CN109273193A - 电流引线结构及超导磁体 - Google Patents
电流引线结构及超导磁体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109273193A CN109273193A CN201811474500.3A CN201811474500A CN109273193A CN 109273193 A CN109273193 A CN 109273193A CN 201811474500 A CN201811474500 A CN 201811474500A CN 109273193 A CN109273193 A CN 109273193A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- superconducting magnet
- shift joint
- lead structure
- inner chamber
- current down
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 59
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 43
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000000297 inotrophic effect Effects 0.000 description 4
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 4
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000008067 Cucumis sativus Species 0.000 description 1
- 235000010799 Cucumis sativus var sativus Nutrition 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
- H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
本申请涉及一种电流引线结构及超导磁体，包括固定接头、移动接头、形变密封组件以及动力控制装置；动力控制装置包括具有内腔的动力组件，内腔中充设有作用介质；动力组件根据作用介质自身或与外力共同作用于内腔的作用力，驱动移动接头相对超导磁体外壳于与固定接头接触的连接位置、和与固定接头分离的断开位置之间往复。本申请提供的电流引线结构及超导磁体，在励磁和降场时，移动接头移动至与固定接头接通；在超导线圈闭环完成后，移动接头移动至与固定接头断开；兼顾永久电流引线操作的便捷性和临时电流引线拔出后不会产生额外热传导的优势。同时，电流引线结构中设置动力控制组件对移动接头与固定接头的通断实现自动控制，操作便捷。
Description
技术领域
本发明涉及超导磁体技术领域，特别涉及一种电流引线结构及超导磁体。
背景技术
超导是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质，利用材料的超导性可制作超导磁体。其中，超导磁体中超导线圈借由电流引线与外部回路导通，以产生磁场并储能。
然而，常见的电流引线有永久电流引线和临时电流引线两种。其中，永久电流引线不论在励磁或降场过程中还是完成任何操作之后，一直保持在磁体内部，因此易产生额外的热传导；而临时电流引线在励磁和降场期间与磁体连接，但在完成后被拔出，如此在使用过程中需要手动频繁插拔，操作复杂。
发明内容
基于此，提供一种操作便捷且不会产生额外热传导的电流引线结构及超导磁体。
一种电流引线结构，装配于超导磁体上，所述电流引线结构包括：
固定设置于所述超导磁体中冷屏内部结构和冷屏中一者上的固定接头；
活动设置于所述超导磁体中超导磁体外壳上的移动接头；
形变密封组件，可形变地连接于所述移动接头与超导磁体外壳之间；以及
动力控制装置，用于为所述移动接头的运动提供驱动力；
其中，所述动力控制装置包括具有内腔的动力组件，所述内腔中充设有作用介质；所述动力组件根据所述作用介质自身或与外力共同作用于所述内腔的作用力，驱动所述移动接头相对所述超导磁体外壳于与所述固定接头接触的连接位置、和与所述固定接头分离的断开位置之间往复。
在其中一个实施例中，所述动力组件包括沿所述移动接头往复方向上下布置的第一动力件和第二动力件，所述内腔包括开设于所述第一动力件内的第一内腔，所述作用介质包括容纳于所述第一内腔中的第一作用介质；
所述第一内腔具有与所述第二动力件连接的公共壁，所述移动接头根据所述第一作用介质与所述第二动力件共同作用于所述公共壁上的作用力，于所述连接位置和所述断开位置之间往复。
在其中一个实施例中，所述第二动力件为变形部件，所述变形部件沿所述移动接头往复方向可形变地连接于所述公共壁与所述超导磁体外壳的外表面之间。
在其中一个实施例中，所述内腔包括开设于所述第二动力件内的第二内腔，所述作用介质包括容纳于所述第二内腔中的第二作用介质；
所述公共壁为弹性壁，所述移动接头与所述公共壁固定连接，并根据所述第一作用介质与所述第二作用介质作用于所述公共壁上的作用力，跟随所述公共壁于所述连接位置和所述断开位置之间往复。
在其中一个实施例中，所述第一作用介质直接充设于所述第一内腔内，且压强保持不变，所述第二作用介质直接充设于所述第二内腔内，且压强可变。
在其中一个实施例中，所述第一内腔内设置有第一气囊，第二内腔内设置有第二气囊；所述第一作用介质和所述第二作用介质分别为充设于所述第一气囊与所述第二气囊中的气体。
在其中一个实施例中，所述动力控制装置包括控制组件，所述控制组件包括管道及控制开关，所述管道的第一端伸入所述第二气囊中，所述管道的第二端与大气压连通，所述管道的第三端与介质源连通；所述控制开关设置于所述管道上，用于控制所述管道与介质源及大气的通断。
