3Sn(鈮三錫)超導材料制作、這一超導材料臨界性能對應力敏感,加之磁體中六極線圈和螺線管線圈之間的應力不平衡分布,導致磁鐵機械結構設計面臨極大挑戰(zhàn)。為了驗證離子源磁鐵結構設計的合理性和仿真結果的可信性,為全尺寸真機的研制奠定技術基礎,設計了能夠一定程度上反映離子源磁體機械結構的半長度樣機。本文主要介紹了FECR半長度樣機的三維機械結構設計,借助ANSYS有限元軟件分析了磁鐵在室溫組裝、冷卻降溫和加電勵磁時的應力分布和變化情況,為磁體裝配提供關鍵的預應力參數(shù)。"/>

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FECR超導離子源Nb3Sn磁體半長度樣機的結構分析
作者:
作者單位:

1 蘭州理工大學;2中國科學院近代物理研究所;3.中國科學院近代物理研究所;4.蘭州理工大學;5.西部超導聚能有限公司

作者簡介:

通訊作者:

中圖分類號:

基金項目:

國家自然科學基金國家重大科研儀器設備研制項目(11427904)；國家自然科學基金面上項目(11575266)


Mechanical design of the half-length prototype for a superconducting FECR ion source
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    摘要:

    中國科學院近代物理研究所正在研制運行于45GHz的世界首臺第四代電子回旋共振離子源FECR(Fourth Electron Cyclotron Resonance)。該離子源磁體線圈全部采用Nb3Sn(鈮三錫)超導材料制作、這一超導材料臨界性能對應力敏感,加之磁體中六極線圈和螺線管線圈之間的應力不平衡分布,導致磁鐵機械結構設計面臨極大挑戰(zhàn)。為了驗證離子源磁鐵結構設計的合理性和仿真結果的可信性,為全尺寸真機的研制奠定技術基礎,設計了能夠一定程度上反映離子源磁體機械結構的半長度樣機。本文主要介紹了FECR半長度樣機的三維機械結構設計,借助ANSYS有限元軟件分析了磁鐵在室溫組裝、冷卻降溫和加電勵磁時的應力分布和變化情況,為磁體裝配提供關鍵的預應力參數(shù)。

    Abstract:

    The new Nb3Sn superconducting magnet system for the fourth-generation 45GHz ECR source(FECR) is under developing in the institute of Modern Physics (IMP). Because the magnet is made from Nb3Sn which is sensitive to the strain and there are strong Lorentz forces between the solenoids and sextupole coils, the mechanical structure design is a big challenge. In order to validity the reasonability and feasibility of the structure design and its simulation results, a half-length prototype of the FECR magnet was developed.This paper presents the detailed design of the magnet structure. The stress distribution and variation of the prototype during assembly,cooling down and charging have been got with the three-dimensional finite-element model and are presented in the paper. The results will be used as reference of the room-temperature magnet assembly.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

朱 麗,吳 巍,孫良亭,俞樹榮,李超,陳玉泉. FECR超導離子源Nb3Sn磁體半長度樣機的結構分析[J].稀有金屬材料與工程,2020,49(9):3177~3181.[zhuli, wuwei, sunliangting, yushurong, lichao, chenyuquan. Mechanical design of the half-length prototype for a superconducting FECR ion source[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2020,49(9):3177~3181.]
DOI：10.12442/j. issn.1002-185X.20191113

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歷史
  • 收稿日期:2019-12-31
  • 最后修改日期:2020-03-03
  • 錄用日期:2020-03-05
  • 在線發(fā)布日期: 2020-10-15
  • 出版日期: