[发明专利]一种基于ReBCO超导环片的超导磁体

说明书

本发明公开了属于超导磁体应用技术领域的一种基于ReBCO超导环片的超导磁体。该超导磁体包括1组或多组交替堆叠的N片超导环片、N+1片绝缘片，堆叠后经固定装置固定形成；其中N为正整数，N片超导环片均为方形环片或跑道形环片，N+1片绝缘片形状、尺寸与N片ReBCO超导环片均相同。本发明超导磁体内部各个ReBCO超导环片之间无需焊接、无需电源和电流引线，具有结构紧凑、可拆卸、稳定性高、制备工艺简单的优点，能稳定输出强磁场，拓展了ReBCO超导体应用于强磁场的范围，能够广泛应用于中大型超导磁体、热核聚变反应。

技术领域

本发明属于超导磁体应用技术领域，特别涉及一种基于ReBCO超导环片的超导磁体。

背景技术

强磁场是科学研究的重要极端条件，研究不同磁场强度的强磁场试验装置，提供不同的实验条件，对科学技术的发展有重要的意义。ReBCO(稀土系钡铜氧，Re为Y、Sm或Nd)涂层导体，具有上临界磁场高、临界电流密度大、交流损耗低等优点。ReBCO超导体在强磁场中具有较高的载流能力，应用于大型超导磁体装置、高能加速器、核聚变磁体、超导电机等各个领域。目前实用的高温超导线材都是带状，高温超导磁体常用超导带材绕制成双饼式或螺管式结构。

ReBCO超导材料大多制作为ReBCO超导带材，常用的制备工艺金属有机化学气相沉积(MOCVD)、脉冲激光沉积法(PLD)或溅射法。ReBCO超导带材常应用于高场磁体线圈，15T以上的磁体多用ReBCO超导带材绕制，但是ReBCO超导带材通常采用双饼式或层绕式，不可避免的ReBCO超导带材的接头处需要焊接，目前由于焊接工艺不成熟，导致ReBCO超导磁体无法实现闭环运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ReBCO超导环片的超导磁体，具体技术方案如下：

一种基于ReBCO超导环片的超导磁体包括1个或多个堆叠体，所述堆叠体由N片ReBCO超导环片、N+1片绝缘片交替堆叠、固定得到；其中N为正整数；

其中，N片ReBCO超导环片均为方形环片或跑道形环片，N+1片绝缘片形状、尺寸与N片ReBCO超导环片均相同。

其中，方形环片或跑道形环片的内部切割有位置相离的2个圆孔，其中2个圆孔通过狭缝连通；或所述方形环片或跑道形环片的内部切割有位置相离的跑道形孔和圆孔，其中跑道形孔和圆孔通过狭缝连通。

其中，方形环片或跑道形环片优选为轴对称环片。

其中，位置相离的2个圆孔半径相等或不等，所述跑道形孔的两端半圆半径和与其位置相离的圆孔半径相等或不等。

其中，N片ReBCO超导环片共有2种方形环片、2种跑道形环片即4种结构，分别与形状、尺寸完全相同的绝缘片水平或垂直依次堆叠，将所得1个堆叠组或多个堆叠组由固定装置固定，得到多种不同结构的超导磁体。

其中，ReBCO超导环片由自下至上依次排列的衬底、缓冲层、ReBCO薄膜和保护层组成；其中，衬底材料为Ni、NiW、哈氏合金或不锈钢，缓冲层材料为绝缘性金属氧化物，保护层为银薄膜保护层或铜薄膜保护层。

其中，缓冲层利用离子束辅助沉积技术或倾斜基底沉积技术沉积得到，ReBCO薄膜利用金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积法或溅射法沉积得到。

其中，超导磁体中的N片ReBCO超导环片的堆叠方向均一致。

其中，超导磁体中的绝缘片为有机绝缘片、牛皮纸或环氧薄片。

其中，固定装置材料为不锈钢、环氧玻璃钢或环氧树脂；固定装置包括法兰、螺栓和螺母。