CN212659375U - 一种超导磁体的电流引线结构及磁共振系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超导磁体的电流引线结构及磁共振系统，其属于磁共振成像设备技术领域，超导磁体的电流引线结构包括正极电流引线、导热块和转接件，正极电流引线用于与线圈的正极连接，导热块套设于正极电流引线外侧，转接件设置于正极电流引线和导热块之间，转接件与正极电流引线之间的缝隙以及转接件与导热块之间的缝隙均填充有钎料，正极电流引线、转接件和导热块三者通过真空钎焊连接成一体。磁共振系统包括上述的超导磁体的电流引线结构。省略了现有技术中金属层的设置，填充钎料的方式简单、成本低，通过真空钎焊连接成一体，焊接质量能够满足要求，保证正极电流引线与导热块的接头处有良好的热导能力和绝缘性能。

Description

一种超导磁体的电流引线结构及磁共振系统

技术领域

本实用新型涉及磁共振成像设备技术领域，尤其涉及一种超导磁体的电流引线结构及磁共振系统。

背景技术

磁共振成像在临床上的应用日益广泛，在各系统疾病的诊断中扮演着越来越重要的角色，对于某些疾病的诊断具有不可替代的作用。一般的医用磁共振成像仪由超导磁体、梯度系统、射频系统、计算机系统以及其他辅助设备等组成。其中，超导磁体是磁共振成像仪最基本的构件，是产生磁场的装置，且超导磁铁的性能直接影响磁共振图像的质量。

超导磁体一般用处在室温下的电源来励磁，低温超导磁体在4.2K的低温下运行，而通过电流引线可以连接室温电源和低温超导磁体。在大型超导磁体系统中，电流引线的漏热常常是超导磁体低温保持器的主要热源，对于期望降低超导磁体热负荷的系统而言，电流引线在很大程度上决定了超导磁体正常运行时的液氦消耗量。

为了满足电流引线传输电流的需求，需要材料本身是电的良导体以降低电流传输过程中引起的焦耳热；而另一方面为了降低电流引线向低温系统传热，还需要材料本身的热传导率尽可能小。通常情况下，超导磁体的电流引线分为正极电流引线和负极电流引线，正极电流引线与超导磁体的正极电气连接，负极电流引线与超导磁体的负极电气连接，且两者之间绝缘，且能够承受高压。然而，在实际应用中，正极电流引线的一端连接外部，处于室温状态，正极电流引线另一端连接超导磁体低温保持容器内部的线圈引线，处于液氦温区，为减少热量通过电流引线导入低温保持容器的内部。鉴于此，有必要在正极电流引线上设置适当的热隔断，以保证超导磁体的稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超导磁体的电流引线结构及磁共振系统，以解决现有技术中存在的正极电流引线与导热块之间的连接成本高的技术问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种超导磁体的电流引线结构，包括：

正极电流引线，用于与超导磁体的线圈连接；

导热块，套设于所述正极电流引线的外侧；

转接件，设置于所述正极电流引线和所述导热块之间，所述转接件与所述正极电流引线之间的缝隙以及所述转接件与所述导热块之间的缝隙均填充有钎料，所述正极电流引线、所述转接件和所述导热块三者通过真空钎焊连接成一体。

