CN116130199B - 一种超导磁体的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超导磁体技术领域，公开了一种超导磁体的开关装置，包括：壳体，导冷组件，传感部，水冷组件和控制模块，壳体内部设置有线圈支架，导冷组件放置在线圈支架上，导冷组件连接于超导磁体，传感部设置在壳体内，传感部用于获取导冷组件的实时温度，水冷组件设置在导冷组件的一侧，水冷组件用于对导冷组件进行冷却，控制模块电连接于传感部和水冷组件，且控制模块用于对传感部和水冷组件进行管理和控制，本发明可以提高开关装置对超导磁体的冷却效率，有效地缩短对超导磁体的冷却时间，使生热和制冷量达到动态平衡，既能极大程度上减少超导磁体设备的运行成本，又能极大加强设备的稳定性和可靠性。

Description

一种超导磁体的开关装置

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，特别是涉及一种超导磁体的开关装置。

背景技术

随着超导技术的发展，超导磁体在高能物理、医疗、军工、科研等领域的应用越来越普遍，种类也越来越多。由于超导磁体的超导体只有在满足特定条件（如温度、磁场、电流密度）时才能体现超导特性。一旦条件被破坏，超导体将会发生失超。如，当超导磁体线圈摩擦运动时产生的能量扰动加热一段超导线导致其温度高于临界温度时就会发生失超现象，被加热的那段超导线转变成带有一定电阻的正常状态， 由此形成的焦耳热将进一步升高正常区域的温度和增加正常区域的大小。

当前，为了提高超导磁体的载流能力，超导磁体的工作温区一般在10 K以下，工作时通常采用固体传导冷却的冷却方式。目前的固体传导冷却方式主要是通过铜板等热的良导体将超导磁体的热量传递到制冷机，再由制冷机冷头吸走热量，实现制冷。而当前制冷机的功率是一定的，开机时制冷机就处于最大功率状态，满负荷运行制冷，吸收超导磁体经铜板传导过来的热量。但铜板的导热能力是一定的，且磁体实际产生的热量与磁体具体工况有关。若制冷机的功率过大，则会造成能源浪费，还会导致超导磁体出现开裂，若制冷功率过小，则无法实现制冷需要。若能研发一种超导磁体的开关装置，能够自动实时搜索温度，并根据计算值同时设定制冷系统的功率，使生热和制冷量达到动态平衡，既能极大程度上减少超导磁体设备的运行成本，又能极大加强设备的稳定性和可靠性。

因此，研发一种具有实时搜索、计算、设定功能的超导磁体的开关装置十分有必要。

发明内容

本发明实施例提供一种超导磁体的开关装置，用以解决现有技术中开关装置对超导磁体冷却效率低，进而导致超导磁体失超，且无法保证生热和制冷量达到动态平衡的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超导磁体的开关装置，包括：

壳体，内部设置有线圈支架；

导冷组件，放置在所述线圈支架上，所述导冷组件连接于超导磁体；

传感部，设置在所述壳体内，所述传感部用于获取所述导冷组件的实时温度；

水冷组件，设置在所述导冷组件的一侧，所述水冷组件用于对所述导冷组件进行冷却；

控制模块，电连接于所述传感部和所述水冷组件，且所述控制模块用于对所述传感部和所述水冷组件进行管理和控制；

所述水冷组件包括：

冷却管，内含有冷却介质；

冷凝器，设置在所述冷却管的端部，且电连接于所述控制模块，所述冷凝器用于控制所述冷却介质的温度；

所述控制模块包括：

采集单元，用于采集所述导冷组件的实时温度A；

处理单元，用于根据所述导冷组件的实时温度A与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器设定工作状态指令，

若所述导冷组件的实时温度A大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令；

若所述导冷组件的实时温度A小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令；

控制单元，用于根据所述工作状态指令对所述冷凝器进行控制；

在所述处理单元中，当需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令时，所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间。

