CN113922179A - 用于低温装置的高温超导电流引线组件 - Google Patents

用于低温装置的高温超导电流引线组件 Download PDF

Info

Publication number
CN113922179A
CN113922179A CN202110682639.2A CN202110682639A CN113922179A CN 113922179 A CN113922179 A CN 113922179A CN 202110682639 A CN202110682639 A CN 202110682639A CN 113922179 A CN113922179 A CN 113922179A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
hts
assembly
lead assembly
channels
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
Application number
CN202110682639.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113922179B (zh
Inventor
凌佳寅
江龙志
叶立阳
斯图尔特·保罗·费尔特姆
T·E·莫兰
恩斯特·沃尔夫冈·斯塔特纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Precision Healthcare LLC
Original Assignee
GE Precision Healthcare LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Precision Healthcare LLC filed Critical GE Precision Healthcare LLC
Publication of CN113922179A publication Critical patent/CN113922179A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113922179B publication Critical patent/CN113922179B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/16—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34015—Temperature-controlled RF coils
    • G01R33/34023—Superconducting RF coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/3804—Additional hardware for cooling or heating of the magnet assembly, for housing a cooled or heated part of the magnet assembly or for temperature control of the magnet assembly
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
    • G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种制造低温系统的引线组件的方法。该方法包括开发热交换器的三维(3D)模型。该热交换器包括多个通道，该多个通道从第一端部纵向延伸穿过热交换器到第二端部，该多个通道在热交换器内形成多个热表面，该热交换器具有横截面。该方法还包括通过减小横截面的面积和增大多个热表面中的至少一种方式修改3D模型。该方法还包括根据所修改的3D模型，使用导电材料和导热材料增材地制造热交换器。此外，该方法包括提供包括HTS条的高温超导体(HTS)组件，以及在热交换器的第二端部处将HTS组件连接到热交换器。

Description

用于低温装置的高温超导电流引线组件
背景技术
本公开的领域整体涉及引线组件的系统和制造引线组件的方法，并且更具体地，涉及制造用于低温系统的低温装置的引线组件的系统和方法。
低温系统包括低温装置，诸如用于磁共振成像(MRI)系统的超导磁体、超导变压器、发电机和电子器件。通过保持低温装置与冷却源诸如液化氦接触来冷却低温装置，以便低温装置在超导条件下操作。为了使低温装置达到特定操作状态，向低温装置提供电力。例如，为了使MRI系统的超导磁体斜线上升到某个磁场强度(例如，1.5特斯拉(T))，从室温下的电源向超导磁体提供电力，以使磁体从电流产生磁场。电流通过引线组件供应到低温装置。
此外，通常通过诸如浇铸、机加工或金属注塑成型的方法制造引线组件。在那些制造工艺中，如果需要修改或已修改引线组件的设计，则需要提供新模具，这可能是耗时且昂贵的。
至少一些已知的引线组件和已知的引线组件设计工艺易于出现某些问题，并且引线组件的改进是期望的。
发明内容
在一个方面，提供了一种制造低温系统的引线组件的方法。该方法包括开发热交换器的三维(3D)模型，该热交换器具有第一端部和与第一端部相对的第二端部。热交换器包括多个通道，该多个通道从第一端部纵向延伸穿过热交换器到第二端部，多个通道在热交换器内形成多个热表面，该热交换器具有横截面。该方法还包括通过减小横截面的面积和增大多个热表面中的至少一种方式修改3D模型。该方法还包括根据修改的3D模型，使用导电材料和导热材料增材地制造热交换器。此外，该方法包括提供包括HTS条的高温超导体(HTS)组件，以及在热交换器的第二端部处将HTS组件连接到热交换器。
在另一方面，提供了一种低温系统。该低温系统包括容器，该容器容纳低温装置和引线组件。该引线组件嵌入容器并且被配置为向低温装置提供电流。引线组件包括热交换器和HTS组件。热交换器由导电材料和导热材料构成，并且具有被配置为电连接到电源的第一端部和与第一端部相对的第二端部。热交换器还包括在第一端部和第二端部之间延伸穿过热交换器的多个通道，该多个通道在热交换器内形成多个热表面。热交换器具有横截面。HTS组件在热交换器的第二端部处联接在低温装置和热交换器之间，HTS组件包括HTS条。在增材制造过程中动态地修改热交换器的横截面和多个热表面，使得在低温装置的斜升期间，热交换器的第二端部处的温度处于或低于HTS条的临界超导温度。
在又一方面，提供了低温系统的引线组件。该低温系统包括容器，该容器容纳低温装置。引线组件包括热交换器和HTS组件。热交换器由导电材料和导热材料构成，并且具有被配置为电连接到电源的第一端部和与第一端部相对的第二端部。热交换器还包括从第一端部延伸穿过热交换器到第二端部的多个通道。该多个通道形成热交换器内的多个热表面。热交换器具有横截面。HTS组件在热交换器的第二端部处联接到热交换器并且被配置为联接到低温装置，该HTS组件包括HTS条。引线组件被配置为向低温装置提供电流，并且被进一步配置为嵌入容器内。在增材制造过程期间动态地修改热交换器的尺寸和结构，使得在使用中，在低温装置的斜升期间，修改的热交换器的第二端部处的温度处于或低于HTS条的临界超导温度。
附图说明
图1A是示例性低温系统的示意图。
图1B是图1A所示并且标识为1B的低温系统的一部分的放大视图。
图2是图1A所示的低温系统的示例性引线组件。
图3A是图2所示热交换器的联接到上连接器的热交换器的侧视图。
图3B是图3A所示的热交换器和上连接器的底部透视图。
图3C是图3A所示的热交换器和上连接器的顶部透视图的一部分。
