CN115691940A - 一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 - Google Patents
一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115691940A CN115691940A CN202211434797.7A CN202211434797A CN115691940A CN 115691940 A CN115691940 A CN 115691940A CN 202211434797 A CN202211434797 A CN 202211434797A CN 115691940 A CN115691940 A CN 115691940A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid nitrogen
- temperature superconducting
- current lead
- current
- magnet
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 45
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 11
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，涉及超导磁体技术领域。包括冷屏本体、液氮槽、冷却管路、绝缘子、电流引线法兰；其中，所述液氮槽位于所述冷屏本体与外杜瓦之间，所述冷却管路安装在所述液氮槽上，利用液氮进行热截止，通过所述绝缘子实现所述冷却管路与所述液氮槽之间的绝缘，所述冷却管路与所述电流引线法兰相连。本发明利用液氮进行热截止，极大地减小了传统传导冷却磁体制冷机一级冷头热负荷，高温超导带材减小了电流引线欧姆热的产生，具有漏热小、高绝缘、高密封性、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及超导磁体技术领域，更具体的说是涉及一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线。
背景技术
超导磁体在超导储能、磁分离、核磁共振成像、强磁场、超导电机等领域具有广阔的应用前景。传导冷却的超导磁体由于不需要使用液氦等昂贵低温低温液体，对大幅降低超导磁体的运行、维护成本具有重要意义。传导冷却的超导磁体通常利用GM等制冷机实现磁体的冷却。GM制冷机的制冷量有限，制冷量与温度有关，一般液氮温区的制冷量在50W左右，而到液氦温区制冷量仅在2W左右。因此，传导冷却的超导磁体对于系统的漏热有很高的要求。
电流引线连接着低温磁体与室温电源，其传导漏热及欧姆热是整个系统里最主要的热源，电流引线的漏热直接关系甚至制约了传导冷却的超导磁体的性能。电流引线的漏热与结构、运行电流等有关。为了获得更好的运行性能，对传导冷却的超导磁体的磁场、运行电流也是提出了更高的需求。由于收到制冷机制冷量的限制，采用GM制冷机冷却的超导磁体的运行电流一般被限制在300A以下。因此为了提高传导冷却的超导磁体性能、需要寻求新型的电流引线结构。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，旨在解决现有传导冷却磁体冷却冷量有限与大运行电流需求间的矛盾，能将液氦温区运行的传导冷却磁体的工作电流从近300A提升到1kA以上。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，包括冷屏本体、液氮槽、冷却管路、绝缘子、电流引线法兰；其中，所述液氮槽位于所述冷屏本体与外杜瓦之间，所述冷却管路安装在所述液氮槽上，利用液氮进行热截止，通过所述绝缘子实现所述冷却管路与所述液氮槽之间的绝缘，所述冷却管路与所述电流引线法兰相连。
可选的，所述冷屏本体包括低温端子、不锈钢分流器、高温超导叠、铜引线；其中，所述铜引线与所述液氮槽密封连接，所述低温端子与所述不锈钢分流器相连，所述高温超导叠锡焊在电流引线上。
可选的，所述低温端子的材质为无氧铜，作为所述冷屏本体的低温端子段，所述不锈钢分流器作为所述冷屏本体的高温超导段。
可选的，每个所述高温超导叠由多根Bi-2223超导带组成。
可选的，还包括G10板和支撑；通过所述G10板实现所述液氮槽与所述支撑之间的绝缘。
可选的，所述铜引线采用直径12mm的铜棒，铜段长度为340mm，最佳长度与截面积比值为3008m-1。
可选的，所述高温超导叠与传导冷却磁体出线头焊接。
可选的，所述冷却管路包括液氮进管和氮气出管。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，具有以下有益的技术效果：解决了传导冷却磁体冷却冷量有限与大运行电流需求间的矛盾，可以将液氦温区运行的传导冷却磁体的工作电流从近300A提升到1kA以上，本发明的高温超导电流引线具有漏热小、高绝缘、高密封性、成本低等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的高温超导电流引线结构图；
其中，1为低温端子、2为不锈钢分流器、3为高温超导叠、4为液氮槽、5为G10板、6为支撑、7为铜引线、8为电流引线法兰、9为绝缘子、10为液氮进管、11为氮气出管。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明实施例公开了一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，如图1所示，包括冷屏本体、液氮槽4、冷却管路、绝缘子9、电流引线法兰8；其中，液氮槽4位于冷屏本体与外杜瓦之间，冷却管路安装在液氮槽4上，利用液氮进行热截止，通过绝缘子9实现冷却管路与液氮槽4之间的绝缘，冷却管路与电流引线法兰8相连。
进一步的，冷屏本体包括低温端子1、不锈钢分流器2、高温超导叠3、铜引线7；其中，铜引线7与液氮槽4密封连接，低温端子1与不锈钢分流器2相连，高温超导叠3锡焊在电流引线上。
电流引线冷屏本体内的部分分为高温超导段及低温端子段，引线的高温超导段采用不锈钢分流器2，在圆周上均匀分布4个槽，每个槽中锡焊有一个高温超导叠3，每个高温超导叠3由4根Bi-2223超导带组成。
引线的低温端子1材质为无氧铜，在圆周上均匀分布相应的4个槽，用于高温超导叠3的锡焊，由于高温超导叠3具有一定强度，高温超导叠3伸出低温端子1约5cm。传导冷却磁体出线头与4根高温超导叠3焊接，避免了低温端子1热沉大引起的加热难、接头焊接质量不高的问题。
进一步的，冷却管路包括液氮进管10和氮气出管11。利用液氮进行热截止，单引线上液氮槽4容积为0.7L，液氮槽4位于冷屏及外杜瓦之间，不锈钢液氮槽4与铜引线7通过银铜焊方式密封连接。电流引线冷却一进一回，一路液氮进，进入杜瓦后分两路分别为电流引线供液，两液氮槽的回气在杜瓦内汇总，一路引出。
进一步的，还包括G10板5和支撑6；通过G10板5实现液氮槽4与支撑6之间的绝缘。
进一步的，铜引线7采用直径12mm的铜棒，铜段长度为340mm，最佳长度与截面积比值为3008m-1。由于空间限制，在保证最佳长度与截面积比、铜段长度的基础上，铜段做成部分螺旋状。
单根引线液氮消耗量为1L/h，单根引线的理论漏热为0.2W。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，包括冷屏本体、液氮槽、冷却管路、绝缘子、电流引线法兰；其中，所述液氮槽位于所述冷屏本体与外杜瓦之间，所述冷却管路安装在所述液氮槽上，利用液氮进行热截止，通过所述绝缘子实现所述冷却管路与所述液氮槽之间的绝缘，所述冷却管路与所述电流引线法兰相连。
2.根据权利要求1所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，所述冷屏本体包括低温端子、不锈钢分流器、高温超导叠、铜引线；其中，所述铜引线与所述液氮槽密封连接，所述低温端子与所述不锈钢分流器相连，所述高温超导叠锡焊在电流引线上。
3.根据权利要求2所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，所述低温端子的材质为无氧铜，作为所述冷屏本体的低温端子段，所述不锈钢分流器作为所述冷屏本体的高温超导段。
4.根据权利要求2所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，每个所述高温超导叠由多根Bi-2223超导带组成。
5.根据权利要求1所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，还包括G10板和支撑；通过所述G10板实现所述液氮槽与所述支撑之间的绝缘。
6.根据权利要求2所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，所述铜引线采用直径12mm的铜棒，铜段长度为340mm，最佳长度与截面积比值为3008m-1。
7.根据权利要求2所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，所述高温超导叠与传导冷却磁体出线头焊接。
8.根据权利要求1所述的一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线，其特征在于，所述冷却管路包括液氮进管和氮气出管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211434797.7A CN115691940A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211434797.7A CN115691940A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115691940A true CN115691940A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85054566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211434797.7A Pending CN115691940A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115691940A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117747198A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-03-22 | 东北大学 | 超导电流引线冷却装置及冷却系统 |
| CN117894546A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-16 | 能量奇点能源科技(上海)有限公司 | 一种高温超导电流引线冷却装置 |
-
2022
- 2022-11-16 CN CN202211434797.7A patent/CN115691940A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117747198A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-03-22 | 东北大学 | 超导电流引线冷却装置及冷却系统 |
| CN117894546A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-16 | 能量奇点能源科技(上海)有限公司 | 一种高温超导电流引线冷却装置 |
| CN117894546B (zh) * | 2024-03-14 | 2024-05-10 | 能量奇点能源科技(上海)有限公司 | 一种高温超导电流引线冷却装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115691940A (zh) | 一种大电流传导冷却磁体用高温超导电流引线 | |
| CN102005267B (zh) | 超导输电电缆和输电系统 | |
| CN102299022B (zh) | 制冷机直接冷却超导磁体机械式热开关 | |
| CN107068324B (zh) | 6kA高温超导电流引线 | |
| CN104078220B (zh) | 电感与电阻复合型超导电抗器 | |
| 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 | |
| CN109215931B (zh) | 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构 | |
| CN102903473A (zh) | 超导磁体系统 | |
| Liang et al. | Design of a 380 m DC HTS power cable | |
| CN1304808C (zh) | 一种用于热开关的低温热管 | |
| CN101409127B (zh) | 高安全性低漏热高温超导大电流引线的分流器 | |
| CN107134767B (zh) | 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线 | |
| JP2011222959A (ja) | 超伝導マグネット向けの電流リードアセンブリ | |
| CN114068134B (zh) | 超高场无液氦磁体高温超导励磁电极及磁体 | |
| CN201639809U (zh) | 矿热炉节能母线 | |
| Bauer et al. | R&D towards HTS current leads for ITER | |
| Zhou et al. | Design and development of 16-kA HTS current lead for HMFL 45-T magnet | |
| CN114496461B (zh) | 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件 | |
| CN116759187A (zh) | 一种高温超导磁体二元电流引线 | |
| CN114649114B (zh) | 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构 | |
| CN116525237A (zh) | 一种用于储能磁体的高载流低热阻电流传输系统 | |
| CN214705604U (zh) | 一种传导冷却的大型高温超导磁体结构 | |
| CN213025754U (zh) | 一种大电流电感及其散热装置 | |
| CN113035489A (zh) | 一种传导冷却的大型高温超导磁体结构 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230911 Address after: Room 301, 3rd Floor, R&D Building, No.1 Shuofang Road, Economic and Technological Development Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Applicant after: Hefei Zhongke Kailing Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: No. 1 Shuofang Road, Airport Economic Demonstration Zone, Hefei Economic and Technological Development Zone, Hefei City, Anhui Province, 230031 Applicant before: Hefei International Center for Applied Superconductivity |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |