传统上螺线管磁体线包(如用于核磁共振(NMR)或磁共振成象 (MRI)等成象系统中的线包)的制造，是在现场将线绕制在机加工线包 架的槽内。人们还知道，将端线包的直径做得比靠近螺线管装置中心的线 包直径小，更容易达到所需的场均匀性。
这种装置可通过在线包架上开一些具有适当位置和直径的槽，以安放 和夹持该线包来实现。但是，尤其是在用于核磁共振(NMR)或磁共振成 象(MRI)等成象系统的超导磁体中，要求尽可能减小螺线管磁体的总长 度，以便病人和病畜等其它要成象的物体更容易进入，并降低病人处于成 象系统内时的幽闭恐怖症，同时降低冷凝器和外部真空容器等其它系统元 件的成本，这些在业界都很清楚。还要求尽可能减小用于绕制线包的线的 长度。这主要是因为单位长度超导线的成本很高，而且也可降低整个系统 的重量，这样又可降低对悬挂元件机械强度的要求，这本身又可减小悬挂 元件的尺寸，降低至磁体及其冷却系统的热流量。
目前满足这些要求的方法是采用分离模制的端线包。在这种装置中， 采用长度减小的内线包架，而且不绕制端线包。这种内线包架一般是铝 管，在它外表面的槽内绕制线包。这些线包通常在现场浸渍树脂。端线包 被绕制在分离的模子内。这样绕制的端线包一般浸以可固化的热凝树脂。 然后把此模制线包从模子上取下，作为单独的物件固定在内线包架的端 部。一般是提供多个内线包架。它们可以是精机加工的机械装置，用来支 撑内磁体的端线包和外屏蔽线包。在组装过程中可以用任何足够精密的机 械方法(通常是将线包架零件用螺钉连在一起)，将它们固定在内线包架 上。一般是用夹紧环使端线包夹持在端线包架上。这样安排的好处是线包 架材料不处在端线包的内表面或端表面上。内径向表面上没有线包架材料 意味着，端线包的内径可减小至内线包架的内径，它与所有线包都绕制在 实心线包架外表面上的安排相比，减小了所需超导线的长度和成本。在端 线包轴向端表面上没有线包架材料意味着，螺线管磁体的总长度可减小线 包架材料(它在传统上是处在端线包的每个轴向端部外面)的长度尺寸。
图1表示现有装置的1/4剖面，线包20的外表层2是用玻璃纤维或 玻璃粉浸渍的热凝树脂。它被用作热扩散阻挡物。此表层还有一个台阶构 造3。结构辐板4用机械方法与线包架相连接。止推环5(通常是铝合 金)使6与辐板4相连接。止推环5包含一个袖套，它将端线包保持到 位。线包20置于止推环内，补偿片9可用来调节线包的轴向位置，并补 偿磁体各端部之间的不对称性。线包夹紧环7靠在表层2的台阶构造3 上，使线包保持紧靠在止推环5上。螺钉8等紧固件紧压夹紧环至与台阶 构造3相接触。此螺线管装置的轴线与线A-A平行。
这种现有的模制端线包可能会受到挤压，特别是在线包内半径附近的 线匝。在内半径处的场强特别高，可能是线包外半径处的两倍。
大家知道模制线包都不太精确，这可能是由于浸渍材料在固化过程中 收缩不同而造成的。使用安装在线包架上的模制线包，可能使线包和线包 架之间的接触不均匀。工作中磁体线包承受很大的力。不均匀接触可能使 这些力引起线包或线包架在高局部应力点处变形。这种变形可能造成挤 压，或者使磁场性能偏离最佳状态。因而传统上都用隔片来确保模制线包 与其线包架准确压紧和配合。
在传统磁体装置中，人们利用补偿片来调节外线包的轴向位置。一般 是用浸渍过树脂的模制线包作端线包。它们在组装过程中的轴向位置可以 改变，以使光身磁体的均匀性更容易达到设计指标。将例如Mylar聚酯 片等电绝缘的非磁性材料片放在端线包和线包架之间。薄片的数目和厚度 应选成能将线包的位置调节到最佳的光身磁体均匀性。轴向隔片的主要目 的是修正由于使用模制线包所引起的误差。
线包及其线包架的相邻径向表面可能不圆。模制线包的内径可能不与 它的外表面同心。
人们知道为铝线包架提供袖套，以将线包紧压在其径向外表面A2 上，以求改善因受到挤压后的性能。
但是，这类装置有某些缺点，下面对其中的一些简单加以说明。
