CN102789865B - 一种超导磁体的导冷结构 - Google Patents
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Abstract
一种超导磁体导冷结构，包括制冷机二级冷头（1）、内超导线圈（2）、外超导线圈（3）、磁体端板（4）、导冷筒（5）和导冷带（6）。导冷带（6）由多束无氧铜带组成。导冷带（6）的一端与制冷机二级冷头（1）焊接连接，导冷带（6）的另一端与磁体端板（4）焊接连接。导冷筒（5）为对称结构的两个半圆形薄壁圆筒。导冷筒（5）位于内超导线圈（2）和外超导线圈（3）之间，导冷筒（5）通过导冷带（6）与制冷机二级冷头（1）连接。通过导冷筒（5）使超导磁体整体充分冷却，磁体温度分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种超导磁体的导冷结构。
背景技术
新型材料和低温技术的不断发展加快了超导技术的应用，超导体独特的物理特性能有着其它材料不可比拟的应用优势，如零电阻效应即无阻载流能力等等。传统电磁体难以达到或者需要大量的能量和资源才能达到较高的磁场，而利用超导体的零电阻效应很容易通过超导磁体形成1～10T的磁场。随着制冷设备的发展，超导磁体制冷方式也在不断变化，超导磁体通过制冷机直接冷却的一般称为传导冷却超导磁体，传导冷却超导磁体通过制冷机制冷代替了传统的必需使用低温液体制冷，不仅使超导磁体系统设备的体积减小、结构简单，而且也大大减少了以往输液等运行操作的繁复性。目前制冷机的制冷功率在4.2K温度时一般为1.5瓦，对于超导磁体来说，在制冷功率固定的情况下，磁体的最低温度和温度分布均匀性由磁体的漏热和磁体的导冷结构决定。因此设计合理的导冷结构对研制高性能高稳定的超导磁体具有重要意义。
发明内容
为了克服现有超导磁体的导冷效率低、传热不均匀的缺点，本发明提出一种超导磁体导冷结构。本发明结构简单、易制作、具有磁体整体得到充分冷却、磁体温度分布均匀等特点。
本发明导冷结构包括制冷机二级冷头、导冷带、内超导线圈、外超导线圈、导冷筒和磁体端板。
本发明导冷带的一端与制冷机二级冷头连接，导冷带的另一端分成两部分，其中一部分与磁体端板焊接连接，另一部分与导冷筒的筒壁焊接连接。导冷带由多束无氧铜带组成。
本发明导冷筒为无氧铜材料，导冷筒为对称结构的两个半圆形薄壁圆筒。
本发明导冷筒放置在内超导线圈外表面，导冷筒的轴向长度与内超导线圈轴向长度相等。导冷筒与内超导线圈及外超导线圈同轴。从内到外分别是内超导线圈、导冷筒和外超导线圈。内超导线圈、导冷筒和外超导线圈三者轴向的两个端面分别紧贴在两个磁体端板的内侧面上。导冷筒与内超导线圈之间的间隙填充有玻璃丝带和低温环氧树脂。圆饼状的磁体端板位于外超导线圈轴线方向的两端，两个磁体端板之间的距离等于外超导线圈的轴向距离，磁体端板的外径大于外超导线圈的外径。
导冷筒外表面缠有玻璃带并刷有低温环氧树脂，所缠绕玻璃丝带的厚度大于外超导线圈的厚度。通过低温环氧树脂固化后，在车削去除导冷筒外表面的玻璃丝带的没有露出导冷筒的任意位置绕制外超导线圈。在没有缠绕外超导线圈的部位车削去除玻璃丝带直至露出导冷筒的筒壁。
本发明将导冷带的一端连接在制冷机二级冷头，导冷带的另一端连接在没有覆盖玻璃丝带而裸露的导冷筒的筒壁上。
本发明的导冷筒在两个半圆形薄壁圆筒之间留有狭缝，即保证两个半圆形薄壁圆筒之间无接触。保证超导磁体励磁时导冷筒无感应涡流出现。
本发明超导磁体的导冷方法是通过在内超导线圈和外超导线圈之间加入导热性能好的金属材料导冷筒，再通过导冷带使导冷筒与制冷机二级冷头连接，达到快速制冷并使磁体内部与磁体端板温度均匀的效果，提高磁体通电性能。
