Brevet FR2578057A1 — publié le 19860829

(6) RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 578 057 (à n'ufiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE L4 PROPmIETi INDUSTRIELLE DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national 85 02971 PARIS () Int CI': G 01 N 33/00, 24/06; G 05 F 7/00; H 01 F 7/06, 41/04. O DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 28 février 1985. Demandeur(s): Société dite THÈMSON-CGR (Société anonrymel. - FR. () Priorité: @ Inventeur(s): Guy Aubert. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets i n 35 du 29 aout 1986. () Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: () Titulaire(s): () Mandataire(s): Françoise Thrierr. Thomson-CSF. SCPI. Procédé de fabrication d'une bobine de type bitter et aimant solénoïdal résultant de la mise en oeuvre de ce procédé. ) Procédé de fabrication d'une bobine de Bitter par sou- dures à l'indium. C Selon l'invention. des disques de Bitter ou parties 12 de tels disques sont soudés avec apport d'indium. de préférence o déposé électrolytiquement sur les portions 14. 5 à assembler. o Application à la RMN. I -n O Oi. Ui. D Verd. de. fascicules à rlMPRIMERIE NATIONALE. 27. rue de la Convention - 75732 PARIS CEDEX 15 PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BOBINE DE TYPE BITTER ET AIMANT SOLENOIDAL RESULTANT DE LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE L'invention- due à la collaboration du Service National des Champs Intenses du CNRS (Directeur M. AUBERT) concerne un procédé de fabrication d'une bobine de type Bitter, entrant plus particulièrement dans la constitution d'un aimant de grandes dimen- sions susceptible d'être utilisé dans une installation d'imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN); l'invention concerne aussi un aimant solénoîdal comportant au moins une bobine de type Bitter construite par mise en oeuvre de ce procédé. On sait que les installations d'imagerie par RMN nécessitent un aimant de grande dimension capable d'engendrer un champ magnétique uniforme dans une région déterminée de Pespace. Typi- quement, il est nécessaire d'engendrer un champ magnétique de 0,15 à 0,5 teslas avec une homogénéité de I à 10 parties par million (ppm) dans une sphère de 40 cm de diamètre au moins. Par ailleurs, les bobines de Bitter sont bien connues pour la production de champs magnétiques intenses. La structure proposée par Bitter est un bobinage constitué de disques annulaires métal- liques (généralement en cuivre ou en aluminium), fendus pour former autant de spires et raccordés pour définir un enroulement sensi- blement hélicoïdal à spires plates. L'empilement de disques est maintenu par une pluralité de tirants. Cette structure est avan- tageuse car elle permet un refroidissement efficace de Paimant, en pratiquant des trous dans les disques (et dans les isolants séparant ces disques), ces trous étant disposés suivant une même configu- ration d'un disque à l'autre pour matérialiser un ensemble de canaux parallèles à l'axe de la bobine, dans lesquels circule un fluide de refroidissement, par exemple- de Peau désionisée, du kérozène ou de l'huile. Il est possible de calculer un aimant délivrant un champ magnétique d'homogénéité requise dans un certain volume au voi- sinage de son centre de symétrie et constitué cd'un certain nombre de telles bobines de Bitter agencées le long d'un axe longitudinal commun. Des modes de calcul de tels aimants sont par exemple explicités dans cd'autres demandes de brevet de la Demanderesse. L'invention concerne principalement un procédé de cons- truction cd'une telle bobine de type Bitter, consistant à former un enroulement de spires en forme de disques métalliques annulaires plats et à réaliser un empilement jointif de tels disques, caractérisé en ce qu'on raccorde bout à bout de tels disques ou des parties de tels disques par soudure avec apport dindium. La soudure à l'indium peut s'effectuer à relativement basse oc température (de l'ordre de 200 c) pour éviter les déformations des disques ou portions de disques, ce qui permet d'obtenir un enrou- lement particulièrement régulier à spires jointives. De plus, l'indium présente l'avantage supplémentaire d'une excellente conductivité électrique. En outre l'apport cd'indium est de préférence effectué préa- lablement à la soudure par dépôt électrolytique sur des portions à assembler, la soudure s'effectuant ensuite en chauffant lesdites portions en positon d'assemblage, par exemple au moyen d'une "spire HF". Selon un mode de réalisation possible, les portions à assembler sont munies d'embrèvements de formes et dimensions complé- mentaires et le dépôt d'indium est effectué sur ces embrèvements. L'invention sera mieux comprise et cPd'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure I représente une partie de disque utilisée pour la réalisation d'une bobine de type Bitter; - la figure 2 est une vue de détail illustrant l'assemblage de deux parties de disque semblables, après le dépôt d'indium et avant la soudure desdites parties. En se reportant aux dessins, on a représenté la structure de