CN109273187A - 一种超导磁体的开关保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超导磁体的开关保护电路，包括超导磁体线圈及连接在所述超导磁体线圈两端之间的超导开关；还包括：励磁电源，与所述超导磁体线圈并联，用于在超导磁体线圈升场时提供励磁电流；第一泄能部，与所述超导磁体线圈并联，所述第一泄能部具有与所述励磁电流流向相反的单向导通性。

Description

一种超导磁体的开关保护电路

技术领域

本发明涉及超导磁体系统技术领域，尤其涉及的是一种超导磁体的开关保护电路。

背景技术

超导磁体通常包含若干超导线圈，超导线圈使用具有低温超导特性的NbTi、Nd3Sn等低温超导材料或者Bi2223、REBCO等高温超导材料绕制而成，装配连接后置于低温保持器中，冷却至超导态，通以恒定电流达到预设的磁场参数。由于处于超导状态时线材上无电阻，理论上可以通过任意电流，实际中往往会通以几十安到几百安的大电流。由于其大电流、高磁场、高储能的特点，在医疗、军工和科研领域，超导磁体得到越来越多的应用。

超导磁体应用较成功的是用于磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)，通过其内部超导开关的开、闭，可以在一次升场后长期稳定运行。超导磁体在升场、降场过程中，及正常工作时，超导线圈和超导开关均存在失去超导状态转变为常态(失超)的可能，失超会导致已输入磁体内部的电磁能通过热能的方式在线路上泄放。此时，超导开关两端的电压会迅速升高，为防止超导开关过电压或过热烧毁，对超导开关进行保护必不可少。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超导磁体的开关保护电路，提升降场速度，可对超导开关起到失超保护的作用。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种超导磁体的开关保护电路，包括超导磁体线圈，及连接在所述超导磁体线圈两端之间的超导开关；还包括：

励磁电源，与所述超导磁体线圈并联，用于在超导磁体线圈升场时提供励磁电流；

第一泄能部，与所述超导磁体线圈并联，所述第一泄能部具有与所述励磁电流流向相反的单向导通性。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部的导通阈值电压低于所述磁体线圈降场时的感生电压。

根据本发明的一个实施例，还包括：

第二泄能部，与所述超导磁体线圈并联，所述第二泄能部的导通阈值电压高于第一泄能部的导通阈值电压，并且始终高于所述第一泄能部在导通时的两端电压。

根据本发明的一个实施例，还包括容置至少所述超导磁体线圈、超导开关和冷却剂的冷却容器；

所述第一泄能部设于所述冷却容器外，所述第二泄能部设于所述冷却容器内。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部可拆卸地并联在所述超导磁体线圈的两端。

根据本发明的一个实施例，所述第二泄能部包括：

若干第一二极管，极性一致地相互串联；及

若干第二二极管，极性一致地相互串联；

其中，串联的所述第一二极管和串联的所述第二二极管之间极性相反地相互并联。

根据本发明的一个实施例，所述第二泄能部还包括：

电阻，与所述第一二极管和/或所述第二二极管串联。

根据本发明的一个实施例，所述泄能电阻包括串联或并联的第一部分和第二部分；

所述第一部分通过容置至少所述超导磁体线圈、超导开关和冷却剂的冷却容器形成；

所述第二部分设于所述冷却容器内。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部包括：

至少一第三二极管，其极性与所述励磁电源的极性相反。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部还包括：泄能电阻，其与所述第三二极管串联，其阻值小于所述超导开关的电阻态阻值。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部还包括：

两组导体支撑体，分设在所述泄能电阻的两端，每组所述导体支撑体连接所述泄能电阻的对应端；

第一电流端子及第二电流端子，分别连接所述两组导体支撑体，所述第一电流端子连接所述第三二极管，所述第二电流端子连接所述超导磁体线圈。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部包括两个以上的泄能电阻，两端的所述导体支撑体将各个所述泄能电阻并联或者串联。

根据本发明的一个实施例，所述泄能电阻具有连通两端的流通空间，所述导体支撑体对应所述泄能电阻的端部的部位设有与所述流通空间连通的通孔。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部还包括：

