[实用新型]一种环形高温超导磁体传导制冷结构

说明书

技术领域

本实用新型属于超导磁体传导制冷装置，具体涉及一种环形高温超导磁体传导制冷装置。

背景技术

随着高温超导材料性能的不断提高，超导技术正向实用化的方向发展，现有超导磁体通常由多个超导双饼叠加成螺管形或者排列成环形电气连接构成；如图1(a)、图1(b)所示，超导双饼1为圆环形，自左而右顺序由左环氧树脂环1A、左线圈1B、中环氧树脂环1C、右线圈1D和右环氧树脂环1E构成，左线圈1B和右线圈1D的匝数相同、由超导带材绕制，绕行方向相反，左线圈1B和右线圈1D中间夹放中环氧树脂环1C，左线圈1B左侧和右线圈1D右侧分别贴放左环氧树脂环1A和右环氧树脂环1E。

运行成本高是限制超导磁体发展的诸多问题之一，而超导磁体的主要运行成本是超导磁体的制冷。现有排列成环形的超导磁体一般通过浸泡制冷，或者是通过低温工质来输送冷量，这样的制冷结构复杂，维护性差，运转成本高。随着G-M制冷机制冷技术的不断发展，G-M制冷机的冷量和效率不断提高，寿命也大幅延长，为传导制冷提供了很好的冷源。使用传导制冷方式制冷虽然没有浸泡式冷却制冷速度快和磁体温差小的优点，却有很明显的优势：能耗低，结构紧凑，便于维护，可以提高设备的移动性能；现有的环形磁体传导制冷结构包括上导冷盘和下导冷盘，多个导冷单元位于所述上、下导冷盘之间排列成环形，这样冷却时间和磁体的动态稳定性会受到影响。

发明内容

本实用新型提供一种环形高温超导磁体传导制冷装置，通过制冷机进行传导制冷，解决现有环形磁体传导制冷结构存在的导冷效率低、磁体热稳定性差的问题。

本实用新型所提供的一种环形高温超导磁体传导制冷装置，包括上导冷盘、下导冷盘、导冷棒和N个导冷单元，N≥3，其特征在于：

所述上导冷盘、下导冷盘形状、结构相同，均为具有中心圆孔的圆盘，圆盘的表面具有从中心圆孔辐射、且沿圆盘圆周均匀分布的N道凹槽，围绕中心圆孔具有沿圆周均匀分布的内连接孔，接近圆盘边缘具有沿圆周均匀分布的外连接孔；

所述导冷棒的上下两端分别与所述上导冷盘的中心圆孔、下导冷盘的中心圆孔固接，凸出于上导冷盘的导冷棒上端端部固接有铜块，铜块和上导冷盘、下导冷盘组成超导环形磁体的主要热沉；

所述上导冷盘的凹槽、内连接孔、外连接孔的垂直投影分别与所述下导冷盘的凹槽、内连接孔、外连接孔的垂直投影重合；所述N个导冷单元分别位于所述上、下导冷盘的内连接孔和外连接孔之间，并嵌入所述上导冷盘的凹槽和下导冷盘的凹槽之间，N个导冷单元的上端面与所述上导冷盘通过螺钉固定连接，N个导冷单元的下端面与所述下导冷盘通过螺钉固定连接；上、下导冷盘的各内连接孔和各外连接孔内分别穿有内侧导冷杆和外侧导冷杆，用于所述上、下导冷盘之间导热；内侧导冷杆和导冷棒成为冷量在导冷单元内侧的主要通道，外侧导冷杆成为冷量在导冷单元外侧的主要通道；

所述导冷单元包括内支撑环、外固定板、左导冷板、左盖板、右导冷板和右盖板，所述内支撑环为圆环形，工作状态下嵌于超导双饼的中心孔内；所述外固定板具有圆形通孔，其内径与所述超导双饼的外径相适应，工作状态下所述超导双饼嵌于所述外固定板的圆形通孔内；所述左导冷板、右导冷板分别贴于所述外固定板左侧面和右侧面，工作状态下所述左盖板和右盖板分别从左侧和右侧与所述外固定板连接，将所述左导冷板、右导冷板固定，并将所述超导双饼轴向固定于所述外固定板的圆形通孔中；外固定板从上下固定住超导双饼，保证超导双饼在通流时不会发生过度的径向形变，同时起到传导冷量的作用，减小超导磁体的温度梯度。

所述的环形高温超导磁体传导制冷装置，其特征在于：

上法兰和下法兰分别通过穿过上导冷盘和下导冷盘的多根金属连接杆与所述上导冷盘的上表面、下导冷盘的下表面连接，上法兰、下法兰和多根金属连接杆形成鼠笼式框架，对所述上导冷盘、下导冷盘加以支撑；

所述上法兰具有中心通孔，所述导冷棒上端凸出于上导冷盘的中心圆孔和上法兰的中心通孔。

所述的环形高温超导磁体传导制冷装置，其特征在于：

所述导冷单元中，所述左导冷板和右导冷板形状结构完全相同，各自均为厚度不大于2mm的矩形铜板，矩形铜板中心开有圆形孔，矩形铜板右侧边具有和超导双饼外轮廓一致的圆弧段，所述圆形孔的左右两侧分别开有与圆形孔同心的左圆弧槽、右圆弧槽，所述左圆弧槽的弧长大于四分之一圆周，所述左圆弧槽和右圆弧槽通过横贯矩形铜板左侧边和圆形孔圆心的横贯槽连通；所述圆形孔的上下两侧分别开有上直线槽和下直线槽，所述上直线槽和下直线槽的长度分别大于10mm；