elevations, since the liquid resin after passing through an elevation 2 can flow practically in all directions, so that any voids that may still be present are reliably filled.

Am rechten Rand der Isolationslage 1 sind kreuzförmige Erhebungen 3 zu erkennen, die ebenfalls dazu dienen, einen bestimmten Abstand zwischen der Isolationslage 1 und einem anderen Bauteil, insbesondere einer Kupferspule zu erzeugen. Darüber hinaus erzeugen die kreuzförmigen Erhebungen 3 einen besonders stabilen Aufbau.On the right edge of the insulation layer 1 are cross-shaped elevations 3 to recognize, which also serve a certain distance between the insulation layer 1 and to produce another component, in particular a copper coil. In addition, the cross-shaped elevations 3 a particularly stable structure.

In 1b ist die Isolationslage 1 in einer Vorderansicht dargestellt. In dieser Ansicht ist besonders gut zu erkennen, dass bereits durch wenige Erhebungen 2 und 3 ein ausreichender Abstand zwischen der Isolationslage 1 und einem anderen Bauteil über die gesamte Breite der Isolationslage 1 erzeugt wird. Im Unterschied zu bekannten Gradientenspulen kann auf zusätzliche Abstandshalter oder Kunststoffschnüre verzichtet werden, die bisher verwendet wurden, um Fließwege für das Gießharz zu schaffen. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Arbeitsersparnis bei der Montage, da weniger Teile befestigt werden müssen, gleichzeitig erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Gradientenspule keine Fehlstellen, insbesondere keine Lufteinschlüsse aufweist.In 1b is the insulation layer 1 shown in a front view. In this view it can be seen particularly well that just a few surveys 2 and 3 a sufficient distance between the insulation layer 1 and another component over the entire width of the insulation layer 1 is produced. In contrast to known gradient coils, there is no need for additional spacers or plastic cords, which were previously used to create flow paths for the casting resin. This results in considerable labor savings during assembly, since fewer parts have to be fastened, and at the same time the probability increases that the gradient coil has no imperfections, in particular no air pockets.

2a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Isolationslage für eine Gradientenspule mit kreisförmigen und viereckigen Erhebungen. 2a shows a second embodiment of an insulation layer for a gradient coil with circular and square elevations.

Die Isolationslage 4 ist mit kreisförmigen Erhebungen 5 und viereckigen Erhebungen 6 versehen. Mit diesen Erhebungen 5, 6 kann der gleiche Effekt wie mit den zylinderförmigen Erhebungen erzielt werden, das heißt es wird ein definierter Abstand zwischen der Isolationslage 4 und einem anderen Bauteil, nämlich einer Kupferspule erzeugt. Die kreisförmigen Erhebungen 5 können auch aus einem Schmelzkleber hergestellt sein. Wie in der Ansicht von 2b zu erkennen ist, besitzen die Erhebungen 5, 6 etwa die gleiche Höhe wie die Erhebungen 2, 3 des ersten Ausführungsbeispiels.The insulation layer 4 is with circular bumps 5 and square surveys 6 Mistake. With these surveys 5 . 6 the same effect can be achieved as with the cylindrical elevations, i.e. there is a defined distance between the insulation layer 4 and another component, namely a copper coil. The circular bumps 5 can also be made from a hot melt adhesive. As in the view from 2 B the surveys are recognizable 5 . 6 about the same height as the surveys 2 . 3 of the first embodiment.

3 ist eine geschnittene Ansicht und zeigt eine Isolationslage, die mit einer Kupferspule verpresst ist. 3 is a sectional view and shows an insulation layer which is pressed with a copper coil.

