一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线制造技术

本发明专利技术公开了用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置及其使用方法，涉及高温超导技术领域，包括引线主体、辅助制冷装置、引线分离装置、引线螺旋部分、法兰，所述引线主体包括引线室温端和引线低温端，所述辅助制冷装置用于所述引线室温端的降温，所述引线主体和所述引线分离装置可分离地接触。本发明专利技术避免了在磁体无需励磁时由引线带给低温环境的热负荷，大大降低了引线对低温制冷机的要求，减轻了对磁悬浮列车车载供电的需求，设计结构简洁，使得整个装置的鲁棒性大大增加，能够在磁悬浮列车运行过程中的振动下正常工作。

A Current Lead for Magnet Excitation of HTS Maglev Train

The invention discloses a current lead device for excitation of high temperature superconducting maglev train magnet and its application method, which relates to the technical field of high temperature superconducting, including lead body, auxiliary refrigeration device, lead separation device, lead screw part and flange. The lead body includes lead room temperature end and lead low temperature end. The auxiliary refrigeration device is used for the drop of lead room temperature end. Temperature, the lead body and the lead separation device can be separately contacted. The invention avoids the heat load brought by the lead to the cryogenic environment when the magnet does not need excitation, greatly reduces the requirement of the lead to the cryogenic refrigerator, reduces the requirement for on-board power supply of the maglev train, has simple design structure, greatly increases the robustness of the whole device, and can work normally under the vibration during the operation of the maglev train.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线
本专利技术涉及高温超导
，尤其涉及一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置及其使用方法。
技术介绍
超导现象于1911年被发现，并且由于其零电阻特性等优良特性迅速在世界范围内得到研究者们的关注。但是由于超导体的临界温度比较低，通常为0-10K(低温超导体)，超导体的应用场合大大受限。因此，很多科学家致力于寻找临界温度较高的超导材料。随着越来越多的高临界温度的超导材料被发现，超导体发展进入高温超导时代，超导体的临界温度已经可以达到92K，在液氮环境下即可使材料进入超导态。相较于低温超导而言，高温超导的临界温度大大提高，对制冷要求大大降低，使超导体的应用难度大大降低。目前，高温超导材料已经实现工业化量产，生产的超导带材能绕制成超导磁体，并能够产生传统永磁体或电磁铁无法达到的强磁场。超导磁体在具备强磁场优势的同时，保证了磁体紧凑化，轻量化的特点。磁悬浮技术可有效避免接触带来的摩擦损耗，可大大提高运行效率和设备的使用寿命。将该技术运用于列车上，即可成为磁悬浮列车。磁悬浮列车具有运行速度快，噪声小，维护费用低等优点，已成为新一代高速列车发展的主流方向之一。磁悬浮列车的悬浮与推进系统均需依靠车体上的磁体与地面磁体之间的电磁力来完成。高温超导磁体能够产生远大于永磁体或常规电磁铁所产生磁场，且超导磁体的质量轻，体积小，在磁悬浮列车的应用中极具潜力。利用超导磁体作为推进或悬浮装置，能够有效增加列车推力与悬浮力的同时保证载客量。高温超导的运行温度较低温超导不同，因此其制冷策略也与低温超导大相径庭。原本适用于低温超导磁体的励磁方式在高温超导磁体上将会显得非常繁琐和复杂。尤其是使用铜制电流引线和超导电流引线结合的方式时，需要兼顾超导电流引线的制冷。磁悬浮列车在运行过程中与地面无直接接触，因此车上的供电容量极其有限，应尽量避免大功率设备的运行，例如低温制冷机等。高温超导磁体的运行温度得到提高，制冷也得到简单化。故针对于高温超导磁体在磁悬浮列车上使用时的励磁系统，需要经过特殊设计，应在满足励磁要求的情况下，减少对低温制冷机的依赖，同时保证励磁系统的安全稳定工作，避免过量发热导致磁体系统出现失超等问题。目前已有的励磁系统方案如下：a.无氧铜电流引线励磁无氧铜在低温下具有电阻小的优点，因此能够适用于大电流情况下的超导磁体励磁。且无氧铜励磁引线鲁棒性高，安全可靠。但同时无氧铜在低温下热导率很高，会导致制冷系统漏热严重，低温制冷机负荷很大。b.混和电流引线励磁混合电流引线采用无氧铜引线与超导引线结合的方式。在低温段使用超导电流引线，能有效减少漏热，室温端则使用无氧铜引线，避免了超导引线的失超。但是，混和电流引线的超导段需要保证制冷，这增加了制冷系统的不确定性。c.磁通泵励磁磁通泵需在磁体的低温制冷腔体内安装能够产生运动磁场从装置或是变压器。这虽然避免了引线带来的热负荷，但增加了制冷腔体的复杂性，且带来了额外的重量。同时，磁通泵的励磁效果不及利用引线励磁。因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置及其使用方法，经过优化设计和计算，确定本装置的引线的最优长度和直径，在高效励磁的同时减少低温制冷机的热负荷，同时无需依赖于低温制冷机，使得超导磁悬浮列车的励磁过程大大简化。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何在高效励磁的同时减少低温制冷机的热负荷，同时使得超导磁悬浮列车的励磁过程大大简化。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，包括引线主体、辅助制冷装置、引线分离装置、引线螺旋部分、法兰，所述引线主体包括引线室温端和引线低温端，所述辅助制冷装置用于所述引线室温端的降温，所述引线主体和所述引线分离装置可分离地接触。进一步地，所述辅助制冷装置包括液氮罐和热锚，所述液氮罐上设置有进液口、出气口和导冷片，所述导冷片经软连接部与所述热锚连接，所述热锚经绝缘基片固定在所述引线室温端上。进一步地，所述引线分离装置包括引线提竿、导电块、绝缘支撑座，所述引线室温端和所述导电块可分离地接触，所述引线低温端穿过所述法兰经所述引线螺旋部分与所述导电块连接，所述引线提竿基部设置有螺纹，所述引线提竿基部与引线室温端固定连接，以便通过旋转所述引线提竿将所述引线室温端压入或脱离所述导电块，所述导电块经所属绝缘支撑座固定设置在所述法兰上。进一步地，还包括末端导冷，所述末端导冷经绝缘基片固定在所述引线低温端上。进一步地，所述引线主体、热锚、导电块、末端导冷、引线螺旋部分采用无氧铜材料制作。进一步地，所述引线螺旋部分的长度根据其固体传热和焦耳热的总热负荷最低确定。进一步地，所述软连接部为铜编织带，所述铜编织带两端压接或焊接有线鼻子，所述线鼻子通过螺栓连接或焊接固定在所述导冷片和所述热锚上。进一步地，所述引线室温端和所述导电块的接触方式为锥形面插接。进一步地，所述热锚连接处至引线低温端设置在真空环境中。本专利技术还提供了一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线的使用方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、磁体励磁前，通过旋转引线提竿，利用所述引线提竿基部的螺纹使得引线室温端压入导电块；步骤2、往液氮罐中注入液氮，将所述液氮罐上的导冷片与热锚通过软连接部良好接触；步骤3、通过电流引线施加励磁电流进行磁体励磁，待磁体励磁完成后，切断电流引线上的电流；步骤4、通过旋转所述引线提竿，利用所述引线提竿基部的螺纹使得所述引线室温端脱离所述导电块；步骤5、当需再次励磁时，先将液氮充满所述液氮罐，待所述引线室温端冷却后再旋转所述引线提竿，利用所述引线提竿基部的螺纹使得所述引线室温端压入所述导电块，重复步骤3和步骤4。本专利技术的有益技术效果为：1、避免了在磁体无需励磁时由引线带给低温环境的热负荷。2、大大降低了引线对低温制冷机的要求，减轻了对磁悬浮列车车载供电的需求。3、通过优化设计方法和螺旋结构，可以在磁体励磁时达到最低的热负荷，进一步减轻了对列车车载供电的需求。4、励磁效率高于磁通泵，且能够避免给磁体带来额外的重量和体积，适用于在对重量和体积敏感的工况下运行。5、在达到混合引线优点的同时，避免了混合引线复杂的设计结构，使得整个装置的鲁棒性大大增加，能够在磁悬浮列车运行过程中的振动下正常工作。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的三维结构示意图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的电流引线部分的三维结构示意图；图3是本专利技术的一个较佳实施例的辅助制冷装置的三维结构示意图；图4是本专利技术的一个较佳实施例的引线分离装置的三维结构示意图。其中，1-引线主体，2-热锚，3-液氮罐，4-导电块，5-引线螺旋部分，6-末端导冷，7-法兰，8-外接通电电缆，9-引线室温端，10-引线低温端，11-引线提竿，12-进液口，13-出气口，14-导冷片，15-绝缘支撑座。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，包括引线主体、辅助制冷装置、引线分离装置、引线螺旋部分、法兰，所述引线主体包括引线室温端和引线低温端，所述辅助制冷装置用于所述引线室温端的降温，所述引线主体和所述引线分离装置可分离地接触。

