CS260184B1 - Superconducting magnet winding - Google Patents
Superconducting magnet winding Download PDFInfo
- Publication number
- CS260184B1 CS260184B1 CS87923A CS92387A CS260184B1 CS 260184 B1 CS260184 B1 CS 260184B1 CS 87923 A CS87923 A CS 87923A CS 92387 A CS92387 A CS 92387A CS 260184 B1 CS260184 B1 CS 260184B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- winding
- superconducting
- superconducting magnet
- magnet winding
- magnet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Očelom navrhnuté) úpravy vínutia supravodivého magnetu je zlepšit využitie vlastnosti supravodivého vodiča vo vinutí. Uvedeného zlepšenia sa dosiahne vložením tepelne a elektricky vodivých fólií, výhodné hliníkových medzi jednotlivé vrstvy vinutia. Vinutie supravodivého magnetu móže nájsť uplatnenie pri stavbě menších a stredne velkých supravodivých magnetov pre výskumné a priemyselné aplikácie.The purpose of the proposed) modification of the superconducting magnet winding is to improve the use of the properties of the superconducting conductor in the winding. The aforementioned improvement is achieved by inserting thermally and electrically conductive foils, preferably aluminum, between the individual layers of the winding. The superconducting magnet winding can find application in the construction of smaller and medium-sized superconducting magnets for research and industrial applications.
Description
Vynález sa týká vinutia supravodivého magnetu z duktílnych supravodičov.The present invention relates to winding a superconducting magnet from ductile superconductors.
Doteraz sa vinutia supravodivých magnetov vyrábajú s použitím medzivrstvovej izolácie z papiera, zo skleněných tkanin, mylarových fólií. U váčšiny týchto supravodivých magnetov sa nedosahuje iprúd přechodu IP magnetu do normálneho stavu, ktorý odpovedá kritickému prúdu Ic krátlkej vzorky použitého supravodivého vodiča. Tento jav sa označuje ako degradácia a jej stupeň sa charakterizuje koeficientom degradácieUntil now, the windings of superconducting magnets have been produced using interlayer insulation from paper, glass fabrics, mylar foils. Most of these superconducting magnets are below the transition iprúd I L of the magnet in the normal state which corresponds to the critical current I c krátlkej samples of the superconducting wire. This phenomenon is referred to as degradation and its degree is characterized by a degradation coefficient
Kd = Ip/Ic g 1.K d = I p / I c g 1.
Příčinou degradácie sú lokálně nestability supravodivého vodiča, vyvolané poruchami různého původu a intenzity, ktoré v konečnom důsledku sa prejavia lokálnym ohrevom supravodivého vodiča. Najčastejšou poruchou sú pohyby častí vinutia, napr. závitov alebo ich častí. Na odstránenie degradácie sa používá impregnácía vinutia různými materiálmi, ako sú epoxidové živice, olej, parafín.The cause of degradation is the local instability of the superconducting conductor, caused by disturbances of different origin and intensity, which ultimately result in local heating of the superconducting conductor. The most common failure is the movement of winding parts, e.g. threads or parts thereof. Impregnating winding with various materials such as epoxy resins, oil, paraffin is used to remove degradation.
Tento spůsob výroby vinutia supravodivého magnetu je technologicky značné náročný, vyžaduje si skúšky vhodných zalievacích hmůt a často nevedie k úspěšným výsledkom, pretože zhoršuje přestup tepla z vinutia do kvapalného hélia a naviac sa zalievacia hmota stává zdrojom tepelných impulzov pri praskaní.This method of manufacturing a SC winding is technologically demanding, requiring testing of suitable embedding compositions and often fails to produce successful results because it worsens the heat transfer from the winding to the liquid helium and, moreover, the embedding material becomes a source of thermal impulses upon cracking.
Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje vinutie supravodivého magnetu podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že medzi vrstvami vinutia je umiestnená tepelne a elektricky vodivá fólia, výhodné hliníková.The above-mentioned disadvantages are substantially eliminated by the winding of the superconducting magnet according to the invention, which is based on the fact that a thermally and electrically conductive foil, preferably aluminum, is placed between the winding layers.