Die in 3 schematisch dargestellte Kupferspule 7 wird hergestellt, indem ein oder mehrere parallel geführte Kupferleiter mittels einer Vorrichtung gewickelt werden, wobei die Vorrichtung Vertiefungen oder Absteckbolzen entsprechend der gewünschten Wicklungsgeometrie aufweist. Anschließend werden die Erhebungen 9 auf der Isolationslage 8 erzeugt. Dabei kommen entweder die bereits beschriebenen Verfahren des Aufbringens von Harzraupen auf der Oberfläche der Isolierplatten oder das Umformen von Platten zur Anwendung. Alternativ ist es möglich, Platten mit entsprechenden Ausfräsungen zu verwenden, die beim Verpressen von Prepregs zu Laminaten verwendet werden. Das überschüssige Harz fließt aus den Prepregs in die Aussparungen und härtet dort fest verbunden mit dem Basismaterial aus. Ebenso wird ein Teil des Gewebematerials in die Aussparungen gepresst. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Erhebungen auf der Oberfläche mittels Siebdruck aufzubringen und anschließend auszuhärten.In the 3 schematically illustrated copper coil 7 is produced by winding one or more copper conductors in parallel by means of a device, the device having recesses or locking pins corresponding to the desired winding geometry. Then the surveys 9 on the insulation layer 8th generated. Either the processes described above of applying beads of resin to the surface of the insulating plates or the reshaping of plates are used. Alternatively, it is possible to use plates with corresponding cutouts, which are used when pressing prepregs into laminates. The excess resin flows out of the prepregs into the recesses and hardens there firmly connected to the base material. Part of the fabric material is also pressed into the recesses. Another possibility is to apply the elevations to the surface by means of screen printing and then to harden them.

Als Werkstoffe für die Isolationslagen kommen insbesondere Hartpapier- oder Hartgewebematerialien in Frage, es ist auch möglich, Thermoplastfolien oder -tafeln zu verwenden.In particular, hard paper or hard tissue materials come into consideration as materials for the insulation layers; it is also possible to use thermoplastic to use foils or sheets.

Nach dem Herstellen der Isolationslage 8 mit den Erhebungen 9 wird die Rückseite der Isolierplatte, das heißt diejenige Seite, die keine Erhebungen 9 aufweist, mit Klebstoff beschichtet. Diese mit Klebstoff versehene Isolationslage 8 wird mit der Klebstoffseite auf die Kupferspule 7 aufgelegt, so dass der Klebstoff die Kupferspule 7 mit der Isolationslage 8 verbindet. Anschließend werden die Kupferspule 7 und die Isolierlage 8 bei erhöhter Temperatur verpresst, die Presszeit wird dabei von der Reaktionszeit des verwendeten Klebstoffs bestimmt. Anschließend erhält man die in 3 gezeigte ebene Lage. Nach dem Entnehmen aus der Wickelplatte kann diese Lage bei ebenen Gradientenspulen unmittelbar verwendet werden.After making the insulation layer 8th with the surveys 9 is the back of the insulating plate, that is the side that has no bumps 9 has coated with adhesive. This insulation layer provided with adhesive 8th with the adhesive side on the copper coil 7 applied so that the adhesive is the copper coil 7 with the insulation layer 8th combines. Then the copper coil 7 and the insulation layer 8th pressed at elevated temperature, the pressing time is determined by the reaction time of the adhesive used. Then you get the in 3 shown flat position. After removal from the winding plate, this position can be used immediately with flat gradient coils.

Für zylindrische Gradientenspulen wird der aus der Isolationslage 8 und der Kupferspule 7 bestehende Verbund zu einem Halbzylinder gerollt. Eine derartige zylindrische Gradientenspule ist in 4 gezeigt.For cylindrical gradient coils, the insulation layer is used 8th and the copper coil 7 existing composite rolled into a half cylinder. Such a cylindrical gradient coil is in 4 shown.

4 zeigt in einer geschnittenen Ansicht einen Teil einer zu einem Halbzylinder gerollten zylindrischen Gradientenspule mit zwei Schichten, die jeweils aus einer Isolationslage und einer damit verpressten Kupferspule bestehen. Zwei derartige Spulen ergeben nach der Verschaltung eine Spulenlage in der Gradientenspule. Der Halbzylinder 10 besteht aus einer inneren Lage 11, die aus einer Kupferspule 7 und einer Isolationslage 8 besteht, sowie aus einer äußeren Lage 12, die ana log aufgebaut ist und aus einer Kupferspule 13 und einer Isolationslage 14 besteht. Dieser Aufbau ist schematisch zu verstehen, es handelt sich dabei um einen Grundaufbau, der um weitere Schichten oder elektrische Bauteile oder Verbindungen ergänzt sein kann. An die äußere Isolationslage 14 schließt sich eine Außenschicht 15 an, die aus einem Glasfasermaterial besteht. 4 shows in a sectional view part of a cylindrical gradient coil rolled into a half cylinder with two layers, each consisting of an insulation layer and a copper coil pressed therewith. Two such coils result in a coil position in the gradient coil after the connection. The half cylinder 10 consists of an inner layer 11 made from a copper coil 7 and an insulation layer 8th consists, as well as from an outer layer 12 , which is constructed analogously and from a copper coil 13 and an insulation layer 14 consists. This structure is to be understood schematically, it is a basic structure that can be supplemented by further layers or electrical components or connections. To the outer insulation layer 14 closes an outer layer 15 which consists of a glass fiber material.

