[發明專利]包含冷卻層的樹脂浸漬超導磁體線圈

有效

• 申請號: 200610171908.4
• 申請日: 2006-11-14
• 公開（公告）號: CN101093744A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: G·吉爾格拉斯
• 申請（專利權）人: 西門子磁體技術有限公司
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;H01F6/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;魏軍

技術領域

本發明涉及超導磁體線圈，并且特別地涉及為沒有被浸入冷卻液槽中的超導線圈提供冷卻裝置。

背景技術

超導磁體典型地包含多個在液體冷卻劑槽中的超導線圈。最近，“干式”低溫箱已變得可用，其中使用冷卻線圈的替代方法。這可以包括通過經由導熱路徑到致冷器的傳導的線圈的致冷，或者可以包括冷卻回路。典型地，冷卻回路是運輸少量液體冷卻劑的導熱管。來自被冷卻的設備的熱量通過導熱管的壁被吸收到液體冷卻劑中。冷卻劑可以膨脹或沸騰，從而在冷卻回路的液體冷卻劑內產生對流。這些對流使冷卻劑環繞冷卻回路循環到致冷器，該致冷器使冷卻劑再冷卻。以這樣的方式，冷卻能力分布在設備周圍。

日本專利申請JP61-271804描述了一種超導電磁體，該超導電磁體具有纏繞到線圈架上的線圈。導熱材料被設置在線圈與線圈架之間和/或線圈的外表面上。導熱支承板是傳統的線圈架上的線圈繞組的特征，該導熱支承板連接到該導熱材料上，并且該支承板是通過在冷卻管中循環的液氦來冷卻的。

然而，該現有技術所提供的裝置已被發現至少由于以下理由而是不理想的。JP61-271804的現有技術依賴于纏繞到線圈架上的線圈，該線圈架保持所使用的線圈。因此，線圈在它們的內部尺寸上被保持。優選的是不設置線圈架，使得線圈自身可以在直徑上被減小，或者線圈的可用的孔應被增大。因此，希望線圈應在其外部直徑上得到支承，雖然這可能在精確對準線圈時產生困難。還希望線圈應具有最高的可能的電流密度，即線圈橫截面積的最大的可能的部分應被導體占據。這有助于降低線圈以及因此磁體的整體尺寸。它也可以有助于降低所需的超導線的總量，并且因此也有助于降低線圈的成本。也必須注意線圈內的圓周應力的控制以及在系統元件中流動的破壞性渦流的可能性。

GB1443780A描述了一種樹脂浸漬線圈，該線圈具有軸向的冷卻導管以及在線圈的由覆蓋在導熱材料中的纖維所隔開的層之間的編織物。在采用這種方法時，線圈電流密度被減小，因此將需要更大的線圈以便保持用于產生場的安培匝數。

EP0413571A1描述了用于致冷(傳導冷卻)MRI磁體的獨立式(freestanding)環氧線圈，這些線圈通過間隔件和(構成卡盤的)終端套管這樣被定位，以致是可拆卸的。銅箔回路和外包裝被設置在線圈的外表面之內和之上。這提供機械加固，但是看來似乎不具備冷卻功能。

JP6176349提出為了直接冷卻而用兩個板將線圈夾在軸向面之間，而JP10189328描述了用于直接冷卻的類似的導熱線圈推力面。

在傳導冷卻和冷卻回路裝置中通過導熱線圈架來冷卻線圈已經變成傳統。該線圈架可以在線圈的內部或外部直徑上定位線圈。線圈在它們的外部直徑上的定位導致線圈內部直徑減小，從而導致對超導線的減小的需求和較小的、不太昂貴的并且體積不太大的系統。由于相同的原因，還使線圈本身能夠盡可能被定位在容許的孔附近。

在利用外部線圈架所構建的螺線管磁體中，由超導線構成的線圈本身用樹脂來浸漬，以便形成堅固的線圈結構。這些線圈在它們的外和側表面上被保持，以便提供所希望的螺線管線圈裝置。為了實現每個線圈的正確的半徑，還允許將所有的線圈安裝到共同的外部線圈架上，已經發現有必要提供填充層，以便填充線圈的額定外半徑與外部線圈架的表面之間的縫隙。典型地，該填充層包含與在線圈中所使用的浸漬樹脂相同的、用例如玻璃纖維或玻璃珠的填充材料填充的浸漬樹脂。樹脂和填充材料的比例這樣來選擇，使得所得到的材料的熱收縮率盡可能匹配于浸漬線圈的熱收縮率。

在操作中，由螺線管磁體產生的磁場將產生朝一個方向或另一個方向推動線圈的效果。典型地，設置外部線圈架，以便提供固化步驟，以防止線圈在其被推動的方向上移動。線圈的另一側典型地具有夾緊裝置以便相對于線圈架內的該步驟將線圈保持在適當的位置上。

典型的干式低溫箱中的線圈通過沿著與線圈接觸或者接合的例如外部線圈架的材料到例如冷卻回路或致冷器的冷卻裝置的熱傳導來冷卻。當線圈配備有填充層時，通過經由外部線圈架的熱傳導來冷卻線圈變得困難。為了通過外部線圈架從線圈中提取熱量，熱量將需要流經填充層。然而，填充層典型地是由具有低導熱性的材料、例如樹脂和玻璃構成的。因此，由于填充層的存在而阻礙了超導線圈的冷卻。

發明內容

本發明的目的在于減輕現有技術的問題，并且提供用于有效地冷卻安裝在外部線圈架上的線圈的設備，其中這些線圈在它們的外表面上具有填充層。

附圖說明