[发明专利]一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架及制作方法

说明书

本发明涉及一种超导磁体系统，特别涉及一种超导磁体线圈骨架的新型结构设计及制作方法，包括超导磁体骨架，所述超导磁体骨架由金属与绝缘材料复合成超导线圈缠绕的骨架和冷却液容器，且冷却液容器与骨架为一体。优点：一是复合骨架既能很好地承受线圈缠绕力，又能适应冷却应力和巨大电磁力；二是实现了耗材少、易加工、装配简单、工艺二好，成本最低的目的。

技术领域

本发明涉及一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架及制作方法，实以最少的材料制作，达到最佳的技术效果；同时，具有加工简单、易装配，工艺好的特点，属超导磁体制造领域。

背景技术

传统的超导磁体需要极低温的环境使超导线圈处于超导状态，进而承载巨大电流，用以产生强大磁场。低温的环境是通过超导线圈浸泡在低温冷却液（一般为液氦）中实现的。冷却液须存储在压力容器中。超导线须缠绕进精确尺寸的骨架中形成超导线圈，达到准确的磁场分布。骨架须承受线圈缠绕力，冷却应力和巨大电磁力。因此压力容器一般为金属材料焊接而成。其不足之处：一加工费时、费工、费材，制造成本高；二是需要作专门的绝缘性处理且费工、费时，进一步抬高了制造成本。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种实以最少的材料制作，达到最佳的技术效果；同时，具有加工简单、易装配，工艺好的一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架及制作方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在结构设计和方法上，金属材料与绝缘材料复合成超导线圈缠绕的骨架和冷却液容器，且冷却液容器与骨架合为一体的设计，是本发明的主技术特征。这样设计的目的在于：金属可以是不锈钢，铝，或者镍基合金等金属材料。绝缘材料可以是玻璃钢，或者酚醛电木等复合材料，也可以是特氟龙，或者聚甲醛等塑胶材料。金属与绝缘材料联接方式可以是胶接，机械联接，或者复合材料直接缠绕固化。

金属材料结构提供多种功能的机械支撑，是绕制玻璃钢等复合材料的芯轴，同时是超导线圈电磁力提供的机械支撑，也是冷却液容器的压力边界。

绝缘材料骨架形成超导线圈的缠绕腔体，绝缘材料形成尺寸精确的腔体，超导线缠绕进腔体形成超导线圈。腔体可以刀具切削成型，模具成型，或者装配成型。绝缘材料提供电气绝缘，避免线圈及其引线引起电气短路。

为增加绝缘材料与金属内筒或金属环之间的结合强度，数块内嵌块或环被焊接在金属内筒外侧。这些将保证在热膨胀或冷缩和承受电磁力及其它受力时两材料仍有效结合。

技术方案1：一种超导磁体的金属与绝缘材料复合骨架，金属与绝缘材料复合成超导线圈缠绕的骨架和冷却液容器，且冷却液容器与骨架为一体。

技术方案2：一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架的制作方法，超导磁体的金属内筒按照主线圈骨架分布结构设置环向凸起内嵌块，该凸起内嵌块与金属内筒之间固定连接，带有凸起内嵌块的金属内筒为底模，将绝缘材料骨架与底模交界面之间无间隙固定连接。

本发明与背景技术相比，其带来的预料不到的技术效果如下：