CN110111968A - 超导磁体的电流引线构造及其制造方法以及磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超导磁体的电流引线构造及其制造方法以及磁共振设备，其中包括：一正极管，用于与超导磁体的正极端连接；一转接件，由绝缘且导热的材料制成，并设置于所述正极管的外表面；一负极管，用于与超导磁体的负极端连接，所述负极管具有中空筒体，且所述正极管及所述转接件插入所述筒体；一冷却件，沿所述负极管的径向设置，并借由所述转接件连接所述负极管与所述正极管，在所述转接件的与所述正极管接触的面和与所述冷却件接触的面上分别设置有金属涂层，且利用该金属涂层将所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间分别焊接成一体。

Description

超导磁体的电流引线构造及其制造方法以及磁共振设备

技术领域

本发明涉及一种超导磁体的电流引线构造及其制造方法以及磁共振设备。

背景技术

目前，在现有的磁共振成像系统的磁体中，需要设置向磁体内的超导线圈供给电力的电流引线以及向磁体外排出失超气体的排气通道。电流引线包括负极管和在负极管内设置的正极管。为了将正极管冷却至预定的温度，需要将正极管与一连接于制冷机的冷却件连接。

在正极管与冷却件的连接中，通常首先利用氧化铝对不锈钢管的正极管中与冷却件接触的部分进行等离子喷涂。然后，在已利用氧化铝进行了喷涂的区域中的至少一部分内，利用铜对正极管进行等离子喷涂。因此，至少在正极管中预定与冷却件接触的区域内形成包括涂覆有氧化铝电绝缘层的不锈钢管，该氧化铝层上进而涂覆铜涂层。从而利用该氧化铝层和铜涂层在正极管上形成了绝缘导热构造。

此外，还需要预先将冷却件与负极管通过真空钎焊连接起来而形成一组件，进而，将上述组件中的冷却件滑动到正极管中形成有上述绝缘导热构造的位置，随后，至少在适当区域内添加焊料例如锡并对冷却件和正极管进行充分的加热，以允许这二者之间接缝的软钎焊。由此，冷却件软钎焊在正极管上的铜涂层上。最后，利用硬钎焊例如焊料银在正极管的两端焊接连接用于连接引线的端子。

但是在上述方法中，等离子喷涂工艺很难实施并且成本高。此外，在上述方法中需要利用真空钎焊、软钎焊及硬钎焊这三种不同方式并分成三次进行焊接，工艺复杂，并且必须将待连接的部件加热到焊料的熔点以上，这是一个费时的步骤，并且需要适当的工艺设备。此外，在涂敷焊料之前，必须涂敷焊剂，以清洁并准备好正极管和热连接件的表面。通常用水洗掉焊剂所留下的任何残留物，这会弄湿氧化铝层，因此必须随后进行仔细干燥。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构并高效地实现的电流引线构造、制造方法及具备其的磁共振设备。

本发明的一实施例提供一种超导磁体的电流引线构造，其包括：一正极管，用于与超导磁体的正极端连接；一转接件，由绝缘且导热的材料制成，并设置于所述正极管的外表面；一负极管，用于与超导磁体的负极端连接，所述负极管具有中空筒体，且所述正极管及所述转接件插入所述筒体；一冷却件，沿所述负极管的径向设置，并借由所述转接件连接所述负极管与所述正极管，在所述转接件的与所述正极管接触的面和与所述冷却件接触的面上分别设置有金属涂层，且利用该金属涂层将所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间分别焊接成一体。

在上述电流引线构造中，优选所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间利用同一焊接方法同时进行第一焊接连接。

在上述电流引线构造中，优选所述负极管与所述冷却件之间进行第二焊接连接，且所述第二焊接连接与所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

在上述电流引线构造中，优选所述正极管还设有用于与所述超导磁体的正极端连接的第一端子和与外部电源连接的第二端子，所述第一端子、第二端子与所述正极管之间进行第三焊接连接，且所述第三焊接连接与所述第二焊接连接及所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

