【技术实现步骤摘要】
本技术属于加速器，涉及一种分级双饼超导线圈及其制备系统。
技术介绍
1、为了方便线圈缆线的引出，目前超导磁体尤其是加速器二极磁体大多采用双饼线圈的结构，即在缆线的中间部分作为绕线起始点，分别反方向进行线圈上下层的绕制，最终可将线圈的进出端留在各层的最外侧，方便后续线圈间的连接。除了受到温度及运行电流的影响之外，超导材料的载流能力通常随着磁场场强的增加而降低，为了提高线材的利用率，降低整体造价，磁体在设计时通常采用分级的方式进行线圈的布局，在不同位置采用不同尺寸的缆线进行线圈的绕制。例如加速器二极磁体，在其最内侧高场区采用临界性能更高的材料如高温超导材料或铌三锡以及根数更多的缆线进行线圈的绕制，而在外侧低场区可采用临界性能适中的材料如铌钛或根数更少的缆线进行线圈的制作。分级的线圈设计是超导磁体中最常用且优化效果最为明显的方法，但目前绝大数的优化分级停留在多个不同场区的双饼线圈之间，如能实现单个双饼线圈的分级将进一步提升线圈的效率。
2、超导线圈缆线常用的接头焊接的技术包括超声焊(uw，ultrasound welding)，热扩散焊接(db，diffusion bonding)及锡焊(soldering)。各种焊接方式都有着各自的优缺点，被用于特定的区域。其中锡焊的方式最为简易且技术较为成熟，从而应用最为广泛，通过采用较为简易的c型工装及预紧装置，加热工装至焊锡融化，冷却后达到将多根缆线进行焊接的效果。但在此之前，该三种焊接方式大多用于普通接头(端部接头、线圈外部接头等)的焊接，均未在分级线圈的内接头上进行应用。内接头
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种分级双饼超导线圈及其制备系统。为了提高线材的利用率，本技术首次提出在单个双饼线圈内部进行进一步分级，即采用内接头焊接的方式，将不同尺寸(根数)的缆线在单个双饼线圈内部进行连接，从而实现分级双饼线圈的研制。即通过在内部焊接内接头的方式，将不同尺寸的缆线进行连接，做成两层宽度有所区别的双饼线圈；该双饼线圈相对于常规的双饼线圈的优势在于其可以根据线圈本身所处的场强大小不同调整线圈两个饼的尺寸(尺寸的大小决定了缆线的电流密度大小，而超导缆线可承载的电流密度和磁场大小是负相关的)；高场磁体往往由多个线圈构成，通常场强由内到外会逐步减小，尤其是在最内侧的高场区域场强由内至外通常缩减较为迅速，将线圈做成分级双饼线圈可以根据场强的大小灵活的调整缆线尺寸，从而进一步提升线圈利用率。图2中包括两种不同尺寸规格的缆线，通过在内接头15处将两种缆线焊接连接成一个分级双饼线圈，该分级双饼线圈在超导磁体应用中有着明显的优势，尤其是通过将最内侧高场区的双饼线圈进行分级，提高该双饼线圈外层对场强贡献率的同时也将减小外侧其他线圈至孔径的距离，从而进一步提升所有线圈的贡献率。多个线圈贡献率提升的链式反应将极大地增强磁体对缆线的利用率，从而较大的减少线材的用量，相应的较大地减小了造价。分级双饼超导线圈的另外一个优势是同时减小了缆线的尺寸，从而节省了较大的空间可用于支撑结构的完善及优化，同时将磁体做的更为紧凑，降低冷质量的同时也节约了制冷剂如液氦的用量，相应的降低了测试及运行成本。本技术提出的分级双饼超导线圈打破原有的线圈分级壁垒，充分提高缆线利用率，将极大地促进超导磁体领域的技术革新，在未来超导磁体的设计及研制将有较为广泛的应用。类似结构的缆线带材均可采用此技术做成一种分级双饼超导线圈并在磁体中得以应用。
2、本技术的技术方案为：
3、一种分级双饼超导线圈，其特征在于，包括第一层缆线11，第二层缆线12，线圈骨架13；所述线圈骨架13的中心设有一通孔；第一层缆线11与第二层缆线12为规格不同的缆线；所述线圈骨架13的外边缘上绕制多层缆线，每一层缆线包括并列反向绕制的第一层缆线11、第二层缆线12；
4、所述通孔的侧壁到所述线圈骨架13的外边缘之间制备有弧形过渡槽14，用于将所述第一层缆线11的一端、第二层缆线12的一端分别引入到所述通孔内，通过所述通孔内的内接头连接。
5、进一步的，所述弧形过渡槽14由一个半圆衔接两个四分之一圆构成。
6、进一步的，第一层缆线11的一端、第二层缆线12的一端分别设置一焊锡片，所述内接头分别与第一层缆线11、第二层缆线12上的焊锡片焊接实现第一层缆线11与第二层缆线12的连接。
7、进一步的，所述通孔为矩形空槽，用于放置接头焊接工装。
8、一种分级双饼超导线圈制备系统，其特征在于，包括第一层缆线11，第二层缆线12，线圈骨架13，内接头15，接头焊接工装16，加热棒17和加热控制系统；
9、所述线圈骨架13的中心设有一通孔；第一层缆线11与第二层缆线12为规格不同的缆线；所述线圈骨架13的外边缘上绕制多层缆线，每一层缆线包括并列反向绕制的第一层缆线11、第二层缆线12；
10、所述通孔的侧壁到所述线圈骨架13的外边缘之间制备有弧形过渡槽14，用于将所述第一层缆线11的一端、第二层缆线12的一端分别引入到所述通孔内；
11、所述通孔内设置有所述接头焊接工装16，所述内接头15与所述接头焊接工装16连接；所述第一层缆线11的一端、第二层缆线12的一端分别延伸到所述内接头15内；
12、所述加热棒17与所述加热控制系统连接，并与所述内接头15接触，用于对所述内接头15加热实现所述第一层缆线11与第二层缆线12的焊接。
