一种无液氦干式磁体超导开关的制作方法

1.本技术涉及磁共振技术的领域，尤其是涉及一种无液氦干式磁体超导开关。


背景技术：

2.无液氦干式磁体生产与使用中不消耗不可再生的氦资源，更符合绿色、经济、可持续的科技发展理念；同时，干式磁体在移动和旋转等方面具有更好的稳定性，因此无液氦干式磁体在磁共振成像系统中得到越来越多的重视。干式传导的无液氦磁体中，无论是主线圈还是超导开关，由于没有液氦汽化制冷来作为低温的缓冲，其局部和短时的制冷功率远小于在液氦浸泡磁体的制冷功率，传统的超导开关在励磁过程中持续加热，在干式传导的无液氦磁体中，容易导致磁体升温，影响临界电流，甚至导致失超。
3.相关技术中，为了减少上述问题的发生，通常会提高超导开关的传导冷却路径的热阻，降低制冷效率，以使超导开关上形成温度孤岛，使得超导开关在励磁电压的驱动下自发热，以达到超过临界温度的平衡温度。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为磁体在正常维持时，超导开关的温度很容易高于线圈温度1~2度，导致磁体的稳定性下降，而为了减小超导开关与线圈之间的温度差，又需要提高开关的传导冷却效率，以自身形成矛盾，因此，亟需设计一种超导开关以较为稳定的用于无液氦磁体中。