在其中一个实施例中，所述移动接头包括连接端及操作端，所述动力组件装配于所述超导磁体外壳的外表面；
所述连接端伸入所述超导磁体内部并与所述固定接头可分离地接触，所述操作端沿往复方向穿过所述内腔。
在其中一个实施例中，所述形变密封组件包括绝缘件及形变件，所述绝缘件密封且绝缘套设于所述移动接头的外周，所述形变件连接于所述绝缘件与所述超导磁体外壳上供所述移动接头伸出的装配孔的孔壁之间。
一种超导磁体，包括超导线圈、用于为所述超导线圈提供超导温度的低温冷却单元以及用于实现所述超导线圈与外部回路导通的电流引线结构；所述低温冷却单元包括超导磁体外壳、冷屏内部结构以及冷屏，所述冷屏设置于所述超导磁体外壳与所述冷屏内部结构之间；所述电流引线结构为上述所述的电流引线结构。
本申请提供的电流引线结构及超导磁体，固定接头和移动接头这两部分的连通或断开是受控的，在励磁和降场时，移动接头移动至与固定接头接通，导通超导线圈与外部回路，类似永久电流引线；在超导线圈闭环完成后，移动接头移动至与固定接头断开，类似临时电流引线，但此时移动接头依旧通过形变密封组件连接于超导磁体外壳上；也就是说，电流引线结构同时兼顾永久电流引线操作的便捷性和临时电流引线拔出后不会产生额外热传导的优势。同时，电流引线结构中设置动力控制组件，以对移动接头与固定接头的通断实现自动控制，操作便捷。
附图说明
图1为本发明第一实施例中超导磁体的电流引线结构第一种实施方式的示意图；
图2为本发明第一实施例中超导磁体的电流引线结构第二种实施方式的示意图；
图3为本发明第一实施例中超导磁体的电流引线结构的第三种实施方式的示意图；
图4为本发明第二实施例中超导磁体的电流引线结构的示意图；
图5a为图1所示超导磁体的一实施例中形变密封组件与移动接头的配合示意图；
图5b为图1所示超导磁体的另一实施例中形变密封组件与移动接头的配合示意图；
图5c为图1所示超导磁体的又一实施例中形变密封组件与移动接头的配合示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在两者之间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在两者之间的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
随着科学技术的发展，超导技术在工业和科研中得到更为广泛的应用。具体地，利用超导材料制作的超导磁体可应用于电机、磁悬浮运输、磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging，简称：MRI)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，简称：NMR)等技术领域。其中，以医用超导磁体为代表，医用超导磁体已成为现代高场MRI系统的重要组成部分，主要作用是为MRI的工作提供高强度、高稳定性的背景磁场，便于实现快速、高对比度和高清晰度的成像。
超导磁体主要由超导线圈、超导开关、低温单元、辅助电路以及电流引线组成。其中，超导线圈通电流产生磁场，为主要储存能量的元件；超导开关保证超导线圈稳定工作于闭环和开环状态，低温单元保证所有需要超导态工作的部件处于超导温度，辅助电路主要完成超导磁体的失超保护等功能，使得超导磁体在失超过程中不会出现高电压或者高温损坏线圈；电流引线用于将超导线圈与外部回路导通，实现超导线圈的励磁及降场。
其中，临时电流引线只在对超导磁体进行操作时使用，如励磁或降场时提供电流通道；当完成既定操作后，会将电流引线与超导磁体分离并拿出。而临时电流引线在与超导磁体内部接头连接过程中(由于从300K环境进入4K环境)，会出现结合处接触不紧密导致结合处电阻大于安全值，从而加大励磁和降场过程中超导磁体失超的风险；同时在临时电流引线与超导磁体内部接头结合过程中还会带入少量空气，尤其是经过多次的操作后，超导磁体内部与电流引线结合处产生结霜甚者结冰，直接引起临时电流引线与超导磁体内部接头结合处电阻值增大，从而加大励磁和降场过程超导磁体失超的风险。此外，手动频繁插拔，操作复杂且增加操作者的劳动强度。
永久电流引线不论在励磁或降场过程中还是完成任何操作之后，是一直保持在超导磁体内部，其一端与超导磁体内部电路相连，另一端在超导磁体外部用以和电源电缆相连。即永久电流引线会一直与超导磁体内部电路相连，与外部电路连接时不存在从300K进入4K这一过程，可以避免临时电流引线带来的不利因素，便于随时对超导磁体进行励磁及降场等操作。永久电流引线既要保证低电阻避免通电流后发热过大，又要保证小的热传导率避免漏热过大。
为解决上述临时电流引线与永久电流引线存在的上述问题，本发明提供一种半永久式的电流引线结构，以解决上述问题。
为了便于理解，首先就超导磁体的结构进行简单介绍。由于低温超导磁体必须运行在4K(-269℃)左右的低温温区。因此，为维持低温超导磁体的工作环境，通常将低温超导磁体设计为一个高真空、高绝热性能的杜瓦容器。
其中，杜瓦容器包括冷屏内部结构、超导磁体外壳以及冷屏。冷屏内部结构内充满液氦及氦气，超导磁体中超导线圈浸于液氦内。超导磁体外壳设置在冷屏内部结构外部，并与冷屏内部结构之间形成双层壁结构。同时，在壁间抽成高真空以减小气体的传热，双层壁相对的两个表面镀银或抛光以降低辐射率，从而使辐射传热尽可能地减小。冷屏(50K环境)设置于冷屏内部结构与超导磁体外壳之间，并在冷屏外缠绕多层高分子绝热膜，用于尽量减少超导磁体外壳(外部为室温300K)向冷屏内部结构(4K环境)的热辐射(即漏热)。
请参看图1-图4，本发明电流引线结构装配于超导磁体上，用于将超导线圈与外部回路导通，以产生磁场，实现超导线圈的储能。电流引线结构包括固定接头(即下述提及的10a、10b)、移动接头(即下述提及的30a、30b)、形变密封组件50以及动力控制装置70。
其中，固定接头(即下述提及的10a、10b)固定设置于超导磁体中冷屏内部结构和冷屏200中一者上，移动接头活动设置于超导磁体中超导磁体外壳400上，动力控制装置70用于为移动接头(即下述提及的30a、30b)的运动提供驱动力，使得移动接头(即下述提及的30a、30b)可在该驱动力作用下，随形变密封组件50相对超导磁体外壳400于与固定接头(即下述提及的10a、10b)接触的连接位置、和与固定接头(即下述提及的10a、10b)分离的断开位置之间往复。
也就是说，电流引线结构被分为两个部分，一部分固定设置于超导磁体内部(即固定接头)，另一部分通过形变密封组件50及动力控制装置70可活动但始终连接于超导磁体上(即移动接头)。如此，移动接头(即下述提及的30a、30b)通过形变密封组件50及动力控制装置70在不从超导磁体上拔出来的情况下，亦可与固定接头(即下述提及的10a、10b)可分离的接触，从而实现移动接头(即下述提及的30a、30b)在对超导磁体进行操作时与固定接头(即下述提及的10a、10b)电导通，如励磁或降场时；而当完成既定操作后，将移动接头(即下述提及的30a、30b)与固定接头(即下述提及的10a、10b)分离而不从超导磁体上拔出即可。
本申请中电流引线结构同时兼顾永久电流引线操作的便捷性和临时电流引线拔出后不会产生额外热传导的优势，相当于半永久式。固定接头(即下述提及的10a、10b)和移动接头(即下述提及的30a、30b)这两部分的连通或断开是受控的，在励磁和降场时，移动接头30移动至与固定接头(即下述提及的10a、10b)接通(连接位置)，导通超导线圈与外部回路，类似永久电流引线；在超导线圈闭环完成后，移动接头(即下述提及的30a、30b)移动至与固定接头(即下述提及的10a、10b)断开(断开位置)，类似临时电流引线，但此时移动接头(即下述提及的30a、30b)依旧通过形变密封组件50连接于超导磁体外壳400上。同时，通过动力控制装置的自动控制，实现自动化操作，提高操作便捷性。
相较于传统永久电流引线，本申请中半永久的电流引线结构在操作结束后，移动接头(即下述提及的30a、30b)会在超导磁体内部与固定接头分隔，即处于真空环境下的非接触状态，切断了电流引线结构这一从300K环境向4K环境的热量传输通道，避免漏热。而相较于传统临时电流引线，本申请中半永久的电流引线结构在操作过程中无需手动反复插拔(即无需每次由于从300K环境进入4K环境)，因此实现自动化操作的同时，不存在临时电流引线插拔过程中的结霜现象，同样保证了接触电阻低于设计的安全值，确保发热在可控范围内。
在本具体实施例中，固定接头(即下述提及的10a、10b)设置于冷屏(50K环境)上，移动接头(即下述提及的30a、30b)设置于超导磁体外壳400(300K环境)上，且两者在超导磁体外壳400(300K组件)与冷屏200(50K组件)之间的真空环境下离合，设计的接触面积可以远远大于通常使用的临时电流引线接头的接触面积，有效的保证了接触电阻低于安全电阻值。
具体地，移动接头(即下述提及的30a、30b)包括连接端31及操作端33。超导磁体外壳400上开设装配孔401，连接端31经装配孔401伸入超导磁体外壳400内部，用于与固定接头(即下述提及的10a、10b)可分离地接触。而操作端33经装配孔401外露超导磁体外壳400外部，用于供用户或外部设备进行施力控制，以带动连接端31与固定接头(即下述提及的10a、10b)接触或分离。
形变密封组件50包括绝缘件51及形变件53。绝缘件51密封且绝缘套设于移动接头(即下述提及的30a、30b)的外周，形变件53连接于绝缘件51与超导磁体外壳400上供移动接头(即下述提及的30a、30b)伸出的装配孔401的孔壁之间，用于为移动接头(即下述提及的30a、30b)的移动提供形变空间。在本具体实施例中，为了形成真空环境，绝缘件51由陶瓷或树脂制成。
请参看图5a-图5c，形变件53包括弹性薄膜530及支撑部532，弹性薄膜530连接于绝缘件51的外缘，支撑部532连接于弹性薄膜530与超导磁体外壳400上装配孔401的孔壁之间。
其中，形变件53的设计、选料、厚度以及尺寸均与其自身形状有关。当对移动接头(即下述提及的30a、30b)施加力使其和固定接头(即下述提及的10a、10b)连接时，形变件53既要在力的作用下完成有效位移变形确保移动接头(即下述提及的30a、30b)与固定接头(即下述提及的10a、10b)的有效连接，同时要保证形变件53的变形是处在其安全的弹性变形内。而形变件53结构位移响应可通过有限元方法求解结构总体刚度矩阵平衡方程(1)得出。
K·q＝P(1)
其中：K是结构总体单元刚度矩阵
q是结构总体节点位移矢量
P是结构总体等效外载荷矢量。
在考虑给不同结构设置相同的材料、几何参数、施加相同的载荷以及边界条件，用其基于有限元分析结果进行优化，找到满足该应用的参数。下面以三种不同结构的形变件53为例进行说明，但形变件53的形状及结构包括但不限于上述三种中的示例，凡使用类似该结构的应用，均属于此发明的范畴。
请参看图5a，在其中一个实施例中，形变件53大体呈环形圆盘结构，弹性薄膜530与支撑部532在未发生形变时，位于同一平面内。其中，弹性薄膜530位于圆盘结构内周并与绝缘件51的外缘连接，而支撑部532连接于弹性薄膜530的外周。
请参看图5b，在其中另一个实施例中，形变件53大体呈开口朝向冷屏的倒碗结构，弹性薄膜530位于倒碗结构内周并与绝缘件51的外缘连接，而支撑部532连接于弹性薄膜530的外周。
请参看图5c，在其中又一个实施例中，形变件53大体呈开口朝向超导磁体外壳400的碗结构，弹性薄膜530位于碗结构内周并与绝缘件51的外缘连接，而支撑部532连接于弹性薄膜530的外周。
在上述三个实施例中，绝缘件51可选用具有焊接边的大电流功率馈通元件，弹性薄膜530可通过真空密封胶、陶瓷密封或焊接等方式与绝缘件51的焊接边连接。同时，弹性薄膜530与支撑部532两者可采用同一材质一体或分体设置，亦可采用两种不同材质一体或分体设置，在此不作限定。在本具体实施例中，弹性薄膜530采用具有形变能力的无磁性材料制成，例如铝合金、钛合金等。对应的，支撑部532可采用与弹性薄膜530相同的材料制成，但亦可采用与弹性薄膜530不同的材料制成，甚至支撑部532还可采用钢性(不具形变能力)的材料制成，只需实现移动接头30至少可在弹性薄膜530的形变力作用下移动即可，在此均不作限定。此外，为了便于工艺成型与制作，形变件53优选采用与超导磁体外壳400机同的材料制成。
