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CN114724826A - 抑制噪音的扫描磁铁及其制备方法 - Google Patents

抑制噪音的扫描磁铁及其制备方法 Download PDF

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CN114724826A
CN114724826A CN202210373264.6A CN202210373264A CN114724826A CN 114724826 A CN114724826 A CN 114724826A CN 202210373264 A CN202210373264 A CN 202210373264A CN 114724826 A CN114724826 A CN 114724826A
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张翔
杨静
张京京
尤玮
卢家琪
杨建成
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Abstract

本发明涉及一种抑制噪音的扫描磁铁，包括：铁芯，数量为二，所述铁芯为U型铁芯，两所述铁芯扣合成“口”字型结构，所述铁芯的凹槽中设置有线圈槽，用于容纳线圈，所述线圈通过固定组件固定在所述铁芯上，并呈跑道型结构。本发明所提供的扫描磁铁的噪音大幅降低，最大噪音由＞100分贝降低至87分贝，对应声压降低一个量级以上。

Description

抑制噪音的扫描磁铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抑制噪音的扫描磁铁及其制备方法，属于加速器技术领域。
背景技术
扫描磁铁是粒子加速器终端必须的一类磁铁。其主要功能是通过水平和垂直扫描将束流扫描成方形视野(均匀扫描)或者快速扫描成平面内离散的点阵(点扫描)。
连续快速脉冲运行模式下，扫描磁铁运行噪音巨大。噪音主要来自线圈震动和铁芯电磁啸叫。电磁啸叫与材料的磁滞伸缩系数直接相关，属于材料的固有属性，而线圈的震动噪音与其固定方式有关，一般也是噪音的重要来源
传统的扫描磁铁为马鞍型线圈，线圈端部通过钢带与铁芯固定，线圈主体一般不作固定或者上下线圈之间加垫环氧块。以碳离子治疗装置为例，扫描磁铁气隙100mm，有效长度500mm，最高磁场2400Gs，满功率运行状态下，距离磁铁1m位置处，噪音超过100分贝。科研终端直接与靶区相连，实验人员需在靶区反复更换样品，整个实验过程接近一半时间位于噪音覆盖区域，实验人员常难以忍受。医用终端离病人非常近，噪音可影响病人的治疗体验。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种抑制噪音的扫描磁铁及其制备方法，本发明所述提供的扫描磁铁可大幅降低噪音同时还可加强密槽铁芯的机械可靠性，通过密槽排布，可进一步降低铁芯涡损。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种抑制噪音的扫描磁铁，包括：
铁芯，数量为二，所述铁芯为U型铁芯，两所述铁芯扣合成“口”字型结构，所述铁芯的凹槽中设置有线圈槽，用于容纳线圈，所述线圈通过固定组件固定在所述铁芯上，并呈跑道型结构。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述固定组件包括线圈固定条，所述线圈固定条用于将与所述铁芯的侧壁相平行的所述线圈固定。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述固定组件还包括螺杆组件，所述螺杆组件用于固定所述线圈固定条。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述螺杆组件的安装间距为150～200mm。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述固定组件还包括端部线圈成型条，所述线圈与所述铁芯侧壁相垂直的端部部分通过所述端部线圈成型条进行固定。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述固定组件还包括辅助支撑件，安装于所述铁芯的两端，且位于所述端部线圈成型条的下方，用于支撑所述端部线圈成型条和所述线圈的端部部分。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述辅助支撑件为L型不锈钢板。
所述的抑制噪音的扫描磁铁，优选地，所述铁芯的凹槽中设置有凸起块，所述凸起块上设置有缝隙。
基于上述抑制噪音的扫描磁铁，本法还提供该扫描磁铁的制备方法，包括如下步骤：
制备U型所述铁芯，在所述铁芯的两端安装所述辅助支撑件，然后将所述线圈和所述线圈固定条真空浇筑到所述线圈槽中，将所述线圈的端部部分、所述端部线圈成型条真空环氧浇筑在所述辅助支撑件上，随后将所述螺杆组件装配在所述线圈固定条上，最后两所述铁芯扣合装配在一起，得到所述抑制噪音的扫描磁铁。
所述的制备方法，优选地，真空浇筑的具体条件为：真空度为5Pa，温度为100℃-200℃。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明所提供的扫描磁铁的噪音大幅降低，最大噪音由＞100分贝降低至87分贝，对应声压降低一个量级以上。
2、为抑制涡流，铁芯极面常需要开槽，开槽少，则减小涡损的程度有限反之则机械可靠性差，本发明所提供的扫描磁铁，无需再铁芯上开槽，利用密槽铁芯原有的凹槽进行线圈固定，这种线圈固定方式可加强密槽铁芯的机械可靠性。