在其中一个实施例中，所述导冷组件包括：

超导接头；

导冷线圈，所述导冷线圈通过所述超导接头连接于所述超导磁体，所述导冷线圈用于降低所述超导磁体的温度。

在其中一个实施例中，所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间时，

所述处理单元用于预先设定第一预设实时温度B1，第二预设实时温度B2，第三预设实时温度B3，第四预设实时温度B4，且B1＜B2＜B3＜B4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率C1，第二预设初始工作功率C2，第三预设初始工作功率C3，第四预设初始工作功率C4，第五预设初始工作功率C5，且C1＜C2＜C3＜C4＜C5；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间D1，第二预设初始工作时间D2，第三预设初始工作时间D3，第四预设初始工作时间D4，第五预设初始工作时间D5，且D1＜D2＜D3＜D4＜D5；

所述处理单元还用于根据所述导冷组件的实时温度A与各预设实时温度之间的关系设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间：

当A＜B1时，选定所述第一预设初始工作功率C1作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第一预设初始工作时间D1作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B1≤A＜B2时，选定所述第二预设初始工作功率C2作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第二预设初始工作时间D2作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B2≤A＜B3时，选定所述第三预设初始工作功率C3作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第三预设初始工作时间D3作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B3≤A＜B4时，选定所述第四预设初始工作功率C4作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第四预设初始工作时间D4作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B4≤A时，选定所述第五预设初始工作功率C5作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第五预设初始工作时间D5作为所述冷凝器的初始工作时间。

在其中一个实施例中，所述处理单元在将所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间分别设定为第i预设初始工作功率Ci和第i预设初始工作时间Di时，i=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述第i预设初始工作功率Ci和所述第i预设初始工作时间Di对所述冷凝器进行控制之后，所述采集单元控制所述传感部获取所述导冷组件的调节温度E；

所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正，

若所述导冷组件的调节温度E大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正，并根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正；

若所述导冷组件的调节温度E小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正。

在其中一个实施例中，当所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设温度差值G1，第二预设温度差值G2，第三预设温度差值G3，第四预设温度差值G4，且G1＜G2＜G3＜G4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率修正系数h1，第二预设初始工作功率修正系数h2，第三预设初始工作功率修正系数h3，第四预设初始工作功率修正系数h4，第五预设初始工作功率修正系数h5，且1＜h1＜h2＜h3＜h4＜h5＜1.4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间修正系数y1，第二预设初始工作时间修正系数y2，第三预设初始工作时间修正系数y3，第四预设初始工作时间修正系数y4，第五预设初始工作时间修正系数y5，且1＜y1＜y2＜y3＜y4＜y5＜1.4；

所述处理单元还用于根据所述温度差值E-e与各预设温度差值之间的关系对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正：

当E-e＜G1时，选定所述第一预设初始工作功率修正系数h1对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h1，选定所述第一预设初始工作时间修正系数y1对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y1；

当G1≤E-e＜G2时，选定所述第二预设初始工作功率修正系数h2对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h2，选定所述第二预设初始工作时间修正系数y2对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y2；

当G2≤E-e＜G3时，选定所述第三预设初始工作功率修正系数h3对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h3，选定所述第三预设初始工作时间修正系数y3对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y3；

当G3≤E-e＜G4时，选定所述第四预设初始工作功率修正系数h4对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h4，选定所述第四预设初始工作时间修正系数y4对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y4；

当G4≤E-e时，选定所述第五预设初始工作功率修正系数h5对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h5，选定所述第五预设初始工作时间修正系数y5对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y5。

在其中一个实施例中，所述处理单元在对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正之后，所述冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn，修正初始工作时间为Di*yn，i=1，2，3，4，5，n=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述修正初始工作功率Ci*hn和所述修正初始工作时间Di*yn对所述冷凝器进行控制之后，

所述处理单元根据下式计算所述冷凝器的工作总时长：

T=Di+Di*yn；

其中，T为冷凝器的工作总时长，Di为冷凝器的初始工作时间，Di*yn为冷凝器的修正初始工作时间；

所述处理单元根据所述冷凝器的工作总时长T与预设工作总时长t之间的关系判断是否需要发出警报，

若所述冷凝器的工作总时长T大于或等于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断需要发出警报；

若所述冷凝器的工作总时长T小于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断不需要发出警报，并根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正。

在其中一个实施例中，当所述处理单元根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设时长差值L1，第二预设时长差值L2，第三预设时长差值L3，第四预设时长差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；

所述处理单元用于预先设定第一预设修正初始工作功率修正系数m1，第二预设修正初始工作功率修正系数m2，第三预设修正初始工作功率修正系数m3，第四预设修正初始工作功率修正系数m4，第五预设修正初始工作功率次修正系数m5，且1.4＜m1＜m2＜m3＜m4＜m5＜1.6；