Hlavnou přednostou vynálezu je jednoduchost, materiálová nenáročnost a nevyžaduje si přídavné zariadenia a technologické operácie, ako je to v případe technológie impregnovania vinutí. Hliníková fólia umožňuje jednoduchšie dodržať presnú geometriu navíjaných vrstiev. Naviac je možné v případe potřeby vyvolanej vadou supravodivého vodiča celé vinutie, resp. jeho potřebná časť jednoducho odvinúť a supravodivý vodič znova použit. Vložením kovových fólií sa zníži koeficient zaplnenia vinutia supravodivým vodičom, tento vplyv je však převážený tým, že sa podstatné zníži degradácia. V konečnom důsledku je možné s daným množstvom supravodivého vodiča dosiahnuť vyššie magnetické pole alebo uspořit 10 až 20 % supravodivého vodiča pri výrobě magnetu s rovnakým magnetickým potom.The main advantage of the invention is simplicity, low materiality and does not require additional equipment and technological operations, as is the case with winding impregnation technology. Aluminum foil makes it easier to keep the exact geometry of the wound layers. In addition, the entire winding and / or winding is possible in case of need caused by a superconducting conductor fault. simply unwind the necessary part and reuse the superconducting conductor. The insertion of metal foils reduces the coefficient of filling of the winding with a superconducting conductor, but this effect is outweighed by significantly reducing degradation. Ultimately, with a given amount of superconducting conductor, it is possible to achieve a higher magnetic field or to save 10 to 20% of the superconducting conductor in producing a magnet with the same magnetic then.
Na pripojenom výkrese je znázorněný příklad vinutia supravodivého magnetu s hliníkovou fóliou vloženou medzi vrstvy supravodivého vodiča.The accompanying drawing shows an example of a superconducting magnet winding with an aluminum foil interposed between the superconducting conductor layers.
Vinutie supravodivého magnetu pozostáva zo supravodivého vodiča 1 vinutého v cylindrických vrstvách, ktoré sú oddělené hliníkovou fóliou 2 a medzivrstvovou izoláciou 3. Čelo 4 supravodivého magnetu je opatřené drážkami S, cez ktoré sa chladia kraje hliníkových fólií 2.The superconducting magnet winding consists of a superconducting conductor 1 wound in cylindrical layers, which are separated by an aluminum foil 2 and an interlayer insulation 3. The superconducting magnet face 4 is provided with grooves S through which the edges of the aluminum foils 2 are cooled.
Příklad 1Example 1
Vinutie válcového tvaru supravodivého magnetu z mnohovláknitého niób-titánového (NbTi) supravodiča o vonkajšom priemere 1 mm sa navinie na kostru z nehrdzavejúcej ocele. Čistý vnútorný priemer kostry je * 60,5 mm, vonkajší priemer vinutia je 140 milimetrov, dížka vinutia je 200 mm. Pri použití hliníkových stabilizačných fólií o hrúbke 0,15 mm vložených medzi jednotlivé vrstvy vinutia supravodivého magnetu sa dosiahol prúd přechodu Ip supravodivého magnetu do normálneho stavu 243 A. Tento prúd sa prakticky rovná kritickému prúdu Ik krátkej vzorky použitého supravodivého vodiča, takže koeficient degradácie Kd = 1. Supravodivý magnet dosiahol pri prúde přechodu Ip magnetické pole v centre supravodivého magnetu 7,1 T. Uvedená hodnota magnetického polá sa dosiahla hned' pri prvom nabudení supravodivého magnetu. Příklad 2A cylindrical shape of a superconducting magnet of a multi-fiber niobium-titanium (NbTi) superconductor having an outer diameter of 1 mm is wound onto a stainless steel frame. The net inside diameter of the carcass is 60.5 mm, the outer diameter of the winding is 140 millimeters, the winding length is 200 mm. In use, the stabilizing aluminum foil with a thickness of 0.15 mm interposed between the layers of the magnet coil is made superconducting transition current I p superconducting magnet in the normal state 243 A. This current is substantially equal to the critical current I of the short samples of the superconducting wire, so that the rate of degradation K d = 1. The superconducting magnet reached a magnetic field at the center of the superconducting magnet at 7.1 t at the transition current I p . Example 2
Supravodivý magnet typu Helmholzovej dvojcievky s čistým vnútorným priemerom vinutia 186,5 mm, vonkajším priemerom vinutia 304 mm a výškou každej cievky 84 mm sa navinie zo supravodivého vodiča niób-titán o vonkajšom priemere 1 mm na kostru z nehrdzavejúcej ocele s čelami zo sklotextitu.A Helmholz twin-coil superconducting magnet having a net internal winding diameter of 186.5 mm, an outer winding diameter of 304 mm and a coil height of 84 mm is wound from a 1 mm outer diameter of a superconducting niobium-titanium wire onto a stainless steel frame with glass-fiber ends.
