一种无液氦超导感应加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于加热装置领域，提供了一种无液氦超导感应加热装置，所述装置包括无液氮超导机构、驱动机构、低温冷却机构以及固定基座；所述驱动机构带动金属工件在无液氮超导机构形成的磁场中切割磁感线转动；所述无液氮超导机构与直流电源相连，所述直流电源与超导开关并联，所述超导开关的两端与直流电源的两端电性相连。采用无液氦超导技术直接将超导线圈冷却到超导态，通过励磁达到指定磁场后，通过超导开关将超导线圈的电流闭环，形成稳定并且高场强的闭合磁场。采用无液氦超导磁体技术，解决氦资源短缺问题，并且超导开关使得整个装置可以实现闭环运行模式，防止电网干扰。通过提高磁场强度，降低金属工件的转速，使得整体装置易维护。置易维护。置易维护。

【技术实现步骤摘要】
一种无液氦超导感应加热装置


[0001]本专利技术属于加热装置领域，特别涉及一种无液氦超导感应加热装置。

技术介绍

[0002]现有的感应加热装置，大部分是采用电磁感应定律，采用交变的电流产生交变的磁场，交变磁场在金属工件内部产生涡流，涡流的能量在金属工件内部消耗成热能，从而加热工件，电热转换率在40%
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50%之间。感应加热技术一般应用在锻件穿透加热、表面淬火加热、中高频焊接以及感应熔炼等工业生产过程中，如在加热处理、工业热处理、焊接、金属熔炼等方面的应用。传统感应加热技术的原理是根据法拉第电磁感应定律，交变的电流产生交变的磁场，交变的磁场在金属工件中产生涡流，利用涡流损耗产生的热能来加热金属工件。传统的感应加热系统主要包括交变电源、感应线圈和冷却系统等。交变电源按照频率的高低可以分为超高频、高频、超音频、中频、工频5类，其中中频以上需要大量的冷却水来进行电源自身的冷却。感应线圈一般由扁铜线或者中空铜线绕制，在高频、大电流情况下自身的焦耳热非常大，据统计，一般感应线圈的焦耳热损能够达到整机额定功率的20%以上。
[0003]另外有部分感应加热装置采用了高温超导磁体技术，实现了在静态磁场中转动金属工件，金属工件内部产生了涡流，利用涡流的能量进行金属工件的加热。超导，指导体在某一温度下，电阻为零的状态。目前常用的超导材料有：NbTi，Nb3Sn，MgB2，YBCO等。为了使得上述材料达到超导状态，必须将材料的稳定降到特定的温度，而目前来说最简单最直接的是将材料浸泡在液氦中。超导感应加热技术，主要是利用直流励磁的超导主磁体产生强磁场，将金属工件在背景磁场中旋转切割磁力线，进而在工件中形成涡流并产生焦耳热将工件加热。
[0004]但是由于目前高温超导带材性能问题，导致提高场强的性价比不高，另外高温超导磁体无法实现闭环运行，对电网稳定性的依赖度很高。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，一方面，本专利技术公开了一种无液氦超导感应加热装置，所述装置包括无液氮超导机构、驱动机构、低温冷却机构以及固定基座；所述无液氮超导机构和驱动机构安装在固定基座上；所述驱动机构的输出端与金属工件可拆卸连接，所述驱动机构带动金属工件在无液氮超导机构形成的磁场中切割磁感线转动；所述无液氮超导机构与直流电源相连，所述直流电源与超导开关并联，所述超导开关的两端与直流电源的两端电性相连；所述低温冷却机构安装在无液氮超导机构上，对无液氮超导机构和超导开关进行低温冷却。
[0006]进一步地，所述驱动机构包括安装在固定基座上的主动传动组件以及安装在固定基座上的被动传动组件，所述主动传动组件的输出端与被动传动组件的转动端同心，所述金属工件安装在主动传动组件和被动传动组件之间。
[0007]进一步地，所述主动传动组件的输出端安装有传动轴，所述传动轴与金属工件相
连。
[0008]进一步地，所述驱动机构在固定基座上设置有多个，每个所述驱动机构均带动一个或多个金属工件转动。
[0009]进一步地，所述无液氮超导机构包括无液氦超导磁体以及安装在无液氮超导磁体两端的磁轭，两端所述磁轭之间构成磁场，所述金属工件在磁场内切割磁感线运动。
[0010]进一步地，所述磁轭为C型磁轭，两个C型磁轭相对安装在无液氦超导磁体上，其中一个C型磁轭安装在固定基座上。
[0011]进一步地，所述无液氦超导磁体上的两个C型磁轭的两端具有间隙，在所述间隙内形成磁场。
[0012]进一步地，所述无液氦超导磁体内包括超导线圈，所述超导线圈与直流电源电性相连；所述超导线圈设置在低温冷却机构内。
[0013]进一步地，所述超导开关具有自动加热模块。
[0014]进一步地，所述低温冷却机构包括恒温器以及安装在恒温器上的GM制冷机，所述超导线圈安装在恒温器内，所述GM制冷机的一级冷头与恒温器内腔连通。
[0015]进一步地，所述一级冷头与超导线圈之间设置有安装在恒温器内的导冷件，所述导冷件将GM制冷机的冷量传导到超导线圈。
[0016]进一步地，所述GM制冷机外层设有制冷机防辐射冷屏，所述超导线圈的外部套设有线圈防辐射冷屏。