Zum Vergießen wird der Halbzylinder 10 mit einem zweiten, nicht dargestellten baugleichen Halbzylinder zu einer zylindrischen Spule verbunden. Der Spulenkörper wird senkrecht gestellt und unter Vakuum mit einem Gießharz vergossen. Dabei wird das Gießharz von unten in den Spulenaufbau gepumpt und steigt dann allmählich im Inneren des Spulenkörpers hoch. Dabei gelangt das Harz durch die Zwischenräume 16, 17, die durch die Erhebungen 9 zwischen den Isolationslagen und den jeweils gegenüberliegenden Kupferspulen gebildet sind, in sämtliche Zwischenräume des Spulenkörpers, der vollständig mit Harz ausgefüllt wird.The half cylinder is used for casting 10 connected with a second, not shown identical cylinder to a cylindrical coil. The bobbin is placed vertically and cast with a casting resin under vacuum. The casting resin is pumped from below into the coil structure and then gradually rises up inside the coil body. The resin passes through the gaps 16 . 17 by the surveys 9 are formed between the insulation layers and the opposite copper coils in all spaces between the coil body, which is completely filled with resin.

Die auf diese Weise hergestellte Gradientenspule besitzt einen kompakteren Aufbau und benötigt weniger Fertigungsschritte in der Herstellung.The gradient coil produced in this way has a more compact Setup and requires less Manufacturing steps in manufacturing.

Claims (12)

Gradientenspule, insbesondere für einen MRI-Scanner, mit mehreren Spulenleiterlagen und dazwischen angeordneten Isolationslagen und einem die Zwischenräume ausfüllenden Gießharz, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Isolationslagen (1, 4, 8, 10) Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) aufweisen, zwischen denen Fließwege für das Gießharz gebildet sind.Gradient coil, in particular for an MRI scanner, with a plurality of coil conductor layers and insulation layers arranged between them and a casting resin filling the spaces, characterized in that at least one, preferably a plurality of insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) Surveys ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) have between which flow paths for the casting resin are formed. Gradientenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Isolationslagen (1, 4, 8, 10) in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung der Spule mehrere voneinander beabstandete Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) angeordnet sind.Gradient coil according to claim 1, characterized in that on the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction of the coil, several elevations spaced apart 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) are arranged. Gradientenspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung der Spule zueinander versetzt angeordnet sind.Gradient coil according to claim 1 or 2, characterized in that the elevations ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) are arranged offset to one another in the longitudinal direction and / or in the circumferential direction of the coil. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2) der Isolationslagen (1) raupenförmig oder halbzylinderförmig ausgebildet sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 2 ) the insulation layers ( 1 ) are caterpillar or semi-cylindrical. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (5, 6) der Isolationslagen (4) kreisförmig oder viereckig ausgebildet sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 5 . 6 ) the insulation layers ( 4 ) are circular or square. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (3) der Isolationslagen (1) kreuzförmig ausgebildet sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 3 ) the insulation layers ( 1 ) are cruciform. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) der Isolationslagen (1, 4, 8, 10) durch Aufbringen eines Reaktionsharzes oder eines Schmelzklebers hergestellt sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are produced by applying a reactive resin or a hot melt adhesive. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) der Isolationslagen (1, 4, 8, 10) durch ein Siebdruck- oder Schablonendruckverfahren und anschließendes Aushärten hergestellt sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are produced by a screen printing or stencil printing process and subsequent curing. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) der Isolationslagen (1, 4, 8, 10) durch ein Prägeverfahren hergestellt sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elevations ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are produced by an embossing process. Gradientenspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2, 3, 5, 6, 9) der Isolationslagen (1, 4, 8, 10) durch ein Heißprägeverfahren hergestellt sind.Gradient coil according to claim 9, characterized in that the elevations ( 2 . 3 . 5 . 6 . 9 ) the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are produced by a hot stamping process. Gradientenspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationslagen (1, 4, 8, 10) aus einem Thermoplast hergestellt sind.Gradient coil according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are made of a thermoplastic. Gradientenspule nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationslagen (1, 4, 8, 10) aus einem Duroplast hergestellt sind.Gradient coil according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the insulation layers ( 1 . 4 . 8th . 10 ) are made of a thermoset.
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