其中，所述转接件绕所述正极电流引线的周向为连续的环状，且所述转接件为陶瓷环或者石墨烯环。

其中，所述正极电流引线为方形空心结构或实心板，且所述正极电流引线从与所述超导磁体的线圈连接处至所述超导磁体的线圈远端延伸。

其中，所述转接件的两端沿轴向凸出于所述导热块的表面。

其中，还包括负极电流引线，所述负极电流引线与所述导热块连接，所述正极电流引线穿设于所述负极电流引线内，所述正极电流引线与所述负极电流引线间隔设置。

其中，所述负极电流引线为分体结构，包括上段管和下段管，所述上段管和所述下段管分别焊接于所述导热块相对的两侧。

其中，所述导热块上绕所述负极电流引线的周向设置有凹槽，所述负极电流引线的端部插入所述凹槽内。

其中，所述导热块包括轮缘和轮毂，所述轮缘和轮毂通过多个辐条固定连接，所述转接件固定于所述轮毂上。

一种磁共振系统，包括：

低温保持器；

超导磁体，设置在所述低温保持器内；

正极电流引线，其一端连接所述超导磁体，另一端延伸至所述低温保持器的外部；

负极电流引线，与所述正极电流引线并排设置，且所述正极电流引线穿设于所述负极电流引线内；

转接件，设置于所述负极电流引线内并与所述正极电流引线钎焊连接；

导热块，横向贯穿所述负极电流引线并与所述转接件钎焊连接。

其中，所述低温保持器包括内层、外层和热屏蔽层，所述热屏蔽层设置在所述内层和所述外层之间；

所述导热块部分镂空，且所述导热块的边缘与所述热屏蔽层耦合。

一种磁共振系统，包括：

低温保持器；

电流引线，延伸入所述低温保持器内，所述电流引线包括正极电流引线及负极电流引线；

转接件，设置于所述正极电流引线上，且所述转接件为绝缘导热材料制成；

导热块，与所述负极电流引线相连接；

所述正极电流引线贯穿所述导热块，并通过所述转接件与所述导热块相隔离。

其中，所述正极电流引线、所述转接件和所述导热块三者通过焊接或粘接成一体。

其中，所述焊接为真空钎焊工艺。

其中，所述正极电流引线和所述负极电流引线为管状空心结构或实心结构。

其中，所述正极电流引线和所述负极电流引线并行布置或者所述正极电流引线穿设于所述负极电流引线内。

其中，所述转接件为陶瓷环或者石墨烯环。

其中，所述导热块为铜或铝材料制成。

其中，所述负极电流引线为分体结构，包括上段管和下段管，所述上段管和所述下段管分别焊接于所述导热块相对的两侧。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的超导磁体的电流引线结构，在转接件与正极电流引线之间的缝隙以及转接件与导热块之间的缝隙均填充有钎料，正极电流引线、转接件和导热块三者通过真空钎焊连接成一体，省略了现有技术中金属层的设置，填充钎料的方式简单、成本低，通过真空钎焊连接成一体，焊接质量能够满足要求，保证正极电流引线与导热块的接头处有良好的热导能力和绝缘性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的磁共振系统的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种超导磁体的电流引线结构的示意图；

图3是图2的侧视剖视图；

图4是图3的A处放大图；

图5是图2的俯视剖视图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种超导磁体的电流引线结构的示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本实用新型实施例提供的再一种超导磁体的电流引线结构的示意图；

图9是图8的俯视图。

图中：

10、低温保持容器；

21、正极电流引线；22、负极电流引线；221、上段管；222、下段管；

30、导热块；301、凹槽；

40、转接件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

参见图1，低温保持容器10的内部容纳有液态制冷剂，例如液氦。在低温保持容器10通常由外层、内层以及设置在外层和内层之间的屏蔽层组成，屏蔽层具体为热屏蔽层，通过热屏蔽层能够减少低温保持容器10与外界的热传导和对流。在低温保持容器10的上部设置有转塔(未示出)，转塔用于支撑电流引线、冷头的部分结构，以将电流引入到低温保持容器10内部的线圈中。

参见图2至图5，本实用新型实施例提供一种超导磁体的电流引线结构，包括正极电流引线21、负极电流引线22、导热块30及转接件40，正极电流引线21的一端可以与超导磁体的线圈连接，另一端与外部励磁电源电连接，具体地，正极电流引线21从与超导磁体的线圈连接处至超导磁体的线圈远端延伸。负极电流引线22与导热块30连接，正极电流引线21穿设于负极电流引线22内，正极电流引线21与负极电流引线22间隔设置，导热块30套设于正极电流引线21外侧且与负极电流引线22固定设置，转接件40位于负极电流引线22内且设置于正极电流引线21和导热块30之间。

