CN114649114B - 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构 - Google Patents

一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构 Download PDF

Info

Publication number
CN114649114B
CN114649114B CN202210358611.8A CN202210358611A CN114649114B CN 114649114 B CN114649114 B CN 114649114B CN 202210358611 A CN202210358611 A CN 202210358611A CN 114649114 B CN114649114 B CN 114649114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
temperature
cold head
copper
cold
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.)
Active
Application number
CN202210358611.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114649114A (zh
Inventor
董育军
郑金星
刘承连
陆坤
张柯
经凯明
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.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
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 Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202210358611.8A priority Critical patent/CN114649114B/zh
Publication of CN114649114A publication Critical patent/CN114649114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114649114B publication Critical patent/CN114649114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，包括有室温段，室温段由室温铜接头、室温端绝缘电极和室温法兰构成；铜引线段采用铜引线并弯曲成凹形状；一级冷头段的无氧铜过渡段、G10压接板与一级导冷铜板通过“铟片‑氮化铝垫片‑铟片”的叠加顺序进行螺母压接相连；电流引线的高温超导段主要由高温超导叠焊接到不锈钢分流器槽中构成；二级冷头段由二级导冷铜板与二级无氧铜过渡段构成。本发明不仅简化了用户加工和安装的工艺，节约运行成本，而且可以利用制冷机一级冷头将电流引线的高温超导段热端温度稳定控制在70K以下，二级冷头将电流引线的冷端温度控制在5K以下，有效保证了高温超导电流引线的运行安全。

