CN106782997B - 一种超导线圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导线圈及其制造方法，将缠绕好且每匝以及每层超导线之间具有一定缝隙的超导线圈，整体进行浸脂，并使树脂升温固化，从而固定每匝及每层超导线的位置，通过将超导线圈在真空环境下进行浸脂，可以使树脂分布均匀，增加浸脂成功率，每匝超导线之间以及每层超导线之间的距离为超导线缠绕时预设好的距离，距离可控，可以满足磁共振成像对超导线圈基础磁场均匀度的要求。

Description

一种超导线圈及其制造方法

技术领域

本发明涉及电磁领域，特别是涉及一种超导线圈及其制造方法。

背景技术

磁共振成像已经成为现代医学成像的主要手段之一，而其成像质量的好坏在很大程度上取决于超导线圈中心成像区基础磁场的均匀度，因此超导线圈的结构设计及后续装配十分重要。

目前的超导线圈均是将超导线紧密缠绕在线轴上，并形成多层超导线层；各超导线层之间的超导线直接相接触，这种状态的超导线在载流状态下，相互之间会产生一定的排斥力，这种排斥力会使得超导线发生位置的移动，进而改变了超导线的位置和相对分布，从而会影响磁场分布的稳定性，最终会影响检测信息的准确性，因此对磁共振成像超导线圈超导线的固定至关重要。

在现有技术中，超导线圈多采取刷黑胶的方法固定超导线，即每绕一层超导线刷一层黑胶，靠强力固定的方式防止超导线位移，但绕线过程复杂，刷的黑胶厚度不可控制，从而导致超导线之间距离不可控，无法满足磁共振成像对超导线圈基础磁场均匀度的要求。

因此如何解决超导线圈的超导线位置不易固定、距离不可控等问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导线圈及其制造方法，其可以解决超导线位置不易固定、距离不可控等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超导线圈，包括线轴和缠绕在所述线轴上的多层超导线，每层所述超导线之间均匀填充有树脂。

本发明还提供一种超导线圈的制造方法，包括，

S1:将超导线圈在真空环境中进行浸脂；

S2:浸脂完毕后，将所述超导线圈置于常压中并加热所述超导线圈使树脂固化；

S3:固化完毕后，自然冷却所述超导线圈。

优选地，在对所述超导线圈浸脂时，当浸脂至所述超导线圈的预设位置处时，静置30-90min。

优选地，“将超导线圈在真空环境中进行浸脂”具体包括，

S11：将超导线圈安装在用于灌装树脂的密封抱箍内；

S12：将所述抱箍安装在干燥炉内；

S13：通过真空泵对所述干燥炉抽真空；

S14：将所述抱箍与搅拌均匀的树脂材料连通进行灌脂。

优选地，“通过真空泵对所述干燥炉抽真空”具体包括，

将所述干燥炉内真空度抽至≤1.0×10^-2mbar后进行检漏；

检漏完成后进行第一次氮气置换，置换至常压后静置预设时间；

开启所述真空泵开始第二次抽真空，真空度达到≤1.0×10^-2mbar后开始第二次氮气置换；

重复上述操作，直至所述干燥炉内放气率≤0.1×10^-3mbar·l/min。

优选地，在“通过真空泵对所述干燥炉抽真空”之前还包括，

在所述干燥炉内加热超导线圈温度达到50-70℃。

优选地，“将所述抱箍与搅拌均匀的树脂材料连通进行灌脂”具体包括，

将树脂材料的主剂、硬化剂和加速剂混合倒入搅拌罐中搅拌均匀；

将所述搅拌罐与所述干燥炉连接，并将所述搅拌罐的出口与所述抱箍的入口通过管路连通，打开管路上的真空球阀对所述超导线圈进行灌树脂。

优选地，在“将超导线圈安装在用于灌装树脂的密封抱箍内”之前还包括，

在所述抱箍的内表面和槽口内表面均匀涂抹脱模剂。

优选地，“加热所述超导线圈使树脂固化”具体包括，

将所述超导线圈放置在干燥炉内加热；

在所述干燥炉温度由70℃上升至110℃过程中，每升温10℃即保温1.5h，在所述干燥炉温度由110℃上升至125℃后保温5h，在所述干燥炉温度由125℃上升至135℃后保温10h。

优选地，在自然冷却所述超导线圈时，当所述超导线圈的温度降至与环境温度相差小于20℃时，将其从所述干燥炉中取出。

本发明提供的超导线圈及其制造方法，将缠绕好且每匝以及每层超导线之间具有一定缝隙的超导线圈，整体进行浸脂，并使树脂升温固化，从而固定每匝及每层超导线的位置，通过将超导线圈在真空环境下进行浸脂，可以使树脂分布均匀，增加浸脂成功率，每匝超导线之间以及每层超导线之间的距离为超导线缠绕时预设好的距离，距离可控，可以满足磁共振成像对超导线圈基础磁场均匀度的要求。