当磁体组件冷却至工作温度(可能低至4K)时，线包架(典型的材 料是铝或铝合金)在直径方向收缩到端线包(通常多为铜)上。这使得线 包架紧扣在线包上，以使线包牢固地保持到位。但是，若端线包在工作中 运动的话，这种紧扣在实际上可能是产生挤压的来源-所谓的粘滑现象。 这种粘滑现象对工作的影响可通过下面的方法来降低：重复增加和减小磁 体中的电流，使线包设定在稳定位置。
模制端线包必须与螺线管磁体其它线包分开绕制，这增加了机械的调 整时间，并使线匝的补偿更困难。线匝补偿是指在磁体组装过程中，所经 历的一系列步骤，以便补偿被制造出的磁体与设计值的任何偏差，而同时 仍能大致达到设计的磁场。磁体必须以很高的精度组装，并考虑单个元件 的制造公差。一般在铝线包架上机加工出一些槽，将以铜为主的超导线绕 制在槽中。
在一种线匝补偿过程中，要完成以下步骤。所开槽的尺寸加上线的实 际截面可能容纳不下所需的每层匝数，或者要求更多的匝数和/或轴向隔 片，以完全填满槽的轴向长度。沿轴向长度全部填满每个槽是很重要的， 因为那怕是一点点运动的机会都可能导致磁体在工作中被挤压。精确测量 线包架中形成的槽的尺寸，并与精确测量到的所用超导线的截面相比较。 至少部分地绕制线包，然后测量线匝的尺寸和数量。有了这些测量值，就 可以模拟制成后的磁体，以提供预计的均匀度。为了完全填满槽，可能需 要将每层匝数改成不同于设计指标。在这方面必须注意线的截面，因为它 可能沿长度是不一样的，故不同的层可能要安置不同的匝数。可以在磁体 任意线包中加上或减去一些匝数，以使预计的磁场回到它设计的光身磁体 的均匀性。最好只增加或减去整数匝数，而且需要调节一个以上线包的匝 数，以便达到设计的光身磁体均匀性，而不必依赖部分匝数。通过调节磁 体线包上的匝数以实现设计的磁场被称为匝数补偿。
若采用模制端线包，则不可能进行匝数补偿，而需要对磁体中其它线 包进行调整，以补偿模制端线包中的任何误差。
由于端线包的典型多部件模子各部件上公差的积累，以及浸渍的树脂 在端线包胶凝，固化和冷却过程中收缩不均匀，制成的端线包的外圆柱表 面一般既不是很圆，也不与端线包绕组的内圆柱表面同心。
因为端线包表面的尺寸和光洁度无法精确控制，需要采用比较昂贵的 垫片调整过程，以达到端线包和夹持磁体其余线包的线包架之间所需的紧 配合。这是很难控制的耗时过程。倘若端线包和线包架之间的配合不够 好，则可能导致挤压的出现。例如，由于在线包运动过程中摩擦所产生的 热量，大家知道的由微弱的摩擦力破坏及线包在工作中突然运动所引起的 线包粘滑运动，可能导致挤压。类似地，端线包与线包架的不均匀接触将 引起很高的局部接触应力，并可使线包和线包架中的一个或两个变形。这 些作用可能助长挤压的出现。    
这些缺陷累积起来就使得端线包很少与其余的磁体线包同心，以致很 难控制其横向均匀性。
另外，用来形成端线包的多部件模子需要频繁地重新涂敷，这增加了 生产时间和成本。

本发明的目的是提供新的端线包结构，和形成端线包的新方法，它在 保持分离模制端线包的大部分优点的同时，至少部分克服了上述一些缺 点。这是通过采用结合“现场绕制”和模制线包技术两者的某些特征的端 线包生产方法和结构来实现的。
因此本发明将提供如后面权利要求书所界定的方法和装置。
现在结合附图参照本发明的一些实施例，来说明本发明的上述和其它 的目的，特性和优点。

图1是按以前方法的具有分离模制端线包的螺线管磁体1/4局部纵向 剖视图；
图2-5表示按本发明一个实施例的螺线管磁体局部纵向剖视图，用 以说明制造现场绕制的模制端线包的各个阶段。

习惯上按下面所述来称呼矩形螺线管线包各表面。径向内和外表面， 及半径，分别叫A1和A2。轴向内和外表面，及位置，分别叫B1和B2。 这些标志已标示在图2的端线包20的相应面上。
如图2所示，本发明提供的端线包20将绕制在临时模子22上。此临 时模子最好是单件环形临时模子。这可通过确保在模制完成后模子能简单 地从线包架滑出而实现，为此要求比用来夹持被绕制线包的夹持壁22a在 轴向更接近线包架的地方没有高出部分。为实现模制端线包减少线的消耗 和减小长度的优点，要求当制成后在端线包20下面或其表面B2上没有线 包架材料。
