一种铁基超导高场内插线圈骨架

1.本实用新型涉及超导磁体技术领域，更具体地说是一种铁基超导高场内插线圈骨架。


背景技术：

2.高温超导近些年得到了广泛的研究，用高温超导材料制作的超导带/线被用于制作高场磁体，高能粒子加速器，核磁共振磁体等装置。
3.铁基超导带材作为高温超导带材的一种，具有上临界场高，各向异性小，较低的制造成本等优势，可以作为研制高场超导磁体的首选超导带材之一。
4.目前高场内插线圈，是目前实现全超导高场磁体的重要方式之一。铁基高场内插线圈，近些年也被广泛的研究。由于铁基超导带材，需要热处理后才能生成超导相，且热处理后的机械强度不是很高。而在高场下运行的磁体，面临的主要问题就是电磁力问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型提出一种铁基超导高场内插线圈骨架，使线圈得到有效的机械加固，有助于保证线圈在高场下稳定运行。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种铁基超导高场内插线圈骨架，包括：
8.多个竖向叠装的双饼线圈骨架，相邻两双饼线圈骨架竖向之间留有间隙，间隙处用于放置导冷片，每个线圈骨架外周面形成有一圈径向内凹的过渡槽；
9.多个双饼线圈，每个双饼线圈于所述过渡槽处相适配地绕设在对应的双饼线圈骨架上，表面设有绝缘材料保护层，多个双饼线圈整体外表面绕制绑扎线；
10.主装配骨架，作为底座，上端设有中心轴套，多个双饼线圈骨架相适配地同轴套装在所述中心轴套上，所述中心轴套内部形成有柱状空腔，外周壁上按照多个双饼线圈所处高度位置一一对应开设有多个径向贯通的液体流入口，所述主装配骨架上还设有双饼线圈相应电流引线的线槽；
11.装配法兰，同轴装配在中心轴套的顶端，通过顶端的锁紧螺母与锁紧垫片配合锁紧，与所述主装配骨架共同形成对多个双饼线圈骨架的紧密装夹。
12.本实用新型的结构特点也在于：
13.多个双饼线圈骨架上共同形成有竖向贯通的一对销钉孔，一对销钉孔沿周向均匀布置，并分别穿设销钉。
14.相邻两双饼线圈骨架之间插接相连。
15.多个双饼线圈骨架中：
16.除最顶层与最底层的双饼线圈骨架之外，其余多个双饼线圈骨架具有相同的结构形式，均是在上轴端中心处设置轴向外凸的插接头，下轴端中心处设置轴向内凹并与所述
插接头相适配的插接槽，且任意两个双饼线圈骨架均能够通过插接头与插接槽之间的插接配合相装配；
17.最顶层的双饼线圈骨架下轴端中心处设置有所述插接槽，上轴端与所述装配法兰之间相装配；
18.最底层的双饼线圈骨架上轴端中心处设置有所述插接头，下轴端依靠多个双饼线圈骨架的自重落放于主装配骨架上端。
19.所述绑扎线的两端分别通过固定螺栓固定在装配法兰上。
20.所述双饼线圈表面的绝缘材料保护层所用绝缘材料包括al203或aln3。
21.所述双饼线圈骨架的材质类型包括无磁不锈钢、ti-6al-4v。
22.与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
23.本实用新型提出的铁基超导高场内插线圈骨架可实现对线圈有效的机械加固与固定，保障线圈在高场下的稳定允许，且所有的双饼线圈相互独立，如遇某个双饼线圈损坏或性能不好的情况时，可以将其拆卸再重新装配其余双饼线圈，从而可保证实验的正常运行，也降低了超导线圈的使用成本。
附图说明
24.图1是本实用新型的结构示意图(未绕设双饼线圈时)；
25.图2是主装配骨架的结构示意图；
26.图3是双饼线圈骨架的结构示意图；
27.图4是双饼线圈骨架另一视角的结构示意图；
28.图5是绕设有双饼线圈的双饼线圈骨架的结构示意图；
29.图6是装配法兰的结构示意图；
30.图7是锁紧垫片的结构示意图；
31.图8是锁紧螺母的结构示意图。
32.图中：
33.1双饼线圈骨架；11过渡槽；12插接头；13插接槽；14销钉孔；
34.2双饼线圈；
35.3主装配骨架；31底盘；32中心轴套；33液体流入口；34线槽；35键槽；
