CN115132443A - 超导线圈支撑装置及超导磁体 - Google Patents

超导线圈支撑装置及超导磁体 Download PDF

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陈慧星
张睿哲
胡良辉
周伟
吴纪潭
刘坤
梁思源
张意
刘旭洋
于金鹏
王雪晴
王新文
王校威
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Abstract

本发明涉及超导磁体技术领域，公开了一种超导线圈支撑装置及超导磁体。其中，该装置包括内杜瓦、卡箍和间隔件，超导线圈通过所述卡箍固定在所述内杜瓦的中央，所述间隔件设置在所述超导线圈与所述卡箍之间，所述卡箍上设置有通孔。由此，无需单独设置骨架就可以实现对超导线圈的支撑，并且，这样的支撑方式可以增大超导线圈与液氦的接触面积，增加超导线圈与液氦的换热效率。此外，通过在卡箍上设置通孔，可以便于液氦的流通，进一步增加换热效率。

Description

超导线圈支撑装置及超导磁体
技术领域
本发明涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种超导线圈支撑装置及超导磁体。
背景技术
目前使用的跑道型超导线圈采用骨架进行支撑设置，使得超导线圈仅有一个面能够与液氦接触，另外三个面由于增加了用于绝缘的玻璃纤维复合材料，大幅降低了液氦与超导线圈的换热效率。由于这样的构造模式，当超导线圈与骨架发生摩擦时，产生的热量并不能快速地与液氦进行热交换，导致超导线圈本身出现局部热点而升温。而温度上升将会导致超导线圈本身的临界电流降低，当临界电流低于超导线圈内的运行电流时，超导线圈就会产生失超现象。
发明内容
本发明提供了一种超导线圈支撑装置及超导磁体，能够解决现有技术中的技术问题。
本发明提供了一种超导线圈支撑装置，其中，该装置包括内杜瓦、卡箍和间隔件，超导线圈通过所述卡箍固定在所述内杜瓦的中央，所述间隔件设置在所述超导线圈与所述卡箍之间，所述卡箍上设置有通孔。
优选地，所述超导线圈包括浇筑形成的环氧树脂层。
优选地，该装置还包括设置在所述环氧树脂层和所述间隔件之间的金属材料层和聚合材料层，所述金属材料层与所述环氧树脂层接触，所述聚合材料层与所述间隔件接触。
优选地，所述卡箍的材料与所述内杜瓦的材料相同。
优选地，所述间隔件的材料为铜。
优选地，所述聚合材料层为聚酰亚胺材料层。
本发明还提供了一种超导磁体，其中，包括上述的超导线圈支撑装置。
通过上述技术方案，无需单独设置骨架就可以实现对超导线圈的支撑，并且，这样的支撑方式可以增大超导线圈与液氦的接触面积，增加超导线圈与液氦的换热效率。此外，通过在卡箍上设置通孔，可以便于液氦的流通，进一步增加换热效率。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的一种超导线圈支撑装置的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的一种超导线圈支撑装置的截面图；
图3示出了根据本发明实施例的超导线圈与内杜瓦间的各层结构的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了根据本发明实施例的一种超导线圈支撑装置的示意图。
图2示出了根据本发明实施例的一种超导线圈支撑装置的截面图。其中，图2为图1中B-B`处的截面。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种超导线圈支撑装置，其中，该装置包括内杜瓦7、卡箍5和间隔件1，超导线圈6通过所述卡箍5固定在所述内杜瓦7的中央，所述间隔件1设置在所述超导线圈6与所述卡箍5之间，所述卡箍5上设置有通孔8。
其中，采用卡箍的形式将超导线圈固定在内杜瓦中央，可以保证在无卡箍处的超导线圈的4个侧面均与液氦充分接触，实现超导线圈与液氦的接触面积的增大。
通过上述技术方案，无需单独设置骨架就可以实现对超导线圈的支撑，并且，这样的支撑方式可以增大超导线圈与液氦的接触面积，增加超导线圈与液氦的换热效率。此外，通过在卡箍上设置通孔，可以便于液氦的流通，进一步增加换热效率。
其中，内杜瓦的截面可以为近似椭圆形的截面，本发明不对此进行限定。
图3示出了根据本发明实施例的超导线圈与内杜瓦间的各层结构的示意图。
根据本发明一种实施例，如图3所示，所述超导线圈6包括浇筑形成的环氧树脂层2。
也就是，可以采用环氧树脂对超导线圈进行浇筑成型形成环氧树脂层，实现对超导线圈的固化。
根据本发明一种实施例，继续参考图3，该装置还包括设置在所述环氧树脂层2和所述间隔件1之间的金属材料层3和聚合材料层4，所述金属材料层3与所述环氧树脂层2接触，所述聚合材料层4与所述间隔件1接触。
通过设置金属材料层和聚合材料层，可以降低超导线圈与间隔件之间因相对位移产生的摩擦热。
举例来讲，金属材料层可以为高热导率的金属薄膜，通过该金属薄膜进行导热。
根据本发明一种实施例，所述卡箍5的材料与所述内杜瓦7的材料相同。
由此，可以防止热应力和收缩变形。举例来讲，所述卡箍5和所述内杜瓦7采用相同的金属材料。
根据本发明一种实施例，所述间隔件1的材料为铜。
采用铜作为间隔件，可以使超导线圈与该间隔件之间产生的热量通过间隔件快速消散，防止局部热点的产生。
本领域技术人员应当理解，上述关于铜的描述仅仅是示例性的，其他高热导率的材料也可以用作本发明间隔件1的材料。
根据本发明一种实施例，所述聚合材料层4为聚酰亚胺材料层。
举例来讲，聚酰亚胺材料层可以为聚酰亚胺薄膜。
本发明实施例还提供了一种超导磁体，其中，包括上述实施例中所述的超导线圈支撑装置。
从上述实施例可以看出，本发明上述实施例所述的超导线圈支撑装置可以使超导线圈与液氦的接触面积大大增加，保证了超导线圈的换热效率。并且，当超导线圈因振动产生摩擦时，超导线圈与金属间隔件之间产生的热量可以通过高热导率的间隔件快速消散，防止局部热点的产生。另外，通过在超导线圈与间隔件之间增加聚酰亚胺薄膜和金属薄膜，可以使得摩擦产生的热量减少，进一步保障了超导线圈的稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超导线圈支撑装置，其特征在于，该装置包括内杜瓦(7)、卡箍(5)和间隔件(1)，超导线圈(6)通过所述卡箍(5)固定在所述内杜瓦(7)的中央，所述间隔件(1)设置在所述超导线圈(6)与所述卡箍(5)之间，所述卡箍(5)上设置有通孔(8)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超导线圈(6)包括浇筑形成的环氧树脂层(2)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括设置在所述环氧树脂层(2)和所述间隔件(1)之间的金属材料层(3)和聚合材料层(4)，所述金属材料层(3)与所述环氧树脂层(2)接触，所述聚合材料层(4)与所述间隔件(1)接触。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述卡箍(5)的材料与所述内杜瓦(7)的材料相同。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述间隔件(1)的材料为铜。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述聚合材料层(4)为聚酰亚胺材料层。
7.一种超导磁体，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一项所述的超导线圈支撑装置。
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