CN104319058A - 一种超导接头冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种超导接头冷却装置，包括超导接头(1)、电绝缘套(2)、热沉座(3)、氮化铝粉导热胶(4)和热沉盖(5)。电绝缘套缠绕在超导接头(1)外部。热沉座(3)上表面中间开有凹槽(3a)，缠绕有电绝缘套(2)的超导接头(1)放入热沉座(3)的凹槽(3a)内，凹槽(3a)内填充有足量氮化铝粉导热胶(4)。热沉盖(5)通过螺钉压在热沉座(3)上表面，使得多余的氮化铝粉导热胶(4)从热沉盖(5)与热沉座(3)之间的缝隙溢出，并将超导接头(1)与热沉座(3)之间的间隙填满。待氮化铝粉导热胶(4)完全干透后通过螺钉将热沉盖(5)与热沉座(3)直接或间接与制冷机冷头固定为一体。

Description

一种超导接头冷却装置

技术领域

本发明涉及一种超导接头冷却装置，特别涉及一种制冷机冷却超导磁体的接头冷却装置。

背景技术

目前广泛采用NbTi/Cu(铌钛/铜)超导线来绕制超导磁体，由于超导线长度有限及磁体绕制工艺等因素，往往需要通过超导接头来连接超导线以满足超导磁体绕制长度要求。NbTi/Cu超导线接头的一种通常做法是将待连接的超导线插入配套的NbTi/Cu管内，然后在室温下采用冷压焊成形工艺使待连接的超导线焊接在一起形成超导接头。

高质量的超导接头是实现高稳定磁场的内在要求，超导接头正常工作时需要保持在低温状态，同时为减小超导磁体工作过程中超导接头发热影响，需要提供充足冷量来满足超导接头的工作要求。

对制冷机冷却的超导磁体，超导接头和超导磁体一起由制冷机通过传导方式冷却。因超导磁体通电需保证与外界有良好电绝缘，以及安装时的防护需要，通常在超导接头外包裹足够厚的电绝缘层，因电绝缘材料的热导率非常低，对超导接头的传导冷却产生了较大热阻，容易使得超导接头冷却不充分，特别是在励磁过程中，容易使热量积聚温度升高，造成超导磁体失超隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种超导接头冷却装置。

本发明通过下述技术方案予以实现。

本发明超导接头冷却装置包括超导接头，其特征在于还包括电绝缘套、热沉座、氮化铝粉导热胶和热沉盖。

所述的超导接头为扁平状，包括超导丝和NbTi/Cu管。超导丝插入NbTi/Cu管内，采用冷压焊成形工艺制作，使得NbTi/Cu管成为扁平状。

所述的电绝缘套由紧密缠绕在超导接头的NbTi/Cu管外部的电绝缘膜制成。电绝缘套所用电绝缘膜宽度为3mm-4mm，电绝缘套缠绕厚度为0.5mm-1mm。电绝缘套个数为2个，2个电绝缘套分别布置在超导接头的NbTi/Cu管两端。

所述的热沉座为矩形块状结构，热沉座的上表面中间开有凹槽，该凹槽两边布置有螺钉孔。所述凹槽用于接纳缠绕有电绝缘套的超导接头，凹槽深度应足够，以使缠绕有电绝缘套的超导接头放入凹槽后，超导接头的电绝缘套上表面与热沉座上表面的距离保持2mm-3mm。所述的热沉座的材质为纯铜或纯铝。

所述的热沉盖为矩形块状结构，材质为纯铜或纯铝。所述的热沉盖上开有螺钉孔，螺钉孔的数量与所述的热沉座上螺钉孔的数量相等，螺钉孔的位置与所述的热沉座上螺钉孔的位置相对应。

所述的氮化铝粉导热胶是导热不导电的材料，由低温环氧胶与氮化粉混合而成，适用的低温环氧胶是商品名为“DW-3”的环氧胶。氮化铝粉的最大体积含量取大值。

本发明超导接头冷却装置安装方法如下：将已缠绕电绝缘套的超导接头放入所述热沉座凹槽内，然后在热沉座凹槽内填充足量氮化铝粉导热胶，通过螺钉将热沉盖压在热沉座上，使得多余的氮化铝粉导热胶从热沉盖与热沉座之间的缝隙溢出，并将超导接头与热沉座之间的间隙填满，待氮化铝粉导热胶完全干透后通过螺钉将热沉盖与热沉座直接或间接与制冷机冷头固定为一体，至此，超导接头冷却装置安装完成。

由于超导接头电绝缘套厚度值小，且包覆超导接头的面积小，可有效减小超导接头与热沉座之间的传热热阻。此外，氮化铝粉导热胶使得超导接头与热沉座、热沉盖形成一体，而氮化铝粉导热胶的热导率大大超过通用的电绝缘材料，因此超导接头更易被冷却，即使励磁条件下产生的热量也可以迅速被制冷机带走。

附图说明

图1超导接头结构示意图，图中：1超导接头、1a超导丝、1b NbTi/Cu管；

图2电绝缘套分布位置示意图，图中：2电绝缘套；

图3热沉座结构示意图，图中：3热沉座、3a凹槽；

图4超导接头与热沉座安装示意图，图中：4氮化铝粉导热胶；

图5超导接头冷却装置结构示意图，图中：5热沉盖。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明超导接头冷却装置包括超导接头1，电绝缘套2、热沉座3、氮化铝粉导热胶4和热沉盖5。所述的超导接头1包括超导丝1a和NbTi/Cu管1b。

如图1所示，超导接头1为扁平状，包括超导丝1a和NbTi/Cu管1b。超导丝1a插入NbTi/Cu管1b，采用冷压焊成形工艺制作，成形后的NbTi/Cu管1b为扁平状。

如图2所示，电绝缘套2由通用的电绝缘膜紧密缠绕在超导接头1的扁平状NbTi/Cu管1b外部制作而成。电绝缘套2所用电绝缘膜宽度为3mm-4mm，电绝缘套2缠绕厚度为0.5mm-1mm。电绝缘套2个数为2个，2个电绝缘套分别布置在超导接头的扁平状NbTi/Cu管1b的两端。

如图3所示，热沉座3为矩形块状结构，热沉座3的上表面中间开有凹槽3a，凹槽3a两边布置有螺钉孔。所述凹槽3a用于接纳缠绕有电绝缘套2的超导接头1，凹槽3a深度应足够，以使缠绕电绝缘套2的超导接头1放入凹槽3a后，电绝缘套2的上表面与热沉座3的上表面之间的距离保持2mm-3mm。所述的热沉座3的材质为纯铜或纯铝。

如图4所示，缠绕有电绝缘套2的超导接头1放入所述热沉座3的凹槽3a内，凹槽3a内填充有足量氮化铝粉导热胶4。所述的氮化铝粉导热胶4是导热不导电的材料，由低温环氧胶与氮化粉混合而成，所述的低温环氧胶可以是商品名为“DW-3”的环氧胶。氮化铝粉的最大体积含量取大值。

如图5所示，热沉盖5为矩形块状结构，其材质为纯铜或纯铝。热沉盖5上开有螺钉孔，螺钉孔的数量与所述的热沉座3上的螺钉孔的数量相同，螺钉孔的位置与所述的热沉座3上的螺钉孔的位置相对应。

通过螺钉将热沉盖5压在热沉座3上，使得多余的氮化铝粉导热胶4从热沉盖5与热沉座3之间的缝隙溢出，并填满超导接头1与热沉座3之间的间隙。待氮化铝粉导热胶4完全干透后，通过螺钉将热沉盖5与热沉座3直接或间接与制冷机冷头固定为一体，至此，超导接头冷却装置安装完成。

Claims (8)

1.一种超导接头冷却装置，包括超导接头(1)，其特征在于：还包括电绝缘套(2)、热沉座(3)、氮化铝粉导热胶(4)和热沉盖(5)；所述的超导接头(1)包括超导丝(1a)和NbTi/Cu管(1b)，超导丝(1a)插入NbTi/Cu管内(1b)；所述的电绝缘套(2)由缠绕在NbTi/Cu管(1b)外部的电绝缘膜制成；所述的热沉座(3)为矩形块状结构，热沉座(3)的上表面中间开有凹槽(3a)，凹槽(3a)的两边布置有螺钉孔；缠绕有电绝缘套(2)的超导接头(1)放入热沉座(3)的凹槽(3a)内，在凹槽(3a)内填充有氮化铝粉导热胶(4)；所述的热沉盖(5)为矩形块状结构，通过螺钉压在热沉座(3)上表面，使得多余的氮化铝粉导热胶(4)从热沉盖(5)与热沉座(3)之间的缝隙溢出，并填满超导接头(1)与热沉座(3)之间的间隙；通过螺钉将热沉盖(5)与热沉座(3)与制冷机冷头固定为一体。

2.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述的超导接头(1)采用冷压焊成形工艺制作，成形后的NbTi/Cu管(1b)为扁平状。

3.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述的电绝缘套(2)所用电绝缘膜宽度为3mm-4mm，电绝缘套(2)缠绕厚度为0.5mm-1mm。

4.按照权利要求1或3所述的超导接头冷却装置，其特征在于：2个所述的电绝缘套(2)分别布置在NbTi/Cu管(1b)的两端。

5.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述热沉座(3)和热沉盖(5)的材质为纯铜或纯铝。

6.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述的凹槽(3a)的深度应足以使缠绕有电绝缘套(2)的超导接头(1)放入凹槽(3a)后，电绝缘套(2)的上表面与热沉座(3)的上表面之间的距离为2mm-3mm。

7.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述的氮化铝粉导热胶(4)由低温环氧胶与氮化铝粉混合而成，氮化铝粉的最大体积含量取大值，所述的低温环氧胶为DW-3环氧胶。

8.按照权利要求1所述的超导接头冷却装置，其特征在于：所述热沉盖(5)上开有螺钉孔，该螺钉孔的数量与所述的热沉座(3)上的螺钉孔的数量相等，螺钉孔的位置与所述的热沉座(3)上的螺钉孔的位置相对应。