CN208706355U - 一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，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，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。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，实现以最少的材料制作，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，设计一种实现以最少的材料制作，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。
设计方案：为了实现上述设计目的。本实用新型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，是本实用新型的主技术特征。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：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。
本实用新型与背景技术相比，其带来的预料不到的技术效果如下：
| 对比项目 | 复合骨架 | 绝缘材料骨架 | 金属骨架 |
| 制造材料种类 | 金属与绝缘材料 | 绝缘材料 | 金属 |
| 具体材料实例 | 不锈钢+玻璃钢 | 玻璃钢 | 不锈钢，铝合金 |
| 压力容器边界 | 不需要额外的容器 | 需要额外的容器 | 需要额外的容器 |
| 骨架刚度 | 良 | 弱 | 强 |
| 电磁力支撑 | 无需额外部件 | 需要额外部件 | 需要额外部件 |
| 毛坯制作工艺 | 不锈钢：焊接；玻璃钢：缠绕，固化 | 缠绕，固化 | 铸造或焊接 |
| 毛坯制作工装 | 不需要 | 需要特制芯轴 | 焊接工装或铸造模具 |
| 精加工工艺 | 玻璃钢切削工艺 | 玻璃钢切削工艺 | 金属切削工艺 |
| 加工变形量 | 中 | 大 | 小 |
| 制造工艺难度 | 容易 | 中 | 困难 |
| 骨架装配工艺 | 内筒无需额外装配 | 内筒需额外装配 | 内筒需额外装配 |
| 制作成本 | 低 | 中 | 高 |
| 总成本制作（包括压力容器） | 低 | 中 | 高 |
综合以上表格，金属与绝缘材料复合骨架，以最少的材料，容易的加工和简单的装配工艺可以满足设计要求，达到成本最低。
本实用新型与背景技术相比，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。
附图说明
图1是超导磁体半剖面示意图。
图2是图1中主线圈骨架示意图。
图3是图1中屏蔽线圈骨架示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1。一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，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。金属材料可以是不锈钢，或铝，或者镍基合金等金属材料结构，金属材料结构提供多种功能的机械支撑；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绝缘材料形成超导线圈的缠绕骨架，绝缘材料骨架形成超导线圈的缠绕腔体，其金属与绝缘材料交界面无间隙。金属与绝缘材料复合的交界面采用胶接、或机械联接、或者绝缘材料直接缠绕在金属材料上固化。
实施例2：在实施例1的基础上，骨架根部内有内嵌块，该内嵌块为环状结构。
实施例3：在实施例1的基础上，骨架根部内有内嵌块，环状间断分布结构。
实施例4：参照附图2。主线圈骨架，环向绝缘材料骨架与金属内筒交界面无间隙结合，其结合的结构为胶接、或机械联接、或者绝缘材料直接固化在金属内筒上。
实施例5：参照附图3。屏蔽线圈骨架，环向短绝缘材料骨架与环向金属支撑交界面无间隙结合，其结合的结构为胶接、或机械联接、或者绝缘材料直接固化在金属内筒 上。为了增强环向短绝缘材料骨架刚度，在短绝缘材料骨架下部设有斜支撑筋，该斜支撑筋一端与短绝缘材料骨架下部连接、另一端与金属大法兰连接。
需要理解到的是：虽然上述已经结合附图描述了本实用新型的具体实施例，但是本领域技术人员可以理解在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型作出各种改变、变形和等效替代。因此，要认识到，这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。
Claims (6)
1.一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，包括超导磁体骨架，其特征是：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。
2.根据权利要求1所述的由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，其特征是：金属材料结构提供多种功能的机械支撑，绝缘材料形成超导线圈的缠绕骨架，绝缘材料骨架形成超导线圈的缠绕腔体。
3.根据权利要求1所述的由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，其特征是：骨架根部内有内嵌块。
4.根据权利要求3所述的由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，其特征是：内嵌块为环状结构，或环状间断分布结构。
5.根据权利要求1或2所述的由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，其特征是：金属与绝缘材料交界面无间隙。
6.根据权利要求1所述的由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架，其特征是：金属与绝缘材料复合的交界面采用胶接、或机械联接、或者绝缘材料直接缠绕在金属材料上固化。
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| CN201821250057.7U CN208706355U (zh) | 2018-08-04 | 2018-08-04 | 一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架 |
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| CN201821250057.7U CN208706355U (zh) | 2018-08-04 | 2018-08-04 | 一种由金属和绝缘材料构成的超导磁体复合骨架 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108922723A (zh) * | 2018-08-04 | 2018-11-30 | 杭州汉胜科磁体设备有限公司 | 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 |
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2018
- 2018-08-04 CN CN201821250057.7U patent/CN208706355U/zh not_active Expired - Fee Related
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