至少一散热片，连接所述泄能电阻。

根据本发明的一个实施例，所述第一泄能部还包括：

散热风扇，用于对至少所述泄能电阻进行风冷。

根据本发明的一个实施例，还包括：

电源开关，与所述励磁电源串联，且串联的所述电源开关和励磁电源与所述超导磁体线圈并联；及

电源开关控制器，连接所述电源开关的控制端，用于在检测到超导磁体线圈上的失超信号时控制所述电源开关断开。

相对于现有技术而言，本发明实施例至少具有以下有益效果：

通过第一泄能部的单向导通性保证励磁电源对超导磁体线圈进行充磁不受影响，降场和失超时的电流方向与升场时相反，第一泄能部可以在进行降场时导通，帮助尽快在磁体外泄能，使得磁场尽快降至零，从而提高降场效率，同时降低发生失超的可能性，若在超导磁体升降场过程中发生失超，第一泄能部可以限制超导开关两端发生过电压，也可以帮助泄能，减轻冷却剂的消耗，对超导开关起到保护作用。

附图说明

图1为本发明一实施例的超导磁体的开关保护电路的电路连接结构示意图；

图2为本发明一实施例的泄能电阻装置的结构示意图。

图中标记说明：

10-超导磁体线圈，20-超导开关，30-励磁电源，40-第一泄能部，41-泄能电阻，42-第三二极管，43-导体支撑体，44-第一电流端子，45-第二电流端子，46-绝缘支撑体，461-辅助通孔，47-散热片，50-第二泄能部，51-第一二极管，52-第二二极管，53-电阻，60-电源开关。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本发明实施例的超导磁体的开关保护电路例如可以用在MRI超导磁体中，对超导开关进行保护，相应也对超导磁体内的其他器部件起到保护作用，当然也不限于MRI的应用场合，其他需要对超导磁体的超导开关进行保护的场合中均适用。

在一个实施例中，参看图1，超导磁体的开关保护电路包括：超导磁体线圈10，超导开关20，励磁电源30，第一泄能部40。本发明实施例中，超导磁体包括超导磁体线圈10，因而超导磁体的升降场即为超导磁体线圈10的升降场。

其中，超导磁体线圈10可以包括至少两个超导线圈，图1中示出的超导磁体线圈10包括三个串联的超导线圈，可以理解，具体数量并不限于此。

超导开关20连接在超导磁体线圈10的两端之间。超导开关20可以是热控式的，受控断开和闭合。例如，超导开关20可以是一段超导线，加热到电阻态即认为是断开，而冷却到超导态则为闭合。在升场过程和降场过程中，超导开关20均是断开的(电阻态)，两端不可施加过高电压，需要在此过程中避免失超的产生，或者在失超时进行泄能保护。

励磁电源30与超导磁体线圈10并联，在升场时可形成一个升场回路，励磁电源30用于提供升场时的励磁电流。升场时，励磁电源30输出励磁电流，使超导磁体线圈10进行充磁，在其他状态(降场或正常工作状态)中则不需要提供励磁电流(可以断电或断开)。励磁电源30可以为可编程电源，具有电流电压显示功能。

可选的，可以通过励磁电源30的通断电来控制是否输出励磁电流给超导磁体线圈10。或者，参看图1，超导磁体的开关保护电路还可以包括电源开关60，电源开关60与励磁电源30串联，且串联的电源开关60和励磁电源30与超导磁体线圈10并联，即电源开关60连接在励磁电源30和超导磁体线圈10之间，通过电源开关60的断开、闭合来控制励磁电流的输出，电源开关60例如可以是接触器，具体不限。

第一泄能部40与超导磁体线圈10并联，在降场和失超时可形成一个泄能回路。第一泄能部40具有与励磁电流流向相反的单向导通性，由于降场和失超时的电流方向与升场时相反，因而第一泄能部40在升场时不导通，而在降场和失超时导通。

超导磁体线圈10的感生电压对应的电流方向是意图阻止磁通变化的方向，在降场和失超时，磁通都是变小，所以产生电流的方向一致，与升场时的励磁电流方向相反，因而降场和失超时超导磁体线圈产生的感生电压方向一致，且与升场时的电压方向相反。

升场时由于极性相反的缘故，励磁电流不会通过第一泄能部40，而超导磁体失超时超导磁体线圈10的感生电压比降场时的感生电压更大，因而第一泄能部40的导通阈值电压也就低于超导磁体失超时超导磁体线圈10的感生电压，从而在降场和失超时第一泄能部40都会进行泄能。

第一泄能部40的单向导通性例如可以通过设置二极管来实现，且二极管具有一定的导通电压，因而第一泄能部40便也相应具有一定的导通阈值电压，导通阈值电压是可以使得第一泄能部40导通的最低电压。

