真空内四通道异形偏转磁铁的制造方法技术

本发明专利技术涉及离子束偏转电磁铁---四通道异形偏转磁铁的制造工艺技术领域，尤其是涉及一种真空内四通道异形偏转磁铁的制造方法。其通过：分别加工左、右磁体和中间磁体的四周和上下面，然后在大型数控加工中心上完成三块磁铁的斜面；以磁体底面做基准，在大型数控加工中心上分别加工三块磁铁上的线圈槽；将加工好的磁体进行预装配；在加工好的线圈绕线模具上绕制线圈；采用环氧真空浇注线圈；完成环氧真空浇注后将线圈封装在真空盒中；对装有线圈的真空盒进行氦质谱真空检漏，真空度达到1x10-8Pa，真空漏率不大于1x10-9Pa.L/S；将检漏合格的装有线圈的真空盒和铁芯进行装配，并做磁场测试。磁铁结构稳定性佳、装配简单、便捷、调节方便、加工精度高、外形尺寸及形状误差小。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及离子束偏转电磁铁---四通道异形偏转磁铁的制造工艺
，尤其是涉及一种。其通过：分别加工左、右磁体和中间磁体的四周和上下面，然后在大型数控加工中心上完成三块磁铁的斜面；以磁体底面做基准，在大型数控加工中心上分别加工三块磁铁上的线圈槽；将加工好的磁体进行预装配；在加工好的线圈绕线模具上绕制线圈；采用环氧真空浇注线圈；完成环氧真空浇注后将线圈封装在真空盒中；对装有线圈的真空盒进行氦质谱真空检漏，真空度达到1x10-8Pa，真空漏率不大于1x10-9Pa.L/S；将检漏合格的装有线圈的真空盒和铁芯进行装配，并做磁场测试。磁铁结构稳定性佳、装配简单、便捷、调节方便、加工精度高、外形尺寸及形状误差小。【专利说明】
本专利技术涉及离子束偏转电磁铁---四通道异形偏转磁铁的制造工艺
，尤其是涉及一种。
技术介绍
偏转二极磁铁是粒子加速器磁铁系统中广泛采用的一种磁铁结构。采用这种结构形式，可以使离子束在通过两个磁极形成的磁通道时，受到一定的洛伦兹力。在此力的作用下，偏转一定的角度。如若离子束有多条需要同时偏转并且互相不干涉时，就要用到多磁通道即多通道的异形偏转磁铁来保证离子束可以按设计的轨道运行。所述的真空内四通道异形偏转磁铁，磁铁放置于真空度为lxlO_5Pa的真空环境中，铁芯由中间磁体，左、右侧磁体、上下端板，上、下垫块等几部分组成。铁芯上分布着四个上下左右均对称的磁通道，上下各两个磁通道，铁芯的四个通道内各安装了一对偏转线圈，四个通道共八个偏转线圈，其特点在于线圈封闭在一个无磁性的不锈钢盒中，不锈钢盒外是真空度为IxlO-5Pa的真空环境，盒内的线圈和大气处于连通状态；磁铁顶部安装冷却线圈用的集流管等部件；磁铁底部安装有用于调节高低的底座；磁铁上方有大真空法兰，通过四根吊装杆与磁铁连接。上、下面各有上连接板和下连接板将三个磁体连接为一个整体。 对于磁铁的制造方法来讲，现有的技术对于普通偏转二极磁铁的制造很有成效，但针对真空环境中的多通道异形偏转磁铁，尤其是要求通道所通过的束流满足空间聚焦角度的四通道异形偏转磁铁来讲，形状控制难度较高，多通道之间的相对位置较难控制，重复定位难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足提供一种，从而有效解决现有技术的问题。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为:所述的，其特点是包括如下步骤: (I)、将偏转磁铁的铁芯主体分左磁体、右磁体、中间磁体上连接板、下连接板五部分，将五部分经过锻制和热处理工艺，提高磁性能；板坯锻制要求锻造比达到1:1.5，保证内部无气孔、夹渣、夹层缺陷，热处理的工艺为:在900°C ±10°C保温I小时，保温结束后以低于50°C /h的速度冷却到50°C以下或室温出炉； (2)、分别加工左磁体、右磁体和中间磁体，然后在大型数控加工中心上完成三块磁体的斜面加工，其中左磁体、右磁体的一个面是斜面，角度为3.35°，中间磁体的两面都是斜面，夹角为6.7° ,误差不大于0.1° ； (3)、以磁体的底面做基准，在大型数控加工中心上分别加工三块磁体上的线圈槽，在加工对称面的另一个线圈槽时使用工装防止加工变形或塌陷； (4)、将加工好的磁体进行预装配，保证关键部位的装配精度，重点控制磁极间隙的尺寸精度，气隙值误差±0.05mm ； (5)、准备绕制线圈的导线，采用外形是正方形且中心带圆形水冷孔的无氧铜空心导线，首先将压缩空气通入导线的内孔，把铜导线内存在的杂物等吹干净；再对铜导线做钢球通过实验，将90%导线内孔尺寸的钢球，从导线一端的内孔送入后，用压缩空气从另一端吹出，检查导线内孔的通畅性；将铜导线表面影响线圈绝缘性能的毛刺清理干净；用工业酒精擦洗铜导线表面的油污、粉末残留物； (6)、按照线圈的内尺寸设计和加工绕线模具，将模具固定在绕线机上，在加工好的线圈绕线模具上，按照常规绕制方法绕制八件线圈；绕制时清除导线表面的毛刺和脏污，然后在导线表面半叠包一层聚酰亚胺粘带，再半叠包两层玻璃丝带，在绕线机上完成线圈绕制； (7)、检验线圈的绕制尺寸、绝缘性能以及线圈的水流量等参数符合要求；用匝间短路仪检测匝间绝缘性能，要求匝间检测电压不小于1V/匝。用兆欧表检测线圈对地绝缘，要求2000V，一分钟时间内无击穿、闪络等异常情形，绝缘电阻值不小于2000M Ω ； (8)、采用环氧真空浇注线圈，保证绝缘性能良好；首先将线圈置于浇注模具中，然后将配制好的环氧树脂灌进浇注模具中，在烘箱内先加热到80°C，并抽真空到5xlO_2Pa，加热到120°C _150°C，保温12小时以上，使环氧树脂完全固化； (9)、线圈完成环氧真空浇注后包裹隔热材料，将线圈密封在真空盒中，确保线圈不被焊接产生的高温破坏； (10)、对装有线圈的真空盒进行氦质谱真空检漏，真空度lxlO_5Pa，真空漏率小于IxKT8Pa.L/S ； (11)、将检漏合格的装有线圈的真空盒和铁芯进行装配，在线圈出线端焊接出线端铜排，然后通电测量磁场，保证磁场满足要求，磁场值达到3000高斯； (12)、测磁合格后对整个偏转磁铁的表面做清洗和镀镍处理，然后安装磁体的附件，包括热偶元件接线端、吊杆、集流管、上垫块、下垫块、底座、水冷罩、吞噬器、线圈固定耳、水冷管、观察窗； (13)、将总装后的偏转磁体通过吊装耳吊入大型真空室内，通过大真空法兰与大型真空室密封联接，使整台磁铁置于真空环境中。 所述的第一步骤中左磁体、中间磁体和右磁体分别采用一体式结构。 所述的第四步骤中装配过程中，对装配用的所有螺钉以及存在夹气的空间需要预留通气孔，保证不影响真空度，真空度lxlO_5Pa，真空漏率小于lxlO_8Pa.L/S。 所述的第三步骤中的加工左磁体、右磁体和中间磁体的线圈槽加工过程中，需要制作工装，填入线圈槽中，然后将工件固定在工装上搬运，避免冲击。 所述的第六步骤中的线圈绕制过程中需要加工线圈绕线模，在绕线模上绕制好线圈后，需要真空浇注模，在真空模中进行线圈的环氧浇注，环氧浇注后线圈需要封装在隔绝大气的不锈钢盒中，盒内为大气，盒外为真空度IxKT5Pa的真空环境。 所述的第九步中的线圈真空盒，将完成环氧真空浇注后的线圈封装在真空盒中，再将真空盒密封焊死，确保线圈不被焊接产生的高温破坏，线圈浇注后包隔热材料后再放入真空盒中焊接真空盒。 所述的封装线圈的真空盒需要用氦质谱真空检漏仪进行真空检漏，真空度达到lxlO_5Pa，真空漏率不大于 lxlO_8Pa.L/S。 本专利技术的有益效果是:所述的，其制造的铁芯尺寸控制的很好，四个通道相对位置可以很好的保证，磁极间的气隙精度高，磁场性能稳定，而且工艺简单，便于实现。其磁铁结构稳定性佳、装配简单、便捷、调节方便、加工精度高、外形尺寸及形状误差小、封装在真空盒内的线圈对真空室内的真空度没有影响、磁场指标好，改善和提高了四通道异形偏转磁铁的性能，。