导热块30部分镂空，如导热块30的中间位置开设有通孔，用于穿设正极电流引线21。导热块30为铜或铝材料制成，通常由无氧铜制成，导热块30的边缘可与低温保持容器10的热屏蔽层热耦合，以实现导热块30与冷却装置相连，由冷却装置对导热块30降温，进而将正极电流引线21降温，能够减少热量通过正极电流引线21导入低温保持容器10的内部。

在一实施例中，导热块30设置为轮辐状机构。导热块30包括轮缘和轮毂，轮缘和轮毂通过多个辐条固定连接，转接件40固定于轮毂。该种结构能够形成尺寸较大的通孔，利于低温保持容器10内气化后的冷却介质对于正极电流引线21外表面和负极电流引线22内表面的冲刷，提高正极电流引线21、负极电流引线22的冷却效果。

在此，对导热块30的形状不作限制，只要导热块30的中间能够穿设正极电流引线21，且导热块30能够与负极电流引线22固定即可。

转接件40由绝缘且导热的材料制成，转接件40与正极电流引线21之间的缝隙以及转接件40与导热块30之间的缝隙均填充有钎料，正极电流引线21、转接件40和导热块30三者通过真空钎焊连接成一体。省略了现有技术中金属层的设置，填充钎料的方式简单、成本低，通过真空钎焊连接成一体，焊接质量能够满足要求，保证正极电流引线21与导热块30的接头处有良好的热导能力和绝缘性能。

转接件40绕正极电流引线21的周向为连续的环状，使得正极电流引线21与导热块30之间均被转接件40间隔开，保证正极电流引线21与导热块30的接头处有良好的热导能力和绝缘性能。

转接件40由现有的材料制成，只要具有绝缘且导热的性能即可。例如陶瓷材料或者石墨烯材料。陶瓷环绝缘且导热，性能稳定，不易被腐蚀，成本低。具体地，可以由氮化铝、碳化铝或者氧化铝中的一种制成，在此不作限制。石墨烯具有非常好的热传导性能，且结构稳定、质量较轻。

转接件40可以为陶瓷环或者石墨烯环。为了避免陶瓷材料在焊接时发生破裂，在转接件40周向上形成有一狭缝，狭缝与转接件40的轴向平行。石墨烯材料具有一定的韧性，在焊接时不会产生断裂现象。

在采用真空钎焊时，钎料可以很好的填充三者之间的间隙，为连接处提供很好的导热性能，整体导热性能优于现有的结构。

真空钎焊可以实现全位置焊接，焊缝可达性极高，且对产品形状结构没有特殊要求，不用为正极电流引线21与导热块30设置连接配合结构，优化了整体结构，节省了导热块30的内部空间。形成的钎焊焊缝机械强度高，致密性好，没有吸收水蒸气电导通的风险，无需烘干，且可以同时一炉焊接多个，生产效率高，成本优势明显。

直接钎焊，钎焊接头是陶瓷和金属的直接连接，钎料可以采用现有的高银钎料，高银钎料虽然成本高，但是使用量较少，综合成本会比先喷涂金属层后钎焊成本低，工艺简单，且质量能够满足要求。

转接件40的两端沿轴向凸出于导热块30的表面，保证转接件40与导热块30之间的接触面积，使得连接更稳固。

负极电流引线22可以是空心的圆管或者方管，在此不作限制。在本实施例中，导热块30与负极电流引线22之间采用焊接固定，为了便于加工生产，也可以采用上述真空钎焊的方式直接焊接，以提高安装效率。

负极电流引线22为分体结构，包括上段管221和下段管222，上段管221和下段管222分别焊接于导热块30相对的两侧，将负极电流引线22分体设置，便于进行装配，以提高安装效率。

具体地，可以是先将转接件40与正极电流引线21之间的缝隙以及转接件40与导热块30之间的缝隙均填充有钎料，正极电流引线21、转接件40和导热块30三者通过真空钎焊连接成一体；再将导热块30与上段管221和下段管222分别焊接。