第一泄能部40的单向导通方向与励磁电流的流向相反，因而升场时励磁电源30输出的励磁电流不会流经第一泄能部40，第一泄能部40不导通，避免造成第一泄能部40对超导磁体线圈10充磁的影响。

通过第一泄能部40的单向导通性保证励磁电源50对超导磁体线圈10进行充磁不受影响，降场和失超时的电流方向与升场时相反，第一泄能部40可以在进行降场时导通，帮助尽快在磁体外泄能，使得磁场尽快降至零，从而提高降场效率，同时降低发生失超的可能性，若在超导磁体升降场过程中发生失超，第一泄能部40可以限制超导开关20两端发生过电压，也可以帮助泄能，减轻冷却剂的消耗，对超导开关20起到保护作用。

在一个实施例中，第一泄能部40的导通阈值电压低于超导磁体线圈10降场时的感生电压。在超导磁体实际进行降场工作时，可以通过调节降场的速度，从而调整超导磁体线圈10降场时的感生电压，因而第一泄能部40的导通阈值电压可以根据实际降场情况而定。

在一个实施例中，励磁电源30可用于降场。将励磁电源30的输出电流调节至与超导磁体线圈10中运行的电流大小相同，再将超导开关20转变为电阻态，此时励磁电源30电源可替代第一泄能部40的作用或者与第一泄能部40共同作用，在励磁电源30向超导磁体线圈10供电的同时，逐渐降低电流输出至于零，实现降场目的。

在一个实施例中，继续参看图1，超导磁体的开关保护电路还可以包括：电源开关60及电源开关控制器(图中未示出)。电源开关60与励磁电源30串联，且串联的电源开关60和励磁电源30再与超导磁体线圈10并联。电源开关控制器连接电源开关60的控制端，用于在检测到超导磁体线圈10上的失超信号时控制所述电源开关60断开，还可用于在收到外部输入的超导磁体升场信号时控制所述电源开关60闭合、而在收到外部输入的超导磁体降场信号时控制所述电源开关60断开。

超导磁体升场信号、超导磁体降场信号可以由超导磁体系统提供，也可通过手动开关操作实现。在收到外部输入的超导磁体升场信号时电源开关控制器闭合电源开关60，使得超导磁体进行升场。在收到外部输入的超导磁体降场信号时电源开关控制器断开电源开关60，使得超导磁体进行降场。

失超信号(发生在升场过程或降场过程中)的检测方式例如可以是，在超导磁体线圈10的接头处连接引出信号线，如果发生失超，超导磁体线圈10两端的电压就会升高，升高时可产生失超信号，该失超信号可经过处理后被用来控制电源开关60的通断，可以在升场过程中发生失超时，及时地自动断开励磁电源30。

在一个实施例中，继续参看图1，超导磁体的开关保护电路还可以包括：第二泄能部50。第二泄能部50与超导磁体线圈10并联，也即，第二泄能部50与第一泄能部40是并联的。第二泄能部50可以用于在超导磁体线圈10正常工作(超导开关闭合)时进行超导开关20保护，在此情况下，第一泄能部40可以同时工作或者不工作，可以选择将第一泄能部40拆除而仅留第二泄能部50来担负保护任务。

第二泄能部50的导通阈值电压高于第一泄能部40的导通阈值电压，且始终高于第一泄能部40在导通时的两端电压，意味着在第一泄能部40导通的情况下，第二泄能部50上的电压始终无法达到导通阈值电压，因而在第一泄能部40导通期间，第二泄能部50始终不导通。为实现这一目的，可以通过设置第一泄能部40中的阻值来达成；或者，由于同一二极管在低温下导通阈值电压大于常温下导通阈值电压，因而当第二卸能部50置于冷却剂中，而第一泄能部40置于冷却剂外侧，且两者都采用二极管时，可通过二极管的设置来达成。

在降场时及升降场过程中发生失超时，都由第一泄能部40来实现泄能，在第一泄能部40全部或部分位于超导磁体的冷却容器外侧时，可以减少冷却超导磁体用的冷却剂的消耗。

当然，为了防止第二泄能部50影响升场过程，第二泄能部50的导通阈值电压优选高于超导磁体升场时超导磁体线圈10的感生电压。在升场、降场时超导磁体线圈10的感生电压可以在第一泄能部40的导通阈值电压和第二泄能部50的导通阈值电压之间，可以通过控制升降场的速度来调节。失超时的感生电压大于第一泄能部40和第二泄能部50的导通阈值电压的。