在上述电流引线构造中，优选所述转接件形成为能够环绕正极管外表面的环状，且在周向上具有一狭缝。

在上述电流引线构造中，优选所述焊接方法为真空钎焊。

本发明的另一实施例提供一种超导磁体的电流引线构造的制造方法，其包括：在正极管的外周安装转接件的工序，其中，所述转接件由绝缘且导热的材料制成，并设置于所述正极管的外表面，且在所述转接件的与所述正极管接触的内表面设置有金属涂层；在所述转接件的外周面安装冷却件的工序，其中所述转接件与所述冷却件接触的外表面上设置有金属涂层；将负极管与所述冷却件连接的工序；在所述转接件的与所述正极管接触的金属涂层和与所述冷却件接触的金属涂层上分别涂敷焊料，并将所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间分别焊接成一体。

在上述超导磁体的电流引线构造中，优选所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间利用同一焊接方法同时进行第一焊接连接。

在上述超导磁体的电流引线构造中，优选所述负极管与所述冷却件之间进行第二焊接连接，且所述第二焊接连接与所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

在上述超导磁体的电流引线构造中，优选所述正极管还设有用于与所述超导磁体的正极端连接的第一端子和与外部电源连接的第二端子，所述第一端子、第二端子与所述正极管之间进行第三焊接连接，且所述第三焊接连接与所述第二焊接连接及所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

本发明还提供一种磁共振设备，其包括上述任一项所述的超导磁体的电流引线构造。

根据本实施例的电流引线构造，由于利用转接件，且在该转接件的与正极管接触的内表面和与冷却件接触的外表面上分别设置有金属涂层，因此能够利用该金属涂层将转接件和正极管之间、及转接件和冷却件之间分别焊接成一体，从而不需要以往那样在正极管的表面进行等离子喷涂陶瓷材料，进而在陶瓷材料上喷涂金属镀层的工艺，能够以简单的构造高效地进行正极管与冷却件的组装。

此外，在上述构造中，转接件和正极管之间、及转接件和冷却件之间的第一焊接连接能够同时进行，且负极管与冷却件之间的第二焊接连接及第一端子、第二端子与正极管之间的第三焊接连接也能够通过同一种焊接方法与第一焊接连接同时进行，因此，不需要以往那样需要利用三种不同的焊接方法(真空钎焊、软钎焊和硬钎焊)分别进行焊接，因此，能够高效地组装本发明涉及的电流引线构造。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是表示用于保持磁共振成像系统磁性线圈的低温真空容器。

图2是表示本实施例的电流引线构造的具体结构的说明图。

图3是表示本发明涉及的转接件的结构说明图。

图4是表示本发明涉及的电流引线构造的制造方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1例示了用于保持核磁共振成像系统磁性线圈的低温真空容器1。致冷剂容器10容纳液态致冷剂，例如液氦。在致冷剂容器10外设置有热屏蔽层20内，利用该热屏蔽层20减小致冷剂容器10的传导或对流，减小从环境温度传导至致冷剂的热量。进而，在热屏蔽层的外侧设置有真空腔30。此外，在低温容器的上部设置有允许从外部进入致冷剂容器10内的转塔。该转塔用于提供电流引线及其它容纳在致冷剂容器内的超导线圈接线的入口，并且提供了沸腾挥发出的气态致冷剂的逸出路径，具体来说，为了将电流引入到电磁线圈中，在转塔内设置有排气和电流引线构造40。

下面，根据图2及图3对本实施例的排气和电流引线构造40的具体结构进行详细说明。

图2示出了本实施例的电流引线构造40的具体结构。如图2所示，电流引线构造40包括：一正极管41，用于与超导磁体的正极端(未图示)连接；一转接件44，由绝缘且导热的材料制成，并设置于正极管41的外表面；一负极管42，用于与超导磁体的负极端(未图示)连接，负极管42形成为中空筒体421，且正极管41及转接件44插入筒体421；一冷却件43，沿负极管的径向设置，并借由转接件44连接负极管42与正极管41，在转接件44的与正极管接触的面和与冷却件接触的面上分别设置有金属涂层442(参见图3)，且利用该金属涂层442将转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件44之间分别焊接成一体。

具体来说，正极管41通常为通入致冷剂容器10内的薄壁不锈钢导电管，且在正极管41的靠近致冷剂容器10侧的端部设置有第一端子411及引线(未图示)，并利用引线将正极管41连接到设备例如用于磁体的超导线圈(未示出)上。此外，在正极管41靠近真空腔30的端部设有第二端子412以及另一引线(未图示)，并利用该另一引线连接到磁体的外部电流源上，从而将电流引入到磁体的超导线圈中。

