CN105761871A - 一种双螺旋式高温超导磁体储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双螺旋式高温超导磁体储能装置，包括圆筒状内磁体(1)和紧密嵌套其外的圆筒状外磁体(2)，外磁体(2)与内磁体(1)上下平齐，内磁体(1)包括圆筒状内磁体内钢套(11)和同心嵌套其外的内磁体外钢套(12)，及置于内磁体外钢套(12)与内磁体内钢套(11)之间的内超导导体(14)，外磁体(2)包括圆筒状外磁体内钢套(21)和同心嵌套其外的外磁体外钢套(22)，及置于外磁体外钢套(22)与外磁体内钢套(21)之间的外超导导体(24)，外磁体内钢套(21)的内壁与内磁体外钢套(12)的外壁紧密接触。本发明能量密度大、散热性能好、加工制造容易、安装拆卸方便。

Description

一种双螺旋式高温超导磁体储能装置

技术领域

本发明属于高温超导储能设备技术领域，特别是一种能量密度大、散热性能好、加工制造容易、安装拆卸方便的双螺旋式高温超导磁体储能装置。

背景技术

超导储能系统(SMES)能为高压输电系统提供快速响应容量，提高系统稳定性、增大输电线路的极限输送功率，并可以抑制电网频率和电压的波动、改善供电品质。随着高温超导材料研究逐步走向实用化，高温超导储能(HTS-SMES)成为一个新的研究方向。

在高温超导储能系统中，高温超导储能磁体是核心部件，其设计的优劣将直接影响超导储能系统性能的发挥。按照外形的不同，储能用的高温超导磁体主要分为三类：单螺线管磁体、平行轴多螺线管磁体、环形磁体。单螺线管磁体一般用于小型磁储能装置，平行轴多螺线管磁体和环形磁体主要用于中大型储能装置。

现有技术中单螺线管磁体装置具存在能量密度小，散热性及绝缘性差缺点，但其结构简单，加工制造难度小，安装拆卸方便。而平行轴多螺线管磁体所占空间体积大，结构复杂，但其能量密度大。

因此，现有技术存在的问题是：多螺线管高温超导储能装置结构复杂，加工制造难度大，安装拆卸不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双螺旋式高温超导磁体储能装置，在保证绝缘性能、能量密度、、散热性能的同时，容易加工制造、方便安装拆卸。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种双螺旋式高温超导磁体储能装置，包括圆筒状内磁体和紧密嵌套在所述内磁体外的圆筒状外磁体，所述外磁体与内磁体上下平齐；所述内磁体包括圆筒状内磁体内钢套和同心嵌套在所述内磁体内钢套外的内磁体外钢套，所述内磁体外钢套与内磁体内钢套上、下沿平齐，还包括由内绝缘层包裹的内超导导体，所述内超导导体置于内磁体外钢套与内磁体内钢套之间，其上端设有内磁体上盖板，其下端设有内磁体下盖板，所述内磁体上盖板和内磁体下盖板将内绝缘层压实在内磁体外钢套与内磁体内钢套之间后，分别与内磁体外钢套的上、下沿平齐；所述外磁体包括圆筒状外磁体内钢套和同心嵌套在所述外磁体内钢套外的外磁体外钢套，所述外磁体外钢套与外磁体内钢套上、下沿平齐，还包括由外绝缘层包裹的外超导导体，所述外超导导体置于外磁体外钢套与外磁体内钢套之间，其上端设有外磁体上盖板，其下端设有外磁体下盖板，所述外磁体上盖板和外磁体下盖板将外绝缘层压实在外磁体外钢套与外磁体内钢套之间后，分别与外磁体外钢套的上、下沿平齐；所述外磁体内钢套与内磁体外钢套的上、下沿平齐，外磁体内钢套的内壁与内磁体外钢套的外壁紧密接触。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、加工制造容易、安装拆卸方便：两磁体结构及截面尺寸相同，有利于磁体的模块化设计、安装及拆卸；

2、能量密度大、散热性能好：内外两个磁体的分开安装有利于散热，降低磁体工作整体温度，提高超导磁体的导电能力，能量密度大；

3、绝缘性能有保证：超导体与内外钢套及上下盖板间填充有绝缘层，有利于防止超导体的漏电电流进入钢套及盖板。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明双螺旋式高温超导磁体储能装置的结构示意图。

图中，内磁体1，内磁体内钢套11，内磁体外钢套12，内绝缘层13，内超导导体14，内磁体上盖板15，内磁体下盖板16，

外磁体2，外磁体内钢套21，外磁体外钢套22，外绝缘层23，外超导导体24，外磁体上盖板25，外磁体下盖板26。

具体实施方式

如图1所示，本发明双螺旋式高温超导磁体储能装置，包括圆筒状内磁体1和紧密嵌套在所述内磁体1外的圆筒状外磁体2，所述外磁体2与内磁体1上下平齐；

所述内磁体1包括圆筒状内磁体内钢套11和同心嵌套在所述内磁体内钢套11外的内磁体外钢套12，所述内磁体外钢套12与内磁体内钢套11上、下沿平齐，还包括由内绝缘层13包裹的内超导导体14，所述内超导导体14置于内磁体外钢套12与内磁体内钢套11之间，其上端设有内磁体上盖板15，其下端设有内磁体下盖板16，所述内磁体上盖板15和内磁体下盖板16将内绝缘层13压实在内磁体外钢套12与内磁体内钢套11之间后，分别与内磁体外钢套12的上、下沿平齐；

所述外磁体2包括圆筒状外磁体内钢套21和同心嵌套在所述外磁体内钢套21外的外磁体外钢套22，所述外磁体外钢套22与外磁体内钢套21上、下沿平齐，还包括由外绝缘层23包裹的外超导导体24，所述外超导导体24置于外磁体外钢套22与外磁体内钢套21之间，其上端设有外磁体上盖板25，其下端设有外磁体下盖板26，所述外磁体上盖板25和外磁体下盖板26将外绝缘层23压实在外磁体外钢套22与外磁体内钢套11之间后，分别与外磁体外钢套22的上、下沿平齐；

所述外磁体内钢套21与内磁体外钢套12的上、下沿平齐，外磁体内钢套21的内壁与内磁体外钢套12的外壁紧密接触。

所述外超导导体24和内超导导体14均由多根高温超导带材并联而成单螺旋式磁体。

所述外超导导体24与内超导导体14的高温超导带材的材质相同，横截面尺寸相同。

所述高温超导带材为银基Bi-2223。

所述内磁体内钢套11与内磁体外钢套12的壁面厚度相同，外磁体内钢套21与内磁体外钢套22的壁面厚度相同。

所述内磁体外钢套12与外磁体内钢套21的壁面厚度相同。

所述内磁体上盖板15与内磁体下盖板16厚度相同，外磁体上盖板25与外磁体下盖板26厚度相同。

所述内磁体上盖板15与外磁体上盖板25厚度相同。

本发明可按下述步骤安装使用：

1.将钢质盖板放在两个钢套的下方，盖板底面与钢套底面平齐；

2.将高温超导带材并联后嵌套在两钢套间构成一个单螺旋式磁体，同时在超导体间均匀地添加绝缘材料；

3.在磁体上部采用一个钢质盖板将磁体及绝缘材料压实，形成一个内磁体；

4.采用上述同样的方法形成一个外磁体；

5.将内磁体和外磁体进行串联，构成一个新型双螺旋式高温超导磁体，将其用夹紧装置夹紧放入低温冷却装置，通电后即可进行储能。

Claims (8)

1.一种双螺旋式高温超导磁体储能装置，其特征在于：包括圆筒状内磁体(1)和紧密嵌套在所述内磁体(1)外的圆筒状外磁体(2)，所述外磁体(2)与内磁体(1)上下平齐；

所述内磁体(1)包括圆筒状内磁体内钢套(11)和同心嵌套在所述内磁体内钢套(11)外的内磁体外钢套(12)，所述内磁体外钢套(12)与内磁体内钢套(11)上、下沿平齐，还包括由内绝缘层(13)包裹的内超导导体(14)，所述内超导导体(14)置于内磁体外钢套(12)与内磁体内钢套(11)之间，其上端设有内磁体上盖板(15)，其下端设有内磁体下盖板(16)，所述内磁体上盖板(15)和内磁体下盖板(16)将内绝缘层(13)压实在内磁体外钢套(12)与内磁体内钢套(11)之间后，分别与内磁体外钢套(12)的上、下沿平齐；

所述外磁体(2)包括圆筒状外磁体内钢套(21)和同心嵌套在所述外磁体内钢套(21)外的外磁体外钢套(22)，所述外磁体外钢套(22)与外磁体内钢套(21)上、下沿平齐，还包括由外绝缘层(23)包裹的外超导导体(24)，所述外超导导体(24)置于外磁体外钢套(22)与外磁体内钢套(21)之间，其上端设有外磁体上盖板(25)，其下端设有外磁体下盖板(26)，所述外磁体上盖板(25)和外磁体下盖板(26)将外绝缘层(23)压实在外磁体外钢套(22)与外磁体内钢套(11)之间后，分别与外磁体外钢套(22)的上、下沿平齐；

所述外磁体内钢套(21)与内磁体外钢套(12)的上、下沿平齐，外磁体内钢套(21)的内壁与内磁体外钢套(12)的外壁紧密接触。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述外超导导体(24)和内超导导体(14)均由多根高温超导带材并联而成单螺旋式磁体。

3.根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于：所述外超导导体(24)与内超导导体(14)的高温超导带材的材质相同，横截面尺寸相同。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于：所述高温超导带材为银基Bi-2223。

5.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述内磁体内钢套(11)与内磁体外钢套(12)的壁面厚度相同，外磁体内钢套(21)与内磁体外钢套(22)的壁面厚度相同。

6.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于：所述内磁体外钢套(12)与外磁体内钢套(21)的壁面厚度相同。

7.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述内磁体上盖板(15)与内磁体下盖板(16)厚度相同，外磁体上盖板(25)与外磁体下盖板(26)厚度相同。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于：所述内磁体上盖板(15)与外磁体上盖板(25)厚度相同。