[实用新型]用于提高脉冲磁体重复频率的绕组、脉冲磁体

说明书

本实用新型公开了一种用于提高脉冲磁体重复频率的绕组、脉冲磁体，所示绕组包括由导线绕制而成的绕组导体本体，所述导线为其上设置有流体孔的管状结构。所示脉冲磁体包括所述绕组，所述冷却方法为所述绕组的冷却方法。采用本方案提供的结构设计，可有效提高脉冲磁体的冷却速度，以提高脉冲磁体的重复运行频率。

技术领域

本实用新型涉及脉冲磁场产生设备技术领域，特别是涉及一种用于提高脉冲磁体重复频率的绕组、脉冲磁体。

背景技术

强磁场为现代科学研究提供重要的实验条件。强磁场主要包括脉冲强磁场和稳态强磁场两种类型。脉冲强磁场可以提供更高强度的磁场，能满足某些实验对高强度磁场的要求，重频脉冲强磁场则能满足某些对脉冲磁场重复运行频率有特别要求的仪器设备或科学实验的需求。

脉冲大电流通过脉冲磁体绕组(放电)时产生脉冲强磁场，磁体绕组亦会产生并沉积大量的焦耳热。通常，脉冲磁体的散热性能较差，因此，脉冲磁体放电后所需的冷却时间较长，从而限制了脉冲磁体的重复运行频率的提高。

进一步优化脉冲磁体的结构设计，以提高脉冲磁体的冷却速度，达到提高脉冲磁体重复运行频率的目的，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

实用新型内容

针对上述提出的进一步优化脉冲磁体的结构设计，以提高脉冲磁体的冷却速度，达到提高脉冲磁体重复运行频率的目的，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一，本实用新型提供了一种用于提高脉冲磁体重复频率的绕组、脉冲磁体，采用本方案提供的结构设计，可有效提高脉冲磁体的冷却速度，以提高脉冲磁体的重复运行频率。

本方案的技术手段如下，用于提高脉冲磁体重复频率的绕组，包括由导线绕制而成的绕组导体本体，所述导线为其上设置有流体孔的管状结构。

通常对于10ms～100ms放电脉宽，40T，20mm口径左右的磁体，目前的重频运行能力还不到1次/10分钟(即冷却时间大于10分钟)。

针对脉冲磁体的冷却问题，目前主要通过以下方式来提高脉冲磁体的重复运行频率：(1)降低磁场强度和脉宽以减少磁体发热；(2)减少作为紧固层的不良导热材料的使用或采用其他导热能力较高但抗拉伸强度较低的材料作为紧固层以改善脉冲磁体散热性能，与此同时磁场强度也将降低；(3)减小磁体孔径、缩小磁体体积，从而减小磁体发热，以加快磁体冷却。上述三种方式均是以降低脉冲磁场的性能(场强、脉宽、孔径)为代价来提高脉冲磁体的重复运行频率。

同时现有技术中，基于脉冲磁体各层绕组受力特征，亦有采用将脉冲磁体分割为内、外两个相互独立的线圈，各线圈作为独立的受力单元分别进行设计和加工，再将两线圈嵌套并在线圈间预留冷却通道，该方法增大了脉冲磁体的散热面积，可使脉冲磁体的冷却效率提高3倍左右。

本方案中，采用空心导线绕制脉冲磁体绕组：即所述绕组导体本体即为由导线绕制而成线圈。设置为导线为具有流体孔的管状结构，即脉冲磁体上的绕组绕制成型后，脉冲磁体上绕组的两端分别为流体孔的两个管口，通过向流体孔中注入用于冷却的流体，可通过所述流体将脉冲磁体放电时所产生的热量快速导出磁体，在不明显降低脉冲磁场的强度、脉宽、孔径等的设计基础上，可大幅提高脉冲磁体的冷却速度，可将脉冲磁体的冷却时间由现有的数十分钟缩短到数十秒，达到：通过冷却介质的热传导和/或相变的方式将沉积在脉冲磁体内的欧姆热快速导出脉冲磁体，从而实现脉冲磁体的快速冷却：通过提高脉冲磁体的冷却速度，可有效提高脉冲磁体的重复运行频率。

考虑到脉冲磁体工作过程中的受力，针对脉冲磁体的结构设计，优选采用设置为脉冲磁体采用层间分离方案，如脉冲磁体内部在径向方向上包括多层的绕组，绕组层与层之间采用层间紧固层紧固绕组，同时层间紧固层优选采用纤维材料，以达到绝缘和有效加固目的。