[發明專利]一種基于ReBCO超導環片的超導磁體

有效

• 申請號: 201811147516.3
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109346262B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 袁茜;王銀順;陳浩;胡一丹;皮偉;李繼春;夏芳敏
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;富通集團（天津）超導技術應用有限公司
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了屬于超導磁體應用技術領域的一種基于ReBCO超導環片的超導磁體。該超導磁體包括1組或多組交替堆疊的N片超導環片、N+1片絕緣片，堆疊后經固定裝置固定形成；其中N為正整數，N片超導環片均為方形環片或跑道形環片，N+1片絕緣片形狀、尺寸與N片ReBCO超導環片均相同。本發明超導磁體內部各個ReBCO超導環片之間無需焊接、無需電源和電流引線，具有結構緊湊、可拆卸、穩定性高、制備工藝簡單的優點，能穩定輸出強磁場，拓展了ReBCO超導體應用于強磁場的范圍，能夠廣泛應用于中大型超導磁體、熱核聚變反應。

技術領域

本發明屬于超導磁體應用技術領域，特別涉及一種基于ReBCO超導環片的超導磁體。

背景技術

強磁場是科學研究的重要極端條件，研究不同磁場強度的強磁場試驗裝置，提供不同的實驗條件，對科學技術的發展有重要的意義。ReBCO(稀土系鋇銅氧，Re為Y、Sm或Nd)涂層導體，具有上臨界磁場高、臨界電流密度大、交流損耗低等優點。ReBCO超導體在強磁場中具有較高的載流能力，應用于大型超導磁體裝置、高能加速器、核聚變磁體、超導電機等各個領域。目前實用的高溫超導線材都是帶狀，高溫超導磁體常用超導帶材繞制成雙餅式或螺管式結構。

ReBCO超導材料大多制作為ReBCO超導帶材，常用的制備工藝金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、脈沖激光沉積法(PLD)或濺射法。ReBCO超導帶材常應用于高場磁體線圈，15T以上的磁體多用ReBCO超導帶材繞制，但是ReBCO超導帶材通常采用雙餅式或層繞式，不可避免的ReBCO超導帶材的接頭處需要焊接，目前由于焊接工藝不成熟，導致ReBCO超導磁體無法實現閉環運行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于ReBCO超導環片的超導磁體，具體技術方案如下：

一種基于ReBCO超導環片的超導磁體包括1個或多個堆疊體，所述堆疊體由N片ReBCO超導環片、N+1片絕緣片交替堆疊、固定得到；其中N為正整數；

其中，N片ReBCO超導環片均為方形環片或跑道形環片，N+1片絕緣片形狀、尺寸與N片ReBCO超導環片均相同。

其中，方形環片或跑道形環片的內部切割有位置相離的2個圓孔，其中2個圓孔通過狹縫連通；或所述方形環片或跑道形環片的內部切割有位置相離的跑道形孔和圓孔，其中跑道形孔和圓孔通過狹縫連通。

其中，方形環片或跑道形環片優選為軸對稱環片。

其中，位置相離的2個圓孔半徑相等或不等，所述跑道形孔的兩端半圓半徑和與其位置相離的圓孔半徑相等或不等。

其中，N片ReBCO超導環片共有2種方形環片、2種跑道形環片即4種結構，分別與形狀、尺寸完全相同的絕緣片水平或垂直依次堆疊，將所得1個堆疊組或多個堆疊組由固定裝置固定，得到多種不同結構的超導磁體。

其中，ReBCO超導環片由自下至上依次排列的襯底、緩沖層、ReBCO薄膜和保護層組成；其中，襯底材料為Ni、NiW、哈氏合金或不銹鋼，緩沖層材料為絕緣性金屬氧化物，保護層為銀薄膜保護層或銅薄膜保護層。

其中，緩沖層利用離子束輔助沉積技術或傾斜基底沉積技術沉積得到，ReBCO薄膜利用金屬有機化學氣相沉積、脈沖激光沉積法或濺射法沉積得到。

其中，超導磁體中的N片ReBCO超導環片的堆疊方向均一致。

其中，超導磁體中的絕緣片為有機絕緣片、牛皮紙或環氧薄片。

其中，固定裝置材料為不銹鋼、環氧玻璃鋼或環氧樹脂；固定裝置包括法蘭、螺栓和螺母。