Description

一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构
技术领域
本发明属于高温超导电流引线领域，具体涉及一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构。
背景技术
高温超导电流引线是连接室温电源和低温超导磁体，从室温过度到液氦温区的电连接装置。对于超导磁体，常规的电流引线是向低温系统漏热的主要热源；由于Bi-2223和YBCO等高温超导材料在液氮温区具有零电阻率和低热导率特点，高温超导电流引线能够减少低温系统一半的冷量消耗，而制冷机直冷型高温超导电流引线采用制冷机一级冷头和二级冷头分别冷却高温超导段和低温段，利用常温氦气制冷冷却，相比常规高温超导电流引线采用液氦冷却的方式，进而有效减少低温系统的建设投资和运行费用。
高温超导材料在超导状态下电阻为零，不会产生焦耳热，并且其热导率与不锈钢相当，其传导漏热也大大降低。由于高温超导材料实现超导态时必须工作在低温温度环境中，所以本电流引线主要通过制冷机的一级冷头将温度降至液氮温区以下，二级冷头将温度降至液氦温区而实现高温超导段的运行。
电流引线是超导装置中的关键部件之一，它对于超导磁体的稳定工作以及低温系统的成本，具有重要意义。追求稳定性和最小漏热一直是电流引线设计的首要目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，以实现高温超导电流引线的结构模块化、低漏热，并提高高温超导电流引线的载流能力和安全性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，包括依次沿直线设置的室温段、铜引线段、一级冷头段、高温超导段和二级冷头段，其中：
所述室温段由室温段绝缘电极、室温法兰和连接在室温段绝缘电极前端的室温铜接头构成；
所述铜引线段由弯曲状的铜引线和连接在铜引线两端的铜引线段接头构成，铜引线其中一端的铜引线段接头与室温段绝缘电极后端连接；
所述一级冷头段包括一级冷头高导无氧铜导冷块，所述铜引线段中铜引线另一端的铜引线段接头连接在一级冷头高导无氧铜过渡段的一面侧板上，所述高温超导段中的高温超导段热端接头连接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段的另一面侧板上，所述的一级冷头高导无氧铜过渡段的底部安装有G10压接板，所述一级冷头高导无氧铜过渡段、G10压接板与一级冷头高导无氧铜导冷块通过螺母压接的方式进行固定；
所述高温超导段包括条形状的不锈钢分流器、共中心轴设置在不锈钢分流器上的高温超导叠，不锈钢分流器的轴向一端共中心轴连接有高温超导段热端接头，不锈钢分流器的轴向另一端共中心轴连接有高温超导段冷端接头，所述高温超导叠的轴向两端分别与高温超导段热端接头、高温超导段冷端接头连接；
所述二级冷头段包括二级冷头高导无氧铜导冷块，所述的二级冷头高导无氧铜导冷块与二级冷头高导无氧铜过渡段通过螺母压接，所述的二级冷头高导无氧铜过渡段与高温超导段冷端接头通过螺母压接。
进一步地，所述的一级冷头高导无氧铜导冷块与所述一级冷头高导无氧铜过渡段之间从下至上依次叠置有多层第一叠片。
进一步地，所述的一级冷头段的压接方式是采用螺母压接，螺孔内加设有G10套管。
进一步地，所述的高温超导段冷端接头与二级冷头高导无氧铜过渡段之间从左至右依次叠置有多层第二叠片。
进一步地，所述第一、第二叠片均有三层，从下至上依次为铟片、氮化铝垫片、铟片。
进一步地，所述铜引线段接头、高温超导段热端接头、高温超导段冷端接头采用锡焊加螺栓压紧的方式分别连接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段两侧和二级冷头高导无氧铜过渡段的一侧。
进一步地，所述高温超导段中，所述高温超导叠由多层Bi-2223/AgAu超导带真空焊接而成。
有益效果：
本发明的目的是提供一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，以实现高温超导电流引线的结构模块化、低漏热，并提高高温超导电流引线的载流能力和安全性。本发明的优点是不仅简化了用户加工和安装的工艺，节约运行成本，而且可以利用制冷机一级冷头将电流引线的高温超导段热端温度稳定控制在70K以下，二级冷头将电流引线的冷端温度控制在5K以下，有效保证了高温超导电流引线的运行安全。
附图说明
图1为本发明的制冷机直冷型高温超导电流引线结构示意图；
图2为本发明的制冷机直冷型高温超导电流引线分段示意图；
图3为本发明的制冷机直冷型高温超导电流引线一级冷头段结构示意图；
图4为本发明的制冷机直冷型高温超导电流引线高温超导段安装示意图。
其中：室温铜接头1，绝缘电极2、室温法兰3，铜引线4，接头5，一级冷头高导无氧铜过渡段6，多层第一叠片7，一级冷头高导无氧铜导冷块8，G10压接板9，高温超导叠10，高温超导段冷端接头11，多层第二叠片12，二级冷头高导无氧铜导冷块13，高温超导段热端接头14，不锈钢分流器15，室温段16、铜引线段17、一级冷头段18、高温超导段19、二级冷头段20，二级冷头高导无氧铜过渡段21。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2所示，本发明的一种制冷机直冷型电流引线结构，包括依次沿直线设置的室温段16、铜引线段17、一级冷头段18、高温超导段19、二级冷头段20，其中：
如图1、图2所示，所述室温段16由室温段绝缘电极2、室温法兰3和连接在室温段绝缘电极2前端的室温铜接头1构成，可起真空密封和电绝缘的作用。
如图1、图2所示，所述铜引线段17由弯曲状的铜引线4和连接在铜引线4两端的铜引线段接头5构成，铜引线4其中一端的铜引线段接头5与室温段绝缘电极2后端连接，可起美观、节约空间并增大空间应力和热收缩补偿的作用。
如图1-4所示，所述一级冷头段18包括一级冷头高导无氧铜导冷块8，所述铜引线段17中的铜引线4另一端的铜引线段接头5通过铟片压接在一级冷头高导无氧铜过渡段6的一面侧板上，所述高温超导段19中的高温超导段热端接头14通过铟片压接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段6的另一面侧板上，可增大接触面积，减小接触电阻。所述一级冷头高导无氧铜过渡段6的底部安装有G10压接板9，所述一级冷头高导无氧铜过渡段6、G10压接板9与一级冷头高导无氧铜导冷块8通过螺母压接的方式进行固定，可增加冷却面积，增大传到冷却效率。