如图2所示，线包架12在每个端部附近有凹入台阶构造24。在此实 施例中，凹入台阶构造24处在线包架的径向内表面上，而且在靠近线包 架端部包含内半径比较大的区域，而在离线包架端部较远处包含内半径比 较小的区域。为确保与临时环形模子22的密配合，比较大的内半径不大 于用来界定端线包径向内表面(A1)的临时模子环形表面的半径。在临时 模子的轴向内边缘上设有一个辅助表面26，因而此临时模子能被压到线 包架的端部，使一部分模子穿过线包架内部，且辅助表面26紧贴在凹入 台阶构造上。
凹入台阶构造24可在线包架12的内圆周附近延续，或在线包架12 的内圆周附近中断。根据凹入台阶构造24的需要，临时模子上的辅助表 面26可以延续或中断。建议在辅助表面26的凹槽30内设置可压缩的密 封件28，最方便是连续O形环，以防止液体浸渍材料沿着线包架12的内 表面从临时模子泄漏。当临时模子22处在线包架12上的适当位置时，密 封件28被压缩在线包架12和凹槽30之间。
在另一些实施例中，类似的凹入台阶构造可能是在临时模子的环形表 面上，而类似的辅助表面是在线包架轴向外边缘上。
本发明的端线包可以用以下的方法来生产，我们参照图2-5加以说 明。
环形临时模子22被安装在线包架12的每一端(通过滑推到位)，每 个模子的辅助表面26紧贴在相应的台阶构造24上。每个相应密封件28 被压缩在线包架12和相应临时模子22之间的密封槽内。必须有机械夹持 装置将临时模子22固定在线包架12上的适当位置。如图2所示，在临时 模子上提供边缘32就能方便地做到这一点，建议此夹持边缘32沿径向向 内伸到临时模子的轴向内表面B1的末端。在相对各临时模子的夹持边缘 32之间，有一些机械约束件34处在拉伸状态，将它们相对于线包架夹持 到位。如图2所示，这些机械约束件34可以是螺杆34，它们穿过夹持边 缘32内的孔36，通过将螺母38靠在夹持边缘32上拧入螺杆产生拉伸而 将它们固定。也可以不用夹持边缘32，而沿临时模子的内表面提供一些 单独的夹持凸缘。可以在这些凸缘或边缘上钻孔，让螺杆34等机械约束 件34通过，或者提供一些U形切口，以将螺杆34和螺母38嵌入和取 出，而不需要从螺杆上拧下螺母。本专业技术人员显然清楚，可以采用与 临时模子有适当相互连接的其它机械约束件。
从图2还可看到，夹持壁22a的内表面可以放一块衬垫板40，其功 能可从下面对图4的说明中了解。用来形成端线包20的B1表面的模子内 表面上，可以放一种低摩擦界面分离材料42，如例如MYLAR聚酯片或聚 四氟乙烯PTFE。有了这类材料，可防止端线包20粘连在线包架上。应该 避免这种粘连，因为当线包架和线包冷却至工作温度时，在端线包内可能 产生应力，同时这类粘连在线包工作时可能脱开，这可能在线包中引起快 速(虽然不大)运动，足以造成挤压。
当临时模子已到位，且衬垫板40和低摩擦界面分离材料42已安置 好，则可进行线包本身的绕制。这个步骤和任何标准线包绕制一样。在一 个优选实施例中，线包是干绕。也可以在就要绕制之前给线包的线涂敷树 脂，从而直接产生树脂浸渍线包。
整个螺线管磁体，即端线包20和线包架12上的其它线包，可以一次 绕制而成。参照图3，一旦线包绕好后，在端线包顶端包上玻璃带等热扩 散阻挡物44。
工作时为将端线包20夹持到位，在端线包径向外表面A2的轴向内部 加上台阶构造46。为此可绕线包(最好已经被包在热扩散阻挡物44内) 相关部分卷几层玻璃纤维带。有一条夹持带48将台阶构造46压紧。夹持 带上的轧制边缘用来从轴向夹持端线包。最好用非磁性片材等弹性片材来 做夹持带48。应用聚四氟乙烯PTFE等低摩擦界面分离材料42涂敷夹持 带，至少是在将支承台阶构造46那部分表面上。夹持带可以是围绕端线 包20外圆周A2安置的一系列圆弧。提供几个夹持装置(如螺钉50)来 将夹持带压紧在台阶构造46上，使它保持压紧状态。