动力控制装置70包括具有内腔的动力组件，内腔中充设有作用介质。动力组件根据作用介质自身或与外力共同作用于内腔的作用力，驱动移动接头(即下述提及的30a、30b)相对超导磁体外壳400于与固定接头(即下述提及的10a、10b)接触的连接位置、和与固定接头(即下述提及的10a、10b)分离的断开位置之间往复。
此外，操作端33远离连接端31的末端穿过内腔并外露于内腔外，以供操作人员进行手动控制，也即实现电流引线结构100的自动与手动双控制方式。
由于动力组件为移动接头(即下述提及的30a、30b)提供的驱动力，可由作用介质自身作用于内腔而产生，亦可为作用介质与外力共同作用于内腔而产生。因此，下面分别对上述两种情况进行简单举例，但下述实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本发明的技术范围。再者实施例中的图式亦省略不必要组件，以清楚显示本发明的技术特点。
动力组件包括沿移动接头30a/30b往复方向上下布置的第一动力件71和第二动力件73，内腔包括开设于第一动力件71内的第一内腔7101a/7101b，作用介质包括容纳于第一内腔7101a/7101b中的第一作用介质。第一内腔7101a/7101b具有与第二动力件73连接的公共壁716，移动接头30a/30b与公共壁716固定连接，并根据第一作用介质与第二动力件73共同作用于公共壁716上的作用力，跟随公共壁716于连接位置和断开位置之间往复。
第一实施例
请参看图1-图3，内腔包括形成于第一动力件71内的第一内腔7101a及形成于第二动力件73内的第二内腔7103a，作用介质包括容纳于第一内腔7101a中的第一作用介质和容纳于第二内腔7103a中的第二作用介质。第一内腔7101a与第二内腔7103a具有相互连接且沿移动接头30a往复方向上下布置，两者具有共用的公共壁716，公共壁716为弹性壁。移动接头30a与公共壁716固定连接，并根据第一作用介质与第二作用介质共同作用于公共壁716上的作用力，跟随公共壁716于连接位置和断开位置之间往复。也就是说，动力组件所受作用力为第一内腔7101a中第一作用介质与第二内腔7103a中第二作用介质作用于公共壁716上的作用力之和。
第一种
请参看图1，第一动力件71和第二动力件73共同构造形成的动力组件，大体呈中空框状，其包括上顶壁712及由上顶壁712首尾两端朝同一方向延伸形成的两个侧壁714。上顶壁712与超导磁体外壳400正对，两个侧壁714远离上顶壁712的末端固定连接于超导磁体外壳400上，公共壁716连接于两个侧壁714之间，用于将内腔710分隔形成沿移动接头30a上下往复方向分布的第一内腔7101a和第二内腔7103a。此时，第二内腔7103a由公共壁716、超导磁体外壳400以及两个侧壁714的下半部分共同界定形成。
当第一内腔7101a内充入一定第一作用介质时，第一内腔7101a内部压力升高，第一作用介质作用于公共壁716的压力致使公共壁716向下形变，动力组件将驱动移动接头30b向靠近固定接头10b的方向移动，并与固定接头10b接触连通(即连通位置)；而当第一内腔7101a内部压力减小时，第一作用介质作用于公共壁716上的压力变小，动力组件将在公共壁716的形变力作用下驱动移动接头30a复位，使得移动接头30a与固定接头10b分离(即断开位置)。
具体地，动力控制装置70包括控制组件，控制组件包括管道75及控制开关77，管道75的第一端伸入第一内腔7101a中，管道75的第二端与大气压连通，管道75的第三端与介质源连通。控制开关77设置于管道75上，用于控制管道75与介质源及大气的通断。
在本具体实施例中，第一作用介质可直接充设于第一内腔7101a内，压强可变；第二作用介质直接充设于第二内腔7103a内，且压强保持不变。具体地，管道75的第一端伸入第二内腔7103a中，管道75的第二端与大气压连通，管道75的第三端与介质源连通。控制开关77设置于管道75上，用于控制管道75与介质源及大气的通断。
例如，操作控制开关77，使外部介质源(例如氮气罐)内第一作用介质通过管道75充入第一内腔7101a中，第一内腔7101a内压力增大，公共壁716向下发生形变，移动接头30随公共壁716向靠近固定接头10a的方向移动，并与固定接头10a接触连通(即连通位置)；而当再次操作控制开关77，使第一内腔7101a与大气压连通，此时第一内腔7101a内压力降低，公共壁716复位，移动接头30a随公共壁716与固定接头10b分离(即断开位置)。
可以理解地，在其它一些实施例中，亦可设置为：
请参看图2，动力组件还包括连接于两个侧壁714之间的下底壁718，即动力组件为自身形成第一内腔7101a和第二内腔7103a的框状结构；同时，第一内腔7101a内压强保持不变，而第二内腔7103a压强可变；管道75的第一端伸入第二内腔7103a中，管道75的第二端与大气压连通，管道75的第三端与介质源连通。控制开关77设置于管道75上，用于控制管道75与介质源及大气的通断。
例如，第一内腔7101b中保持5KG氮气不变，操作控制开关77，使氮气罐通过管道75向第二内腔7103a充入6KG氮气；此时，第一作用介质作用于公共壁716上的压力小于第二作用介质作用于公共壁716上的压力，公共壁716向上形变，移动接头30a向远离固定接头10a的方向移动，并与固定接头10a分离(即断开位置)；而当再次操作控制开关77，第二内腔7103a与大气压连通，此时第一内腔7101a内第一作用介质作用于公共壁716上的压力大于第二作用介质作用于公共壁716上的压力，公共壁716向下形变，移动接头30a向靠近固定接头10a的方向移动，使得移动接头30a与固定接头10a接触连通(即连接位置)。
可以理解地，在其它一些实施例中，还可设置为：
