单独对比的原则，进行定量分析。
[0033]设其他变量一定，仅改变环形凹槽的槽深，随着槽深逐渐增加，环形凸台在轴向上的高度也相应增加，而超导磁体的电流密度是呈逐渐增大然后逐渐减小，并且在槽深为铁磁环厚度一半时，具有最大的临界电流密度。
[0034]接着，设环形凹槽的槽深数值上为铁磁环厚度一半，超导螺线管线圈端面的边沿与环形凸台的间距一定，仅改变环形凸台的径向宽度，当环形凸台的轴向宽度逐渐增加时，超导磁体的电流密度是呈逐渐增大然后逐渐减小，并且在径向宽度为环形凹槽的槽深，即铁磁环厚度一半时，具有最大的临界电流密度。
[0035]最后，设环形凹槽的槽深和环形凸台的径向宽度按数值上均为铁磁环厚度一半，仅改变超导螺线管线圈端面的边沿与环形凸台的间距，当间距逐渐增加时，超导磁体的电流密度是呈逐渐增大然后逐渐减小，并且间距为环形凸台的径向宽度时，具有最大的临界电流密度。
[0036]结合图3所示的本发明的一种实施结构图，其中，本发明的超导螺线管线圈2由一定数量的轴向线圈层构成，每个轴向线圈层具有相同的匝数；其中，在超导螺线管线圈2的中心区域设置数量大于总量三分之一的轴向线圈层，并且各个轴向线圈层之间的轴向气隙相等。
[0037]将剩下的轴向线圈层平分后，分别设置在超导螺线管线圈2的两端区域，并且越接近超导螺线管线圈2端部，轴向线圈层之间的轴向气隙递增。
[0038]其中，在两端区域的轴向线圈层之间设置递增的轴向气隙，可以将垂直磁场分量较为均匀地分布在不同的轴向线圈层中，从而有效降低位于超导螺线管线圈2端部最外层的轴向线圈层的垂直磁场分量大小，提高超导磁体内部的超导导线的临界电流。
[0039]在实施时，在超导螺线管线圈2的两端区域中，轴向线圈层之间轴向气隙呈等差递增。
[0040]结合图4所示的本发明超导螺线管线圈的结构示意图，其中，本发明的超导螺线管线圈2各个轴向线圈层的连接方式为串联连接。该串联连接的方式为:从一端端部的轴向线圈层中最里面或最外面的线圈上引出一条引线，并且引出引线的线圈由内至外或由外至内依次串联轴向线圈层的所有线圈，通过轴向线圈层最外面或最里面的线圈与相邻的轴向线圈层串联，直至将超导螺线管线圈2的所有轴向线圈层的每匝线圈均串联在一起，最后从另一端端部最外面或最里面的线圈引出另一条引线。
[0041]因此，本发明中的超导磁体可以采用单根超导导线直接绕制而成，降低了实际绕制和加工的难度，且内部无导线焊接点，减少了失超安全隐患。
[0042]本发明中，超导螺线管线圈由ReBCO超导带材，或BSCC0超导带材，或MgB2超导带材绕制而成。
[0043]结合图5所示的本发明另一种实施结构图，其中，在环形盖板3的外边缘上开设至少两个轴向通孔，将螺杆5分别穿过位于非磁性筒形骨架1两端的环形盖板3上的一个轴向通孔后，锁紧螺杆5，以将环形盖板3固定在非磁性筒形骨架1的两端。
[0044]在实施时，在环形盖板3的内边缘上开设至少两个轴向通孔，将螺钉6穿过内边缘上的轴向通孔拧入非磁性筒形骨架1内，已将环形盖板3固定在非磁性筒形骨架1上。
[0045]在具体实施时，由于超导螺线管线圈2的端部与铁磁环4之间为没有支撑结构，而且需要保持超导螺线管线圈2的端面与铁磁环4的环形凹槽的底面的平行且间距为环形凹槽槽深的位置关系，因此，在环形凹槽内均匀填充非磁性材料7，并且填充的非磁性材料7不超出环形凹槽，从而避免在生产过程中，大量地对超导螺线管线圈2与铁磁环4的位置进行校准，降低生产效率。
[0046]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
【主权项】
1.一种含铁磁环的超导磁体，包括非磁性筒形骨架、超导螺线管线圈和两个环形盖板，并且所述超导螺线管线圈绕制在所述非磁性筒形骨架上，所述非磁性筒形骨架的两端各设置一个所述环形盖板，用于盖住所述超导螺线管线圈的两端部，其特征在于，在所述环形盖板靠近所述超导螺线管线圈的表面上，嵌入一个铁磁环，并且所述铁磁环与所述环形盖板共轴；其中， 所述铁磁环靠近所述超导螺线管线圈的表面上，形成具有一定槽深的环形凹槽，从而在所述铁磁环的内边缘与外边缘上分别形成内环形凸台和外环形凸台，并且所述内环形凸台与所述外环形凸台的径向宽度数值上等于所述环形凹槽的槽深； 所述超导螺线管线圈的端面与所述环形凹槽的底面相平行且间距为所述环形凹槽的槽深，所述超导螺线管线圈端面的内边沿与所述内环形凸台的间距和所述超导螺线管线圈端面的外边沿与所述外环形凸台的间距数值上均等于所述环形凹槽的槽深。2.如权利要求1所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，所述超导螺线管线圈由一定数量的轴向线圈层构成，每个所述轴向线圈层具有相同的匝数；其中，在所述超导螺线管线圈的中心区域设置数量大于总量三分之一的所述轴向线圈层，并且各个所述轴向线圈层之间的轴向气隙相等； 将剩下的所述轴向线圈层平分后，分别设置在所述超导螺线管线圈的两端区域，并且越接近所述超导螺线管线圈端部，所述轴向线圈层之间的所述轴向气隙递增。3.如权利要求2所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，在所述超导螺线管线圈中，从一端端部的所述轴向线圈层中最里面或最外面的线圈上引出一条引线，并且引出所述引线的线圈由内至外或由外至内依次串联所述轴向线圈层的所有线圈，通过所述轴向线圈层最外面或最里面的线圈与相邻的所述轴向线圈层串联，直至将所述超导螺线管线圈的所有轴向线圈层的每匝线圈均串联在一起，最后从另一端端部最外面或最里面的线圈引出另一条引线。4.如权利要求2所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，在所述超导螺线管线圈的两端区域中，所述轴向线圈层之间所述轴向气隙呈等差递增。5.如权利要求2所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，所述超导螺线管线圈由ReBCO超导带材，或BSCC0超导带材，或MgB2超导带材绕制而成。6.如权利要求1所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，在所述环形凹槽内均匀填充非磁性材料，并且填充的非磁性材料不超出所述环形凹槽。7.如权利要求1所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，在所述环形盖板的外边缘上开设至少两个轴向通孔，将螺杆分别穿过位于所述非磁性筒形骨架两端的所述环形盖板上的一个轴向通孔后，锁紧所述螺杆，以将所述环形盖板固定在所述非磁性筒形骨架的两端。8.如权利要求7所述的含铁磁环的超导磁体，其特征在于，在所述环形盖板的内边缘上开设至少两个轴向通孔，将螺钉穿过内边缘上的轴向通孔拧入所述非磁性筒形骨架内，以将所述环形盖板固定在所述非磁性筒形骨架上。
【专利摘要】本发明公开了一种含铁磁环的超导磁体，其包括非磁性筒形骨架、超导螺线管线圈和两个环形盖板；在环形盖板靠近超导螺线管线圈的表面上，嵌入一个铁磁环，并且铁磁环与环形盖板共轴；其中，铁磁环靠近超导螺线管线圈的表面上，形成具有一定槽深的环形凹槽，从而在铁磁环的内边缘与外边缘上分别形成内环形凸台和外环形凸台，并且内环形凸台与外环形凸台的径向宽度数值上等于环形凹槽的槽深；超导螺线管线圈的端面与环形凹槽的底面相平行且间距为环形凹槽的槽深，超导螺线管线圈端面的内边沿与内环形凸台的间距和超导螺线管线圈端面的外边沿与外环形凸台的间距数值上均等于环形凹槽的槽深。本发明通过衰减垂直磁场分量而提高超导磁体的临界电流。
【IPC分类】H01F6/06, H01F6/00
【公开号】CN105355358
【申请号】CN201510952835
【发明人】陈孝元
【申请人】四川师范大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月17日