CN108231372A - 电磁线圈散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电磁线圈散热系统，包括电磁线圈、驱动泵、第一管路、第二管路、冷却介质储罐、喷淋装置；所述电磁线圈上设置有通道；第一管路的其中一端与冷却介质储罐连通，第一管路的另一端与通道的其中一端连通；所述通道的另一端与第二管路的其中一端连通，第二管路的另一端与驱动泵的输出端连通，该冷却介质储罐与所述驱动泵的输入端连通；所述冷却介质储罐上还连通有供绝缘冷却介质流入的冷却介质进入管，该冷却介质进入管设置有开关阀；所述第二管路至少有一段形成为散热段，所述喷淋装置用于向散热段喷淋冷却液以通过冷却液对流经散热段的绝缘冷却介质进行冷却。本发明可提高电磁线圈的散热效果。

Description

电磁线圈散热系统

技术领域

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冷却液的槽内进行冷却散热，但电磁线圈的散热效率较低，从而远不能满足工业需求。

发明内容

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，其通过采用电磁线圈、驱动泵、第一管路、第二管路、冷却介质储罐、喷淋装置的结合设计，使得绝缘冷却介质可流经通道与电磁线圈直接接触换热，可提高电磁线圈的散热效率。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

电磁线圈散热系统，包括电磁线圈、驱动泵、第一管路、第二管路、冷却介质储罐、喷淋装置；所述电磁线圈上设置有通道；第一管路的其中一端与冷却介质储罐连通，第一管路的另一端与通道的其中一端连通；所述通道的另一端与第二管路的其中一端连通，第二管路的另一端与驱动泵的输出端连通，该冷却介质储罐与所述驱动泵的输入端连通；所述冷却介质储罐上还连通有供绝缘冷却介质流入的冷却介质进入管，该冷却介质进入管设置有开关阀；所述第二管路至少有一段形成为散热段，所述喷淋装置用于向散热段喷淋冷却液以通过冷却液对流经散热段的绝缘冷却介质进行冷却。

进一步地，该散热段的外表面上排布有多个散热翅片；所述散热段外还包裹有外壳，且外壳设置有朝向于喷淋装置的开口。

进一步地，所述第一管路包括第一管道、第一绝缘管道连接器；第一管道通过第一绝缘管道连接器与电磁线圈连接，所述第一绝缘管道连接器设有第一连通腔，所述第一管道的其中一端与冷却介质储罐连通，另一端通过第一连通腔与通道连通；所述第二管路包括第二管道、第二绝缘管道连接器；所述第二管道通过第二绝缘管道连接器与电磁线圈连接，所述第二绝缘管道连接器设有第二连通腔，所述第二管道的其中一端通过第二连通腔与通道连通，第二管道的另一端与驱动泵的输出端连通。

进一步地，所述喷淋装置包括主管道、沿着主管道长度方向依次排列在主管道上并均与主管道连通的喷嘴。

进一步地，所述喷淋装置还包括冷却液进入管，所述冷却液进入管的其中一端与主管道连通，另一端形成为用于供冷却液进入的进液端，所述冷却液进入管上设置有调节阀；所述冷却液进入管的进液端用于与外界的冷却液供给装置连通。

进一步地，所述第一管路的其中一端从冷却介质储罐的上端伸入，并与冷却介质储罐连通；所述驱动泵的输入端与冷却介质储罐的底端连通；所述冷却介质储罐的上端连通有所述冷却介质进入管。

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。

进一步地，所述导线外套设有绝缘套。

进一步地，绝缘冷却介质为酒精或者液态二氟一氯甲烷，所述冷却液为液氮、液氢、或者液氦。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过采用电磁线圈、驱动泵、第一管路、第二管路、冷却介质储罐、喷淋装置的结合设计，使得绝缘冷却介质可在冷却介质储罐、第二管路、电磁线圈的通道、第一管路内流动，从而可利用流动的绝缘冷却介质在流经通道时快速带走电磁线圈的热量，可提高电磁线圈的散热效率，而携带着电磁线圈热量的绝缘冷却介质在流经第二管路时，通过喷淋装置喷淋冷却液冷却后，再进入电磁线圈的通道内可继续与电磁线圈接触换热，以实现电磁线圈的持续快速散热。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为喷淋装置的结构示意图；

图3为电磁线圈的结构示意图；

图4为图3的A处放大图。

图中：10、驱动泵；20、电磁线圈；21、通道；30、第一管路；31、第一管道；32、第一绝缘管道连接器；40、第二管路；41、散热翅片；42、外壳；43、第二管道；44、第二绝缘管道连接器；50、冷却介质储罐；60、喷淋装置；61、主管道；62、喷嘴；63、冷却液进入管；64、调节阀；65、温度传感器；71、冷却介质进入管；72、开关阀。

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1-2所示的一种电磁线圈散热系统，包括电磁线圈20、驱动泵10、第一管路30、第二管路40、冷却介质储罐50、喷淋装置60；所述电磁线圈20上设置有通道21；第一管路30的其中一端与冷却介质储罐50连通，第一管路30的另一端与通道21的其中一端连通；所述通道21的另一端与第二管路40的其中一端连通，第二管路40的另一端与驱动泵10的输出端连通，该冷却介质储罐50与所述驱动泵10的输入端连通；所述冷却介质储罐50上还连通有供绝缘冷却介质流入的冷却介质进入管71，该冷却介质进入管71设置有开关阀72；所述第二管路40至少有一段形成为散热段，所述喷淋装置60用于向散热段喷淋冷却液以通过冷却液对流经散热段的绝缘冷却介质进行冷却。

在使用时，先开启开关阀72，然后往冷却介质进入管71内通入绝缘冷却介质，使得冷却介质储罐50、第二管路40、电磁线圈20的通道21、第一管路30内流入有绝缘冷却介质，而通过开启驱动泵10，使得绝缘冷却介质可在驱动泵10的驱使作用下前进，而在绝缘冷却介质的前进过程中，可不断流入通道21内而与电磁线圈20直接接触换热，而携带着电磁线圈20热量的绝缘冷却介质流动至第二管路40的散热段时，而通过利用喷淋装置60向着第二管路40的散热段喷淋冷却液，使得绝缘冷却介质可在散热段经冷却液冷却后降温，再重新流入电磁线圈20而与电磁线圈20直接接触换热，如此不断循环可实现电磁线圈20的持续快速散热。而本发明通过采用冷却介质储罐50，可回收各管路内产生的气体，还可储存一部分绝缘冷却介质，防止各管路内温度波动过大，影响电磁线圈20的散热效果。

进一步地，该散热段的外表面上排布有多个散热翅片41。而通过在散热段的外表面上排布有多个散热翅片41，还可增加与冷却液的接触面积，提高冷却液利用率，从而可提高散热效率。

具体的，所述散热段外还包裹有外壳42，且外壳42设置有朝向于喷淋装置60的开口。而通过利用外壳42，还可起到保温作用，防止环境漏热过多。

进一步地，所述第一管路30包括第一管道31、第一绝缘管道连接器32；第一管道31通过第一绝缘管道连接器32与电磁线圈20连接，所述第一绝缘管道连接器32设有第一连通腔，所述第一管道31的其中一端与冷却介质储罐50连通，另一端通过第一连通腔与通道21连通。而通过采用上述结构，可方便于安装连接。

所述第二管路40包括第二管道43、第二绝缘管道连接器44；所述第二管道43通过第二绝缘管道连接器44与电磁线圈20连接，所述第二绝缘管道连接器44设有第二连通腔，所述第二管道43的其中一端通过第二连通腔与通道21连通，第二管道43的另一端与驱动泵10的输出端连通。而通过采用上述结构，可方便于安装连接。具体的，所述散热段形成在第二管道43上。

进一步地，绝缘冷却介质为酒精或者液态二氟一氯甲烷(R22)，所述冷却液为液氮、液氢、或者液氦。而将所述冷却液采用液氮为本发明的最优方案，可确保冷却效果的同时，并可降低成本，确保安全性。

进一步地，所述喷淋装置60包括主管道61、沿着主管道61长度方向依次排列在主管道61上并均与主管道61连通的喷嘴62。而在使用时，冷却液经主管道61，并通过各喷嘴62喷向第二管路40上，从而使得利用液氮的汽化潜热，将流经散热段的绝缘冷却介质进行冷却。而通过将喷淋装置60采用上述结构，可使结构较为简单，降低制作成本。