如图1、图2、图4所示，所述高温超导段19包括条形状的不锈钢分流器15、共中心轴设置在所述不锈钢分流器15上的高温超导叠10，所述不锈钢分流器15的轴向一端共中心轴连接有所述高温超导段热端接头14，所述不锈钢分流器15的轴向另一端共中心轴连接有高温超导段冷端接头11，高温超导叠10的轴向两端分别与所述高温超导段热端接头14、高温超导段冷端接头11连接，用于承载和保护高温超导叠10，并能够在失超情况下起到分流电流和延缓温升的作用，保证高温超导段19的安全运行。
如图1、图2、图4所示，所述二级冷头段20包括二级冷头高导无氧铜导冷块13，所述二级冷头高导无氧铜导冷块13与二级冷头高导无氧铜过渡段21通过螺母压接，所述二级冷头高导无氧铜过渡段21与所述高温超导段冷端接头11通过螺母压接，可增加接触面积，增大传到效率。
如图1所示，所述一级冷头段18中的一级冷头高导无氧铜导冷块8与一级冷头高导无氧铜过渡段6之间从下至上依次叠置有多层第一叠片7，所述高温超导段冷端接头11与二级冷头高导无氧铜过渡段21之间从左至右依次叠置有多层第二叠片12。第一叠片7和第二叠片12有三层，按铟片-氮化铝垫片-铟片的叠加顺序依次叠置，提升冷却单元的利用率、结构紧凑、减少用户的连接接口，还导热良好，并且电绝缘。所述一级冷头段18的压接方式是采用螺母压接，螺孔内加设有G10套管，用于保障一级冷头段18与引线热端的电绝缘。
如图1、图4所示，所述铜引线段接头5、高温超导段热端接头14、高温超导段冷端接头11采用锡焊加螺栓压紧的方式分别连接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段6两侧和二级冷头高导无氧铜过渡段21的一侧，用于增大接触面积，减小接触电阻。
所述高温超导段19中，所述高温超导叠10由多层Bi-2223/AgAu超导带真空焊接而成。
本领域的技术人员容易理解，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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：包括依次沿直线设置的室温段、铜引线段、一级冷头段、高温超导段和二级冷头段，其中：
所述室温段由室温段绝缘电极、室温法兰和连接在室温段绝缘电极前端的室温铜接头构成；
所述铜引线段由弯曲状的铜引线和连接在铜引线两端的铜引线段接头构成，铜引线其中一端的铜引线段接头与室温段绝缘电极后端连接；
所述一级冷头段包括一级冷头高导无氧铜导冷块，所述铜引线段中的铜引线另一端的铜引线段接头连接在一级冷头高导无氧铜过渡段的一面侧板上，所述高温超导段中的高温超导段热端接头连接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段的另一面侧板上，所述的一级冷头高导无氧铜过渡段的底部安装有G10压接板，所述一级冷头高导无氧铜过渡段、G10压接板与一级冷头高导无氧铜导冷块通过螺母压接的方式进行固定；
所述高温超导段包括条形状的不锈钢分流器、共中心轴设置在所述不锈钢分流器上的高温超导叠，不锈钢分流器的轴向一端共中心轴连接有所述高温超导段热端接头，所述不锈钢分流器的轴向另一端共中心轴连接有高温超导段冷端接头，所述高温超导叠的轴向两端分别与所述高温超导段热端接头、高温超导段冷端接头连接；
所述二级冷头段包括二级冷头高导无氧铜导冷块，所述的二级冷头高导无氧铜导冷块与二级冷头高导无氧铜过渡段通过螺母压接，所述的二级冷头高导无氧铜过渡段与高温超导段冷端接头通过螺母压接。
2.根据权利要求1所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述的一级冷头高导无氧铜导冷块与一级冷头高导无氧铜过渡段之间从下至上依次叠置有多层第一叠片。
3.根据权利要求1所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述的一级冷头段的压接方式是采用螺母压接，螺孔内加设有G10套管。
4.根据权利要求2所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述的高温超导段冷端接头与二级冷头高导无氧铜过渡段之间从左至右依次叠置有多层第二叠片。
5.根据权利要求4所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述第一叠片和第二叠片均有三层，从下至上依次为铟片、氮化铝垫片、铟片。
6.根据权利要求1所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述铜引线段接头、高温超导段热端接头、高温超导段冷端接头采用锡焊加螺栓压紧的方式分别连接在所述一级冷头高导无氧铜过渡段两侧和二级冷头高导无氧铜过渡段的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构，其特征在于：所述高温超导段中，所述高温超导叠由多层Bi-2223/AgAu超导带真空焊接而成。
CN202210358611.8A 2022-04-07 2022-04-07 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构 Active CN114649114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210358611.8A CN114649114B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210358611.8A CN114649114B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114649114A CN114649114A (zh) 2022-06-21
CN114649114B true CN114649114B (zh) 2023-09-08

Family

ID=81996989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210358611.8A Active CN114649114B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114649114B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396206A (en) * 1994-03-14 1995-03-07 General Electric Company Superconducting lead assembly for a cryocooler-cooled superconducting magnet
CN204010879U (zh) * 2014-06-26 2014-12-10 中国东方电气集团有限公司 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
JP2016058608A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 公益財団法人鉄道総合技術研究所 高温超電導電流リード
CN106450992A (zh) * 2016-09-19 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN108962484A (zh) * 2018-06-20 2018-12-07 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 超导电缆用相变换热过冷箱、冷却系统以及冷却方法
WO2020057405A1 (zh) * 2018-09-19 2020-03-26 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构
CN110953889A (zh) * 2019-12-12 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大型Bi-2212超导线圈热处理炉系统及其控压方法
CN111724966A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 西门子医疗有限公司 超导体电流引线

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396206A (en) * 1994-03-14 1995-03-07 General Electric Company Superconducting lead assembly for a cryocooler-cooled superconducting magnet
CN204010879U (zh) * 2014-06-26 2014-12-10 中国东方电气集团有限公司 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
JP2016058608A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 公益財団法人鉄道総合技術研究所 高温超電導電流リード
CN106450992A (zh) * 2016-09-19 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN108962484A (zh) * 2018-06-20 2018-12-07 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 超导电缆用相变换热过冷箱、冷却系统以及冷却方法
WO2020057405A1 (zh) * 2018-09-19 2020-03-26 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构
CN111724966A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 西门子医疗有限公司 超导体电流引线
CN110953889A (zh) * 2019-12-12 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大型Bi-2212超导线圈热处理炉系统及其控压方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114649114A (zh) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106450992B (zh) 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN102299022B (zh) 制冷机直接冷却超导磁体机械式热开关
CN204010879U (zh) 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
CN109140064B (zh) 一种低温燃料传导冷却的超导能源管道
CN104051120A (zh) 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
JP6860754B1 (ja) 大電流高温超電導電流リード用のヘリウム冷却型高温超電導部材
CN109854825B (zh) 液氢-液化天然气-高温超导混合能源传输管道
CN101004959B (zh) 高温超导电缆的限流输电方法及其构造、应用和连接方式
CN106449005A (zh) 一种液氮迫流冷却型电流引线的换热器组件
CN102867610B (zh) 一种二元可拔气冷电流引线装置
CN107068324A (zh) 6kA高温超导电流引线
CN103839649A (zh) 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
WO2020063385A1 (zh) 一种用于大电流高温超导电流引线的液氦浸泡式低温超导组件
CN102117691B (zh) 超导磁体的电流引线系统
CN114649114B (zh) 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构
CN114068134B (zh) 超高场无液氦磁体高温超导励磁电极及磁体
CN114496461B (zh) 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件
CN201639809U (zh) 矿热炉节能母线
CN206849605U (zh) 一种可伸缩式充磁电流引线装置
CN110994534B (zh) 一种基于蒸发冷却的多段式电流引线
CN111584179A (zh) 一种用于1.5kA高温超导电流引线
CN204614577U (zh) 一种超导磁体多分支传导冷却结构
CN203799777U (zh) 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
CN202871444U (zh) 用于磁共振成像超导磁体的可分离高温超导电流引线
CN103151137B (zh) 用于磁共振成像超导磁体的可分离高温超导电流引线

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