base utilisée selon l'invention, pour réaliser une bobine de Bitter de grandes dimensions utilisable, notamment, dans une installation d'imagerie par RMN pour engendrer un champ magnétique uniforme de grande homogénéité. Chaque bobine est constituée de l'as- semblage bout à bout de parties 12 de disques annulaires plats. Chaque partie de disque 12 comporte, dans lexemple représenté, des embrèvements 14, 15 opposes, de formes et dimensions complé- mentaires, à chacune de ses extrémités respectivement. Ainsi, I'embrèvement 14 dune partie de disque pourra être assemblé par soudure à l'embrèvement 15 d'une autre partie de disque voisine et ainsi de suite avec interposition d'isolant entre les spires, jusqu'à reconstituer une bobine de Bitter complète. Comme représenté, chaque partie de disque 12 comporte des trous 16 suivant une configuration prédéterminée qui, avec les trous correspondants de i parties de disque des autres spires, reconstituent des canaux de circulation de fluide de refroidissement parallèles à lPaxe de la bobine. D'autres trous 17 de plus grand diamètre sont également prévus dans chaque partie de disque pour le passage des tirants assurant le bobinage à spires jointives, selon la technique classique définie par Bitter. Selon l'invention, les soudures des parties de disque 12 sont effectuées avec apport d'indium par chauffage à relativement basse température, ce qui évite les déformations des disques de Bitter dont l'épaisseur est de l'ordre de 2mm seulement pour un diamètre extérieur de l'ordre du mètre. On peut par exemple interposer une fine plaquette d'indium entre les embrèvements en position d'as- semblage et chauffer pour faire fondre Pindium. On a constaté cependant que la précision de positionnement des parties à as- sembler et la qualité de la soudure étaient notablement améliorés si Pindium 18 est préalablement déposé électrolytiquement sur les surfaces à assembler, c'est-à-dire ici sur les surfaces des embrè- vements 14 et 15. Le dépôt électrolytique d'indium sur une pièce de cuivre est à la portée de l'homme du métier. Il s'effee.uera de préférence après polissage électrolytique des portions comportant lesdits embrèvements. Le prédécoupage des parties de disques est tel que, comme représenté, chacune d'elle représente une fraction de spire de la bobine, ici voisine d'un tiers de spire. Plus préci- sément, les portions de disques sont toutes identiques et chacune représente une fraction non entière d'une spire complète (c'est-à- dire différente d'un demi, un tiers, un quart,...) pour que les zones soudées de l'empilement soient réparties en hélice, et non re- groupées le long d'une ou plusieurs génératrices de la bobine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bobine de type Bitter consis- tant à former un enroulement de spires en forme de disques annulaires métalliques plats, et à réaliser un empilement jointif de tels disques, caractérisé en ce qu'on raccorde bout à bout de tels disques ou des parties (12) de tels disques par soudure avec apport d'indium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que Papport d'indium est effectué préalablement à la soudure par dépôt électrolytique sur des portions (14, 15) à assembler. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste, les portions à assembler comportant chaque fois des embrèvements de formes et dimensions complémentaires, à placer de Pindium sur au moins Pl'un desdits embrèvements avant d'effectuer la soudure par chauffage desdites portions en position cd'assemblage. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce qu'on assemble successivement des parties de disque annulaires représentant une fraction de spire. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on assemble successivement des parties égales de disques annulaires, chacune étant différente d'une fraction entière cPd'une spire com- plète, pour que les zones soudées dudit empilement-soient réparties en hélice. 6. Aimant solénoidal à disques annulaires plats de type Bitter, caractérisé en ce qu'il est constitué de tels disques ou parties de tels disques (12) assemblés bout à bout par des soudures à l'indium. 7. Aimant solénoîdal selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à chaque jonction soudée, lPindium se présente sous la forme d'une couche uniforme résultant de la fusion de deux dépôts élec- trolytiques (18) d'indium sur les portions assemblées. 8. Aimant solénoîdal selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'indium recouvre des embrèvements (14, 15) de formes et dimensions complémentaires, pratiqués aux extrémités des parties assemblées. 9. Aimant solénoidal selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il est matérialisé par l'assemblage bout à bout de parties égales de disques annulaires plats, représentant chacun une fraction de spire, de préférence voisine d'un tiers de spire. 10. Aimant solénoldal selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque partie de disque annulaire représente une fraction non entière d'une spire complète. 4/I FIG_1 0 OF 0IG.0o o) o) 0000 0 0> i / / CD 1 A IG_2 o \ v/4