[发明专利]一种用于电磁驱动磁通压缩的一体化驱动线圈及组装工艺

说明书

本发明公开了一种用于电磁驱动磁通压缩的一体化驱动线圈及组装工艺，包括从内至外依次套装的金属套筒、绝缘套筒、多层密绕复合螺线管、约束套筒、上滑移环、下滑移环，所述上电极盘、上滑移环、金属套筒、下滑移环、下电极盘构成放电回路。本发明避免了现有的电磁驱动磁通压缩技术中金属套筒所受电磁力随金属固体套筒与驱动线圈距离的增大而急剧减少的问题；同时多层密绕复合螺线管结构彻底避免了常规θ‑pinch构型固有的馈流缝隙，解决了现有电磁驱动磁通压缩方法固有的套筒内爆不对称问题。可以显著提高压缩效率，进而增加其磁场峰值。

技术领域

本发明涉及脉冲强磁场领域，具体涉及一种用于电磁驱动磁通压缩的一体化驱动线圈。

背景技术

电磁驱动磁通压缩技术的基本原理是：脉冲电容器组对驱动线圈快速放电，从而驱动内层的金属套筒内爆压缩由初始磁场线圈产生的磁通量，由于磁通守恒，套筒内爆压缩过程中实现磁场增强放大。研究表明：电磁驱动磁通压缩方法能够以相对较低的成本、方便简单且高可控地，在较大空间范围内产生超过300 T的脉冲强磁场。目前世界记录是在约6 mm的孔径内产生730 T的脉冲强磁场，其等效磁压高达200 GPa，理论研究表明其完全有潜力在较大空间内产生超过1000 T的强磁场。使用该法所产生的强磁场或超高压力是一种极端物理环境，可用于在室内开展强磁场或超高压力下的材料物性研究。电磁驱动磁通压缩方法的一个核心问题是：在驱动电源储能一定的条件下，如何高效地在较大空间内产生尽可能高的磁场，而其峰值磁场的大小直接取决于能量转换效率和套筒电磁内爆磁通压缩效率的高低。

电磁驱动磁通压缩方法的能量转换效率的高低直接决定了金属固体套筒的内爆速度大小，而内爆速度是获得高峰值磁场的关键因素。研究人员为此开展了大量研究工作使电磁驱动磁通压缩方法的能量转换效率有一定的提高，但是受θ-pinch构型固有的低能量转换效率限制，套筒内爆速度长期停留在2 km/s左右。目前来看，难以通过优化现有驱动线圈结构的方法，继续提高电磁驱动磁通压缩方法的能量转换效率，要进一步提高能量转换效率必须在驱动线圈的构型或电流加载方式上有所创新。另外一个影响最终压缩磁场大小的因素是套筒内爆磁通压缩效率，而套筒内爆磁通压缩效率的高低主要由套筒内爆的对称性和稳定性决定。目前，电磁驱动磁通压缩方法所使用的θ-pinch构型驱动线圈都存在馈流缝隙，而该缝隙会引起套筒上所受的电磁力在环向分布不均匀，从而导致套筒的不对称方式内爆，这种套筒不对称内爆是导致目前电磁驱动磁通压缩方法难以进一步提高峰值磁场的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的是解决现有的电磁驱动磁通压缩方法固有的套筒内爆不对称的问题，达到提高磁场的目的。

本发明通过下述技术方案实现：