一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置的制作方法

本发明涉及电磁工程技术领域，主要涉及一种用快速励磁超导磁体和电流引线之间远距离大电流低应力的安全传输装置。

背景技术：

超导磁体应用范围广泛，在电力、大科学工程、交通和工业、生物医学等领域都有广泛应用，如电力领域地超导电机、超导变压器、超导限流器、超导输电、超导储能等；交通和工业领域的超导磁悬浮列车、超导电磁推进船舶、超导磁分离装置等；生物医学领域地超导核磁成像装置、核磁共振谱仪等。

超导磁体中通常由液氦冷却来保持超导线圈实现超导状态时所需的低温环境，该低温环境主要由超导线圈、液氦槽、真空杜瓦等部件组成。连接导通超导线圈和电流引线的载流线材不仅需要通过长距离的密闭环境，在超导磁体运行时，超导线圈会进行快速励磁并传导大电流，且工况环境温度极其低下。低温会对传输装置产生热应力，大电流会产生强磁场，进而对传输装置产生电磁力。这就要求在上述极端条件下，超导磁体和电流引线的传输装置要满足载流线材传输电流时保证安全性和稳定性。

技术实现要素：

针对上述要求，本发明设计了超导线圈和电流引线的传输装置，该传输装置的结构具有低温环境中应力低的特性，同时绝缘支撑片的结构设计，较好的隔离电流的载流导线和传输装置，实现载流线材装配的二重绝缘，同时消除热应力和电磁力对载流线材的影响，能够满足超导磁体运行过程中快速励磁大电流等情况下传输装置的稳定性和安全性。

本发明的技术方案为：一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于，包括有右传输管道、波纹管、绝缘支撑片、左传输管道和载流线材；所述的右传输管道、波纹管、左传输管道串联密封连接；所述的绝缘支撑片安装固定在左传输管道和右传输管道内，所述的载流线材通过绝缘支撑片固定在传输装置内。

所述绝缘支撑片中心开孔，连接导通超导磁体与电流引线的载流线材穿透绝缘支撑片的中心孔，固定在传输装置内，载流线材自身带有绝缘层，同时绝缘支撑片起到二重绝缘；同时超导磁体运行时，材料为玻璃纤维复合材料的绝缘支撑片产生应力应变，消除低温工况下载流线材受到的热应力和强磁场对其产生的电磁力，从而确保电流传输的安全性；绝缘支撑片边缘开孔，供冷却液氦循环通行。

进一步的，在超导磁体运行时，超导线圈处于4.5k的工作温度，传输装置受到热应力；超导线圈通过电流会产生磁场，传输装置会受到电磁力；在这种工况下，波纹管会产生应力应变，消除热应力和电磁力对传输装置的影响，从而确保传输装置的安全性和稳定性。

进一步的，右传输管道和超导磁体内的液氦盒密封连接，所述的左传输管道和电流引线密封连接；传输管道和超导磁体及电流引线形成密封环境，供冷却液氦循环流通，形成超导磁体运行的4.5k温度环境。

进一步的，还包括真空杜瓦、超导磁体、电流引线；所述的超导磁体固定在真空杜瓦内，传输装置和超导磁体密封连接，电流引线固定在真空杜瓦内，并和传输装置密封连接。

进一步的，所述的超导磁体主要包括液氦槽、超导线圈、载流线材。

进一步的，所述的超导线圈装配液氦槽内，右传输管道与液氦槽密封连接，右传输管道、波纹管、和左传输管道串联密封连接，左传输管道和电流引线的外腔体密封连接。

进一步的，所述的载流线材与超导线圈连接导通，通过绝缘支撑片固定在传输装置内，并和电流引线内导线连接导通。

进一步的，载流线材中心部分缠绕聚酰亚胺绝缘层后穿过绝缘支撑片中心孔，进而固定在传输装置内。

进一步的，所述绝缘支撑片选用玻璃纤维复合材料，形状为圆片切除三角边。

进一步的，所述圆片切除三个圆弧边或直边。

有益效果：

本发明的一种快速励磁超导磁体和电流引线间低应力安全传输装置，能够用于快速励磁超导磁体和电流引线之间远距离大电流低应力安全传输，可以实现超导磁体和电流引线之间，在远距离快速励磁大电流及低温等条件下电流可以安全、稳定的传输。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传输装置的剖视图；

图3(a)为本发明的绝缘支撑片(圆弧切)示意图；

图3(b)为本发明的绝缘支撑片(直切)示意图。

其中，附图中标号：1、真空杜瓦；2、超导磁体；3、传输装置；4、电流引线；5、液氦槽；6、超导线圈；7、载流线材；8、右传输管道；9、波纹管；10、绝缘支撑片；11、左传输管道。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如附图1所示，一种快速励磁超导磁体与电流引线之间远距离大电流低应力安全传输装置，主要包括：真空杜瓦1、超导磁体2、传输装置3、电流引线4。所述的超导磁体2固定在真空杜瓦1内，传输装置3和超导磁体2密封连接，电流引线4固定在真空杜瓦1内，并和传输装置3密封连接。

