一种超导磁体骨架顶杆机构制造技术

本发明专利技术设计了一种超导磁体骨架顶杆机构，包括轴向顶杆机构和径向顶杆机构，所述轴向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的下端、用以承受超导磁体4K骨架的轴向力；所述径向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的周向、用以承受超导磁体4K骨架的径向力，其特点是：所述轴向顶杆机构上设有径向收缩补偿平移体、该径向收缩补偿平移体用于补偿超导磁体4K骨架相对于轴向顶杆机构发生的径向收缩；所述径向顶杆机构上设有波纹管扭矩限制体、该波纹管扭矩限制体用于限制波纹管向前伸出或向后收缩时发生扭矩。本发明专利技术代替了现有技术的拉杆悬挂式超导磁体4K骨架固定方式，解决了现有悬挂式拉杆方法存在的断裂风险，并且通常需要定制模具，成本很高，周期长的问题。期长的问题。期长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超导磁体骨架顶杆机构


[0001]本专利技术涉及半导体生产设备
，特别涉及一种超导磁体骨架顶杆机构。

技术介绍

[0002]目前磁控拉单晶超导磁体广泛用于太阳能电池、集成电路、半导体等行业，是关键的生产设备之一。对于超导磁体，内部超导磁体4K骨架作为关键的部件，它是超导线圈的载体。如果超导磁体4K骨架固定不可靠，发生位移变化，将直接影响到磁力线的空间分布，导致晶棒的品质下降或者报废。目前，在超导磁体中，超导磁体4K骨架的固定方式多以拉杆悬挂式连接为主，这种方式连接固定超导磁体4K骨架，容易在磁体内发生空间晃动，且这种拉杆式的连接存在很大的断裂风险，并且这种拉杆的获得，通常需要定制模具，而定制模具的成本很高，周期长。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提出一种超导磁体骨架顶杆机构，目的在于解决现有技术超导磁体4K骨架的固定方式多以拉杆悬挂式为主，这种方式固定的超导磁体4K骨架，容易在磁体内发生空间晃动，且这种拉杆存在很大的断裂风险，并且这种拉杆的获得，通常需要定制模具，而定制模具的成本很高，周期长的问题。
[0004]本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：
[0005]一种超导磁体骨架顶杆机构，包括轴向顶杆机构和径向顶杆机构，所述轴向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的下端、用以承受超导磁体4K骨架的轴向力；所述径向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的周向、用以承受超导磁体4K骨架的径向力，所述轴向顶杆采用均布方式放置，轴向顶杆数量≥2根；所述径向顶杆采用均布方式放置，顶杆数量≥2根；其特点是：
[0006]所述轴向顶杆机构上设有径向收缩补偿平移体、该径向收缩补偿平移体用于补偿超导磁体4K骨架相对于轴向顶杆机构发生的径向收缩；所述径向顶杆机构上设有波纹管扭矩限制体、该波纹管扭矩限制体用于限制波纹管向前伸出或向后收缩时发生扭矩。
[0007]进一步地，所述轴向顶杆机构由顶杆7和布设在顶杆7上的上、中、下三个部分组成；上部分为径向收缩补偿平移体、中间部分为截热组件、下半部分为连接固定组件；该连接固定组件将300K常温传递给截热组件，截热组件将300K常温降温至50K低温，从而将热量截住。
[0008]进一步地，所述轴向顶杆机构的径向收缩补偿平移体，包括上固定座a1、上固定座连接板a2、哑铃柱a3、上连接法兰a4；该上固定座a1与上固定座连接板a2刚性连接，并且上固定座a1的一个侧端面与超导磁体4K骨架刚性连接、其下端面与固定座连接板a2刚性连接；该上固定座连接板a2数量为2件，对拼卡在哑铃柱a3中间位置；所述上固定座连接板a2与哑铃柱a3径向预留间隙，该间隙的宽度和超导磁体4K骨架径向收缩的位移量相匹配；上固定座a1下表面与钢珠a9之间为滚动摩擦，使得上固定座a1和上固定座连接板a2在预留间
隙范围内进行平面位移时减小摩擦力；该上连接法兰a4用于将所述径向收缩补偿平移体和顶杆a7进行固接。
[0009]进一步地，所述上固定座连接板a2与哑铃柱a3径向预留间隙，该间隙为5
‑
10毫米。
[0010]进一步地，所述连接固定组件包括下固定座(a8)，下固定座(a8)其上表面与顶杆(a7)固接在一起，其下表面与300K筒下底板固接在一起。.
[0011]进一步地，如图5
‑
1所示，所述截热组件包括过渡盘(a5)、热截断板(a6)，该热截断板(a6)为两块半圆的纯铜板，其与过渡盘(a5)采用螺钉连接，然后再固定在50K筒下盖板上，该截热组件将由超导磁体外部漏入的热量通过50K筒带走，防止外部漏入的热量进入到4K内部，同时对50K筒起支撑作用。
[0012]进一步地，顶杆a7的形状为管式或棒式，其材料为高强度复合材料且拥有极低的导热系数，该材料包括玻璃纤维增强复合材料CFRP，碳纤维增强复合材料GFRP。
[0013]进一步地，如图7、8、9
‑
1、9
‑
2、9
‑
3、10所示，所述径向顶杆机构沿着顶杆b9的轴向分为两部分、沿着顶杆b9的径向分为内层和外层；轴向的第一部分为封头盖b10，该封头盖b10布设在顶杆b9靠近超导磁体4K骨架的一端并顶进超导磁体4K骨架的导向槽内；轴向的第二部分为波纹管扭矩限制体，如图9
‑
1所示，该波纹管扭矩限制体布设在所述径向顶杆机构的中部和尾部；该径向顶杆机构的内层为所述波纹管扭矩限制体，外层为软连接11；所述封头盖b10为高强度无磁或弱磁材料，对顶杆b9起保护作用，防止顶杆b9端面在挤压过程中受到破坏，所述顶杆b9端面通过封头盖b10顶在超导磁体4K骨架的导向槽内，该超导磁体4K骨架导向槽长度大于超导磁体4K骨架收缩的长度，该封头盖b10与超导磁体4K骨架的导向槽为间隙配合。
[0014]进一步地，所述布设在所述径向顶杆机构的中部和尾部的波纹管扭矩限制体包括第一波纹管扭矩限制体、以及第二波纹管扭矩限制体；该第一波纹管扭矩限制体通过减小摩擦力限制波纹管发生扭矩；该第二波纹管扭矩限制体通过导向管b3和受力座b5对波纹管b4进行导向，从而限制波纹管b4发生扭矩。
[0015]进一步地，该第一波纹管扭矩限制体布设在波纹管b4内部和波纹管b4的一端，在波纹管远离超导磁体4K骨架的一端设有螺柱b1，该螺柱b1穿入波纹管，在螺柱b1的内端面设有滚动体b6和滚动体约束板b7；所述滚动体为滚珠，该滚珠和滚动体约束板b7布设在螺柱b1内端面和受力座b5上端面之间，用于减小螺柱b1内端面和受力座b5之间的摩擦力，通过减小摩擦力避免将摩擦力传递给波纹管b4，避免波纹管b4发生扭矩；该螺柱b1的外端面与径向顶杆机构尾部的超导磁体的磁屏蔽层铁轭外筒螺纹连接，通过螺纹传递力，实现对超导磁体4K骨架顶紧和放松的功能；
[0016]进一步地，该第二波纹管扭矩限制体环绕螺柱b1布设于螺柱b1的外侧，，从远离超导磁体4K骨架的一端开始顺序设有弧面座b2、波纹管b4、受力座b5、法兰b8；在弧面座b2和法兰盘b8之间、波纹管b4和受力座b5的外围还设有导向管b3；该波纹管b4的上端面与弧面座b2焊接在一起，该受力座b5与波纹管b4下端面焊接在一起；波纹管b4与受力座b5在导向管b3腔体内做伸缩移动；该导向管b3为波纹管b4、受力座b5提供轴向导向及位置约束功能，同时限制受力座b5扭转，确保波纹管不受到周向扭转力而失效；所述法兰盘(b8)用于固连顶杆(b9),同时提供导向作用；所述法兰盘(b8)通过软连接(b11)连接到超导磁体50K外筒上，起到热截断的作用；法兰盘(b8)、封头盖(b10)、与顶杆(b9)采用胶接或激光焊接的方式
进行固定；法兰盘(b8)和软连接(b11)均为纯铜材质。
[0017]进一步地，该滚动体b6为高硬度钢珠，提供滚动摩擦力，钢珠的数量与直径根据设计需求而定。
