用来储存超导引线的装置和方法、以及使用该装置的超导磁体系统的制作方法_2

文档序号:8413789阅读:来源:国知局
0连接,该超导接头110连接了分别从超导线圈102和104延伸出来的超导引线111和112。本文所述的引线是指待连接的超导线圈的超导线的自由延伸端,或者,对于已经用接头连接的超导线圈而言,是指该超导线圈和接头之间延伸的那段超导线。所述接头可以用来连接两个或以上的超导线圈,也可以是用来将一个超导线圈的两端连接起来。所述引线可能具有约
1.5米、2米或更长的长度。类似地,超导线圈104和106用超导接头113连接,该超导接头113连接了分别从超导线圈104和106延伸出来的超导引线114和115 ;超导线圈106和108用超导接头116连接,该超导接头116连接了分别从超导线圈106和108延伸出来的超导引线117和118。所述串联的线圈的相对两端122、124分别通过接头126、128与一个开关120相接。所述超导线圈102、104、106和108与一个冷却基体130相接触,该冷却基体130用来冷却所述超导线圈102、104、106和108,使其温度保持在获得超导特性所需要的临界温度之下。一般地,所述冷却基体130与一冷源(未图示)热耦合,该冷源可使所述冷却基体保持在低于所述临界温度的温度。在图示的实施例中,冷却基体130为与超导线圈102、104、106和108外周面接触并围绕这些线圈的柱状基体。但其也可以是其它形状的结构。
[0030]如图2所示,提供了一种用来安装和储存超导弓I线,比如用来储存接头110所连接的引线112和114,的引线储存装置200。如图2A和2B所示,所述装置200包括导热导电的储存基体202,其具有蜿蜒的或螺旋状的或缠绕型的槽道204,用来储存所述超导引线112和114。所述两根超导引线112和114被安置于槽道204内,比如,被盘绕着搁在槽道204内,并用填充材料固定,所述填充材料填充了储存基体202与收容于槽道204内的引线112、114之间的间隙。所述储存基体202还与一冷却基体热耦合,以保持在一个足够低的温度,来让其内储存的超导引线112和114的温度低于所述临界温度以获得超导性。取决于具体的需要,所述储存基体202可与用来冷却所述超导线圈的冷却基体130热耦合,也可与一个与冷却基体130不同的第二冷却基体热耦合。若使用两个或更多不同的冷却基体,这些冷却基体可与同一冷源热耦合,也可分别与不同的冷源热耦合。由于所述储存基体202内的超导引线是通过热耦合到该储存基体202的冷却基体进行冷却的,因此不需要用液氦来冷却所述超导弓I线。在所述实施例中,没有用液氦与所述储存基体直接接触。
[0031]在实践应用中,所述储存基体202可具有一个引线入口,用来让超导引线自其所延伸出来的线圈进入所述槽道,还可具有一个引线出口,用来让所述引线的前端从所述槽道出来。所述传导的储存基体202 —般是用导热和导电性能都很好的金属或合金材料,如铜和铝制成的。当然,也可使用易于与焊料粘接的其它材料。所述蜿蜒的、螺旋状的或缠绕型的槽道可以各种不同的方式进行弯曲或缠绕,一般地,可对槽道的弯曲半径进行控制以防止储存于其内的超导引线发生屈服而影响引线的临界电流。
[0032]所述填充材料可以是导电或是不导电的。在一些实施例中,所述填充材料是一种导电材料,或更进一步地,是一种金属焊料。比如,当所述超导引线及其接头用来传输大电流时,所述填充材料可以是金属焊料,其可在超导引线和储存基体之间建立良好的电连接和热连接。在一些实施例中,所述填充材料是导热但不导电的材料,如环氧树脂和油脂。比如,当所述超导引线及其接头用来传输较低的电流时,所述填充材料可以是环氧树脂或油月旨,用来在超导引线和储存基体之间建立热连接。若所述填充材料是导电材料,可在所述储存基体202和冷却基体130之间设置一个导热但不导电的元件210。若所述填充材料是不导电的材料,所述储存基体202和冷却基体130之间可以有也可以没有导热但不导电的元件。所述接头可用焊料连接而成。在一些实施例中,所述用来制接头的焊料可以是任何可在低于一定温度(如临界温度)时具有超导性的材料。
[0033]此外,所述引线储存装置200还可包括一个接头储存区域,用来将所述接头储存在超导线圈的磁场最低处或其附近。所述接头储存区域与储存基体202的槽道204的相对设置可使接头的引线储存在槽道204内时接头位于该接头储存区域。在一些实施例中,所述接头储存区域是一个形成于储存基体202上的与槽道204相通的通道。
[0034]尽管在图2A中只示例性地显示了一个引线储存装置200,实际上每一接头可能都有一个对应的引线储存装置。比如,对于如图2A所示的示例性的超导磁体系统100而言,其三个接头110、113和116可分别有一个类似的引线储存装置,用来储存各接头的超导引线。
[0035]此外,在一些实施例中,所述多个接头的超导引线也可以共用一个引线储存装置,比如,都储存在同一个引线储存装置内。比如,在如图3A所示的实施例中,所述接头110的超导引线111和112、接头113的超导引线114和115、以及接头116的超导引线117和118都储存在同一个引线储存装置206内。进一步地,连接所述串联线圈的相对两端与开关120的接头126和128的超导引线也储存在该引线储存装置206内。该引线储存装置206可以是平板状、柱状等各种形状,其内分别对应各接头的超导引线设有槽道,用来收容该接头的超导引线。图3B为图3A的沿A’ -A’线的剖面图,如图3B所示,在冷却基体130和引线储存装置206的储存基体之间可设置一个垫片208,该垫片208可为图示的马鞍状,具有一个贴合冷却基体130表面的弧形面和一个直接或间接与引线储存装置206热耦合的平面,以适应平板状结构的引线储存装置206。所述垫片208可由导电导热的材料制成,可在垫片208和引线储存装置206的储存基体之间设置一个导热但不导电的元件210,确保超导引线和冷却基体之间没有电连接。也可直接用导热但不导电的材料制成所述垫片208,从而不用在该垫片和储存基体之间再设置导热但不导电的元件210。
[0036]所述引线储存装置可以有各种不同的形式。比如,所述储存基体可以具有各种不同的形状,如平板状、捆束状、柱状、绕线筒形式、线轴形式等。所述蜿蜒的、螺旋状的或缠绕型的槽道可以不同的方式进行弯曲和缠绕。比如所述槽道可以是二维的缠绕形式或是三维的类似螺旋形状的缠绕形式。以下将结合图4-14对引线储存装置的具体实施例进行详细的描述。
[0037]如图4A所示,在图示的引线储存装置220中,储存基体是一平板221,其上有一条蜿蜒槽道222,该槽道的弯曲方式可使得接头143连接的超导引线141和142储存在该槽道内时,接头143靠近平板221的一角。这样,可将两个这样的引线储存装置220排布在一起,让它们的收容有接头的那个角互相靠近,一起置于超导磁体系统的磁场最小处或附近。在一些具体的实施例中,在平板221上的槽道之外的部位可形成有缺口或空隙。比如,如图4B所示,在槽道的相邻两个弯曲段之间有缺口 223,这样,使得所述储存基体的形状适应了其上
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