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的四通道异形偏转磁铁等轴测结构示意图； 图2是本专利技术的四通道异形偏转磁铁俯视剖面结构示意图； 图3是本专利技术的四通道异形偏转磁铁立面剖面结构示意图； 图4是本专利技术的四通道异形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空内四通道异形偏转磁铁的制造方法，其特点是包括如下步骤：(1)、将偏转磁铁的铁芯主体分左磁体、右磁体、中间磁体上连接板、下连接板五部分，将五部分经过锻制和热处理工艺，提高磁性能；板坯锻制要求锻造比达到1:1.5，保证内部无气孔、夹渣、夹层缺陷，热处理的工艺为：在900℃±10℃保温1小时，保温结束后以低于50℃/h的速度冷却到50℃以下或室温出炉；(2)、分别加工左磁体、右磁体和中间磁体，然后在大型数控加工中心上完成三块磁体的斜面加工，左磁体、右磁体的一个面是斜面，角度为3.35°，中间磁体的两面都是斜面，夹角为6.7°，误差不大于0.1°；(3)、以磁体的底面做基准，在大型数控加工中心上分别加工三块磁体上的线圈槽，在加工对称面的另一个线圈槽时使用工装防止加工变形或塌陷；(4)、将加工好的磁体进行预装配，保证关键部位的装配精度，重点控制磁极间隙的尺寸精度，气隙值误差±0.05mm；(5)、准备绕制线圈的导线，采用外形是正方形且中心带圆形水冷孔的无氧铜空心导线，首先将压缩空气通入导线的内孔，把铜导线内存在的杂物等吹干净；再对铜导线做钢球通过实验，将90％导线内孔尺寸的钢球，从导线一端的内孔送入后，用压缩空气从另一端吹出，检查导线内孔的通畅性；将铜导线表面影响线圈绝缘性能的毛刺清理干净；用工业酒精擦洗铜导线表面的油污、粉末残留物；(6)、按照线圈的内尺寸设计和加工绕线模具，将模具固定在绕线机上，在加工好的线圈绕线模具上，按照常规绕制方法绕制八件线圈；绕制时清除导线表面的毛刺和脏污，然后在导线表面半叠包一层聚酰亚胺粘带，再半叠包两层玻璃丝带，在绕线机上完成线圈绕制；(7)、检验线圈的绕制尺寸、绝缘性能以及线圈的水流量等参数符合要求；用匝间短路仪检测匝间绝缘性能，要求匝间检测电压不小于10V/匝。用兆欧表检测线圈对地绝缘，要求2000V，一分钟时间内无击穿、闪络等异常情形，绝缘电阻值不小于2000MΩ；(8)、采用环氧真空浇注线圈，保证绝缘性能良好；首先将线圈置于浇注模具中，然后将配制好的环氧树脂灌进浇注模具中，在烘箱内先加热到80℃，并抽真空到5x10‑2Pa，加热到120℃‑150℃，保温12小时以上，使环氧树脂完全固化；(9)、线圈完成环氧真空浇注后包裹隔热材料，将线圈密封在真空盒中，确保线圈不被焊接产生的高温破坏；(10)、对装有线圈的真空盒进行氦质谱真空检漏，真空度1x10‑5Pa，真空漏率小于1x10‑8Pa.L/S；(11)、将检漏合格的装有线圈的真空盒和铁芯进行装配，在线圈出线端焊接出线端铜排，然后通电测量磁场，保证磁场满足要求，磁场值达到3000高斯；(12)、测磁合格后对整个偏转磁铁的表面做清洗和镀镍处理，然后安装磁体的附件，包括热偶元件接线端、吊杆、集流管、上垫块、下垫块、底座、水冷罩、吞噬器、线圈固定耳、水冷管、观察窗；(13)、将总装后的偏转磁体通过吊装耳吊入大型真空室内，通过大真空法兰与大型真空室密封联接，使整台磁铁置于真空环境中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国平，李学敏，张小奇，王文进，徐大宇，王丰，雷海亮，李寿陆，谢春安，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62