[发明专利]一种超导磁体的绕制方法

说明书

本发明公开了一种超导磁体的绕制方法，涉及超导磁体技术领域，包括以下步骤：(1)准备无金属保护层的REBCO带材；(2)准备一根金属管，并加热金属管；(3)使得REBCO带材的银层与金属管连接在一起；(4)夹紧REBCO带材的基带和缓冲层，转动金属管，在金属管上绕制形成第一线圈；(5)当第一线圈缠绕到设定的匝数后，停止转动金属管；并截断REBCO带材；(6)重复步骤(3)‑(5)在金属管上缠绕得到第二线圈；(7)在第一线圈和第二线圈的周向外侧面镀银；(8)对第一线圈和第二线圈进行氧化退火热处理。本发明大幅降低了超导磁体绕制形成的超导磁体的体积和外径，绕制得到的超导磁体的结构更加紧凑，且能够产生更高的磁场强度。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，特别是涉及一种超导磁体的绕制方法。

背景技术

基于稀土钡铜氧(REBa2Cu3O7-x，简称REBCO，RE为Y、Gd等稀土元素)材料的涂层导体(也被称为第二代高温超导带材、REBCO带材)具有高临界转变温度、强载流能力和机械性能等优点，在电力、能源、强磁场及磁悬浮输运等领域有着广泛的应用前景。

REBCO带材一般是由金属合金基带(50～100μm)、缓冲层(～200nm)、REBCO超导层(1～2μm)、银层(0～2μm)及金属保护层(40～80μm)依次复合而成。其中，缓冲层用于诱导生长REBCO超导层。目前，市场上也有售无金属保护层的REBCO带材。

由于基带和保护层所占带材厚度的比例很高(一般大于90％)，导致带材的工程电流密度(REBCO超导层的临界电流与带材总截面积的比值)Je不高。在采用REBCO带材绕制超导磁体时，基带和保护层不仅对磁场无贡献，而且还会增加外径，进一步降低外层带材对磁体中心场强的贡献。

此外，在升降温及励磁过程中，基带和保护层的存在会导致磁体内部将会产生大的热应力和电磁应力，导致带材发生断裂、扭曲和层离损伤，危及磁体运行安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导磁体的绕制方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低绕制形成的超导磁体的体积和外径，使得超导磁体的结构更加紧凑，且能够产生更高的磁场强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种超导磁体的绕制方法，包括以下步骤：

(1)准备无金属保护层的REBCO带材；

(2)准备一根金属管，所述金属管能够导电且能够在高温下抗氧化，用加热装置对金属管加热；

(3)将所述REBCO带材的第一端的银层与所述金属管的高温外表面接触，使得所述银层与所述金属管的外壁连接在一起；

(4)夹紧所述REBCO带材的第一端的基带和缓冲层，通过驱动装置驱动所述金属管转动，所述金属管带动所述REBCO带材的银层和REBCO超导层转动，同时所述REBCO超导层与所述缓冲层分离；当所述银层和所述REBCO超导层在所述金属管上绕制一匝之后，第二匝的银层会与在第一层的REBCO超导层连接，即后一匝的银层与上一匝的REBCO超导层连接在一起；在所述金属管上形成第一线圈；

(5)当所述第一线圈缠绕到设定的匝数后，停止转动所述金属管；并截断所述REBCO带材；

(6)重复步骤(3)-(5)在所述金属管上缠绕得到第二线圈，所述第二线圈与所述第一线圈之间存在间隙，且使得所述第二线圈的绕制方向与所述第一线圈的绕制方向相反；

(7)在所述第一线圈和所述第二线圈的周向外侧面镀银；从而将最外层的REBCO超导层作为电极；

(8)对所述第一线圈和所述第二线圈进行氧化退火热处理，以所述金属管、所述第一线圈和所述第二线圈的组合体作为双饼线圈。