CN108573789A - 一种高温超导电流引线的固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温超导电流引线的固定装置，其包括上端导体、金属导冷板、环氧固定支撑组件、高温超导电流引线及下端导体；环氧固定支撑组件为U型结构，该环氧固定支撑组件的两个U型开口端匹配连接于金属导冷板的底端；上端导体匹配固定于金属导冷板上，下端导体匹配固定于环氧固定支撑组件的底端侧面；高温超导电流引线的上端与上端导体的底端匹配固定连接，该高温超导电流引线的下端与下端导体的顶端匹配固定连接。本发明在保证高温超导带材在77K温区以下能实现超导态工作的前提下，能有效强化高温超导电流引线的整体结构强度，降低了使用高温超导电流引线的设备在生产、运输、安装环节造成设备损坏及设备整体返修的风险。
Description
技术领域
本发明属于超导设备的技术领域，尤其涉及一种高温超导电流引线的固定装置。
背景技术
目前，超导磁体领域已广泛使用了高温超导(也即HTS)电流引线技术，以达到超导磁体励磁和退磁时的零液氦消耗目的或减小超导磁体励磁和退磁时的4.2K热负荷。其原理是：高温超导材料在载流时具有较高的临界温度(77K及以上)，当其工作在50K温区以下时，处于超导态，载有电流时不会产生焦耳热，从而实现励磁和退磁时的零液氦消耗或减小超导磁体励磁和退磁时的4.2K热负荷。但是，目前的相关高温超导电流引线装置，由于其结构设计不能承受较大的应力冲击及热应力变形，或者在能保证承受较大应力的情况下，不能将高温超导电流引线的4.2K漏热降低到较低水平。且一旦因受力能力不足而造成损坏时，整个超导磁体要拆机返工，返工成本高昂。故在实际使用时会有各方面的性能隐患和顾虑。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种整体结构强度高且整体4.2K漏热降到较低水平的高温超导电流引线的固定装置。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种高温超导电流引线的固定装置，其包括上端导体、金属导冷板、环氧固定支撑组件、高温超导电流引线及下端导体；环氧固定支撑组件为U型结构，该环氧固定支撑组件的两个U型开口端匹配连接于金属导冷板的底端；上端导体匹配固定于金属导冷板上，下端导体匹配固定于环氧固定支撑组件的底端侧面；高温超导电流引线的上端与上端导体的底端匹配固定连接，该高温超导电流引线的下端与下端导体的顶端匹配固定连接。
其中，高温超导电流引线包括高温超导带材及金属支撑，该金属支撑的侧面开售有与高温超导带材相匹配的安装槽，高温超导带材匹配固定安装于安装槽内。
其中，上端导体的底端开设有与高温超导电流引线的上端相匹配的上固定槽，下端导体的顶端开设有与高温超导电流引线的下端相匹配的下固定槽；高温超导电流引线的上端套接固定于上端导体的上固定槽内，该高温超导电流引线的下端套接固定于下端导体的下固定槽内。
其中，高温超导电流引线的上端通过氩弧焊固定套接于上端导体的上固定槽内，该高温超导电流引线的下端也通过氩弧焊固定套接于下端导体的下固定槽内；高温超导带材通过锡焊固定安装于金属支撑的安装槽内。
其中，高温超导电流引线的长度大于150mm，该高温超导电流引线的横截面积不大于100mm2。
其中，金属支撑是由在50K温区热导率低于铝的金属材料制成的。
其中，上端导体的中段设置有螺纹段，该上端导体从金属导冷板的顶面插入后在其底面通过螺母与螺纹段之间的螺纹连接来实现在金属导冷板上的固定。
其中，下端导体通过卡箍固定于环氧固定支撑组件的底端侧面。
其中，环氧固定支撑组件的两个U型开口端设置有安装孔，金属导冷板上设置有与安装孔相匹配的通孔；环氧固定支撑组件与金属导冷板之间通过插销或螺栓匹配固定于通孔及安装孔内来实现固定连接。
其中，上端导体及下端导体两者是由铜材料制成的；金属冷导板为50K铜导冷板。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明在保证高温超导电流引线的有效功能不损耗的情况下，强化了高温超导电流引线的整体结构强度，降低了使用高温超导电流引线的设备在生产、运输、安装环节因高温超导电流引线强度不够而造成设备损坏及设备整体返修的风险。同时，将本产品的整体4.2K漏热降到较低水平以满足超导磁体4.2K低温系统要求。
附图说明
图1是本发明高温超导电流引线的固定装置的结构示意图。
图2是本发明高温超导电流引线与上端导体及下端导体之间的结构示意图。
图3是本发明环氧固定支撑组件的结构示意图。
附图标记说明：1、上端导体；2、金属导冷板；3、环氧固定支撑组件；4、高温超导电流引线；5、下端导体；6、螺母；7、卡箍；11、上固定槽；12、螺纹段；21、通孔；31、安装孔；32、；41、高温超导带材；42、金属支撑；51、下固定槽；421、安装槽；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
图1是本发明高温超导电流引线的固定装置的结构示意图，主要体现了本高温超导电流引线的固定装置是由上端导体1、金属导冷板2、环氧固定支撑组件3、高温超导电流引线4及下端导体5组成的，及其它们之间的连接关系。图2是本发明高温超导电流引线与上端导体及下端导体之间的结构示意图，重点反映了高温超导电流引线4与上端导体1及下端导体5之间的连接结构，及高温超导电流引线4的结构组成；图3是本发明环氧固定支撑组件的结构示意图。
本发明高温超导电流引线的固定装置的结构如图1所示，该高温超导电流引线的固定装置包括上端导体1、金属导冷板2、环氧固定支撑组件3、高温超导电流引线4及下端导体5；环氧固定支撑组件3为U型结构，该环氧固定支撑组件3的两个U型开口端匹配连接于金属导冷板2的底端；上端导体1匹配固定于金属导冷板2上，下端导体5匹配固定于环氧固定支撑组件3的底端侧面；高温超导电流引线4的上端与上端导体1的底端匹配固定连接，该高温超导电流引线4的下端与下端导体5的顶端匹配固定连接。
如图1及图2所示，本实施例中，高温超导电流引线4包括高温超导带材41及金属支撑42，该金属支撑42的侧面开售有与高温超导带材41相匹配的安装槽421，高温超导带材41匹配固定安装于安装槽421内。本发明采用上述结构，可以有效增强高温超导带材的整体结构强度。其中，安装槽421在金属支撑42的两侧对称开设。
如图1及图2所示，本实施例中，上端导体1的底端开设有与高温超导电流引线4的上端相匹配的上固定槽11，下端导体5的顶端开设有与高温超导电流引线4的下端相匹配的下固定槽51；高温超导电流引线4的上端套接固定于上端导体1的上固定槽11内，该高温超导电流引线4的下端套接固定于下端导体5的下固定槽51内。本发明采用上述结构，既结构简单，又不容易脱离。
本实施例中，高温超导电流引线4的上端通过氩弧焊固定套接于上端导体1的上固定槽11内，该高温超导电流引线4的下端也通过氩弧焊固定套接于下端导体5的下固定槽51内；高温超导带材41通过锡焊固定安装于金属支撑42的安装槽421内。本发明采用上述连接方式，既连接牢固，又保证本产品的性能。
本实施例中，高温超导电流引线4的长度大于150mm，该高温超导电流引线4的横截面积不大于100mm2，从而通过优化高温超导电流引线的长度与截面积的比值，可以将高温超导电流引线固定装置的4.2K漏热降到较低水平，以满足实际超导磁体低温设计所需。
本实施例中，金属支撑42是由在50K温区热导率低于铝的金属材料制成的。其中，金属支撑42可以由不锈钢材料制成，经济实用。
如图1所示，本实施例中，上端导体1的中段设置有螺纹段12，该上端导体1从金属导冷板2的顶面插入后在其底面通过螺母6与螺纹段12之间的螺纹连接来实现在金属导冷板2上的固定，既结构简单，又连接牢固。
如图1所示，本实施例中，下端导体5通过卡箍7固定于环氧固定支撑组件3的底端侧面。其中，卡箍7由不锈钢材料制成。
如图1及图3所示，本实施例中，环氧固定支撑组件3的两个U型开口端设置有安装孔31，金属导冷板2上设置有与安装孔31相匹配的通孔21；环氧固定支撑组件3与金属导冷板2之间通过插销或螺栓匹配固定于通孔21及安装孔31内来实现固定连接。其中，环氧固定支撑组件3的上还开设有对称分布的孔洞32，从而减少环氧的平均截面积。
本实施例中，上端导体1及下端导体5两者是由铜材料制成的；金属冷导板5为50K铜导冷板。
本发明采用上述结构，在保证高温超导电流引线的有效功能不损耗的情况下，强化了高温超导电流引线的整体结构强度，降低了使用高温超导电流引线的设备在生产、运输、安装环节因高温超导电流引线强度不够而造成设备损坏及设备整体返修的风险。同时，将本产品的整体4.2K漏热降到较低水平以满足超导磁体4.2K低温系统要求。
本产品在实际使用时，将整个高温超导电流引线的固定装置的50K铜导冷板通过热链接与超导磁体的50K区域相连接，保证了高温超导带材始终工作在临界温度77K以下的温区，实现高温超导带材的超导性。同时，由于金属支撑及环氧固定支撑组件的作用，使得整个固定装置整体受力能力强化，起到了对高温超导带材的充分保护。由于本产品中增加了金属部件-金属支撑以及环氧固定支撑组件，会增加整个超导磁体系统的4.2K热负荷，通过优化金属支撑的长度与截面积的比值以及环氧固定支撑组件长度与截面积的比值，可以将高温超导电流引线固定装置的4.2K漏热降到较低水平，以满足实际超导磁体低温设计所需。
以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述高温超导电流引线的固定装置包括上端导体(1)、金属导冷板(2)、环氧固定支撑组件(3)、高温超导电流引线(4)及下端导体(5)；所述环氧固定支撑组件(3)为U型结构，该环氧固定支撑组件(3)的两个U型开口端匹配连接于金属导冷板(2)的底端；所述上端导体(1)匹配固定于金属导冷板(2)上，所述下端导体(5)匹配固定于环氧固定支撑组件(3)的底端侧面；所述高温超导电流引线(4)的上端与上端导体(1)的底端匹配固定连接，该高温超导电流引线(4)的下端与下端导体(5)的顶端匹配固定连接。
2.根据权利要求1所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述高温超导电流引线(4)包括高温超导带材(41)及金属支撑(42)，所述金属支撑(42)的侧面开售有与高温超导带材(41)相匹配的安装槽(421)，该高温超导带材(41)匹配固定安装于安装槽(421)内。
3.根据权利要求1或2所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述上端导体(1)的底端开设有与高温超导电流引线(4)的上端相匹配的上固定槽(11)，所述下端导体(5)的顶端开设有与高温超导电流引线(4)的下端相匹配的下固定槽(51)；高温超导电流引线(4)的上端套接固定于上端导体(1)的上固定槽(11)内，该高温超导电流引线(4)的下端套接固定于下端导体(5)的下固定槽(51)内。
4.根据权利要求3所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述高温超导电流引线(4)的上端通过氩弧焊固定套接于上端导体(1)的上固定槽(11)内，该高温超导电流引线(4)的下端也通过氩弧焊固定套接于下端导体(5)的下固定槽(51)内；所述高温超导带材(41)通过锡焊固定安装于金属支撑(42)的安装槽(421)内。
5.根据权利要求2所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述高温超导电流引线(4)的长度大于150mm，该高温超导电流引线(4)的横截面积不大于100mm2。
6.根据权利要求2所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述金属支撑(42)是由在50K温区热导率低于铝的金属材料制成的。
7.根据权利要求1所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述上端导体(1)的中段设置有螺纹段(12)，该上端导体(1)从金属导冷板(2)的顶面插入后在其底面通过螺母(6)与螺纹段(12)之间的螺纹连接来实现在金属导冷板(2)上的固定。
8.根据权利要求1所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述下端导体(5)通过卡箍(7)固定于环氧固定支撑组件(3)的底端侧面。
9.根据权利要求1所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述环氧固定支撑组件(3)的两个U型开口端设置有安装孔(31)，所述金属导冷板(2)上设置有与安装孔(31)相匹配的通孔(21)；环氧固定支撑组件(3)与金属导冷板(2)之间通过插销或螺栓匹配固定于通孔(21)及安装孔(31)内来实现固定连接。
10.根据权利要求6所述的高温超导电流引线的固定装置，其特征在于：所述上端导体(1)及下端导体(5)两者是由铜材料制成的；所述金属冷导板(2)为50K铜导冷板。
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