[发明专利]线圈支撑构件

说明书

技术领域

本发明涉及线圈支撑构件(有时称为线圈架)，并且具体来说涉及对可由常规的或超导的线或带材制成的线圈或对一个或多个超导材料块提供结构支撑的构件。所述线圈支撑构件可用于构造尤其是旋转电动机器(例如，电动机或发电机)、磁共振成像(MRI)扫描仪、电磁铁、研究光束线和粒子加速器、故障电流限制器以及磁铁能量存储装置。在旋转电动机器的情况下，则多个线圈支撑构件可安装在转子组件的圆周周围。

背景技术

用于卷绕线圈的支撑构件是已知的，并且对于低温应用来说，通常由难以加工并且加工成本昂贵的不锈钢制成。

发明内容

本发明提供一种制作改进的线圈支撑构件的方法。将热固性或热塑性材料引入模具腔中并硬化以产生线圈支撑构件。

任何合适的制造过程均可用于将热固性或热塑性材料引入模具腔中，但典型的选项可能包括：注射模塑，其中在压力下使用注射模塑设备迫使所述材料进入模具腔中；铸造过程，其中将所述材料(例如)从集管容器或类似物倾倒在模具腔中；以及压缩模塑过程，其中将所述材料倾倒在模具腔中并且使用另外的模塑模来在所述材料硬化形成线圈支撑构件之前向所述材料施加压力。使用模塑过程或铸造过程代替常规的机械加工过程来产生线圈支撑构件意味着线圈支撑构件可具有更加复杂的几何形状，尤其是在实际接触并提供对卷绕线圈的机械支撑的表面处。使用热固性或热塑性材料代替不锈钢意味着还可使得线圈支撑构件的热性质大致匹配线圈和任何整体部件(参见下文)的热性质，这显著减少了所述支撑构件的结构问题。使用热固性或热塑性材料形成的线圈支撑构件相对轻质并且生产成本效益好。所述线圈支撑构件还具有改进的热传递性质，而无通常在铜板或铝板或任何相关热总线中发现的与电涡流通路相关的问题，并且提供有用的电隔离。

线圈支撑构件可通过单级制造过程或多级制造过程形成。在单级过程中，模具腔的形状将大致限定成品线圈支撑构件的形状。将热固性或热塑性材料引入模具腔中、硬化并从所述模具腔中移除线圈支撑构件。线圈支撑构件可能需要经受一个或多个最终精加工过程、机械加工过程或后期生产过程，如下文更详细描述。然而，线圈支撑构件的形状大致由模具腔的形状限定，这意味着可以快速且成本效益好的方式制造具有复杂几何形状的结构。

在多级过程中，只有最终模具腔的形状才实质限定成品线圈支撑构件的形状。其他模具腔将限定线圈支撑构件的层或部分，所述层或部分可任选地设计来为成品支撑构件提供不同性质，或者允许制造特定支撑构件，如果这在使用单级过程的情况下是不可能的话。在典型的多级过程中，允许第一级过程中所产生的层或部分硬化，然后从模具腔中移除，并放置在用于下一级的模具腔中，诸如此类。因此每一级都将限定成品线圈支撑构件的不同的层或部分。可使用任何数量的级。

先前形成的层或部分可使用一个或多个定位构件定位在用于下一级的模具腔中。每个层或部分可包括结构特征(例如，‘键控(keying)’特征)，所述结构特征允许将热固性或热塑性材料引入制造过程的随后一级中以便机械地结合至所述层或部分。除了所述机械结合之外，还将发生任意化学结合，所述化学结合通常会发生在线圈支撑构件的不同层或部分之间，即，当引入模具腔中的热固性或热塑性材料与前一级过程中所产生的下面层或相邻部分结合时。