具体的，所述喷淋装置60还包括冷却液进入管63，所述冷却液进入管63的其中一端与主管道61连通，另一端形成为用于供冷却液进入的进液端，所述冷却液进入管63上设置有调节阀64，以可控制冷却液的流量。而在工作时，冷却液可经冷却液进入管63流入主管道61内，然后经各喷嘴62喷向第二管路40。具体的，所述冷却液进入管63的进液端用于与外界的冷却液供给装置连通。

所述散热段远离驱动泵10的一端设置有温度传感器65，该电磁线圈散热系统还包括控制装置，所述温度传感器65用于检测绝缘冷却介质的温度，并向控制装置发送温度信号；所述控制装置用于根据温度传感器65的温度信号，控制调节阀64的开度，从而可根据绝缘冷却介质的温度，通过控制调节阀64的开度，以调节喷淋装置60的冷却液的喷淋量，以此来保证绝缘冷却介质温度保持在一定范围值内，从而可保证电磁磁体散热效果。

具体的，所述第一管路30的其中一端从冷却介质储罐50的上端伸入，并与冷却介质储罐50连通；所述驱动泵10的输入端与冷却介质储罐50的底端连通；所述冷却介质储罐50的上端连通有所述冷却介质进入管71。

根据公知常识，电磁线圈20一般包括有导线，且导线由铜、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。而本发明的改进点在于将所述通道21的内壁至少部分由导线壁面形成(如图3、4所述)，可使内置绝缘冷却介质直接与作为电磁线圈20主要发热元件的导线直接接触散热，能进一步提高散热效果。

而在本实施例中，所述通道21设置在导线上，以实现通道21的内壁至少部分由导线壁面直接形成。而通过采用上述结构，可实现所述通道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，所述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。

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。

Claims (10)

1.电磁线圈散热系统，其特征在于：包括电磁线圈、驱动泵、第一管路、第二管路、冷却介质储罐、喷淋装置；所述电磁线圈上设置有通道；第一管路的其中一端与冷却介质储罐连通，第一管路的另一端与通道的其中一端连通；所述通道的另一端与第二管路的其中一端连通，第二管路的另一端与驱动泵的输出端连通，该冷却介质储罐与所述驱动泵的输入端连通；所述冷却介质储罐上还连通有供绝缘冷却介质流入的冷却介质进入管，该冷却介质进入管设置有开关阀；所述第二管路至少有一段形成为散热段，所述喷淋装置用于向散热段喷淋冷却液以通过冷却液对流经散热段的绝缘冷却介质进行冷却。

2.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：该散热段的外表面上排布有多个散热翅片；所述散热段外还包裹有外壳，且外壳设置有朝向于喷淋装置的开口。

3.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述第一管路包括第一管道、第一绝缘管道连接器；第一管道通过第一绝缘管道连接器与电磁线圈连接，所述第一绝缘管道连接器设有第一连通腔，所述第一管道的其中一端与冷却介质储罐连通，另一端通过第一连通腔与通道连通；所述第二管路包括第二管道、第二绝缘管道连接器；所述第二管道通过第二绝缘管道连接器与电磁线圈连接，所述第二绝缘管道连接器设有第二连通腔，所述第二管道的其中一端通过第二连通腔与通道连通，第二管道的另一端与驱动泵的输出端连通；所述散热段形成在第二管道上。

4.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述喷淋装置包括主管道、沿着主管道长度方向依次排列在主管道上并均与主管道连通的喷嘴。

5.如权利要求4所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述喷淋装置还包括冷却液进入管，所述冷却液进入管的其中一端与主管道连通，另一端形成为用于供冷却液进入的进液端，所述冷却液进入管上设置有调节阀；所述冷却液进入管的进液端用于与外界的冷却液供给装置连通。

6.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述第一管路的其中一端从冷却介质储罐的上端伸入，并与冷却介质储罐连通；所述驱动泵的输入端与冷却介质储罐的底端连通；所述冷却介质储罐的上端连通有所述冷却介质进入管。

7.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：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。

8.如权利要求7所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述通道设置在导线上。

9.如权利要求7或8所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：所述导线外套设有绝缘套。

10.如权利要求1所述的电磁线圈散热系统，其特征在于：绝缘冷却介质为酒精或者液态二氟一氯甲烷，所述冷却液为液氮、液氢、或者液氦。