一种电磁线圈散热系统的制作方法

本发明涉及电磁线圈散热领域，具体涉及一种电磁线圈散热系统。

背景技术：

目前，电磁线圈在通电时会产生磁场，而在产生磁场的同时，也会产生热量，尤其是电磁线圈应用于激光驱动的质子医疗范围中的强磁场重频磁体时，单次通电加载，可产生10t以上强磁场，但是由于电磁线圈电阻的存在，而产生强磁场就需要其强大的电流和密集的绕线，因此电磁线圈在产生强磁场的同时也会产生大量焦耳热，这些热量如果不及时排出，将会使线圈温度升高，增加线圈的电阻，在下一次加载时，会产生更多的热量，降低磁场强度，所以这些热量必须排出。而目前，主要将电磁线圈浸泡在盛有绝缘冷却液的槽内而进行散热，但电磁线圈的散热效果较差，从而远不能满足工业需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电磁线圈散热系统，其通过采用储液槽、电磁线圈、恒压液罐、恒压装置的结合设计，在使用时，可通过恒压液罐向通道供应内置绝缘冷却液，而使电磁线圈可与内置绝缘冷却液进行热交换，而且，通过将电磁线圈设置于储液槽内，在使用时，使得电磁线圈可浸在储液槽内的外置绝缘冷却液中，而使电磁线圈可与外置绝缘冷却液进行热交换，因而，可形成双重散热，能大大提高电磁线圈的散热效果。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种电磁线圈散热系统，包括用于盛放外置绝缘冷却液的储液槽、位于储液槽内并用于浸在所述外置绝缘冷却液中的电磁线圈、恒压液罐、恒压装置；所述电磁线圈设置有通道；所述恒压液罐用于供内置绝缘冷却液存放，并用于向通道供应内置绝缘冷却液；所述恒压装置用于使恒压液罐内部的压强维持恒定。

进一步地，电磁线圈散热系统还包括进液管；通道的其中一端形成为供内置绝缘冷却液朝外流出的出液端,所述进液管包括与所述通道的另一端连通的进液主段、进液支段；所述进液支段的其中一端与进液主段连通，另一端与恒压液罐之间安装有用于选择性地控制该进液支段与恒压液罐连通或隔离的阀门。

进一步地，所述进液管包括若干个进液支段；所述电磁线圈散热系统包括与各进液支段分别一一对应的若干个所述恒压液罐、与各恒压液罐分别一一对应的若干个恒压装置；所述进液支段的其中一端均与该进液主段连通，另一端与对应恒压液罐之间均安装有用于选择性地控制该进液支段与对应恒压液罐连通或隔离的阀门；各恒压装置用于使对应恒压液罐的内部维持在预定压强，各恒压液罐的预定压强相异。

进一步地，所述进液管通过绝缘管连接器与电磁线圈连接；所述绝缘管连接器上设置有连通腔，所述进液主段通过连通腔与通道连通。

进一步地，所述通道的出液端与大气相通，恒压装置用于使恒压液罐内部的压强维持恒定，并高于大气压；所述阀门为第一开关阀。

进一步地，各恒压液罐的上端均设置有贯穿恒压液罐内壁的补液口，该电磁线圈散热系统还包括设有第二开关阀的进液管路，所述进液管路的其中一端与补液口连通。

进一步地，该恒压装置包括安装在恒压液罐上的泄压阀；各恒压液罐的上端均设置有贯穿恒压液罐内壁的进气口，该恒压装置还包括设有第三开关阀的进气管路、气源，所述进气管路的其中一端与进气口连通，另一端与气源连通；所述泄压阀安装在恒压液罐的上端。

进一步地，所述电磁线圈包括导线，所述通道的内壁至少部分由导线壁面形成。

进一步地，所述通道设置在导线上；所述导线外套设有绝缘套。

进一步地，外置绝缘冷却液、内置绝缘冷却液均为液氮、液氢、液氦、液态二氧化碳或者氟利昂。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过采用储液槽、电磁线圈、恒压液罐、恒压装置的结合设计，在使用时，可通过恒压液罐向通道供应内置绝缘冷却液，而使电磁线圈可与内置绝缘冷却液进行热交换，而且，通过将电磁线圈设置于储液槽内，在使用时，使得电磁线圈可浸在储液槽内的外置绝缘冷却液中，而使电磁线圈可与外置绝缘冷却液进行热交换，因而，可形成双重散热，能大大提高电磁线圈的散热效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为电磁线圈的结构示意图；

