一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置制造方法及图纸

一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，由骨架，冷头，高温超导带材，不锈钢带材，接线柱、交流电源以及直流电源组成。高温超导带材与不锈钢带材表面不包绕绝缘材料，并列绕在骨架之上。骨架内侧开有凹槽，安装接线柱，骨架外侧开有圆孔，分别安装接线柱及冷头。高温超导带材及不锈钢带材内侧共用接线柱，外侧分别连接独立的接线柱，高温超导带材连接直流电源，产生线圈中心区域的静态磁场，不锈钢带材连接交流电源，提供高温超导带材和不锈钢带材层间流动的电流，引起层间电阻发热，从而降低高温超导线圈中临界电流，进一步消除屏蔽电流的影响。

A device for eliminating shield current of HTS coil

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置
本专利技术涉及一种屏蔽电流消除装置，特别涉及一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置。
技术介绍
近年来，超导磁体广泛应用于国民经济、科学研究等诸多领域。相较于传统的低温超导线材，高温超导带材，如商用Bi-2223、REBCO带材具有更高的临界温度、临界磁场以及机械强度，从诞生开始即得到科研人员的高度重视，其工作特性不断被改进。由于其具有优良的载流性能以及更高的运行温度区间，高温超导磁体在很多领域具有低温超导磁体不可替代的作用，如空间强磁场应用，极高场超导磁共振谱仪，传导冷却磁共振成像设备，超导电力传输，以及超导射频应用等领域。同时高温超导带材的电磁特性具有很强的各向异性，其截面为独特的矩形结构，其在受到垂直磁场作用时，会在高温超导带材中感应出屏蔽电流。屏蔽电流的产生导致传导电流在高温超导带材内部不均匀分布，严重地影响了高温超导磁体均匀区磁场的分布，恶化磁场的均匀性。由于磁通蠕动作用的影响，屏蔽电流会随时间的推移出现缓慢的变化，导致磁场出现漂移的现象，直接影响高温超导磁体磁场的稳定性，这对于高温超导磁体在高精度的NMR和MRI设备应用提出了挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是有效消除高温超导线圈中屏蔽电流的影响，提出一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，以保证高温超导磁体在极高场NMR或MRI等磁体领域的应用。本专利技术的结构组成如下：所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、冷头、交流电源以及直流电源组成。所述的骨架位于整个装置的最底部，高温超导带材与不锈钢带材表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架之上，不锈钢带材位于外侧，高温超导带材位于内侧。骨架内侧开有凹槽，此凹槽中安装有第三接线柱。骨架外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱、第二接线柱以及冷头。高温超导带材与不锈钢带材内侧共用第三接线柱，高温超导带材外侧连接第一接线柱，不锈钢带材外侧连接第二接线柱，高温超导带材缠绕的线圈由直流电源供电，不锈钢带材缠绕的线圈由交流电源供电。所述的骨架、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱由紫铜材料加工，骨架与第一接线柱之间，骨架与第二接线柱之间，骨架与第三接线柱之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。所述的高温超导带材缠绕的线圈电感为L1，第一环向电阻为R1，不锈钢带材缠绕的线圈电感为L2，第二环向电阻为R2，高温超导带材与不锈钢带材表面金属直接接触，径向接触电阻为R3；高温超导带材缠绕的线圈电感L1与第一环向电阻R1串联连接，不锈钢带材缠绕的线圈电感L2与第二环向电阻R2串联连接，直流电源、交流电源、高温超导带材缠绕的线圈电感L1以及第一环向电阻R1、不锈钢带材缠绕的线圈电感L2以及第二环向电阻R2、径向接触电阻R3组成并联电路。所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置的工作过程是：首先将骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱放置于真空绝热装置中，由冷头将骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱降温至95K以下，高温超导带材的环向电阻R1降低至0，由直流电源为整体电路供电，电流为I1，产生中心区域稳定磁场。然后打开交流电源，产生交流电流I2，由于高温超导带材缠绕的线圈电感L1和不锈钢带材缠绕的线圈电感L2的限制，交流电流I2将全部通过径向接触电阻R3，发热功率为P，在短时间内提升高温超导带材温度，并降低高温超导带材临界电流，降低屏蔽电流流动空间，进一步消除屏蔽电流对均匀磁场产生的影响。附图说明图1本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置的三维图；图2本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置的电路图；图3本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置中骨架的三维图；图4本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置中第一接线柱的三维图；图5本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置中第三接线柱的三维图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1-图5所示，本专利技术实施例由骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4、第三接柱6、冷头7、交流电源8以及直流电源9组成。