CN101752050A - 高温超导线圈的磁场屏蔽装置 - Google Patents

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李立毅
杨松
曹继伟
韩正男
刘丽丽
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Abstract

高温超导线圈的磁场屏蔽装置，涉及一种高温超导线圈的磁场屏蔽装置，解决了高温超导电机中作为电枢绕组的高温超导线圈的载流能力受到外加垂直磁场限制的问题。它包括低温恒温器和真空容器，高温超导线圈固定在低温恒温器内，低温恒温器固定在真空容器内，低温恒温器内通入液氮，它还包括第一导磁片和第二导磁片，第一导磁片与第二导磁片分别固定在高温超导线圈轴向的上方和下方，第一导磁片的宽度和第二导磁片的宽度均为高温超导线圈厚度的1.1~1.5倍。本发明所述的装置能够将高温超导线圈表面的垂直磁场减小到原来的50%以下，用于屏蔽线圈表面的垂直磁场。

Description

高温超导线圈的磁场屏蔽装置
技术领域
本发明涉及一种高温超导线圈的磁场屏蔽装置，具体涉及一种在全高温超导电机定子电枢绕组中使用的带有铁磁屏蔽套的高温超导线圈护套。
背景技术
随着高温超导线材技术的发展，超导电力技术为经济的发展和社会的进步带来了极为深远的影响。高温全超导同步电动机以其能量密度高、单机极限容量大、效率高、尺寸小、重量轻的优点被广泛地应用于船舶电力推进系统、电力机车牵引系统等领域之中。尤其，当电枢绕组采用高温超导线圈时，电机在运行过程中具有损耗低，可以在低压的条件下输出大电流的特点，采用高温超导线圈作为电枢绕组能够减小电机体积，增加电机功率密度。
但是，高温超导电机中作为电枢绕组的高温超导线圈的载流能力，受到外加垂直磁场的限制，当外加垂直场的磁场密度增大时，线圈的载流能力呈指数甚至以更快的速度下降；并且，外加垂直磁场密度变大也会导致电机高温超导线圈的交流损耗增加，加重高温超导电机的制冷负担。
发明内容
本发明解决了高温超导电机中作为电枢绕组的高温超导线圈的载流能力受到外加垂直磁场限制的问题，提出一种高温超导线圈的磁场屏蔽装置。
本发明是通过下述方案予以实现的：高温超导线圈的磁场屏蔽装置，它包括低温恒温器和真空容器，高温超导线圈固定在低温恒温器内，低温恒温器固定在真空容器内，低温恒温器内通入液氮，它还包括第一导磁片和第二导磁片，第一导磁片固定在高温超导线圈轴向的上方，第二导磁片固定在高温超导线圈轴向的下方，第一导磁片的宽度和第二导磁片的宽度均为高温超导线圈厚度的1.1~1.5倍。
本发明在高温超导线圈的外层放置一种薄壁多种材料焊接而成的护套，在高温超导线圈轴向的上方设置有第一导磁片，在高温超导线圈轴向下方设置有第二导磁片，本发明中由于导磁片良好的导磁性能和高温超导线圈的迈纳斯效应，采用此种方式能够将高温超导线圈表面的垂直磁场分布减小到原来的50%以下，降低高温超导线圈在承受外加交变磁场作用时所受的垂直磁场分量，以此来保证高温超导线圈中的临界电流，进而拓展了高温超导线圈的使用范围，可以大规模地应用于超导传输线、超导电机电枢绕组和超导电机励磁绕组等领域，具有结构简单、实用性强等优势。
附图说明
图1为高温超导线圈的磁场屏蔽装置的结构图；图2为图1的A-A剖视图；图3为具体实施方式三的剖视图；图4为具体实施方式四的剖视图；图5为未设置导磁片前高温超导线圈的磁场密度仿真示意图；图6为导磁片与高温超导线圈间距为1mm时垂直场与平行场磁场密度的仿真示意图，其中，带“△”为垂直场磁场密度的仿真示意曲线，带“○”为平行场磁场密度的仿真示意曲线；图7为导磁片与高温超导线圈间距为8mm时垂直场与平行场磁场密度的仿真示意图，其中，带“△”为垂直场磁场密度的仿真示意曲线，带“○”为平行场磁场密度的仿真示意曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1、图2、图5、图6和图7具体说明本实施方式。高温超导线圈的磁场屏蔽装置，它包括低温恒温器4和真空容器5，高温超导线圈1固定在低温恒温器4内，低温恒温器4固定在真空容器5内，低温恒温器4内通入液氮，它还包括第一导磁片2和第二导磁片3，第一导磁片2固定在高温超导线圈1轴向的上方，第二导磁片3固定在高温超导线圈1轴向的下方，第一导磁片2的宽度B和第二导磁片3的宽度b均为高温超导线圈1厚度H的1.1~1.5倍。
