一种高温超导磁体制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种高温超导磁体，包括支撑筒体、杜瓦和高温超导绕组，杜瓦包括外筒和内筒，外筒的上端部与内筒的上端部密封连接，外筒的内表面与内筒的外表面之间设有真空空间，杜瓦的中心位置设置有室温孔；支撑筒体嵌套于内筒之内；高温超导绕组安装于所述支撑筒体的外表面；高温超导绕组包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减。通过设计高温超导绕组的线圈匝数分布，使得从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减，本实用新型专利技术实施例提供的高温超导磁体能在中心室温孔的一定区域内产生高均匀度的磁场。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高温超导
，特别是涉及一种高温超导磁体。
技术介绍
超导的发现是人类科学史上的重大发现之一。超导技术特别是高温超导技术的发展，其意义可以与电的技术相媲美。如今，随着高温超导技术的不断发展和成熟，高温超导技术的应用领域不断扩展。高温超导技术的常见应用就是高温超导磁体。与常规磁体相比，高温超导磁体具有体积小、重量轻、功耗小、磁场强度高以及稳定度高等优点，被大量用于通讯、医疗、高能物理以及电力等领域。由于与常规磁场相比，高温超导磁体往往能在大空间获得比常规磁体高很多的磁场强度，因此，在各种需要使用高强度的磁场的领域，高温超导磁体得到了广泛应用。例如，在医疗领域，很多大型医疗设备通常利用高温超导磁体产生的高强度磁场来检测和治疗人类的各种复杂疾病。目前，在很多大型医疗设备内通常使用带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体，带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体能在室温孔区域内为人们提供高强度的磁场。现有的带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体主要包括高温超导绕组、支撑高温超导绕组的支撑筒体、以及承载支撑筒体和高温超导绕组的杜瓦等。在现有的带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体中，采用尺寸相同、匝数相同的多个高温超导线圈模块来制作高温超导磁体的绕组。这样结构的高温超导绕组在室温孔区域内产生的磁场均匀度不够。在高温超导磁体中心的室温孔区域，室温孔中间部位的磁场强度高于室温孔两端的磁场强度，室温孔空间的磁场分布呈现中间大、两端小的特征。然而，在医疗领域，大型医疗设备除了需要高强度的磁场之外，对磁场的均匀度也要求很高，因为磁场的高均匀度是这些医疗设备工作的理论基础，是评价这些医疗设备的重要技术参数。带有室温孔的常规圆柱形高温超导磁体本身产生的磁场均匀度不够，显然不能满足使用需要。
技术实现思路
本技术实施例中提供了一种高温超导磁体，能在室温孔的一定区域内产生高强度、高均匀度的磁场，结构紧凑，安装和运行成本低。为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案。根据本技术的一个实施例，提供了一种高温超导磁体，包括支撑筒体、杜瓦和高温超导绕组，杜瓦包括外筒和内筒，外筒的上端部与内筒的上端部密封连接，外筒的内表面与内筒的外表面之间设有真空空间，杜瓦的中心位置设置有室温孔；支撑筒体嵌套于内筒之内；高温超导绕组安装于支撑筒体的外表面；高温超导绕组包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减。根据本技术的一个实施例，高温超导绕组包括多个高温超导双饼线圈，所述多个高温超导双饼线圈的内径相等，所述多个高温超导双饼线圈的匝数从高温超导绕组的两端端部到中心腰部依次递减。根据本技术的一个实施例，所述多个高温超导双饼线圈串联并由同一路电源供电。根据本技术的一个实施例，高温超导磁体还包括冷屏，冷屏悬置于真空空间中，真空空间的内表面镀有低辐射系数的防辐射层，防辐射层在水平方向和垂直方向上被多个绝缘隔断件分隔开，所述多个绝缘隔断件为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构，所述冷屏为高导热金属结构。根据本技术的一个实施例，冷屏的外表面环绕有螺旋冷却管，螺旋冷却管焊接在冷屏的外表面，螺旋冷却管为高导热金属结构。根据本技术的一个实施例，螺旋冷却管具有进口管和出口管，进口管伸出真空空间，进口管的进口位于内筒内；出口管伸出真空空间，出口管的出口位于杜瓦的外部；进口管和出口管与真空空间的交接处均密封连接。根据本技术的一个实施例，冷屏在水平方向和竖直方向上包括多个子冷屏，所述多个子冷屏之间通过绝缘间隔件连接；螺旋冷却管包括多个子冷却管，所述多个子冷却管之间通过气密绝缘件连接，绝缘间隔件和气密绝缘件均为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构。根据本技术的一个实施例，子冷屏和子冷却管的表面均镀有低辐射系数的防辐射层。根据本技术的一个实施例，冷屏通过吊杆吊挂于真空空间中，吊杆包括上杆、下杆以及连接上杆与下杆的中间杆，上杆与真空空间的顶部内壁固定连接，下杆与冷屏固定连接，上杆和下杆均为高导热金属结构，中间杆为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构。