[發明專利]一種分離式一級電流引線裝置

有效

• 申請號: 201310347130.8
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103413645A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳順中;趙保志;李毅;王秋良
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;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

本發明涉及超導磁體系統的一級電流引線裝置，特別涉及一種用于傳導冷卻超導磁體的一級電流引線。

背景技術

20世紀90年代后期，傳導冷卻超導磁體技術發展迅速，逐漸有取代液氦浸泡超導磁體之勢。傳導冷卻超導磁體系統主要由超導磁體、G-M制冷機、真空容器、冷屏、電流引線、磁體電源及控制部件等組成。與傳統的液氦浸泡超導磁體系統比較，傳導冷卻超導磁體不使用液氦來冷卻，而是使用二級G-M制冷機作為冷源對超導磁體進行冷卻。由于整個超導磁體采用單一冷源靠熱傳導方式冷卻，因此超導磁體各個部件之間連接要緊密，導熱要非常好。此外G-M制冷機的制冷功率有限，如SHI-SRDK415D型號的制冷機，一級冷頭制冷功率50K時為35W，二級冷頭的制冷功率4.2K時只有1.5W，這對超導磁體與外界傳熱的設計，提出了更為嚴格的要求。

在各項漏熱中，電流引線的漏熱占了很大份額。目前，正在使用的電流引線大多數為銅-高溫超導引線二元組合方式，銅引線為一級電流引線工作在室溫和制冷機一級冷頭溫度之間，高溫超導電流引線為二級電流引線工作在一級冷頭和二級冷頭溫度之間。這樣，銅引線的漏熱大部分可由一級冷頭帶走，而高溫超導電流引線則處在超導態，消除了焦耳熱；另一方面，高溫超導材料的熱導率很低，沿引線的傳導漏熱非常小。

盡管目前的電流引線已大幅度降低了漏熱，但一級銅電流引線向一級冷頭的漏熱仍然非常大，導致冷屏溫度無法降得很低，冷屏的溫度越高向超導磁體的輻射熱也就越大。對于某些通電為幾百安培的傳導冷卻超導磁體系統來說，情況更為突出，嚴重時可能導致超導磁體不能正常工作。

發明內容

本發明的目的是克服現有的一級電流引線向一級冷頭漏熱大的缺陷，提出一種分離式一級電流引線裝置。

電流引線是處在室溫的電源向低溫環境中的超導磁體輸送能量的通道。一級電流引線的低溫端固定在超導磁體系統的冷屏上，而冷屏直接同G-M制冷機的一級冷頭連接，并且靠一級冷頭的制冷量將冷屏冷卻到77K以下。一級電流引線向冷屏的漏熱通過冷屏傳導給一級冷頭。

本發明分離式一級電流引線裝置采用以下技術方案：

當超導磁體在一次性勵磁到目標值后，再借助于超導開關的閉合使超導磁體在持續電流下運行，此后電流引線上將不再有電流通過。如果在超導磁體勵磁時，采用低溫冷卻液將一級電流引線的高溫端冷卻到一個比較低的溫度，在超導磁體運行在持續電流模式時，斷開一級電流引線與高溫端的連接，這樣將會大大減少高溫端向一級冷頭的漏熱。

本發明的分離式一級電流引線裝置由一級電流引線本體和軸向位移調節器組成。所述的軸向位移調節器固定在真空容器的上蓋板上，一級電流引線本體的高溫端固定在軸向位移調節器上，一級電流引線本體的低溫端固定在超導磁體系統的冷屏的上蓋板上。一級電流引線本體與高溫超導電流引線共同構成外電源向超導磁體輸送能量的通道。

本發明分離式一級電流引線裝置的一級電流引線本體主要包括低溫筒、高溫端固定柱、高溫端底座和冷屏接線座。所述的高溫端固定柱為上端粗、下端細的圓柱體，高溫端固定柱的上端焊接有一個接線鼻子，該接線鼻子與外電源的輸出線連接。所述的低溫筒為上端敞口的杯狀容器。低溫筒下端面中心開有圓孔，所述高溫端固定柱的上端面突出一段圓管，此圓管插入低溫筒下端面中心的圓孔，并與所述的低溫筒焊接在一起。所述的高溫端底座上端面加工有一凹槽，凹槽的直徑與高溫端固定柱下端的外徑相等；高溫端底座的下底面加工有一螺紋孔，高溫端底座通過一根帶有螺紋的環氧桿固定在所述冷屏的上蓋板上，環氧桿的上端擰緊在高溫端底座下底面上的螺紋孔內。所述的冷屏接線座固定在冷屏上蓋板上，冷屏接線座與冷屏上蓋板之間墊有導熱絕緣件，使冷屏接線座和冷屏上蓋板在保證電氣絕緣的情況下具有良好的熱接觸。冷屏接線座上端和高溫端底座通過一根銅條連接，冷屏接線座下端與高溫超導電流引線連接。