此外，由于电流回路一般要穿过低温真空容器，因此正极管41必须与其它导电部件绝缘。在本实施例中，正极管41设置于负极管42内，且正极管41的筒状外周面与负极管42的内周面在径向上离开间隔地对置。负极管42可以是不锈钢制，沿着轴向分为上下两段地连接于冷却件43。冷却件43通常由铜构成，通常冷却件43连接到制冷机(未图示)并由制冷机冷却到大约50K的温度。冷却件43连接负极管42和设置在正极管41外周面的转接件44，进而将正极管41冷却到约50K的温度。

图3示出了转接件44的结构。如图3所示，转接件44呈大致环状，包括由陶瓷材料制成的主体441和金属涂层442。金属涂层442可以由Ni或Cu形成，至少形成在转接件44的内表面中与正极管41接触的位置以及外表面中与冷却件43接触的位置。此外，由于陶瓷材料与金属在进行焊接时受热的膨胀率不同，因此，为了避免陶瓷材料在焊接时发生破裂，在转接件44的周向上形成有一狭缝443。

在本实施例中，转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件43之间利用同一焊接方法例如真空钎焊同时进行焊接连接(第一焊接连接)。

此外，负极管42与冷却件43之间也需要进行焊接连接(第二焊接连接)，在本实施例中，该第二焊接连接与第一焊接连接利用与上述焊接方法相同的真空钎焊同时进行。

进而，第一端子411、第二端子412与正极管41之间同样进行焊接连接(第三焊接连接)，且该第三焊接连接与上述第二焊接连接及第一焊接连接利用与上述焊接方法相同的真空钎焊同时进行。

根据本实施例的电流引线构造40中，由于利用转接件44，且在该转接件44的与正极管41接触的面和与冷却件43接触的面上分别设置有金属涂层442，因此能够利用该金属涂层442将转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件44之间分别焊接成一体，从而不需要以往那样在正极管的表面进行等离子喷涂陶瓷材料，进而在陶瓷材料上喷涂金属镀层的工艺，能够以简单的构造高效地进行正极管41与冷却件43的连接。

此外，在上述构造中，转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件44之间的第一焊接连接能够同时进行，且负极管42与冷却件43之间的第二焊接连接及第一端子411、第二端子412与正极管41之间的第三焊接连接也能够通过同一种焊接方法与第一焊接连接同时进行，因此，不需要以往那样需要利用三种不同的焊接方法(真空钎焊、软钎焊和硬钎焊)分别进行焊接，因此，能够高效地组装本发明涉及的电流引线构造。

下面，参照图4对本实施例的电流引线构造40的制作方法进行说明。图4是表示本发明涉及的电流引线构造的制造方法的流程图。如图4所示，本发明提供的一种超导磁体的电流引线构造的制造方法，其包括：

在步骤S101中，在正极管41的外周安装转接件44，并与转接件44的内表面接触，其中，转接件44由绝缘且导热的材料制成，且在转接件44的与正极管的外表面接触的内表面设置有金属涂层442；

在步骤S102中，在转接件44的外表面侧设置冷却件43的工序，其中转接件44的外表面与冷却件43的内周侧接触，且转接件44的外表面上设置有金属涂层；

在步骤S103中，将负极管42与冷却件43的外周侧连接。以使负极管42的轴线与正极管41的轴线方向平行的方式在冷却件43上安装负极管42。在本实施方式中，负极管42既可以是分别上下两段的方式分别从冷却件43的上下两侧连接于冷却件，此外，负极管42也可以一体形成，且冷却件43具有供负极管穿过的通孔。

在步骤S104中，在转接件的与正极管接触的金属涂层442和与冷却件接触的金属涂层442上分别涂敷焊料，并将转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件43之间分别焊接成一体。

在本实施例中，转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件43之间利用同一焊接方法例如真空钎焊同时进行焊接连接(第一焊接连接)。

进而，在步骤S104中，也可将负极管42与冷却件43之间同时进行焊接连接(第二焊接连接)，在本实施例中，该第二焊接连接与第一焊接连接利用与上述焊接方法相同的真空钎焊。

