一种超导磁体制造技术

本实用新型专利技术提供了一种超导磁体，其包括：真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；所述超导线圈由超导线在线圈骨架上绕制而成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；所述超导磁体还包括：设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；其中，所述超导线的材料是临界超导转变温度高于35K的超导材料；所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却，确保其处于超导态。相较于现有技术中的低温闭环超导磁体，本实用新型专利技术提供的超导磁体的超导稳定性较高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种超导磁体，其包括：真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；所述超导线圈由超导线在线圈骨架上绕制而成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；所述超导磁体还包括：设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；其中，所述超导线的材料是临界超导转变温度高于35K的超导材料；所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却，确保其处于超导态。相较于现有技术中的低温闭环超导磁体，本技术提供的超导磁体的超导稳定性较高。【专利说明】一种超导磁体
本技术涉及超导磁体
，尤其涉及一种闭环运行的超导磁体，该磁体可用于制作核磁共振成像超导磁体、磁选矿超导磁体、污水处理超导磁体、超导储能装置等实用装置。
技术介绍
现有的实用型超导磁体，例如核磁共振成像超导磁体，超导线圈一般由铌钛超导线绕制而成，其冷却介质一般采用液氦。铌钛合金属于低温超导材料，其临界超导转变温度为9K左右，而液氦在I大气压下的沸点为4.2K，两个温度相差只有不到5K，很容易由于环境温度发生波动而导致超导线圈失超。因此，为了提高超导磁体的超导稳定性，需要采用临界超导转变温度较高的超导材料来替代铌钛超导材料来制作超导磁体。然而，目前发现的一些临界超导转变温度较高的超导材料由于各种原因导致其不能应用在超导磁体中。例如:1986年以来发现的一系列高温超导材料，其临界超导转变温度都远远高于铌钛超导材料的临界超导转变温度，但由于高温超导材料的超导相干长度都很短，工程上很难将超导线的两端直接连接起来，使得所得到的超导接头达到和超导线本身一样的超导性能，因此导致高温超导材料的闭环应用受到限制。又如:2000年发现的二硼化镁超导材料，其临界超导转变温度为39K，远远高于4.2K，而且二硼化镁原料便宜，导线制造工艺简单，具有极大的应用前景，最有可能替代铌钛超导线。然而，十几年来，由于制作工艺上的难度，直到目前超导接头的性能还是不能达到实际应用的要求，从而限制了该种材料的大规模应用。
技术实现思路
基于以上问题，本技术提供了一种新的超导磁体，一方面，可以提高超导磁体的稳定性，另一方面，可以大大扩展高临界温度超导材料的应用范围。本技术提出将铌钛超导材料换为具有较高临界超导转变温度的材料，由于这些材料的临界超导转变温度较铌钛合金高很多，增加了其与超导磁体运行温度的差值，可以大大提高超导磁体的稳定性。同时，本技术也促进了超导材料的更新换代。实现这种替代的技术前提是必须制作合格的超导接头，为了达到该目的，本技术采用了如下技术方案:—种超导磁体，包括:真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；所述超导线圈由超导线绕在线圈骨架上制成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；所述超导磁体还包括:设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；其中，所述超导线的材料为临界超导转变温度高于35K的超导材料；所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却。可选地，所述临界超导转变温度高于35K的超导材料为二硼化镁或高温超导材料。可选地，所述高温超导材料包括钇-钡-铜-氧化合物、铋-铅一锶-钙-铜-氧化合物、铊-钡-钙-铜-氧化合物以及汞-钡-钙-铜-氧化合物。可选地，所述低熔点超导焊料为伍德合金铅-镉-铋-锡、纯金属铟或铟的合金。可选地，所述超导接头与所述二级冷头直接热连接，以使所述二级冷头直接冷却所述超导接头，使得超导接头内的焊料处于超导态，同时所述二级冷头通过热传导方式维持所述超导线圈的工作温度处于临界超导转变温度以下。可选地，所述超导磁体还包括位于所述冷屏内侧的低温容器，所述二级冷头和所述超导线圈设置在所述低温容器内，所述低温容器内包括冷却介质。可选地，所述冷却介质为氦，所述低温容器内的氦维持在4.2K和I标准大气压的气-液两相系统，该系统维持所述超导线圈工作温度低于35K。可选地，所述冷却介质为液氦，所述超导开关和超导接头被所述液氦浸没。可选地，当采用气氦冷却超导线圈时，所述超导开关和超导接头位于低温容器底部并为液氦所浸没。可选地，所述超导磁体还包括:位于所述冷屏外侧的液氮容器，所述液氮容器内盛放有液氮，所述超导线圈和所述超导开关浸泡在所述液氮容器内的液氮中，所述超导接头与所述二级冷头直接连接。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果:本技术提供的超导磁体，其包括超导线圈，该超导线圈上的超导线的两端通过由低温焊料制作成的超导接头焊接在一起，从而形成了闭环超导回路。用于绕制该超导线圈的超导线由临界超导转变温度高于35K的超导材料制成。因此，该超导线圈在低于35K的工作温度下能保持超导载流特性。该超导磁体能达到以下技术效果:(I)当超导磁体的运行温度维持在4.2K时，由于超导材料的临界超导转变温度与磁体运行温度相差较大，较现有技术中的超导磁体，本技术所述超导磁体的超导稳定性较现有技术高，不容易失超；(2)当超导磁体的运行温度维持在较高温度运行时，例如当超导磁体在接近超导材料的临界超导转变温度运行时，由于超导接头连接到二级冷头上，虽然超导接头的焊料是低温超导材料，但仍然处于超导态，可以维持整个超导线圈的闭环超导运行状态。【附图说明】为了更加清楚地理解本技术的【具体实施方式】，下面将描述本技术【具体实施方式】时用到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本技术的部分实施例，本领域技术人员在未付出创造性劳动的前提下还可以获得这些附图的变型方案。图1是本技术实施例一提供的超导磁体的结构示意图；图2是本技术实施例提供的超导闭合回路的三维立体结构示意图；图3是本技术实施例二提供的超导磁体的结构示意图；图4是本技术实施例三提供的超导磁体的结构示意图。【具体实施方式】为了更加清楚地理解本技术的目的、技术方案和技术效果，下面结合附图对本技术的【具体实施方式】进行详细描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的结构或具有相同或类似功能的结构。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。此外，本技术可以在不同【具体实施方式】中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。实施例一图1是本技术实施例提供的超导磁体的结构示意图。如图1所示，该超导磁体包括:真空容器01，该真空容器01内设置有冷屏02和超导线圈30，其中，超导线圈30位于冷屏02的内侧。冷屏02的作用是减小室温向超导线圈30的辐射漏热。在本技术实施例中，真空容器01的材料可以为不锈钢，当然，也可以采用除不锈钢以外的其它非磁性材料。另外，真空容器01均可以采用我国相关的压力容器标准进行制造，从而可以有效避免真空容器01的失效，确保超导磁体的正常运行。此外，在本技术实施例提供的超导磁体中还包括设置于所述真空容器01上的制冷机04，该制冷机04包括一级冷头41和二级冷头42，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导磁体，其特征在于，包括：真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；所述超导线圈由超导线在线圈骨架上绕制而成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；所述超导磁体还包括：设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；其中，所述超导线的材料是临界超导转变温度高于35K的超导材料；所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡倾宇，郑杰，莫耀敏，段训琪，任国峰，黄志龙，干明明，
申请(专利权)人：宁波健信机械有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33