一种磁共振超导磁体的电流引线及其组装方法与流程

1.本发明涉及一种磁共振超导磁体的电流引线及其组装方法，属于超导磁体技术领域。


背景技术：

2.磁共振超导磁体的励磁是验证磁共振超导磁体过程中非常重要的一个环节，而电流引线在磁共振超导磁体励磁过程中具有很重要的作用。现有磁共振超导磁体电流引线的正极插头和负极插头，分别与超导磁体的正极插座和负极插座连接配合，磁共振超导磁体电流引线的上端连接外部的励磁设备。电流引线是励磁过程中外部励磁设备与超导磁体内部超导线圈连接的重要环节，其中保证磁共振超导磁体电流引线的同轴度至关重要。
3.磁共振超导磁体电流引线的同轴度对磁共振超导磁体励磁的影响主要有4个方面，
①
较大的同轴度偏差会引起磁共振超导磁体电流引线正极插头和负极插头与超导磁体正插座和负极插座的接触面不均匀使接触面积变小导致接触电阻变大，在励磁过程中就会产生很大的热量引起磁共振超导磁体内部的超低温液氦大量挥发，甚至是引发磁体失超使液氦大量挥发产生严重的经济损失。
②
较大的同轴度偏差不能够很好地插拔磁共振超导磁体电流引线，引起磁共振超导磁体电流引线正、负极插头与超导磁体正、负极插座磨损严重，从而损坏磁共振超导磁体正、负极插座，修复和更换磁共振超导磁体正、负极插座会产生巨大的经济损失。
③
较大的同轴度偏差在对磁共振超导磁体进行插拔磁共振超导磁体电流引线时，会对磁共振超导磁体产生振动，容易引发磁共振超导磁体失超。
④
较大的同轴度偏差容易造成磁共振超导磁体电流引线正、负极插头插入磁共振超导磁体正、负极插座，无法插拔磁共振超导磁体电流引线进行磁共振超导磁体的励磁。
4.目前所用的磁共振超导磁体电流引线在组装过程中磁共振超导磁体电流引线正极插头和负极插头都是采用自身的装配间隙来保证其同轴度，并不能精确的保证其同轴度。由于磁共振超导磁体电流引线的各单元部分由不同材质组成，无法全部采用焊接的方式，其中关键部件连接需要通过填充高强度环氧树脂粘合剂进行固化，由于环氧树脂粘合剂在固化的过程中会发生间隙的偏移，所以无法保证其同轴度。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种磁共振超导磁体的电流引线及其组装方法，电流引线结构简单，插拔方便，且电流引线的正极插头与负极插头同轴度好，使用时接触电阻小，具有发热小，使用寿命长等优点。
6.为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下：一种磁共振超导磁体的电流引线，包括正极导电杆，还包括设置在正极导电杆外侧的负极导电管，正极导电杆与负极导电管间设有间隙；正极导电杆的下端伸出负极导电管，正极导电杆的下端安装有正极插头；负极导电管的下端安装有负极插头，负极插头位于正极插头的上方，负极插头与正极导电杆间设有下隔套。
7.作为一种改进，所述正极导电杆的上端伸出负极导电管，负极导电管的上端安装有上隔套，上隔套设置在正极导电杆和负极导电管之间。
8.作为一种改进，所述正极插头为圆柱状结构，正极插头的端部设有安装孔，正极导电杆的下端安装在安装孔内；负极插头为筒状结构；正极插头与负极插头轴设置。
9.作为一种改进，还包括接线盒，正极导电杆的上端和负极导电管的上端均固定安装在接线盒内；接线盒上设有间隔设置的正极接线柱和负极接线柱；正极接线柱通过正极连接板与正极导电杆的上端连接；负极接线柱通过负极连接板与负极导电管连接。
10.作为一种改进，所述负极导电管的上端和下端均设有通孔，间隙通过通孔与电流引线的外部环境相连通。