在一个实施例中，超导磁体的开关保护电路还包括容置至少超导磁体线圈10、超导开关20和冷却剂的冷却容器(图中未示出)。第一泄能部40设于冷却容器外，第二泄能部50设于冷却容器内。冷却剂例如是液氮、液氦等，较为昂贵且稀缺。

第一泄能部50设置在冷却容器外，保证第一泄能部泄能时可以无需通过用于冷却超导磁体的冷却剂来冷却，降低了冷却剂的损耗；且第一泄能部50置于冷却容器外侧，不受空间和工作环境的约束，实现散热是更容易的，成本也较低。将第二泄能部50设置在冷却容器内，作为正常工作时的开关保护部，利用冷却剂来实现制冷。

当然，第一泄能部40和第二泄能部50当然也可以都设置在冷却容器中，都通过冷却剂来冷却，或可通过具有密封能力的航空连接器来对第一泄能部40和第二泄能部50进行隔离，使之处于不同的温区或隔层；或者通过具有密封能力的航空连接器将超导磁体与第一泄能部40和第二泄能部50隔离，具体并不限制。

进一步的，在第一泄能部40设于冷却容器外的基础上，第一泄能部40可拆卸地并联在超导磁体线圈10的两端。换言之，第一泄能部40是可以拆除的，拆除的时机例如是在进入正常工作时，也即在超导开关20闭合后。可以检测超导开关20的状态来确定是否需要将第一泄能部40拆除。当超导磁体处于升降场时，超导开关20是断开状态，将第一泄能部40连接在超导磁体线圈10的两端；在超导磁体处于正常工作时，超导开关20是闭合状态，将第一泄能部40从超导磁体线圈10的两端拆除，仅保留第二泄能部50作为正常工作时发生失超情况的开关保护电路，可以减小整体结构的体量。

在一个实施例中，继续参看图1，第二泄能部50包括若干第一二极管51和若干第二二极管52。优选来说，第二泄能部50中的第一二极管51和第二二极管52的数量是相同的，可以防止正反向误操作，也易于设计装配及制作工艺。图1中，示出三个第一二极管51和三个第二三极管52，当然不限于此，也可以是其他数量，或者两者的数量不同。这些第一二极管51极性一致地相互串联；这些第二二极管52极性一致地相互串联。其中，串联的第一二极管51和串联的第二二极管52之间又极性相反地相互并联。串联的第一二极管51可以与励磁电源的极性相同，相应的串联的第二二极管52与励磁电源30的极性相反，当然也可以互换。

在失超时，可能出现正反两个方向的过电压，无论是哪个方向的过电压，串联的第一二极管51和串联的第二二极管52中会有一路因过电压而导通，因而第二泄能部50可以在正反方向产生过电压时均起到保护的作用。

优选的，第二泄能部50还包括电阻53。电阻53与第一二极管51和/或第二二极管52串联。图1中，串联的第一二极管51与串联的第二二极管52形成的并联通路的一端与电阻53的一端连接，并联通路的另一端与超导磁体线圈10的一端连接，电阻53的另一端与超导磁体线圈10的另一端连接。在第二泄能部50上设置电阻53，可以帮助尽快泄能。电阻53最小可以为0。

在一个实施例中，电阻53可以包括串联或并联的第一部分和第二部分，当然还可以包括其他部分，具体不限，例如还包括置于冷却容器内部的部分。第一部分通过容置至少超导磁体线圈10、超导开关20和冷却剂的冷却容器形成。第二部分设于冷却容器内。一方面，冷却容器是超导磁体的筒体，第一部分用冷却容器来实现，可以充分利用超导磁体整个结构，利用整体结构的小型化及节约成本，但与冷却容器串并联或代替筒体的可以是内部的金属器件。

在一个实施例中，继续参看图1，第一泄能部40可以包括：至少一第三二极管42，及泄能电阻41。图1中示出的第一泄能部40包括一个第三二极管42，当然具体不限于此，在包括两个以上第三二极管42时，所有第三二极管42接入电路时的极性相同，都与励磁电源30的极性相反，具体数量根据实际升降场及失超时的电压情况而定。

泄能电阻41与第三二极管42串联后并联在超导磁体线圈10两端，连接在电路中的第三二极管42的极性与励磁电源30的极性相反，保证了第一泄能部40的单向导通性，且在升场时励磁电源30输出的电压由于单向导通性，无法导通第三二极管42，而在降场和失超时，超导磁体线圈10的感生电压可导通第三二极管42。