Vo vinutí supravodivého magnetu sa medzi každú vrstvu vloží hliníková fólia o hrúbke 0,13 mm a izolačná papierová fólia o hrúbke 0,02 mm. Supravodivý magnet dosiahol po 14 nabudeniach maximálnu hodnotu prúdu přechodu Ip = 204 A. Pri tomto prúde je magnetické pole v centre supravodivého magnetu 6,32 T a maximálně magnetické pole na vinutí bolo 7,53 T. Pri porovnaní kritického prúdu Ic krátkej vzorky s dosiahnutým prúdom přechodu supravodivého magnetu dostaneme koeficient degradácie Kd = 0,9. Konštrukčná prúdová hustota vo vinutí supravodivého magnetu bola 1,7. 104 A . cm-2 v magnetickom poli 7,53 T.An aluminum foil of 0.13 mm thickness and an insulating paper foil of 0.02 mm thickness are inserted between each layer in the SC winding. After 14 energies, the superconducting magnet reached the maximum transition current I p = 204 A. At this current, the magnetic field at the center of the superconducting magnet is 6.32 T and the maximum magnetic field on the winding was 7.53 T. When comparing the critical current I c of a short sample with achieved superconducting magnet current we get degradation coefficient K d = 0,9. The design current density in the SC coil was 1.7. 10 4 A. cm -2 in a magnetic field of 7.53 T.
Vynález může nájsť uplatnenie pri stavbě menších a stredne velkých supravodivých magnetov pre výskumné i priemyselné aplikácie.The invention can find application in the construction of small and medium size superconducting magnets for research and industrial applications.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS87923A CS260184B1 (en) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | Superconducting magnet winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS87923A CS260184B1 (en) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | Superconducting magnet winding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS92387A1 CS92387A1 (en) | 1988-04-15 |
| CS260184B1 true CS260184B1 (en) | 1988-12-15 |
Family
ID=5342319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS87923A CS260184B1 (en) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | Superconducting magnet winding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS260184B1 (en) |
-
1987
- 1987-02-12 CS CS87923A patent/CS260184B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS92387A1 (en) | 1988-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mess et al. | Superconducting accelerator magnets | |
| US3919677A (en) | Support structure for a superconducting magnet | |
| Iwasa et al. | ‘Electromaglev’—magnetic levitation of a superconducting disc with a DC field generated by electromagnets: Part 1. Theoretical and experimental results on operating modes, lift-to-weight ratio, and suspension stiffness | |
| US3766502A (en) | Cooling device for superconducting coils | |
| Ašner | High field superconducting magnets | |
| Montgomery | The generation of high magnetic fields | |
| US4623862A (en) | Thermally stabilized superconductors | |
| Schmuser | Superconducting magnets for particle accelerators | |
| Berlincourt | High magnetic fields by means of superconductors | |
| Tsuchiya et al. | Performance of the eight superconducting quadrupole magnets for the TRISTAN low-beta insertions | |
| Bussiere | Evidence for the surface barrier in a high-κ superconductor | |
| US4694268A (en) | Superconducting solenoid having alumina fiber insulator | |
| Watson | Magnetization of Synthetic Filamentary Superconductors. A. The Dependence of Flux Jumping on Temperature and Magnetic Field Sweep Rate | |
| US3283277A (en) | Superconducting solenoid formed from a niobium-base alloy of varying composition | |
| JPH06196321A (en) | Variable strength and uniform parallel magnetic field generation device | |
| McIntyre et al. | Ultra-high-field magnets for future hadron colliders | |
| Chant et al. | AC losses in some commercial superconductors | |
| JP2509633B2 (en) | Solenoid type AC superconducting coil | |
| Kusaka et al. | An air-core type superconducting quadrupole triplet for the BigRIPS separator at RIKEN | |
| JPS5871606A (en) | Super-conductive magnet | |
| Caspi et al. | A superconducting quadrupole magnet array for a heavy ion fusion driver | |
| Hintz et al. | AN INORGANICALLY INSULATED SUPER-CONDUCTING SOLENOID FOR OPERATION AT 1| K | |
| Keilin et al. | Superconducting magnet systems for physical research | |
| BOX | HIGH GRADIENT SUPERCONDUCTING QUADRUPOLES | |
| Leroy et al. | The superconducting magnets for LHC |