进而，在步骤S104中，也可将第一端子411、第二端子412与正极管41之间同样进行焊接连接(第三焊接连接)，且该第三焊接连接与上述第二焊接连接及第一焊接连接利用与上述焊接方法相同的真空钎焊同时进行。

根据本实施例的电流引线构造40中，由于利用转接件44，且在该转接件44的与正极管41接触的面和与冷却件43接触的面上分别设置有金属涂层442，因此能够利用该金属涂层442将转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件44之间分别焊接成一体，从而不需要以往那样在正极管的表面进行等离子喷涂陶瓷材料，进而在陶瓷材料上喷涂金属镀层的工艺，能够以简单的构造高效地进行正极管41与冷却件43的连接。

此外，在上述构造中，转接件44和正极管41之间、及转接件44和冷却件44之间的第一焊接连接能够同时进行，且负极管42与冷却件43之间的第二焊接连接及第一端子411、第二端子412与正极管41之间的第三焊接连接也能够通过同一种焊接方法与第一焊接连接同时进行，因此，不需要以往那样需要利用三种不同的焊接方法(真空钎焊、软钎焊和硬钎焊)分别进行焊接，因此，能够高效地制造本发明涉及的电流引线构造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种超导磁体的电流引线构造，其特征在于，包括：

一正极管，用于与超导磁体的正极端连接；

一转接件，由绝缘且导热的材料制成，并设置于所述正极管的外表面；

一负极管，用于与超导磁体的负极端连接，所述负极管具有中空筒体，且所述正极管及所述转接件插入所述筒体；

一冷却件，沿所述负极管的径向设置，并借由所述转接件连接所述负极管与所述正极管，

在所述转接件的与所述正极管接触的面和与所述冷却件接触的面上分别设置有金属涂层，且利用该金属涂层将所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间分别焊接成一体。

2.根据权利要求1所述的电流引线构造，其特征在于，

所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间利用同一焊接方法同时进行第一焊接连接。

3.根据权利要求2所述的电流引线构造，其特征在于，

所述负极管与所述冷却件之间进行第二焊接连接，且

所述第二焊接连接与所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

4.根据权利要求2所述的电流引线构造，其特征在于，

所述正极管还设有用于与所述超导磁体的正极端连接的第一端子和与外部电源连接的第二端子，

所述第一端子、第二端子与所述正极管之间进行第三焊接连接，且所述第三焊接连接与所述第二焊接连接及所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

5.根据权利要求1所述的电流引线构造，其特征在于，

所述转接件形成为能够环绕正极管外表面的环状，且在周向上具有一狭缝。

6.根据权利要求2所述的电流引线构造，其特征在于，

所述焊接方法为真空钎焊。

7.一种超导磁体的电流引线构造的制造方法，其特征在于，包括：

在正极管的外周侧安装转接件的工序，其中，所述转接件由绝缘且导热的材料制成，且在所述转接件的与所述正极管的外表面接触的内表面设置有金属涂层；

在所述转接件的外表面侧设置冷却件的工序，其中所述转接件的外表面与所述冷却件的内周侧接触，且所述外表面上设置有金属涂层；

将负极管与所述冷却件的外周侧连接的工序；

焊接工序，在所述转接件的与所述正极管接触的金属涂层和与所述冷却件接触的金属涂层上分别涂敷焊料，并将所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间分别焊接成一体。

8.根据权利要求7所述的电流引线构造的制造方法，其特征在于，

所述转接件和所述正极管之间、及所述转接件和所述冷却件之间利用同一焊接方法同时进行第一焊接连接。

9.根据权利要求8所述的电流引线构造的制造方法，其特征在于，

在所述负极管与所述冷却件之间进行第二焊接连接，且

所述第二焊接连接与所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

10.根据权利要求8所述的电流引线构造的制造方法，其特征在于，

所述正极管还设有用于与所述超导磁体的正极端连接的第一端子和与外部电源连接的第二端子，

所述第一端子、第二端子与所述正极管之间进行第三焊接连接，且所述第三焊接连接与所述第二焊接连接及所述第一焊接连接利用所述同一焊接方法同时进行。

11.一种磁共振设备，其特征在于，

包括权利要求1～6中任一项所述的超导磁体的电流引线构造。