泄能电阻41用于在第三二极管42导通时泄能，泄能电阻41的阻值小于超导开关20的电阻态阻值，也就是泄能电阻41的阻值小于超导开关20断开时的阻值。例如，超导开关20的电阻态阻值可以在8Ω～30Ω，而泄能电阻41的阻值可以在0.05Ω以下。由于泄能电阻41的阻值远小于超导开关20的电阻态阻值，在降场和升场过程发生失超时电流将大部分流经泄能电阻41，能量也转移到泄能电阻41上，从而保护超导开关20，避免其两端过压或过热。

泄能电阻41可以是多个电阻串联和/或并联得到的，通过限制泄能电阻41的总阻值，或者采用电压限制部件如压敏电阻等，来保证第一泄能部40在导通时的两端电压始终低于第二泄能部50的导通阈值电压，从而在第一泄能部40导通时第二泄能部50不会导通，避免在第一泄能部40导通时第二泄能部50也导通而消耗冷却剂，减少或避免对第二泄能部50造成冲击，减少损坏的风险。

泄能电阻41可以用无磁不锈钢材料来制成，优选为304不锈钢，可以得到通流能力和阻值合适的电阻堆。或者可以通过钳位部件来实现第一泄能部40的端电压限制。

在本发明的实施例中，第一二极管51、第二二极管52和第三二极管41可以是相同类型的二极管，或者是不同的，具体不限。例如第一二极管51、第二二极管52和第三二极管41可以都是平板型硅整流管。

在一个实施例中，参看图2，第一泄能部40还可以包括：两组导体支撑体43，第一电流端子44及第二电流端子45。第一电流端子44可以作为电流输出端，第二电流端子45可以作为电流输入端，当然两者也可以互换。导体支撑体43一方面作为支撑结构，另一方面还作为第一电流端子44及第二电流端子45与泄能电阻41之间的导通结构，可以是金属材质，例如是不锈钢材质，具体不限。

两组导体支撑体43分设在泄能电阻41的两端，每组导体支撑体43连接泄能电阻41的对应端。一组导体支撑体43设置在泄能电阻41的一端，另一组导体支撑体43设置在泄能电阻41的另一端。每组导体支撑体43的数量可以根据泄能电阻41的总数及其中并联串联的数量而定，泄能电阻41通过导体支撑体43进行并联、串联方向的扩充。

第一电流端子44及第二电流端子45分别连接两组导体支撑体43，第一电流端子44连接第三二极管42，第二电流端子45连接超导磁体线圈10，以将第一泄能部40并联到超导磁体线圈10两端。可以在第一电流端子44及第二电流端子45上设置电缆连接孔，通过电缆来实现连接。

优选的，第一泄能部40包括两个以上的泄能电阻41，两端的导体支撑体43将各个泄能电阻41并联或者串联。两端的导体支撑体43可以根据需要进行并联方向和串联方向的扩展和调整。若是两个泄能电阻41串联，则这两个泄能电阻41一端连接同一导体支撑体43，而另一端则连接不同的导体支撑体43。电性相连的导体支撑体部分属于同一导体支撑体。

例如，泄能电阻41为不锈钢材料制成时，可以将不锈钢电阻串联和/或并联，进行不锈钢电阻串联扩展以提高泄能效率，进行不锈钢电阻并联扩展以增大允通电流。泄能电阻41通过与导体支撑体43的焊接或螺纹实现连接。通过导体支撑体43的排列组合，在有限的空间内，使泄能电阻41阵列实现串联和并联。

在一个实施例中，泄能电阻41具有连通泄能电阻41两端的流通空间，可以呈中空柱状结构或中空条状结构，并且在导体支撑体43对应泄能电阻41的端部的部位设有与该流通空间连通的通孔。如此，可利于气流或液体在泄能电阻41中流通，形成冷却通道。泄能电阻41例如是不锈钢材料制成的管状结构、棒状结构、条形结构或者片状结构等。

可选的，继续参看图2，第一泄能部40还可以包括绝缘支撑体46，设置在导体支撑体43的远离泄能电阻41的一侧，用来固定导体支撑体43并可实现绝缘。可以在两端的导体支撑体43上分别设置一块绝缘支撑体46，固定该端的导体支撑体43，也可以两端的导体支撑体43共用一块绝缘支撑体46。整个第一泄能部40可通过绝缘支撑体46与安装框架安装，进行绝缘和电气隔离。

