[发明专利]一种基于环形超导片的导冷式超导磁体

说明书

本发明公开了属于超导磁体应用领域的一种基于环形超导片的导冷式超导磁体。该超导磁体由环形超导片和绝缘Cu薄片由下至上交互堆叠构成，上下各加一片法兰，并通过绝缘拉杆连接固定而成。环形超导片和绝缘Cu薄片上设有定位孔，定位孔中放入磁通泵，超导磁体通过磁通泵励磁，无需电流引线和焊接电阻。绝缘Cu薄片两面涂有绝缘漆，其直径与环形超导片相同，且有径向切口。绝缘Cu片带有接头，直接与制冷机相连，采用导冷式冷却结构，具有更高的热稳定性。该超导磁体具有结构简单、稳定性高、可拆卸、绝缘处理容易的优点，能够实现超导磁体的闭环运行。

技术领域

本发明属于超导磁体应用领域，特别涉及一种基于环形超导片的导冷式超导磁体。

背景技术

超导磁体技术在商业化应用方面日趋成熟，在医用领域MRI和强磁场领域获得了广泛应用。目前第二代高温超导带材的生产速度达到了200m/h，长度达到km量级。超导磁体可以通过绕制带材成双饼式或螺管式结构来制备，大型磁体需要的带材长度更长，随着长度的增加，带材成品率大幅降低，限制了高温超导磁体的广泛应用。采用超导带搭接方式可以实现足够长度的超导带材，但是无法实现无阻焊接，也无法实现超导磁体的闭环运行。

超导磁体一般采用处于常温的电源来励磁，电源通过电流引线通入超导磁体，引线和超导线之间的焊接电阻在通电时会产生功率损耗，产生的热量也提高了冷却成本，不利于磁体稳定性。此外，内部励磁法励磁完成后需取出磁通泵线圈，下一次励磁时需再放入线圈，操作繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于环形超导片的导冷式超导磁体，其特征在于，所述超导磁体是由绝缘Cu薄片和环形超导片交互堆叠而成，上下各加一片法兰片，通过绝缘拉杆无磁螺栓固定。

本发明基于超导片的不同形状分为两种实施方案，每一种实施方案基于定位孔与超导片内环的的位置关系分为三种结构，不同结构的超导磁体的组装方法相同，如下所述：定位杆穿过定位孔，首先放置好第一片绝缘Cu薄片，将第一片环形超导片对齐堆叠在第一片绝缘Cu薄片上面，定位孔位置对齐穿过定位杆。接着将第二片绝缘Cu薄片对齐堆叠在第一片环形超导片上面，将第二片环形超导片对齐堆叠在第二片绝缘Cu薄片上面。然后将第三片绝缘Cu薄片对齐堆叠在第二片环形超导片上面，像这样由下至上依次堆叠，堆叠完成后上下各加一片法兰片，法兰片上有尺寸和位置与环形超导片相同的定位孔，法兰片的内半径与环形超导片内半径相同，外半径大于环形超导片外半径，在大于超导片的区域对称开四个螺丝孔，通过绝缘拉杆和螺栓进行固定。固定好磁体后取出定位杆，在定位孔处插入磁通泵线圈，磁通泵线圈的引出线与外部电源的接头连接，形成完整的基于环形超导片的导冷式超导磁体。磁体运行时，铜片上的接头接制冷机的冷头，制冷机制冷提供超高运行的温度环境。

所述超导磁体采用导冷式冷却。

所述环形超导片上有定位孔，与绝缘Cu薄片堆叠成超导磁体后，在定位孔放入励磁磁通泵的线圈，磁通泵的线圈与外部脉冲电流源连接，实现磁体的超导闭环运行。

所述环形超导片上的定位孔尺寸远小于超导片尺寸，可以忽略定位孔对磁场均匀性的影响。

所述绝缘Cu薄片尺寸与环形超导片相同，其上分布有位置和大小与环形超导片相同的定位孔；绝缘Cu薄片有径向切口，双面涂绝缘漆，外接制冷机。

所述超导磁体基于超导片形状的不同分为两种结构，每种结构根据定位孔的位置又分为相交、相切、相离三种形式。

本发明的有益效果为：提供了一种基于环形超导片的导冷式超导磁体结构该超导磁体稳定性高、制造方便、结构简单、无弯曲半径限制，采用磁通泵励磁，无需电源和电流引线，且磁通泵线圈部分不用拆卸，操作简便，有助于实现超导磁体的闭环运行高场应用。

附图说明

图1为实施方案一中三种环形超导片示意图；

图2为实施方案二中三种环形超导片示意图；