请参看图3，第一内腔7101a内设置有第一气囊7111，第二内腔7103a内设置有第二气囊7113；第一作用介质和第二作用介质分别为充设于第一气囊7111与第二气囊7113中的气体。管道75的第一端伸入第二内腔7103a中的第二气囊7113内，管道75的第二端与大气压连通，管道75的第三端与介质源连通。控制开关77设置于管道75上，用于控制管道75与介质源及大气的通断。
例如，第一内腔7101a中第一气囊7111内保持5KG氮气不变，操作控制开关77，采用氮气罐通过管道75向第二气囊7113充入6KG氮气；此时，第一气囊7111作用于公共壁716上的压力小于第二气囊7113作用于公共壁716上的压力，公共壁716向上形变，移动接头30a向远离固定接头10b的方向移动，并与固定接头10a分离(即断开位置)；而当再次操作控制开关77，第二气囊7113与大气压连通，此时第一气囊7111内第一作用介质作用于公共壁716上的压力大于第二作用介质作用于公共壁716上的压力，公共壁716向下形变，移动接头30a向靠近固定接头10a的方向移动，使得移动接头30a与固定接头10a接触连通(即连接位置)。
第二实施例
请参看图4，第一动力件71构造形成的动力组件，大体呈中空框状，其包括上顶壁712及由上顶壁712首尾两端朝同一方向延伸形成的两个侧壁714。上顶壁712与超导磁体外壳400正对，两个侧壁714远离上顶壁712的末端固定连接于超导磁体外壳400上，公共壁716沿移动接头30b往复方向上下可滑动地连接于两个侧壁714之间，且公共壁716、上顶壁712以及两个侧壁714的上半部分共同围设形成第一内腔7101b。
第二动力件73为变形部件，变形部件沿移动接头30b往复方向可形变地连接于公共壁716与超导磁体外壳400的外表面之间。也就是说，内有第一内腔7101b的第一动力件71与变形部件沿移动接头30b往复方向上下布置，当第一内腔7101b内第一作用介质作用于公共壁716上的压力克服了变形部件的变形力时，公共壁716沿侧壁714向下滑动，并压缩变形部件，驱动移动接头30b向靠近固定接头10b的方向移动，并与固定接头10b接触连通(即连通位置)；而当第一内腔7101b内第一作用介质作用于公共壁716上的压力小于变形部件的变形力时，动力组件将在变形部件的形变力作用下驱动移动接头30b复位，使得移动接头30b与固定接头10b分离(即断开位置)。
具体地，动力控制装置70包括控制组件，控制组件包括管道75及控制开关77，管道75的第一端伸入第一内腔7101b中，管道75的第二端与大气压连通，管道75的第三端与介质源连通。控制开关77设置于管道75上，用于控制管道75与介质源及大气的通断。
例如，操作控制开关77，使外部介质源(例如氮气罐)内第一作用介质通过管道75充入第一内腔7101b中，且当第一作用介质作用于公共壁716上的压力克服了变形部件的变形力时，动力组件将驱动移动接头30向靠近固定接头10b的方向移动，并与固定接头10b接触连通(即连通位置)；而当再次操作控制开关77，使第一内腔7101b与大气压连通，此时第一内腔7101b内第一作用介质作用于公共壁716上的压力小于变形部件的变形力时，动力组件将在变形部件的形变力作用下驱动移动接头30b复位，使得移动接头30b与固定接头10b分离(即断开位置)。
在本具体实施例中，变形部件为伸缩弹簧，第一作用介质为充入第一内腔7101b中的氮气。可以理解地，在其它一些实施例中，变形部件可为其它具有变形能力的元件，第一作用介质可为气体、液体或颗粒物等，在此不作限定。
请参看图1-图4，在上述所有实施例中，移动接头30a/30b内部开设有用于通入液氮的液氮腔，用于对移动接头30a/30b进行冷却，降低电流引线结构在通电过程中的发热。
具体地，液氮腔构造为由操作端33延伸至连接端31，从而通过液氮的输入对整个移动接头30进行降温。在本具体实施例中，液氮腔包括液氮输入通道350、冷却腔352以及氮气输出通道354，冷却腔352布置于连接端31与固定接头10接触的一端，液氮输入通道350与氮气输出通道354均连通于外界与冷却腔352之间。也就是说，由液氮输入通道350输入的液氮进行冷却腔352后，对移动接头30进行冷却降温；受热后形成的氮气经氮气输出通道354排出，从而使液氮在移动接头30内部循环，以达到降温冷却的效果。
本申请中提供的电流引线结构，具有以下有益效果：
1、操作便捷，本申请中半永久电流引线结构兼顾永久电流引线的便捷性，需要连通时只需要简单连接操作便可以使用，不存在临时电流引线的反复插拔的问题；
2、使用过程发热低，本申请中半永久电流引线结构的移动接头30a/30b与固定接头10a/10b的结合处可以通过扩大接触面积来降低接触电阻，减少发热；同时不存在临时电流引线插拔过程中的结霜现象，同样有效降低接触电阻，减少发热；
3、通过在电流引线结构内部充入液氮降温，降低电流引线结构在通电过程中发热；
4、降低使用过程的热传导，本申请中半永久电流引线结构在励磁及降场过程完成后，电流引线结构中移动接头30a/30b与固定接头10a/10b会在超导磁体真空腔内部断开，切断了热传导通道，减少了从300K环境向4K环境的热传导。
5、通过自动控制的方式，对电流引线结构的通断进行自动控制，从而实现自动化操作。
本发明实施例一提供的超导磁体，因其具有上述电流引线结构全部的技术特征，故具有与上述电流引线结构相同的技术效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电流引线结构，装配于超导磁体上，其特征在于，所述电流引线结构包括：
固定设置于所述超导磁体中冷屏内部结构和冷屏中一者上的固定接头；
活动设置于所述超导磁体中超导磁体外壳上的移动接头；
形变密封组件，可形变地连接于所述移动接头与超导磁体外壳之间；以及
动力控制装置，用于为所述移动接头的运动提供驱动力；
其中，所述动力控制装置包括具有内腔的动力组件，所述内腔中充设有作用介质；所述动力组件根据所述作用介质自身或与外力共同作用于所述内腔的作用力，驱动所述移动接头相对所述超导磁体外壳于与所述固定接头接触的连接位置、和与所述固定接头分离的断开位置之间往复。
