一种基于高温超导CORC缆的磁体结构

本发明属于磁体结构，具体涉及一种基于高温超导corc缆的磁体结构。

背景技术：

1、高温超导rebco圆芯式导体(conductor on round core，corc)是一种高温超导电缆。corc缆线是将高温超导带材以一定的倾斜角度在柔性金属芯上进行多层螺旋缠绕构成，其中每层可由多根高温超导带材交替进行缠绕。相比高温超导带材，corc缆线具有载流能力高、机械柔韧性强，交流损耗低等特点，并且可以利用金属管内部的空间作为低温冷却剂的流动管道，有利于超导体的散热。

2、斜螺线管型(canted cosine theta,cct)磁体由于具有嵌槽式骨架结构，线槽壁可有效阻断线圈上的累积应力，从而减少应力集中。而高温超导带材属于脆性的陶瓷涂层导体，具有很强的各项向异性，还容易产生应力集中点导致层间剥离，从而降低载流性能甚至毁坏材料的超导性能。采用高温超导corc缆绕制成cct型磁体结构则可以帮助减少或者避免由于带材的各项异性、局部应力集中而导致的层间分离等问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于高温超导corc缆的磁体结构，cct磁体嵌槽式骨架上的线槽壁有效阻断了磁体线圈通电过程中产生的累计应力，从而有效避免了线圈上应力集中导致高温超导corc缆性能衰减，甚至由于应力过大对高温超导带材造成损坏，提高了高温超导corc缆的载流能力。

2、本发明的技术方案为：一种基于高温超导corc缆的磁体结构，包括corc缆cct线圈，cct型磁体骨架。

3、所述corc缆cct线圈是由内层cct线圈和外线cct线圈内外嵌套构成的磁体线圈，内层cct线圈的直径小于外层cct线圈的直径，所述内层cct线圈和所述外层cct线圈均是在某一半径的环形圆柱骨架外表面，按照斜螺旋线曲线方程分布的，所述斜螺旋线曲线方程为：

4、x＝rcosθ

5、y＝rsinθ

6、

7、其中，r为线圈半径，θ为线圈缠绕角度，α为线圈倾斜角度，ω为每匝线圈间距，nb＝1为二极磁体dipole轨迹方程，nb＝2为四极磁体quarpole轨迹方程，nb＝3为六极磁体sextupole轨迹方程，…

8、所述内线圈的倾斜角度α与外线圈倾斜角度α倾斜方向相反；

9、所述cct型磁体骨架是环形圆柱体，包括内线圈骨架和外线圈骨架，内线圈骨架直径小于外线圈骨架，可以内嵌在外线圈骨架里面。

10、内外线圈骨架表面按照斜螺旋线曲线方程均开设斜螺旋线槽；内、外线圈分别沿着内、外骨架开设的螺线线槽进行绕线。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、本发明中利用高温超导corc缆绕制cct磁体线圈，corc缆可以降低线圈交流损耗，增强高温超导的机械性能，采用cct型磁体可以有效阻断洛伦兹力累积，减少应力集中，因此，相比其它高温超导磁体，该corc缆cct型磁体结构在高温超导磁体在高场环境下应用具有很大的优势。

技术特征：

1.一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，该磁体包括高温超导corc缆内层线圈，高温超导corc缆外层线圈，内层线圈骨架，外层线圈骨架，所述的内层线圈缠绕在内层线圈骨架上，所述的外层线圈缠绕在外层线圈骨架上，内层线圈骨架嵌入外层线圈骨架内部。

2.根据权利要求1所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，所述的高温超导corc缆内层线圈和所述的高温超导corc缆外层线圈均是由corc缆沿着斜螺旋线曲线方程的形成的cct线圈，两层cct线圈内外嵌套构成corc缆cct磁体；其中内层cct线圈与外层cct线圈倾斜角度大小相等，方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，内层线圈的中轴线作为x轴，右端作为x正方向，则α是指螺旋管端面与x轴正方向的夹角；cct外层线圈的端面与x轴的负方向的夹角为α。

4.根据权利要求2所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，所述的内层线圈骨架和所述的外层线圈骨架分别开设与内层cct线圈轨迹、外层cct线圈轨迹相同的斜螺旋线槽。

5.根据权利要求2所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，内线圈骨架直径小于外线圈骨架直径，内嵌在外线圈骨架里面。内、外线圈骨架表面按照斜螺旋线曲线方程均开设斜螺旋线槽。

6.根据权利要求2所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，高温超导corc缆从起始位置处沿着内层骨架开设的螺线线槽进行绕线构成内层线圈，内线圈绕制完成后，组装外层骨架嵌套在内层线圈外部后，开始沿着外骨架开设的螺旋线槽绕制外层线圈，最后经由结束位置引出，构成高温超导corc缆斜螺旋管二级磁体结构。

7.根据权利要求6所述的一种基于高温超导corc缆的磁体结构，其特征在于，所述的起始位置和结束位置分布位于磁体结构的前、后两端侧面。

技术总结
本发明涉及一种基于高温超导CORC缆的磁体结构，包括高温超导CORC缆内层线圈，高温超导CORC缆外层线圈，内层线圈骨架，外层线圈骨架，内层线圈缠绕在内层线圈骨架上，外层线圈缠绕在外层线圈骨架上，内层线圈骨架嵌入外层线圈骨架内部。两层CCT线圈内外嵌套构成CORC缆CCT磁体。其中内层CCT线圈与外层CCT线圈倾斜角度大小相等，方向相反。内、外层线圈骨架分别开设与内外层CCT线圈轨迹相同的斜螺旋线槽，内、外层线圈可以沿着骨架上的斜螺旋线槽进行绕线。CCT磁体嵌槽式骨架上的线槽壁有效阻断了磁体线圈通电过程中产生的累计应力，从而有效避免了线圈上应力集中导致高温超导CORC缆性能衰减，甚至由于应力过大对高温超导带材造成损坏，提高了高温超导CORC缆的载流能力。

技术研发人员：魏绍清,宋云涛,刘华军,秦经刚,陆坤,张展,金环,刘方,施毅
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12