本发明涉及磁体线圈系统，具体涉及一种集成式中心柱的磁体线圈系统及组装方法。
背景技术：
1、磁体线圈系统是托卡马克装置的重要部件，其主要包括环向场线圈和极向场线圈，以二者空间位置分为内、外极向场线圈两种结构。在内极向场线圈结构情况下，极向场线圈位于环向场线圈的空腔之内，极向场线圈与等离子体之间距离近耦合强、安匝需求小、线圈自感低控制快速、磁场定域性好，该结构具有位形可变范围大、耗能低等突出优势。由于环向场线圈和极向场线圈在结构上相互嵌套，二者之一必须分段实施安装。
2、中国环流器二号是我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置，其磁体线圈系统采用分段式极向场线圈。而极向场线圈分段则面临线圈占用空间较大、接头数量多且结构复杂、接头电磁力巨大、力学加强措施难以实施等问题，导致其载流能力降低，最终降低了托卡马克整体的运行和实验参数；同时装置部件制造及总装难度大、成本高。
技术实现思路
1、本发明目的在于：针对现有托卡马克装置中磁体线圈系统采用极向场线圈分段的上述不足，提供一种集成式中心柱的磁体线圈系统及组装方法，采用该磁体线圈系统可以大大降低真空室和极向场线圈的制造、总装难度，减少了极向场线圈的数量和装置投资，有利于提升装置的紧凑性、灵活性和等离子体的可近性，并使装置整体参数大幅提高。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本发明提供了一种集成式中心柱的磁体线圈系统，包括环向场线圈、极向场线圈、伏秒线圈和真空室；所述环向场线圈沿环向均匀分布；所述真空室位于各环向场线圈形成的环形空腔内；所述极向场线圈位于真空室与环向场线圈之间；
4、其中，所述环向场线圈为分段可拆卸比特板式结构，包括中心段、上横段和外弧段，各环向场线圈的中心段共同围合形成中心柱；所述伏秒线圈绕制在所述中心柱的外表面上，并与所述中心柱集成为一体。
5、作为本发明的优选方案，所述极向场线圈包括强场侧极向场线圈和弱场侧极向场线圈；多个强场侧极向场线圈集成为一体，且套装在所述伏秒线圈的外侧；多个弱场侧极向场线圈采用分散式布局，分布在所述真空室与所述环向场线圈之间。
6、作为本发明的优选方案，所述真空室为多个扇形段拼焊成环形结构。
7、作为本发明的优选方案，所述真空室上开设有大小不同的多个窗口。
8、作为本发明的优选方案，所述真空室通过拼焊成环后采用整体吊装。
9、作为本发明的优选方案，所述伏秒线圈分多层和多组以螺线缠绕方式集成在环向场线圈的中心柱上。
10、作为本发明的优选方案，还包括支撑结构，所述支撑结构包括重力支撑结构、抗扭支撑结构和极向场线圈支撑结构，所述重力支撑结构用于承载所有部件的重力，所述抗扭支撑结构用于抵抗环向场线圈所受的倾覆力，所述极向场线圈支撑结构用于支撑极向场线圈。
11、作为本发明的优选方案，所述重力支撑结构包括重力支撑环和支撑柱，所述重力支撑环设置在环向场线圈的下端，多个所述支撑柱均匀设置在所述重力支撑环的下侧。
12、作为本发明的优选方案，所述抗扭支撑结构包括上扭矩盘、下扭矩盘、水平拉杆和斜拉杆，所述上扭矩盘和下扭矩盘分别连接于环向场线圈的上下端，所述水平拉杆分布在上扭矩盘和下扭矩盘的周向，所述斜拉杆连接在上扭矩盘和下扭矩盘之间。
13、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的集成式中心柱的磁体线圈系统的组装方法， 总装时在集成式中心柱外依次吊装一体化强场侧极向场线圈、环形真空室整体和各弱场侧极向场线圈并实施精准定位后支撑，最后再连接环向场线圈并对其实施支撑结构保护。
14、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
15、本发明通过将托卡马克装置磁体线圈系统中的环向场线圈进行分段，伏秒线圈集成在环向场线圈中心柱上形成集成式中心柱，取消掉真空室周围的分散布置的补偿线圈，强场侧多个极向场线圈集成为一体，总装时真空室和所有极向场线圈均为整体部件逐一实施安装。这种基于集成式中心柱分段的环向场线圈规避了极向场线圈分段的缺点，有利于装置部件的制造和安装，降低了装置的总体造价，增加了装置实验和运行的灵活性。该环向场线圈具有较强的载流能力，可产生较高磁场，不仅大大增加了托卡马克的灵活性和可近性，还大大提高了装置整体的运行和实验参数。同时这种基于集成式中心柱的环向场线圈的分段结构，由于环向场线圈位于装置外侧，易于实施更稳妥的力学保护结构。
1.一种集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，包括环向场线圈、极向场线圈、伏秒线圈和真空室；所述环向场线圈沿环向均匀分布；所述真空室位于各环向场线圈形成的环形空腔内；所述极向场线圈位于真空室与环向场线圈之间；
2.根据权利要求1所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述极向场线圈包括强场侧极向场线圈和弱场侧极向场线圈；多个强场侧极向场线圈集成为一体，且套装在所述伏秒线圈的外侧；多个弱场侧极向场线圈采用分散式布局，分布在所述真空室与所述环向场线圈之间。
3.根据权利要求1所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述真空室为多个扇形段拼焊成环形结构。
4.根据权利要求3所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述真空室上开设有大小不同的多个窗口。
5.根据权利要求4所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述真空室通过拼焊成环后采用整体吊装。
6.根据权利要求1所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述伏秒线圈分多层和多组以螺线缠绕方式集成在环向场线圈的中心柱上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，还包括支撑结构，所述支撑结构包括重力支撑结构、抗扭支撑结构和极向场线圈支撑结构，所述重力支撑结构用于承载所有部件的重力，所述抗扭支撑结构用于抵抗环向场线圈所受的倾覆力，所述极向场线圈支撑结构用于支撑极向场线圈。
8.根据权利要求7所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述重力支撑结构包括重力支撑环和支撑柱，所述重力支撑环设置在环向场线圈的下端，多个所述支撑柱均匀设置在所述重力支撑环的下侧。
9.根据权利要求8所述的集成式中心柱的磁体线圈系统，其特征在于，所述抗扭支撑结构包括上扭矩盘、下扭矩盘、水平拉杆和斜拉杆，所述上扭矩盘和下扭矩盘分别连接于环向场线圈的上下端，所述水平拉杆分布在上扭矩盘和下扭矩盘的周向，所述斜拉杆连接在上扭矩盘和下扭矩盘之间。
10.一种如权利要求2所述的集成式中心柱的磁体线圈系统的组装方法，其特征在于，总装时在集成式中心柱外依次吊装一体化强场侧极向场线圈、环形真空室整体和各弱场侧极向场线圈并实施精准定位后支撑，最后再连接环向场线圈并对其实施支撑结构保护。