2.根据权利要求1所述的电流引线结构，其特征在于，所述动力组件包括沿所述移动接头往复方向上下布置的第一动力件和第二动力件，所述内腔包括开设于所述第一动力件内的第一内腔，所述作用介质包括容纳于所述第一内腔中的第一作用介质；
所述第一内腔具有与所述第二动力件连接的公共壁，所述移动接头与所述公共壁固定连接，并根据所述第一作用介质与所述第二动力件共同作用于所述公共壁上的作用力，跟随所述公共壁于所述连接位置和所述断开位置之间往复。
3.根据权利要求2所述的电流引线结构，其特征在于，所述第二动力件为变形部件，所述变形部件沿所述移动接头往复方向可滑动地连接于所述公共壁与所述超导磁体外壳的外表面之间。
4.根据权利要求2所述的电流引线结构，其特征在于，所述内腔包括开设于所述第二动力件内的第二内腔，所述作用介质包括容纳于所述第二内腔中的第二作用介质；
所述公共壁为弹性壁，所述移动接头与所述公共壁固定连接，并根据所述第一作用介质与所述第二作用介质作用于所述公共壁上的作用力，跟随所述公共壁于所述连接位置和所述断开位置之间往复。
5.根据权利要求4所述的电流引线结构，其特征在于，所述第一作用介质直接充设于所述第一内腔内，且压强保持不变，所述第二作用介质直接充设于所述第二内腔内，且压强可变。
6.根据权利要求4所述的电流引线结构，其特征在于，所述第一内腔内设置有第一气囊，第二内腔内设置有第二气囊；所述第一作用介质和所述第二作用介质分别为充设于所述第一气囊与所述第二气囊中的气体。
7.根据权利要求6所述的电流引线结构，其特征在于，所述动力控制装置包括控制组件，所述控制组件包括管道及控制开关，所述管道的第一端伸入所述第二气囊中，所述管道的第二端与大气压连通，所述管道的第三端与介质源连通；所述控制开关设置于所述管道上，用于控制所述管道与介质源及大气的通断。
8.根据权利要求1所述的电流引线结构，其特征在于，所述移动接头包括连接端及操作端，所述动力组件装配于所述超导磁体外壳的外表面；
所述连接端伸入所述超导磁体内部并与所述固定接头可分离地接触，所述操作端沿往复方向穿过所述内腔。
9.根据权利要求1所述的电流引线结构，其特征在于，所述形变密封组件包括绝缘件及形变件，所述绝缘件密封且绝缘套设于所述移动接头的外周，所述形变件连接于所述绝缘件与所述超导磁体外壳上供所述移动接头伸出的装配孔的孔壁之间。
10.一种超导磁体，其特征在于，包括超导线圈、用于为所述超导线圈提供超导温度的低温冷却单元以及用于实现所述超导线圈与外部回路导通的电流引线结构；所述低温冷却单元包括超导磁体外壳、冷屏内部结构以及冷屏，所述冷屏设置于所述超导磁体外壳与所述冷屏内部结构之间；所述电流引线结构为上述权利要求1-9任意一项所述的电流引线结构。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811474500.3A CN109273193B (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 电流引线结构及超导磁体 |
| PCT/CN2019/109171 WO2020114064A1 (zh) | 2018-12-04 | 2019-09-29 | 电流引线结构及超导磁体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811474500.3A CN109273193B (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 电流引线结构及超导磁体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109273193A true CN109273193A (zh) | 2019-01-25 |
| CN109273193B CN109273193B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=65187419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811474500.3A Active CN109273193B (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 电流引线结构及超导磁体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109273193B (zh) |
| WO (1) | WO2020114064A1 (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110445501A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-12 | 上海赛滨特种电子元器件有限公司 | 通信杜瓦 |
| WO2020114065A1 (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
| WO2020114064A1 (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113312774A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-27 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种过流状态下超导线圈的热效应分析方法和装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230299A (en) * | 1978-07-03 | 1980-10-28 | Petroleum Designers, Inc. | Pressure balanced gate valve having selective actuator systems |