由于端线包20是现场绕制，夹持带48是在绕制之后才配备的。夹持 带可包括一个或多个比较薄的轧制夹紧弧线，它们围绕端线包的周边相邻 接地或间断地安置。对每种磁体结构可优化夹持的材料，形状和尺寸。
现在可以用热凝树脂等材料真空浸渍带线包和端线包20的整个线包 架12。图3显示出临时配备在线包架12和端线包20上或其附近的浸渍 容器52。在模子22端表面内的凹槽54安放着可压缩密封件56，它使浸 渍容器52密封，以防止或减少浸渍材料的泄漏。在夹持壁22a内最好开个 孔58，使它被衬垫板40盖住。在浸渍过程中，最好用临时填充材料60 (如造型泥)将孔58填满或堵塞。结合衬垫板40，此填充材料60可防 止浸渍材料进入孔58。线包架12，线包和端线包20的真空浸渍按业内惯 用的方法进行。多余的浸渍材料在它完全硬化前被剥离掉。
有了低摩擦界面分离材料42，可防止浸渍材料粘连到线包架12；同 时对模子22的表面进行分离涂敷(通常是单独进行)可以防止与临时模 子的粘连。为防止浸渍材料与衬垫板40粘连，可以依靠分离涂层或连接 材料的本性，或者至少是将与浸渍材料相接触的衬垫板表面材料的本性。 依靠低摩擦界面分离材料42，可防止浸渍材料与夹持带48的粘连。
浸渍过程中，由环形临时模子22使端线包20保持与线包架12同 心。夹持带48及其相关台阶构造46将按每个端线包单独形成。这样可通 过低摩擦界面分离材料42达到精确定位并与线包架12完全接触。这样就 不需要定位垫片，并减少工作过程中出现挤压的可能性。
如图4所示，一旦完成浸渍步骤，则将浸渍容器52取走。将临时环 形模子22固定在线包架上的机械约束件34被取出。处于孔58内的任何 填料被取出。提供一种在模子和衬垫板之间施力的装置，以在浸渍材料硬 化后立即将模子从衬垫板和端线包挪开，从而把临时环形模子取走。孔 58最好带螺纹，且螺纹件(可以是普通螺丝62)拧在该螺纹孔58内。螺 纹件的长度应足以穿过夹持壁22a并靠在已被浸渍的端线包20的轴向外 表面B2上。通过进一步拧紧螺纹件，临时环形模子22被从线包架12和 端线包20顶开，留下端线包20与线包架12和螺线管磁体其余部分准确 对齐，由于配合表面B1通过低摩擦界面分离材料42与线包架充分的机械 接触，它被牢固地夹持到位，故轴向外表面B2或径向表面A1上没有线包 架材料，从而确保端线包的半径最小(因而需要的线最少)，同时螺线管 磁体的总长度最小。
如图5所示，可以把图4的线包架和端线包20组件组装成完整的系 统，例如用于核磁共振(NMR)和磁共振成象(MRI)的成象系统。举例来 说，可以把螺线管磁体罩在传统结构的冷凝器64内，以冷却至工作温 度。
按照本发明的方法和结构，端线包在其外径向表面A2上保持与线包 架准确同心，这是我们所希望的，因为线的超导状态在这个表面上最稳 定，这是由于螺线管磁体结构中此处的场强一般最低。
按照本发明的方法和结构，包含线包架12上的线包和端线包20的整 个螺线管磁体，现在可以在单个绕线机上一次绕制，并根据需要进行线匝 补偿。在本文前面部分已提供了线匝补偿的例子。
按本发明形成端线包的方法和结构至少具有下面的优点。
包括线包架12和端线包20在内的整个螺线管磁体，可以在一次绕制 操作中绕制成。
在传统分离模制端线包装置中所要求的端线包与线包架相配，及位置 的垫片调节操作，已不再需要了。
与传统分离模制端线包装置相比较，横向光身磁体的均匀性将有所改 善，因为端线包的对中和位置是通过与线包架的准确对接而确定的。本发 明的方法也确保在制造过程中端线包能准确成形。
与传统分离模制端线包装置相比，环形临时模子22的成本和它的再 涂敷成本都减少，因为模子所包含的元件比传统的少。
线的消耗降低的优点和传统分离模制线包方法相同。
线包架12可以做短一些，以减少机加工量，同时与绕制在线包架上 的端线包相比成本也降低，这和传统分离模制线包方法一样。
本发明的方法和装置可用于处在原有冷凝器64内的现有产品，因为 磁体直径的尺寸一点也不比用传统分离模制线包方法制造的尺寸大。