附图说明

图1为本发明所提供的超导线圈的制造方法的一种具体实施方式的流程图；

图2为本发明所提供的超导线圈的制造方法的另一种具体实施方式的流程图；

图3为本发明所提供的超导线圈的制造装置的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种超导线圈及其制造方法，其可以解决超导线位置不易固定、距离不可控等问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的超导线圈的制造方法的一种具体实施方式的流程图；图2为本发明所提供的超导线圈的制造方法的另一种具体实施方式的流程图；图3为本发明所提供的超导线圈的制造装置的一种具体实施方式的结构示意图。

本发明具体实施方式提供了一种超导线圈，包括线轴和缠绕在线轴上的多层超导线，每层超导线之间均匀填充有树脂。

除了上述超导线圈，本发明具体实施方式还提供一种上述超导线圈的制造方法，具体包括，

S1:将超导线圈1在真空环境中进行浸脂。

在对超导线圈1浸脂时，当浸脂至超导线圈1的预设位置处时，优选静置一段时间，以使树脂有充分时间渗入超导线圈1内部；具体地，预设位置优选为超导线圈1的1/4处、3/4处和4/4处，浸脂时静置的时间优选为60min，可以达到较好的浸脂效果。当然，预设位置也可以为超导线圈1的1/3处、2/3处等其他位置，浸脂时静置的时间也可以根据超导线圈1浸脂要求在30min至90min的范围内来自行调整，均在本发明的保护范围之内。

在本发明的具体实施方式所提供的制造方法中，可以有多种方法实现超导线圈1在真空环境中的浸脂，具体地，“将超导线圈1在真空环境中进行浸脂”可以为，

S11：将超导线圈1安装在用于灌装树脂的密封抱箍2内。

密封抱箍2用于固定超导线圈1，且密封抱箍2为灌脂容器，可以减小树脂用量；为了方便浸脂后将超导线圈1从抱箍2内拆出，并方便抱箍2的清洗，可以在抱箍2的内表面和槽口内表面均匀涂抹脱模剂后，再将超导线圈1安装在抱箍2内。

在将超导线圈1安装在抱箍2内时，可以在超导线圈1两边线槽的棱边上，以及抱箍2上下两部分的接缝处设置密封条密封，以保证抱箍2的密封性，有效防止灌装树脂时，树脂从连接接缝处溢出；密封条具体可以选用泡沫密封条，泡沫密封条具有一定弹性，易压缩。

在超导线圈1安装好后，可以检查密封条压紧程度是否均匀，还可以在抱箍2内充压，并用肥皂水对将抱箍2进行检漏，如有漏气将会有气泡产生，简单方便。

S12：将抱箍2安装在干燥炉3内。

S13：通过真空泵4对干燥炉3抽真空。

将抱箍2安装在干燥炉3内，并通过真空泵4对干燥炉3抽真空，可以方便真空环境的实现。

“通过真空泵4对干燥炉3抽真空”具体可以包括，

将干燥炉3内真空度空度抽至≤1.0×10^-2mbar后进行检漏；检漏完成后进行第一次氮气置换，置换至常压后静置预设时间；开启真空泵4开始第二次抽真空，真空度达到≤1.0×10^-2mbar后开始第二次氮气置换；重复上述操作，直至所述干燥炉3内放气率≤0.1×10^-3mbar·l/min。

通过氮气置换，充分排出空气，更容易实现真空环境；在置换氮气后静置预设时间，能够有效提升抽真空的效率，预设时间具体可以为3h，也可以为30min至5h内的其他数值，本申请对预设时间的具体取值不作限制，可以根据干燥炉3的体积等来自行调整，均在本发明的保护范围之内。

当干燥炉3内放气率≤0.1×10^-3mbar·l/min即可达到超导线圈1的浸脂要求，此时停止氮气置换，将干燥炉3内再次抽真空即可进行后续操作。

另外，在通过真空泵4对干燥炉3第一次抽真空之前，可以先对放入干燥炉3内的超导线圈1进行加热，加热温度可以在50℃至70℃范围内调整，具体可以为60℃，使干燥炉3内的空气受热膨胀，可以更容易达到所需真空度。

S14：将抱箍2与搅拌均匀的树脂材料连通进行灌脂。

具体地，可以将树脂材料的主剂、硬化剂和加速剂混合倒入搅拌罐5中搅拌均匀；并将搅拌罐5与所述干燥炉3连接，同时将搅拌罐5的出口与抱箍2的入口通过管路6连通，再打开管路6上的真空球阀7对超导线圈1进行灌树脂。

为了便于树脂材料的主剂、硬化剂和加速剂混合均匀，可以将搅拌罐5放入烘箱内预热一段时间，预热温度可以60℃，预热时间可以为4h；

另外，在将树脂材料搅拌均匀后，还可以对搅拌罐5抽真空，其真空度可以为4×10^-1mbar至6.5×10^-1mbar，并肉眼观察树脂材料中无气泡即可，防止在搅拌过程中空气混入树脂材料。