技术实现要素：

5.为了使得超导开关能在无液氦干式磁体中使用较为稳定，本技术提供一种无液氦干式磁体超导开关。
6.本技术提供的一种无液氦干式磁体超导开关采用如下的技术方案：一种无液氦干式磁体超导开关，包括用于安装于外部冷却安装平台的冷屏以及开关本体，所述冷屏上开设有放置槽，所述开关本体处于放置槽内，所述开关本体上设置有冷却片，所述冷却片上设置有用于与冷屏连接且热阻较大的安装支架，所述放置槽侧壁开设有固定孔，所述冷却片上设置有冷却条，所述冷却条穿过固定孔以用于与外部冷却板连接。
7.通过采用上述技术方案，当开关本体进行励磁时，励磁过程中所产生的大量热量会通过冷却片传输至冷却条上，此时在冷却条的作用下能将热量传导至外部冷却板上，以使得热量不会通过安装支架以传导至冷屏上，从而使得冷屏所安装的平台不易受到热量影响，以使得热量很少传递至磁体的关键低温部件上，以保证磁体在励磁过程中的稳定性；同时，在超导开关处于超导态时，冷屏与所安装的冷却平台之间形成低温冷却腔，使得外部的热辐射不会进入到开关本体上，以使得超导开关在使用的过程中不易受到影响，使用较为稳定。
8.可选的，所述开关本体包括开关骨架、超导线圈以及加热片，所述冷却片设置于开关骨架上靠近放置槽底面的端面，所述超导线圈绕设于开关骨架外表面，所述加热片抵接于超导线圈外表面且与外部电连接。
9.通过采用上述技术方案，当需要对超导开关进行失超处理时，可通过外部与加热片电连接的设备控制加热片进行加热作业，此时超导线圈受热以升高温度，以使得超导开关能从超导态切换至正常态。
10.可选的，所述冷屏上靠近放置槽的开口端部侧壁设置有安装板，所述安装板上开设有用于安装的安装孔。
11.通过采用上述技术方案，利用安装板上的安装孔能使冷屏较为方便且稳定的安装于相对应的平台上，以确保具有很好的导热性能。
12.可选的，所述冷却条外表面设置有若干绝热反射膜。
13.通过采用上述技术方案，绝热反射膜以对外部环境中的热分子进行阻挡反射处理，以减少热分子移动至冷却条上以影响冷却条及冷却片正常使用的情况发生。
14.可选的，所述冷屏侧壁设置有屏蔽条，所述屏蔽条与冷却条相对设置且所述屏蔽条处于冷却条远离安装板的一侧。
15.通过采用上述技术方案，屏蔽条的设置阻挡了外部环境的热分子向冷却条方向移动，以进一步减少热分子移动至冷却条上以影响冷却条及冷却片正常使用的情况发生。
16.可选的，所述屏蔽条包括固定部和屏蔽部，所述冷屏上设置有与固定部抵接的缺口，所述屏蔽部与冷却条相对设置。
17.通过采用上述技术方案，在屏蔽条安装的过程中，利用固定部与缺口抵接以实现屏蔽条于冷屏侧壁的初步位置固定，以便于工作人员对屏蔽条进行固定安装；同时，使安装后的屏蔽条能在绝热反射膜的作用下不与冷却条直接热接触。
18.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.超导开关励磁或失超所产生的热量能通过冷却条以传输到对应的冷却板上，以使超导开关安装平台上的其余低温部件不易受热，以保障磁体使用的稳定；2.冷屏的设置可使超导开关降低热辐射影响，并对外部热分子进行阻挡，以减少外部热分子对超导线圈的直接导热；3.屏蔽条以及绝热反射膜的设置也降低冷却条受热辐射影响，并使外部热分子不易移动至冷却条上，以保障冷却条的正常使用；4.该超导开关的设计较大的减少了外部热功率，降低了冷却功率，在确保开关临界温度稳定性的同时极大减少开关发热对磁体其它部分的影响。
附图说明
19.图1是本技术实施例的无液氦干式磁体超导开关的结构示意图；图2是本技术实施例的无液氦干式磁体超导开关的剖视图；图3是图2中a部的放大图。
20.附图标记说明：1、冷屏；2、开关本体；201、开关骨架；2011、圆形板；2012、第一圆环板；2013、第二圆环板；202、超导线圈；203、加热片；3、放置槽；4、冷却片；5、安装支架；6、固定孔；7、冷却条；8、安装板；9、安装孔；10、绝热反射膜；11、屏蔽条；1101、固定部；1102、屏蔽部；12、缺口；13、连接孔。
具体实施方式
21.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
22.本技术实施例公开一种无液氦干式磁体超导开关。参照图1和图2，无液氦干式磁体超导开关包括冷屏1和开关本体2，冷屏1的外表面形状为圆柱，冷屏1自身具有较好的热量屏蔽性能，在冷屏1的一端面沿冷屏1周向开设有放置槽3，放置槽3的底面形状为圆形且放置槽3与冷屏1同轴设置，开关本体2处于放置槽3内。在冷屏1上靠近放置槽3开口的端部侧壁一体成型有安装板8，安装板8的形状为圆环柱，安装板8的内侧壁与冷屏1外侧壁连接以使安装板8与冷屏1同轴设置，安装板8远离放置槽3底面的端面与放置槽3开口所处端面平齐。在安装板8上沿安装板8周向间隔开设有若干个安装孔9，安装孔9的径向截面形状为圆形且安装孔9的轴线与安装板8的轴线相平行，以通过安装孔9将冷屏1固定安装于对应的平台上进行使用，对于无液氦磁体而言，该平台一般为安装有超导接头以及保护二极管等磁体关键低温部件的冷却安装平台，其提供超低的温度，以使得超导开关能正常使用；同时，当冷屏1安装于冷却安装平台上时，冷屏1与平台形成密闭的冷却腔，以使得安装于该冷却腔内的设备能具有较好的低温环境，以便于使用。
23.参照图2，开关本体2包括开关骨架201、超导线圈202以及加热片203，开关骨架201由铝加工而成且表面进行绝缘处理，包括圆形板2011、第一圆环板2012以及第二圆环板2013，圆形板2011的形状为圆柱，圆形板2011与冷屏1同轴设置且圆形板2011的径向截面的直径大小小于放置槽3底面的直径大小。第一圆环板2012和第二圆环板2013的形状均为圆环柱，且两者均与圆形板2011同轴设置，第一圆环板2012一体成型于圆形板2011上远离放置槽3底面的端面，第二圆环板2013一体成型于第一圆环板2012上远离圆形板2011的一端，且第二圆环板2013与圆形板2011平行设置，以使圆形板2011上远离放置槽3方向的端面、第一圆环板2012的外表面以及第二圆环板2013上朝向圆形板2011的端面围合形状放置区域。
24.超导线圈202处于放置区域内，超导线圈202沿第一圆环板2012外表面缠绕设置且超导线圈202上下分别抵接于圆形板2011和第二圆环板2013，以实现超导线圈202的稳定放置。超导线圈202由两条超导线通过双线并绕的方式而形成，两条超导线的一端相连接，另一端用于与外部进行电连接，以使超导线圈202导电后超导线之间的电感能相互抵消且电阻能满足达到正常态要求，以避免开关动作时产生过大的感抗而影响开关使用效果。加热片203贴合于超导线圈202上远离第一圆环板2012的一端，加热片203的材料为具有较好热传导效果的金属，加热片203的形状为圆环柱，且加热片203的两端分别抵接于圆形板2011以及第二圆环板2013，加热片203上有两根引线以伸出冷屏1，以用于加热片203与外部电源电连接，使得需要对超导开关进行失超处理时，能接通外部电源以对加热片203进行加热处理，此时超导线圈202的温度发生变化以进行失超。
25.在圆形板2011上远离第一圆环板2012的一端设置有冷却片4，冷却片4由无氧铜剪制形成，冷却片4是形状为圆形的片体，径向截面形状大小与圆形板2011的径向截面形状大小一致且两者同轴设置。在冷却片4上远离第一圆环板2012的一端设置有安装支架5，安装支架5由热阻较大的材料制成，放置槽3底面开设有连接孔13，安装支架5螺纹连接于连接孔13上以实现安装支架5固定连接于冷屏1上，同时，安装支架5通过螺栓以实现在冷却片4以及开关骨架201上的固定连接。当安装支架5固定连接于连接孔13上时，第二圆环板2013上远离第一圆环板2012的表面处于放置槽3内且与放置槽3开口端面存在一定距离，以使冷屏
1安装于冷却安装平台上时开关骨架201不会与冷却安装平台接触，以减少失超或励磁所产生的热量传输至冷却安装平台上而影响磁体低温关键部件正常使用的情况发生，以提高磁体使用稳定性。
26.参照图2和图3，在放置槽3的侧壁开设有贯穿冷屏1的固定孔6，冷却片4的侧部一体成型有冷却条7，冷却条7穿过固定孔6以伸出冷屏1内部并用于与外部冷却板连接。当磁体励磁或失超时，超导线圈202所产生的热量能通过冷却条7以传输至冷却板上，以使传递至冷却安装平台的热量少，保证磁体在励磁过程中的稳定性。同时，冷却条7的设置减小了磁体的制冷功率，当超导开关需要打开回到正常态时，可以设计更小的自发热功率以使超导线圈202维持正常态，减少超导开关发热对磁体产生的影响，使得励磁过程更快、更稳定。为了便于冷却条7的使用，在冷却条7的外表面缠绕有若干层绝热反射膜10，以使外部的热分子不易移动至冷却条7上以影响冷却条7的正常使用，绝热反射膜10处于冷却条7上伸出固定孔6开口的一端，且在冷却条7上远离冷屏1的一端不进行设置，以便于冷却条7与外部冷却板进行连接。
27.为了进一步减少外部热分子移动至冷却条7上，在冷屏1表面设置有缺口12，在缺口12上固定安装有与冷却条7相对且能对外部热分子进行阻挡的屏蔽条11，屏蔽条11包括固定部1101和屏蔽部1102，固定部1101抵接于缺口12上以实现屏蔽条11于冷屏1上的初步固定，此时工作人员可通过螺栓以实现将屏蔽条11安装固定于冷屏1上，屏蔽部1102与固定部1101一体成型且屏蔽部1102与冷却条7相对设置，屏蔽部1102远离固定部1101的一端可通过铝膜胶带固定于冷却条7和绝热膜上。当超导开关安装于冷却安装平台上时，向冷却条7靠近的热分子一般由屏蔽条11方向而来，此时热分子能被屏蔽条11所阻挡，以减少冷却条7受外部热分子的影响。
28.本技术实施例一种无液氦干式磁体超导开关的实施原理为：在超导开关安装使用时，磁体励磁过程中超导线圈202产生的热量能通过冷却条7传输至外部冷却板上，以使热量极小作用于安装超导开关的冷却安装平台上，从而使得关键低温部件不会因温度而影响使用，使得磁体在励磁过程中较为稳定；当超导开关处于超导态时，屏蔽条11以及绝热反射膜10能使外部的热辐射和热分子不易作用于超导开关上以影响开关的使用，且当有少量热分子通过绝热反射膜10时，冷屏1能对热辐射和热分子进行阻挡以减少热量移动至冷屏1内部的开关本体2上，以使得开关内部温度较为稳定，以使得超导开关使用时稳定较佳。
29.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。