[发明专利]超导磁体系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导磁体系统，特别涉及一种具有失超保护架构的超导磁体系统。

背景技术

随着超导技术和超导材料的蓬勃发展，超导磁体有着广阔的应用前景。由于超导磁体体积小、电流密度高、能耗低、磁场强度高等优点，在基础科学研究、医疗卫生、交通运输、国防工业等领域越来越多的被应用。例如，在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)系统中，超导磁体就被应用来产生一个均匀磁场。

当工作中的超导磁体由超导状态回复到电阻状态时，称之为失超(Quench)。这可能是由于温度、外界磁场的强度或承载电流的密度等某个参数超出其临界值而引起的。超导磁体失超的部分将不再是超导的，而是进入电阻状态，任何流经该电阻部分的电流都会导致局部焦耳发热，由于超导磁体存储了大量的能量，此时该失超的部分会快速的变热，从而可能会烧坏该失超的部分，例如熔化该失超的部分上的超导线。

因此，需要提供一些保护措施来避免失超现象导致超导磁体损坏的情况发生，已知可以通过扩展失超过程来避免有害的热量集中，这就需要恰当地控制失超过程，也称为对超导磁体进行失超保护。该失超保护的作用主要是在超导磁体发生失超时，将超导线圈的热点温度控制在安全范围内。控制热点温度的实质就是控制储能在热点的沉积，通过扩展失超过程来避免有害的热量集中，以便在尽可能多的可用超导磁体上耗散所产生的热量，这将导致基本上涉及整个超导磁体的失超，这就意味着任一部分都不应达到危险的温度。

一般是为每个超导线圈配备发热器，该发热器与线圈有紧密地热接触，通过向启动发热器来实现主动的失超。但是，使用发热器实现整个超导磁体的失超有时不稳定或者失超速度仍不够快，这往往取决于发热器本身的品质和控制发热器电路的反应时间等因素决定，例如品质不够好的发热器可能会延长整体失超的时间，使失超不够及时。所以，需要提供一种新的超导磁体系统来解决上述问题。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面在于提供一种超导磁体系统。该超导磁体系统包括：

线圈支撑结构；

若干通过该线圈支撑结构支撑固定的超导线圈；及

若干通过该线圈支撑结构支撑固定的具有导电性及导热性的绕组，每一绕组自身具有电气短路连接；

该若干绕组分别与该若干超导线圈具有电磁耦合且具有热传导设置。

本发明的另一个方面在于提供另一种超导磁体系统。该超导磁体系统包括：

线圈支撑结构；

若干通过该线圈支撑结构支撑固定的超导线圈；及

若干通过该线圈支撑结构支撑固定的具有导电性及导热性的绕组，该若干绕组中的至少两个绕组与一超导开关串联成一闭合回路，其他绕组自身具有电气短路连接；

该若干绕组分别与该若干超导线圈具有电磁耦合且具有热传导设置。

本发明的超导磁体系统，通过增加所述与该若干超导线圈具有电磁耦合且具有热传导设置的若干绕组，可在该超导磁体系统失超时，使该若干绕组产生涡流电流，而这些涡流电流可以将失超的超导线圈的内部电流进行部分分流并且分担对应超导线圈在初始热点状态下所产生的部分焦尔热，以降低超导线圈的热点温度及负载压力。同时，由于该若干绕组与对应的超导线圈是具有热传导设置的，故在该若干绕组产生涡流电流而使其自身发热的同时，可将自身产生的热量又传递给了对应的超导线圈上，如此加速了所有超导线圈的失超过程。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明超导磁体系统第一实施方式沿中心线的切面示意图。

图2为图1超导磁体系统中电路的第一实施方式的示意图。

图3为图1超导磁体系统中电路的第二实施方式的示意图。

图4为图1超导磁体系统中电路的第三实施方式的示意图。

图5为本发明超导磁体系统第二实施方式沿中心线的切面示意图。

图6为本发明超导磁体系统第三实施方式沿中心线的切面示意图。

图7为图6超导磁体系统沿A-A线的局部切面示意图。

图8为本发明超导磁体系统第四实施方式沿中心线的切面示意图。

具体实施方式