正极电流引线21位于低温保持容器10内部的一端焊接有第一端子，用于与线圈连接；正极电流引线21位于低温保持容器10外部的一端焊接有第二端子，用于与外部的电流源连接。

参见图4和图5，导热块30上绕负极电流引线22的周向设置有凹槽301，负极电流引线22的端部插入凹槽301内。凹槽301能够对负极电流引线22限位，也增大负极电流引线22与导热块30的接触面积，便于焊接稳固。具体地，在导热块30的轴向的两侧面上均设置有凹槽301，使得上段管221和下段管222均便于与导热块30焊接。

可选地，正极电流引线21为空心结构，可以为空心圆管，也可以为空心方管。质量较轻，且与转接件40具有足够大的接触面积，保证连接稳固。本实施例中，正极电流引线21为空心圆管，形成较大的比表面积，正极电流引线21内侧的空腔可供低温保持器10内的冷却介质气化后流通，提高冷却介质对于正极电流引线21的冷却效果。

参见图6和图7，当正极电流引线21为矩形管时，套设于正极电流引线21外面的转接件40为矩形环，相应地，导热块30的中心位置开设有矩形孔。进一步请参考图6和图7，导热块30设置成轮辐结构，导热块30可包括轮缘和轮毂，轮缘和轮毂通过两个或更多个辐条固定连接，转接件40固定于轮毂。如图6所示，辐条设置成曲线状，且辐条连通轮缘形成气流通孔，供低温保持器10内得冷却介质气化后流通。如图7所示，辐条设置成一字形。本实施例中，正极电流引线21设置成方形管，对应的转接件40也设置成方形，正极电流引线21与转接件40可形成较大的焊接面积，简化焊接工艺。

可选地，正极电流引线21为实心结构，结构强度大，占用体积小。

参见图8和图9，正极电流引线21可以为实心板。套设于正极电流引线21外面的转接件40可以为矩形环，也可以为间断的环状。由于正极电流引线21的厚度较小，转接件40可以为分体结构，只分布于正极电流引线21的相对两侧，在焊接时，采用钎料填充所有缝隙即可。在一实施例中，正极电流引线21的材料可选择超导材料，以降低实心结构的厚度和发热。可选的，板状结构的正极电流引线21沿着其自身的长度方向上可贯通设置多个通孔，利于低温保持器10内的冷却介质气化后冲刷该正极电流引线21。

本实用新型实施例还提供一种磁共振系统，包括：低温保持器10、设置在低温保持器10内得超导磁体、电流引线。电流引线包括正极电流引线21和负极电流引线22。其中，正极电流引线21的一端连接超导磁体，另一端延伸至低温保持器10的外部；负极电流引线22与正极电流引线21并排设置，且正极电流引线21穿设于负极电流引线22内；转接件40设置于负极电流引线22内并与正极电流引线21钎焊连接；导热块30横向贯穿负极电流引线22并与转接件40钎焊连接。此外，正极电流引线21、转接件40和导热块30三者也可以通过粘接成一体。

低温保持器10包括内层、外层和热屏蔽层，热屏蔽层设置在内层和外层之间，且热屏蔽层可通过导热带连接磁共振系统的冷头。导热块30部分镂空形成通孔，且导热块30的边缘与热屏蔽层耦合。

由于在转接件40与正极电流引线21之间的缝隙以及转接件40与导热块30之间的缝隙均填充有钎料，正极电流引线21、转接件40和导热块30三者通过真空钎焊连接成一体，省略了现有技术中金属层的设置，填充钎料的方式简单、成本低，通过真空钎焊连接成一体，焊接质量能够满足要求，保证正极电流引线21与导热块30的接头处有良好的热导能力和绝缘性能。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (18)

1.一种超导磁体的电流引线结构，其特征在于，包括：

正极电流引线(21)，用于与超导磁体的线圈连接；

导热块(30)，套设于所述正极电流引线(21)的外侧；

转接件(40)，设置于所述正极电流引线(21)和所述导热块(30)之间，所述转接件(40)与所述正极电流引线(21)之间的缝隙以及所述转接件(40)与所述导热块(30)之间的缝隙均填充有钎料，所述正极电流引线(21)、所述转接件(40)和所述导热块(30)三者通过真空钎焊连接成一体。

