一种电磁线圈的分段式散热结构的制作方法

1.本发明属于电磁线圈技术领域，具体涉及一种电磁线圈的分段式散热结构。


背景技术：

2.环形线圈是常用的一种磁场发生装置，其产生的磁场稳定，但是一般为了产生较大的磁场强度就需要在线圈中通入较大的电流，这样的线圈就会产生大量的热，但是这种热量会影响磁场的使用，特别是用于医疗方面的磁场，其对温度的要求是十分严格的，现有的磁场线圈散热方式都是将整个线圈浸入冷却液中，这就需要一个整体的空腔将线圈包裹在内部，而且线圈与空腔的内壁不直接接触，由于磁场具有较强的衰减性，这样的设计会增加线圈与人体之间的距离，也就意味着需要增大磁场的强度，以避免增加距离带来的磁场衰减。同时，一般的线圈会采用紧密绕制的方式进行绕制，这就会导致线圈中的线缆紧密接触的会导致热量集聚，同时紧密缠绕的线圈也会减少冷却液与线圈的接触面积，导致降低线圈的冷却效率。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电磁线圈的分段式散热结构, 包括线圈，线圈贴合在散热装置上侧的第一表面上；所述的线圈的电缆与散热装置贴合的一侧设置有循环冷却腔；所述的循环冷却腔内设有用于散热的散热介质，散热介质与线圈的电缆的内壁充分接触，所述的散热装置设有用于限制散热介质流动的腔道；所述的腔道中至少包括一个回路；所述的线圈的电缆上设有沿电缆延长方向开设的凹槽、电缆截面呈u型，凹槽位于线圈与散热装置贴合的一侧，所述的凹槽与散热装置的表面之间形成循环冷却腔；进一步的，所述的散热装置呈板状，位于散热装置一侧的第一表面上设有多个凸起；所述的凸起将循环冷却腔分割成多个子空腔；进一步的，所述的散热装置的内部设置有多个腔道，所述的腔道包括相互贯通的第一端口、第二端口；进一步的，所述的子空腔的两端设置有腔道的第一端口，所述的第二端口设置在散热装置一侧，相互贯通的腔道与子空腔之间形成一个散热介质流动回路；腔道的第二端口与散热介质循环装置相互联通；进一步的，所述的散热装置的第一表面、凸起表面与线圈相互贴合的位置设有密封槽；所述的密封槽内设有用于粘接线圈与散热装置的耐高温密封胶；进一步的，所述的散热装置上还设有用于固定线圈的机械固定装置，所述的机械固定装置为与散热装置固定安装且压靠线圈上的星形非金属薄板；进一步的，所述的线圈为铸造加工而成，且线圈的外侧表面涂设有绝缘漆，凹槽内表面不设有绝缘层；进一步的，所述的凸起上还设有温度检测装置，所述的温度检测装置与线圈的内壁直接接触，用于检测线圈的温度；
进一步的，所述的线圈的材质为铜，所述的散热装置的材质为非金属。
4.本发明提供了一种电磁线圈的分段式散热结构,它包括线圈，与线圈相互贴合的散热装置；所述的线圈的电缆与散热装置贴合的一侧设置有循环冷却腔；所述的循环冷却腔内设有用于散热的散热介质，散热介质与线圈的电缆的内壁充分接触，所述的散热装置设有用于限制散热介质流动的腔道；所述的腔道中至少包括一个回路；在u型电缆的内部通入冷却液体可以使得冷却液与线缆的内壁充分接触，以达到最大的散热效果，将线缆内部的空腔分割呈若干个子空腔可以减少冷却液体在一个流动过程中通过的距离，减少冷却液的流程可以使得冷却液的输入压力变低，降低冷却液输送时的入口压力。同时冷却液在较小的子空腔内进行循环，对线圈进行分段散热，可以减少冷却液在线缆内的一次循环过程中吸收的热量，降低冷却液的出口温度，这样就可以在满足降温需要的同时适当的降低冷却液的进口温度，节约对冷却液体制冷所需的能源。
附图说明
5.图1为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的主视图；图2为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的b-b剖视图；图3为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的仰视图；图4为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的c-c剖视图；图5为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的ⅰ处局部放大视图；图6为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的a-a剖视图；图7为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的立体视图；图8为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的立体视图；图9为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的线圈主视图；图10为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的线圈的全剖视图；图11为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的散热装置的主视图；图12为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的散热装置的ⅱ处局部放大视图；图13为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的连接示意图；图14为本发明一种电磁线圈的分段式散热结构的线圈磁场强度分布曲线图。
具体实施方式