13、进一步的，所述通孔的边缘设置截止块22；所述接头焊接工装16包括上延伸块31、下延伸块32、预紧螺栓33、加热棒17，锁紧块34，滑动块35，固定块36及紧固螺栓37；所述上延伸块31插接于所述下延伸块32上，所述固定块36连接在所述下延伸块32内侧，所述滑动块35连接在所述上延伸块31内侧；所述上延伸块31、下延伸块32内分别设有所述加热棒17；所述固定块36为l型，其底部两侧进行斜坡型加工用于与所述截止块22配合固定，所述固定块36与所述滑动块35共同包裹所述内接头15，所述上延伸块31用于延长所述滑动块35至所述线圈骨架13的外侧增加其操作空间及自由度，所述下延伸块32用于延长所述固定块36至所述线圈骨架13的外侧增加其操作空间及自由度；焊接时将第一层缆线11位于第二层缆线12下方，随后通过位于所述上延伸块31、下延伸块32上的预紧螺栓33提供预紧力，联动所述滑动块35向所述固定块36一侧移动从而对所包裹的所述内接头15进行压实，随后通过所述加热控制系统及加热棒17对所述接头焊接工装16进行可控升温，实现所述第一层缆线11与第二层缆线12的焊接后通过所述上延伸块31上的紧固螺栓37压实所述内接头15；锁紧块34用于固定焊接于一体的内接头15、固定块36、滑动块35与线圈骨架13。
14、进一步的，所述弧形过渡槽14由一个半圆衔接两个四分之本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分级双饼超导线圈，其特征在于，包括第一层缆线(11)，第二层缆线(12)，线圈骨架(13)；所述线圈骨架(13)的中心设有一通孔；第一层缆线(11)与第二层缆线(12)为规格不同的缆线；所述线圈骨架(13)的外边缘上绕制多层缆线，每一层缆线包括并列反向绕制的第一层缆线(11)、第二层缆线(12)；
2.根据权利要求1所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，所述弧形过渡槽(14)由一个半圆衔接两个四分之一圆构成。
3.根据权利要求1所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，第一层缆线(11)的一端、第二层缆线(12)的一端分别设置一焊锡片，所述内接头分别与第一层缆线(11)、第二层缆线(12)上的焊锡片焊接实现第一层缆线(11)与第二层缆线(12)的连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，所述通孔为矩形空槽，用于放置接头焊接工装。
5.一种分级双饼超导线圈制备系统，其特征在于，包括第一层缆线(11)，第二层缆线(12)，线圈骨架(13)，内接头(15)，接头焊接工装(16)，加热棒(17)和加热控制系统；<...
【技术特征摘要】
1.一种分级双饼超导线圈，其特征在于，包括第一层缆线(11)，第二层缆线(12)，线圈骨架(13)；所述线圈骨架(13)的中心设有一通孔；第一层缆线(11)与第二层缆线(12)为规格不同的缆线；所述线圈骨架(13)的外边缘上绕制多层缆线，每一层缆线包括并列反向绕制的第一层缆线(11)、第二层缆线(12)；
2.根据权利要求1所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，所述弧形过渡槽(14)由一个半圆衔接两个四分之一圆构成。
3.根据权利要求1所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，第一层缆线(11)的一端、第二层缆线(12)的一端分别设置一焊锡片，所述内接头分别与第一层缆线(11)、第二层缆线(12)上的焊锡片焊接实现第一层缆线(11)与第二层缆线(12)的连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的分级双饼超导线圈，其特征在于，所述通孔为矩形空槽，用于放置接头焊接工装。
5.一种分级双饼超导线圈制备系统，其特征在于，包括第一层缆线(11)，第二层缆线(12)，线圈骨架(13)，内接头(15)，接头焊接工装(16)，加热棒(17)和加热控制系统；
6.根据权利要求5所述的分级双饼超导线圈制备系统，其特征在于，所述通孔的边缘设置截止块(22)；所述接头焊接工装(16)包括上延伸块(31)、下延伸块(32)、预紧螺栓(33)、加热棒(17)，锁紧块(34)，滑动块(35)，固定块(36)及紧固螺栓(37)；所述上延伸块(31)插接于所述下延伸块(32)上，所述固定块(36)连接在所述下延伸块(32)内侧，所述滑动块(35)连接在所述上延伸块(31)内侧；所述上延伸块(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王呈涛，徐庆金，杨欢，陈新，李威，马瑞，王雅强，王莹哲，冯泽，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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