根据本技术的一个实施例，支撑筒体包括上法兰、下法兰和圆筒，圆筒的上下两端分别设置有台阶，上法兰和下法兰分别通过台阶限位在圆筒的上端和下端，上法兰和下法兰上、垂直于圆筒轴向方向上均匀开设有多个流通槽。由以上技术方案可见，本技术实施例提供的高温超导磁体，包括支撑筒体、杜瓦和高温超导绕组，杜瓦包括外筒和内筒，外筒的上端部与内筒的上端部密封连接，外筒的内表面与内筒的外表面之间设有真空空间，杜瓦的中心位置设置有室温孔；支撑筒体嵌套于内筒之内；高温超导绕组安装于支撑筒体的外表面；高温超导绕组包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减。通过设计高温超导绕组的线圈匝数分布，使得从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减，本技术实施例提供的高温超导磁体能在中心室温孔的一定区域内产生高均匀度的磁场。另外，本技术通过将杜瓦设计成具有真空空间的双层容器以及在杜瓦的真空空间内设置冷屏、螺旋冷却管，以及在真空空间的内表面、冷屏的表面、螺旋冷却管的表面镀低辐射系数的防辐射层，可以很好地保证高温超导磁体的低温环境，显著降低高温超导磁体的运行费用，有利于进一步发展高均匀度磁场的高温超导磁体以及推动其商业化应用。附图说明为了更清楚地说明本技术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，对于本领域普通技术人员而言，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是根据本技术的一个实施例的高温超导磁体的截面图；图2是根据本技术的一个实施例的图1的杜瓦的结构示意图；图3是根据本技术的一个实施例的图1的高温超导绕组的截面图；图4是根据本技术的一个实施例的图1的冷屏和螺旋冷却管的结构示意图；图5是根据本技术的一个实施例的图1的吊杆的结构示意图；图6为根据本技术的一个实施例的图1的支撑筒体的立体图；图7为根据本技术的一个实施例的图1的支撑筒体的截面图；图8是根据本技术的一个实施例的图1的高温超导磁体的立体示意图；在图1至图8中，附图标记表示：1-高温超导绕组，2-高温超导双饼线圈，3-支撑筒体，4-杜瓦，5-冷屏，6-吊杆，7-螺栓，8-金属碟簧，9-双螺帽，30-下法兰，31-上法兰，32-圆筒，33-流通槽，34-台阶，41-外筒，42-内筒，43-室温孔，51-螺旋冷却管，52-绝缘间隔件，511-进口管，512-出口管，61-上杆，62-中间杆，63-下杆。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。图1是根据本技术的一个实施例的高温超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温超导磁体，其特征在于，包括支撑筒体(3)、杜瓦(4)和高温超导绕组(1)，所述杜瓦(4)包括外筒(41)和内筒(42)，所述外筒(41)的上端部与所述内筒(42)的上端部密封连接，所述外筒(41)的内表面与所述内筒(42)的外表面之间设有真空空间，杜瓦(4)的中心位置设置有室温孔(43)；所述支撑筒体(3)嵌套于所述内筒(42)之内；所述高温超导绕组(1)安装于所述支撑筒体(3)的外表面；所述高温超导绕组(1)包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从所述高温超导绕组(1)的两端端部到中心腰部，所述高温超导线圈的匝数依次递减。

【技术特征摘要】
1.一种高温超导磁体，其特征在于，包括支撑筒体(3)、杜瓦(4)和高温超导绕组(1)，所述杜瓦(4)包括外筒(41)和内筒(42)，所述外筒(41)的上端部与所述内筒(42)的上端部密封连接，所述外筒(41)的内表面与所述内筒(42)的外表面之间设有真空空间，杜瓦(4)的中心位置设置有室温孔(43)；所述支撑筒体(3)嵌套于所述内筒(42)之内；所述高温超导绕组(1)安装于所述支撑筒体(3)的外表面；所述高温超导绕组(1)包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从所述高温超导绕组(1)的两端端部到中心腰部，所述高温超导线圈的匝数依次递减。2.根据权利要求1所述的高温超导磁体，其特征在于，所述高温超导绕组(1)包括多个高温超导双饼线圈(2)，所述多个高温超导双饼线圈(2)的内径相等，所述多个高温超导双饼线圈(2)的匝数从所述高温超导绕组(1)的两端端部到中心腰部依次递减。3.根据权利要求2所述的高温超导磁体，所述多个高温超导双饼线圈(2)串联并由同一路电源供电。4.根据权利要求1所述的高温超导磁体，其特征在于，还包括冷屏(5)，所述冷屏(5)悬置于所述真空空间中，所述真空空间的内表面镀有低辐射系数的防辐射层，所述防辐射层在水平方向和垂直方向上被多个绝缘隔断件分隔开，所述多个绝缘隔断件为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构，所述冷屏(5)为高导热金属结构。5.根据权利要求4所述的高温超导磁体，其特征在于，所述冷屏(5)的外表面环绕有螺旋冷却管(51)，所述螺旋冷却管(51)焊接在所述冷屏(5)的外表面，所述螺旋冷却管(51)为高导热金属结构。6.根据权利要求5所述的高温超导磁体，其特征在于，所述螺旋冷却管(51)具有进口管(511)和出...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡南南，杨明昆，周兴梅，王科，马仪，马宏明，黑颖顿，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：云南;53