[發明專利]超導磁體系統及其高溫超導引線的失超保護方法

有效

• 申請號: 201410046803.0
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN104835611B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 徐民風;伊萬格拉斯·T·拉斯卡里斯;沈偉俊;白燁;武安波;S·邁恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00;H01F6/06;H02H5/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明涉及一種超導磁體系統，特別涉及一種具有對高溫超導引線進行失超保護的超導磁體系統及其失超保護方法。

背景技術

隨著超導技術和超導材料的蓬勃發展，超導磁體有著廣闊的應用前景。由于超導磁體體積小、電流密度高、能耗低、磁場強度高等優點，在基礎科學研究、醫療衛生、交通運輸、國防工業等領域越來越多的被應用。例如，在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)系統中，超導磁體就被應用來產生一個均勻磁場。

超導磁體通常操作在較高的電流工作狀態（例如大約200A-800A）,以提供能量來獲得均勻磁場。該高電流通常由一個外部的電源提供并通過一對電流引線傳輸至超導磁體的超導線圈上。對于超導磁體來說，一些傳導冷卻裝置配置在其內用于在線圈充放電過程中對線圈進行冷卻操作。但是，現有的傳導冷卻裝置在對線圈進行充放電過程中通常沒有多余的冷卻能量來為電流引線進行冷卻。目前，一些電流引線上應用了高溫超導（high-temperature superconducting,HTS）引線來作為該對電流引線的一部分，以降低對超導磁體系統的熱負荷。

作為一個例子，圖1示意了一個傳統超導磁體系統10的示意圖。該超導磁體系統10包括若干超導線圈11、若干加熱器12、外部電源13、一對電流引線14、加熱器電源15及加熱器觸發器16。該超導線圈11電性串聯后通過該對電流引線14連接在該外部電源13的兩端。每一根電流引線14包括串聯在一起的銅引線141、高溫超導引線142及低溫超導引線（low-temperature superconducting,LTS）143。該加熱器12電性串聯后與該加熱器電源15及加熱器觸發器16串聯連接。

當加熱器觸發器16發出觸發信號后，每一個加熱器12將對應加熱一個超導線圈11，以使它們失超。例如，通過一個控制信號CS控制該加熱器觸發器16發出觸發信號。該控制信號CS為用于觸發超導線圈11的控制信號，例如為一個失超命令信號，該失超命令信號可由一個失超保護電路產生。但是，在超導線圈11進行充放電時，對于該高溫超導引線142的自身的失超保護將是一個挑戰。這是因為，在該高溫超導引線142自身發生失超時，該失超的傳播速度很慢，很難使由于失超產生的高溫迅速擴散，如此該產生的高溫可能會損壞高溫超導引線142。

傳統的保護高溫超導引線的方法是設計一個直接控制外部電源的控制機制，通過直接關斷該外部電源來保護高溫超導引線。但是，對于超導磁體系統來說，通過簡單的關斷電源的方法來進行保護并不能使流經高溫超導引線上的高電流迅速降下來，故不能真正實現對高溫超導引線的失超保護。

所以，需要提供一種新的超導磁體系統及高溫超導引線的失超保護方法來至少解決上述問題。

發明內容

現在歸納本發明的一個或多個方面以便于本發明的基本理解，其中該歸納并不是本發明的擴展性縱覽，且并非旨在標識本發明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現更詳細的描述之前用簡化形式呈現本發明的一些概念。

本發明的一個方面在于提供一種超導磁體系統。該超導磁體系統包括：

超導線圈；

高溫超導電流引線；

加熱器，用于給超導線圈進行加熱；

加熱器觸發器；及

高溫超導引線偵測單元，用于檢測該高溫超導引線的工作狀態，當來自該高溫超導引線上的檢測信號大于預設值時，該高溫超導引線偵測單元輸出控制信號給該加熱器觸發器，以觸發該加熱器工作，該預設值對應該高溫超導引線的失超點或失超臨界點。

本發明的另一個方面在于提供另一種高溫超導引線的失超保護方法，用于保護超導磁體系統內的高溫超導引線。該方法包括：

檢測該高溫超導引線的工作狀態；及

當來自該高溫超導引線上的檢測信號大于預設值時，輸出控制信號以加熱該超導磁體系統內的超導線圈使其失超，該預設值對應該高溫超導引線的失超點或失超臨界點。

本發明的超導磁體系統及其高溫超導引線的失超保護方法，通過設置該高溫超導引線偵測單元，可實時檢測高溫超導引線的狀態，并在該高溫超導引線失超之前及時觸發加熱器工作，進而使超導線圈實現失超。由于超導線圈的失超時間非常短，如此可以有效防止該高溫超導引線自身發生失超，進而避免了高溫超導引線因自身失超而導致的損壞。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：