所述处理单元还用于根据所述时长差值t-T与各预设时长差值之间的关系对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正：

当t-T＜L1时，选定所述第一预设修正初始工作功率修正系数m1对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m1；

当L1≤t-T＜L2时，选定所述第二预设修正初始工作功率修正系数m2对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m2；

当L2≤t-T＜L3时，选定所述第三预设修正初始工作功率修正系数m3对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m3；

当L3≤t-T＜L4时，选定所述第四预设修正初始工作功率修正系数m4对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m4；

当L4≤t-T时，选定所述第五预设修正初始工作功率修正系数m5对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m5。

在其中一个实施例中，当所述处理单元判断不需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的第二温度差值e-E，设定所述冷凝器的维持工作功率，

所述处理单元用于预先设定第一预设第二温度差值P1，第二预设第二温度差值P2，第三预设第二温度差值P3，第四预设第二温度差值P4，且P1＜P2＜P3＜P4；

所述处理单元用于预先设定第一预设维持工作功率Q1，第二预设维持工作功率Q2，第三预设维持工作功率Q3，第四预设维持工作功率Q4，第五预设维持工作功率Q5，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4＜Q5；

所述处理单元还用于根据所述第二温度差值e-E与各预设第二温度差值之间的关系设定所述冷凝器的维持工作功率：

当e-E＜P1时，选定所述第五预设维持工作功率Q5作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P1≤e-E＜P2时，选定所述第四预设维持工作功率Q4作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P2≤e-E＜P3时，选定所述第三预设维持工作功率Q3作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P3≤e-E＜P4时，选定所述第二预设维持工作功率Q2作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P4≤e-E时，选定所述第一预设维持工作功率Q1作为所述冷凝器的维持工作功率。

本发明提供了一种超导磁体的开关装置，相较现有技术，具有以下有益效果：

本发明公开了一种超导磁体的开关装置，包括：壳体，导冷组件，传感部，水冷组件和控制模块，壳体内部设置有线圈支架，导冷组件放置在线圈支架上，导冷组件连接于超导磁体，传感部设置在壳体内，传感部用于获取导冷组件的实时温度，水冷组件设置在导冷组件的一侧，水冷组件用于对导冷组件进行冷却，控制模块电连接于传感部和水冷组件，且控制模块用于对传感部和水冷组件进行管理和控制，本发明可以提高开关装置对超导磁体的冷却效率，有效地缩短对超导磁体的冷却时间，使生热和制冷量达到动态平衡，既能极大程度上减少超导磁体设备的运行成本，又能极大加强设备的稳定性和可靠性。

附图说明

图1示出了本发明实施例中一种超导磁体的开关装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中超导磁体的运行电路示意图；

图3示出了本发明实施例中控制模块的功能框图。

图中，1、壳体；2、线圈支架；3、超导磁体；4、传感部；5、控制模块；6、超导接头；7、导冷线圈；8、冷却管；9、冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

如图1所示，本发明的实施例公开了一种超导磁体的开关装置，包括：壳体1、导冷组件、传感部4、水冷组件和控制模块5。

具体而言，壳体1内部设置有线圈支架2，导冷组件放置在所述线圈支架2上，所述导冷组件连接于超导磁体3，传感部4设置在所述壳体1内，所述传感部4用于获取所述导冷组件的实时温度，水冷组件设置在所述导冷组件的一侧，所述水冷组件用于对所述导冷组件进行冷却，控制模块5电连接于所述传感部4和所述水冷组件，且所述控制模块5用于对所述传感部4和所述水冷组件进行管理和控制。

应该理解的是，将导冷组件放置在线圈支架2上，可以防止导体组件在工作时，出现抖动的现象，将导冷组件连接于超导磁体3，可以通过对导冷组件进行冷却，进而将超导磁体3的工作状态进行冷却，防止超导磁体3出现失超的现象，水冷组件设置在导冷组件的一侧，可以保证最佳的冷却效率，避免能源的浪费，通过控制模块5电连接于传感部4和水冷组件，可以实现对传感部4和水冷组件进行管理和控制，进而实现智能化管理，防止避免人工操作而出现的误差。

在本申请的一些实施例中，所述导冷组件包括：超导接头6和导冷线圈7。

具体而言，将所述导冷线圈7通过所述超导接头6连接于所述超导磁体3，所述导冷线圈7用于降低所述超导磁体3的温度，可以解决传导冷却的开关装置冷却效率低的问题，有效地降低超导磁体3的温度。

在本申请的一些实施例中，所述水冷组件包括：冷却管8和冷凝器9。

具体而言，冷却管8内含有冷却介质，冷凝器9设置在所述冷却管8的端部，且电连接于所述控制模块5，所述冷凝器9用于控制所述冷却介质的温度。

应该理解的是，通过冷凝器9可以降低冷却介质的温度，实现对导冷组件的持续降温，提高降温效率。

在本申请的一些实施例中，所述控制模块5包括：

采集单元，用于采集所述导冷组件的实时温度A；

处理单元，用于根据所述导冷组件的实时温度A与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器9设定工作状态指令，

若所述导冷组件的实时温度A大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的工作状态指令；

若所述导冷组件的实时温度A小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的工作状态指令；

控制单元，用于根据所述工作状态指令对所述冷凝器9进行控制；

在所述处理单元中，当需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的工作状态指令时，所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间。

本实施例中，采集单元采集到导冷组件的实时温度A时，实时温度A可能已经处于无需冷却的温度，也就是导冷组件的安全工作温度，此时处理单元根据导冷组件的实时温度A与导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对冷凝器9设定工作状态指令，导冷组件的工作温度也就是导冷组件的安全工作温度，在此温度下，超导磁体不会失超，若导冷组件的实时温度A大于导冷组件的工作温度e，则处理单元根据导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间，本发明通过设定所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间，可以实现对导冷组件的降温。

需要说明的是，当冷凝器9的工作功率越大时，冷却介质的温度也就越低。

在本申请的一些实施例中，所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间时，

所述处理单元用于预先设定第一预设实时温度B1，第二预设实时温度B2，第三预设实时温度B3，第四预设实时温度B4，且B1＜B2＜B3＜B4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率C1，第二预设初始工作功率C2，第三预设初始工作功率C3，第四预设初始工作功率C4，第五预设初始工作功率C5，且C1＜C2＜C3＜C4＜C5；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间D1，第二预设初始工作时间D2，第三预设初始工作时间D3，第四预设初始工作时间D4，第五预设初始工作时间D5，且D1＜D2＜D3＜D4＜D5；

所述处理单元还用于根据所述导冷组件的实时温度A与各预设实时温度之间的关系设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间：

当A＜B1时，选定所述第一预设初始工作功率C1作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第一预设初始工作时间D1作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B1≤A＜B2时，选定所述第二预设初始工作功率C2作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第二预设初始工作时间D2作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B2≤A＜B3时，选定所述第三预设初始工作功率C3作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第三预设初始工作时间D3作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B3≤A＜B4时，选定所述第四预设初始工作功率C4作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第四预设初始工作时间D4作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B4≤A时，选定所述第五预设初始工作功率C5作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第五预设初始工作时间D5作为所述冷凝器的初始工作时间。

本实施例中，处理单元还用于根据导冷组件的实时温度A与各预设实时温度之间的关系设定冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间，其中，各预设实时温度是提前设置的，可以根据历史数据和实际情况来进行设置，具体的，设定第一预设实时温度B1为2k，设定第二预设实时温度B2为3k，设定第三预设实时温度B3为4k，设定第四预设实时温度B4为5k；设定第一预设初始工作功率C1为1kw，设定第二预设初始工作功率C2为2kw，设定第三预设初始工作功率C3为3kw，设定第四预设初始工作功率C4为4kw，设定第五预设初始工作功率C5为5kw；设定第一预设初始工作时间D1为4min，设定第二预设初始工作时间D2为6min，设定第三预设初始工作时间D3为8min，设定第四预设初始工作时间D4为10min，设定第五预设初始工作时间D5为12min；当导冷组件的实时温度A＜2k时，将冷凝器的初始工作功率设定为1kw，冷凝器的初始工作时间设定为4min，当2k≤实时温度A＜3k时，将冷凝器的初始工作功率设定为2kw，冷凝器的初始工作时间设定为6min，当3k≤实时温度A＜4k，将冷凝器的初始工作功率设定为3kw，冷凝器的初始工作时间设定为8min，当4k≤实时温度A＜5k时，将冷凝器的初始工作功率设定为4kw，冷凝器的初始工作时间设定为10min，当5k≤实时温度A时，将冷凝器的初始工作功率设定为5kw，冷凝器的初始工作时间设定为12min。本发明通过设定冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间，即可以实现对导冷组件的降温冷却，又可以防止出现能源浪费的现象。

在本申请的一些实施例中，所述处理单元在将所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间分别设定为第i预设初始工作功率Ci和第i预设初始工作时间Di时，i=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述第i预设初始工作功率Ci和所述第i预设初始工作时间Di对所述冷凝器9进行控制之后，所述采集单元控制所述传感部获取所述导冷组件的调节温度E；

所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正，

若所述导冷组件的调节温度E大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要对所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正，并根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正；

若所述导冷组件的调节温度E小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要对所述冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正。

本实施例中，控制单元根据第i预设初始工作功率Ci和第i预设初始工作时间Di对冷凝器9进行控制之后，此时导冷组件可能还未达到导冷组件的工作温度e，此时，采集单元控制传感部4获取导冷组件的调节温度E，也就是根据第i预设初始工作功率Ci和第i预设初始工作时间Di对冷凝器9进行控制之后导冷组件的温度，若导冷组件的调节温度E大于导冷组件的工作温度e，则处理单元判断需要对冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正，以进一步降低导冷组件的温度。

在本申请的一些实施例中，当所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设温度差值G1，第二预设温度差值G2，第三预设温度差值G3，第四预设温度差值G4，且G1＜G2＜G3＜G4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率修正系数h1，第二预设初始工作功率修正系数h2，第三预设初始工作功率修正系数h3，第四预设初始工作功率修正系数h4，第五预设初始工作功率修正系数h5，且1＜h1＜h2＜h3＜h4＜h5＜1.4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间修正系数y1，第二预设初始工作时间修正系数y2，第三预设初始工作时间修正系数y3，第四预设初始工作时间修正系数y4，第五预设初始工作时间修正系数y5，且1＜y1＜y2＜y3＜y4＜y5＜1.4；

所述处理单元还用于根据所述温度差值E-e与各预设温度差值之间的关系对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正：

当E-e＜G1时，选定所述第一预设初始工作功率修正系数h1对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h1，选定所述第一预设初始工作时间修正系数y1对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y1；

当G1≤E-e＜G2时，选定所述第二预设初始工作功率修正系数h2对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h2，选定所述第二预设初始工作时间修正系数y2对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y2；

当G2≤E-e＜G3时，选定所述第三预设初始工作功率修正系数h3对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h3，选定所述第三预设初始工作时间修正系数y3对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y3；

当G3≤E-e＜G4时，选定所述第四预设初始工作功率修正系数h4对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h4，选定所述第四预设初始工作时间修正系数y4对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y4；

当G4≤E-e时，选定所述第五预设初始工作功率修正系数h5对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h5，选定所述第五预设初始工作时间修正系数y5对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y5。

本实施例中，处理单元还用于根据温度差值E-e与各预设温度差值之间的关系对冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正，本发明通过对冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正可以实现进一步降温冷却，保证超导组件可以达到工作温度e。

在本申请的一些实施例中，所述处理单元在对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正之后，所述冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn，修正初始工作时间为Di*yn，i=1，2，3，4，5，n=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述修正初始工作功率Ci*hn和所述修正初始工作时间Di*yn对所述冷凝器进行控制之后，

所述处理单元根据下式计算所述冷凝器的工作总时长：

T=Di+Di*yn；

其中，T为冷凝器的工作总时长，Di为冷凝器的初始工作时间，Di*yn为冷凝器的修正初始工作时间；

所述处理单元根据所述冷凝器的工作总时长T与预设工作总时长t之间的关系判断是否需要发出警报，

若所述冷凝器的工作总时长T大于或等于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断需要发出警报；

若所述冷凝器的工作总时长T小于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断不需要发出警报，并根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正。

本实施例中，控制单元根据修正初始工作功率Ci*hn和修正初始工作时间Di*yn对冷凝器9进行控制之后，处理单元还计算冷凝器9的工作总时长，应该理解的是，当对冷凝器9进行两次调节之后，需要考虑开关装置是否存在故障，因此，本发明设定预设工作总时长，当两次调节的工作总时长超出预设工作总时长时，则需要发出警报，提醒工作人员对开关装置进行检修，防止开关装置出现故障的现象，应该理解的是，为了避免出现误判，冷凝器9的初始工作时间Di是小于预设工作总时长的，若冷凝器9的工作总时长T小于预设工作总时长t，则处理单元判断不需要发出警报，并根据工作总时长T与预设工作总时长t之间的时长差值t-T对冷凝器9的修正初始工作功率进行修正，本发明通过判断工作总时长T与预设工作总时长t之间的关系可以防止开关装置出现其他类型的故障，而导致导冷组件的温度持续无法降低的现象。

在本申请的一些实施例中，当所述处理单元根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设时长差值L1，第二预设时长差值L2，第三预设时长差值L3，第四预设时长差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；

所述处理单元用于预先设定第一预设修正初始工作功率修正系数m1，第二预设修正初始工作功率修正系数m2，第三预设修正初始工作功率修正系数m3，第四预设修正初始工作功率修正系数m4，第五预设修正初始工作功率次修正系数m5，且1.4＜m1＜m2＜m3＜m4＜m5＜1.6；

所述处理单元还用于根据所述时长差值t-T与各预设时长差值之间的关系对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正：

当t-T＜L1时，选定所述第一预设修正初始工作功率修正系数m1对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m1；

当L1≤t-T＜L2时，选定所述第二预设修正初始工作功率修正系数m2对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m2；

当L2≤t-T＜L3时，选定所述第三预设修正初始工作功率修正系数m3对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m3；

当L3≤t-T＜L4时，选定所述第四预设修正初始工作功率修正系数m4对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m4；

当L4≤t-T时，选定所述第五预设修正初始工作功率修正系数m5对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m5。

本实施例中，当冷凝器9的工作总时长T小于预设工作总时长t时，此时说明还可以进一步根据剩余的时长对冷凝器9的工作功率进行控制，处理单元还用于根据时长差值t-T与各预设时长差值之间的关系对冷凝器9的修正初始工作功率进行修正，本发明通过对冷凝器9的修正初始工作功率进行修正可以对导冷组件进行进一步降温。

在本申请的一些实施例中，当所述处理单元判断不需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的第二温度差值e-E，设定所述冷凝器的维持工作功率，

所述处理单元用于预先设定第一预设第二温度差值P1，第二预设第二温度差值P2，第三预设第二温度差值P3，第四预设第二温度差值P4，且P1＜P2＜P3＜P4；

所述处理单元用于预先设定第一预设维持工作功率Q1，第二预设维持工作功率Q2，第三预设维持工作功率Q3，第四预设维持工作功率Q4，第五预设维持工作功率Q5，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4＜Q5；

所述处理单元还用于根据所述第二温度差值e-E与各预设第二温度差值之间的关系设定所述冷凝器的维持工作功率：

当e-E＜P1时，选定所述第五预设维持工作功率Q5作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P1≤e-E＜P2时，选定所述第四预设维持工作功率Q4作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P2≤e-E＜P3时，选定所述第三预设维持工作功率Q3作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P3≤e-E＜P4时，选定所述第二预设维持工作功率Q2作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P4≤e-E时，选定所述第一预设维持工作功率Q1作为所述冷凝器的维持工作功率。

本实施例中，当处理单元判断不需要对冷凝器9的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，处理单元根据导冷组件的调节温度E与导冷组件的工作温度e之间的第二温度差值e-E，设定冷凝器9的维持工作功率，当第二温度差值越大时，说明导冷组件的调节温度越远离导冷组件的工作温度e，此时可以将维持工作功率设定的小一点，当第二温度差值越小时，说明导冷组件的调节温度越接近导冷组件的工作温度e，此时可以将维持工作功率设定的大一点，本发明通过设定维持工作功率可以使导冷组件的温度维持在工作温度之内，防止出现导冷组件的温度升高过快的现象。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行全部的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超导磁体的开关装置，其特征在于，包括：

壳体，内部设置有线圈支架；

导冷组件，放置在所述线圈支架上，所述导冷组件连接于超导磁体；

传感部，设置在所述壳体内，所述传感部用于获取所述导冷组件的实时温度；

水冷组件，设置在所述导冷组件的一侧，所述水冷组件用于对所述导冷组件进行冷却；

控制模块，电连接于所述传感部和所述水冷组件，且所述控制模块用于对所述传感部和所述水冷组件进行管理和控制；

所述水冷组件包括：

冷却管，内含有冷却介质；

冷凝器，设置在所述冷却管的端部，且电连接于所述控制模块，所述冷凝器用于控制所述冷却介质的温度；

所述控制模块包括：

采集单元，用于采集所述导冷组件的实时温度A；

处理单元，用于根据所述导冷组件的实时温度A与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器设定工作状态指令，

若所述导冷组件的实时温度A大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令；

若所述导冷组件的实时温度A小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令；

控制单元，用于根据所述工作状态指令对所述冷凝器进行控制；

在所述处理单元中，当需要根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的工作状态指令时，所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间；

所述处理单元根据所述导冷组件的实时温度A设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间时，

所述处理单元用于预先设定第一预设实时温度B1，第二预设实时温度B2，第三预设实时温度B3，第四预设实时温度B4，且B1＜B2＜B3＜B4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率C1，第二预设初始工作功率C2，第三预设初始工作功率C3，第四预设初始工作功率C4，第五预设初始工作功率C5，且C1＜C2＜C3＜C4＜C5；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间D1，第二预设初始工作时间D2，第三预设初始工作时间D3，第四预设初始工作时间D4，第五预设初始工作时间D5，且D1＜D2＜D3＜D4＜D5；

所述处理单元还用于根据所述导冷组件的实时温度A与各预设实时温度之间的关系设定所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间：

当A＜B1时，选定所述第一预设初始工作功率C1作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第一预设初始工作时间D1作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B1≤A＜B2时，选定所述第二预设初始工作功率C2作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第二预设初始工作时间D2作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B2≤A＜B3时，选定所述第三预设初始工作功率C3作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第三预设初始工作时间D3作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B3≤A＜B4时，选定所述第四预设初始工作功率C4作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第四预设初始工作时间D4作为所述冷凝器的初始工作时间；

当B4≤A时，选定所述第五预设初始工作功率C5作为所述冷凝器的初始工作功率，选定所述第五预设初始工作时间D5作为所述冷凝器的初始工作时间。

2.根据权利要求1所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，所述导冷组件包括：

超导接头；

导冷线圈，所述导冷线圈通过所述超导接头连接于所述超导磁体，所述导冷线圈用于降低所述超导磁体的温度。

3.根据权利要求1所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，

所述处理单元在将所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间分别设定为第i预设初始工作功率Ci和第i预设初始工作时间Di时，i=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述第i预设初始工作功率Ci和所述第i预设初始工作时间Di对所述冷凝器进行控制之后，所述采集单元控制所述传感部获取所述导冷组件的调节温度E；

所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的关系判断是否需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正，

若所述导冷组件的调节温度E大于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正，并根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正；

若所述导冷组件的调节温度E小于或等于所述导冷组件的工作温度e，则所述处理单元判断不需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正。

4.根据权利要求3所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，

当所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的温度差值E-e对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设温度差值G1，第二预设温度差值G2，第三预设温度差值G3，第四预设温度差值G4，且G1＜G2＜G3＜G4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作功率修正系数h1，第二预设初始工作功率修正系数h2，第三预设初始工作功率修正系数h3，第四预设初始工作功率修正系数h4，第五预设初始工作功率修正系数h5，且1＜h1＜h2＜h3＜h4＜h5＜1.4；

所述处理单元用于预先设定第一预设初始工作时间修正系数y1，第二预设初始工作时间修正系数y2，第三预设初始工作时间修正系数y3，第四预设初始工作时间修正系数y4，第五预设初始工作时间修正系数y5，且1＜y1＜y2＜y3＜y4＜y5＜1.4；

所述处理单元还用于根据所述温度差值E-e与各预设温度差值之间的关系对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正：

当E-e＜G1时，选定所述第一预设初始工作功率修正系数h1对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h1，选定所述第一预设初始工作时间修正系数y1对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y1；

当G1≤E-e＜G2时，选定所述第二预设初始工作功率修正系数h2对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h2，选定所述第二预设初始工作时间修正系数y2对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y2；

当G2≤E-e＜G3时，选定所述第三预设初始工作功率修正系数h3对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h3，选定所述第三预设初始工作时间修正系数y3对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y3；

当G3≤E-e＜G4时，选定所述第四预设初始工作功率修正系数h4对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h4，选定所述第四预设初始工作时间修正系数y4对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y4；

当G4≤E-e时，选定所述第五预设初始工作功率修正系数h5对所述第i预设初始工作功率Ci进行修正，修正后的冷凝器的初始工作功率为Ci*h5，选定所述第五预设初始工作时间修正系数y5对所述第i预设初始工作时间Di进行修正，修正后的冷凝器的初始工作时间为Di*y5。

5.根据权利要求4所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，

所述处理单元在对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正之后，所述冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn，修正初始工作时间为Di*yn，i=1，2，3，4，5，n=1，2，3，4，5；

所述控制单元根据所述修正初始工作功率Ci*hn和所述修正初始工作时间Di*yn对所述冷凝器进行控制之后，

所述处理单元根据下式计算所述冷凝器的工作总时长：

T=Di+Di*yn；

其中，T为冷凝器的工作总时长，Di为冷凝器的初始工作时间，Di*yn为冷凝器的修正初始工作时间；

所述处理单元根据所述冷凝器的工作总时长T与预设工作总时长t之间的关系判断是否需要发出警报，

若所述冷凝器的工作总时长T大于或等于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断需要发出警报；

若所述冷凝器的工作总时长T小于所述预设工作总时长t，则所述处理单元判断不需要发出警报，并根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正。

6.根据权利要求5所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，

当所述处理单元根据所述工作总时长T与所述预设工作总时长t之间的时长差值t-T对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正时，

所述处理单元用于预先设定第一预设时长差值L1，第二预设时长差值L2，第三预设时长差值L3，第四预设时长差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；

所述处理单元用于预先设定第一预设修正初始工作功率修正系数m1，第二预设修正初始工作功率修正系数m2，第三预设修正初始工作功率修正系数m3，第四预设修正初始工作功率修正系数m4，第五预设修正初始工作功率次修正系数m5，且1.4＜m1＜m2＜m3＜m4＜m5＜1.6；

所述处理单元还用于根据所述时长差值t-T与各预设时长差值之间的关系对所述冷凝器的修正初始工作功率进行修正：

当t-T＜L1时，选定所述第一预设修正初始工作功率修正系数m1对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m1；

当L1≤t-T＜L2时，选定所述第二预设修正初始工作功率修正系数m2对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m2；

当L2≤t-T＜L3时，选定所述第三预设修正初始工作功率修正系数m3对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m3；

当L3≤t-T＜L4时，选定所述第四预设修正初始工作功率修正系数m4对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m4；

当L4≤t-T时，选定所述第五预设修正初始工作功率修正系数m5对所述冷凝器的修正初始工作功率Ci*hn进行修正，修正后的冷凝器的修正初始工作功率为Ci*hn*m5。

7.根据权利要求3所述的超导磁体的开关装置，其特征在于，

当所述处理单元判断不需要对所述冷凝器的初始工作功率和初始工作时间进行修正时，所述处理单元根据所述导冷组件的调节温度E与所述导冷组件的工作温度e之间的第二温度差值e-E，设定所述冷凝器的维持工作功率，

所述处理单元用于预先设定第一预设第二温度差值P1，第二预设第二温度差值P2，第三预设第二温度差值P3，第四预设第二温度差值P4，且P1＜P2＜P3＜P4；

所述处理单元用于预先设定第一预设维持工作功率Q1，第二预设维持工作功率Q2，第三预设维持工作功率Q3，第四预设维持工作功率Q4，第五预设维持工作功率Q5，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4＜Q5；

所述处理单元还用于根据所述第二温度差值e-E与各预设第二温度差值之间的关系设定所述冷凝器的维持工作功率：

当e-E＜P1时，选定所述第五预设维持工作功率Q5作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P1≤e-E＜P2时，选定所述第四预设维持工作功率Q4作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P2≤e-E＜P3时，选定所述第三预设维持工作功率Q3作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P3≤e-E＜P4时，选定所述第二预设维持工作功率Q2作为所述冷凝器的维持工作功率；

当P4≤e-E时，选定所述第一预设维持工作功率Q1作为所述冷凝器的维持工作功率。

Images