[發(fā)明專利]一種高溫超導(dǎo)電流引線裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310435170.8
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN103500625A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 昌錕;趙保志;王秋良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H01F6/06
• 分類號(hào): H01F6/06;H01F6/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)電流引線設(shè)備，特別涉及一種傳導(dǎo)冷卻管式高溫超導(dǎo)體電流引線裝置。

背景技術(shù)

電流引線是超導(dǎo)磁體與勵(lì)磁電源形成電通路的必要部件，常規(guī)電流引線采用銅或銅合金制作。實(shí)際工作時(shí)，由于電流較大而產(chǎn)生大量焦耳熱，加上電流引線自身傳導(dǎo)熱，積聚的熱量易破壞超導(dǎo)裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性及造成運(yùn)行費(fèi)用的升高。隨著高溫超導(dǎo)材料實(shí)用化的發(fā)展，高溫超導(dǎo)體被引入制作復(fù)合結(jié)構(gòu)的電流引線，即與室溫電源連接的部分采用常規(guī)的金屬材料制作，而與超導(dǎo)磁體等低溫部件連接部分采用高溫超導(dǎo)材料制作。高溫超導(dǎo)材料進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后，直流電阻為零，消除了焦耳熱，此外，作為陶瓷材料的高溫超導(dǎo)體熱導(dǎo)率很低，大大降低了自身的傳導(dǎo)熱，因此高溫超導(dǎo)電流引線被廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)裝置。

在傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體中，制作電流引線的超導(dǎo)體通常為管狀，分別在其兩端與配置的連接座進(jìn)行焊接或膠接。超導(dǎo)磁體裝置實(shí)際使用時(shí)，包括電流引線在內(nèi)的超導(dǎo)磁體部件均長期處于真空環(huán)境，而電流引線超導(dǎo)體與連接座通常在大氣環(huán)境中完成焊接或膠接，則管式超導(dǎo)體內(nèi)腔勢必充滿空氣。由于傳統(tǒng)電流引線的連接座無通氣孔，則超導(dǎo)裝置抽真空時(shí)，無法將超導(dǎo)體內(nèi)腔封閉的空氣抽除，最終管式超導(dǎo)體需承受大氣壓強(qiáng)而成為一個(gè)承壓部件。因高溫超導(dǎo)體是一種極具脆性的陶瓷材料，長期存在的壓差必將成為高溫超導(dǎo)體破損隱患。此外，超導(dǎo)裝置冷卻過程中，管式超導(dǎo)體內(nèi)腔中的空氣組分逐步液化，使得內(nèi)腔內(nèi)外壓差減小，超導(dǎo)體壁面受力減小，然而處于低溫狀態(tài)下的超導(dǎo)裝置實(shí)際工作時(shí)常會(huì)出現(xiàn)電流引線瞬間發(fā)熱問題，這將引發(fā)管式超導(dǎo)體內(nèi)腔中已液化的空氣組分吸熱氣化使管內(nèi)氣壓瞬間上升，造成對(duì)超導(dǎo)體的沖擊。超導(dǎo)體內(nèi)腔中氣體的液化和氣化反復(fù)進(jìn)行使超導(dǎo)體壁面承受交變載荷而產(chǎn)生疲勞破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高溫超導(dǎo)電流引線裝置，本發(fā)明可消除管式高溫超導(dǎo)體內(nèi)外壓差，避免其承受交變載荷而產(chǎn)生疲勞破壞。

本發(fā)明高溫超導(dǎo)電流引線裝置包括一個(gè)管式高溫超導(dǎo)體和兩個(gè)柱形連接座。管式高溫超導(dǎo)體的兩端分別插入兩個(gè)柱形連接座。管式高溫超導(dǎo)體為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空腔，管式高溫超導(dǎo)體采用脆性超導(dǎo)材料制作。兩個(gè)柱形連接座沿軸向分為兩段：用于接納管式高溫超導(dǎo)體的圓形段和用于電連接的扁平段，兩段連接成一體。連接座的圓形段開有環(huán)形安裝槽和通氣孔，環(huán)形安裝槽設(shè)在連接座的圓形段端面，環(huán)形安裝槽的內(nèi)徑小于管式高溫超導(dǎo)體內(nèi)徑，環(huán)形安裝槽的外徑大于管式高溫超導(dǎo)體的外徑，使環(huán)形安裝槽包覆管式高溫超導(dǎo)體兩者之間留有間隙1mm-2mm。環(huán)形安裝槽的槽深為8mm-10mm。連接座與管式高溫超導(dǎo)體通過在所述間隙內(nèi)填充的焊錫或?qū)щ娔z形成緊密連接。

本發(fā)明連接座圓形段端面的中心位置開有中心孔，連接座圓形段側(cè)面沿所述中心孔的徑向開一個(gè)或多個(gè)直徑1mm-2mm的側(cè)向孔。

連接座圓形段端面中心孔直徑小于連接座上所開環(huán)形安裝槽內(nèi)徑，中心孔的孔深至少大于環(huán)形安裝槽的深度加上側(cè)向孔的直徑。連接座圓形段側(cè)面所開側(cè)向孔的中心距離連接座圓形段端面至少大于環(huán)形安裝槽的深度加上側(cè)向孔的半徑，使得側(cè)向孔與中心孔垂直交叉連通而形成通氣孔，這樣，在管式高溫超導(dǎo)體插入所述柱形連接座環(huán)形安裝槽后，管式高溫超導(dǎo)體內(nèi)腔通過通氣孔與外界相通，在超導(dǎo)磁體系統(tǒng)抽真空時(shí)可將管式高溫超導(dǎo)體內(nèi)腔中封閉的氣體抽出。

本發(fā)明連接座的制作材料為具有高電導(dǎo)率的金屬材料。

本高溫超導(dǎo)電流引線裝置結(jié)構(gòu)簡單，方法簡便，可有效避免高溫超導(dǎo)體壁面承受交變載荷而產(chǎn)生疲勞破壞。

附圖說明

圖1管式高溫超導(dǎo)體示意圖，圖中：1管式高溫超導(dǎo)體；2內(nèi)腔；

圖2a為連接座的立體圖，圖2b為連接座的剖視圖，圖中：3連接座、4環(huán)形安裝槽、5中心孔、6側(cè)向孔；

圖3管式高溫超導(dǎo)電流引線結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明高溫超導(dǎo)電流引線裝置包括一個(gè)管式高溫超導(dǎo)體1和兩個(gè)柱形連接座3。管式高溫超導(dǎo)體1的兩端分別插入兩個(gè)柱形連接座3。

如圖1所示，管式高溫超導(dǎo)體1為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為內(nèi)腔2。

如圖2a和圖2b所示，柱形連接座3沿軸向分為兩段：用于接納管式高溫超導(dǎo)體的圓形段和用于電連接的扁平段，兩段連接成一體。柱形連接座3的圓形段的端面開有環(huán)形安裝槽4，環(huán)形安裝槽4的內(nèi)徑小于管式高溫超導(dǎo)體1內(nèi)徑，環(huán)形安裝槽4的外徑大于管式高溫超導(dǎo)體1的外徑，使環(huán)形安裝槽4包覆管式高溫超導(dǎo)體1且兩者之間留有間隙1mm-2mm。環(huán)形安裝槽4的槽深為8mm-10mm。