进一步地，为方便灌脂操作，可以将搅拌罐5竖直设在干燥炉3的上方，并使搅拌罐5的出口冲下，当真空球阀7打开时，搅拌罐5中的树脂材料在重力作用下将沿着管路6流入抱箍2内，对抱箍2内的超导线圈1进行浸脂；另外，在对超导线圈1浸脂的过程中，当需要静置时，关闭管路6上的真空球阀7即可，简单方便。

S2:浸脂完毕后，将超导线圈1置于常压中并加热超导线圈1使树脂固化。

在本发明的具体实施方式所提供的制造方法中，浸脂完毕后，为使树脂固化，实现超导线圈1上超导线位置的固定，对超导线圈1进行加热，使树脂高温固化。

为使浸入超导线圈1内的树脂固化均匀，在加热超导线圈1使树脂升温固化的过程中，加热温度每升高预设数值，则要保温一定时间；具体地，根据实验可知，在加热温度由70℃升至110℃过程中，每升温10℃保温1.5h左右，在加热温度由110℃升至125℃后保温5h左右，在加热温度由125℃升至135℃后保温10h左右，可达到最好的固化效果

由于超导线圈1放在干燥炉3内浸脂，具体地，可以直接将超导线圈1在干燥炉3内加热以使树脂固化；在浸脂完毕后，可以先打开干燥炉3的角阀通大气，使干燥炉3与外界连通，实现常压，然后干燥炉3升温。

S3:固化完毕后，自然冷却超导线圈1。

在本发明的具体实施方式所提供的制造方法中，固化完毕后，停止加热后超导线圈1自然冷却，为防止超导线圈1上的树脂开裂，当超导线圈1的温度降至其与环境温度相差小于20℃时，再将其从干燥炉3中取出。

将超导线圈1取出后，拆卸抱箍2，清理掉超导线圈1表面的大块树脂，即制造出满足使用需求的超导线圈1。

本发明的具体实施方式提供的超导线圈的制造方法，缠绕好的超导线圈1，其每匝超导线之间以及每层超导线之间具有一定的缝隙，将该超导线圈1整体浸脂，并使树脂升温固化，从而固定每匝及每层超导线的位置，通过将超导线圈1在真空环境下进行浸脂，可以使树脂分布均匀，增加浸脂成功率，每匝超导线之间以及每层超导线之间的距离为超导线缠绕时预设好的距离，距离可控，可以满足磁共振成像对超导线圈1基础磁场均匀度的要求。

以上对本发明所提供的超导线圈及其制造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超导线圈的制造方法，其特征在于，包括，

S1:将超导线圈在真空环境中进行浸脂；

S2:浸脂完毕后，将所述超导线圈置于常压中并加热使树脂固化；

S3:固化完毕后，自然冷却所述超导线圈；

所述将超导线圈在真空环境中进行浸脂包括，

S11：将用于灌装树脂的密封抱箍安装在超导线圈上；

S12：将所述超导线圈放置在干燥炉内；

S13：通过真空泵对所述干燥炉抽真空；

S14：将所述抱箍与搅拌均匀的树脂材料连通进行灌脂；

所述通过真空泵对所述干燥炉抽真空包括，

将所述干燥炉内真空度抽至≤1.0×10^-2mbar后进行检漏；

检漏完成后进行第一次氮气置换，置换至常压后静置预设时间；

开启所述真空泵开始第二次抽真空，真空度达到≤1.0×10^-2mbar后开始第二次氮气置换；

重复上述操作，直至所述干燥炉内放气率≤0.1×10^-3mbar·l/min。

2.根据权利要求1所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，在对所述超导线圈浸脂时，当浸脂至所述超导线圈的预设位置处时，静置30-90min。

3.根据权利要求1所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，在“通过真空泵对所述干燥炉抽真空”之前还包括，

开启所述干燥炉的加热功能，使所述超导线圈温度达到50-70℃。

4.根据权利要求3所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，“将所述抱箍与搅拌均匀的树脂材料连通进行灌脂”具体包括，

将树脂材料的主剂、硬化剂和加速剂混合倒入搅拌罐中搅拌均匀；

将所述搅拌罐与所述干燥炉连接，并将所述搅拌罐的出口与所述抱箍的入口通过管路连通，打开管路上的真空球阀对所述超导线圈进行灌树脂。

5.根据权利要求4所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，在“将用于灌装树脂的密封抱箍安装在超导线圈上”之前还包括，

在所述抱箍的内表面和槽口内表面均匀涂抹脱模剂。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，“加热使树脂固化”具体包括，

将所述超导线圈放置在干燥炉内加热；

在所述干燥炉温度由70℃上升至110℃过程中，每升温10℃即保温1.5h，在所述干燥炉温度由110℃上升至125℃后保温5h，在所述干燥炉温度由125℃上升至135℃后保温10h。

7.根据权利要求6所述的超导线圈的制造方法，其特征在于，在自然冷却所述超导线圈时，当所述超导线圈的温度降至与环境温度相差小于20℃时，将其从所述干燥炉中取出。