本发明在高温超导线圈1的外层放置一种薄壁、多种材料焊接而成的护套，在高温超导线圈1轴向的上方设置有第一导磁片2，在高温超导线圈轴向的下方设置有第二导磁片3，本发明中由于导磁片良好的导磁性能和高温超导线圈1的迈纳斯效应，采用此种方式能够将高温超导线圈1表面的垂直磁场分布减小到原来的50%以下，降低高温超导线圈在承受外加交变磁场作用时所受的垂直磁场分量，以此来保证高温超导线圈1中的临界电流，进而拓展了高温超导线圈的使用范围，可以大规模地应用于超导传输线、超导电机电枢绕组和超导电机励磁绕组等领域，具有结构简单、实用性强等优势。
第一导磁片2与第二导磁片3关于高温超导线圈1的径向是对称的，第一导磁片2的宽度B和第二导磁片3的宽度b均关于高温超导线圈1厚度H的中心轴轴向对称。
本实施方式中低温恒温器4内通入液氮，起到冷却高温超导线圈1并使之达到超导状态的作用。低温恒温器4包含在真空容器5内，低温恒温器4与真空容器5之间为真空区域，并在真空区域内填充真空隔热材料，使其具有隔温功能，保持低温恒温器4内的温度在66K~77K之间。
图5是在磁场屏蔽装置中未设置导磁片时，随高温超导线圈1的轴向的距离的增加，磁场密度的变化的仿真示意图。
在图6中，第一导磁片2、第二导磁片3分别与高温超导线圈1的间距为1mm，即第一导磁片2、第二导磁片3可视为通过胶粘的方式直接固定在高温超导线圈1在轴向方向的两端。
在图7中，第一导磁片2、第二导磁片3分别与高温超导线圈1的间距为8mm，即第一导磁片2、第二导磁片3此时距离高温超导线圈1有一定的距离，为方便固定，可将第一导磁片2和第二导磁片3固定在低温恒温器4的壳体上。
对比图6、图7，可以看出在其他条件相同的情况下，导磁片距离高温超导线圈1的越近，磁场屏蔽效果越好。导磁片与高温超导线圈1之间的距离从8mm下降到1mm时，垂直磁场的磁场密度至少下降0.05T。
具体实施方式二：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于第一导磁片2固定在高温超导线圈1的上端，第二导磁片3固定在高温超导线圈1的下端。
具体实施方式三：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于第一导磁片2固定在低温恒温器4壳体上方的内表面上，第二导磁片3固定在低温恒温器4壳体下方的内表面上。
本实施方式与实施方式二相比较，第一导磁片2的厚度B和第二导磁片3的厚度b可以增加50%以上，导磁片的厚度越厚，高温超导线圈1表面的垂直磁场分布越小，因此，本实施方式所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置在高温超导线圈1轴向的屏蔽效果比具体实施方式二所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置高温超导线圈轴向的屏蔽效果要好，其减小高温超导线圈1表面垂直场分布的效果更为良好。适用于小流量液氮制冷系统。
具体实施方式四：下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于第一导磁片（2）固定在低温恒温器（4）壳体上方的外表面上，第二导磁片（3）固定在低温恒温器（4）壳体下方的外表面上。
本实施方式所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，由于第一导磁片2和第二导磁片3均固定在低温恒温器4的壳体的外表面上，即设置于真空层内，则在第一导磁片2和第二导磁片3中由于涡流损耗而生成的热量，无须通过液氮进行冷却降温，减轻了整个系统的热负荷。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三或四的不同之处在于，所述的第一导磁片2和第二导磁片3的材质均采用10号钢、电工纯铁或硅钢片。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二的不同之处在于，所述的第一导磁片2的厚度B和第二导磁片3的厚度b均在3~5mm范围内。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三或具体实施方式四的不同之处在于，所述的第一导磁片2的厚度B和第二导磁片3的厚度b均在4.5~7.5mm范围内。

Claims (7)