| US4453149A (en) * | 1983-04-01 | 1984-06-05 | General Electric Company | Excitation lead for superconducting devices, particularly magnets |
| CN101477381A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-07-08 | 练可为 | 压力控制结构 |
| WO2013113224A1 (zh) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种无液氦挥发的超导磁悬浮装置 |
| CN103578682A (zh) * | 2012-07-27 | 2014-02-12 | 通用电气公司 | 可伸缩电流引线组件 |
| CN204267294U (zh) * | 2014-11-03 | 2015-04-15 | 烟台荏原空调设备有限公司 | 一种螺杆式制冷系统及其螺杆式压缩机 |
| CN104637645A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-05-20 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 超导磁体用固定式电流引线结构 |
| CN206849605U (zh) * | 2017-03-23 | 2018-01-05 | 杭州图锐科技有限公司 | 一种可伸缩式充磁电流引线装置 |
| CN107647777A (zh) * | 2016-07-26 | 2018-02-02 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 压力器具 |
| CN209015802U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-06-21 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5243154B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2013-07-24 | 九州電力株式会社 | 超電導機器の電流リード |
| CN103714937B (zh) * | 2014-01-16 | 2016-05-04 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 超导磁体用电流引线结构 |
| CN107068329A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 杭州图锐科技有限公司 | 一种可伸缩式充磁电流引线装置及其使用方法 |
| CN109273193B (zh) * | 2018-12-04 | 2023-10-27 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
-
2018
- 2018-12-04 CN CN201811474500.3A patent/CN109273193B/zh active Active
-
2019
- 2019-09-29 WO PCT/CN2019/109171 patent/WO2020114064A1/zh active Application Filing
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230299A (en) * | 1978-07-03 | 1980-10-28 | Petroleum Designers, Inc. | Pressure balanced gate valve having selective actuator systems |
| US4453149A (en) * | 1983-04-01 | 1984-06-05 | General Electric Company | Excitation lead for superconducting devices, particularly magnets |
| CN101477381A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-07-08 | 练可为 | 压力控制结构 |
| WO2013113224A1 (zh) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种无液氦挥发的超导磁悬浮装置 |
| CN103578682A (zh) * | 2012-07-27 | 2014-02-12 | 通用电气公司 | 可伸缩电流引线组件 |
| CN204267294U (zh) * | 2014-11-03 | 2015-04-15 | 烟台荏原空调设备有限公司 | 一种螺杆式制冷系统及其螺杆式压缩机 |
| CN104637645A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-05-20 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 超导磁体用固定式电流引线结构 |
| CN107647777A (zh) * | 2016-07-26 | 2018-02-02 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 压力器具 |
| CN206849605U (zh) * | 2017-03-23 | 2018-01-05 | 杭州图锐科技有限公司 | 一种可伸缩式充磁电流引线装置 |
