一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，具体的是一种磁旋转吸收光谱技术装置中超导磁体所用的NbTi/Cu超导线的支撑与固定特殊结构。
【背景技术】
[0002]磁旋转吸收光谱技术测量OH自由基装置，与光化学反应烟雾箱系统配合，成为研究大气光化学反应过程完整的实验平台。该装置中超导磁体主要为磁旋转吸收光谱提供所要求的磁场强度，即要求在半径为20mm且轴向中间长度?Im的柱面体上实现磁场强度可调，可调范围为O?100Gauss且磁场分辨率为lOGauss，同时在该区域的磁场均勾度好于
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[0003]磁旋转吸收光谱技术装置中超导磁体的线圈是由主磁场线圈与补偿线圈组成并采用NbTi/Cu超导线绕制在同一个线圈骨架上，采用一台1.5ffi4.2K双级G-M制冷机进行供冷，即由G-M制冷机4.2K的二级冷头提供1.5W的冷量通过固体传导方式直接冷却该超导线圈。由于该超导线圈骨架的轴向长度为1250mm并提供通径为500mm的室温空间，如何在保证磁场线圈与补偿线圈的相对精确位置的同时，有效地冷却该磁体骨架外表面上绕制NbTi/Cu超导线，以保证超导磁体的稳定运行且有足够的温度裕度变得尤为重要。
[0004]—种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，它采用高导无氧铜与无磁低温高强度316LN不锈钢复合板加工成筒状结构，其高导无氧铜层作为绕制NbTi/Cu超导线的冷接触面，而不锈钢层作为骨架主要受力支撑结构。由于采用单台G-M制冷机进行供冷，G-M制冷机4.2K的二级冷头放置在线圈骨架中间的上部，分别设置三个导冷平台给线圈骨架进行导冷并以此缩短热传导距离。因此本实用新型的超导磁体的线圈骨架，充分考虑了支撑与导冷相结合的原则，很好地解决了较大尺寸超导磁体的长距离传导冷却问题，可为以后其他类似的超导磁体骨架结构设计提供借鉴作用。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提出一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，它采用一种高导无氧铜与无磁低温高强度316LN不锈钢复合板制成，同时增加了导冷通道且减短了传导路径，在保证了强度的同时提高了导冷效果，同时结构简单，加工方便，装配容易。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:
[0007]—种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:包括有由高导无氧铜板和不锈钢板制成的复合板筒体，复合板筒体外层的高导无氧铜层沿轴向对称开凿有两条槽，复合板筒体的高导无氧铜层的两端分别钎焊有一个高导无氧铜导冷端板，复合板筒体内层的不锈钢层的两端分别焊接有一个不锈钢加强端板，复合板筒体中部固定套设有一个开口的高导无氧铜导冷环。
[0008]所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层、不锈钢层的厚度分别为2.5mm、2.0mm。
[0009]所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的槽的深宽尺寸为 2.5mmX 2.5mm。
[0010]所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的高导无氧铜导冷环并沿圆周方向用8个M6沉头不锈钢螺钉固定在复合板筒体上。
[0011]所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层加工为两个台阶面，两端用来绕制两个补偿线圈、中间用来绕制主磁场线圈。
[0012]所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层上均匀设置三个导冷平台，导冷平台为柔性高导无氧铜板，导冷平台上用具有柔性的扁平高导无氧铜块编织带连接制冷机的二级冷头。
[0013]本实用新型的原理是:
[0014]本实用新型充分考虑了支撑与导冷相结合的原则，对超导线圈起到支撑、定位和导冷作用。本实用新型采用复合板筒体作为主体，主磁场线圈与补偿线圈利用同一个骨架，先在骨架两端凹槽处用NbTi/Cu超导线绕制两个补偿线圈，然后整体用同样规格的NbTi/Cu超导线绕制主磁场线圈，其主磁场线圈和补偿线圈的位置的精确性主要依靠线圈骨架机加工精度来保证。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]本实用新型所述的超导磁体的线圈骨架，其复合板筒体的高导无氧铜层作为绕制NbTi/Cu超导线的冷接触面，同时在冷接触面上沿轴向开凿两条槽并断开，避免高导无氧铜层成环，以降低该超导磁体在励磁和退磁过程中所产生的涡流损耗热。
[0017]本实用新型所述的超导磁体的线圈骨架，其复合板筒体的两端设置高导无氧铜导冷端板作为导冷通道，同时中间增加一个开口的高导无氧铜导冷环，这个铜导冷环与骨架的高导无氧铜层有良好的热接触，其作用是增加了一道导冷通道且减短了传导路径。
[0018]本实用新型的冷接触面上共设置三个导冷平台进行导冷，减短了长距离传导冷却路径。
[0019]本实用新型充分考虑了支撑与导冷相结合的原则，结构简单，加工方便且易于装配。
[0020]【附图说明】:
[0021]图1为本实用新型一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架安装示意图。
[0022]图2为本实用新型一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架示意图。
[0023]图3为本实用新型一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架平面结构示意图。
[0024]图4为图3的A部放大结构示意图。
[0025]图5为图3的B部放大结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图，对本实用新型做详细的说明:
[0027]如图1-5所示，一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，包括有由高导无氧铜板和不锈钢板制成的复合板筒体6，复合板筒体6外层的高导无氧铜层沿轴向对称开凿有两条槽10，复合板筒体6的高导无氧铜层的两端分别钎焊有一个高导无氧铜导冷端板1、3，复合板筒体6内层的不锈钢层的两端分别焊接有一个不锈钢加强端板4、5，复合板筒体6中部固定套设有一个开口的高导无氧铜导冷环2。
[0028]复合板筒体6的高导无氧铜层上均匀设置三个导冷平台，导冷平台为柔性高导无氧铜板7，导冷平台上用具有柔性的扁平高导无氧铜块编织带8连接制冷机的二级冷头9。
[0029]图1所示为本实用新型超导磁体的线圈骨架安装示意图。由于线圈骨架长度为1200mm,同时采用单台G-M制冷机进行供冷，G-M制冷机4.2K的二级冷头9放置在线圈骨架中间的上部。为了减少导冷通道的路径，使得制冷机的冷量传送至线圈骨架的每个部位，保证线圈骨架最高温度至少应低于6.2K，线圈骨架上设置三个导冷平台，即:骨架两端和骨架中间部位，用具有柔性的扁平高导无氧铜编织带8连接二级冷头9和骨架的导冷平台。
[0030]如图2和图3所示，复合板筒体6采用两块2.0mX 1.5m高导无氧铜板与316LN不锈钢板利用爆炸焊进行成型，后进行卷板与机加工。复合板筒体6中厚度为2.5_高导无氧铜层沿轴向对称开凿两条2.5mmX 2.5mm槽10 ;其两端采用银铜钎焊方式与高导无氧铜导冷端板I和3连接；其中部添加一个开口的高导无氧铜导冷环2，并沿圆周方向用8个M6沉头不锈钢螺钉连接以保证有良好的热接触。复合板筒体6中厚度为2.0mm的不锈钢层的两端采用氩弧焊与不锈钢加强端板4和5连接。整个线圈骨架的高导无氧铜层冷接触面加工为两个台阶面，以绕制两个补偿线圈和主磁场线圈。
【主权项】
1.一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:包括有由高导无氧铜板和不锈钢板制成的复合板筒体，复合板筒体外层的高导无氧铜层沿轴向对称开凿有两条槽，复合板筒体的高导无氧铜层的两端分别钎焊有一个高导无氧铜导冷端板，复合板筒体内层的不锈钢层的两端分别焊接有一个不锈钢加强端板，复合板筒体中部固定套设有一个开口的高导无氧铜导冷环。2.根据权利要求1所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层、不锈钢层的厚度分别为2.5mm,2.0mm。3.根据权利要求1所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的槽的深宽尺寸为2.5mmX 2.5mm。4.根据权利要求1所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的高导无氧铜导冷环并沿圆周方向用8个M6沉头不锈钢螺钉固定在复合板筒体上。5.根据权利要求1所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层加工为两个台阶面。6.根据权利要求1所述的一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，其特征在于:所述的复合板筒体的高导无氧铜层上均匀设置三个导冷平台，导冷平台为柔性高导无氧铜板，导冷平台上用具有柔性的扁平高导无氧铜块编织带连接制冷机的二级冷头。
【专利摘要】本实用新型公开了一种长距离传导冷却超导磁体的线圈骨架，包括有由高导无氧铜板和不锈钢板制成的复合板筒体，复合板筒体外层的高导无氧铜层沿轴向对称开凿有两条槽，复合板筒体的高导无氧铜层的两端分别钎焊有一个高导无氧铜导冷端板，复合板筒体内层的不锈钢层的两端分别焊接有一个不锈钢加强端板，复合板筒体中部固定套设有一个开口的高导无氧铜导冷环。本实用新型充分考虑了支撑与导冷相结合的原则，结构简单，加工方便且易于装配。
【IPC分类】H01F6/06, H01F6/04
【公开号】CN204946636
【申请号】CN201520664185
【发明人】陈文革, 陈治友, 黄鹏程, 谭运飞, 朱加伍, 赵卫雄, 张海峰, 张为俊
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月31日