[發明專利]一種Mirror測試結構及其設計方法

有效

• 申請號: 202010164901.X
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111339707B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 朱麗;吳巍;孫良亭;陳玉泉;梅恩銘;梁羽
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G01R33/12;G01R33/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發明涉及一種Mirror測試結構及其設計方法，其包括：鈮三錫線圈組件、鐵軛組件、墊板組件、預緊組件和鋁殼；鐵軛組件包括襯墊、上鐵芯和下鐵芯；下鐵芯和上鐵芯均采用半圓柱體結構，且上鐵芯與下鐵芯兩側設置有相匹配的栓孔；襯墊為長方體結構，襯墊兩側設置有凸緣，凸緣與下鐵芯相應位置處設置有栓孔；鈮三錫線圈組件設置在下鐵芯與襯墊之間；墊板組件包括兩墊板，分別設置在鈮三錫線圈組件與襯墊和下鐵芯接觸面之間；鋁殼包覆在由鈮三錫線圈組件、鐵軛組件和預緊組件圍成的圓柱體結構外部；預緊組件用于按照測試需求對鈮三錫線圈組件進行預緊。本發明可以廣泛應用于超導磁體測試領域。

技術領域

本發明涉及加速器超導磁體測試設備技術領域，尤其是涉及一種應用于單餅鈮三錫(Nb₃Sn)異型超導磁體測試的新型Mirror(磁鏡)測試結構及其設計方法。

背景技術

隨著超導磁體的不斷開發應用，鈮三錫超導體憑借其高超導轉變溫度、高上臨界磁場和高臨界電流密度的特點，成為制作10T以上超導磁體最理想的高場超導材料之一。例如，建成運行于45GHz第四代超導離子源裝置FECR研制的核心技術之一就是以鈮三錫超導線圈為主要技術特點的異型超導磁體。

目前，針對超導磁體，室溫下常規的預緊方式主要有以下兩種：1)在線圈外，通過控制緊固帶(不銹鋼絲或鋁絲)繞制張力和厚度的大小來預緊磁體，這種方法只能針對形狀規則的幾何體；2)通過鋁環熱套的方式緊固磁體，然而這種方法不能對預緊、測試設備進行反復拆裝。

鈮三錫是具有脆性的A15晶體結構，材料超導性能易受應變的影響，因此需要嚴格精確控制施加在鈮三錫超導磁體上的預應力。目前國內還沒有針對全尺寸鈮三錫異型超導線圈的預緊和測試設備。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種Mirror測試結構及其設計方法，該方法能夠為全尺寸鈮三錫異型超導磁體提供精確的施加預應力和測試的Mirror(磁鏡)測試結構。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明的第一個方面，是提供一種Mirror測試結構，其包括：鈮三錫線圈組件、鐵軛組件、墊板組件、預緊組件以及鋁殼；所述鐵軛組件包括襯墊、上鐵芯和下鐵芯；所述下鐵芯和上鐵芯均采用半圓柱體結構，且所述下鐵芯上表面設置有與所述鈮三錫線圈組件的下表面相匹配的凸型槽，所述上鐵芯的下表面設置有與所述襯墊上表面相匹配的凹型槽，所述上鐵芯與所述下鐵芯兩側設置有相匹配的栓孔；所述襯墊采用長方體結構，所述長方體結構的下表面中部設置有與所述鈮三錫線圈組件的上表面相匹配的凹型槽，所述長方體結構兩側設置有凸緣，所述凸緣與所述下鐵芯相應位置處均設置有栓孔；所述鈮三錫線圈組件設置在所述下鐵芯與所述襯墊之間，且所述鈮三錫線圈組件包括線圈、芯軸和端靴，所述線圈繞制在所述芯軸上，所述線圈兩端與所述端靴相連；所述墊板組件包括第一墊板和第二墊板，且所述第一墊板設置在所述鈮三錫線圈組件上表面與所述襯墊之間，所述第二墊板設置在所述鈮三錫線圈組件兩側面與所述下鐵芯之間；所述預緊組件用于按照測試需求對所述鈮三錫線圈組件進行預緊；所述鋁殼包覆在由所述鈮三錫線圈組件、墊板組件和鐵軛組件圍成的圓柱體結構外部。

進一步的，所述預緊組件包括金屬壓力氣囊、塞條、拉桿、端板、第一推板和第二推板；所述金屬壓力氣囊設置在所述上鐵芯與所述襯墊之間，用于采用Bladder-key技術在所述上鐵芯與所述襯墊之間加壓使兩者分離；所述塞條設置在所述金屬壓力氣囊兩側，用于在所述上鐵芯與襯墊分離時塞入所述上鐵芯和襯墊之間，對所述鈮三錫線圈組件進行徑向預緊；所述拉桿包括四根，分別設置在所述上鐵芯和下鐵芯內；所述第一推板和第二推板疊放設置在所述鈮三錫線圈組件的端部，所述第一推板通過頂絲與所述端板相連，所述端板上設置有與各所述拉桿位置相匹配的栓孔，通過螺母與各所述拉桿相連，用于對所述鈮三錫線圈組件進行軸向預緊。