CN215496236U

CN215496236U - 用于超导磁体的复合辐射屏及超导磁体

Info

Publication number: CN215496236U
Application number: CN202120610921.5U
Authority: CN
Inventors: 张艳清; 陈慧星; 王新文; 周伟; 刘坤; 张睿哲; 吴纪潭; 梁思源; 于金鹏; 刘旭洋; 张意; 王校威; 王雪晴; 沈胜兵
Original assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Current assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-03-25

Abstract

本实用新型涉及超导磁体技术领域，公开了一种用于超导磁体的复合辐射屏及超导磁体。其中，该复合辐射屏设置在内杜瓦和外杜瓦之间的真空环境中，该复合辐射屏包括铝板和设置在所述铝板外侧的超导材料层，通过所述内杜瓦排出的冷媒气体或通过制冷机对所述超导材料层进行冷却。由此，可以在充分控制电磁屏蔽层的重量的同时，极大限度地提高电磁屏蔽层的电导率，有效地对超导直线电机的谐波磁场进行屏蔽，同时还可以利用该电磁屏蔽层起到减少热辐射的作用。

Description

用于超导磁体的复合辐射屏及超导磁体

技术领域

本实用新型涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种用于超导磁体的复合辐射屏及超导磁体。

背景技术

直线电机直接产生推力，具有结构简单、传动效率高等优点，相对于传统的旋转电机，在超高速运动下可以避免转子的离心应力问题，其非黏着推进形式特别适用于高速、高加速的直线推进场合。

基于超导磁体零电阻以及大电流的优势，超导同步直线电机因其超导直流励磁绕组具有强激磁能力，能克服传统直线电机大气隙下漏磁严重的缺点，因而在大气隙下仍具有较高的推力输出特性。

超导磁体存在三个临界指标，分别是临界电流、临界温度以及临界磁场，当三个指标中任意一个不满足超导态的要求时，会导致超导磁体失超。

超导磁体作为超导直线电机的组成部分，其电磁环境较为复杂，超导直线电机的地面定子线圈输入电流由变流器提供，由于直线电机自身特性以及控制策略等因素，导致超导磁体不光处于定子线圈下的基波磁场，还会受到高次谐波的干扰，其中基波磁场与超导磁体的磁场相互作用产生推力，但是高次谐波磁场进入超导磁体后，不仅会增加超导磁体的交流损耗，还会影响超导磁体的临界电流以及临界磁场，增加超导磁体失超的风险。

目前对动态超导磁体采用电磁屏蔽的方式一般为采用高电导率的铝做辐射屏，甚至将外杜瓦的材料也更换为电导率较高的铝。然而，超导直线电机中超导磁体作为动子，其结构一般都比较紧凑，而且对于整个超导磁体的重量有要求，在超导磁体上使用过多的铝材料来增加屏蔽效果会增加磁体的重量，同时使得紧凑的超导磁体结构空间更为狭小，挤占超导磁体其他电气部件的空间。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于超导磁体的复合辐射屏及超导磁体，能够解决现有技术中的技术问题。

本实用新型提供了一种用于超导磁体的复合辐射屏，其中，该复合辐射屏设置在内杜瓦和外杜瓦之间的真空环境中，该复合辐射屏包括铝板和设置在所述铝板外侧的超导材料层，通过所述内杜瓦排出的冷媒气体或通过制冷机对所述超导材料层进行冷却。

优选地，所述超导材料层采用的超导材料为以下中的一种：低温超导线、高温超导带材以及高温超导块材。

优选地，所述超导材料层为高温超导薄膜层。

优选地，所述冷媒气体为氮气或氦气。

本实用新型还提供了一种超导磁体，其中，该超导磁体包括上述的复合辐射屏。

通过上述技术方案，可以在铝板的外侧设置超导材料层共同作为复合辐射屏(电磁屏蔽层)，从而可以在充分控制电磁屏蔽层的重量的同时，极大限度地提高电磁屏蔽层的电导率，有效地对超导直线电机的谐波磁场进行屏蔽，同时还可以利用该电磁屏蔽层起到减少热辐射的作用。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出了根据本实用新型实施例的一种用于超导磁体的复合辐射屏的示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的一种冷媒排气管的示意图。

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。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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实用新型的范围。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示出了根据本实用新型实施例的一种用于超导磁体的复合辐射屏的示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于超导磁体的复合辐射屏，其中，该复合辐射屏设置在内杜瓦和外杜瓦之间的真空环境中，该复合辐射屏包括铝板1和设置在所述铝板1外侧的超导材料层2，通过所述内杜瓦排出的冷媒气体或通过制冷机对所述超导材料层2进行冷却。

也就是，复合辐射屏包括内外两层，内层为铝板，铝板外侧的外层为超导材料层。其中，超导材料层可以为超导薄层。通过这样的设置方式，可以通过内层的铝板保证足够的机械强度，同时实现降低热辐射的功能；而超导材料层在被冷却达到超导态以后理论上其电导率为无穷大，可以大幅提高辐射屏的电导率，在低频段无需增加铝板的厚度来增加电磁屏蔽效果，有效的减少了超导磁体的重量。

也就是，本实用新型上述的复合辐射屏既起到电磁屏蔽的作用，同时还起到减少热辐射的作用。

根据本实用新型一种实施例，所述超导材料层采用的超导材料为以下中的一种：低温超导线、高温超导带材以及高温超导块材。

根据本实用新型一种实施例，所述超导材料层2为高温超导薄膜层。

本领域技术人员应当理解，上述关于超导材料的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本实用新型。

根据本实用新型一种实施例，所述冷媒气体为氮气或氦气。

也就是，可以利用内杜瓦排出的冷氦气或者冷氮气来冷却超导材料层。其中，内杜瓦中排出的冷媒气体通过冷媒排气管排出，可以将复合辐射屏与冷媒排气管相接触，利用冷媒排气管的冷量将复合辐射屏冷却到临界温度以下，从而可以使复合辐射屏的超导材料层达到超导态，冷媒排气管结构示意图如图2所示。

在图2中，冷媒排气管3与内杜瓦4连接，用于将内杜瓦4中的冷媒气体排出，以便利用排出的冷媒气体对复合辐射屏进行冷却。

而对于采用制冷机对超导材料层进行冷却的实施例，可以通过制冷机的冷头直接对超导材料层进行冷却。举例来讲，可以从冷头上引出导冷带与复合辐射屏进行接触，从而将复合辐射屏的超导材料层冷却到超导态。

本实用新型实施例还提供了一种超导磁体，其中，该超导磁体包括上述实施例中所述的复合辐射屏。

从上述实施例可以看出，本实用新型上述的复合辐射屏即可以作为冷屏减少超导磁体的漏热，同时还可以作为电磁屏蔽层减少超导磁体受到的电磁谐波。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制；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实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于超导磁体的复合辐射屏，其特征在于，该复合辐射屏设置在内杜瓦和外杜瓦之间的真空环境中，该复合辐射屏包括铝板和设置在所述铝板外侧的超导材料层，通过所述内杜瓦排出的冷媒气体或通过制冷机对所述超导材料层进行冷却。

2.根据权利要求1所述的复合辐射屏，其特征在于，所述超导材料层采用的超导材料为以下中的一种：低温超导线、高温超导带材以及高温超导块材。

3.根据权利要求1所述的复合辐射屏，其特征在于，所述超导材料层为高温超导薄膜层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合辐射屏，其特征在于，所述冷媒气体为氮气或氦气。

5.一种超导磁体，其特征在于，该超导磁体包括上述权利要求1-4中任一项所述的复合辐射屏。