[發(fā)明專利]一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210175072.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN102737805A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐躍進(jìn);徐穎;焦豐順;竇建中;董宏達(dá);宋萌;曹昆南;王達(dá)達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院
• 主分類號(hào): H01F6/04
• 分類號(hào): H01F6/04;H01F6/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁體導(dǎo)冷技術(shù)，具體涉及一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。

背景技術(shù)

在超導(dǎo)電力應(yīng)用技術(shù)中，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置因其可以高密度地儲(chǔ)存電能，并可快速向系統(tǒng)提供有功、無功功率等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。大型SMES可以作為負(fù)荷調(diào)峰，中小型SMES可以補(bǔ)償負(fù)荷變動(dòng)，抑制頻率波動(dòng)及電壓突降，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，還可用作分散電源系統(tǒng)中的儲(chǔ)能設(shè)備、緊急備用電源等特殊裝置。

傳統(tǒng)的超導(dǎo)磁體一般是將超導(dǎo)磁體浸泡在低溫液體中，采用液氦做冷卻劑進(jìn)行冷卻，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行較為復(fù)雜，液氦價(jià)格也較昂貴，這些因素嚴(yán)重阻礙著超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展，由于目前發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料在液氮溫度的電流密度還不高，而且隨著磁場(chǎng)的增加迅速降低，而選用傳導(dǎo)冷卻方式，磁體的溫度可以控制在20K左右，高溫超導(dǎo)材料的臨界電流較高，可以充分利用高溫超導(dǎo)材料的高臨界電流特性。而在20K-40K這一溫區(qū)，浸泡冷卻是不現(xiàn)實(shí)的，對(duì)于液氮來說溫度太低，而如果浸泡在液氦里，雖然還可以因?yàn)闇囟鹊倪M(jìn)一步降低而在臨界電流上有進(jìn)一步的提高，但由此獲得的收益與使用液氮來比，經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)與運(yùn)行上并不可取，而且研究高溫超導(dǎo)體材料的目的正是避免使用價(jià)格高且運(yùn)行不方便的液氦冷卻系統(tǒng)。因此，高溫超導(dǎo)磁體選用傳導(dǎo)冷卻方式是可行的和實(shí)用的。磁體內(nèi)部的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)體繞組直接接觸，通過熱傳導(dǎo)的方式，將磁體運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量帶走，而一個(gè)有效的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)是傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)磁體制冷技術(shù)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，目的是提高超導(dǎo)磁體熱穩(wěn)定性和低溫冷卻系統(tǒng)熱效率。

本發(fā)明提供的一種導(dǎo)冷骨架，其特征在于，該骨架由氮化鋁制成，為圓環(huán)狀，其截面為凹凸形，圓環(huán)骨架的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，D1與D2之差等于導(dǎo)冷片的厚度。

由上述導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，其特征在于，超導(dǎo)線材繞制在圓環(huán)骨架徑向外側(cè)，其上、下由軸向的兩個(gè)導(dǎo)冷片夾住，構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。

多個(gè)高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件上、下疊加，相鄰兩個(gè)導(dǎo)冷骨架之間的凸起部分與凹槽部分上下緊扣，構(gòu)成高溫超導(dǎo)磁體。

本發(fā)明提供的一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，由于采用新型的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)磁體熱穩(wěn)定性差，磁體工作過程中溫升高的弊端，它采用模塊化的結(jié)構(gòu)，凹凸?fàn)畹牡X（AlN）圓環(huán)作為超導(dǎo)線材的內(nèi)部支撐，超導(dǎo)線材直接繞制在凹凸式氮化鋁（AlN）圓環(huán)骨架上，每個(gè)雙餅和骨架作為一個(gè)獨(dú)立模塊，骨架之間可以上下緊扣的凹凸間隙，與傳統(tǒng)的骨架相比可以使磁體組裝后更穩(wěn)定可靠。同時(shí)骨架與骨架之間有良好的接觸，并且骨架與導(dǎo)冷片也能有直接的面接觸，使得導(dǎo)冷效果更好，利于提高磁體熱穩(wěn)定性和低溫冷卻系統(tǒng)熱效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例提供的導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件的1/2垂直切面示意圖；

圖3為圖2的A區(qū)域截面示意圖；

圖4為由高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，由本實(shí)例提供的導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件包括導(dǎo)冷片1、超導(dǎo)線材2和骨架3。

如圖2、圖3所示，骨架3由氮化鋁（AlN）制成，為圓環(huán)狀，其截面為凹凸形，圓環(huán)骨架3的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，D1與D2之差等于導(dǎo)冷片1的厚度。

超導(dǎo)線材2繞制在氮化鋁（AlN）圓環(huán)骨架3徑向外側(cè)，形成高溫超導(dǎo)磁體雙餅結(jié)構(gòu)，其上、下由軸向的兩個(gè)導(dǎo)冷片1夾住，共同構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，多個(gè)模塊可以上下疊加成所需的高溫超導(dǎo)磁體，如圖4所示。

這種凹凸式的氮化鋁（AlN）圓環(huán)骨架3作為超導(dǎo)線材2的內(nèi)部支撐，骨架與骨架之間留有可以上下緊扣的凹凸間隙，除此之外，凸起部分外側(cè)所形成的間隙也為導(dǎo)冷片1留出了插入的空間，這樣做不僅使得導(dǎo)冷片1得到固定，也增加了導(dǎo)冷片1與氮化鋁（AlN）圓環(huán)骨架3的接觸面，對(duì)于傳導(dǎo)制冷的高溫超導(dǎo)磁體導(dǎo)冷效果來說是非常有利的。