36.41装配法兰；42锁紧螺母；43锁紧垫片；44键；45固定螺栓。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.请参照图1至图8，本实施例的铁基超导高场内插线圈骨架在设计时考虑到铁基超导内插线圈的冷却、热处理、强度等问题，为实现铁基超导高场内插线圈的研制且稳定运行技术而提出，该铁基超导高场内插线圈骨架包括：
39.多个竖向叠装的双饼线圈骨架1，相邻两双饼线圈骨架1竖向之间留有间隙，间隙处用于放置导冷片，并可作为双饼线圈2环氧浸渍的预留空间，每个线圈骨架外周面形成有一圈径向内凹的过渡槽11；
40.多个双饼线圈2，每个双饼线圈2于过渡槽11处相适配地绕设在对应的双饼线圈骨架1 上，表面设有绝缘材料保护层，多个双饼线圈2整体外表面绕制绑扎线，用于对双饼线圈2 的进一步机械加固；
41.主装配骨架3，作为底座，并设有底盘31，底盘31上端设有中心轴套32，多个双饼线圈骨架1相适配地同轴套装在中心轴套32上，中心轴套32内部形成有柱状空腔，外周壁上按照多个双饼线圈2所处高度位置一一对应开设有多个径向贯通的液体流入口33，便于低温液体流入对磁体进行冷却，主装配骨架3上还设有双饼线圈2相应电流引线的线槽34，便于电流引线的焊接和固定；
42.装配法兰41，同轴装配在中心轴套32的顶端，与底盘31等外径，通过顶端的锁紧螺母 42与锁紧垫片43配合锁紧，与主装配骨架3共同形成对多个双饼线圈骨架1的紧密装夹，形成对整个磁体周向和轴向的固定。
43.具体实施中，相应的结构设置也包括：
44.锁紧垫片43内孔具有沿径向朝孔中心凸出的键44，主装配骨架3的中心轴套32外周壁顶端部形成有适配于键44的键槽35，锁紧垫片同轴装配在中心轴套的顶端上时，通过键与键槽的配合进一步保证对整个磁体周向和轴向的固定。
45.多个双饼线圈骨架1上共同形成有竖向贯通的一对销钉孔14，一对销钉孔14沿周向均匀布置，并分别穿设销钉，用于从上到下对所有双饼线圈2的限位固定。
46.相邻两双饼线圈骨架1之间插接相连。
47.多个双饼线圈骨架1中：
48.除最顶层与最底层的双饼线圈骨架1之外，其余多个双饼线圈骨架1具有相同的结构形式，均是在上轴端中心处设置轴向外凸的插接头12，下轴端中心处设置轴向内凹并与插接头12相适配的插接槽13，且任意两个双饼线圈骨架1均能够通过插接头12与插接槽13之间的插接配合相装配；
49.最顶层的双饼线圈骨架1下轴端中心处设置有插接槽13，上轴端与装配法兰之间相装配；
50.最底层的双饼线圈骨架1上轴端中心处设置有插接头12，下轴端依靠多个双饼线圈骨架 1的自重落放于主装配骨架3上端。
51.其中，插接头12插接配合于插接槽13中时，插接头12应能够稍微露出，使得相邻两双饼线圈骨架1之间竖向能够留有间隙。
52.双饼线圈骨架1优选较高强度的材质，类型包括无磁不锈钢、ti-6al-4v等，或其他低温下具有较高强度且无磁材料。这是因为，铁基超导带材的双饼线圈2在绕制完成后，需要进行热处理，这类材质的双饼线圈骨架1可以承受住热处理时的温度，并且不会与铁基超导带材的银包套进行反映，也可以减少双饼线圈2在通电时产生的涡流损耗，避免焦耳热的产生，减小了焦耳热使双饼线圈2失超的可能性。
53.由于铁基超导带材的弯曲特性不明确，在绕制双饼线圈2的适合，双饼线圈骨架1上所设过渡槽11可以很好地保护双饼线圈2的第一匝，保证其最内匝不受损伤，便于双饼线
圈2 起始匝的绕制，其外形尺寸应适配于带有绝缘保护层的双饼线圈2的整体外形尺寸。
54.双饼线圈2表面的绝缘材料保护层所用绝缘材料应为高导热绝缘材料，用以对双饼线圈骨架1和双饼线圈2最内层之间的绝缘，可用材料选型包括al203或aln3等。
55.绑扎线的两端分别通过固定螺栓45固定在装配法兰41上，一对固定螺栓45对称分处于紧固螺母的两侧外。
56.可按下述方式组装：
57.一，先在每个双饼线圈骨架1上绕制好一个双饼线圈2，绕制完所有双饼线圈2后从下至上一次叠装在主装配骨架3的中心轴套32上；
58.二，依次安装装配法兰41、锁紧垫片43及锁紧螺母42；
59.三，对各双饼线圈2整体绕制绑扎线，绕制好后将绑扎线的两头通过固定螺栓45固定在装配法兰41上。
60.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。