图4A是沿图3A中的线4A-4A截取的剖视图。
图4B是沿图3A中的线4B-4B截取的剖视图。
图4C是图4B中标识的热交换器和上连接器的横截面的一部分的放大视图。
图5A是已知电流引线的横截面。
图5B示出了图5A所示的已知电流引线的热性能。
图5C是沿线4A-4A截取的图3A中所示热交换器的剖视图。
图5D示出了图3A所示的热交换器的热性能。
图6A是图3A所示的热交换器的另一个示例性横截面。
图6B是图3A所示的热交换器的又一个示例性横截面。
图7A是图3A所示的热交换器的又一个示例性横截面。
图7B是图7A所示的热交换器的一部分的透视图。
图8示出了根据本公开的一个方面的热交换器的另一个示例性设计。
图9A示出了根据本公开的一个方面的热交换器的又一个示例性设计。
图9B是图9A所示的热交换器沿线9B-9B截取的局部剖视图。
图10示出了制造热交换器的示例性方法的流程图。
图11A是图1A所示的低温系统的示例性引线组件的透视图。
图11B是图11A所示的示例性引线组件的分解图。
图12A是示例性高温超导体(HTS)条。
图12B示出了图12A所示的HTS条与铜导体之间的比较。
图13A是用保护引线组件的HTS导体的机构实现的示例性引线组件。
图13B是图13A所示的引线组件中的热交换器和上连接器的底部透视图。
图14是用保护引线组件的HTS导体的另一个机构实现的另一个示例性引线组件。
图15是引线组件的示例性防差错(poka-yoke)设计。
图16A示出了联接到上连接器和互连器的示例性热交换器。
图16B示出了图16A所示的互连器的底视图。
图16C示出了联接到引线组件的图16A中所示的热交换器。
图16D示出了包封图16C所示的热交换器和引线组件的套筒。
图16E示出了联接到图16C和图16D所示的引线组件的下连接器。
图16F示出了图16E所示的引线组件的一部分的放大视图。
具体实施方式
本公开包括引线组件的系统以及设计和制造引线组件的方法。本文所公开的引线组件可嵌入低温系统中。由于引线组件的高效热交换器和非导热高温超导体(HTS)组件，用于冷却低温系统中的低温装置的冷冻剂的沸腾速率相对较低。电流引线设计针对最小冷冻剂沸腾进行优化。如本文所用，与铜或其他导电材料相比，当材料传导相对较少的热时，材料为非导热的。本文所公开的引线组件是低温稳固的，并且能够承受由热收缩引起的瞬态热和应力。方法方面将在以下描述中部分明显并且部分明确地讨论。
图1A示出了示例性低温系统100。图1B示出了低温系统100的图1A中标记的部分的放大视图。低温系统100可包括容器102，该容器容纳低温装置104。该低温装置104可以是在磁共振成像(MRI)系统、核磁共振(NMR)或NMR高场磁体系统中使用的超导磁体。在一些实施方案中，低温装置104可以是电机、发电机、故障电流限制器、储能装置、粒子加速器、中型磁体和实验室使用磁体。超导磁体可包括超导线圈(未示出)，该超导线圈具有超导导体线并且通过使电流运行通过超导线圈导体来产生磁场。超导磁体可以由冷冻剂例如沸腾温度为4.2开尔文(K)的液态氦冷却，使得低温装置104在从约4K到约10K的温度范围内操作。在该温度范围内，超导线圈不具有电阻，并且不从电产生热。
低温系统100还可包括冷头低温冷却器106。所描绘的冷头低温冷却器106包括第一级108和第二级110。第一级108可具有比第二级110更高的操作温度。例如，第一级108可具有约50K的操作温度，并且第二级110可具有约4K的操作温度。因此，容器102保持在约4K的温度，并且冷冻剂的沸腾速率被降低或受到限制。
在示例性实施方案中，低温系统100还包括引线组件112。该引线组件112被配置为电连接到电源114，该电源处于室温下并且被配置为向低温装置104供应电流。引线组件112被设计用于特定电流承载能力。低温系统100中包括两个引线组件以与低温装置104和电源114形成电流回路。引线组件112在约4K下的低温装置104和约273K或更高的室温下的电源114之间提供电接触。
在已知的低温系统中，低温装置104的电流通过可移除引线组件供应，该引线组件通过进入颈部插入容器102并且在低温装置104的斜升过程期间电连接到低温装置104。对于超导磁体，斜升过程是将磁体的磁场从零斜线上升到期望的场强(诸如1.5特斯拉(T)、3T或更高)的过程，其中电流引线设计随着场强的增加而改变并且可能需要热交换器的重新设计。在低温装置104达到期望的状态之后，例如，当超导磁体达到期望的磁场强度时，移除可移除引线组件以避免将热传导到容器102中和冷冻剂的沸腾速率的增加，因为引线组件也是导热的。可移除引线组件和低温装置104之间的电连接可能不可靠，并且需要附加的措施来建立有效的电连接，诸如包括通过焊接永久性连接或用紧固件夹紧或者用相对软的金属如铟润滑。可移除组件还具有将过多的热传导到容器102中的大芯，这使过量的冷冻剂沸腾并增加斜线上升低温装置104的成本。此外，插入和移除可移除组件将空气引入容器102中，从而在容器102中引起严重的结冰并且阻挡通向低温装置104的进入颈部或电端子的通路。
在另一个已知的低温系统中，引线组件永久性地安装到或嵌入容器102的进入颈部。然而，已知的嵌入式引线组件向容器102添加了永久性热负载，从而增加了容器102中的冷冻剂的沸腾速率。
在示例性实施方案中，引线组件112包括高温超导体(HTS)组件118(图1A)。HTS组件118包括HTS导体120。HTS是具有高于绝对零度的临界超导温度的超导导体，例如具有约90K的临界超导温度。临界超导温度是材料对电流超导的最高温度。然而，HTS导体120是非导热的。此外，HTS组件118被构造成整体上是非导热的。HTS组件118可以但不需要联接到冷头低温冷却器106。由于HTS组件118在50K下操作时不从电产生热并且是非导热的，因此通过HTS组件118到容器102的热负载一直受到限制，这显著降低了冷冻剂的沸腾速率。在一些实施方案中，当引线组件不传导电流时，冷冻剂的沸腾速率可以为零或接近零，因为HTS组件118是非导热的，并且HTS组件118的温度不需要保持在超导临界温度或低于超导临界温度，因为没有电流流过其中。
图2示出了示例性引线组件112。除了HTS组件118之外，该引线组件112还包括热交换器202。该热交换器202被设计用于热交换器202中的冷冻剂的特定驻留时间(dwelltime)和/或热交换器202上的特定压降。热交换器202包括第一端部204和第二端部205。热交换器202由导电材料和导热材料构成，诸如铜、铝、铜合金、铝合金、复合材料或陶瓷。热交换器202被配置为在第一端部204处电连接到电源114。热交换器202在第二端部205处联接到HTS组件118。热交换器202被配置为在低温装置104的斜升期间保持HTS组件118处于或低于HTS导体120的临界超导温度。因此，引线组件112不需要连接到冷头低温冷却器106，并且由于降低的冷冻剂沸腾速率而降低了低温装置104的斜升成本。此外，由于引线组件112不需要连接到冷头低温冷却器106，因此引线组件112可以是独立的引线组件，其可以与低温系统100的其余部分分开控制，并且通过控制引线组件112远程接通电源来远程控制以自动斜升低温系统100。另外，引线组件112的冷却机构被简化，其中热交换器202和HTS 118两者由冷冻剂冷却，而不是常规引线组件中用于热交换器202和HTS 118的单独冷却机构。
引线组件112还包括包封热交换器202和HTS组件118的套筒206。引线组件112还可包括上连接器208和下连接器210。上连接器208和下连接器210由导电材料诸如钎焊铜构成。上连接器208被配置为电连接到电源114并且在热交换器的第一端部204处联接到热交换器202。下连接器210被配置为电连接到低温装置104并向低温装置供应电力。下连接器210联接到HTS组件118并且电连接到HTS组件118的HTS导体120。