1.高温超导线圈的磁场屏蔽装置，它包括低温恒温器（4）和真空容器（5），高温超导线圈（1）固定在低温恒温器（4）内，低温恒温器（4）固定在真空容器（5）内，低温恒温器（4）内通入液氮，其特征是：它还包括第一导磁片（2）和第二导磁片（3），第一导磁片（2）固定在高温超导线圈（1）轴向的上方，第二导磁片（3）固定在高温超导线圈（1）轴向的下方，第一导磁片（2）的宽度（B）和第二导磁片（3）的宽度（b）均为高温超导线圈（1）厚度（H）的1.1~1.5倍。
2.根据权利要求1所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）固定在高温超导线圈（1）的上端，第二导磁片（3）固定在高温超导线圈（1）的下端。
3.根据权利要求1所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）固定在低温恒温器（4）壳体上方的内表面上，第二导磁片（3）固定在低温恒温器（4）壳体下方的内表面上。
4.根据权利要求1所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）固定在低温恒温器（4）壳体上方的外表面上，第二导磁片（3）固定在低温恒温器（4）壳体下方的外表面上。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）和第二导磁片（3）的材质均采用10号钢、电工纯铁或硅钢片。
6.根据权利要求2所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）的厚度（B）和第二导磁片（3）的厚度（b）均在3~5mm范围内。
7.根据权利要求3或4所述的高温超导线圈的磁场屏蔽装置，其特征在于所述的第一导磁片（2）的厚度（B）和第二导磁片（3）的厚度（b）均在4.5~7.5mm范围内。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102997037A (zh) * 2011-09-19 2013-03-27 北京云电英纳超导电缆有限公司 具有磁屏蔽或电磁屏蔽的杜瓦
CN103795224A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 江苏大学 一种超导隔磁式调磁装置
CN106341975A (zh) * 2016-09-14 2017-01-18 北京航空航天大学 基于高温超导线圈的混合磁屏蔽装置
CN111934489A (zh) * 2020-07-07 2020-11-13 华中科技大学 一种用于降低交流损耗的超导低温恒温器
CN115087342A (zh) * 2022-07-25 2022-09-20 之江实验室 一种双层真空超导磁屏蔽系统及原子磁强计

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005117036A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Siemens Magnet Technology Ltd Electrically conductive shield for refrigerator
WO2005116516A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Siemens Magnet Technology Ltd Refrigerator interface for cryostat
CN1892931A (zh) * 2005-06-30 2007-01-10 株式会社日立制作所 Mri用超导磁铁
CN101213468A (zh) * 2005-06-28 2008-07-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于磁共振成像的铁磁屏蔽罩
CN101226809A (zh) * 2006-11-20 2008-07-23 株式会社日立制作所 超导磁铁装置及磁共振摄像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005117036A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Siemens Magnet Technology Ltd Electrically conductive shield for refrigerator
WO2005116516A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Siemens Magnet Technology Ltd Refrigerator interface for cryostat
CN101213468A (zh) * 2005-06-28 2008-07-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于磁共振成像的铁磁屏蔽罩
CN1892931A (zh) * 2005-06-30 2007-01-10 株式会社日立制作所 Mri用超导磁铁
CN101226809A (zh) * 2006-11-20 2008-07-23 株式会社日立制作所 超导磁铁装置及磁共振摄像装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102997037A (zh) * 2011-09-19 2013-03-27 北京云电英纳超导电缆有限公司 具有磁屏蔽或电磁屏蔽的杜瓦
CN102997037B (zh) * 2011-09-19 2014-12-31 北京云电英纳超导电缆有限公司 具有磁屏蔽或电磁屏蔽的杜瓦
CN103795224A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 江苏大学 一种超导隔磁式调磁装置
CN103795224B (zh) * 2014-01-21 2017-01-11 江苏大学 一种超导隔磁式调磁装置
CN106341975A (zh) * 2016-09-14 2017-01-18 北京航空航天大学 基于高温超导线圈的混合磁屏蔽装置
CN111934489A (zh) * 2020-07-07 2020-11-13 华中科技大学 一种用于降低交流损耗的超导低温恒温器
CN115087342A (zh) * 2022-07-25 2022-09-20 之江实验室 一种双层真空超导磁屏蔽系统及原子磁强计
CN115087342B (zh) * 2022-07-25 2022-11-15 之江实验室 一种双层真空超导磁屏蔽系统及原子磁强计

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