6.实施例：请参见附图1-14，一种电磁线圈的分段式散热结构,它包括线圈1，线圈1贴合的散热装置2的上侧；所述的线圈1整体呈涡线形；所述的线圈1的电缆与散热装置贴合的一侧设置有循环冷却腔3；所述的循环冷却腔3内设有用于散热的散热介质，散热介质与线圈1的电缆的内壁充分接触，所述的散热装置2内设有用于限制散热介质流动的腔道22；所述的腔道22中至少包括一个回路；进一步的，所述的线圈1的电缆上设有沿电缆延长方向开设的凹槽11、电缆截面呈u型，凹槽11位于线圈1与散热装置2贴合的一侧，所述的线圈1设有凹槽11的一侧与散热装置2的第一表面21相互贴合，所述的凹槽11与散热装置2的表面之间形成循环冷却腔3；所述的线圈1整体厚度为2mm，高度为10mm；凹槽宽度为0.8mm，高度为9mm；
进一步的，所述的散热装置2在呈圆形板状，整体放置于线圈1的一侧，散热装置2与线圈1接触的一侧为第一表面21，所述的散热装置2的第一表面21上设有多个凸起23；所述的凸起23的形状与凹槽11相互匹配，线圈1安装在散热装置2一侧的第一表面21上时，凸起23位于凹槽11的内部，与凹槽11的表面相互贴靠；所述的凸起23将循环冷却腔3分割成多个子空腔31；进一步的，所述的散热装置2的内部设置有多个腔道22，所述的腔道22包括第一端口211、第二端口212；所述的腔道22联通第一端口211、第二端口212设置；所述的腔道22的第一端口211设置在散热装置2上的第一表面21上；进一步的，所述的子空腔31的两端均设置有腔道22的第一端口211，所述的第一端口211紧靠凸起23设置；所述的第二端口212设置在散热装置2的一侧，相互贯通的腔道22与子空腔31之间形成一个散热介质流动回路；腔道22的第二端口212与散热介质循环装置相互联通；进一步的，所述的散热装置2的第一表面21、凸起23表面与线圈1相互贴合的位置设有密封凹槽101；所述的密封凹槽101内设有用于粘接线圈1与散热装置2的耐高温密封胶；进一步的，所述的散热装置2上还设有用于固定线圈1的机械固定装置5，所述的机械固定装置5为与散热装置2固定安装且压靠线圈1上的星形非金属薄板；进一步的，所述的线圈1为铸造加工而成，且线圈1的外侧表面涂设有绝缘漆，凹槽11内不设有绝缘层；所述的线圈1进行铸造时采用预制的涡线形的模具进行铸造，既进行铸造的模具整体设计呈与线圈的线缆形状参数和线缆长度、内径尺寸相同的涡线形，由于实际使用的线圈需要在表面涂设绝缘漆，所以进行铸造时的线圈中的线缆间的距离大于0.5mm，这样铸造完成的线圈中的线缆之间具有一定间隔，便于涂设绝缘漆，绝缘漆涂设完成后，固定线缆的内侧端头对线缆进行二次加工，收紧线圈，减少线缆间的距离，使得线圈的匝数和最大外径满足设计要求。
7.进一步的，所述的凸起23上还设有温度检测装置4，所述的温度检测装置4与线圈1的内壁直接接触，用于检测线圈1的温度；进一步的，所述的线圈1的材质为铜，所述的散热装置2的材质为非金属。
8.本设计采用截面为u形的线圈与散热装置进行组合设计，线圈采用铜材质，利用铸造的方式进行加工，加工完成后对其外侧表面涂设绝缘漆，然后在密封凹槽内涂设耐高温密封胶，将线圈粘接在散热装置2在的第一表面21上，并同时保证凸起23的上端部也与凹槽11内表面紧密贴合，待胶干之后测试各个子空腔的密封性，在使用时，可以通过腔道22的第二端口212向其中通入冷却介质，对线圈进行冷却，由于线圈在使用过程中会出现部分位置温度过高，可以通过设置在凸起23上的温度传感器确定温度，然后定位需要冷却的子腔体的位置，然后单独调节腔体内的冷却液体的流速和温度。
9.本设计将线圈的线缆形状设计为u形结构可以将线缆的厚度降到最低，同时可以保证线圈的机械强度，保证线圈在受到外力的情况下不会产生变形影响线圈的磁场分布。在u型电缆的内部通入冷却液体可以使得冷却液与线缆的内壁充分接触，以达到最大的散热效果，由于实际使用的线圈的线缆长度都相对较长，将线缆内部的空腔分割呈若干个子
空腔可以减少冷却液体在一个流动过程中通过的距离，减少冷却液的流程可以使得冷却液的输入压力变低，降低冷却液输送时的入口压力。同时冷却液在较小的子空腔内进行循环，对线圈进行分段散热，可以减少冷却液在线缆内的一次循环过程中吸收的热量，降低冷却液的出口温度，这样就可以在满足降温需要的同时适当的降低冷却液的进口温度，节约对冷却液体制冷所需的能源。
10.本设计采用的线圈与散热盘相互固定的设计可以有效的限制冷却液体的流动范围，与传统的浸泡式散热方式相比，可以增加散热效率。同时不影响线圈的磁场强度。
11.在同样的外形尺寸条件下，对同样匝数和外形尺寸的u型电缆线圈和实心电缆线圈做磁场强度计算数据进行比较，根据实施例中制作磁场线圈模型，进行磁场强度计算：线圈参数如下：线缆：选用10mm宽、3mm厚度的铜质线缆和同样尺寸的单侧带有凹槽的线缆，线缆表面涂设有绝缘漆；匝数：将线缆绕制呈涡线形状线圈，线圈匝数为10匝，线圈最大外径为130mm；电流：线缆端部通入1000a的电流。
12.将线圈水平放置，取线圈的中轴线（涡状线的轴线）为y轴，以中轴线与线圈上表面的平面的交点为原点o，取过原点线圈且与线圈上表面重合的任意直线为x轴，取y轴坐标为5mm、15mm、25mm处的水平直线，在直线上每隔5mm选取一个点，对该点的磁场强度进行计算，经过计算线圈的磁场强度分布如下表：由上表可以得出，u型线缆和实心线缆在相同线圈匝数和相同的电流条件下产生
的磁场强度相同，所以在相同的条件下，u型电缆可以应用于磁场线圈的绕制，并且与实心电缆具有相同的功能。并且在同样的条件下其产生的磁场强度略强于普通的实心线缆线圈。
13.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。