在操作中，在斜升期间，引线组件112电连接到电源114并向低温装置104供应电流。通过上连接器208、热交换器202、HTS组件118的HTS导体120和下连接器210建立电源114和低温装置104之间的电连接。一旦斜升完成，电源114就与引线组件112断开连接。由于HTS组件118不是导热的，因此到容器102的热负载受到限制。因此，引线组件112可嵌入容器102，从而几乎不导致冷冻剂的沸腾。
图3A至图3C示出了联接到示例性上连接器208的示例性热交换器202的侧视图(图3A)、下部透视图(图3B)和顶部透视图(图3C)。图4A至图4C示出了热交换器202的剖视图。图4A示出了沿图3A中的横截面线4A-4A的热交换器202的轴向剖视图。图4B示出了沿横截面线4B-4B的热交换器202的纵向剖视图。图4C是图4B的一部分的放大视图。
在示例性实施方案中，热交换器202包括多个通道212。在一个示例中，通道由翅片228形成。通道212从热交换器202的第一端部204纵向延伸穿过热交换器202到热交换器202的第二端部205。蒸气和/或热流过通道212到达/来自引线组件112和HTS组件118的外部。通道212在图4A中以横截面214示出。通道212还限定要与蒸气接触的热表面216。在热交换器202的第一端部204处，实心结构诸如横截面214上的翅片228阻碍蒸气流入和流出热交换器。另一方面，通道212的热表面216有利于蒸气和热交换器之间的热交换。因此，通道的构造和组合以及横截面214的面积被设计成能够实现具有减小的压降和用于热交换的热表面的增加的表面积的受控蒸气流。这种设计提高了热交换器202的热交换效率。在一些实施方案中，横截面214的面积被最小化，并且热表面216被最大化。在一个示例中，热表面216可以是粗糙的或未抛光的，以具有增加的粗糙度，从而进一步增加热表面216，并且还引入湍流以增加热对流。
图5A至图5D示出了具有横截面526的已知电流引线502的热性能与本文所公开的热交换器202之间的对比。图5A示出了已知电流引线502的横截面526，并且图5B示出了已知电流引线502的热性能。图5C示出了热交换器202的横截面214，并且图5D示出了热交换器202的热性能。图5B和图5D是对热交换器202、502的热性能进行建模的计算机模拟诸如有限元分析(FEA)的结果。已知电流引线502包括沿已知电流引线502的内部506的十个相等间隔开的沟槽504。相比之下，热交换器202包括多个翅片228。图5C中描绘的热交换器202的横截面214未按比例绘制。热交换器202、502在第一端部204、508处的温度设置为273K。已知电流引线502的横截面526的外径224和热交换器202的横截面214的外径保持相同。热交换器202、502具有相同的长度232(参见图4B)。热交换器202、502两者通过流速为6.25升/小时(L/h)的气态氦冷却。如图5B所示，已知电流引线502在第二端部510处的温度为约228K。相比之下，热交换器202在第二端部205处的温度为约27K，这适用于HTS导体120在超导条件下操作。可根据应用诸如第一端部204和第二端部205处的温度来调节长度232、外径224和通道尺寸。
图6A和图6B示出了热交换器202的横截面设计。在图6A和图6B所示的示例中，热交换器202的横截面602、604的外径224是相同的。在图6A中，热交换器202具有与图5C所示的热交换器202类似的设计，其中热交换器202包括翅片228，在翅片228之间具有间隙223，不同之处在于对于图6A中所示的热交换器202，相比于图5C中所示的热交换器202，翅片228的厚度221较小，并且相邻翅片228之间的间隙223更大。厚度221和间隙223可处于使得热交换器202能够如本文所公开起作用的其他尺寸。在图6B中，热交换器202具有带圆柱形构造的通道212，其在横截面604中示出为圆孔212。选择横截面604中的总空隙面积236与总实心面积238的比率以优化热交换器的热性能。总空隙面积236是由所有孔212占据的横截面604的总面积。总实心面积236是未被孔212占据的横截面604的总面积。该比率的一个示例为约1:2或0.5。在一些实施方案中，热交换器202可在横截面604上具有约100个孔。孔212的直径234以及总空隙面积236与总实心面积238的比率可根据热交换器202的热性能要求而变化。
图7A和图7B示出了热交换器202的另一个示例性设计。图7A示出了热交换器202的横截面702。图7B示出了热交换器202的一部分的透视图。与图5C和图6A所示的热交换器202不同，热交换器202还包括从第一端部204纵向延伸到第二端部205并横向将热交换器202分成第一节段706和第二节段708的分隔件704。翅片228从横截面702的分隔件704延伸。第一节段706和第二节段708中的翅片228的厚度221和间隙223可相同或不同。从第一节段706和第二节段708中的分隔件704延伸的翅片228的位置和取向可导致翅片交错，使得第一节段706中的翅片228在第二节段708中的间隙223的位置处从分隔件704延伸，反之亦然。与具有非交错的翅片的热交换器202相比，具有交错的翅片的热交换器202相对更容易用常规工艺诸如机加工来制造。
图8、图9A和图9B示出了热交换器202的更多示例性设计。热交换器202可包括螺旋通道812(图8)。当与由先前描述的具有直通道212的示例性热交换器中的通道提供的表面积对比时，螺旋通道812增加由热表面216提供的表面积。虽然图8中示出了两个螺旋通道812，但是螺旋通道812的数量可以是一个、三个或使得热交换器202能够如本文所公开起作用的其他数量。图9A和图9B示出了具有锯齿状通道1812的热交换器202。图9A示出了热交换器202的纵向剖视图。图9B示出了沿图9A中的线9B-9B截取的局部纵向剖视图。在图9A和图9B中，热交换器202包括多个挡板802。挡板802在热交换器202内部，并且在交替的横向方向上向内且部分地横向延伸跨过热交换器202的内部，以产生穿过热交换器202的锯齿状路径，从而形成锯齿状通道1812。如果包括一个锯齿状通道1812，则通道1812可以与热交换器202的内部横截面一样宽(参见图9B)。锯齿状通道1812还相对于直通道212增加热交换器202的热表面216。虽然示出和描述了一个锯齿状通道，但是热交换器202可以包括一个、两个、三个或使得热交换器202能够如本文所述起作用的其他数量的锯齿状通道1812。热交换器202可以是圆柱形的，或者是其他形状，诸如长方体(图9A和图9B)。
热交换器202可通过传统金属制造工艺制造，诸如烧结、铸造、机加工和金属注塑成型。与传统金属制造工艺相比，使用增材制造工艺来调节和微调热交换器202的设计可以在没有与需要对铸件、模具或制造系统进行复杂改变的传统制造方法相关联的挑战的情况下实现。
图10是增材地制造热交换器的示例性方法900的流程图。增材制造也称为3D打印。在增材制造中，基于3D模型制造3D对象。3D模型可以是计算机辅助设计(CAD)模型。在将3D模型提供给增材制造系统之后，系统基于3D模型产生3D对象，其中材料被添加在一起，诸如液体分子或粉末颗粒被融合在一起，通常是逐层地。在示例性实施方案中，方法900包括开发热交换器的三维(3D)模型902。热交换器为本文所公开的示例性热交换器202中的任一种热交换器。方法900还可包括动态地修改3D模型904。修改3D模型以满足使用热交换器的环境的性能要求。3D模型的一个或多个结构特征可被修改以实现期望的热交换器性能。3D模型可通过减小热交换器的横截面积诸如减小热交换器中的翅片的厚度来修改。热交换器的热表面可在调节期间增加。热交换器中的通道的形状可在调节期间改变。热交换器的横截面积和热表面是影响热交换器的热交换效率的两个关键因素。减小横截面积和/或增大热表面增加了热交换器的热交换效率。因此，可通过最小化横截面积和/或最大化热表面来修改热交换器的3D模型。在一些实施方案中，热交换器和上连接器可通过增材制造工艺制造为单个一体部件。