在第一泄能部40包括绝缘支撑体46的情况下，在绝缘支撑体46对应导体支撑体43的通孔的位置处也同样设置辅助通孔461，从而可使得泄能电阻41内部流通。

在一个实施例中，继续参看图2，第一泄能部40还可以包括：至少一散热片47，连接泄能电阻41。具体的，散热片47可以与泄能电阻41的长度方向垂直地连接，散热片47的厚度远小于泄能电阻41的长度，且散热片47的面积远大于泄能电阻41的宽度方向的横截面，因而散热片47不足以影响泄能电阻41的阻值。泄能电阻41的热量可以传导至散热片47，增大了散热面积，起到辐射散热的作用。

散热片47可以同时连接并联在一起的泄能电阻47，但在串联的泄能电阻47间电性隔离。散热片47可以包括多个，可以是相互平齐，也可以相互错落以增大散热面积。散热片47可以采用铜基材料制成，具体不限，当然也可以不设置散热片。

在一个实施例中，第一泄能部40还可以包括散热风扇(图中未示出)，用于对至少泄能电阻41进行风冷，起到对流散热的作用。散热风扇可以连接在绝缘支撑体46或安装框架或其他位置上，具体不限。散热风扇可以不止一个，可以在朝向泄能电阻41的长度方向设置，也可以在朝向泄能电阻41的宽度方向设置，或者两个方向都设置，实现泄能电阻41的横向风冷和/或纵向风冷，或者还可以是其他方向，具体不限。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种超导磁体的开关保护电路，包括超导磁体线圈，及连接在所述超导磁体线圈两端之间的超导开关；其特征在于，还包括：

励磁电源，与所述超导磁体线圈并联，用于在超导磁体线圈升场时提供励磁电流；

第一泄能部，与所述超导磁体线圈并联，所述第一泄能部具有与所述励磁电流流向相反的单向导通性。

2.如权利要求1所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部的导通阈值电压低于所述磁体线圈降场时的感生电压。

3.如权利要求1所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，还包括：

第二泄能部，与所述超导磁体线圈并联，所述第二泄能部的导通阈值电压高于第一泄能部的导通阈值电压，并且始终高于所述第一泄能部在导通时的两端电压。

4.如权利要求3所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，还包括容置至少所述超导磁体线圈、超导开关和冷却剂的冷却容器；

所述第一泄能部设于所述冷却容器外，所述第二泄能部设于所述冷却容器内。

5.如权利要求4所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部可拆卸地并联在所述超导磁体线圈的两端。

6.如权利要求3所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第二泄能部包括：

若干第一二极管，极性一致地相互串联；及

若干第二二极管，极性一致地相互串联；

其中，串联的所述第一二极管和串联的所述第二二极管之间极性相反地相互并联。

7.如权利要求3所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第二泄能部还包括：

电阻，与所述第一二极管和/或所述第二二极管串联。

8.如权利要求7所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述泄能电阻包括串联或并联的第一部分和第二部分；

所述第一部分通过容置至少所述超导磁体线圈、超导开关和冷却剂的冷却容器形成；

所述第二部分设于所述冷却容器内。

9.如权利要求1或2或3所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部包括：

至少一第三二极管，其极性与所述励磁电源的极性相反。

10.如权利要求9所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部还包括：泄能电阻，其与所述第三二极管串联，其阻值小于所述超导开关的电阻态阻值。

11.如权利要求10所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部还包括：

两组导体支撑体，分设在所述泄能电阻的两端，每组所述导体支撑体连接所述泄能电阻的对应端；

第一电流端子及第二电流端子，分别连接所述两组导体支撑体，所述第一电流端子连接所述第三二极管，所述第二电流端子连接所述超导磁体线圈。

12.如权利要求11所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部包括两个以上的泄能电阻，两端的所述导体支撑体将各个所述泄能电阻并联或者串联。

13.如权利要求11所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述泄能电阻具有连通两端的流通空间，所述导体支撑体对应所述泄能电阻的端部的部位设有与所述流通空间连通的通孔。

14.如权利要求11所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部还包括：

至少一散热片，连接所述泄能电阻。

15.如权利要求11所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，所述第一泄能部还包括：

散热风扇，用于对至少所述泄能电阻进行风冷。

16.如权利要求1所述的超导磁体的开关保护电路，其特征在于，还包括：

电源开关，与所述励磁电源串联，且串联的所述电源开关和励磁电源与所述超导磁体线圈并联；及

电源开关控制器，连接所述电源开关的控制端，用于在检测到超导磁体线圈上的失超信号时控制所述电源开关断开。