一种CUSP磁场发生装置线圈的加工方法

摘要

本发明涉及非金属晶体的制造设备，旨在提供一种CUSP磁场发生装置线圈的加工方法；该方法包括步骤：铜管的选取、线圈组的绕制、初检、线圈组的浇筑、整体检验。与现有技术相比，本发明的线圈制造工艺安排合理，工业化生产成品率高；线圈由优化的铜管绕制而成，并采用环氧树脂整体浇筑成型，线圈整体热稳定性好；线圈单元采用多组铜管并行绕制的方法，缩短了单根铜管的水路距离，线圈整体温升小；优化的线圈绕制工艺，可满足任意径向匝数、轴向匝数为4的倍数的线圈的绕制要求，为线圈的优化设计提供更加灵活的选择。

主权项

一种CUSP磁场发生装置线圈的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：铜管的选取采用挤制成型的铜管，其尺寸要求满足r＝(0.05～0.15)×D，其中r为倒圆角半径，D为方形紫铜管边长；经过软化退火处理，即在350℃～550℃退火，保温1小时，并迅速水冷，要求硬度在HB55～65之间；步骤(2)：线圈组的绕制(A)线圈参数及绕制方法确定：径向匝数M，轴向匝数N，为保证线圈中所有铜管电流方向一致，且线圈冷却性能好，确定以下绕制方法：以轴向两匝线圈作为一个线圈单元，每个线圈单元采用P根铜管并行绕制，线圈单元分为Ⅰ型和Ⅱ型两种，其中M＞P≥2，N≥4，且N为4的倍数，M、N、P均为整数；(B)线圈单元Ⅰ的绕制：P根铜管从外至内分别标记为T1、……、TP；当M为P的整数倍时，铜管T1、……、铜管TP并行排列，从进出水端一侧开始从外至内顺时针绕制M/P圈后，转入下一层顺时针绕制M/P圈并从进出水端绕出，各线圈起绕端和止绕端在进出水端依次间隔排列；当M不被P整除时，铜管T1、……、铜管TP并行排列，从进出水端一侧开始从外至内顺时针绕制A圈后，铜管T1、……、铜管TB单独再绕制一圈后与铜管T(B+1)、……、铜管TP汇合折弯进入下一层绕制，顺时针绕制A圈后，铜管T1、……、铜管TB单独再绕制一圈后与铜管T(B+1)、……、铜管TP汇合一起并从进出水端绕出，各线圈起绕端和止绕端在进出水端依次间隔排列，其中：M/P＝A…B，即A为M/P的商，B为余数，且满足A＞1，1≤B＜P，A和B均为整数；(C)线圈单元Ⅱ的绕制：P根铜管从外至内分别标记为T1’、……、TP’；当M为P的整数倍时，铜管T1’、……、铜管TP’并行排列，从进出水端一侧开始从外至内逆时针绕制M/P圈后，转入下一层逆时针绕制M/P圈并从进出水端绕出，各线圈起绕端和止绕端在进出水端依次间隔排列；当M不被P整除时，铜管T1’、……、铜管TP’并行排列，从进出水端一侧开始从外至内逆时针绕制A圈后，铜管T1’、……、铜管TB’单独再绕制一圈后与铜管T(B+1)’、……、铜管TP’汇合一起，折弯进入下一层绕制，逆时针绕制A圈后，铜管T1’、……、铜管TB’单独再绕制一圈后与铜管T(B+1)’、……、铜管TP’汇合一起并从进出水端绕出，各线圈起绕端和止绕端在进出水端依次间隔排列，其中：M/P＝A…B，即A为M/P的商，B为余数，且满足A＞1，1≤B＜P,A和B均为整数；在线圈单元Ⅰ和线圈单元Ⅱ的绕制过程中，在铜管之间以及上下层之间均设有绝缘板；绕制中的“从外到内”的“内”和“外”是相对于圆筒型的线圈组而言的，所述“内”是指靠近轴线一侧，“外”是指远离轴线一侧；(D)线圈单元的叠加：分别选取N/4个线圈单元Ⅰ和线圈单元Ⅱ，从上到下依次按照线圈单元Ⅰ、线圈单元Ⅱ、……、线圈单元Ⅰ、线圈单元Ⅱ的方式叠加并固定，且进出水端对齐，线圈单元之间设有绝缘板；(E)电极和连接块的连接，包括线圈单元Ⅰ中连接块的连接、线圈单元Ⅱ中连接块的连接、线圈单元Ⅰ和线圈单元Ⅱ之间的连接块连接、线圈单元Ⅱ和线圈单元Ⅰ之间的连接块连接以及电极的连接；线圈单元Ⅰ中连接块的连接：铜管T2的起绕端与铜管TP的止绕端连接，铜管T i的起绕端与铜管T(P+1‑i)的止绕端连接，其中i为整数，且2＜i≤P；线圈单元Ⅱ中连接块的连接：铜管i’的起绕端与铜管T(P+1‑i)’的止绕端连接，铜管T(P‑1)’的起绕端与铜管T1’的止绕端连接，其中i为整数，且1≤i＜P‑1；线圈单元Ⅰ和线圈单元Ⅱ之间的连接块连接：线圈单元Ⅰ的铜管T(P‑1)止绕端与线圈单元Ⅱ的铜管T2’止绕端连接，其中所述线圈单元Ⅰ位于线圈单元Ⅱ之上；线圈单元Ⅱ和线圈单元Ⅰ之间的连接块连接：线圈单元Ⅱ的铜管TP’与线圈单元Ⅰ的铜管T1连接，其中所述线圈单元Ⅰ在线圈单元Ⅱ之下；电极的连接：所述电极共两件，分别连接在第一个线圈单元Ⅰ的铜管T1的起绕端和最后一个线圈单元Ⅱ的铜管TP’的起绕端；步骤(3)：初检线圈组绕制完成后需进行初检，初检内容包括直流电阻、电感、绝缘性能，如不符合要求需拆开线圈组按照步骤(1)和步骤(2)进行检查和返修；步骤(4)：线圈组的浇筑(A)装模：将线圈装入模具中，并固定；(B)加热：将装模完毕后的线圈放入浇注罐中，开启加热器，将温度上升至75℃时开始抽真空直至达到极限真空1Pa，并保持3小时；(C)浇筑：充入保护性气体直至浇注罐内压力为150Pa，将熔融状态的环氧树脂浇至模腔内预定的高度时，停止浇注；(D)加压：充入保护性气体直至炉内压力达到3bar，并保压30分钟；(E)固化处理：浇注罐泄压并线圈取出后，立即吊入专用固化箱内进行固化处理，固化温度为90℃～115℃，固化时间不少于6小时，并随炉冷却5小时后取出线圈；(F)修整：对浇筑后的线圈进行表面修整；步骤(5)整体检验：浇筑完成后需对线圈整体检验，检验内容包括直流电阻、电感、绝缘性能、尺寸、外观，如直流电阻、电感、绝缘性能不符合预期要求需报废处理，如外观和尺寸不满足要求可进行修整处理。