图3为图2的a处放大图。

图中：10、储液槽；20、电磁线圈；21、通道；30、恒压液罐；31、补液口；32、进气口；40、恒压装置；41、泄压阀；51、进液主段；52、进液支段；53、阀门；61、绝缘管连接器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示的一种电磁线圈散热系统，包括用于盛放外置绝缘冷却液的储液槽10、位于储液槽10内并用于浸在所述外置绝缘冷却液中的电磁线圈20、恒压液罐30、恒压装置40；电磁线圈20设置有通道21；恒压液罐30用于供内置绝缘冷却液存放，并用于向通道21供应内置绝缘冷却液；恒压装置40用于使恒压液罐30内部的压强维持恒定。

在电磁线圈20温度较高时期，通过恒压液罐30向所述通道21供应内置绝缘冷却液，而随着内置绝缘冷却液流经通道21可部分发生汽化，吸走电磁线圈20的热量，同时，还可通过内置绝缘冷却液与电磁线圈20直接接触而进行热交换，因而，可采用相变吸热和直接换热的复合方式实现电磁线圈20的散热；而在电磁线圈20温度较低时期，内置绝缘冷却液汽化现象减少，主要通过内置绝缘冷却液流经通道21，而利用内置绝缘冷却液与电磁线圈20直接接触而进行热交换。因而，本发明通过采用储液槽10、电磁线圈20、恒压液罐30、恒压装置40的结合设计，在使用时，可通过恒压液罐30向通道21供应内置绝缘冷却液，而可利用内置绝缘冷却液与电磁线圈20进行热交换，使得电磁线圈20的热量可传递至内置绝缘冷却液；而且，通过将电磁线圈20设置于储液槽10内，在使用时，使得电磁线圈20可浸在储液槽10内的外置绝缘冷却液中，而可利用外置绝缘冷却液与电磁线圈20进行热交换，使得电磁线圈20的热量可传递至外置绝缘冷却液，因而，可形成双重散热，能大大提高电磁线圈20的散热效果。而通过利用恒压装置40的恒压作用，在内置绝缘冷却液汽化过程中可避免恒压液罐30内部压强过大。

进一步地，电磁线圈散热系统包括进液管；通道21的其中一端形成为供内置绝缘冷却液朝外流出的出液端,所述进液管包括与所述通道21的另一端连通的进液主段51、进液支段52；所述进液支段52的其中一端与进液主段51连通，另一端与恒压液罐30之间安装有用于选择性地控制该进液支段52与恒压液罐30连通或隔离的阀门53，以在阀门53开启时，内置绝缘冷却液流可从恒压液罐30经进液支段52、进液主段51流向通道21，而在阀门53关闭时，进液支段52与恒压液罐30相互隔离，使得内置绝缘冷却液无法流向通道21。

具体的，所述通道21的出液端与大气相通，恒压装置40用于使恒压液罐30内部的压强维持恒定，并高于大气压，使得内置绝缘冷却液可在压差的作用下从恒压液罐30向通道21供应。

进一步地，所述进液管包括若干个进液支段52；电磁线圈散热系统包括与各进液支段52分别一一对应的若干个恒压液罐30、与各恒压液罐30分别一一对应的若干个恒压装置40；各进液支段52的其中一端均与该进液主段51连通，另一端与对应恒压液罐30之间均安装有用于选择性地控制该进液支段52与对应恒压液罐30连通或隔离的阀门53；各恒压装置40用于使对应恒压液罐30的内部维持在预定压强，各恒压液罐30的预定压强相异，即是均不相同，并均高于大气压。当对应阀门53开启时，对应的恒压液罐30与进液支段52连通，而使得内置绝缘冷却液可从相应恒压液罐30经进液支段52、进液主段51进入通道21内。而在实际使用时，可依照从预定压强由低至高的排序方式依次独立开启恒压液罐30对应的阀门53，可形成多级散热，以进一步提高电磁线圈20的散热效果。

而在本实施例中，该恒压液罐30设置为三个，该进液支段52设置为三个，在使用时，依照从预定压强由低至高的排序方式依次独立开启恒压液罐30对应的阀门53，也就是，先开启预定压强最低的恒压液罐30对应的阀门53，此时，内置绝缘冷却液从该恒压液罐30进入电磁线圈20的通道21进行热交换且部分产生汽化形成为气体，使得通道21的压力上升，并将通道21内的内置绝缘冷却液挤压出电磁线圈20，进入外界环境和该恒压液罐30内，此时，该恒压液罐30压力上升，对应的恒压装置40开启泄压维持该恒压液罐30内压强恒定，而在电磁线圈20通道21中的内置绝缘冷却液排出后，压力下降，内置绝缘冷却液在压力作用下再从该恒压液罐30压入电磁线圈20的通道21内，再次汽化，如此往复几次，带走电磁线圈20的热量，而当汽化强度下降后，关闭该恒压液罐30对应的阀门53，使得该进液支段52与对应恒压液罐30相互隔离，以使内置绝缘冷却液无法再从该预定压强最低的恒压液罐30流向通道21；然后开启下一恒压液罐30(也就是预定压强处于中间值的恒压液罐30)对应的阀门53，此时，该恒压液罐30的内置绝缘冷却液以上述方式工作，流经电磁线圈20的通道21进行热交换，并发生汽化，而由于该恒压液罐30的预定压强比上一恒压液罐30的预定压强高，可增强换热，而待没有汽化现象后，关闭该恒压液罐30对应的阀门53，然后开启预定压强最高的恒压液罐30对应的阀门53，该恒压液罐30的内置绝缘冷却液流向电磁线圈20的通道21，快速对流换热降温，从而可形成多级对流相变散热。

其中，阀门53为第一开关阀，例如可采用电磁阀等各种现有的开关阀。

进一步地，进液管通过绝缘管连接器61与电磁线圈20连接；绝缘管连接器61上设置有连通腔，进液主段51通过连通腔与通道21连通。在使用时，内置绝缘冷却液经进液主段51、绝缘管连接器61的连通腔流向通道21。而通过采用上述结构，可方便于连接，并可起到绝缘效果。

进一步地，各恒压液罐30的上端设置有贯穿恒压液罐30内壁的补液口31，该电磁线圈散热系统还包括设有第二开关阀的进液管路，进液管路的其中一端与补液口31连通。在使用时，可开启第二开关阀，以使进液管路处于相通状态，然后往进液管路通入内置绝缘冷却液，从而可通过补液口31往恒压液罐30内补充内置绝缘冷却液，而通过关闭第二开关阀，可使进液管路处于截断状态，阻止介质流通。

进一步地，该恒压装置40包括安装在恒压液罐30上的泄压阀41；在使用时，可通过泄压阀41的泄压，以使恒压液罐30内部的压强维持恒定。各恒压液罐30的上端设置有贯穿恒压液罐30内壁的进气口32，该恒压装置40还包括设有第三开关阀的进气管路、气源，进气管路的其中一端与进气口32连通，另一端与气源连通，以通过开启第三开关阀，使得进气管路处于相通状态，然后可方便于气源的气体经进气管路，并通过进气口32往恒压液罐30补充气体，而通过关闭第二开关阀，可使进气管路处于截断状态，阻止气体流通。

其中，第二开关阀、第三开关阀可采用电磁阀，等各种现有的开关阀。具体的，泄压阀41安装在恒压液罐30的上端。

根据公知常识，电磁线圈20一般包括有导线，而导线一般由铜、铝、或银等导电材料制成，并在电磁线圈20工作时，主要通过导线通电而产生磁场，因而，热量主要集中在导线上。而本用新型的改进点在于将通道21的内壁至少部分由导线壁面形成(如图2、3)，可使内置绝缘冷却液直接与作为电磁线圈20发热部件的导线直接接触冷却，能进一步提高散热效果。

而在本实施例中，通道21设置在导线上，并沿导线的延伸方向延伸，以实现通道21的内壁至少部分由导线壁面形成的同时，并方便于加工制作。具体的，导线外套设有绝缘套，以起到绝缘作用。冷却通道21可设置在导线的中心部位上。

进一步地，外置绝缘冷却液、内置绝缘冷却液均为液氮、液氢、液氦、液态二氧化碳或者氟利昂，以进一步提高散热效果。

具体的，储液槽10呈敞开状，所述通道21的出液端位于储液槽10内，并位于外置绝缘冷却液液面之上，以方便于所述通道21出液端流出的内置绝缘冷却液可回流至储液槽10内。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。