[发明专利]用于超导回旋加速器的超导径向厚线圈及其绕制浸渍方法

说明书

本发明公开了一种用于超导回旋加速器的超导径向厚线圈，上下两个超导线圈绕制过程的预紧力不因为预紧力过紧或过松而形成线圈失超、环氧树脂不容易流进去；所述预紧力、及预紧力的一致性、预紧力方向的一致性，保证上下两个线圈同轴和平行不超过0.1毫米，线圈骨架的束流通道上设有4个相互90度间隔均匀布设的束流引出孔。还公开了一种方法，1）在线圈绕制过程中，通过控制预紧力小于等于12kgf、且控制预紧力方向达到一致性，使得每个线圈内部、以及线圈与线圈之间的平行度达到0.1毫米；2）通过控制预紧力小于等于12kgf、且控制预紧力达到一致性，使得每个线圈内部、以及线圈与线圈之间的同轴度达到0.1毫米；既解决线圈失超问题，又解决了磁场均匀性问题。

技术领域

本发明属于超导回旋加速器技术领域，具体涉及一种用于超导回旋加速器的超导径向厚线圈及其绕制浸渍方法。

背景技术

超导回旋加速器的磁场主要由超导线圈提供，由于所需的磁场较大，所以超导线圈的径向较厚、导致制作难度很大。

第一个制作难点：由于超导线圈很厚又很高，所以将环氧树脂沿着半径方向从外流到里面是很难的：回旋加速器超导线圈和别的超导线圈相比，线圈径向较厚、径向宽度和线圈高度相比一般为2:3甚至1:1，线圈径向较厚的原因是线圈励磁安咂数大，因此，其它非回旋加速器线圈的高度和宽度、尤其是宽度，很少做成回旋加速器超导线圈这样的宽度，线圈宽度大则环氧树脂不容易将线圈完全浸透，这是第一个制作难点；

第二个制作难点，由于回旋加速器超导线圈很厚又很高，所以其线圈磁场较高、特别是在线圈小半径的线圈铁心位置的磁场比较高(用于超导回旋加速器的线圈骨架的中心孔较大且内部装有铁心，超导线圈安装在铁心磁极与铁心磁轭之间；由于铁心的存在以及铁心磁极边缘对于磁场的聚拢作用，超导回旋加速器靠近线圈骨架内壁附近的超导线圈截面位置的磁场远高于对比文献中的无铁心情况下的线圈截面位置磁场。)线圈尺寸大、和线圈磁场高，这两个原因导致回旋加速器超导线圈的制造、工艺都比较难。进一步地，难点在于：因为磁场比较大，就容易失超，靠近线圈骨架内壁的铁芯附近的超导线圈如果浸渍固化不理想，超导线圈很容易失。所以对环氧树脂浇铸的要求比较高：环氧树脂必须浇铸透、如果浇铸不透、不能渗入到环氧树脂里面，也就是线圈的一圈和一圈之间如果没有环氧树脂的充分浸渍，就会形成空洞，出现空洞就容易出现振动，振动就容易失超！哪怕没有空洞、线圈和线圈之间虽然是浇铸的但浇铸得没有那么结实、有些疏松、像马蜂窝一样的疏松也不行！疏松的地方一旦发生强磁场振动就失超了，所以，环氧树脂要沿半径方向从外流到里面是很难的。专利号201210237477.2，专利名称：一种陶瓷骨架超导磁体螺线管线圈，虽然记载了“线圈骨架的芯筒和端板上均匀排布有通孔，在线圈骨架的芯筒上沿轴向均匀排布有槽，且芯筒上的通孔分布于槽内”，但其通孔的作用和本发明导流槽截然不同的：由于其通孔是沿着径向间隔排布的、而非是贯通的、环氧树脂只能在有孔的地方垂直向下流而不能横着流，因为横着流动需要将通孔和通孔之间的通路打开、通孔和通孔之间不能有间隔，由于对比文件的通孔不能将环氧树脂横着流到线圈的小半径处，而线圈靠小半径位置磁场又是最高的，虽然其靠小半径位置设有通孔，但通孔是间隔分布的、没有开设通孔的地方只能通过开孔的地方将则环氧树脂渗透进去、而不能起到将线圈浸泡在环氧树脂中的效果，如此，环氧树脂对小半径强磁场处阻碍线圈失超的作用就很小了。对比文件之所以采用间隔分布的通孔，是因为其研究的对象并非回旋加速器上的超导线圈、而是超导螺线管，超导螺线管通常厚度较薄，由于螺线管半径方向比较薄，比较就容易浸渍，对于环氧树脂浇铸要求不高；

第三个制作难点：线圈绕制的预紧力非常不容易控制，由于环氧树脂是很粘稠的，对线圈的拉力越大则线圈和线圈之间就越紧，线圈越紧环氧树脂就越不容易进去，拉松了就形成空洞或者疏松，容易失超。而对比文件超导螺线管的径向比较薄，对线圈拉力的要求不高，即使拉紧一点，但由于线圈径向比较薄也能够让环氧树脂流进去；