在一个实施方案中，提供了包括本文所述的热交换器中的任一个的基础设计。热交换器的热性能在FEA程序中模拟和估计。然后用3D增材制造工艺打印热交换器并在低温系统中测试。将测试结果和模拟结果进行比较，以评估模拟是否代表热交换器在规定公差水平内的热性能。如果满足规定公差水平，则在打印另一个热交换器之前，该模拟可用于动态修改模拟中热交换器的设计。可重复设计、模拟、样品测试和改进设计的过程。热交换器的设计可由3D打印的限制诸如最小特征厚度、最小间隙距离和特征处置角度界定。螺旋和/或锯齿状通道可包括在热交换器中以进一步增加热交换。
在示例性实施方案中，方法900还包括根据修改的3D模型增材地制造热交换器906。示例性增材制造工艺可以是电子束增材制造或选择性激光熔化。可测试所制造的热交换器以查看其是否满足所需的热性能，例如，其中在特定条件下，热交换器在第二端部处的温度为50K或更低。例如，可通过将热交换器包括在低温系统中并监测热交换器的第二端部处的温度来测试热交换器。在一些实施方案中，热交换器可以通过计算机模拟诸如模拟低温系统中热交换器的热性能的FEA分析来测试。如果热交换器不满足所需的热性能，则通过减小横截面、增大热表面和/或改变通道的形状或设计来调整3D模型。可重复测试和修改，直到热交换器满足所需的热性能。
增材制造工艺允许例如相对于所需表面积对热交换器进行微调。一旦设计了合适的3D模型，可以使用常规制造方法诸如烧结或金属丝网来使用3D模型制造引线组件。
图11A示出了用于引线组件112的示例性HTS组件118。图11B示出了HTS组件118的分解图。包括在HTS组件118中的HTS导体120可以是HTS条120。HTS组件118还可以包括壳体1102。该壳体1102可包括单独的部分1102a-1102d。壳体1102由非导电且非导热的材料构成。示例性材料是G-10。HTS组件118还可包括端子1104。该端子1104在HTS导体120的每个端部处电连接到HTS导体120，并且为HTS导体120提供电连接。端子1104由导电材料诸如铜构成。
为了组装HTS组件，壳体的部分1102a-1102d可被夹紧在一起以将HTS导体120包封在其中并将端子1104与HTS导体120的端部保持在一起。端子1104可用压力焊接或夹紧到HTS导体120的端部。壳体1102保护HTS导体120免受由蒸气流引起的振动。壳体1102还提供刚性结构以保持HTS导体120的形状。
图12A至图12B示出了示例性HTS导体120以及与铜导体的比较。HTS导体120是HTS条(图12A)。HTS导体120可以是涂覆有稀土钡铜氧化物(ReBCO)的导体。HTS导体120在高于绝对零度(0K)例如约50K-60K的温度下的超导条件下导电。在超导条件下，HTS导体120不具有电阻并且不从电产生热。与常规导体诸如铜导体1202相比，HTS导体实现了电流引线组件的更紧凑设计，与传统铜导体1202相比，该电流引线组件可更有效地与通过本文所述的工艺开发的热交换器设计联接。铜导体体积庞大，并且HTS导体需要比铜导体1202更小体积的材料来承载相同量的电流(参见图12B)。为了承载相同量的电流，HTS导体120比铜导体1202轻得多。此外，与传导电和热两者的铜导体1202相比，HTS导体120具有比铜导体1202小得多的热导率。例如，在低温温度下，铜导体1202具有大于1000W/m K的热导率，而HTS导体120具有约10W/m K-20W/m K的热导率。因此，通过HTS导体120传递到低温装置104的热受到限制。
在示例性实施方案中，在低温装置104的斜升期间，流过HTS导体120的电流量可大于1000安培(A)。如果HTS导体120周围的温度达到HTS导体120的超导临界温度以上，则HTS导体120不在超导条件下操作，而是在其中HTS导体120具有电阻的常规条件下操作。在高达1000A以上的电流流过HTS导体120的情况下，将产生来自电力的大量热，这可能损坏或烧坏HTS导体120。
图13A至图13B示出了通过包括温度传感器1302来保护HTS导体120的示例性机构。图13A示出了包括温度传感器1302的引线组件112。图13B示出了引线组件112的包括热交换器202和上连接器208的上部部分的底部透视图。温度传感器1302可安装在热交换器202的底部1304处，其中热交换器202接触HTS组件118。温度传感器1302可安装在HTS组件118上以防止引线组件112过热。多个温度传感器1302可安装在引线组件112上的其他位置处，诸如上连接器208上或热交换器上的其他位置处。温度传感器1302用于监测HTS组件118和/或引线组件112的温度。如果HTS组件118达到预先确定的阈值诸如50K，则可发起保护动作。保护动作可包括向操作者发出警报以采取动作来保护HTS组件118、增加来自冷冻剂的蒸气冷却以降低温度、或切断电流中的一者或多者。
图14示出了保护HTS导体120的另一个示例性机构。HTS组件118可包括导热金属层1402。层1402可焊接到HTS导体120。层1402具有相对低的热导率。用于层1402的示例性材料为黄铜。当HTS导体120不在超导条件下操作时，由HTS导体120产生的热可以传递到层1402并且传递出到热交换器202和容器102，使得HTS导体120不过热。由于层1402将热传导到容器102中，热一直泄漏到容器102中，并且因此增加了与冷冻剂损失相关联的成本。
由于HTS导体120的传导条件对温度敏感，引线组件112可以包括防差错设计(图15)。在该设计中，引线组件112可包括覆盖上连接器208的覆盖件1502。该覆盖件1502由非导电材料诸如橡胶或硅树脂构成。在可以进行电连接之前必须移除覆盖件1502。因此，当HTS组件118的温度不处于或低于超导临界温度时，电不会意外地通过HTS组件118。
图16A至图16F示出了组装引线组件112的过程阶段。图16A和图16B示出了互连器1602可以在第二端部205处联接到热交换器202。图16B示出了互连器1602的底部透视图。互连器1602可由钎焊铜构成。互连器1602可以包括第一狭槽1604和第二狭槽1606。第一狭槽1604允许热通过并且可用于冷却。第二狭槽1606可用于插入和焊接HTS组件118的端子1104(参见图11A和图11B)，并且在HTS组件118和热交换器202之间建立电接触。图16C示出了HTS组件118在互连器1602处联接到热交换器202。套筒1608可用于覆盖热交换器202和HTS组件118(图16D)。套筒1608为引线组件112提供结构支撑，并且使引线组件112与引线组件112的周围环境电绝缘。套筒1608可由G-10构成。图16E示出了下连接器210然后联接到HTS组件118的另一个端子1104(参见图11A和图11B)，并且联接到套筒1608。套筒1608可以包括一个或多个窗口1601，使得可以安装温度传感器1302。在安装温度传感器1302之后，窗口1601被修补和密封。导电部件诸如互连器1602、HTS组件118、下连接器210和/或上连接器的联接可通过焊接来实现。
本文所述的系统和方法的至少一种技术效果包括：(a)嵌入式引线组件，该嵌入式引线组件用于低温装置，该嵌入式引线组件导致在斜升期间降低的冷冻剂沸腾；(b)嵌入式引线组件，当没有电流流过引线组件时该嵌入式引线组件具有零或接近零的冷冻剂沸腾；(c)高效热交换器，该高效热交换器用于嵌入式引线组件；(d)使用增材制造设计和制造热交换器和引线组件的工艺；以及(e)低温系统，该低温系统包括嵌入式引线组件，该嵌入式引线组件具有联接到HTS组件以用于向低温系统的低温装置供电的热交换器。
