耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构

1.本发明涉及高能重离子加速器技术领域，具体是关于一种耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构。


背景技术：

2.冲击磁铁作为同步加速器注入引出的关键部件之一，要在极短的时间内产生踢出束流所需要的磁场。目前，随着大科学工程装置的快速发展，磁体的理论和应用研究正朝着强磁场和高载流的方向发展，作为注入引出束流的磁元件研制就极为重要。
3.冲击磁铁系统主要由脉冲电源、传输线、冲击磁铁、真空筒等组成，脉冲电源产生的电流经过传输线导入冲击磁铁线圈经行励磁，其导入过程对结构的绝缘性和高真空密封性要求苛刻。
4.整个励磁线圈置于极高真空中确保束流品质，为实现极高真空环境，需要对整个真空环境中的励磁线圈、铁芯等结构进行烘烤，作为脉冲电流导入励磁线圈的馈入结构，其要承受高温烘烤，保证结构内的真空达到要求值。现有的结构虽然是三同轴结构，基本解决了大电流从大气馈入至真空的问题，但是其外导体与接地导体没有应力释放结构，在烘烤过程中容易开裂，破环真空环境，由于其外导体盘的焊接在绝缘环的底部，在竖直安装的环境中很容易受到上部的抵压而脱开损毁。因此解决在极高真空环境中高电压大电流安全馈入，即解决馈入结构的耐高温烘烤特性和结构稳定性是十分必要的。
5.整个励磁线圈置于极高真空中确保束流品质，为实现极高真空环境，需要对整个真空环境中的励磁线圈、铁芯等结构进行烘烤，作为脉冲电流导入励磁线圈的馈入结构，其要承受高温烘烤，保证结构内的真空达到要求值。现有的结构虽然是三同轴结构，基本解决了大电流从大气与真空之间的传递问题，但是其外导体与接地导体没有应力释放结构，在烘烤过程中容易开裂，破环真空环境，另外，由于其外导体盘的焊接在绝缘环的底部，在竖直安装的环境中很容易受到上部的抵压而脱开损毁。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的目的是提供一种耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，以简单有效的解决真空中大电流传递问题，本发明结构具有耐高温、低电感、高绝缘、耐高压、结构简单的特点。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.本发明所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，包括：内导体柱，其第一端为磁铁接线端，所述磁铁接线端用于连接磁铁内部励磁线圈，其第二端为传输线缆内芯接线端，所述传输线缆内芯接线端用于连接电源传输线；绝缘筒，套设在所述内导体柱外，其内壁与所述内导体柱的外壁相固接，所述绝缘筒用于耐高压并对内导体柱和外导体起到绝缘作用；外导体，所述外导体套设在绝缘筒外，其内侧与所述绝缘筒外壁相固接，所述外导体用于电流回路导出；其中，所述外导体包括内筒、环状结构，外筒和外接凸盘，所述外筒套
设在所述内筒外且所述外筒和所述内筒通过所述环状结构连接，所述环状结构是由所述外筒的顶部向下翻折后并径向凸伸形成，所述外接凸盘是由所述外筒的底部向上翻折后并径向凸伸形成，以使所述内筒和所述外接凸盘之间形成波纹结构的外筒。
9.所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，优选地，还包括绝缘环，所述绝缘环套设在所述外导体外，且其上端面与所述外导体的外接凸盘相固接，其下端面用于与接地导体环连接。
10.所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，优选地，还包括接地导体环，所述接地导体环套设在所述绝缘环外，用于将设备接地连接；其中，所述接地导体环包括内接凸环、内环体、连接环和外环体，所述内接凸环与所述绝缘环的下端面连接，所述内环体与所述外环体通过连接环连接；所述内接凸环是由所述内环体的顶部向下翻折后并径向凸伸形成，所述连接环是由所述内环体的底部向上翻折后并径向凸伸形成，以使所述外环体和所述内接凸环之间形成波纹结构的内环体。
11.所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，优选地，还包括真空法兰，所述真空法兰套设在所述接地导体环外，且所述真空法兰的内侧与所述接地导体环的外侧相固接，所述真空法兰用于将整个结构固定于设备上。
12.所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，优选地，所述内导体柱的两端分别设置有螺丝孔，所述螺丝孔用于使磁铁内部励磁线圈或电源传输线分别与内导体柱的两端连接。
13.所述的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，优选地，所述绝缘筒和所述绝缘环均由陶瓷材质制成。
14.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
15.本发明具有低电感、耐高压、高绝缘的特点，有效解决快脉冲大电流大气-真空传递问题，由于结构特点使得在高温烘烤过程中热膨胀产生的温度应力可以有效释放，保护陶瓷-金属封接件，整体结构简单紧凑，具有极强的使用性和极高的推广价值。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
17.图1是本发明的剖视结构示意图；
18.图2是本发明的立体结构示意图；
19.图3是本发明的外导体结构示意图；
20.图4是本发明的接地导体环结构示意图。
21.附图中各标记表示如下：
22.1-真空法兰；2-接地导体环；201-内接凸环；202-内环体；203-连接环；204-外环体；3-绝缘环；4-外导体；401-内筒；402-环状结构；403-外筒；404-外接凸盘；5-绝缘筒；6-内导体柱；601-螺丝孔。
具体实施方式
23.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
24.本发明提供一种耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，将外导体设计成波纹结构，满足低电感的同时减少高温烘烤过程中整体变形量，保护金属-陶瓷焊接部分，降低真空漏率，实现高电压大电流从大气到真空的传递。
25.如图1和图2所示，本发明提供的耐高温烘烤的三同轴高压真空馈入结构，包括：内导体柱6，其第一端为磁铁接线端，磁铁接线端用于连接磁铁内部励磁线圈，其第二端为传输线缆内芯接线端，传输线缆内芯接线端用于连接电源传输线；绝缘筒5，套设在内导体柱6外，其内壁与内导体柱6的外壁相固接，绝缘筒5用于耐高压并对内导体柱6和外导体4起到绝缘作用；外导体4，外导体4套设在绝缘筒5外，其内侧与绝缘筒5外壁相固接，外导体4用于电流回路导出；其中，如图3所示，外导体4包括内筒401、环状结构402，外筒403和外接凸盘404，外筒403套设在内筒401外且外筒403和内筒401通过环状结构402连接，环状结构402是由外筒403的顶部向下翻折后并径向凸伸形成，外接凸盘404是由外筒403的底部向上翻折后并径向凸伸形成，以使内筒401和外接凸盘404之间形成波纹结构的外筒403，波纹结构用于在高温烘烤过程中释放温度应力。
26.在上述实施例中，本发明还包括绝缘环3，绝缘环3套设在外导体4外，且其上端面与外导体4的外接凸盘404相固接，其下端面用于与接地导体环2连接，绝缘环3起到绝缘作用。
27.在上述实施例中，优选地，本发明还包括接地导体环2，接地导体环2套设在绝缘环3外，用于将设备接地连接；其中，如图4所示，接地导体环2包括内接凸环201、内环体202、连接环203和外环体204，内接凸环201与绝缘环3的下端面连接，内环体202与外环体204通过连接环203连接；内接凸环201是由内环体202的顶部向下翻折后并径向凸伸形成，连接环203是由内环体202的底部向上翻折后并径向凸伸形成，以使外环体204和内接凸环201之间形成波纹结构的内环体202，此处的波纹结构也是用于在高温烘烤过程中释放温度应力。
28.在上述实施例中，优选地，本发明还包括真空法兰1，真空法兰1套设在接地导体环2外，且真空法兰1的内侧与接地导体环2的外侧相固接，真空法兰1用于将整个结构固定于设备上。
29.在上述实施例中，优选地，内导体柱6的两端分别设置有螺丝孔601(见图1)，螺丝孔601用于使磁铁内部励磁线圈或电源传输线分别与内导体柱6的两端连接。
30.在上述实施例中，优选地，绝缘筒5和绝缘环3均由陶瓷材质制成。
31.需要说明的是，在生产时，内导体柱6与绝缘筒5之间进行陶瓷-金属封接；外导体4、接地导体环2分别与绝缘环3进行陶瓷-金属封接，封接好之后进行外导体4与绝缘筒5之间陶瓷-金属封接；最后接地导体环2与真空法兰1氩弧焊接为一体。
32.本发明在使用时，将真空法兰1固接于真空与大气的分界处，真空与大气中电路接线分别与内导体柱6两端相连接，实现一路电流馈入；波纹状的外导体4导通真空与大气中电路连接，实现另一路电流导出；接地导体环2保证真空与大气中接地良好导通，确保整个
磁铁装置良好的接地性能，对磁铁降噪起到积极作用。
33.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。