本发明涉及超导磁体技术领域，特别是涉及一种绕线筒、超导磁体系统及磁共振系统。
背景技术：
超导磁体系统因产生的磁场均匀度好、稳定性高而备受青睐。超导磁体内部包含若干个串联的线圈，每个线圈由数百匝超导线绕制而成，线圈通电后产生强磁场。
超导磁体线圈通常安放于绕线筒中以起到限位作用，在超导磁体的使用过程中，由于线圈和所产生的磁场的交互作用，线圈会产生由绕线筒两端指向绕线筒中间位置的轴向电磁力作用，通常所受轴向电磁力可达几十至上百吨。如此之大的轴向电磁力会使得放置线圈的绕线筒产生变形的现象，线圈位置发生偏移，使得磁场均匀性变差。
为了绕线筒有足够高的强度，通常情况下是通过增加绕线筒材料的厚度来提高绕线筒强度和刚度，但是，增加绕线筒材料的厚度会导致线圈整体内径增大或是磁体孔径减小，影响使用。
技术实现要素：
基于此，有必要针对如何增加绕线筒强度问题，提供一种超导磁体系统及其绕线筒。
一种绕线筒，所述绕线筒用于安装线圈，所述线圈沿所述绕线筒的轴向绕设并固定于所述绕线筒，所述线圈在通电状态下产生由所述绕线筒的两端指向所述绕线筒的中间的电磁力，所述绕线筒包括筒体、限位件以及加强件，所述限位件与所述筒体连接，相邻的所述限位件限定限位槽，所述限位槽用于安装所述线圈；所述加强件为筒状结构，所述加强件的套设在所述限位件的侧壁并用于抵抗所述电磁力。
上述绕线筒，包括筒体、限位件以及加强件，加强件套设在筒体的外壁，加强件的一端与抵抗电磁力的限位件抵接。由于筒状加强件的设置，使得线圈产生的由绕线筒两端指向绕线筒中间位置的电磁力挤压限位件时，加强件对限位件形成整圈的加强支撑，此外，整圈的加强支撑使得加强件与限位件接触面积大，避免了应力集中，支撑效果更加好。而且筒状加强件在与限位件或筒体抵接时拥有完整连续的整圆焊缝，在焊接安装时，焊接效率高，适合批量自动焊。
在其中一个实施例中，所述限位槽包括第一限位槽和第二限位槽，所述第一限位槽与第二限位槽间隔设置，所述第一限位槽用于安装所述线圈；所述加强件设置在所述第二限位槽内。
线圈和加强件间隔分布，从而每个抵抗轴向电磁力的限位件都有与之对应的加强件支撑，且加强件位于第二限位槽内，并不影响线圈在第一限位槽中的设置和排布，且使得抵抗轴向电磁力的限位件强度得到加强，避免变形损坏。
在其中一个实施例中，所述加强件设置在靠近所述筒体的两端的至少一个所述第二限位槽内。
根据线圈的大小不同，所产生的电磁力大小也不一样。越大的线圈越靠近端部的线圈，电磁力越大，加强件布置在受较大电磁力挤压的限位件一侧，起到对限位件加强支撑作用，绕线筒的中间部分受力小的限位件自身强度刚度足够，可以不使用加强件。
在其中一个实施例中，限定所述第一限位槽的所述限位件的径向高度从所述绕线筒的两端到所述绕线筒的中间的方向依次减小。
在其中一个实施例中，所述加强件的远离所述侧壁的一端与所述筒体的外壁抵接。
在其中一个实施例中，所述加强件的远离所述侧壁的一端与限定所述第二限位槽的另一所述限位件抵接。
在其中一个实施例中，所述加强件与抵抗所述轴向电磁力的所述限位件的抵接位置位于所述限位件的中心所在位置和所述限位件的远离所述筒体的外壁的一端之间。
通过将加强件与抵抗轴向电磁力的限位件的抵接位置设置在限位件的中心所在位置和限位件的远离筒体的外壁的一端之间，从而避免了加强件与限位件抵接位置太靠近绕线筒的外壁导致的支撑力不足，且避免了加强件与限位件的远离筒体的外壁的一端抵接而导致限位件变形的问题。
在其中一个实施例中，任一所述限位槽内设置多个所述加强件，所述多个加强件同心套设。
同心套设的多个加强件能够进一步增加限位件的强度，从而来抵消轴向电磁力对其的作用力。
一种超导磁体系统，包括上述绕线筒。
上述超导磁体系统，采用上述绕线筒，能抵抗较大的电磁力而不会变形，从而增加超导磁体系统的使用寿命，且不会影响超导磁体系统的整体长度等。
一种磁共振系统，包括上述超导磁体系统。
上述磁共振系统，由于具有上述超导磁体系统，上述超导磁体由于使用了上述任一实施例的绕线筒，所以能抵抗较大的电磁力而不会变形，从而增加了磁共振系统的使用寿命。
附图说明
图1为一实施例的绕线筒剖视图；
图2为图1所示的绕线筒结构爆炸图；
图3为第二实施例的绕线筒剖视图；
图4为第三实施例的绕线筒剖视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解发明。但是发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1和图2，在第一实施例中，绕线筒100包括筒体101、限位件102以及加强件103。绕线筒100用于安装线圈104。线圈104沿绕线筒100的轴向绕设并固定于绕线筒100，线圈104在通电状态下会产生由绕线筒100两端指向绕线筒100中间位置的轴向电磁力，如图1中的箭头所示。线圈104产生的轴向电磁力会挤压其所受电磁力方向一侧的限位件102，在该实施例中限位件102为侧板，值得说明的是，在其他实施例中，限位件也可以是其他具有限位功能的结构。