| CN209015802U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-06-21 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020114065A1 (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
| WO2020114064A1 (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 湖南迈太科医疗科技有限公司 | 电流引线结构及超导磁体 |
| CN110445501A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-12 | 上海赛滨特种电子元器件有限公司 | 通信杜瓦 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109273193B (zh) | 2023-10-27 |
| WO2020114064A1 (zh) | 2020-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109273193A (zh) | 电流引线结构及超导磁体 | |
| CN109243754A (zh) | 电流引线结构及超导磁体 | |
| US11802924B2 (en) | Magnetic resonance imaging superconducting magnet system | |
| CN104160523B (zh) | 机械超导开关 | |
| CN102054554B (zh) | 超导磁体的制冷系统和制冷方法 | |
| EP2932288B1 (en) | Low-loss persistent current switch with heat transfer arrangement | |
| EP3260801B1 (en) | System and method for improving the liquefaction rate in cryocooler-based cryogen gas liquefiers | |
| CN109074931B (zh) | 用于mri或其他超导磁体的斜变的导线和热断开 | |
| Hagmann et al. | Two-stage magnetic refrigerator for astronomical applications with reservoir temperatures above 4 K | |
| CN103336212B (zh) | 一种低温超导股线性能测试系统 | |
| CN107925342A (zh) | Hts磁体的支撑结构 | |
| CN209015802U (zh) | 电流引线结构及超导磁体 | |
| CN105988053A (zh) | 一种cicc导体性能测试系统 | |
| Shirron et al. | ADR design for the soft x-ray spectrometer instrument on the Astro-H mission | |
| CN209168849U (zh) | 电流引线结构及超导磁体 | |
| Switzer et al. | Sub-Kelvin cooling for two kilopixel bolometer arrays in the PIPER receiver | |
| Duband et al. | SAFARI engineering model 50 mK cooler | |
| Demikhov et al. | 8 T cryogen free magnet with a variable temperature insert using a heat switch | |
| CN203310943U (zh) | 一种低温超导股线性能测试系统 | |
| CN109360707A (zh) | 插拔式电流引线结构及超导磁体 | |
| JP2007321050A (ja) | 極低温蓄冷媒体、ならびにそれを用いた極低温冷凍方法および極低温冷凍システム | |
| CN209015801U (zh) | 插拔式电流引线结构及超导磁体 | |
| Li et al. | A mechanical thermal switch for conduction-cooled cryogenic system | |
| CN106526354A (zh) | 一种用于高温超导材料测试的恒温固氮冷却系统 | |
| EP3182036B1 (en) | Method of accelerating cool down |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 410100 Intersection of Liangtang Road and Dongsheng Road, Xingsha Street, Changsha County, Hunan Province Applicant after: HUNAN MAITAIKE MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 410000 Room 001, 5th Floor, Professional Building and Incubation Building, 662 Lugu Avenue, Changsha High-tech Development Zone, Changsha City, Hunan Province (Cluster Registration) Applicant before: HUNAN MAITAIKE MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |