[發明專利]一種超導磁體的導冷結構

有效

• 申請號: 201210251683.9
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102789865A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 胡新寧;王秋良;戴銀明;嚴陸光;程軍勝;王暉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種超導磁體的導冷結構。

背景技術

新型材料和低溫技術的不斷發展加快了超導技術的應用，超導體獨特的物理特性能有著其它材料不可比擬的應用優勢，如零電阻效應即無阻載流能力等等。傳統電磁體難以達到或者需要大量的能量和資源才能達到較高的磁場，而利用超導體的零電阻效應很容易通過超導磁體形成1～10T的磁場。隨著制冷設備的發展，超導磁體制冷方式也在不斷變化，超導磁體通過制冷機直接冷卻的一般稱為傳導冷卻超導磁體，傳導冷卻超導磁體通過制冷機制冷代替了傳統的必需使用低溫液體制冷，不僅使超導磁體系統設備的體積減小、結構簡單，而且也大大減少了以往輸液等運行操作的繁復性。目前制冷機的制冷功率在4.2K溫度時一般為1.5瓦，對于超導磁體來說，在制冷功率固定的情況下，磁體的最低溫度和溫度分布均勻性由磁體的漏熱和磁體的導冷結構決定。因此設計合理的導冷結構對研制高性能高穩定的超導磁體具有重要意義。

發明內容

為了克服現有超導磁體的導冷效率低、傳熱不均勻的缺點，本發明提出一種超導磁體導冷結構。本發明結構簡單、易制作、具有磁體整體得到充分冷卻、磁體溫度分布均勻等特點。

本發明導冷結構包括制冷機二級冷頭、導冷帶、內超導線圈、外超導線圈、導冷筒和磁體端板。

本發明導冷帶的一端與制冷機二級冷頭連接，導冷帶的另一端分成兩部分，其中一部分與磁體端板焊接連接，另一部分與導冷筒的筒壁焊接連接。導冷帶由多束無氧銅帶組成。

本發明導冷筒為無氧銅材料，導冷筒為對稱結構的兩個半圓形薄壁圓筒。

本發明導冷筒放置在內超導線圈外表面，導冷筒的軸向長度與內超導線圈軸向長度相等。導冷筒與內超導線圈及外超導線圈同軸。從內到外分別是內超導線圈、導冷筒和外超導線圈。內超導線圈、導冷筒和外超導線圈三者軸向的兩個端面分別緊貼在兩個磁體端板的內側面上。導冷筒與內超導線圈之間的間隙填充有玻璃絲帶和低溫環氧樹脂。圓餅狀的磁體端板位于外超導線圈軸線方向的兩端，兩個磁體端板之間的距離等于外超導線圈的軸向距離，磁體端板的外徑大于外超導線圈的外徑。

導冷筒外表面纏有玻璃帶并刷有低溫環氧樹脂，所纏繞玻璃絲帶的厚度大于外超導線圈的厚度。通過低溫環氧樹脂固化后，在車削去除導冷筒外表面的玻璃絲帶的沒有露出導冷筒的任意位置繞制外超導線圈。在沒有纏繞外超導線圈的部位車削去除玻璃絲帶直至露出導冷筒的筒壁。

本發明將導冷帶的一端連接在制冷機二級冷頭，導冷帶的另一端連接在沒有覆蓋玻璃絲帶而裸露的導冷筒的筒壁上。

本發明的導冷筒在兩個半圓形薄壁圓筒之間留有狹縫，即保證兩個半圓形薄壁圓筒之間無接觸。保證超導磁體勵磁時導冷筒無感應渦流出現。

本發明超導磁體的導冷方法是通過在內超導線圈和外超導線圈之間加入導熱性能好的金屬材料導冷筒，再通過導冷帶使導冷筒與制冷機二級冷頭連接，達到快速制冷并使磁體內部與磁體端板溫度均勻的效果，提高磁體通電性能。

本發明導冷結構可達到內超導線圈和外超導線圈充分冷卻，磁體整體溫度分布均勻，磁體運行性能穩定。

附圖說明

圖1超導磁體導冷結構示意圖，圖中：1制冷機二級冷頭、2內超導線圈3、外超導線圈、4磁體端板、5導冷筒、6導冷帶；

圖2導冷筒結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式對本發明進一步說明。

如圖1所示，本發明超導磁體導冷結構包括制冷機二級冷頭1、內超導線圈2、外超導線圈3、磁體端板4、導冷筒5和導冷帶6。導冷帶6由多束無氧銅帶組成。導冷筒5為對稱結構的兩個半圓形薄壁圓筒。導冷筒5放置在內超導線圈2外表面，導冷筒5的軸向長度與內超導線圈2軸向長度相等。導冷筒5、內超導線圈2和外超導線圈3三者軸向兩端面緊貼在磁體端板4內側面上。圓餅狀的磁體端板4位于外超導線圈3軸線方向的兩端，兩個磁體端板4之間的距離等于外超導線圈3的軸向距離，磁體端板4的外徑大于外超導線圈3的外徑。導冷筒5與內超導線圈2之間的間隙填充有玻璃絲帶和低溫環氧樹脂。在導冷筒5外表面纏有玻璃帶并刷有低溫環氧樹脂，纏繞玻璃絲帶的厚度大于外超導線圈3的厚度。在車削去掉導冷筒5外表面的玻璃絲帶的任意位置繞制外超導線圈3。在沒有纏繞外超導線圈3的部位車削玻璃絲帶直至露出導冷筒5的筒壁。導冷帶6的一端與制冷機二級冷頭1焊接連接，導冷帶6的另一端分成兩部分，其中一部分與磁體端板4焊接連接，另一部分與車削露出的導冷筒5的筒壁焊接連接。

如圖2所示，導冷筒5為無氧銅材料，導冷筒5為對稱結構的兩個半圓形薄壁圓筒。導冷筒5的壁厚為1mm。安裝導冷筒5時兩個半圓形薄壁圓筒之間留有狹縫無接觸，保證超導磁體勵磁時導冷筒5無感應渦流出現。