3、本发明装置在大幅降低扫描磁铁噪音的同时，还可以加强密槽铁芯的机械可靠性，通过密槽排布，可进一步降低铁芯涡损。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的抑制噪音的扫描磁铁的整体示意图；
图2为本发明该实施例提供的抑制噪音的扫描磁铁的局部示意图；
图3为本发明该实施例提供的G10成型条与线圈端部的成型结构示意图；
图4为本发明所提供的新型扫描磁铁噪音与传统扫描磁铁噪音对比示意图；
图中各标记如下：
1-铁芯；2-线圈固定条；3-螺杆组件；4-端部线圈成型条；5-辅助支撑件；6-凸起块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，本发明所述提供的抑制噪音的扫描磁铁，包括：两铁芯1，所述铁芯1为U型铁芯，两所述铁芯2扣合成“口”字型结构，所述铁芯1的凹槽中设置有线圈槽，用于容纳线圈，所述线圈通过固定组件固定在所述铁芯1上，并呈跑道型结构。
进一步地，所述固定组件包括线圈固定条2，所述线圈固定条2用于将与所述铁芯1的侧壁相平行的所述线圈固定。
进一步地，所述固定组件还包括螺杆组件3，所述螺杆组件3用于固定所述线圈固定条2。
进一步地，所述螺杆组件3的安装间距为150～200mm。
进一步地，所述固定组件还包括端部线圈成型条4，所述线圈与所述铁芯1侧壁相垂直的端部部分通过所述端部线圈成型条4进行固定。
进一步地，所述固定组件还包括辅助支撑件5，安装于所述铁芯1的两端，且位于所述端部线圈成型条4的下方，用于支撑所述端部线圈成型条4和所述线圈的端部部分。线圈的端部部分利用长度和宽度与线圈尺寸相仿的G10线圈压条与L型辅助支撑件链接，将线圈端部部分压紧。采用螺杆组件3对G10线圈固定条2和线圈进行辅助支撑，约200mm需一组螺杆组件3，如图2所示。
进一步地，所述辅助支撑件5为L型不锈钢板。线圈的端部部分与G10端部线圈成型条浇注为一体，并与L型不锈钢板连接，对线圈的端部部分加强支撑。
进一步地，所述铁芯1的凹槽中设置有凸起块6，所述凸起块6上设置有缝隙。两块铁芯1扣合后，铁芯1结构由窗口变成H型结构，如图1所示。
基于上述抑制噪音的扫描磁铁，本发明第二方面还提供该磁铁的制备方法，包括如下步骤：
制备U型所述铁芯1，在所述铁芯1的两端安装所述辅助支撑件5，然后将所述线圈和所述线圈固定条2真空浇筑到所述线圈槽中，将所述线圈的端部部分、所述端部线圈成型条4真空环氧浇筑在所述辅助支撑件5上，随后将所述螺杆组件3装配在所述线圈固定条2上，最后两所述铁芯1扣合装配在一起，得到所述抑制噪音的扫描磁铁。
进一步地，真空浇筑的具体条件为：真空度为5Pa，温度为100℃-200℃。
图4为频率与噪音的关系，扫描磁铁参数一致，电流均为450A，测试在静音内进行，且分贝仪与磁铁的距离完全一致，均为1m。从图中可以看出，本发明所提供的扫描磁铁的噪音大幅降低，最大噪音由＞100分贝降低至87分贝，对应声压降低一个量级以上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，包括：
铁芯(1)，数量为二，所述铁芯(1)为U型铁芯，两所述铁芯(2)扣合成“口”字型结构，所述铁芯(1)的凹槽中设置有线圈槽，用于容纳线圈，所述线圈通过固定组件固定在所述铁芯(1)上，并呈跑道型结构。
2.根据权利要求1所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述固定组件包括线圈固定条(2)，所述线圈固定条(2)用于将与所述铁芯(1)的侧壁相平行的所述线圈固定。
3.根据权利要求2所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述固定组件还包括螺杆组件(3)，所述螺杆组件(3)用于固定所述线圈固定条(2)。
4.根据权利要求3所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述螺杆组件(3)的安装间距为150～200mm。
5.根据权利要求4所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述固定组件还包括端部线圈成型条(4)，所述线圈与所述铁芯(1)侧壁相垂直的端部部分通过所述端部线圈成型条(4)进行固定。
6.根据权利要求5所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述固定组件还包括辅助支撑件(5)，安装于所述铁芯(1)的两端，且位于所述端部线圈成型条(4)的下方，用于支撑所述端部线圈成型条(4)和所述线圈的端部部分。
7.根据权利要求6所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述辅助支撑件(5)为L型不锈钢板。
8.根据权利要求7所述的抑制噪音的扫描磁铁，其特征在于，所述铁芯(1)的凹槽中设置有凸起块(6)，所述凸起块(6)上设置有缝隙。
9.一种根据权利要求8所述的抑制噪音的扫描磁铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备U型所述铁芯(1)，在所述铁芯(1)的两端安装所述辅助支撑件(5)，然后将所述线圈和所述线圈固定条(2)真空浇筑到所述线圈槽中，将所述线圈的端部部分、所述端部线圈成型条(4)真空环氧浇筑在所述辅助支撑件(5)上，随后将所述螺杆组件(3)装配在所述线圈固定条(2)上，最后两所述铁芯(1)扣合装配在一起，得到所述抑制噪音的扫描磁铁。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，真空浇筑的具体条件为：真空度为5Pa，温度为100℃-200℃。
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