1.一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體,其特征在于,所述超導磁體的主體結(jié)構(gòu)由超導片和導冷片交替疊加而成,每兩片超導片之間為一片導冷片;還包括電流引線和固定裝置;所述固定裝置包括法蘭盤、拉桿和固定孔;導冷片的連接頭(5)為L型結(jié)構(gòu),連接頭(5)末端的定位孔(4)處于同一水平線,連接頭(5)與制冷機的冷卻板連接;
所述超導片為圓環(huán)片結(jié)構(gòu),內(nèi)半徑為r1,外半徑為r2,由下至上依次為襯底、緩沖層、ReBCO薄膜和保護層,其中,緩沖層、ReBCO薄膜和保護層形成超導面;在內(nèi)半徑和外半徑之間,以超導片圓心為中心點,以r1為底面半徑,以r2為頂面半徑,超導面經(jīng)激光切割出圈數(shù)為N的螺旋型凹槽,襯底結(jié)構(gòu)不經(jīng)過切割;螺旋型凹槽的寬度為n mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體,其特征在于,所述超導片還具有內(nèi)端部(13)和外端部(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體,其特征在于,所述導冷片為圓環(huán)片狀結(jié)構(gòu),內(nèi)外半徑與超導片相同,徑向有一條縫隙(6),上下表面鍍有絕緣層;在外半徑邊緣帶有矩形的連接頭(5),在連接頭(5)的一端有四個定位孔(4);包括導冷片Ⅰ、導冷片Ⅱ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體,其特征在于,每片導冷片的連接頭(5)的寬度相同,長度不同,下層導冷片比上層導冷片稍長,以保證連接頭末端的定位孔(4)處于同一水平線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體,其特征在于,導冷片Ⅰ在半徑r1邊緣開角度為K度的扇形缺口,扇形的弧長和內(nèi)端部(13)的弧長相同,稱為導冷片內(nèi)開口(21),徑向深度與超導片內(nèi)端部(13)的寬度相同;導冷片Ⅱ在半徑r2邊緣開角度為K度的扇形缺口,扇形的弧長和外端部(12)的弧長相同,稱為導冷片外開口(31),徑向深度與超導片外端部(12)的寬度相同;導冷片內(nèi)開口(21)、導冷片外開口(31)分別與連接頭(5)在同一直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的超導磁體,其特征在于,第一電流引線(71)與最上面一片超導片的外端部相連,第二電流引線(72)與最下面一片超導片的外端部相連。
7.權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于ReBCO螺旋涂層導體片的傳導冷卻超導磁體的制備方法,其特征在于,第一片超導片的超導面向下,第二片超導片的超導面向上,兩片超導片之間為一片導冷片Ⅰ;第一片超導片的外端部與第一電流引線用焊錫焊接,內(nèi)端部與第二片超導片的內(nèi)端部用焊錫焊接,兩者的焊接位置為導冷片Ⅰ的導冷片內(nèi)開口處;第三片超導片的超導面向下,第二片超導片與第三片超導片之間為一片導冷片Ⅱ;第二片超導片的外端部與第三片超導片的外端部用焊錫焊接,兩者的焊接位置為導冷片Ⅱ的導冷片外開口處;以此類推,最后一片超導片的外端部與第二電流引線用焊錫焊接;其中,第一電流引線與連接頭位置相對;
超導片與導冷片疊加好后,用上下法蘭盤對其進行固定,然后用拉桿(41)穿過上下法蘭盤的固定孔(42),用螺栓擰緊,從而實現(xiàn)對磁體的固定;固定連接頭(5),然后采用軟連接的方法將冷卻片的連接頭(5)連接到制冷機的冷卻板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于,其中,超導片的制備方法為先制備ReBCO薄膜再切割;具體為:首先把第二代高溫超導體的襯底切割成圓環(huán)片,內(nèi)半徑為r1,外半徑為r2,在襯底上依次敷設(shè)緩沖層、ReBCO薄膜和保護層,形成超導面;在r1與r2之間,以圓環(huán)片圓心為中心點,以r1為底面半徑,以r2為頂面半徑,用激光在襯底上切割出圈數(shù)為N的螺旋型凹槽(11),切割的深度為剛好把超導面切斷,從而把圓環(huán)片r1與r2之間表面分割成螺旋帶狀結(jié)構(gòu),凹槽寬度為n mm,然后再切割出內(nèi)端部(13)和外端部(12),至此超導片的制作完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于,切割內(nèi)端部(13)和外端部(12)的方法分別為:
在最內(nèi)側(cè)一圈螺旋帶尾部用激光沿徑向切割寬度為n mm的凹槽,深度為把襯底切透,作為內(nèi)端部起始位置(131);然后從內(nèi)端部起始位置(131)開始,沿著螺旋帶旋轉(zhuǎn)方向,以與內(nèi)端部起始位置夾角為K度的位置作為內(nèi)端部終止位置(132),內(nèi)端部終止位置(132)不切割,僅作為一個標記;在起始位置(131)和終止位置(132)之間,切割第二圈螺旋帶的最外側(cè)螺旋型凹槽,切割的深度為把襯底切割透,從而形成內(nèi)端部(13);
對最外側(cè)一圈螺旋帶,在螺旋帶寬度便于焊接的位置,用激光沿徑向切割寬度為n mm的凹槽,深度為把襯底切透,作為外端部起始位置(121);然后從外端部起始位置(121)開始,逆著螺旋帶旋轉(zhuǎn)方向,以與外端部起始位置(121)夾角為K度的位置作為外端部終止位置(122),外端部終止位置(122)不切割,僅作為一個標記;然后在起始位置(121)和終止位置(122)之間,切割最外層螺旋帶的內(nèi)側(cè)螺旋型凹槽,切割的深度為把襯底切割透,從而形成外端部(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于,用激光在襯底上切割出圈數(shù)為N的螺旋型凹槽(11)后,在凹槽(11)內(nèi)填充環(huán)氧樹脂以保證絕緣。