[發(fā)明專利]超導(dǎo)磁熱超低溫制冷方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410664752.8
• 申請(qǐng)日: 2014-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN104457016A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高海凌;高海洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): F25B21/00
• 分類號(hào): F25B21/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超低溫制冷技術(shù)，尤其涉及利用超導(dǎo)磁熱達(dá)成超低溫制冷的方法及其裝置。

背景技術(shù)

目前應(yīng)用較廣泛超低溫制冷技術(shù)主要有：絕熱去磁制冷(順磁體絕熱去磁制冷、核絕熱磁化制冷)、3He/4He稀釋制冷、坡密朗丘克致冷、激光制冷等。

現(xiàn)有技術(shù)中，順磁體絕熱去磁制冷的使用材料可以非常廣泛，一般稀土順磁鹽來作為工質(zhì)，可以達(dá)到mK級(jí)低溫。此外，核絕熱去磁制冷，雖然可以選取的工質(zhì)較為廣泛(例如，曾使用過金屬銅和銀作為工質(zhì))，并且也可以獲取極限至nK的低溫。然而，在該低溫僅限于核自旋溫度，在分子層面上溫度降低不大，仍可能為mK級(jí)別。

3He/4He稀釋制冷和坡密朗丘克致冷的特點(diǎn)是可以連續(xù)工作，而不是絕熱去磁制冷的單循環(huán)工作，可以達(dá)到的低溫?cái)?shù)量級(jí)為mK。激光制冷限中又分很多種，可以達(dá)到100μK到100nK的溫度級(jí)別，冷卻尺寸范圍在原子到少量分子的范圍內(nèi)。

由此，目前的超低溫制冷技術(shù)主要有制冷尺寸有限或者難以獲得更深度的低溫以及制冷技術(shù)要求較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)調(diào)速，惡劣環(huán)境條件下使用的電氣設(shè)備的調(diào)節(jié)，并確保電動(dòng)機(jī)及其它電氣設(shè)備的安全可靠工作。

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種超導(dǎo)磁熱超低溫制冷方法，包括：(1)對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行絕熱磁化，以使得所述超導(dǎo)體吸收熱量從而降低體系溫度；及(2)對(duì)所述超導(dǎo)體進(jìn)行等溫去磁，以使得所述超導(dǎo)體將自身熱量釋放至工質(zhì)。

一些實(shí)施例中，所述對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行絕熱磁化包括，使得外界磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到并超過超導(dǎo)體磁臨界水平，以使得所述超導(dǎo)體向失超狀態(tài)移動(dòng)，從而吸收熱量以低體系溫度。

一些實(shí)施例中，所述等溫去磁包括，使得所述超導(dǎo)體外界磁場(chǎng)強(qiáng)度降為零從而進(jìn)入最深度超導(dǎo)體狀態(tài)。

一些實(shí)施例中，所述方法還包括：重復(fù)上述步驟，直至所述體系達(dá)到所需的低溫。

一些實(shí)施例中，所述工質(zhì)為氦氣。

本發(fā)明的另一方面為一種超導(dǎo)磁熱超低溫制冷裝置，包括絕熱磁化模塊，對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行絕熱磁化，以使得所述超導(dǎo)體吸收熱量從而降低體系溫度；及等溫去磁模塊，對(duì)所述超導(dǎo)體進(jìn)行等溫去磁，以使得所述超導(dǎo)體將自身熱量釋放至工質(zhì)。

一些實(shí)施例中，所述絕熱磁化模塊和所述等溫去磁模塊由同一電路形成，并且提供所述電路的通斷在切換所述絕熱磁化模塊和所述等溫去磁模塊。

本發(fā)明中，由于麥斯納效應(yīng)因而超導(dǎo)體內(nèi)部無法建立磁場(chǎng)，使得像絕熱去磁制冷中出現(xiàn)的因?yàn)楣べ|(zhì)被磁化后內(nèi)部建立的與原磁場(chǎng)相當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)而導(dǎo)致難以去磁就無法獲取更深度低溫的問題，將能得到改善，提供了獲得比絕熱去磁制冷更低溫的途徑。

結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過示例說明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

結(jié)合附圖，通過下文詳細(xì)說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超導(dǎo)磁熱超低溫制冷方法的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超導(dǎo)磁熱超低溫制冷裝置的方塊圖；

圖3和4分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超導(dǎo)磁熱超低溫制冷裝置的不同狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

參見本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能對(duì)層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸進(jìn)行了放大或變形。

應(yīng)理解，本發(fā)明的描述/圖示為單個(gè)單元的部分可存在于兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理上獨(dú)立但合作實(shí)現(xiàn)所描述/圖示之功能的實(shí)體。此外，描述/圖示為兩個(gè)或兩個(gè)以上物理上獨(dú)立的部分可集成入一個(gè)單獨(dú)的物理上實(shí)體以進(jìn)行所描述/圖示的功能。

現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例超導(dǎo)磁熱超低溫制冷方法。

磁致冷的基本原理是借助磁性材料的磁熱效應(yīng)，等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，絕熱退磁時(shí)溫度(冷卻)，并從外界吸取熱量。由此，對(duì)磁性材料反復(fù)進(jìn)行等溫磁化和絕熱退磁就可以獲得低溫，實(shí)現(xiàn)磁致冷。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種超導(dǎo)磁熱超低溫制冷方法，在步驟S101中，對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行等溫去磁，以使得所述超導(dǎo)體吸收熱量從而降低體系溫度。本發(fā)明所稱體系為需要達(dá)到超低溫的對(duì)象。

所述對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行絕熱磁化包括，使得外界磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到并超過超導(dǎo)體磁臨界水平，以使得所述超導(dǎo)體向失超狀態(tài)移動(dòng)，從而吸收熱量以低體系溫度。