一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈及绕制方法技术

本发明专利技术属于高温超导技术领域，具体涉及一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈及绕制方法，包括若干个结构相同的D形磁体，所有D形磁体的竖直部分位于聚变堆环向场磁体系统中心，且成圆形均匀布置，D形磁体成放射状对称排列；绕制方法包括制备骨架、制备导体，首先确定导体扭转角度后分别计算截面上各个导体的扭转角度，标记绕制方向，将导体放置于嵌入骨架和连接骨架连接面上的半圆形槽道包围的部分。引入具有共垂面换位特征的导体，对磁体中不同磁场区的导体扭转角度进行单独设计，使磁体能够充分利用第二代高温超导带材在平行场下的高载流能力，极大的减少高温超导带材材料用量，降低磁体建造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈及绕制方法
本专利技术属于高温超导
，具体涉及一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈及绕制方法。
技术介绍
高温超导带材拥有远高于低温超导的运行温度和和临界磁场，为建造强磁场磁体提供了更好的选择，例如用于建造聚变堆磁体、加速器磁体和探测器磁体等。高温超带材的临界电流具有显著的各向异性，当磁场方向平行于带面时临界电流最大，当磁场方向垂直于带面时临界电流最小，二者相差数倍且差异随磁场增加而增大。对于非稳态运行的高温超导磁体，需要对高温超导电缆进行换位绞制，以此来降低电缆的交流损耗，而普通结构的高温超导电缆在绞制时对带材进行了充分的旋转，带材带面法线随带材长度方向时刻变化，一般难以使所有带材法线都始终与磁场方向垂直，因此很难充分利用所有带材的载流能力，经济性很差。专利CN110246625A、CN110706860A是典型的卢瑟福电缆，高温超堆叠矩形、圆形股线以一定角度进行空间换位，股线内带材带面在一个周期内旋转360°，当将该类电缆用于绕制磁体时，所有带材都将存在带面法线与磁场平行的部位，导致只能利用带材的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：包括若干个结构相同的D形磁体(2)，所有D形磁体(2)的竖直部分位于聚变堆环向场磁体系统中心，且成圆形均匀布置，D形磁体(2)成放射状对称排列；/n所述的D形磁体(2)的截面3为矩形，D形磁体(2)由外形为D形的骨架(5)和位于骨架(5)内部的与骨架(5)弯曲方向一致的若干个导体(6)组成；/n所述的导体(6)在骨架(5)内部的截面方向呈矩阵式排列；/n所述的骨架(5)内顺着D形弯曲的方向加工半圆形槽道(5-1)，半圆形槽道(5-1)的半径与高温超导导体(6)截面圆半径相适配；/n所述的半圆形槽道(5-1)内壁加工定位槽(5-2)；所述的导体(...

【技术特征摘要】
1.一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：包括若干个结构相同的D形磁体(2)，所有D形磁体(2)的竖直部分位于聚变堆环向场磁体系统中心，且成圆形均匀布置，D形磁体(2)成放射状对称排列；
所述的D形磁体(2)的截面3为矩形，D形磁体(2)由外形为D形的骨架(5)和位于骨架(5)内部的与骨架(5)弯曲方向一致的若干个导体(6)组成；
所述的导体(6)在骨架(5)内部的截面方向呈矩阵式排列；
所述的骨架(5)内顺着D形弯曲的方向加工半圆形槽道(5-1)，半圆形槽道(5-1)的半径与高温超导导体(6)截面圆半径相适配；
所述的半圆形槽道(5-1)内壁加工定位槽(5-2)；所述的导体(6)表面设有定位边条(6-1)；定位槽(5-2)与定位边条(6-1)相配合，使得导体(6)放置于半圆形槽道(5-1)内。


2.如权利要求1所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的骨架(1)沿着D形的方向分为若干个部分，包括嵌入骨架和连接骨架；每部分嵌入骨架和其内部嵌入的这些导体(6)共同组成一个双饼线圈(4)；双饼线圈(4)之间即为连接骨架。


3.如权利要求2所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的嵌入骨架和连接骨架的连接面顺着D形弯曲的方向加工半圆形槽道(5-1)，嵌入骨架和连接骨架的连接起来，导体(6)位于两部分骨架连接面上的半圆形槽道(5-1)包围的部分。


4.如权利要求3所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：位于边缘的连接骨架外侧表面是光滑的，即为D形磁体(2)的表面。


5.如权利要求3所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的D形磁体(2)分为3部分，即有3个双饼线圈(4)，相邻双饼线圈(4)之间通过连接骨架连接，每个双饼线圈(4)嵌入两排导体(6)。


6.权利要求3所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的导体(6)包括内部的电缆骨架(9)、缠绕在电缆骨架(9)外部的股线(7)和包围的股线(7)外部的金属护套(10)，所述的金属护套(10)的外壁上加工定位边条(6-1)。


7.权利要求6所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的股线(7)包括包覆金属和内部的带材(8)，带材(8)为高温超导材料制成的堆叠导体。


8.权利要求7所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的高温超导材料为第二代高温超导材料REBCO。


9.权利要求7所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：所述的带材(8)规格为宽度1-5mm，厚度0.05-0.2mm。


10.权利要求7所述的一种聚变堆环向场高温超导磁体线圈，其特征在于：股线(4)的包覆金属材料为锡、铅、锡铅合、金...

【专利技术属性】
技术研发人员：左佳欣，李鹏远，孙林煜，赖小强，魏海鸿，孙振超，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51