[發明專利]一種多線圈組合的高場超導磁體及其制作方法

在審

• 申請號: 202210082271.0
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114360846A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 孫萬碩;王秋良;程軍勝;戴銀明;胡新寧;陳順中;王暉;劉建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F6/04;H01F41/04;H01F41/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

1.一種多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：包括不同超導材料形成的第一超導線圈(4)、第二超導線圈(5)、第三超導線圈(6)，還包括第一超導線圈骨架(1)、第二超導線圈骨架(2)、第三超導線圈骨架(3)、所述高場超導磁體共同的端板(11)、導冷帶(14)、低熔點金屬(16)；其中，所述第一超導線圈(4)、第二超導線圈(5)、第三超導線圈(6)分別繞制在所述第一超導線圈骨架(1)、第二超導線圈骨架(2)、第三超導線圈骨架(3)上；所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)具有同軸結構，安裝在所述端板(11)不同的徑向位置；所述第一、第二、第三超導線圈骨架(1)、(2)、(3)均具有上端板法蘭(7)和下端板法蘭(9)；所述上端板法蘭(7)加工成多牙結構，牙頂和牙底形成槽(8)；所述下端板法蘭(9)帶有圓環形凸臺(10)；所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)繞制完成后，均在各自的外層繞制綁扎層(17)；所述綁扎層(17)外部設有絕緣層(18)；所述端板(11)為圓柱形結構，其上表面開有圓環形槽(12)，用于嵌入所述圓環形凸臺(10)從而使得所述第一、第二、第三超導線圈骨架(1)、(2)、(3)安裝在所述端板(11)上；所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)之間的縫隙通過所述槽(8)填充有所述低熔點金屬(16)；所述上端板法蘭(7)的所述槽(8)內插有所述導冷帶(14)。

2.根據權利要求1所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述槽(8)的寬度為2-10mm，深度為5-10mm。

3.根據權利要求1所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述綁扎層(17)選用金屬材料。

4.根據權利要求1所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述端板(11)采用高導熱材料制作。

5.根據權利要求1所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述低熔點金屬(16)采用熔點低于150℃的金屬。

6.根據權利要求1所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述導冷帶(14)為高純銅編織帶。

7.根據權利要求3所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述金屬材料為不銹鋼絲、銅絲或鋁絲。

8.根據權利要求4所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述高導熱材料為高純銅或鋁合金。

9.根據權利要求5所述的多線圈組合的高場超導磁體，其特征在于：所述熔點低于150℃的金屬為伍德合金或鉛錫合金。

10.根據權利要求1-9之一所述的多線圈組合的高場超導磁體的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)的各自的超導線圈骨架的上端板法蘭(7)加工成多牙的結構，牙頂和牙底空間形成槽(8)，用于低熔點金屬(16)的灌注；在所述各自的超導線圈骨架的下端板法蘭(9)上加工出圓環形凸臺(10)；

(2)所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)繞制完成后，在各自的外層繞制綁扎層(17)；所述綁扎層(17)繞制完成后，在所述綁扎層(17)外側繞制絕緣層(18)；

(3)所述絕緣層(18)制備完成后，按照尺寸大小，依次將所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)放在所述端板(11)上；所述端板(11)上開有的多個圓環形槽(12)用于嵌入所述下端板法蘭(9)上的圓環形凸臺(10)，進行所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)的裝配定位；在所述第三超導線圈(6)外安裝一個可以分體的模具外筒(15)，確保所述高場超導磁體的外形輪廓；

(4)將所述高場超導磁體連同所述端板(11)一起放到加熱臺(13)上，進行加熱；將所述低熔點金屬(16)通過所述第一、第二、第三超導線圈(4)、(5)、(6)的所述上端板法蘭(7)上的槽(8)澆注到彼此的間隙內；

(5)在所述上端板法蘭(7)的槽(8)內插入所述導冷帶(14)；然后隨著所述低熔點金屬(16)的凝固，所述導冷帶(14)與所述高場超導磁體一同固化成一個整體；

(6)將固化后的所述高場超導磁體連同所述端板(11)從所述加熱臺(13)取下，去掉最外層的模具外筒(15)，并清除所述高場超導磁體周邊多余的凝固金屬，將所述導冷帶(14)連接到所述制冷媒介上，最后得到所述多線圈組合的高場超導磁體。