[0018]进一步地，该顶杆b9的形状为管式或棒式，材料为高强度复合材料且拥有极低的导热系数，该材料包括玻璃纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导磁体骨架顶杆机构，包括轴向顶杆机构和径向顶杆机构，所述轴向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的下端、用以承受超导磁体4K骨架的轴向力；所述径向顶杆机构布设在超导磁体4K骨架的周向、用以承受超导磁体4K骨架的径向力，所述轴向顶杆(7)采用均布方式放置，轴向顶杆数量≥2根；所述径向顶杆采用均布方式放置，顶杆数量≥2根；其特征在于：所述轴向顶杆机构上设有径向收缩补偿平移体、该径向收缩补偿平移体用于补偿超导磁体4K骨架相对于轴向顶杆机构发生的径向收缩；所述径向顶杆机构上设有波纹管扭矩限制体、该波纹管扭矩限制体用于限制波纹管向前伸出或向后收缩时发生扭矩。2.根据权利要求1所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述轴向顶杆机构由顶杆(7)和布设在顶杆(7)上的上、中、下三个部分组成；上部分为径向收缩补偿平移体、中间部分为截热组件、下半部分为连接固定组件；该连接固定组件将300K常温传递给截热组件，截热组件将300K常温降温至50K低温，从而将热量截住。3.根据权利要求2所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述径向收缩补偿平移体，包括上固定座(a1)、上固定座连接板(a2)、哑铃柱(a3)、上连接法兰(a4)；该上固定座(a1)与上固定座连接板(a2)刚性连接，并且上固定座(a1)的一个侧端面与超导磁体4K骨架刚性连接、其下端面与上固定座连接板(a2)刚性连接；该上固定座连接板(a2)数量为2件，对拼卡在哑铃柱(a3)中间位置；所述上固定座连接板(a2)与哑铃柱(a3)径向预留间隙，该间隙的宽度和超导磁体4K骨架径向收缩的位移量相匹配；上固定座(a1)下表面与钢珠(a9)之间为滚动摩擦，使得上固定座(a1)和上固定座连接板(a2)在预留间隙范围内进行平面位移时减小摩擦力；该上连接法兰(a4)用于将所述径向收缩补偿平移体和顶杆(a7)进行固接。4.根据权利要求3所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述上固定座连接板(a2)与哑铃柱(a3)径向预留间隙，该间隙为5
‑
10毫米。5.根据权利要求2所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述连接固定组件包括下固定座(a8)，下固定座(a8)其上表面与顶杆(a7)固接在一起，其下表面与300K筒下底板固接在一起。6.根据权利要求2所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述截热组件包括过渡盘(a5)、热截断板(a6)，该热截断板(a6)为两块半圆的纯铜板，其与过渡盘(a5)采用螺钉连接，然后再固定在50K筒下盖板上，该截热组件将由超导磁体外部漏入的热量通过50K筒带走，防止外部漏入的热量进入到4K内部，同时对50K筒起支撑作用。7.根据权利要求1所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：顶杆(a7)的形状为管式或棒式，其材料为高强度复合材料且拥有极低的导热系数，该材料包括玻璃纤维增强复合材料CFRP、碳纤维增强复合材料GFRP。8.根据权利要求1所述一种超导磁体骨架顶杆机构，其特征在于：所述径向顶杆机构沿着顶杆(b9)的轴向分为两部分、沿着顶杆(b9)的径向分为内层和外层；轴向的第一部分为封头盖(b10)，该封头盖(b10)布设在顶杆(b9)靠近超导磁体4K骨架的一端并连接超导磁体4K骨架；轴向的第二部分为波纹管扭矩限制体，该波纹管扭矩限制体布设在所述径向顶杆机构的中部和尾部；该径向顶杆机构的内层为所述波纹管扭矩限制体，外层为软连接(11)；所述封头盖(b10)为高强度无磁或弱磁材料，对顶杆(b9)起保护作用，所述顶杆(b9)端面通
过封头盖(b10)顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹瑞，汤洪明，李建晖，吴金志，郭兴龙，
申请(专利权)人：苏州八匹马超导科技有限公司，
类型：发明
国别省市：