[发明专利]一种基于ReBCO超导环片的传导冷却磁体

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超导环片的传导冷却磁体。本发明传导冷却磁体包括交替堆叠的N片超导环片、N+1片冷却片，堆叠后固定；N片超导环片均为方形环片或跑道形环片；N+1片冷却片包括冷却部分和连接头，冷却部分上下表面均涂覆绝缘层或均放置绝缘片，冷却部分尺寸与超导环片相同，且切割有能避免产生涡流的切口；连接头与冷却部分等宽，用于连接制冷机。本发明利用制冷机传导冷却每一片超导环片，进而冷却整个超导磁体，操作简便、效率高、成本低，可以满足超导磁体不同运行温度的要求。

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超导环片的传导冷却磁体。

背景技术

随着高温超导生产技术的发展，具有高电流密度的ReBCO(稀土系钡铜氧，Re为Y、Sm或Nd)涂层导体的制备技术得到提高，并将其应用于高温超导磁体的制造技术中。高温超导磁体目前采用的冷却方式为传统式的浸泡冷却和传导冷却2种方式。对于浸泡冷却，目前采用的冷却介质一般为液氮或液氦，冷却的温度分别为77K或4.2K，因此很难将冷却的温度降低在4.2K以下，冷却成本很高。对于大型的低温超导和高温超导的设备装置，冷却系统复杂且所需的成本很高。

发明内容

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

一种基于ReBCO超导环片的传导冷却磁体包括交替堆叠的N片ReBCO超导环片、N+1片冷却片，堆叠后固定；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；方形环片或跑道形环片优选为轴对称环片。

其中，N+1片冷却片均包括冷却部分和矩形连接头，N+1片冷却片冷却部分的尺寸、形状均与ReBCO超导环片相同，冷却部分上下表面均涂覆绝缘层或均放置绝缘片，且切割有能避免产生涡流的切口；冷却部分等宽延伸出的矩形连接头，用于连接制冷机。

其中，冷却片冷却部分的切口位置为内环至冷却片边缘连接处。

其中，方形环片或跑道形环片为内部切割有位置相离的2个圆孔的环片，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为内部切割有位置相离的跑道形孔和圆孔的环片，其中跑道形孔和圆孔通过狭缝连通。

其中，所述位置相离的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，ReBCO超导环片由由下至上依次排列的衬底、缓冲层、ReBCO薄膜和保护层组成；

所述衬底材料为Ni、NiW、哈氏合金或不锈钢；

所述缓冲层为绝缘性金属氧化物；

所述保护层为银薄膜保护层或铜薄膜保护层；

所述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，所述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。

其中，所述N片ReBCO超导环片的堆叠方向一致。

所述冷却片为裸铜或裸铜合金片。

所述冷却片冷却部分上下放置的绝缘片形状、尺寸与超导环片相同，为有机绝缘片、牛皮纸或环氧薄片；所述冷却片冷却部分上下表面涂覆的绝缘层材料与所述绝缘片材料相同。

所述N+1片冷却片堆叠角度均相同、连接头均设置定位连接孔，采用软连接将连接头与制冷机连接。

利用法兰、螺母、螺栓固定超导环片和冷却片，其中法兰、螺母、螺栓的材料为不锈钢、环氧玻璃钢或环氧树脂。