再参考图1和图2，限位件102的数量为多个，多个限位件102沿筒体101的圆周方向设置于筒体101的外壁上。再参见图1，相邻的限位件102之间限定为限位槽110，限位槽110用于安装线圈104。加强件103套设在筒体101的外壁，并且加强件103套设在限位件102的侧壁并用于抵抗所述电磁力。
在该实施例中，加强件103为圆锥筒。从而加强件103、限位件102以及筒体101的外壁之间形成空腔结构。需要说明的是，加强件103、限位件102以及筒体101的外壁之间也可以形成实心结构。其中，在本实施例中，线圈104为超导磁体线圈。
上述绕线筒100，包括筒体101、限位件102以及加强件103，加强件103套设在筒体101的外壁，加强件103的一端与抵抗电磁力的限位件102抵接。由于加强件103的设置，使得线圈104产生由绕线筒100两端指向绕线筒100中间位置的轴向电磁力作用而挤压限位件102时，加强件103对限位件102形成加强支撑，此外，筒状加强件103套设在限位件102的侧壁上，从而加强件103起到整圈的加强支撑作用，进而使得加强件103与限位件102接触面积变大，避免了应力集中，支撑效果更好。而且筒状加强件103在与限位件102或筒体101抵接的部分为一整圈，从而焊接时可以拥有完整的焊缝，在焊接安装时，焊接效率高，适合批量自动焊。
具体地，再参考图1，在其中一个实施例中，限位槽110包括第一限位槽111和第二限位槽112，第一限位槽111与第二限位槽112彼此间隔设置。第一限位槽111用于安装线圈104。加强件103设置在第二限位槽112内，并且加强件104的一端与用来限定第二限位槽112的抵抗电磁力的限位件102抵接。这样安排使得线圈104和加强件103间隔分布，从而每个抵抗电磁力的限位件102都有与之对应的加强件103支撑，使得抵抗电磁力的限位件强度得到加强，避免变形损坏，且加强件103位于第二限位槽112内，并不影响线圈104在第一限位槽111中的设置和排布。
进一步地，在其中一个实施例中，靠近绕线筒100两端的线圈104比较大，远离绕线筒100两端的线圈104比较小。进一步地，线圈104的匝数可以从由绕线筒的两端到绕线筒的中间的方向上依次减小。从而限定第一限位槽111的两个限位件102之间的距离也可以从由绕线筒的两端到绕线筒的中间的方向上依次减少。相对应地，用于限定第一限位槽的两限位件102的径向高度也可以是从由绕线筒100的两端到绕线筒100的中间的方向上依次减小。
在一实施例中，加强件103可以只设置在靠近绕线筒100的两端的至少一个第二限位槽内112。根据线圈104的大小和位置不同，所受到的电磁力大小也不一样。越靠近筒体101的端部的线圈104越大，产生的电磁力也越大。加强件103布置在靠近绕线筒100的两端的受较大电磁力挤压的限位件102一侧，起到对限位件102的加强支撑作用。靠近绕线筒100中间部分的受力小的线圈104对应的限位件102自身强度刚度足够，可以不使用加强件103。需要说明的是，靠近绕线筒100中间部分的受力小的线圈104对应的限位件102的一侧也可以设置有加强件103。
进一步地，在其中一个实施例中，加强件103设置在第二限位槽内112，一端与抵抗电磁力的限位件102抵接，而另一端与所述筒体101的外壁抵接。在其他实施例中，加强件103的另一端也可以与限定第二限位槽112的另一限位件102抵接。加强件103的另一端无论是与筒体101的外壁抵接还是与限定第二限位槽112的另一限位件102抵接，都同样起到对抵抗电磁力的限位件的支撑加强作用。根据加强件103类型不同，选择与加强件103配合最适宜的位置进行抵接。
进一步地，在其中一个实施例中，加强件103与抵抗电磁力的限位件102的抵接位置位于限位件102的中心所在位置和限位件102远离筒体101的外壁的一端之间。从而避免加强件103与限位件102抵接位置太靠近筒体101的外壁而导致的支撑力不足问题，且避免了加强件103与限位件102的远离筒体101的外壁的一端抵接而导致限位件102变形的问题。
具体地，一实施例的绕线筒100所采用的材料为不锈钢板。进一步地，筒体101有不锈钢板卷圆焊接而成，加强件103也同样是不锈钢板卷圆焊接而成。与传统的铝合金绕线筒相比，不锈钢的绕线筒100的优点是热膨胀系数小，当线圈104和绕线筒100从室温冷却到液氦温度时，线圈104和绕线筒100收缩基本一致，所以在低温下，不锈钢的绕线筒100对线圈104仍能有良好的限位作用。
