專利名稱：一種失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)觸發(fā)超導(dǎo)磁體失超的加熱器進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)的裝置。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)體從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)稱為失超，超導(dǎo)磁體的失超通常開(kāi)始于某個(gè)線圈的局部。局部失超的超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變成帶有一定電阻的正常區(qū)域，電流流經(jīng)此正常區(qū)域產(chǎn)生焦耳熱將進(jìn)一步升高正常區(qū)域的溫度和增加正常區(qū)域的大小。超導(dǎo)磁體可能儲(chǔ)存有兆焦耳數(shù)量級(jí)的能量，在失超后，這些能量將在超導(dǎo)磁體的電阻體積中被消耗。為了得到MRI或NMR成像系統(tǒng)中所需要的磁場(chǎng)均勻性，超導(dǎo)磁體被劃分成多個(gè)子線圈，這些子線圈圍繞超導(dǎo)磁體軸線且在空間隔開(kāi)，以使它們之間沒(méi)有熱連接。 如果不適當(dāng)?shù)靥幚硎С^(guò)程，就會(huì)在失超的子線圈中消耗整個(gè)超導(dǎo)磁體的能量，從而引起局部溫度上升。嚴(yán)重的局部過(guò)熱可能燒焦絕緣或熔化導(dǎo)體，同時(shí)失超也可能產(chǎn)生高電壓擊穿絕緣。因此必須采取有效的措施對(duì)超導(dǎo)磁體的失超進(jìn)行保護(hù)。最有效的保護(hù)方法就是通過(guò)擴(kuò)展失超過(guò)程來(lái)避免有害的熱量集中，使熱量盡可能均勻消耗在整個(gè)超導(dǎo)磁體上。如果超導(dǎo)磁體在某一線圈的局部發(fā)生失超后，迅速擴(kuò)展到整個(gè)超導(dǎo)磁體，導(dǎo)致全部失超，就意味著沒(méi)有一個(gè)部分會(huì)達(dá)到危險(xiǎn)溫度。在用于MRI或NMR成像系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體中，一般通過(guò)向與超導(dǎo)線圈緊密熱接觸的加熱器施加電流來(lái)實(shí)現(xiàn)有意的失超啟動(dòng)。一般每個(gè)超導(dǎo)線圈將配備有一個(gè)或多個(gè)加熱器。通常，用于有意啟動(dòng)所有超導(dǎo)線圈失超的加熱器電氣串聯(lián)在一起，其供電源取自某個(gè)線圈或幾個(gè)線圈在失超后產(chǎn)生的端電壓。加熱器開(kāi)始工作時(shí)，先加熱自己，然后溫度高于線圈表面，于是傳遞熱量給線圈，加熱線圈，加熱器一邊加熱自身一邊傳遞熱量給線圈， 當(dāng)線圈失超后，一般加熱器還將繼續(xù)加熱，加熱器繼續(xù)加熱溫度則繼續(xù)升高.如果加熱器溫度升高則會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力造成線圈裂化，溫度過(guò)高甚至發(fā)生炭化燒壞線圈絕緣以及線圈外的環(huán)氧包裹層。因此設(shè)計(jì)加熱器電路時(shí)需要采取保護(hù)措施來(lái)防止加熱器溫度過(guò)高。傳統(tǒng)的方法就是在加熱器兩端并聯(lián)若干個(gè)二極管，當(dāng)流經(jīng)加熱器的電流超過(guò)某一值時(shí)，增長(zhǎng)的電流就分流到二極管中，降低加熱器的發(fā)熱功率。但是二極管的閾值電壓在低溫下具有離散性，并且隨流經(jīng)電流的變化而變化，這樣就很難確定加熱器兩端需要并聯(lián)二極管的數(shù)量，如果并聯(lián)二極管的數(shù)量多了就難以起到保護(hù)加熱器過(guò)熱的目的，并聯(lián)二極管的數(shù)量少了，就會(huì)導(dǎo)致加熱器中流通的電流過(guò)小而不能及時(shí)觸發(fā)超導(dǎo)線圈失超。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有失超觸發(fā)加熱器過(guò)熱保護(hù)方法的上述缺點(diǎn)，提出一種新的失超觸發(fā)加熱器過(guò)熱保護(hù)裝置。本發(fā)明利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻直接感應(yīng)加熱器的溫度，根據(jù)加熱器溫度的高低來(lái)分流電流，從而更加精確可靠地保護(hù)加熱器，防止其出現(xiàn)過(guò)熱。本發(fā)明提出的加熱器過(guò)熱保護(hù)裝置主要利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻率隨溫度上升而呈指數(shù)關(guān)系減小的特性。根據(jù)國(guó)標(biāo)(GB/T 13189-91)的規(guī)定，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度25°C時(shí)測(cè)得的電阻值稱為此負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的標(biāo)稱電阻值。當(dāng)溫度高于基準(zhǔn)溫度25°C時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值在標(biāo)稱電阻值基礎(chǔ)上呈指數(shù)關(guān)系減少，而當(dāng)溫度低于基準(zhǔn)溫度25°C時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值在標(biāo)稱電阻值基礎(chǔ)上呈指數(shù)關(guān)系增大。