所述的骨架1位于整个装置的最底部，高温超导带材3与不锈钢带材5表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架5之上，不锈钢带材位于外侧，高温超导带材位于内侧。骨架1内侧开有凹槽，安装第三接线柱7。骨架1外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱2、第二接线柱4以及冷头7。所述的高温超导带材3与不锈钢带材5内侧共用第三接线柱6，高温超导带材3外侧连接第一接线柱2，不锈钢带材5外侧连接第二接线柱4，高温超导带材3缠绕的线圈由直流电源9供电，不锈钢带材5缠绕的线圈由交流电源8供电。所述的骨架1、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6由紫铜材料加工，骨架1与第一接线柱2之间，骨架1与第二接线柱4之间，骨架1与第三接线柱8之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。所述的高温超导带材3缠绕的线圈电感为L1，第一环向电阻为R1，不锈钢带材5缠绕的线圈电感为L2，第二环向电阻为R2，高温超导带材3与不锈钢带材5表面金属直接接触，径向接触电阻为R3；高温超导带材缠绕的线圈电感L1与第一环向电阻R1串联连接，不锈钢带材5缠绕的线圈电感L2与第二环向电阻R2串联连接，直流电源9、交流电源8、高温超导带材缠绕的线圈电感L1以及第一环向电阻R1、不锈钢带材缠绕的线圈电感L2以及第二环向电阻R2、径向接触电阻R3组成并联电路。本专利技术高温超导线圈屏蔽电流消除装置的工作原理和工作过程为，将骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6放置于真空绝热装置中，由冷头5将骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6降温至95K以下，高温超导带材3环向电阻R1降低至0。由直流电源9为整体电路供电，电流为I1，产生中心区域稳定磁场。然后打开交流电源8，产生交流电流I2，由于高温超导带材3缠绕的线圈电感L1和不锈钢带材缠绕的线圈电感L2的限制，交流电流I2将全部通过径向接触电阻R3，发热功率为P，在短时间内提升高温超导带材3温度，并降低高温超导带材3临界电流，降低屏蔽电流流动空间，进一步消除屏蔽电流对均匀磁场产生的影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架(1)、高温超导带材(3)、不锈钢带材(5)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)、第三接柱(6)、冷头(7)、交流电源(8)以及直流电源(9)组成；骨架(1)位于所述高温超导线圈屏蔽电流消除装置的最底部，高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架(5)之上，不锈钢带材(5)位于外侧，高温超导带材(3)位于内侧；骨架(1)内侧开有凹槽，安装第三接线柱(7)，骨架(1)外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及冷头(7)；高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)内侧共用第三接线柱(6)，高温超导带材(3)外侧连接第一接线柱(2)，不锈钢带材(5)外侧连接第二接线柱(4)，高温超导带材(3)缠绕的线圈由直流电源(9)供电，不锈钢带材(5)缠绕的线圈由交流电源(8)供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架(1)、高温超导带材(3)、不锈钢带材(5)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)、第三接柱(6)、冷头(7)、交流电源(8)以及直流电源(9)组成；骨架(1)位于所述高温超导线圈屏蔽电流消除装置的最底部，高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架(5)之上，不锈钢带材(5)位于外侧，高温超导带材(3)位于内侧；骨架(1)内侧开有凹槽，安装第三接线柱(7)，骨架(1)外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及冷头(7)；高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)内侧共用第三接线柱(6)，高温超导带材(3)外侧连接第一接线柱(2)，不锈钢带材(5)外侧连接第二接线柱(4)，高温超导带材(3)缠绕的线圈由直流电源(9)供电，不锈钢带材(5)缠绕的线圈由交流电源(8)供电。


2.如权利要求1所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：骨架(1)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及第三接柱(6)由紫铜材料加工，骨架(1)与第一接线柱(2)之间，骨架(1)与第二接线柱(4)之间，骨架(1)与第三接线柱(8)之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。


3.如权利要求1所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：高温超导带材(3)缠绕的线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王秋良，刘建华，秦朗，王康帅，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11