请参见图3，在第二实施例中，绕线筒200包括筒体201、限位件202以及多个加强件203。限位件202的数量为多个，多个限位件202沿筒体201的圆周方向设置于筒体201的外壁上。相邻的限位件202之间限定为限位槽，限位槽用于安装线圈。多个加强件203同心套设于筒体201的外壁。并且每个加强件203的一端都与抵抗轴向电磁力的限位件202抵接，另一端都与筒体201的外壁抵接。
其中，多个加强件203在限位件202的高度方向上可以等距分布。进一步地，其中一个加强件203的一端可以与限位件202的中间位置相抵接，而其他加强件203分布可以在与限位件202的中间位置相抵接的加强件203的两侧。多个加强件203在限位件202的高度方向上等距分布，能有效分散加强件203与限位件202抵接位置产生的应力集中，各加强件203受力更加均匀。绕线筒200中的各个部件的结构以及连接关系等同第一实施例中描述的绕线筒100，在此不再赘述。
上述绕线筒200，设置了多个同心套设的加强件，从而能够进一步增加限位件的强度，从而来抵消轴向电磁力对其的作用力。
请参见图4，第三实施例的绕线筒300包括筒体301、限位件302以及梯形筒加强件303。限位件302的数量为多个，多个限位件302沿筒体301的圆周方向设置于筒体301的外壁上。相邻的限位件302之间限定为限位槽，进一步地，限位槽310包括第一限位槽311以及第二限位槽312，第一限位槽311和第二限位槽312彼此间隔设置。第一限位槽311用于安装线圈304。梯形筒加强件303套设于第二限位槽内312，并且梯形筒加强件303的一端与抵抗电磁力的限位件302抵接。另一端与限定第二限位槽312的另一限位件抵接。
进一步地，在其中一个实施例中，靠近绕线筒300两端的线圈304比较大，远离绕线筒300两端的线圈304比较小。进一步地，线圈304的匝数可以从由绕线筒的两端到绕线筒的中间的方向上依次减小。从而限定第一限位槽311的两个限位件302之间的距离也可以从由绕线筒的两端到绕线筒的中间的方向上依次减少。相对应地，用于限定第一限位槽的两限位件302的径向高度也可以是从由绕线筒300的两端到绕线筒300的中间的方向上依次减小。
在一实施例中，梯形筒加强件303可以只设置在靠近绕线筒300的两端的至少一个第二限位槽内312。根据线圈304的大小和位置不同，所受到的电磁力大小也不一样。越靠近筒体301的端部的线圈304越大，产生的电磁力也越大。梯形筒加强件303布置在靠近绕线筒300的两端的受较大电磁力挤压的限位件302一侧，起到对限位件302的加强支撑作用。靠近绕线筒300中间部分的受力小的线圈304对应的限位件302自身强度刚度足够，可以不使用梯形筒加强件303。需要说明的是，靠近绕线筒300中间部分的受力小的线圈304对应的限位件302的一侧也可以设置有梯形筒加强件303。
具体地，一实施例的绕线筒300所采用的材料为不锈钢板。进一步地，筒体301有不锈钢板卷圆焊接而成，梯形筒加强件303也同样是不锈钢板卷圆焊接而成。与传统的铝合金绕线筒相比，不锈钢的绕线筒300的优点是热膨胀系数小，当线圈304和绕线筒300从室温冷却到液氦温度时，线圈304和绕线筒300收缩基本一致，所以在低温下，不锈钢的绕线筒300对线圈304仍能有良好的限位作用。
进一步的，梯形筒加强件303可以具有中空结构，从而梯形筒加强件303、与梯形筒加强件303连接的两个限位件302以及筒体301的外壁之间形成空腔，从而不仅节省成本材料，还能减轻绕线筒的整体重量。需要说明的是，梯形筒加强件303也可以是实心的。
上述具有梯形筒加强件303绕线筒，由于梯形筒加强件303与限位件302抵接位置的接触面积更大，所以能更有效避免应力集中，大大提高加强支撑效果。而且与圆锥筒加强件一样使用，梯形筒加强件303同样能有连续完成的焊接缝，焊接效率高，适合自动焊接。
需要说明的是，在其他实施例中，加强件也可以为圆柱筒等，在此并不限定。进一步的，在使用圆柱筒加强件时，圆柱筒加强件可以具有中空结构，不仅节省成本材料，还能减轻绕线筒的整体重量。
同时，本发明还提供一种超导磁体系统，该超导磁体系统包括上述任一实施例的绕线筒。
上述超导磁体系统，由于使用了上述任一实施例的绕线筒，能抵抗较大的电磁力而不会变形，从而增加超导磁体系统的使用寿命，且不会影响超导磁体系统的整体长度等。
此外，还提供一种磁共振系统，该磁共振系统包括上述超导磁体系统。
上述磁共振系统，由于包括有上述超导磁体系统，上述超导磁体系统由于使用了上述任一实施例的绕线筒，所以能抵抗较大的电磁力而不会变形，从而增加了磁共振系统的使用寿命。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。