[实用新型]一种可快速冷却的重频磁体结构

说明书

本实用新型公开了一种可快速冷却的重频磁体结构，包括导线和绝缘层，绝缘层设置于相邻的导线之间；所述导线包括双导线体和设置在所述双导线体之间的连接支撑架，所述双导线体并行设置，所述双导线体通过所述连接支撑架间隔形成导线孔隙；所述导线的双导线体外侧与所述绝缘层贴合设置并使得所述导线绕中心轴线在周向和高度方向绕线，并在高度方向上由每层导线的导线孔隙形成贯通的冷却通道。该结构可增大冷却液与线圈的接触面积，实现磁体的快速冷却。

技术领域

本实用新型涉及强磁场重频磁体线圈冷却技术领域，尤其涉及一种可快速冷却的重频磁体结构。

背景技术

重频磁体是一种脉冲式磁场产生装置，其核心结构为特殊结构的电磁线圈构成，专业称为重频磁体结构。

在使用时，单次通电加载，重频磁体可产生10T以上强磁场，目前已有重频磁体可达到45T磁场强度。强磁场重频磁体可应用领域较多，包括军事领域电磁武器、科研领域质谱分析，医疗领域核磁成像和质子医疗等，重频磁体磁场越强，对相应领域应用越有益处。然而，由于电磁线圈电阻的存在，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，热量如不及时排出，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。但是排出速度影响磁体的使用频率，现实中希望提高磁体使用频率，以提高使用效率，降低使用时间成本，因此需要高效的散热手段，将磁体内产生的焦耳热快速排出磁体，为下次加载准备好。

目前，重频磁体的冷却结构有以下两种：

一种是在磁体绕线层间设置冷却通道。如图1所示，这种磁体结构是目前主流的磁体散热结构，主要应用在将磁体浸没在液氮中进行冷却的场景，在磁体层间设置冷却通道1’，有利于液氮进入磁体接头内部，对磁体进行快速冷却，减小内部导热热阻。

这种冷却结构相对于不设冷却通道的磁体结构的冷却速度有了大幅提高，可将磁体冷却时间从2小时缩短到10分钟左右，但是由于磁体绕线周围存在低导热系数的应力强化结构，而层间留通道的数量有限，所以整体冷却时间无法继续降低。

另一种是在导线中心开孔设置冷却通道。如图2所示，在导线截面中心开孔，沿导线长度方向开孔，形成冷却通道2’，将冷媒通入导线中心开孔，与磁体线圈直接对流换热，冷媒将磁体热量携带到磁体外部换热器进行换热，冷媒被冷却后，重新通入磁体线圈，如此不断循环实现对磁体的不间断快速冷却。

这种冷却结构是在在磁体导线中间开孔的磁体结构，将冷媒通入磁体导线中心，进行强制对流换热，理论上可以将磁体冷却时间降低到30s之内，这种结构缺点是磁体绕线截面较小，导线长度过长，经过分段后，最长导线仍然达到8米长，而孔径最大只能加工到2mm，这种工况导致冷却通道过于狭长，将冷媒通入磁体的代价较大，而且通道太长，磁体冷却温度均匀性得不到有效控制，对冷却时间的降低也是不利因素。

综上，现有的重频磁体的冷却结构在层间通道数量不够和通道长度太长等问题导致散热效果和散热均匀性的不到有效控制。急需一种可解决上述问题的降低影响使用频率又提高冷却效能的冷却结构。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可快速冷却的重频磁体结构，其能解决散热效率不高的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种可快速冷却的重频磁体结构，包括导线和绝缘层，所述绝缘层设置于相邻的导线之间；所述导线包括双导线体和设置在所述双导线体之间的连接支撑架，所述双导线体并行设置，所述双导线体通过所述连接支撑架间隔形成导线孔隙；所述导线孔隙形成冷却通道。

进一步的，所述导线的双导线体外侧与所述绝缘层贴合设置并使得所述导线绕中心轴线在周向和高度方向绕线，并在高度方向上由每层的导线的导线孔隙形成贯通的冷却通道。