本发明导冷结构可达到内超导线圈和外超导线圈充分冷却，磁体整体温度分布均匀，磁体运行性能稳定。
附图说明
图1超导磁体导冷结构示意图，图中：1制冷机二级冷头、2内超导线圈3、外超导线圈、4磁体端板、5导冷筒、6导冷带；
图2导冷筒结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明超导磁体导冷结构包括制冷机二级冷头1、内超导线圈2、外超导线圈3、磁体端板4、导冷筒5和导冷带6。导冷带6由多束无氧铜带组成。导冷筒5为对称结构的两个半圆形薄壁圆筒。导冷筒5放置在内超导线圈2外表面，导冷筒5的轴向长度与内超导线圈2轴向长度相等。导冷筒5、内超导线圈2和外超导线圈3三者轴向两端面紧贴在磁体端板4内侧面上。圆饼状的磁体端板4位于外超导线圈3轴线方向的两端，两个磁体端板4之间的距离等于外超导线圈3的轴向距离，磁体端板4的外径大于外超导线圈3的外径。导冷筒5与内超导线圈2之间的间隙填充有玻璃丝带和低温环氧树脂。在导冷筒5外表面缠有玻璃带并刷有低温环氧树脂，缠绕玻璃丝带的厚度大于外超导线圈3的厚度。在车削去掉导冷筒5外表面的玻璃丝带的任意位置绕制外超导线圈3。在没有缠绕外超导线圈3的部位车削玻璃丝带直至露出导冷筒5的筒壁。导冷带6的一端与制冷机二级冷头1焊接连接，导冷带6的另一端分成两部分，其中一部分与磁体端板4焊接连接，另一部分与车削露出的导冷筒5的筒壁焊接连接。
如图2所示，导冷筒5为无氧铜材料，导冷筒5为对称结构的两个半圆形薄壁圆筒。导冷筒5的壁厚为1mm。安装导冷筒5时两个半圆形薄壁圆筒之间留有狭缝无接触，保证超导磁体励磁时导冷筒5无感应涡流出现。
Claims (5)
1.一种超导磁体导冷结构，其特征在于所述的超导磁体导冷结构包括制冷机二级冷头（1）、内超导线圈（2）、外超导线圈（3）、磁体端板（4）、导冷筒（5）和导冷带（6）；导冷筒（5）为对称结构的两个半圆形薄壁圆筒；导冷筒（5）放置在内超导线圈（2）的外表面；导冷筒（5）轴向的两个端面紧贴在磁体端板（4）内侧面上；圆饼状的磁体端板（4）位于外超导线圈（3）轴线方向的两端，两个磁体端板（4）之间的距离等于外超导线圈（3）的轴向距离，磁体端板（4）的外径大于外超导线圈（3）的外径；导冷筒（5）与内超导线圈（2）之间的间隙填充有玻璃丝带和低温环氧树脂；在导冷筒（5）外表面缠有玻璃丝带并刷有低温环氧树脂；在车削去除导冷筒（5）外表面的玻璃丝带的位置绕制外超导线圈（3），在没有绕制外超导线圈（3）的部位车削玻璃丝带直至露出导冷筒（5）的筒壁；导冷带（6）的一端焊接连接在制冷机二级冷头（1），导冷带（6）的另一端分成两部分，其中一部分与磁体端板（4）焊接连接，另一部分焊接连接在车削露出的导冷筒（5）的筒壁上。
2.按照权利要求1所述的一种超导磁体导冷结构，其特征在于所述的导冷筒（5）的两个半圆形薄壁圆筒之间留有狭缝，即导冷筒（5）的两个半圆形薄壁圆筒之间无接触。
3.按照权利要求1所述的一种超导磁体导冷结构，其特征在于所述的导冷筒（5）的轴向长度与内超导线圈（2）轴向长度相等。
4.按照权利要求1所述的一种超导磁体导冷结构，其特征在于所述的导冷筒（5）与内超导线圈（2）及外超导线圈（3）同轴；导冷筒（5）、内超导线圈（2）和外超导线圈（3）三者轴向的两个端面分别紧贴在两个磁体端板（4）的内侧面上。
5.按照权利要求1所述的一种超导磁体导冷结构，其特征在于在所述的导冷筒（5）外表面所缠绕玻璃丝带的厚度大于外超导线圈（3）的厚度。
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