2.根据权利要求1所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述转接件(40)绕所述正极电流引线(21)的周向为连续的环状，且所述转接件(40)为陶瓷环或者石墨烯环。

3.根据权利要求1所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述正极电流引线(21)为方形空心结构或实心板，且所述正极电流引线(21)从与所述超导磁体的线圈连接处至所述超导磁体的线圈远端延伸。

4.根据权利要求1所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述转接件(40)的两端沿轴向凸出于所述导热块(30)的表面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，还包括负极电流引线(22)，所述负极电流引线(22)与所述导热块(30)连接，所述正极电流引线(21)穿设于所述负极电流引线(22)内，所述正极电流引线(21)与所述负极电流引线(22)间隔设置。

6.根据权利要求5所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述负极电流引线(22)为分体结构，包括上段管(221)和下段管(222)，所述上段管(221)和所述下段管(222)分别焊接于所述导热块(30)相对的两侧。

7.根据权利要求6所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述导热块(30)上绕所述负极电流引线(22)的周向设置有凹槽(301)，所述负极电流引线(22)的端部插入所述凹槽(301)内。

8.根据权利要求5所述的超导磁体的电流引线结构，其特征在于，所述导热块(30)包括轮缘和轮毂，所述轮缘和轮毂通过多个辐条固定连接，所述转接件(40)固定于所述轮毂上。

9.一种磁共振系统，其特征在于，包括：

低温保持器(10)；

超导磁体，设置在所述低温保持器(10)内；

正极电流引线(21)，其一端连接所述超导磁体，另一端延伸至所述低温保持器(10)的外部；

负极电流引线(22)，与所述正极电流引线(21)并排设置，且所述正极电流引线(21)穿设于所述负极电流引线(22)内；

转接件(40)，设置于所述负极电流引线(22)内并与所述正极电流引线(21)钎焊连接；

导热块(30)，横向贯穿所述负极电流引线(22)并与所述转接件(40)钎焊连接。

10.根据权利要求9所述的磁共振系统，其特征在于，所述低温保持器(10)包括内层、外层和热屏蔽层，所述热屏蔽层设置在所述内层和所述外层之间；

所述导热块(30)部分镂空，且所述导热块(30)的边缘与所述热屏蔽层耦合。

11.一种磁共振系统，其特征在于，包括：

低温保持器(10)；

电流引线，延伸入所述低温保持器(10)内，所述电流引线包括正极电流引线(21)及负极电流引线(22)；

转接件(40)，设置于所述正极电流引线(21)上，且所述转接件(40)为绝缘导热材料制成；

导热块(30)，与所述负极电流引线(22)相连接；

所述正极电流引线(21)贯穿所述导热块(30)，并通过所述转接件(40)与所述导热块(30)相隔离。

12.根据权利要求11所述的磁共振系统，其特征在于，所述正极电流引线(21)、所述转接件(40)和所述导热块(30)三者通过焊接或粘接成一体。

13.根据权利要求12所述的磁共振系统，其特征在于，所述焊接为真空钎焊工艺。

14.根据权利要求11所述的磁共振系统，其特征在于，所述正极电流引线(21)和所述负极电流引线(22)为管状空心结构或实心结构。

15.根据权利要求14所述的磁共振系统，其特征在于，所述正极电流引线(21)和所述负极电流引线(22)并行布置或者所述正极电流引线(21)穿设于所述负极电流引线(22)内。

16.根据权利要求14所述的磁共振系统，其特征在于，所述转接件(40)为陶瓷环或者石墨烯环。

17.根据权利要求11所述的磁共振系统，其特征在于，所述导热块(30)为铜或铝材料制成。

18.根据权利要求11所述的磁共振系统，其特征在于，所述负极电流引线(22)为分体结构，包括上段管(221)和下段管(222)，所述上段管(221)和所述下段管(222)分别焊接于所述导热块(30)相对的两侧。

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