一种1.8T紧凑型低功耗强场直流磁体的制作方法

本发明的名称为一种1.8t大孔径低功耗强场直流磁体，能在常温下产生1.8t强磁场，可用于给回旋管或其它科学实验装置提供磁场。

背景技术：

回旋管是一种快波器件，克服了传统慢波器件工作时共振区域物理尺寸的限制。在毫米波段及太赫兹频段，回旋管是唯一能产生高功率连续波输出的器件。但是回旋管需要很强磁场才能工作，往往需要超导磁体。但超导磁体需维持低温，准备时间长、持续制冷功耗大，实用性受到很大限制。为了降低回旋管对磁场的要求，一种可行的方式是采用谐波回旋管。谐波回旋管所需的工作磁场与谐波次数成反比。为了保证足够的工作效率和稳定性，通常采用二次谐波回旋管。

在w波段，二次谐回旋管所需工作磁场约为1.8t。已有方案采用常规铜带绕组供磁。

常规铜带绕组磁场体积大，功耗大，超过100kw，难以有效冷却，通常只能以脉冲方式或短时间连续工作。

技术实现要素：

本发明目的利用铁磁材料约束铜带绕组磁场，控制铜带绕组功耗，实现可用于连续波回旋管的1.8t紧凑型低功耗强场直流磁体。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种1.8t紧凑型低功耗强场直流磁体，包括铜带绕组、磁轭、接线柱和密封筒；

铜带绕组设置在磁轭内，铜带绕组采用铜带绕制，铜带与铜带之间绝缘，由内向外设置多个铜带绕组，铜带绕组串联在一起；

相邻铜带绕组之间设置一定的间隙，间隙中放置支撑件；

铜带绕组的两端设置空隙，空隙内放置绝缘件；

在磁轭的内部设置入水口，在磁轭的外部设置出水口；

绝缘件上开槽；

在磁轭上引出第一接线柱，从出水口内引出第二接线柱；第一接线柱与磁轭固定在一起。第二接线柱与最外层铜带连接，并通过出水口引出。

在磁轭的开口位置设置密封筒，密封筒与最内层铜带连接在一起。

作为优选方式,沿一个圆周均匀设置多个出水口，沿另一个圆周均匀设置多个入水口。

作为优选方式,出水口所在的圆周半径比入水口所在的圆周半径大。

作为优选方式,密封筒采用无磁金属材料制成。

作为优选方式,磁轭采用碳钢制成。

作为优选方式,在铜带的两端的绝缘件中只有一端的绝缘件开槽，通过绝缘件上的槽和铜带间隙形成s形供水通道。

作为优选方式,磁轭的截面形状为u形，其中磁轭开口处较小。

作为优选方式,铜带与铜带之间采用耐高温的聚酰亚胺薄膜绝缘。

本发明的有益效果是：采用铁磁材料约束、引导磁场，磁场集中在有效区域，可大幅降低磁体体积和铜带绕组功耗，采用s形回转水路，铜带绕组可充分冷却。功耗低，体积小，冷却充分，可实现稳定直流工作。

附图说明

图1为本发明截面结构示意图；

图2为本发明铜带与绝缘层位置示意图；

图3为本发明铜带绕组支撑与连接示意图；

图4为本发明磁体冷却结构示意图；

图5为本发明磁体接线示意图；

图6为本发明出、入水口及接线柱结构示意图；

图中，1-铜带绕组，2-磁轭，3-第一接线柱，4-第二接线柱，5-出水口，6-入水口，7-密封筒,8-绝缘层,9-铜带9,10-连接带,11-绕组a,12-绕组b,13-支撑件,14-绝缘件,15-绝缘槽,16-绝缘环。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-6所示,一种1.8t紧凑型低功耗强场直流磁体，包括铜带绕组1、磁轭2、接线柱和密封筒7；

铜带绕组1设置在磁轭2内，铜带绕组1采用铜带9绕制，铜带9与铜带9之间绝缘,即设置铜带9与铜带9之间设置绝缘层8，由内向外设置多个铜带绕组1，铜带绕组1串联在一起；铜带绕组1之间通过连接带10连接,连接带10也是铜质的。

相邻铜带绕组1之间设置一定的间隙，间隙中放置支撑件13；如图3所示，绕组a11和绕组b12之间设置支撑件13；

铜带绕组1的两端设置空隙，空隙内放置绝缘件14,绝缘件14由绝缘材料制成；空隙用于放置绝缘材料，以便与磁轭2绝缘；

在磁轭2的内部设置入水口6，在磁轭2的外部设置出水口5；

绝缘件14上开槽；

在磁轭2上引出第一接线柱3，从出水口5内引出第二接线柱4；第一接线柱3与磁轭2固定在一起。第二接线柱4与最外层铜带9连接，并通过出水口5(若干出水口5中的一个出水口5)引出，第二接线柱4处设置绝缘环16。

在磁轭2的开口位置设置密封筒7，密封筒7与最内层铜带9连接在一起，从而实现电流通路。

在一个优选实施例中,沿一个圆周均匀设置多个出水口5，沿另一个圆周均匀设置多个入水口6，优选地，入水口6设置16个，出水口5设置12个。

在一个优选实施例中,出水口5所在的圆周半径比入水口6所在的圆周半径大。

在一个优选实施例中,密封筒7采用无磁金属材料制成。

在一个优选实施例中,磁轭2采用碳钢制成。

在一个优选实施例中,在铜带9的两端的绝缘件14中只有一端的绝缘件14部分开槽(即绝缘槽15)，通过绝缘件14上的槽和铜带9间隙形成s形供水通道，如图4所示。冷却水由内层进入，经s形回转水路流经所有铜带绕组1，最终从出水口5流出。

在一个优选实施例中,磁轭2的截面形状为u形，其中磁轭2开口处较小。

在一个优选实施例中,铜带9与铜带9之间采用耐高温的聚酰亚胺薄膜绝缘，形成绝缘层8。

本发明采用磁轭2约束、引导磁场，s形回转冷却水路，功耗低，体积小，冷却充分，可实现稳定直流工作，可用于给回旋管或其它科学实验装置提供磁场。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种1.8T紧凑型低功耗强场直流磁体，包括铜带绕组、磁轭、接线柱和密封筒；铜带绕组设置在磁轭内，铜带绕组采用铜带绕制，铜带与铜带之间绝缘，由内向外设置多组铜带；每组铜带之间设置一定的间隙；铜带的两端设置空隙，空隙内放置绝缘件；在磁轭的内部设置入水口，在磁轭的外部设置出水口；绝缘件上开槽；在磁轭上引出第一接线柱，从出水口内引出第二接线柱；在磁轭的开口位置设置密封筒，密封筒与最内层铜带连接在一起。本发明的效果是：采用铁磁材料约束、引导磁场，磁场集中在有效区域，可大幅降低磁体体积和铜带绕组功耗，采用S形回转水路，铜带绕组可充分冷却。功耗低，体积小，冷却充分，可实现稳定直流工作。

技术研发人员：孙迪敏;卓婷婷;马国武;胡林林;张明君;黄麒力;陈洪斌;孟凡宝
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院应用电子学研究所
技术研发日：2018.11.30
技术公布日：2019.04.09