[0017]进一步地，所述直流电源给超导线圈供电励磁时，超导开关采用自动加热模块使得超导开关内部处于失超状态，电流流向超导线圈，超导线圈达到设定电流后，关闭超导开关的自动加热模块，低温冷却机构使得超导开关进入超导状态，断开直流电源，此时超导线圈与超导开关构成闭合回路，电流在闭合回路内持续存在，形成电流闭环。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的无液氦超导感应加热装置，采用无液氦超导技术直接将超导线圈冷却到超导态，通过励磁达到指定磁场后，通过超导开关将超导线圈的电流闭环，形成稳定并且高场强的闭合磁场。采用无液氦超导磁体技术，解决氦资源短缺问题，并且超导开关使得整个装置可以实现闭环运行模式，防止电网干扰。通过提高磁场强度，降低金属工件的转速，使得整体装置易维护。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0021]图1示出了本专利技术实施例的一种无液氦超导感应加热装置结构示意图；图2示出了本专利技术实施例一种无液氦超导感应加热装置中低温冷却机构的内部结
构示意图。
[0022]图中：1
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无液氦超导磁体、2
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低温冷却机构、3
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C型磁轭、4
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主动传动组件、5
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传动轴、6
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被动传动组件、7
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固定基座、8
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金属工件、9
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GM制冷机、10
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一级冷头、11
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超导线圈、12
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导冷件、13
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拉杆、14
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恒温器、15
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制冷机防辐射冷屏、16
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线圈防辐射冷屏。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]图1示出了本专利技术实施例的一种无液氦超导感应加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述装置包括无液氮超导机构、驱动机构、低温冷却机构以及固定基座；所述无液氮超导机构和驱动机构安装在固定基座上；所述驱动机构的输出端与金属工件可拆卸连接，所述驱动机构带动金属工件在无液氮超导机构形成的磁场中切割磁感线转动；所述无液氮超导机构与直流电源相连，所述直流电源与超导开关并联，所述超导开关的两端与直流电源的两端电性相连；所述低温冷却机构安装在无液氮超导机构上，对无液氮超导机构和超导开关进行低温冷却。2.根据权利要求1所述的无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述驱动机构包括安装在固定基座上的主动传动组件以及安装在固定基座上的被动传动组件，所述主动传动组件的输出端与被动传动组件的转动端同心，所述金属工件安装在主动传动组件和被动传动组件之间。3.根据权利要求2所述的无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述主动传动组件的输出端安装有传动轴，所述传动轴与金属工件相连。4.根据权利要求1所述的无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述驱动机构在固定基座上设置有多个，每个所述驱动机构均带动一个或多个金属工件转动。5.根据权利要求1所述的无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述无液氮超导机构包括无液氦超导磁体以及安装在无液氮超导磁体两端的磁轭，两端所述磁轭之间构成磁场，所述金属工件在磁场内切割磁感线运动。6.根据权利要求5所述的无液氦超导感应加热装置，其特征在于，所述磁轭为C型磁轭，两个C型磁轭相对安装在无液氦超导磁体上，其中一个C型磁轭安...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯斌，郭如勇，吕银龙，葛涛，尹蒙，张俊新，冯雨，石玉博，孙玺，王婉琳，于淼，芦文宇，李达，崔伟，
申请(专利权)人：北京核力同创科技有限公司无锡市核力创芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：