CN117912790A - 一种内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其包括：环状的磁体骨架A，所述磁体骨架A的内壁上开设有和所述磁体骨架A同圆心的环形槽体；所述环形槽体内嵌入有导冷管B；所述磁体骨架A和导冷管B间的缝隙填满导热胶。本发明导冷效率高，且实现了对磁体提供稳固的机械支撑，而且，本发明的磁体骨架A外侧更方便包裹压紧超导带，且包裹形成的环形磁体不间断，包裹压紧更有效简便。环形磁体实现了完整的缠绕压紧，使其更具安全性，不会由于局部压紧超导带，而让未压紧区域的超导带拱起，以至于拱起部分的超导带脱离磁体骨架A而失去导冷。同时，环形缠绕使得磁体自身可以施加压紧力，而不需要额外增加结构来抵抗压紧力。
Description
技术领域
本发明属于高温超导磁体导冷技术领域，特别涉及一种内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置。
背景技术
现有的超导磁体在运行时，都是让磁体降温到超低温（通常是液氦的温度），使得磁体中的超导体工作在超导态的温度，在降温时，常用液氦或液氮作为冷却介质，来维持系统运行所需的低温环境。通常超导磁体是将超导体绕在导冷管上形成缆线，再将缆线绕成磁体，主要靠导冷管作为磁体的机械结构支撑。而现有超导磁体导冷装置的导冷效率不理想，有待于进一步提高，而且，现有的磁体缠绕方式导致所形成的环形磁体易间断，此外，由于导冷管本身易于产生形变，因此，以导冷管作为磁体的机械结构支撑容易导致磁体发生形变且成本过高的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置。
本发明提供的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，包括：环状的磁体骨架A，
所述磁体骨架A的内壁上开设有和所述磁体骨架A同圆心的环形槽体；
所述环形槽体内嵌入有导冷管B；
所述磁体骨架A和导冷管B间的缝隙填满导热胶。
进一步，
所述导冷管B的主体嵌入所述环形槽体，沿环形槽体嵌设，所述导冷管B的两端C1和C2从所述环形槽体中引出且互不接触。
进一步，
所述导冷管B在所述两端C1和C2的引出处没有在所述环形槽体中闭合而形成导冷管缺口。
进一步，
所述磁体骨架A在所述导冷管缺口处对应地断开形成骨架缺口，所述磁体骨架A在骨架缺口嵌入了一块绝缘件D对骨架缺口处断开的所述磁体骨架A进行连接，使得所述磁体骨架A形成完整环形；
所述绝缘件D构成所述磁体骨架A内的环向绝缘设置。
进一步，
所述绝缘件D是一个榫卯结构。
进一步，
所述绝缘件D材质采用环氧材料。
进一步，
所述的磁体骨架A上设有贯通上下表面的固定孔，用于使用多个所述磁体骨架A时，对多个所述磁体骨架A依序进行固定，此时，相邻的所述磁体骨架A中的导冷管B通过各自的两端C1和C2依序串接。
进一步，
所述磁体骨架A的外侧包裹有压紧的超导带；
所述磁体骨架A的厚度不小于所述超导带的绕制厚度。
进一步，
所述环形槽体用于将所述导冷管B全部埋入所述磁体骨架A，且所述磁体骨架A结构强度满足的条件下做薄所述磁体骨架A，及在结构强度满足的条件下用壁厚小，内径大的所述导冷管B。
进一步，
所述磁体骨架A的材质采用不锈钢316L；
所述导冷管B的材质采用无氧铜；
所述绝缘件D采用G10环氧树脂。
本发明的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置实现导冷管外表面和磁体骨架的槽体结构表面充分接触，最终从而实现磁体和导冷管内部的冷媒进行换热导冷，导冷效率高。本发明实现了对磁体提供稳固的机械支撑。而且，本发明的磁体骨架A外侧更方便包裹压紧超导带，且包裹形成的环形磁体不间断，包裹压紧更有效简便。环形磁体实现了完整的缠绕压紧，使其更具安全性，不会由于局部压紧超导带，而让未压紧区域的超导带拱起，以至于拱起部分的超导带脱离磁体骨架A而失去导冷。同时，环形缠绕使得磁体自身可以施加压紧力，而不需要额外增加结构来抵抗压紧力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置结构示意图一；
图2示出了根据本发明实施例的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置结构示意图二，
图中附图标记及含义：
A、磁体骨架；B、导冷管；C1、导冷管一端；C2、导冷管另一端；D、绝缘件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”、 “第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。本申请中出现的“多个”指的是两个以上（包括两个）。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
图1示和图2为本发明提供的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置结构示意图。参见图1和图2，所述高温超导磁体导冷装置的主体为环状的磁体骨架A，磁体骨架A内壁上开设有和磁体骨架A同圆心的环形槽体，环形槽体内嵌入有导冷管B，磁体骨架A和导冷管B间的缝隙填满导热胶如Stycast 2850，磁体骨架A的外侧包裹有压紧的超导带如高温超导线圈（即磁体），实现了导冷管B外表面和磁体骨架A的环形槽体表面充分接触，从而实现了磁体和导冷管B内部的冷媒之间的换热导冷，同时环状的磁体骨架A相对于导冷管不易产生形变，从而也实现了对磁体的稳固的机械支撑。磁体骨架A的内外径具体大小取决需要制作多大的超导磁体，其外表面绕制多少匝超导带，磁体骨架A的厚度不小于其外超导带的绕制厚度，磁体骨架A采用的材质可为不锈钢（316L）；环形槽体能让导冷管B全部埋入磁体骨架A，且磁体骨架A结构强度满足的条件下尽量做薄磁体骨架A，以让导冷管B与绕制的超导带更加贴近，及在结构强度满足的条件下尽量用壁厚小，内径大的导冷管B，换热更充分，导冷管B材质可采用无氧铜。
所述导冷管B的主体嵌入所述环形槽体，沿环形槽体嵌设，导冷管B的两端C1和C2在相互靠近出从所述环形槽体中引出且所述两端C1和C2互不接触，使得导冷管B在所述两端C1和C2的引出处没有在环形槽体中闭合而形成导冷管缺口。所述两端C1和C2距离尽量小，只需避免导冷管B形成环形回路即可，以避免形成涡流。导冷管B嵌入磁体骨架A中进行导冷，可以让导冷连续不间断的进行，且高温超导线圈通过一定张力绕在磁体骨架A上可实现充分接触导冷，无需在磁体外表面再做压紧螺栓进行固定压紧。
所述磁体骨架A在导冷管缺口处对应地断开形成骨架缺口，所述磁体骨架A在骨架缺口嵌入了一块绝缘件D对骨架缺口处断开的磁体骨架A进行连接，使得磁体骨架A形成完整环形，所述绝缘件D能够提供连接强度，便于外围超导带的绕制。采用所述绝缘件D的目的在于能避免磁体骨架成环在磁场下形成涡流产生大量的热量，从而减小工作时磁体产生的涡流损耗。所述绝缘件D是一个榫卯结构，通常采用环氧材料（如G10环氧树脂）制作。
所述的绝缘件D是磁体骨架A内进行的环向绝缘设置，可进一步避免通电后形成涡流损耗，让温度上升导致超导失效。
所述的磁体骨架A上设有贯通上下表面的固定孔，用于使用多（多于1）个磁体骨架A时，对所述多个磁体骨架A依序进行固定，此时，相邻的磁体骨架A中的导冷管B通过各自的两端C1和C2依序串接。
本发明提供的磁体导冷装置，将导冷管B嵌入磁体骨架A内，所述嵌有导冷管B的磁体骨架A用作磁体的机械结构支撑，可对磁体提供稳固的机械支撑。同时，所述的导冷管B与磁体骨架A均为热的良导体，且用导热胶进行粘接，便于维持磁体在低温状态，实现了高效率导冷。
本发明提供的磁体导冷装置，将导冷管B嵌入磁体骨架A内侧，在磁体骨架A内侧设计回路，磁体骨架A外侧更方便包裹压紧超导带，且包裹形成的环形磁体不间断，包裹压紧更有效简便。环形磁体实现了完整的缠绕压紧，使其更具安全性，不会由于局部压紧超导带，而让未压紧区域的超导带拱起，以至于拱起部分的超导带脱离磁体骨架A而失去导冷。同时，环形缠绕使得磁体自身可以施加压紧力，而不需要额外增加结构来抵抗压紧力。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，包括：环状的磁体骨架（A），
所述磁体骨架（A）的内壁上开设有和所述磁体骨架（A）同圆心的环形槽体；
所述环形槽体内嵌入有导冷管（B），所述环形槽体用于将所述导冷管（B）全部埋入所述磁体骨架（A）；
所述磁体骨架（A）和导冷管（B）间的缝隙填满导热胶。
2.根据权利要求1所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述导冷管（B）的主体嵌入所述环形槽体，沿环形槽体嵌设，所述导冷管（B）的两端（C1）和（C2）从所述环形槽体中引出且互不接触。
3.根据权利要求2所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述导冷管（B）在所述两端（C1）和（C2）的引出处没有在所述环形槽体中闭合而形成导冷管缺口。
4.根据权利要求3所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述磁体骨架（A）在所述导冷管缺口处对应地断开形成骨架缺口，所述磁体骨架（A）在骨架缺口嵌入了一块绝缘件（D）对骨架缺口处断开的所述磁体骨架（A）进行连接，使得所述磁体骨架（A）形成完整环形；
所述绝缘件（D）构成所述磁体骨架（A）内的环向绝缘设置。
5.根据权利要求4所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述绝缘件（D）是一个榫卯结构。
6.根据权利要求5所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述绝缘件（D）材质采用环氧材料。
7.根据权利要求6所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述的磁体骨架（A）上设有贯通上下表面的固定孔，用于使用多个所述磁体骨架（A）时，对多个所述磁体骨架（A）依序进行固定，此时，相邻的所述磁体骨架（A）中的导冷管（B）通过各自的两端（C1）和（C2）依序串接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述磁体骨架（A）的外侧包裹有压紧的超导带；
所述磁体骨架（A）的厚度不小于所述超导带的绕制厚度。
9.根据权利要求6-7任一项所述的内嵌导冷管的高温超导磁体导冷装置，其特征在于，
所述磁体骨架（A）的材质采用不锈钢316L；
所述导冷管（B）的材质采用无氧铜；
所述绝缘件（D）采用G10环氧树脂。
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