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為將多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻通過(guò)電氣并聯(lián)組成過(guò)熱分流電阻。通常，在基準(zhǔn)溫度25°C時(shí)，所述的過(guò)熱分流電阻的阻值選擇為所保護(hù)加熱器電阻的十分之一或者更小。過(guò)熱分流電阻放置在加熱器的上表面并通過(guò)電氣并聯(lián)在加熱器的兩端，當(dāng)加熱器處于低溫時(shí)，過(guò)熱分流電阻中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值幾乎為無(wú)窮大，過(guò)熱分流電阻相當(dāng)于開(kāi)路，對(duì)加熱器中的電流沒(méi)有分流作用；過(guò)熱分流電阻溫度隨加熱器溫度升高而升高，當(dāng)接近25°C時(shí)過(guò)熱分流電阻的阻值只有加熱器電阻的十分之一或者更小， 加熱器中的電流絕大部分分流到過(guò)熱分流電阻中，加熱器發(fā)熱將迅速減少。本發(fā)明的過(guò)熱保護(hù)裝置由過(guò)熱分流電阻和安裝護(hù)欄組成。過(guò)熱分流電阻由多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接組成，通過(guò)選擇合適的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的數(shù)量使得過(guò)熱分流電阻的阻值在基準(zhǔn)溫度25°c時(shí)為加熱器電阻的十分之一或者更小。所有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻采用市場(chǎng)上可購(gòu)買的成品，其外形尺寸相同且都為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的左右兩端為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻導(dǎo)電電極。過(guò)熱分流電阻并聯(lián)在所需要保護(hù)的加熱器兩端。安裝護(hù)欄用來(lái)安裝固定過(guò)熱分流電阻中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，安裝護(hù)欄主要由上導(dǎo)電軌、下導(dǎo)電軌、 左支撐桿、右支撐桿、多個(gè)上導(dǎo)電齒及多個(gè)下導(dǎo)電齒組成。其中上導(dǎo)電軌、下導(dǎo)電軌、上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒都由金屬導(dǎo)電材料制成，而左支撐桿和右支撐桿由非金屬絕緣材料制成。上導(dǎo)電軌和下導(dǎo)電軌平行且水平放置，左支撐桿的上端和上導(dǎo)電軌的一端固定在一起，左支撐桿的下端和下導(dǎo)電軌的一端固定在一起，右支撐桿的上端和上導(dǎo)電軌的另一端固定在一起，右支撐桿的下端和下導(dǎo)電軌的另一端固定在一起，這樣共同組成安裝護(hù)欄外的矩形框架。上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒的長(zhǎng)度相同，并且約小于上導(dǎo)電軌與下導(dǎo)電軌之間的水平間距；上導(dǎo)電齒水平垂直于上導(dǎo)電軌且上端與上導(dǎo)電軌焊接，下導(dǎo)電齒水平垂直于下導(dǎo)電軌且下端與下導(dǎo)電軌焊接。上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒均勻相間排布，使得相鄰的上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒之間的垂直間距正好為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻長(zhǎng)度。本發(fā)明的安裝護(hù)欄放置在所保護(hù)的加熱器上表面且不超出加熱器的外沿，加熱器上表面需要粘貼一層絕緣薄膜來(lái)防止安裝護(hù)欄和加熱器之間短路。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻整齊放置于安裝護(hù)欄中由相鄰的上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒組成的安裝槽內(nèi)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻左右端的導(dǎo)電電極正好分別與上導(dǎo)電齒和下導(dǎo)電齒電氣接觸，這樣安裝固定在安裝護(hù)欄中的所有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻都并聯(lián)在一起。最后采用環(huán)氧樹(shù)脂填充安裝護(hù)欄內(nèi)以及安裝護(hù)欄與加熱器之間的空隙，這樣環(huán)氧樹(shù)脂固化后加熱器、安裝護(hù)欄及過(guò)熱分流電阻就結(jié)合成一個(gè)整體。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的加熱器過(guò)熱保護(hù)電路原理圖，圖中1過(guò)熱分流電阻、J加熱器、RT負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；圖2是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻外形示意圖，圖中2導(dǎo)電電極；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的安裝護(hù)欄俯視圖，圖中3上導(dǎo)電軌、4下導(dǎo)電軌、5左支撐桿、6右支撐桿、7上導(dǎo)電齒、8下導(dǎo)電齒；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)熱保護(hù)裝置安裝示意圖，圖中9安裝護(hù)欄。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。如圖4所示，本發(fā)明的過(guò)熱保護(hù)裝置由過(guò)熱分流電阻1和安裝護(hù)欄9組成，過(guò)熱分流電阻1安裝固定在安裝護(hù)欄9內(nèi)。如圖1和2所示，過(guò)熱分流電阻1由多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT并聯(lián)連接組成，通過(guò)選擇合適的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT的數(shù)量使得過(guò)熱分流電阻1的阻值在基準(zhǔn)溫度25°C 時(shí)為加熱器J電阻的十分之一或者更小。所有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT采用市場(chǎng)上可購(gòu)買的成品，其外形尺寸相同且都為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的左右兩端為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT導(dǎo)電電極2。過(guò)熱分流電阻1并聯(lián)在所需要保護(hù)的加熱器J的兩端。當(dāng)加熱器J處于低溫時(shí)，過(guò)熱分流電阻1中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT的阻值幾乎為無(wú)窮大，過(guò)熱分流電阻1相當(dāng)于開(kāi)路，對(duì)加熱器J中的電流沒(méi)有分流作用；過(guò)熱分流電阻1的溫度隨加熱器J的溫度升高而升高，當(dāng)接近25°C時(shí)過(guò)熱分流電阻1的阻值只有加熱器J電阻的十分之一或者更小，加熱器J 中的電流絕大部分都分流到過(guò)熱分流電阻1中，加熱器J發(fā)熱將迅速減少。如圖3所示，本發(fā)明的安裝護(hù)欄9主要由上導(dǎo)電軌3、下導(dǎo)電軌4、左支撐桿5、右支撐桿6、多個(gè)上導(dǎo)電齒7及多個(gè)下導(dǎo)電齒8組成。其中上導(dǎo)電軌3、下導(dǎo)電軌4、上導(dǎo)電齒7 和下導(dǎo)電齒8都由金屬導(dǎo)電材料制成，而左支撐桿5和右支撐桿6由非金屬絕緣材料制成。 上導(dǎo)電軌3和下導(dǎo)電軌4平行且水平放置，左支撐桿5的上端和上導(dǎo)電軌3的一端固定在一起，左支撐桿5的下端和下導(dǎo)電軌4的一端固定在一起，右支撐桿6的上端和上導(dǎo)電軌3 的另一端固定在一起，右支撐桿6的下端和下導(dǎo)電軌4的另一端固定在一起，這樣共同組成安裝護(hù)欄9外面的矩形框架。上導(dǎo)電齒7和下導(dǎo)電齒8的長(zhǎng)度相同，并且約小于上導(dǎo)電軌 3與下導(dǎo)電軌4之間的水平間距；上導(dǎo)電齒7水平垂直于上導(dǎo)電軌3，且上導(dǎo)電齒7的上端與上導(dǎo)電軌3焊接，下導(dǎo)電齒8水平垂直于下導(dǎo)電軌4，且下導(dǎo)電齒8的下端與下導(dǎo)電軌4 焊接。上導(dǎo)電齒7和下導(dǎo)電齒8均勻相間排布，使得相鄰的上導(dǎo)電齒7和下導(dǎo)電齒8之間的垂直間距與為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT長(zhǎng)度相等。如圖4所示，本發(fā)明的安裝護(hù)欄9放置在所保護(hù)的加熱器J上表面，且不超出加熱器J的外沿，加熱器J上表面粘貼一層絕緣薄膜以防止安裝護(hù)欄9和加熱器J之間短路。過(guò)熱分流電阻1中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT整齊排列，放置于安裝護(hù)欄9中由相鄰的上導(dǎo)電齒7和下導(dǎo)電齒8組成的安裝槽內(nèi)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT左右兩端的導(dǎo)電電極2分別與上導(dǎo)電齒7和下導(dǎo)電齒8電氣接觸，這樣安裝固定在安裝護(hù)欄9中的所有的多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT都并聯(lián)在一起。最后采用環(huán)氧樹(shù)脂填充安裝護(hù)欄9內(nèi)以及安裝護(hù)欄9與加熱器J之間的空隙，這樣環(huán)氧樹(shù)脂固化后加熱器J、安裝護(hù)欄9及過(guò)熱分流電阻1就結(jié)合成一個(gè)整體。
權(quán)利要求
1.一種失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置，其特征在于，所述的過(guò)熱保護(hù)裝置由過(guò)熱分流電阻(1)和安裝護(hù)欄(9)組成，過(guò)熱分流電阻(1)安裝固定在安裝護(hù)欄(9)內(nèi)，過(guò)熱分流電阻(1)并聯(lián)在所需要保護(hù)的加熱器(J)的兩端；所述的過(guò)熱分流電阻(1)的阻值在基準(zhǔn)溫度25°C時(shí)為加熱器(J)電阻的十分之一或者更小。
2.按照權(quán)利要求1所述的失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置，其特征在于，所述的過(guò)熱分流電阻(1)由多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)并聯(lián)連接組成；所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 (RT)的數(shù)量由過(guò)熱分流電阻(1)的阻值確定；所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)的外形尺寸相同且都為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的左右兩端為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)導(dǎo)電電極O)。
3.按照權(quán)利要求1所述的失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置，其特征在于，所述的安裝護(hù)欄(9)由上導(dǎo)電軌(3)、下導(dǎo)電軌0)、左支撐桿(5)、右支撐桿(6)、多個(gè)上導(dǎo)電齒(7)及多個(gè)下導(dǎo)電齒(8)組成，其中上導(dǎo)電軌(3)、下導(dǎo)電軌0)、上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒(8)由金屬導(dǎo)電材料制成，左支撐桿(5)和右支撐桿(6)由非金屬絕緣材料制成；上導(dǎo)電軌(3)和下導(dǎo)電軌(4)平行且水平放置，左支撐桿(5)的上端和上導(dǎo)電軌(3)的一端固定在一起， 左支撐桿(5)的下端和下導(dǎo)電軌的一端固定在一起，右支撐桿(6)的上端和上導(dǎo)電軌 (3)另一端固定在一起，右支撐桿(6)的下端和下導(dǎo)電軌的另一端固定在一起，共同組成安裝護(hù)欄(9)外的矩形框架；上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒(8)的長(zhǎng)度相同，其長(zhǎng)度小于上導(dǎo)電軌⑶與下導(dǎo)電軌⑷之間的水平間距；上導(dǎo)電齒(7)水平垂直于上導(dǎo)電軌(3)且上導(dǎo)電齒(7)的上端與上導(dǎo)電軌(3)焊接，下導(dǎo)電齒⑶水平垂直于下導(dǎo)電軌⑷且下導(dǎo)電齒 ⑶的下端與下導(dǎo)電軌⑷焊接；上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒⑶均勻相間排布，相鄰的上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒⑶之間的垂直間距與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)的長(zhǎng)度相等。
4.按照權(quán)利要求1所述的失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置，其特征在于，所述的安裝護(hù)欄(9)放置在所保護(hù)的加熱器(J)上表面且不超出加熱器(J)的外沿；加熱器(J)上表面粘貼一層絕緣薄膜以防止安裝護(hù)欄(9)和加熱器(J)之間短路；過(guò)熱分流電阻(1)中的多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)并聯(lián)排列放置于安裝護(hù)欄(9)中由相鄰的上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒(8)組成的安裝槽內(nèi)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)左右兩端的導(dǎo)電電極(2)分別與上導(dǎo)電齒⑵和下導(dǎo)電齒⑶電氣接觸，最后采用環(huán)氧樹(shù)脂填充安裝護(hù)欄(9)內(nèi)以及安裝護(hù)欄(9)與加熱器(J)之間的空隙。
全文摘要
一種失超觸發(fā)加熱器的過(guò)熱保護(hù)裝置，由過(guò)熱分流電阻(1)和安裝護(hù)欄(9)組成。過(guò)熱分流電阻(1)由多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)并聯(lián)連接組成。安裝護(hù)欄(9)放置在所保護(hù)的加熱器(J)上表面且不超出加熱器(J)外沿，多個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)放置于安裝護(hù)欄(9)中由相鄰的上導(dǎo)電齒(7)和下導(dǎo)電齒(8)組成的安裝槽內(nèi)。過(guò)熱分流電阻(1)隨加熱器(J)溫度升高而升高，當(dāng)接近25℃時(shí)過(guò)熱分流電阻(1)的阻值只有加熱器(J)電阻的十分之一或者更小，加熱器(J)中的電流絕大部分都分流到過(guò)熱分流電阻(1)中，加熱器(J)發(fā)熱將迅速減少。
文檔編號(hào)G05F1/565GK102520752SQ20111039771
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月4日
發(fā)明者崔春艷, 王秋良, 趙保志, 陳順中 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所