[發明專利]具有電磁保護部件的超導磁體

有效

• 申請號: 201910332570.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN111863373B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 周偉;毛凱;張艷清;翟茂春;譚浩;張志華;李超;劉偉;王巖;胡良輝
• 申請（專利權）人: 中國航天科工飛航技術研究院（中國航天海鷹機電技術研究院）
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00;H01F6/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及電磁技術領域，公開了一種具有電磁保護部件的超導磁體。其中，該超導磁體包括超導線圈、冷屏，超導磁體外殼和屏蔽裝置，所述冷屏設置在所述超導線圈外，所述超導磁體外殼設置在所述冷屏外且與所述冷屏相距預定距離，所述屏蔽裝置設置在所述超導磁體外殼與外部磁體之間，所述屏蔽裝置用于屏蔽所述外部磁體的諧波磁場并允許所述外部磁體的基頻磁場進入所述超導線圈，基頻磁場與所述超導線圈的直流磁場相互作用產生推力。由此，可以有效地防止高頻磁場進入超導線圈，同時能夠簡化超導磁體本體內部結構，有效緩解超導磁體本體內部結構緊湊的壓力，提高超導磁體運行的安全性。

技術領域

本發明涉及電磁技術領域，尤其涉及一種具有電磁保護部件的超導磁體。

背景技術

超導磁體因其產生磁場大、體積小、重量輕和損耗低等諸多優點，常常應用于超高速環境中，如超高速磁懸浮列車，超高速電磁彈射，高速立體水庫等領域。尤其是超高速磁懸浮列車，超導磁體是超導直線電機的動子部分，超導直線電機的定子部分由常導線圈繞制而成，動子部分的超導磁體通直流電流，定子部分的常導磁體通交流電流，超導磁體的直流磁場與常導磁體的交流磁場相互作用，在超導磁體產生電磁力，使超導磁體在運動方向上有一定的推力，從而使超導磁體產生有一定的加速度。

超導材料具有零電阻特性，即當超導材料通入直流電流時，超導材料兩端電壓為零，即沒有功率損耗，但當超導材料通入交流電流或處于交變的外界磁場時，由于超導材料的磁通釘扎效應，會產生一定的功率損耗，一般稱為交流損耗。

超導直線電機的常導磁體輸入電流由變流器提供，由于變流器本身設計的誤差及考慮到超導直線電機實際工程應用，因此常導磁體產生的磁場不僅有基波磁場，還含有相當一部分的諧波磁場，其中基波磁場與超導磁體相互作用產生需要的推力，但諧波磁場要是進入超導磁體中，不僅會增加超導磁體的交流損耗，增加超導磁體失超的風險，還與超導磁體的直流磁場發生作用，產生不必要的推力脈動，可能導致超導磁體因振動量過大而引起失超。

不僅僅是超導直線電機，其他超導磁體常常也不需要諧波的磁場，需要將其屏蔽掉，因此需要對超導磁體采取電磁保護措施，該措施既能讓一定頻率以下的磁場進入超導磁體中，也能防止一定頻率以上的磁場進入超導磁體中。

目前超導磁體常常用冷屏裝置對超導線圈進行諧波的屏蔽。冷屏的材料一般為高電導率的鋁或銅等，其放置于超導磁體內部，即處于超導線圈內杜瓦和外杜瓦之間的真空層中，它是一個具有一定厚度的殼體結構，將超導線圈全部包裹，厚度與所需要屏蔽的磁場頻率、冷屏材料的電導率和磁導率有關。冷屏不僅可以防止一定頻率以上的磁場進入超導線圈，也可以適當地減小系統的熱輻射，減少磁體系統的漏熱，增加超導磁體的可靠性。

然而，目前采用冷屏進行電磁保護的方式具有以下缺點：(1)冷屏結構需要放置于超導磁體內部，但在超高速超導磁體中，一般內部結構非常緊湊，不易放置冷屏，且當超導磁體所需屏蔽的磁場頻率越低時，冷屏的厚度越厚，這樣不僅會增加超導磁體的總裝難度，還會增加超導磁體的重量；(2)在超高速高載荷環境中，冷屏的固定及結構加強也很有難度；(3)由于超高速超導磁體內部空間有限，超導磁體抽真空后，外杜瓦向內收縮很可能導致與冷屏接觸，從而導致漏熱過大，容易引起失超。因此僅僅在超導磁體內部放置冷屏可能達不到屏蔽高頻磁場的要求。在超高速環境應用中，超導磁體的重量和漏熱是非常重要的指標，如果超導磁體超重或漏熱過大，很可能導致超導磁體速度達不到設計要求甚至直接導致失超。

發明內容

本發明提供了一種具有電磁保護部件的超導磁體，能夠解決現有技術中超導磁體速度達不到設計要求甚至直接導致失超的技術問題。

本發明提供了一種具有電磁保護部件的超導磁體，其中，該超導磁體包括超導線圈、冷屏，超導磁體外殼和屏蔽裝置，所述冷屏設置在所述超導線圈外，所述超導磁體外殼設置在所述冷屏外且與所述冷屏相距預定距離，所述屏蔽裝置設置在所述超導磁體外殼與外部磁體之間，所述屏蔽裝置用于屏蔽所述外部磁體的諧波磁場并允許所述外部磁體的基頻磁場進入所述超導線圈，基頻磁場與所述超導線圈的直流磁場相互作用產生推力。