磁控直拉单晶用超导线圈结构及其成型工装的制作方法

本技术属于超导线圈，具体涉及磁控直拉单晶用超导线圈结构及其成型工装。

背景技术：

1、超导磁体是指低温下用具有高转变温度和临界磁场特别高的第二类超导体制成线圈的一种电磁体。它的主要特点是无导线电阻产生的电损耗，也没有因铁芯存在而产生的磁损耗，具有很强的实用价值。单晶硅的生产方法一般为直拉法(cz)，其工作原理为在合适的温度下，融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。随着半导体微电子器件和大规模集成电路等器件制造技术的迅速发展，对单晶硅的品质和尺寸就要求越来越高，对半导体材料单晶硅的制备要求更为严格。在此背景下，磁控直拉单晶磁体成为生产单晶硅的主流。磁控直拉单晶技术(mcz)为在常规的直拉单晶方法的基础上，在单晶炉外侧施加强磁场，对熔体的热对流进行抑制，降低晶体的杂质含量,提高纵向和径向杂质分布不均匀性,得到高品质的单晶体。传统的mcz法中的一般使用永磁体或常规电磁铁。其产生的磁场往往不高，对熔体的热对流抑制效果较为普通。随着超导磁体技术的发展，越来越多的磁控直拉单晶设备配置了mcz超导磁体。

2、mcz超导磁体的特点为使用超导磁体技术，能够产生数倍于常规电磁铁或永磁体的磁场，因此可以明显降低熔体热对流对单晶品质的影响。目前已知的半导体级磁拉单晶超导磁体大多采用横向磁场，用来产生横向磁场的超导线圈多为对角线圈螺线管，鞍形线圈具有均匀区大，拉晶效果好等优势，但其绕制难度大，存在成品率低，制造成本高，技术难度高等缺点，因此较少应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：磁控直拉单晶用超导线圈结构，包括有左线圈组和右线圈组，左线圈组和右线圈组结构相同且对称设置，其中左线圈组包括有若干层环形线圈依次层叠构成，左线圈组和右线圈组绕对称线圆弧弯曲后呈鞍形。

2、作为上述技术方案的优选，所述左线圈组的弯曲角为α角，α角的大小在90-150度之间。

3、作为上述技术方案的优选，所述左线圈组由2-5层环形线圈依次层叠构成。

4、作为上述技术方案的优选，左线圈组中相邻两层环形线圈在左线圈组的两侧分别形成阶梯结构。

5、作为上述技术方案的优选，相邻两层所述环形线圈之间通过环氧树脂粘贴连接。

6、作为上述技术方案的优选，所述左线圈组的表面和右线圈组的表面分别覆盖有绝缘材料。

7、超导线圈结构的成型工装，包括有下端板和上端板，上端板的下表面内侧设有环形支撑台，环形支撑台通过若干螺栓可拆卸的连接下端板，上端板和下端板之间形成绕环形支撑台一圈的绕线槽，上端板上设有若干分别连通绕线槽的开口，开口沿绕线槽依次间隔设置，开口的一侧分别设有压线组件，压线组件包括有固定块、固定杆、限位块、绕线限位组件，所述固定块固定连接在上端板的上表面，固定杆的一端固定连接固定块，另一端固定连接限位块，所述绕线限位组件包括有滑块、竖直限位杆、活动卡扣，所述滑块可滑动安装在固定杆上，滑块上设有竖直设置的调节孔，调节孔位于开口的正上方，竖直限位杆穿过调节孔后经开口后伸入到绕线槽中，所述竖直限位杆通过活动卡扣在调节孔内保持固定状态。

8、作为上述技术方案的优选，所述滑块与限位块之间设有弹簧，弹簧套在固定杆上。

9、作为上述技术方案的优选，所述滑块的一侧设有活动孔，固定杆穿过活动孔，滑块的另一侧设有夹口，夹口连通调节孔，夹口将滑块分成前夹部和后夹部，所述活动卡扣包括有连接螺杆、螺帽，前夹部上设有通孔，连接螺杆的一端活动穿过通孔后固定连接后夹部，螺帽与连接螺杆的另一端螺纹连接，螺帽上固定连接转动杆。

10、本实用新型的有益效果是：本实用新型的磁控直拉单晶用超导线圈结构，左线圈组和右线圈组整体呈鞍形，结构强度高，形成的磁场适合磁控直拉单晶过程使用。超导线圈结构的成型工装，提高了超导线圈结构中环形线圈的绕制效率，保证了环形线圈的成型质量。

技术特征：

1.磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，包括有左线圈组和右线圈组，左线圈组和右线圈组结构相同且对称设置，其中左线圈组由若干层环形线圈依次层叠构成，左线圈组和右线圈组绕对称线圆弧弯曲后呈鞍形。

2.如权利要求1所述的磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，所述左线圈组的弯曲角为α角，α角的大小在90-150度之间。

3.如权利要求1所述的磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，所述左线圈组由2-5层环形线圈依次层叠构成。

4.如权利要求3所述的磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，左线圈组中相邻两层环形线圈在左线圈组的两侧分别形成阶梯结构。

5.如权利要求4所述的磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，相邻两层所述环形线圈之间通过环氧树脂粘贴连接。

6.如权利要求5所述的磁控直拉单晶用超导线圈结构，其特征在于，所述左线圈组的表面和右线圈组的表面分别覆盖有绝缘材料。

7.用于生产如权利要求1-6中任意一项所述的超导线圈结构的成型工装，其特征在于，包括有下端板和上端板，上端板的下表面内侧设有环形支撑台，环形支撑台通过若干螺栓可拆卸的连接下端板，上端板和下端板之间形成绕环形支撑台一圈的绕线槽，上端板上设有若干分别连通绕线槽的开口，开口沿绕线槽依次间隔设置，开口的一侧分别设有压线组件，压线组件包括有固定块、固定杆、限位块、绕线限位组件，所述固定块固定连接在上端板的上表面，固定杆的一端固定连接固定块，另一端固定连接限位块，所述绕线限位组件包括有滑块、竖直限位杆、活动卡扣，所述滑块可滑动安装在固定杆上，滑块上设有竖直设置的调节孔，调节孔位于开口的正上方，竖直限位杆穿过调节孔后经开口后伸入到绕线槽中，所述竖直限位杆通过活动卡扣在调节孔内保持固定状态。

8.如权利要求7所述的用于生产超导线圈结构的成型工装，其特征在于，所述滑块与限位块之间设有弹簧，弹簧套在固定杆上。

9.如权利要求7所述的用于生产超导线圈结构的成型工装，其特征在于，所述滑块的一侧设有活动孔，固定杆穿过活动孔，滑块的另一侧设有夹口，夹口连通调节孔，夹口将滑块分成前夹部和后夹部，所述活动卡扣包括有连接螺杆、螺帽，前夹部上设有通孔，连接螺杆的一端活动穿过通孔后固定连接后夹部，螺帽与连接螺杆的另一端螺纹连接，螺帽上固定连接转动杆。

技术总结本发明公开了磁控直拉单晶用超导线圈结构及其成型工装，包括有左线圈组和右线圈组，左线圈组和右线圈组结构相同且对称设置，其中左线圈组包括有若干层环形线圈依次层叠构成，左线圈组和右线圈组绕对称线圆弧弯曲后呈鞍形。还公开了鞍形超导线圈结构的成型工装，包括有下端板和上端板，上端板的下表面内侧设有环形支撑台，环形支撑台可拆卸的连接下端板，上端板和下端板之间形成绕线槽，上端板上设有若干开口，开口的一侧分别设有压线组件。本技术的磁控直拉单晶用超导线圈结构，左线圈组和右线圈组整体呈鞍形，结构强度高，形成的磁场适合磁控直拉单晶过程使用。成型工装提高了超导线圈结构中环形线圈的绕制效率，保证了环形线圈的成型质量。技术研发人员：张喜虎,成渝,黄崇津,马树奎,周杨,戴太山受保护的技术使用者：嘉兴科迈超导科技有限公司技术研发日：20230913技术公布日：2024/7/29