11.一种磁共振超导磁体的电流引线组装方法，包括以下步骤：s1，将正极导电杆的下端安装在正极插头的安装孔内，并采用钎焊将两者焊接在一起焊接；将负极插头安装在负极导电管的下端，并采用钎焊将两者焊接在一起焊接；s2，将下隔套套装在正极导电杆上，下隔套的内表面与正极导电杆外表面通过环氧树脂粘合剂粘接；将负极导电管套装在下隔套上，下隔套外表面与负极导电管内表面通过环氧树脂粘合剂粘接；将电流引线套管套装在负极导电管上，负极导电管外表面与电流引线套管内表面通过涂抹环氧树脂粘合剂粘接；s3，用固定工装将s2中得到的组件进行固定，使得正极插头和负极插头同轴，环氧树脂粘合剂固化后拆除固定工装。
12.作为一种改进，所述固定工装包括两个可拆卸地固定在一起的固定块，两个固定块间设有阶梯孔状的固定区；固定区由上而下依次包括套管固定部、负极固定部和正极固定部；套管固定部、负极固定部和正极固定部同心设置。
13.作为一种改进，所述固定工装上设有定位槽，定位槽从一个固定块延伸至另一个固定块上，定位槽内安装有定位块。
14.作为一种改进，两个所述固定块上均设有连接部，连接部上设有连接孔。
15.作为一种改进，还包括以下步骤：s4，正极导电杆与负极导电管之间安装上隔套，上隔套与正极导电杆和负极导电管之间均通过涂抹环氧树脂粘合剂固定；s5，正极导电杆顶端安装正极连接板及正极接线柱，正极导电杆与正极连接板通过钎焊焊接；正极连接板与正极接线柱通过钎焊焊接；通过环氧树脂粘合剂将绝缘支撑柱固定在正极接线柱下端；负极导电管顶端安装负极连接板及负极接线柱，负极导电管与负极连接板通过钎焊焊接；负极连接板与负极接线柱通过钎焊焊接；通过环氧树脂粘合剂将绝缘支撑柱固定在负极接线柱下端；s6，安装接线盒。
16.本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：本发明的磁共振超导磁体的电流引线及其组装方法，电流引线结构简单，制作和组装方便，且插拔方便。且在电流引线制作过程中，保证了多个部件间的同轴度，使得电流引线制作完成后正极插头和负极插头的同轴度大幅提升。在磁共振超导磁体励磁过程中，使得电流引线的正极插头、负极插头与磁共振超导磁体的正极插座、负极插座的接触面变
得均匀，从而使得接触电阻降到最低值，减小液氦的挥发量、降低磁共振超导磁体失超的风险。良好的同轴度极大地减小了电流引线的正极插头、负极插头与磁共振超导磁体的正、负极插座的磨损，很大程度的提高了电流引线的正极插头、负极插头和磁共振超导磁体正极插座、负极插座的使用寿命，能有效避免因电流引线结构或制作误差引发无法励磁的现象。
17.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
18.图1是本发明一种磁共振超导磁体的电流引线的结构示意图；图2是图1中a-a剖视图；图3是图1中b-b剖视图；图4是图1的仰视图；图5是图3中e处放大图；图6是图3中f处放大图；图7是图2中m处放大图；图8是电流引线组装中使用的固定工装的结构示意图；图9是图8的俯视图；图10是使用固定工装进行电流引线组装的使用参考图；图中，1-正极导电杆，2-负极导电管，3-间隙，4-正极插头，5-负极插头，6-下隔套，7-上隔套，8-电流引线套管，9-接线盒，10-正极接线柱，11-负极接线柱，12-正极连接板，13-负极连接板，14-绝缘套，15-绝缘支撑柱，16-法兰口，17-通孔，18-第一定位台阶，19-第二定位台阶，20-绝缘法兰，40-固定工装，41-固定块，42-套管固定部，43-负极固定部，44-正极固定部，45-连接部，46-连接孔，47-定位槽，48-定位块。
具体实施方式
19.实施例一如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7共同所示，一种磁共振超导磁体的电流引线，包括正极导电杆1和设置在正极导电杆1外侧的负极导电管2，正极导电杆1与负极导电管2间设有间隙3。
20.如图6所示，正极导电杆1上由内而外依次套装有下隔套6、负极插头5和负极导电管2，且负极插头5与正极插头4间设有一端距离。正极导电杆1的下端伸出负极导电管2，正极导电杆1的下端安装有正极插头4。正极插头4为圆柱状结构，正极插头4的上端设有安装孔，正极导电杆1的下端安装在安装孔内。
21.负极导电管2的下端安装有负极插头5，负极导电管2与负极插头5间通过钎焊固定，负极插头5位于正极插头4的上方，负极插头5与正极导电杆1间设有下隔套6。下隔套6为绝缘隔套，用于负极插头5与正极导电杆1间的固定和绝缘。下隔套6为筒状结构，下隔套6的外圆周上设有第一定位台阶18，第一定位台阶18上方部分与负极插头5的内径相适配，其外侧套装负极插头5。第一定位台阶18上方部分的外径小于第一定位台阶18下方部分的外径。
22.本实施例中优选的，负极插头5为筒状结构，负极插头5的上端安装在负极导电管2下端的内侧。负极插头5的外侧面上设有第二定位台阶19。负极插头5的第二定位台阶19下
方的外侧面是与负极插座匹配的接触面。正极插头4与负极插头5同轴设置。正极导电杆1和负极导电管2均由纯铜t2材料制成。正极插头4和负极插头5为保证良好的导电性及强度，本实施例中两者均由黄铜h62材料制成，且表层镀银。
23.如图5、图6和图7共同所示，负极导电管2的外侧套装有电流引线套管8。电流引线套管8由绝缘材料制成。正极导电杆1的上端伸出负极导电管2，负极导电管2的上端安装有上隔套7，上隔套7设置在正极导电杆1和负极导电管2之间。负极导电管2的上端和下端均设有通孔17，间隙3通过通孔17与电流引线的外部环境相连通。因此电流引线套管8上对应通孔17的位置也设有通孔。
24.下隔套6、上隔套7和电流引线套管8为保证良好的强度及绝缘性，本实例中均采用fr4环氧材料制成。
25.如图5个图7共同所示，该电流引线还包括接线盒9，正极导电杆1的上端和负极导电管2的上端均固定安装在接线盒9内。接线盒9上设有间隔设置的正极接线柱10和负极接线柱11。正极接线柱10通过正极连接板12与正极导电杆1的上端连接；负极接线柱11通过负极连接板13与负极导电管2连接。具体的，正极接线柱10与正极连接板12间、正极连接板12与正极导电杆1之间均采用钎焊；负极接线柱11与负极连接板13之间、负极连接板13与负极导电管2之间均采用钎焊。
26.接线盒9上设有法兰口16。正极接线柱10和负极接线柱11均安装在接线盒9的顶板上，正极接线柱10与接线盒9的顶板间、负极接线柱11与接线盒9的顶板间均设有绝缘套14。接线盒9内设有两个绝缘支撑柱15，两个绝缘支撑柱15分别从下方托住正极接线柱10和负极接线柱11。
27.负极导电管2的上端套装有绝缘法兰20，绝缘法兰20固定在接线盒9的底板上，绝缘法兰20的法兰盘位于接线盒9底板的下侧，两者通过紧固件固定连接，如通过螺栓螺母连接或通过螺钉紧固连接。绝缘法兰20上对应通孔17的位置也设有通孔。使用该电流引线进行磁共振超导磁体励磁时，电流引线的负极插头5与正极插头4处会发热导致液氦受热挥发，挥发的氦气通过负极导电管2下端的通孔17进入到间隙3内，然后上行经过负极导电管2上端的通孔17进入接线盒9，最后氦气经法兰口16排出磁体外部，以维持安装磁体内外压力平衡。
28.实施例二实施例一中的磁共振超导磁体的电流引线的组装方法，包括以下步骤：s1，将正极导电杆1的下端安装在正极插头4的安装孔内，并采用钎焊将两者焊接在一起焊接。将负极插头5安装在负极导电管2的下端，并采用钎焊将两者焊接在一起焊接。
29.s2，将下隔套6套装在正极导电杆1上，下隔套6的内表面与正极导电杆1外表面通过高强度环氧树脂粘合剂粘接。将负极导电管2套装在下隔套6上，下隔套6外表面与负极导电管2内表面通过高强度环氧树脂粘合剂粘接。将电流引线套管8套装在负极导电管2上，负极导电管2外表面与电流引线套管内表面通过涂抹高强度环氧树脂粘合剂粘接。
30.s3，用固定工装40将s2中得到的组件进行固定，使得正极插头4和负极插头5同轴，高强度环氧树脂粘合剂固化后拆除固定工装40。
31.s4，正极导电杆1与负极导电管2之间安装上隔套7，上隔套7与正极导电杆1和负极导电管2之间均通过涂抹高强度环氧树脂粘合剂固定。
32.s5，正极导电杆1顶端安装正极连接板12及正极接线柱10，正极导电杆1与正极连接板12通过钎焊焊接；正极连接板12与正极接线柱10通过钎焊焊接；通过高强度环氧树脂粘合剂将绝缘支撑柱15固定在正极接线柱10下端；负极导电管2顶端安装负极连接板13及负极接线柱11，负极导电管2与负极连接板13通过钎焊焊接；负极连接板13与负极接线柱11通过钎焊焊接；通过高强度环氧树脂粘合剂将绝缘支撑柱15固定在负极接线柱11下端。
33.s6，安装接线盒9。
34.在s1和s2中，多个接触面均填充高强度的环氧树脂粘合剂进行固定，而高强度环氧树脂粘合剂的固化时间比较长，通常在24小时以上。为保证电流引线的主要部件正极插头4、负极插头5、下隔套6和电流引线套管8之间的同轴度，在s3中使用固定工装40对其进行固定；待环氧树脂粘合剂固化后再拆除固定工装40。
35.如图8、图9和图10共同所示，s3中的固定工装40包括两个可拆卸地固定在一起的固定块41，两个固定块41间设有阶梯孔状的固定区。固定区由上而下依次包括套管固定部42、负极固定部43和正极固定部44；套管固定部42、负极固定部43和正极固定部44同心设置。固定工装40的外部设有定位槽47，定位槽47从一个固定块41延伸至另一个固定块41上，定位槽47内安装有定位块48。两个固定块41上均设有连接部45，连接部45上设有连接孔46。使用固定工装40对s2中得到的组件进行固定时，在连接孔46内安装紧固件将两个固定块固定在一起。在固定工装40的作用下，使得正极插头4和负极插头5保持同轴。待高强度环氧树脂粘合剂固化后拆除固定工装40，得到的组件中正极插头4和负极插头5能保持同轴，定位准确。
36.由于电流引线各个接触面的间隙内填充的环氧树脂粘合剂非常容易流淌到这些部件的外表面与固定工装40的内表面固化后无法拆卸，需要在固定工装40的内表面贴一层有一定抗挤压强度的薄膜。本实施例中优选的，采用0.1mm厚的fr4环氧材质的薄膜来隔离固定工装40的内表面与电流引线的正极插头4、负极插头5、下隔套6和电流引线套管8的外侧面，以方便固定工装40的使用和维护。
37.本发明的磁共振超导磁体的电流引线及其组装方法，电流引线结构简单，制作和组装方便，且插拔方便。且在电流引线制作过程中，保证了多个部件间的同轴度，使得电流引线制作完成后的同轴度大幅提升。在磁共振超导磁体励磁过程中，使得电流引线的正极插头4、负极插头5与磁共振超导磁体的正、负极插座的接触面变得均匀，从而使得接触电阻降到最低值，减小了液氦的挥发量和降低了磁共振超导磁体失超的风险。良好的同轴度极大地减小了电流引线的正极插头4、负极插头5与磁共振超导磁体的正、负极插座的磨损，很大程度的提高了电流引线的正极插头4、负极插头5和磁共振超导磁体正、负极插座的使用寿命，能有效避免因电流引线结构或制作误差引发无法励磁的现象。
38.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。