[發明專利]一種制冷機直冷型高溫超導電流引線結構

有效

• 申請號: 202210358611.8
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114649114B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 董育軍;鄭金星;劉承連;陸坤;張柯;經凱明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00;H01B12/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發明公開了一種制冷機直冷型高溫超導電流引線結構，包括有室溫段，室溫段由室溫銅接頭、室溫端絕緣電極和室溫法蘭構成；銅引線段采用銅引線并彎曲成凹形狀；一級冷頭段的無氧銅過渡段、G10壓接板與一級導冷銅板通過“銦片?氮化鋁墊片?銦片”的疊加順序進行螺母壓接相連；電流引線的高溫超導段主要由高溫超導疊焊接到不銹鋼分流器槽中構成；二級冷頭段由二級導冷銅板與二級無氧銅過渡段構成。本發明不僅簡化了用戶加工和安裝的工藝，節約運行成本，而且可以利用制冷機一級冷頭將電流引線的高溫超導段熱端溫度穩定控制在70K以下，二級冷頭將電流引線的冷端溫度控制在5K以下，有效保證了高溫超導電流引線的運行安全。

技術領域

本發明屬于高溫超導電流引線領域，具體涉及一種制冷機直冷型高溫超導電流引線結構。

背景技術

高溫超導電流引線是連接室溫電源和低溫超導磁體，從室溫過度到液氦溫區的電連接裝置。對于超導磁體，常規的電流引線是向低溫系統漏熱的主要熱源；由于Bi-2223和YBCO等高溫超導材料在液氮溫區具有零電阻率和低熱導率特點，高溫超導電流引線能夠減少低溫系統一半的冷量消耗，而制冷機直冷型高溫超導電流引線采用制冷機一級冷頭和二級冷頭分別冷卻高溫超導段和低溫段，利用常溫氦氣制冷冷卻，相比常規高溫超導電流引線采用液氦冷卻的方式，進而有效減少低溫系統的建設投資和運行費用。

高溫超導材料在超導狀態下電阻為零，不會產生焦耳熱，并且其熱導率與不銹鋼相當，其傳導漏熱也大大降低。由于高溫超導材料實現超導態時必須工作在低溫溫度環境中，所以本電流引線主要通過制冷機的一級冷頭將溫度降至液氮溫區以下，二級冷頭將溫度降至液氦溫區而實現高溫超導段的運行。

電流引線是超導裝置中的關鍵部件之一，它對于超導磁體的穩定工作以及低溫系統的成本，具有重要意義。追求穩定性和最小漏熱一直是電流引線設計的首要目標。

發明內容

本發明的目的是提供一種制冷機直冷型高溫超導電流引線結構，以實現高溫超導電流引線的結構模塊化、低漏熱，并提高高溫超導電流引線的載流能力和安全性。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種制冷機直冷型高溫超導電流引線結構，包括依次沿直線設置的室溫段、銅引線段、一級冷頭段、高溫超導段和二級冷頭段，其中：

所述室溫段由室溫段絕緣電極、室溫法蘭和連接在室溫段絕緣電極前端的室溫銅接頭構成；

所述銅引線段由彎曲狀的銅引線和連接在銅引線兩端的銅引線段接頭構成，銅引線其中一端的銅引線段接頭與室溫段絕緣電極后端連接；

所述一級冷頭段包括一級冷頭高導無氧銅導冷塊，所述銅引線段中銅引線另一端的銅引線段接頭連接在一級冷頭高導無氧銅過渡段的一面側板上，所述高溫超導段中的高溫超導段熱端接頭連接在所述一級冷頭高導無氧銅過渡段的另一面側板上，所述的一級冷頭高導無氧銅過渡段的底部安裝有G10壓接板，所述一級冷頭高導無氧銅過渡段、G10壓接板與一級冷頭高導無氧銅導冷塊通過螺母壓接的方式進行固定；

所述高溫超導段包括條形狀的不銹鋼分流器、共中心軸設置在不銹鋼分流器上的高溫超導疊，不銹鋼分流器的軸向一端共中心軸連接有高溫超導段熱端接頭，不銹鋼分流器的軸向另一端共中心軸連接有高溫超導段冷端接頭，所述高溫超導疊的軸向兩端分別與高溫超導段熱端接頭、高溫超導段冷端接頭連接；

所述二級冷頭段包括二級冷頭高導無氧銅導冷塊，所述的二級冷頭高導無氧銅導冷塊與二級冷頭高導無氧銅過渡段通過螺母壓接，所述的二級冷頭高導無氧銅過渡段與高溫超導段冷端接頭通過螺母壓接。

進一步地，所述的一級冷頭高導無氧銅導冷塊與所述一級冷頭高導無氧銅過渡段之間從下至上依次疊置有多層第一疊片。

進一步地，所述的一級冷頭段的壓接方式是采用螺母壓接，螺孔內加設有G10套管。