一种气冷电流引线及超导磁体系统转让专利
申请号 : CN202210024160.4
文献号 : CN114038645B
文献日 : 2022-04-12
发明人 : 袁金辉 , 莫耀敏 , 乐志良 , 胡群波 , 朱雪松 , 孟宇 , 许建益
申请人 : 宁波健信核磁技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,包括:装有液氦(1)和超导线圈(2)的4K容器(3)、用于加热所述液氦(1)的加热器(4)、具有降温冷却功能的冷头装置(5)、电流引线(6)以及控制装置(7),所述电流引线(6)的上端可通过励磁电缆(8)分别与外接电源(9)的接头正极、接头负极连接,所述电流引线(6)的下端可通过4K内电缆(10)分别与所述超导线圈(2)的接头正极、接头负极连接,所述加热器(4)、所述冷头装置(5)以及所述外接电源(9)均与所述控制装置(7)连接;
所述电流引线(6)为管状结构、且顶部设有用于排出氦气(23)的排气管(11),所述电流引线(6)和所述冷头装置(5)通过同一金属法兰(12)固定在所述4K容器(3)内,所述电流引线(6)和所述金属法兰(12)之间夹设有绝缘件(13),所述电流引线(6)的位于所述金属法兰(12)下方的管状结构内贴设有高温超导带材(14)。
2.根据权利要求1所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述电流引线(6)包括两个对称分布的引线管(15),两个所述引线管(15)的顶部连通,所述引线管(15)的连通处顶部设有所述排气管(11),所述连通处的外周部套设有过渡环(16),所述过渡环(16)为绝缘材质件。
3.根据权利要求2所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,与所述金属法兰(12)连接的所述引线管(15)为中段管路(17),位于所述金属法兰(12)上方的所述引线管(15)为上段管路(18),所述上段管路(18)为不锈钢件、黄铜件或纯铜件,所述中段管路(17)为纯铜件,所述上段管路(18)与所述中段管路(17)通过真空钎焊连接或锡焊连接。
4.根据权利要求3所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,位于所述金属法兰(12)下方的所述引线管(15)为下段管路(19),所述下段管路(19)为环氧材质件或不锈钢材质件,所述下段管路(19)与所述中段管路(17)通过树脂固化连接或钎焊连接。
5.根据权利要求4所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述下段管路(19)的内壁沿轴向设有至少一个用于安装所述高温超导带材(14)的凹槽,所述高温超导带材(14)和所述凹槽之间通过树脂固化连接。
6.根据权利要求4所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述下段管路(19)的底部设有引线底座(20),所述引线底座(20)为纯铜材质件。
7.根据权利要求6所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述引线底座(20)和所述4K内电缆(10)通过锡焊连接。
8.根据权利要求4至7任一项所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述上段管路(18)和所述下段管路(19)的壁面均设有通气孔(21)。
9.根据权利要求3至7任一项所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述绝缘件(13)包括夹设于所述中段管路(17)和所述金属法兰(12)之间的填充块,所述填充块为氮化铝材质件。
10.根据权利要求3至7任一项所述的包含气冷电流引线的超导磁体系统,其特征在于,所述中段管路(17)和所述金属法兰(12)的连接处设有固体树脂件(22)。
说明书 :
一种气冷电流引线及超导磁体系统
技术领域
背景技术
05、设于4K容器05上的冷头二级06和冷凝器07、设于4K容器05内的超导线圈08和液氦09、用
于加热液氦09的加热器010以及电流引线011,电流引线011的上端通过励磁电缆012分别与
外接电源013的接头正极、接头负极连接,电流引线011的下端通过4K内电缆014分别与超导
线圈08的接头正极、接头负极连接,电流引线011的端部设有用于排出冷氦气018的排气口
015,电流引线011的端部设有母头017,4K内电缆014的端部设有公头016。
流引线011的母头017与4K内电缆014的公头016的接触良好,需要利用工具轻敲电流引线
011的顶部,待母头017与公头016接触良好后,再将电流引线011上端与正极电缆、负极电缆
连接,以使励磁电源与超导线圈08形成回路。期间,可以通过对加热器010进行加热,以使液
氦09变为冷氦气018,冷氦气018向上流经电流引线011的内腔,从而对电流引线011进行冷
却降温,最后从排气口015排出。其中,常规磁体气冷电流引线011的示意图如图2所示,图中
的箭头方向为冷氦气018的流动方向。因为电流引线011的材质通常为铜或黄铜,因此,励磁
时生热较大,液氦09消耗较多。
线011与磁体内电接头的接触电阻要求高,不易控制,接触不良时需要拔出,导致需要反复
插拔电流引线011,操作效率低,操作难度大。
发明内容
线的上端可通过励磁电缆分别与外接电源的接头正极、接头负极连接,所述电流引线的下
端可通过4K内电缆分别与所述超导线圈的接头正极、接头负极连接,所述加热器、所述冷头
装置以及所述外接电源均与所述控制装置连接;
夹设有绝缘件,所述电流引线的位于所述金属法兰下方的管状结构内贴设有高温超导带