上面详细描述了减少噪声和伪影的系统和方法的示例性实施方案。这些系统和方法不限于本文所述的特定实施方案，而是系统的部件和/或方法的操作可与本文所述的其他部件和/或操作独立地和分开地使用。此外，所描述的部件和/或操作也可在其他系统、方法和/或设备中限定，或与其他系统、方法和/或设备结合使用，并且不限于仅用本文所述的系统来实践。
尽管可在一些附图中，而不是在其他附图中示出本发明的各种实施方案的特定特征，但这仅是为了方便起见。根据本发明的原理，附图的任何特征可结合任何其他附图的任何特征来引用和/或要求保护。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种制造低温系统的引线组件的方法，包括：
开发热交换器的三维(3D)模型，所述热交换器具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述热交换器包括多个通道，所述多个通道从所述第一端部纵向延伸穿过所述热交换器到所述第二端部，所述多个通道在所述热交换器内形成多个热表面，所述热交换器具有横截面；
通过减小所述横截面的面积和增大所述多个热表面中的至少一种方式修改所述3D模型；
根据所修改的3D模型，使用导电材料和导热材料增材地制造所述热交换器；
提供包括HTS条的高温超导体(HTS)组件；以及
在所述热交换器的所述第二端部处将所述HTS组件连接到所述热交换器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中修改所述3D模型还包括：
使所述热交换器的所述横截面的所述面积最小化；以及
使所述热交换器的所述多个热表面最大化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述热交换器包括轴向延伸并形成所述多个通道的多个翅片。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个通道是螺旋形的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述热交换器包括多个挡板，所述多个挡板在所述热交换器内侧成锯齿状并形成所述多个通道。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供HTS组件还包括用壳体包封所述HTS条，所述壳体由非导电且非导热的材料构成。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述材料是G-10。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述热交换器在所述第二端部处的温度，同时将所述热交换器在所述第一端部处的温度保持在约150开尔文(K)；以及
如果所述热交换器在所述第二端部处的所述温度大于50K，则重复修改所述3D模型。
9.根据权利要求8所述的方法，其中测试温度还包括基于所述热交换器的热交换的计算机模拟来测试所述热交换器的所述温度。
10.一种低温系统，包括：
容器，所述容器容纳低温装置；和
引线组件，所述引线组件嵌入所述容器并被配置为向所述低温装置提供电流，所述引线组件包括：
热交换器，所述热交换器由导电材料和导热材料构成，并且具有被配置为电连接到电源的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述热交换器还包括在所述第一端部和所述第二端部之间延伸穿过所述热交换器的多个通道，所述多个通道在所述热交换器内形成多个热表面，所述热交换器具有横截面；和
高温超导体(HTS)组件，所述高温超导体组件在所述热交换器的所述第二端部处联接在所述低温装置和所述热交换器之间，所述HTS组件包括HTS条，
其中在增材制造过程中动态地修改所述热交换器的所述横截面和所述多个热表面，使得在所述低温装置的斜升期间，所述热交换器的所述第二端部处的温度处于或低于所述HTS条的临界超导温度。
11.根据权利要求10所述的低温系统，其中所述热交换器包括轴向延伸并形成所述多个通道的多个翅片。
12.根据权利要求10所述的低温系统，其中所述多个通道是螺旋形的。
13.根据权利要求10所述的低温系统，其中所述热交换器包括多个挡板，所述多个挡板在所述热交换器内侧成锯齿状并形成所述多个通道。
14.根据权利要求10所述的低温系统，其中所述HTS组件还包括包封所述HTS条的壳体，所述壳体由非导电且非导热的材料构成。
15.一种低温系统的引线组件，所述低温系统包括容器，所述容器容纳低温装置，所述引线组件包括：
热交换器，所述热交换器由导电材料和导热材料构成，并且具有被配置为电连接到电源的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述热交换器还包括从所述第一端部延伸穿过所述热交换器到所述第二端部的多个通道，所述多个通道在所述热交换器内形成多个热表面，所述热交换器具有横截面；和
高温超导体(HTS)组件，所述高温超导体组件在所述热交换器的所述第二端部处联接到所述热交换器并且被配置为联接到所述低温装置，所述HTS组件包括HTS条，
其中所述引线组件被配置为向所述低温装置提供电流并且被进一步配置为嵌入所述容器，其中在增材制造过程期间动态地修改所述热交换器的尺寸和结构，使得在使用中，所修改的热交换器的所述第二端部处的温度在所述低温装置的斜升间处于或低于所述HTS条的临界超导温度。
16.根据权利要求15所述的引线组件，其中所述热交换器的所述横截面的面积被最小化，并且所述热交换器的所述多个热表面被最大化。
17.根据权利要求15所述的引线组件，其中所述热交换器包括轴向延伸并形成所述多个通道的多个翅片。
18.根据权利要求15所述的引线组件，其中所述多个通道是螺旋形的。
19.根据权利要求15所述的引线组件，其中所述HTS组件还包括包封所述HTS条的壳体，所述壳体由非导电且非导热的材料构成。
20.根据权利要求15所述的引线组件，其中所述材料是G-10。
CN202110682639.2A 2020-07-08 2021-06-18 用于低温装置的高温超导电流引线组件 Active CN113922179B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/923,321 2020-07-08
US16/923,321 US11961662B2 (en) 2020-07-08 2020-07-08 High temperature superconducting current lead assembly for cryogenic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113922179A true CN113922179A (zh) 2022-01-11
CN113922179B CN113922179B (zh) 2024-08-06

Family

ID=77179504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110682639.2A Active CN113922179B (zh) 2020-07-08 2021-06-18 用于低温装置的高温超导电流引线组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11961662B2 (zh)
JP (1) JP7242749B2 (zh)
CN (1) CN113922179B (zh)
GB (1) GB2598036B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298679A (en) * 1992-07-01 1994-03-29 Westinghouse Electric Corp. Current lead for cryostat using composite high temperature superconductors
JPH07297025A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp 酸化物超電導電流リード装置
WO2013132679A1 (ja) * 2012-03-07 2013-09-12 三菱電機株式会社 熱交換器および冷凍サイクル装置
CN103961102A (zh) * 2014-03-11 2014-08-06 江苏美时医疗技术有限公司 一种复合型2t全身磁共振成像装置
CN106298152A (zh) * 2015-05-11 2017-01-04 通用电气公司 超导磁体冷却系统
US20170205146A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger channels
CN107068324A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 中国科学院合肥物质科学研究院 6kA高温超导电流引线
US20180187984A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-05 Titan Tensor LLC Monolithic Bicontinuous Labyrinth Structures and Methods For Their Manufacture
CN109074931A (zh) * 2016-04-12 2018-12-21 皇家飞利浦有限公司 用于mri或其他超导磁体的斜变的导线和热断开
US20190178585A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 General Electric Company Systems and methods for heat exchanger tubes having internal flow features
CN110030862A (zh) * 2017-11-22 2019-07-19 通用电气公司 热管理系统及方法
WO2019167491A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 株式会社富士通ゼネラル 隔壁式熱交換器
CN110546363A (zh) * 2017-02-28 2019-12-06 通用电气公司 包括限定内部流体通路的流湍流器的增材制造的热交换器
US20200081083A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-12 General Electric Company Systems and methods for cryocooler thermal management
US20200080796A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Additive manufactured heat exchanger
US20200142450A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Radio frequency filter fin pack design in consumer electronics

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3715452A (en) 1972-01-21 1973-02-06 Union Carbide Corp Porous fluid cooled electrical conductors
JPS50118284A (zh) 1974-03-05 1975-09-16
JPS54174349U (zh) 1978-05-30 1979-12-08
JPS5691411U (zh) * 1979-12-18 1981-07-21
US4394634A (en) 1981-10-26 1983-07-19 Vansant James H Vapor cooled current lead for cryogenic electrical equipment
JPS59113674A (ja) 1982-12-20 1984-06-30 Mitsubishi Electric Corp 超電導装置の電流リ−ド
US4453149A (en) 1983-04-01 1984-06-05 General Electric Company Excitation lead for superconducting devices, particularly magnets
US4518885A (en) * 1984-01-16 1985-05-21 Electric Power Research Institute, Inc. Superconducting rotor with vapor cooled cryogenic leads having a regenerator portion
US4625193A (en) 1984-06-04 1986-11-25 Ga Technologies Inc. Magnet lead assembly
JPS612307A (ja) * 1984-06-15 1986-01-08 Japan Atom Energy Res Inst 超電導機器用ガス冷却型電流リ−ド
US4600802A (en) 1984-07-17 1986-07-15 University Of Florida Cryogenic current lead and method
JPS6182487A (ja) * 1984-09-29 1986-04-26 Toshiba Corp 超電導磁石用パワ−リ−ド
JPS62264683A (ja) 1986-05-13 1987-11-17 Mitsubishi Electric Corp 超電導機器用電流リ−ド
JPS6349264U (zh) * 1986-09-17 1988-04-04
US4895831A (en) 1988-07-05 1990-01-23 General Electric Company Ceramic superconductor cryogenic current lead
JPH02207506A (ja) * 1989-02-08 1990-08-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd 超電導磁石用パワーリード
US5166776A (en) 1990-10-20 1992-11-24 Westinghouse Electric Corp. Hybrid vapor cooled power lead for cryostat
US5426094A (en) 1991-01-16 1995-06-20 Arch Development Corporation High temperature superconductor current leads
US5317296A (en) 1991-09-13 1994-05-31 General Electric Company Demountable conduction cooled current leads for refrigerated superconducting magnets
US5432297A (en) 1992-08-21 1995-07-11 Westinghouse Electric Corporation Power lead for penetrating a cryostat
SE500485C2 (sv) 1992-11-30 1994-07-04 Asea Brown Boveri Kylanordning för kylning av strömledare hos genomföringar hos en kryotank
US5396206A (en) 1994-03-14 1995-03-07 General Electric Company Superconducting lead assembly for a cryocooler-cooled superconducting magnet
JP3711159B2 (ja) * 1995-08-30 2005-10-26 新日本製鐵株式会社 酸化物超電導電流リード
US5742217A (en) 1995-12-27 1998-04-21 American Superconductor Corporation High temperature superconductor lead assembly
US5991647A (en) 1996-07-29 1999-11-23 American Superconductor Corporation Thermally shielded superconductor current lead
US5880068A (en) 1996-10-18 1999-03-09 American Superconductor, Inc. High-temperature superconductor lead
WO2003044424A2 (en) 2001-11-21 2003-05-30 Oxford Magnet Technology Limited A cryogenic assembly
US7193336B1 (en) 2002-10-23 2007-03-20 Mueller Otward M Switchable low-loss cryogenic lead system
US7372273B2 (en) 2006-10-02 2008-05-13 General Electric Company High temperature superconducting current leads for superconducting magnets
US8933335B2 (en) * 2011-10-14 2015-01-13 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Current lead with a configuration to reduce heat load transfer in an alternating electrical current environment
US9495726B1 (en) * 2012-05-23 2016-11-15 DEP Autoline, Inc. System and method for morphing a CAD design element
US9182464B2 (en) 2012-07-27 2015-11-10 General Electric Company Retractable current lead
CN102867610B (zh) 2012-09-03 2014-09-17 中国科学院电工研究所 一种二元可拔气冷电流引线装置
JP6362629B2 (ja) 2013-03-14 2018-07-25 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 超電導マグネットシステムにおける装置及び方法
JP2015230981A (ja) 2014-06-05 2015-12-21 住友電気工業株式会社 超電導機器およびその設計方法
JP6353334B2 (ja) 2014-10-03 2018-07-04 昭和電線ケーブルシステム株式会社 超電導電流リード
US10511168B2 (en) * 2015-04-15 2019-12-17 Christopher Mark Rey Intelligent current lead device and operational methods therof
US9552906B1 (en) 2015-09-01 2017-01-24 General Electric Company Current lead for cryogenic apparatus
SG11201901765PA (en) 2016-09-01 2019-03-28 Additive Rocket Corp Additive manufactured combustion engine
CN106971807B (zh) 2017-05-04 2018-06-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构
US11022375B2 (en) 2017-07-06 2021-06-01 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for additively manufacturing microtube heat exchangers
US11434764B2 (en) * 2018-08-13 2022-09-06 Raytheon Technologies Corporation Process for repairing turbine engine components

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298679A (en) * 1992-07-01 1994-03-29 Westinghouse Electric Corp. Current lead for cryostat using composite high temperature superconductors
JPH07297025A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp 酸化物超電導電流リード装置
WO2013132679A1 (ja) * 2012-03-07 2013-09-12 三菱電機株式会社 熱交換器および冷凍サイクル装置
CN103961102A (zh) * 2014-03-11 2014-08-06 江苏美时医疗技术有限公司 一种复合型2t全身磁共振成像装置
CN106298152A (zh) * 2015-05-11 2017-01-04 通用电气公司 超导磁体冷却系统
US20170205146A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger channels
CN109074931A (zh) * 2016-04-12 2018-12-21 皇家飞利浦有限公司 用于mri或其他超导磁体的斜变的导线和热断开
US20180187984A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-05 Titan Tensor LLC Monolithic Bicontinuous Labyrinth Structures and Methods For Their Manufacture
CN110546363A (zh) * 2017-02-28 2019-12-06 通用电气公司 包括限定内部流体通路的流湍流器的增材制造的热交换器
CN107068324A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 中国科学院合肥物质科学研究院 6kA高温超导电流引线
CN110030862A (zh) * 2017-11-22 2019-07-19 通用电气公司 热管理系统及方法
US20190178585A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 General Electric Company Systems and methods for heat exchanger tubes having internal flow features
WO2019167491A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 株式会社富士通ゼネラル 隔壁式熱交換器
US20200081083A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-12 General Electric Company Systems and methods for cryocooler thermal management
US20200080796A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Additive manufactured heat exchanger
US20200142450A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Radio frequency filter fin pack design in consumer electronics

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李雪 等: "印刷电路板式换热器Zigzag通道流动与传热数值模拟", 流体机械, 30 November 2017 (2017-11-30) *
王昂;公茂琼;吴剑峰;: "基于3D打印的微微型混合工质J-T制冷器实验研究", 工程热物理学报, no. 03, 15 March 2015 (2015-03-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022016296A (ja) 2022-01-21
GB2598036B (en) 2022-10-12
CN113922179B (zh) 2024-08-06
US11961662B2 (en) 2024-04-16
GB2598036A (en) 2022-02-16
GB202109477D0 (en) 2021-08-11
US20220013266A1 (en) 2022-01-13
JP7242749B2 (ja) 2023-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013080986A1 (ja) 超電導電磁石装置、その冷却方法、および磁気共鳴イメージング装置
Purushothaman et al. Heat-transfer model for toroidal transformers
US20100051307A1 (en) Cooled Current Leads For Cooled Equipment
EP2439754A1 (en) Refrigerator cooling-type superconducting magnet
US7250766B2 (en) Gradient coil apparatus for magnetic resonance imaging system
EP2189991A2 (en) Superconduction apparatus
US8809679B1 (en) Cryogenic heat sink for gas cooled superconducting power devices
EP3940925A1 (en) Efficient cooling of electromagnetic coils
Heller et al. Overview of JT-60SA HTS current lead manufacture and testing
CN113922179B (zh) 用于低温装置的高温超导电流引线组件
WO2008032118A1 (en) A cryostat containing electrical equipment and a method of assembly thereof
JP6104007B2 (ja) 電流供給装置
CN110739115B (zh) 一种超导磁体的电流引线
JP3284406B2 (ja) 低温機器用超電導線材の接続装置
JPS59224187A (ja) 超伝導装置特に磁石のための励磁用引込導体装置
KR101874652B1 (ko) 강한 자기장을 생성할 수 있는 향상된 코일 및 그 코일의 제작방법
JP2023544203A (ja) 寒剤フリー（寒剤無し）の超電導磁石システム
Takimoto et al. Construction of Continuous Magnetic Cooling Apparatus with Zinc-Soldered PrNi 5 Nuclear Stages
EP3803916B1 (en) Superconducting joints
Sims et al. Low-noise pulsed pre-polarization magnet systems for ultra-low field NMR
Vasudev et al. Conceptual design and cooling strategies of current lead for superconducting power transmission applications
Prenger et al. Performance tests of a conductive magnetic refrigerator using a 4.5 K heat sink
Fischer et al. Impact of the beam pipe design on the operation parameters of the superconducting magnets for the SIS 100 synchrotron of the FAIR project
US20240336151A1 (en) Wireless system for charging an electric battery for a motor vehicle suit able for use in a car park
JP2006269184A (ja) 超電導電流リード

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant