一种超导磁体线圈固化方法与流程

本发明涉及一种磁体线圈固化方法，具体涉及一种提高超导磁体线圈固化质量的方法。

背景技术：

磁共振磁体是磁共振成像系统的基础部件。其主要作用是在整个成像区域产生高度均匀的强磁场。根据磁场强度的高低分为高场和低场磁体。对应的磁共振系统也分为高场系统和低场系统。高场系统图像质量好，扫描时间短还能完成波谱和功能成像等高级功能。因此，高场系统是未来磁共振的主流发展方向。目前，高场磁体全部使用低温超导技术。磁体主要由磁体线圈，低温系统和悬挂系统构成。当磁体线圈的工作温度由低温系统降温到4.2K后，超导线就进入超导状态。电流在其中可以几乎无阻运行。当线圈端头被超导开关闭合后，电流就可长期被封存在磁体线圈中。磁体线圈中承载的电流可在成像区域内产生强大且均匀的磁场。磁体系统中的悬挂系统可保证磁体线圈在梯度线圈的电磁力作用下不发生移动，进而保证成像区内磁场的稳定。

磁体线圈中运行的电流储藏了很多能量，同时，整个磁体线圈又运行在极低的温度下。极小的能量释放都会导致磁体线圈局部温度上升到临界温度以上。一旦一小段超导线退出超导状态，运行电流就会在该区域将势能转化为热能，进而导致失超区域扩大。这时，磁体储存的能量就会快速转化为热能，磁场消失。这就是失超现象。一旦发生失超就要重新进行励磁，经济和时间损失都很大。因此要尽量避免失超发生。

失超现象的发生除去磁体维护不当因素外多数有生产过程中的瑕疵导致。其中磁体线圈固化不良是占比较高也不可修复的一种。磁体线圈承载很大运行电流，在洛伦兹力的作用下，每段超导线都受到很大的侧向力。因此，磁体线圈组装好后要用树脂浸渍和固化。若固化效果不好，超导线在运行过程中可能在侧向洛伦兹力的作用下发生轻微的位移或跳动。而这一动作产生的热量足以使局部超导线被加热到临界温度以上，继而发生连锁式的失超现象。这种质量缺陷会导致磁体不定时的失超，同时，又是不可修复的。因此，磁体线圈的固化是磁体生产过程中非常重要的一环。

技术实现要素：

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种通用性好、操作简单、成本低廉的提高线圈固化后浸渍程度的方法。

为实现上述目的，提供一种超导磁体线圈固化方法，包括以下步骤：

提供一浸渍模具，将磁体线圈放置于浸渍模具内；

提供一交流电源，将交流电源与磁体线圈导通连接；

提供一固化粘结剂，将固化粘结剂填充于浸渍模具中；

启动交流电源，通过交变电流产生洛伦兹力；

控制交流电源致使磁体线圈振动；

待固化粘结剂的流动性减小至设计范围（待补充提供参考数值）时，关闭交流电源；

待固化粘结剂固化后，从浸渍模具中取出磁体线圈。

本发明超导磁体线圈固化方法的有益效果在于，

通过交流电源振动磁体线圈的方式，致使磁体线圈处于轻微振动状态，其间隙反复的扩张与收缩，有助于增加固化粘结剂的流动性进而均匀牢固地附着于磁体线圈上，提高其填充率，以此避免磁体线圈处于游离状态从而导致的失超现象。

优选地，将磁体线圈放置于浸渍模具之前还包括以下步骤：提供一真空腔，将磁体线圈、浸渍模具以及交流电源设置于真空腔内。

优选地，固化粘结剂填充于浸渍模具进而充满于磁体线圈的间隙中。

优选地，通过控制交流电源的电压和频率来致使述磁体线圈振动，在合适的频率下，未固化的固化粘结剂内部更容易达到密度的平衡，避免固化粘结剂在磁体降温的过程中产生内部应力。

优选地，固化粘结剂为液态的树脂。

附图说明

图1为本发明超导磁体线圈的局部截面结构示意图；

图2为本发明超导磁体线圈固化方法处于实施状态的结构示意图；

图3为本发明超导磁体线圈固化后的状态示意图。

具体实施方式

为利于对本发明的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

参照图1，为本发明超导磁体线圈的局部截面结构示意图。参照图2，为本发明超导磁体线圈固化方法处于实施状态的结构示意图。

结合图1和图2所示，图1中超导磁体线圈4的超导线之间具有间隙，本发明提供了一种超导磁体线圈固化方法，包括以下步骤：

提供一真空腔1、一浸渍模具2以及一交流电源3，将浸渍模具2以及交流电源3设置于真空腔1内，交流电源3位于浸渍模具2外。

提供一磁体线圈4，将磁体线圈4放置于上述的浸渍模具2内，将交流电源3与磁体线圈4导通连接。

提供一固化粘结剂5，将固化粘结剂5填充于浸渍模具2中进而充满于磁体线圈4的间隙中。

启动交流电源3，交变电流产生的磁场会与电流产生洛伦兹力。该洛伦兹力的作用方向与将来磁体线圈4正常工作中所受的洛伦兹力方向相同，但幅值处在交变状态。

控制交流电源3的电压和频率致使磁体线圈4内部的超导线将沿着洛伦兹力的作用方向发生轻微的振动，在合适的频率下，致使未固化的固化粘结剂5内部更容易达到密度的平衡。

待固化粘结剂5的流动性减小至设计范围（待补充提供参考数值）时，关闭交流电源3。

参照图3，为本发明超导磁体线圈固化后的状态示意图。如图3所示，待固化粘结剂5固化于间隙后，从浸渍模具2中取出磁体线圈4，以此完成整个固化过程。

其中，优选树脂作为上述的固化粘结剂5。

完成上述实施过程后，应能体现出本发明的以下特点（特别是振动磁体线圈4所能带来的作用）：

一、通过振动导致超导线间的空隙反复扩张与收缩。这种空隙容积的变化将产生空隙内压强的变化。这对浸渍于线圈内部尚未固化的液态树脂将产生辅助的流动动力。有助于提高超导线间树脂的填充率，最终达到整体灌注均匀，密度一致的目的。同时，减少浸渍不满导致的局部树脂空隙，提高磁体可靠性。避免浸渍空隙部位的超导线没有树脂支撑而处于游离状态，可以想象一旦超导线圈进入工作状态，在洛伦兹力的作用下该部位超导线极易发生移动，进而导致磁体失超。

二、在交变电流的驱动下，磁体整体处于轻微振动状态。该振动频率由交变电流的频率决定。在合适的频率下，未固化的液体树脂内部更容易达到密度的平衡。密度均衡的树脂在磁体降温的过程中不易产生内部应力的不均匀。当磁体工作在低温与巨大内应力条件下时，这意味着树脂微裂纹的发生率大大降低。从而避免由于磁体内部树脂开裂触发失超。

三、超导线与树脂形成符合的一体结构物。但热应力等一系列内力作用下超导线可能在树脂材料内发生滑动。这种滑动产生的热量也足以触发磁体失超。磁体浸渍时超导线的振动在树脂中产生轻微的搅动效应，这可大大加强超导线与树脂的表面附着力。为减小将来在低温下发生轴向滑动发生几率起到了积极作用。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。