材。
环为绝缘材质件。
铜件,所述上段管路与所述中段管路通过真空钎焊连接或锡焊连接。
电缆分别与外接电源的接头正极、接头负极连接,电流引线的下端可通过4K内电缆分别与
超导线圈的接头正极、接头负极连接,以形成外接电源、励磁电缆、电流引线、4K内电缆、超
导线圈的流通回路。控制装置可通过控制外接电源是否通电,以实时进行励磁或退磁操作,
无需对电流引线进行人工插拔操作。
低磁体稳态运行时电流引线从上段高温区到下段4K温区的漏热现象。当磁体进行励磁或退
磁操作时,由于高温超导带材的上端温度处于50K温区,使得高温超导带材整体处于超导状
态,而且,在励磁或退磁时,可通过控制装置控制加热器加热液氦,生成足量的冷氦气,冷氦
气向上流动将电流引线的内侧、外侧充分冷却,并从排气管排出。本装置既能保证磁体稳态
运行时,可有效降低电流引线的漏热现象,又能使磁体的励磁操作更为简单,无需反复插拔
引线,避免了插拔引线的各种风险,还可对磁体进行自动化励磁或退磁操作。
附图说明
发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
缆、013为外接电源、014为4K内电缆、015为排气口、016为公头、017为母头、018为冷氦气;
体、14为高温超导带材、15为引线管、16为过渡环、17为中段管路、18为上段管路、19为下段
管路、20为引线底座、21为通气孔、22为固体树脂件、23为氦气。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
构示意图;图7为高温超导带材和下段管路的装配示意图。
及控制装置7,电流引线6的上端可通过励磁电缆8分别与外接电源9的接头正极、接头负极
连接,电流引线6的下端可通过4K内电缆10分别与超导线圈2的接头正极、接头负极连接,加
热器4、冷头装置5以及外接电源9均与控制装置7连接;电流引线6为管状结构、且顶部设有
用于排出氦气23的排气管11,电流引线6和冷头装置5通过同一金属法兰12固定在4K容器3
内,电流引线6和金属法兰12之间夹设有绝缘件13,电流引线6的位于金属法兰12下方的管
状结构内贴设有高温超导带材14。
装置的冷头装置5包括冷头一级和冷头二级,位于金属法兰12处的电流引线6处于50K的温
区,位于金属法兰12上方的电流引线6处于50K 300K的温区,位于金属法兰12下方的电流引
~
线6处于4K 50K的温区。其中,冷头一级的运行功率大、降温冷却效果较佳,冷头一级可将金
~
属法兰12降温至50K温区,金属法兰12可对电流引线6导冷,使金属法兰12和电流引线6的连
接处也处于50K温区。而冷头二级的运行功率小、降温冷却效果相对较差,故本装置在位于
金属法兰12下方的管状结构内贴设有高温超导带材14,以减小磁体漏热现象。
及高温超导带材14的形状、结构、尺寸、位置、材质等进行确定。
可通过励磁电缆8分别与外接电源9的接头正极、接头负极连接,电流引线6的下端可通过4K
内电缆10分别与超导线圈2的接头正极、接头负极连接,以形成外接电源9、励磁电缆8、电流
引线6、4K内电缆10、超导线圈2的流通回路。控制装置7可通过控制外接电源9是否通电,以
实时进行励磁或退磁操作,无需对电流引线6进行人工插拔操作。
区,以降低磁体稳态运行时电流引线6从上段高温区到下段4K温区的漏热现象。当磁体进行
励磁或退磁操作时,由于高温超导带材14的上端温度处于50K温区,使得高温超导带材14整
体处于超导状态,而且,在励磁或退磁时,可通过控制装置7控制加热器4加热液氦1,生成足
量的氦气23,氦气23向上流动将电流引线6的内侧、外侧充分冷却,并从排气管11排出。本装
置既能保证磁体稳态运行时,可有效降低电流引线6的漏热现象,又能使磁体的励磁操作更
为简单,无需反复插拔引线,避免了插拔引线的各种风险,还可对磁体进行自动化励磁或退
磁操作。
环16,过渡环16为绝缘材质件。
6。引线管15的连通处外周部套设有过渡环16,使引线管15被分隔为上下两部分,且上下两
部分之间为电绝缘状态,例如,可以将过渡环16设置为固体树脂材质件,之后,可以将软铜
线上端连接在外接电源9的接头上,软铜线下端连接在电流引线6的上段且位于过渡环16下
方的位置,以保证电流回路的连通。
段管路18与中段管路17通过真空钎焊连接或锡焊连接。可以根据磁体运行电流对上段管路
18的材质进行选择。
脂将薄壁管固化在中段管路17上。当薄壁管的材质为不锈钢时,既可以运用上述的树脂固
化方式进行固定,又可以运用钎焊方式将薄壁管固定在中段管路17上。
图7所示,可以将高温超导带材14均布在薄壁管上,且高温超导带材14的数量不限于4个,高
温超导带材14的实际数量取决于磁体运行的电流大小。也即可以在实际运用过程中,根据
实际情况和实际需求,对凹槽的形状、位置、个数等进行确定。
方式与下段管路19与中段管路17的连接方式相同,也即下段管路19与引线底座20的具体连
接方式取决于薄壁管的材质。
果,以保证电流引线6在励磁或退磁时能够得到充分的冷却降温。可以在实际运用过程中,
根据实际情况和实际需求,对通气孔21的数量、大小以及位置等进行确定。
有绝缘导冷作用,以确保金属法兰12对电流引线6仅进行导冷、不进行导电。
上,无需反复插拔电流引线6。
指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发
明的限制。
施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内,在此不做赘述。
解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离
本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发
明权利要求的保护范围内。