[發明專利]一種基于環形超導片的導冷式超導磁體

有效

• 申請號: 201811148753.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109346264B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 胡一丹;王銀順;陳浩;劉明闖;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;H01F6/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明公開了屬于超導磁體應用領域的一種基于環形超導片的導冷式超導磁體。該超導磁體由環形超導片和絕緣Cu薄片由下至上交互堆疊構成，上下各加一片法蘭，并通過絕緣拉桿連接固定而成。環形超導片和絕緣Cu薄片上設有定位孔，定位孔中放入磁通泵，超導磁體通過磁通泵勵磁，無需電流引線和焊接電阻。絕緣Cu薄片兩面涂有絕緣漆，其直徑與環形超導片相同，且有徑向切口。絕緣Cu片帶有接頭，直接與制冷機相連，采用導冷式冷卻結構，具有更高的熱穩定性。該超導磁體具有結構簡單、穩定性高、可拆卸、絕緣處理容易的優點，能夠實現超導磁體的閉環運行。

技術領域

本發明屬于超導磁體應用領域，特別涉及一種基于環形超導片的導冷式超導磁體。

背景技術

超導磁體技術在商業化應用方面日趨成熟，在醫用領域MRI和強磁場領域獲得了廣泛應用。目前第二代高溫超導帶材的生產速度達到了200m/h，長度達到km量級。超導磁體可以通過繞制帶材成雙餅式或螺管式結構來制備，大型磁體需要的帶材長度更長，隨著長度的增加，帶材成品率大幅降低，限制了高溫超導磁體的廣泛應用。采用超導帶搭接方式可以實現足夠長度的超導帶材，但是無法實現無阻焊接，也無法實現超導磁體的閉環運行。

超導磁體一般采用處于常溫的電源來勵磁，電源通過電流引線通入超導磁體，引線和超導線之間的焊接電阻在通電時會產生功率損耗，產生的熱量也提高了冷卻成本，不利于磁體穩定性。此外，內部勵磁法勵磁完成后需取出磁通泵線圈，下一次勵磁時需再放入線圈，操作繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于環形超導片的導冷式超導磁體，其特征在于，所述超導磁體是由絕緣Cu薄片和環形超導片交互堆疊而成，上下各加一片法蘭片，通過絕緣拉桿無磁螺栓固定。

本發明基于超導片的不同形狀分為兩種實施方案，每一種實施方案基于定位孔與超導片內環的的位置關系分為三種結構，不同結構的超導磁體的組裝方法相同，如下所述：定位桿穿過定位孔，首先放置好第一片絕緣Cu薄片，將第一片環形超導片對齊堆疊在第一片絕緣Cu薄片上面，定位孔位置對齊穿過定位桿。接著將第二片絕緣Cu薄片對齊堆疊在第一片環形超導片上面，將第二片環形超導片對齊堆疊在第二片絕緣Cu薄片上面。然后將第三片絕緣Cu薄片對齊堆疊在第二片環形超導片上面，像這樣由下至上依次堆疊，堆疊完成后上下各加一片法蘭片，法蘭片上有尺寸和位置與環形超導片相同的定位孔，法蘭片的內半徑與環形超導片內半徑相同，外半徑大于環形超導片外半徑，在大于超導片的區域對稱開四個螺絲孔，通過絕緣拉桿和螺栓進行固定。固定好磁體后取出定位桿，在定位孔處插入磁通泵線圈，磁通泵線圈的引出線與外部電源的接頭連接，形成完整的基于環形超導片的導冷式超導磁體。磁體運行時，銅片上的接頭接制冷機的冷頭，制冷機制冷提供超高運行的溫度環境。

所述超導磁體采用導冷式冷卻。

所述環形超導片上有定位孔，與絕緣Cu薄片堆疊成超導磁體后，在定位孔放入勵磁磁通泵的線圈，磁通泵的線圈與外部脈沖電流源連接，實現磁體的超導閉環運行。

所述環形超導片上的定位孔尺寸遠小于超導片尺寸，可以忽略定位孔對磁場均勻性的影響。

所述絕緣Cu薄片尺寸與環形超導片相同，其上分布有位置和大小與環形超導片相同的定位孔；絕緣Cu薄片有徑向切口，雙面涂絕緣漆，外接制冷機。

所述超導磁體基于超導片形狀的不同分為兩種結構，每種結構根據定位孔的位置又分為相交、相切、相離三種形式。

本發明的有益效果為：提供了一種基于環形超導片的導冷式超導磁體結構該超導磁體穩定性高、制造方便、結構簡單、無彎曲半徑限制，采用磁通泵勵磁，無需電源和電流引線，且磁通泵線圈部分不用拆卸，操作簡便，有助于實現超導磁體的閉環運行高場應用。

附圖說明

圖1為實施方案一中三種環形超導片示意圖；

圖2為實施方案二中三種環形超導片示意圖；