[實(shí)用新型]一種環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置

有效

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• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN203363582U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐躍進(jìn);劉豪;鄧序之;任麗
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F16M11/22
• 分類號: F16M11/22;H02J3/28
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置的超導(dǎo)雙餅支撐裝置，具體涉及一種環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置。

背景技術(shù)

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置因具有調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)尖峰負(fù)載，補(bǔ)償電力系統(tǒng)低頻功率，抑制電壓突降，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等特性，成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的重要儲(chǔ)能方案。

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置的核心為超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)磁體通常由多個(gè)超導(dǎo)雙餅電氣連接構(gòu)成，如圖1所示，超導(dǎo)雙餅1-1為圓環(huán)形，自左而右順序由左環(huán)氧樹脂環(huán)1-1A、左線圈1-1B、中環(huán)氧樹脂環(huán)1-1C、右線圈1-1D和右環(huán)氧樹脂環(huán)1-1E構(gòu)成，左線圈1-1B和右線圈1-1D的匝數(shù)相同、由超導(dǎo)帶材繞制，繞行方向相反，左線圈1-1B和右線圈1-1D中間夾放中環(huán)氧樹脂環(huán)1-1C，左線圈1-1B左側(cè)和右線圈1-1D右側(cè)分別貼放左環(huán)氧樹脂環(huán)1-1A和右環(huán)氧樹脂環(huán)1-1E。

在實(shí)際應(yīng)用中，超導(dǎo)磁體會(huì)受到各種機(jī)械應(yīng)力的作用，在加工時(shí)會(huì)受到預(yù)應(yīng)力作用，在冷卻的過程中會(huì)受到熱應(yīng)力(冷收縮應(yīng)力)作用，在通電運(yùn)行時(shí)會(huì)受到電磁力(洛倫茲力)作用。而超導(dǎo)磁體在投入運(yùn)行時(shí)，更多受到電磁力的作用。在弱磁場領(lǐng)域，磁體電流與磁場作用所產(chǎn)生的電磁力較小，而在強(qiáng)磁場領(lǐng)域，由于磁體內(nèi)的電流密度很大，磁體所產(chǎn)生的磁場又很強(qiáng)，因此，在磁體結(jié)構(gòu)上將產(chǎn)生較大的電磁力，從而使組成超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)雙餅產(chǎn)生可觀的應(yīng)變，這對超導(dǎo)磁體來說是非常不利的，當(dāng)應(yīng)力超過一定值時(shí)會(huì)使超導(dǎo)雙餅的臨界電流密度退化，而大應(yīng)變也可導(dǎo)致環(huán)氧樹脂環(huán)破裂，使超導(dǎo)磁體不能穩(wěn)定地工作，嚴(yán)重時(shí)甚至損毀整個(gè)磁體系統(tǒng)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。日本超導(dǎo)和低溫工程協(xié)會(huì)對世界超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的研究調(diào)查表明，超導(dǎo)磁體運(yùn)行電流不能達(dá)到其設(shè)計(jì)要求的大部分原因來源于機(jī)械損傷與破壞。因此，在進(jìn)行超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮磁體結(jié)構(gòu)上所受到的電磁應(yīng)力，采取必要措施確保超導(dǎo)磁體具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

隨著超導(dǎo)磁體的大型化規(guī)?；h(huán)型高溫超導(dǎo)磁體將成為超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置的主流選擇，有效的環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置，可以保證超導(dǎo)磁體能夠正常運(yùn)行，已成為超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵。由于高溫超導(dǎo)帶材的價(jià)格昂貴，目前國內(nèi)并未研制出環(huán)型高溫超導(dǎo)磁體裝置，國外也僅有少數(shù)幾套，且大多停留在對超導(dǎo)磁體本身的設(shè)計(jì)和研究上，并未過多地考慮或提及超導(dǎo)磁體支撐裝置，現(xiàn)有的環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置因其結(jié)構(gòu)簡陋、且未充分地考慮支撐與導(dǎo)冷相結(jié)合的原則，嚴(yán)重影響和制約了環(huán)型高溫超導(dǎo)磁體的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置，解決現(xiàn)有超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置中環(huán)型高溫超導(dǎo)磁體在運(yùn)行時(shí)所受到的巨大的電磁力對磁體系統(tǒng)造成負(fù)面影響的問題，以提高機(jī)械穩(wěn)定性和運(yùn)行穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型所提供的一種環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置，包括N個(gè)超導(dǎo)磁體夾持組件以及上端蓋和下端蓋，N≥3，其特征在于：

所述超導(dǎo)磁體夾持組件由內(nèi)支撐環(huán)、外固定板、左蓋板和右蓋板組成，所述內(nèi)支撐環(huán)為圓環(huán)形，工作狀態(tài)下嵌于超導(dǎo)雙餅的中心孔內(nèi)；所述外固定板具有圓形通孔，其內(nèi)徑與所述超導(dǎo)雙餅的外徑相適應(yīng)，工作狀態(tài)下所述超導(dǎo)雙餅嵌于所述外固定板的圓形通孔內(nèi)；工作狀態(tài)下所述左蓋板和右蓋板分別從左側(cè)和右側(cè)與所述外固定板連接，將所述超導(dǎo)雙餅軸向固定于所述外固定板的圓形通孔中；

所述上、下端蓋均為具有中心圓孔的圓盤，上端蓋的下表面具有從中心圓孔輻射、且沿圓盤圓周均勻分布的N道凹槽，圍繞上端蓋中心圓孔具有沿圓周均勻分布的內(nèi)連接孔，接近上端蓋邊緣具有沿圓周均勻分布的外連接孔；

所述下端蓋的上表面具有從中心圓孔輻射、且沿圓盤圓周均勻分布的N道凹槽；圍繞下端蓋中心圓孔具有沿圓周均勻分布的內(nèi)連接孔，接近下端蓋邊緣具有沿圓周均勻分布的外連接孔；所述上端蓋的凹槽、內(nèi)連接孔、外連接孔的垂直投影分別與所述下端蓋的凹槽、內(nèi)連接孔、外連接孔的垂直投影重合；

所述N個(gè)超導(dǎo)磁體夾持組件分別位于所述上、下端蓋的內(nèi)連接孔和外連接孔之間，并嵌入所述上端蓋的凹槽和下端蓋的凹槽之間，N個(gè)超導(dǎo)磁體夾持組件的上端面與所述上端蓋通過螺釘固定連接，N個(gè)超導(dǎo)磁體夾持組件的下端面與所述下端蓋通過螺釘固定連接；上、下端蓋的各內(nèi)連接孔和各外連接孔內(nèi)分別穿有長螺桿，用于固定所述上、下端蓋。

所述的環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置，其特征在于：

所述外固定板、左蓋板和右蓋板均用不銹鋼制成；

所述上、下端蓋用黃銅制成；

所述內(nèi)支撐環(huán)由環(huán)氧樹脂或黃銅制成，當(dāng)內(nèi)支撐環(huán)由黃銅制作時(shí)，內(nèi)支撐環(huán)具有割縫，以減小渦流損耗。

所述的環(huán)型超導(dǎo)磁體支撐裝置，其特征在于：