[實(shí)用新型]一種可快速冷卻的重頻磁體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820618683.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208284308U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;史忠山;謝羅福;史重越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東合一新材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01F7/06
• 分類號(hào): H01F7/06
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 郭佳利;郭裕彬

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可快速冷卻的重頻磁體結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)線和絕緣層，絕緣層設(shè)置于相鄰的導(dǎo)線之間；所述導(dǎo)線包括雙導(dǎo)線體和設(shè)置在所述雙導(dǎo)線體之間的連接支撐架，所述雙導(dǎo)線體并行設(shè)置，所述雙導(dǎo)線體通過(guò)所述連接支撐架間隔形成導(dǎo)線孔隙；所述導(dǎo)線的雙導(dǎo)線體外側(cè)與所述絕緣層貼合設(shè)置并使得所述導(dǎo)線繞中心軸線在周向和高度方向繞線，并在高度方向上由每層導(dǎo)線的導(dǎo)線孔隙形成貫通的冷卻通道。該結(jié)構(gòu)可增大冷卻液與線圈的接觸面積，實(shí)現(xiàn)磁體的快速冷卻。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及強(qiáng)磁場(chǎng)重頻磁體線圈冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可快速冷卻的重頻磁體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

重頻磁體是一種脈沖式磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，其核心結(jié)構(gòu)為特殊結(jié)構(gòu)的電磁線圈構(gòu)成，專業(yè)稱為重頻磁體結(jié)構(gòu)。

在使用時(shí)，單次通電加載，重頻磁體可產(chǎn)生10T以上強(qiáng)磁場(chǎng)，目前已有重頻磁體可達(dá)到45T磁場(chǎng)強(qiáng)度。強(qiáng)磁場(chǎng)重頻磁體可應(yīng)用領(lǐng)域較多，包括軍事領(lǐng)域電磁武器、科研領(lǐng)域質(zhì)譜分析，醫(yī)療領(lǐng)域核磁成像和質(zhì)子醫(yī)療等，重頻磁體磁場(chǎng)越強(qiáng)，對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域應(yīng)用越有益處。然而，由于電磁線圈電阻的存在，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)就需要其強(qiáng)大的電流和密集的繞線，因此電磁線圈在產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱，熱量如不及時(shí)排出，將會(huì)使線圈溫度升高，增加線圈的電阻，在下一次加載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，降低磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以這些熱量必須排出。但是排出速度影響磁體的使用頻率，現(xiàn)實(shí)中希望提高磁體使用頻率，以提高使用效率，降低使用時(shí)間成本，因此需要高效的散熱手段，將磁體內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱快速排出磁體，為下次加載準(zhǔn)備好。

目前，重頻磁體的冷卻結(jié)構(gòu)有以下兩種：

一種是在磁體繞線層間設(shè)置冷卻通道。如圖1所示，這種磁體結(jié)構(gòu)是目前主流的磁體散熱結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用在將磁體浸沒(méi)在液氮中進(jìn)行冷卻的場(chǎng)景，在磁體層間設(shè)置冷卻通道1’，有利于液氮進(jìn)入磁體接頭內(nèi)部，對(duì)磁體進(jìn)行快速冷卻，減小內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。

這種冷卻結(jié)構(gòu)相對(duì)于不設(shè)冷卻通道的磁體結(jié)構(gòu)的冷卻速度有了大幅提高，可將磁體冷卻時(shí)間從2小時(shí)縮短到10分鐘左右，但是由于磁體繞線周圍存在低導(dǎo)熱系數(shù)的應(yīng)力強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，而層間留通道的數(shù)量有限，所以整體冷卻時(shí)間無(wú)法繼續(xù)降低。

另一種是在導(dǎo)線中心開(kāi)孔設(shè)置冷卻通道。如圖2所示，在導(dǎo)線截面中心開(kāi)孔，沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向開(kāi)孔，形成冷卻通道2’，將冷媒通入導(dǎo)線中心開(kāi)孔，與磁體線圈直接對(duì)流換熱，冷媒將磁體熱量攜帶到磁體外部換熱器進(jìn)行換熱，冷媒被冷卻后，重新通入磁體線圈，如此不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁體的不間斷快速冷卻。

這種冷卻結(jié)構(gòu)是在在磁體導(dǎo)線中間開(kāi)孔的磁體結(jié)構(gòu)，將冷媒通入磁體導(dǎo)線中心，進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱，理論上可以將磁體冷卻時(shí)間降低到30s之內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是磁體繞線截面較小，導(dǎo)線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)分段后，最長(zhǎng)導(dǎo)線仍然達(dá)到8米長(zhǎng)，而孔徑最大只能加工到2mm，這種工況導(dǎo)致冷卻通道過(guò)于狹長(zhǎng)，將冷媒通入磁體的代價(jià)較大，而且通道太長(zhǎng)，磁體冷卻溫度均勻性得不到有效控制，對(duì)冷卻時(shí)間的降低也是不利因素。

綜上，現(xiàn)有的重頻磁體的冷卻結(jié)構(gòu)在層間通道數(shù)量不夠和通道長(zhǎng)度太長(zhǎng)等問(wèn)題導(dǎo)致散熱效果和散熱均勻性的不到有效控制。急需一種可解決上述問(wèn)題的降低影響使用頻率又提高冷卻效能的冷卻結(jié)構(gòu)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可快速冷卻的重頻磁體結(jié)構(gòu)，其能解決散熱效率不高的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可快速冷卻的重頻磁體結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)線和絕緣層，所述絕緣層設(shè)置于相鄰的導(dǎo)線之間；所述導(dǎo)線包括雙導(dǎo)線體和設(shè)置在所述雙導(dǎo)線體之間的連接支撐架，所述雙導(dǎo)線體并行設(shè)置，所述雙導(dǎo)線體通過(guò)所述連接支撐架間隔形成導(dǎo)線孔隙；所述導(dǎo)線孔隙形成冷卻通道。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)線的雙導(dǎo)線體外側(cè)與所述絕緣層貼合設(shè)置并使得所述導(dǎo)線繞中心軸線在周向和高度方向繞線，并在高度方向上由每層的導(dǎo)線的導(dǎo)線孔隙形成貫通的冷卻通道。