如图2所示，所述的超导磁体2主要包括液氦槽5、超导线圈6、载流线材7。所述的传输装置3主要包括右传输管道8、波纹管9、绝缘支撑片10和左传输管道11。

所述的超导线圈6装配液氦槽5内，右传输管道8与液氦槽5密封连接，右传输管道8、波纹管9、和左传输管道11串联密封连接，左传输管道11和电流引线4的外腔体密封连接。

所述的载流线材7与超导线圈6连接导通，通过绝缘支撑片10固定在传输装置3内，并和电流引线4内导线连接导通。所述绝缘支撑片10中心开孔，连接导通超导磁体2和电流引线4的载流线材穿透绝缘支撑片10的中心孔，固定在传输装置内，载流线材7自身带有绝缘层，同时绝缘支撑片起到二重绝缘；同时超导磁体2运行时，材料为玻璃纤维复合材料的绝缘支撑片产生应力应变，消除低温工况下载流线材受到的热应力和强磁场对其产生的电磁力，从而确保电流传输的安全性；绝缘支撑片边缘开孔，供冷却液氦循环通行。

在超导磁体2运行时，超导线圈6处于4.5k的工作温度，传输装置受到热应力；超导线圈6通过电流会产生磁场，传输装置会受到电磁力；在这种工况下，波纹管9会产生应力应变，消除热应力和电磁力对传输装置的影响，从而确保传输装置的安全性和稳定性。

如图3(a)(或图3(b))所示，载流线材7(中心部分)缠绕聚酰亚胺绝缘层(阴影部分)后穿过绝缘支撑片中心孔，进而固定在传输装置内。绝缘支撑片选用玻璃纤维复合材料，形状为圆片切除三角边，三角形切边可为圆弧边(如图3(a))或直边(如图3(b))。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

技术特征：

1.一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于，包括有右传输管道、波纹管、绝缘支撑片、左传输管道和载流线材；所述的右传输管道、波纹管、左传输管道串联密封连接；所述的绝缘支撑片安装固定在左传输管道和右传输管道内，所述的载流线材通过绝缘支撑片固定在传输装置内；

所述绝缘支撑片中心开孔，连接导通超导磁体和电流引线的载流线材穿透绝缘支撑片的中心孔，固定在传输装置内，载流线材自身带有绝缘层，同时绝缘支撑片起到二重绝缘；同时超导磁体运行时，材料为玻璃纤维复合材料的绝缘支撑片产生应力应变，消除低温工况下载流线材受到的热应力和强磁场对其产生的电磁力，从而确保电流传输的安全性；绝缘支撑片边缘开孔，供冷却液氦循环通行。

2.根据权利要求1所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：在超导磁体运行时，超导线圈处于4.5k的工作温度，传输装置受到热应力；超导线圈通过电流会产生磁场，传输装置会受到电磁力；在这种工况下，波纹管会产生应力应变，消除热应力和电磁力对传输装置的影响，从而确保传输装置的安全性和稳定性。

3.根据权利要求1所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：右传输管道和超导磁体内的液氦盒密封连接，所述的左传输管道和电流引线密封连接；传输管道和超导磁体及电流引线形成密封环境，供冷却液氦循环流通，形成超导磁体运行的4.5k温度环境。

4.根据权利要求1所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：还包括真空杜瓦、超导磁体、电流引线；所述的超导磁体固定在真空杜瓦内，传输装置和超导磁体密封连接，电流引线固定在真空杜瓦内，并和传输装置密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种快速励磁超导磁体和电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：

所述的超导磁体主要包括液氦槽、超导线圈、载流线材。

6.根据权利要求5所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：

所述的超导线圈装配液氦槽内，右传输管道与液氦槽密封连接，右传输管道、波纹管、和左传输管道串联密封连接，左传输管道和电流引线的外腔体密封连接。

7.根据权利要求5所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：

所述的载流线材与超导线圈连接导通，通过绝缘支撑片固定在传输装置内，并和电流引线内导线连接导通。

8.根据权利要求5所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：

载流线材中心部分缠绕聚酰亚胺绝缘层后穿过绝缘支撑片中心孔，进而固定在传输装置内。

9.根据权利要求5所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：

所述绝缘支撑片选用玻璃纤维复合材料，形状为圆片切除三角边。

10.根据权利要求5所述的一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，其特征在于：所述圆片切除三个圆弧边或直边。

技术总结
本发明公开了一种快速励磁超导磁体与电流引线间低应力安全传输装置，包括有右传输管道、波纹管、绝缘支撑片、左传输管道和载流线材；右传输管道、波纹管、左传输管道串联密封连接；绝缘支撑片安装固定在左传输管道和右传输管道内，载流线材通过绝缘支撑片固定在传输装置内；绝缘支撑片中心开孔，连接导通超导磁体和电流引线的载流线材穿透绝缘支撑片的中心孔，固定在传输装置内，载流线材自身带有绝缘层，同时绝缘支撑片起到二重绝缘；同时超导磁体运行时，绝缘支撑片产生应力应变，消除低温工况下载流线材受到的热应力和强磁场对其产生的电磁力，从而确保电流传输的安全性；绝缘支撑片边缘开孔，供冷却液氦循环通行。

技术研发人员：郑金星;郑书悦;吴友军;陆坤;朱小亮;程远;刘海洋
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2020.06.05
技术公布日：2020.08.25