【技术特征摘要】
1.一种用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，包括引线主体、辅助制冷装置、引线分离装置、引线螺旋部分、法兰，所述引线主体包括引线室温端和引线低温端，所述辅助制冷装置用于所述引线室温端的降温，所述引线主体和所述引线分离装置可分离地接触。2.如权利要求1所述的用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，所述辅助制冷装置包括液氮罐和热锚，所述液氮罐上设置有进液口、出气口和导冷片，所述导冷片经软连接部与所述热锚连接，所述热锚经绝缘基片固定在所述引线室温端上。3.如权利要求2所述的用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，所述引线分离装置包括引线提竿、导电块、绝缘支撑座，所述引线室温端和所述导电块可分离地接触，所述引线低温端穿过所述法兰经所述引线螺旋部分与所述导电块连接，所述引线提竿基部设置有螺纹，所述引线提竿基部与引线室温端固定连接，以便通过旋转所述引线提竿将所述引线室温端压入或脱离所述导电块，所述导电块经所属绝缘支撑座固定设置在所述法兰上。4.如权利要求3所述的用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，还包括末端导冷，所述末端导冷经绝缘基片固定在所述引线低温端上。5.如权利要求4所述的用于高温超导磁悬浮列车磁体励磁的电流引线装置，其特征在于，所述引线主体、热锚、导电块、末端导冷、引线螺旋部分采用无氧铜材料制作。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董方亮，郝鲁宁，黄振，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31