本申请涉及一种超导引线组件、低温系统以及将超导引线组件安装在低温系统的方法。
背景技术
极低温用于使得超导材料能够具有超导属性。通常在室温下(约300°k)使用第一和第二超导线将电力供应到低温设备中，所述低温设备在低温下与电源一起运行。为了使超导线的温度下降到低温设备的操作范围(其通常约4°k)且接着维持该温度，常常会使用冷却气体或低温液体。这是因为超导线产生的大电流由于其电阻属性会在其端部端子处发热。超导线可运用适当机械设计特征减小由这些大电流产生的热，但不稳定性和从材料的热泄漏仍会发生。
超导线可包括具有相关临界温度tc的超导材料，低于所述相关临界温度，超导材料变得超导。超导线可用于具有低温设备的多种环境中。低温设备可包括例如超导磁体、电动机、发电机、故障电流限制器、能量存储设备、粒子加速器、中型磁体和实验室使用磁体。磁共振成像(mri)系统运用超导磁体操作。通常，mri系统具有用以产生基本磁场(bo)的超导磁体。
技术实现要素：
一种低温系统包括容器和超导引线组件。所述容器包括低温设备。所述超导引线组件包括安置于所述容器内的正极超导线和安置于所述容器内的负极超导线。所述正极超导线是将流入电流传导到所述低温设备的流入超导线，所述负极超导线是将流出电流传导远离所述低温设备的流出超导线。所述超导引线组件包括电绝缘隔离器。所述正极超导线和所述负极超导线布置成彼此接近且在所述电绝缘隔离器的相对侧上以消除由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力。在一个实施例中，所述正极超导线和所述负极超导线可包括高温超导(hts)材料。
一种低温系统，包括容器和超导引线组件。所述容器包括低温设备。所述超导引线组件包括安置于所述容器内的正极超导线和安置于所述容器内的负极超导线。所述正极超导线是将流入电流传导到所述低温设备的流入超导线，所述负极超导线是将流出电流传导远离所述低温设备的流出超导线。所述超导引线组件包括电绝缘隔离器。所述正极超导线和所述负极超导线设置成彼此接近且在所述电绝缘隔离器的相对侧上以消除由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，使得所述超导引线组件同时传导流入电流和流出电流时保持在静止位置，其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的且其中所述超导引线组件在所述容器内处于弯曲结构。在一个实施例中，所述正极超导线和所述负极超导线可包括高温超导(hts)材料。
一种超导引线组件，包括：正极超导线、负极超导线、和电绝缘隔离器。所述正极超导线配置成将流入电流传导到低温设备且其中所述负极超导线配置成将流出电流传导远离所述低温设备。所述正极超导线和所述负极超导线设置成彼此接近且在所述电绝缘隔离器的相对侧上以用于消除由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，且其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的。在一个实施例中，所述正极超导线和所述负极超导线可包括高温超导(hts)材料。
一种方法，包括：将超导引线组件安装在具有低温设备的低温系统的容器内。所述超导引线组件包括：正极超导电线、负极超导电线、和电绝缘隔离器。所述正极超导线配置成将流入电流传导到所述低温设备，所述负极超导线配置成将流出电流传导远离所述低温设备。所述正极超导线和所述负极超导线相对于所述电绝缘隔离器彼此接近地设置以用于消除由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的。所述安装包括将所述超导引线组件连接到所述低温设备以用于将电流从电源供应到所述低温设备且使所述超导引线组件成弯曲结构。所述方法还包括使用所述超导引线组件给所述低温设备供电以使所述低温设备通电，所述供电包括同时传导通过所述正极超导线的流入电流和传导通过所述负极超导线的流出电流。在一个实施例中，所述正极超导线和所述负极超导线可包括高温超导(hts)材料。
具体地，本申请技术方案1涉及一种低温系统，其包括容器和超导引线组件。所述容器包括低温设备。所述超导引线组件包括安置于所述容器内的正极超导线和安置于所述容器内的负极超导线。所述正极超导线是将流入电流传导到所述低温设备的流入超导线，所述负极超导线是将流出电流传导远离所述低温设备的流出超导线。所述超导引线组件包括电绝缘隔离器。所述正极超导线和所述负极超导线设置成彼此接近且在所述电绝缘隔离器的相对侧上，以消除由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，且其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述正极超导线和所述负极超导线包括高温超导(hts)材料。
本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述容器是真空容器。
本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述正极超导线和所述负极超导线相对于所述电绝缘隔离器对称地设置。
本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述正极超导线、所述负极超导线和所述电绝缘隔离器各自为细长的结构。
本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述超导引线组件在其整个长度上是柔性的。
本申请技术方案7涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述正极超导线和所述负极超导线包括各自的超导层和衬底，其中所述超导引线组件配置成使得所述正极超导线和负极超导线的所述相应的超导层安置成比所述正极超导线和负极超导线的所述相应的衬底更靠近所述电绝缘隔离器。
本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述超导引线组件在所述容器内成弯曲结构。
本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述超导引线组件包括：第一端部，其连接到所述低温设备的电流端子组件；和第二端部，其连接到设置在所述容器内的所述低温系统的部件的电流端子组件，所述低温设备比所述部件冷。
本申请技术方案10涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述低温设备包括超导磁体、电动机、发电机、故障电流限制器、能量存储装置、粒子加速器、中型磁体、实验室使用磁体和变压器的一个或多个。
本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述超导引线组件从热屏障延伸到所述低温设备。
本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述超导引线组件中不存在刚性支撑结构以阻止由于流过超导线的电流引起的电磁力导致的超导线的反复移动。
本申请技术方案13涉及根据技术方案1所述的低温系统，所述正极超导线包括超导材料，所述超导材料包括氧化铜超导材料和稀土超导材料。
本申请技术方案14涉及根据技术方案1所述的低温系统，其中，所述正极超导线包括超导材料形成的超导层和围绕在所述超导层的非超导材料。
本申请技术方案15涉及一种超导引线组件，其包括正极超导线、负极超导线、和电绝缘隔离器。所述正极超导线配置成将流入电流传导到低温设备，所述负极超导线配置成将流出电流传导远离所述低温设备。所述正极超导线和所述负极超导线设置成彼此接近且在所述电绝缘隔离器的相对侧上以用于消除在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，且其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的。
本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述正极超导线和所述负极超导线包括高温超导(hts)材料。
本申请技术方案17涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述超导引线组件中不存在刚性支撑结构以阻止由于流过超导线的电流引起的电磁力导致的超导线的反复移动。
本申请技术方案18涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述正极超导线包括超导材料形成的超导层和围绕所述超导层的非超导材料。
本申请技术方案19涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述正极超导线包括超导材料，所述超导材料包括氧化铜超导材料和稀土超导材料。
本申请技术方案20涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述正极超导线和所述负极超导线相对于所述电绝缘隔离器对称地设置。
本申请技术方案21涉及根据技术方案15所述的超导引线组件，其中，所述正极超导线和所述负极超导线包括各自的超导层和衬底，其中所述超导引线组件配置成使得所述正极超导线和负极超导线的所述各自的超导层设置成比所述正极超导线和负极超导线的所述各自的衬底更靠近所述电绝缘隔离器。
本申请技术方案22涉及一种方法，包括将超导引线组件安装在具有低温设备的低温系统的容器内。所述超导引线组件包括：正极超导线和负极超导线。所述正极超导线配置成将流入电流传导到所述低温设备，所述负极超导线配置成将流出电流传导远离所述低温设备。所述超导引线组件还包括电绝缘隔离器。所述正极超导线和所述负极超导线相对于所述电绝缘隔离器彼此接近地设置以用于抵消由于在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力，其中一定长度的所述超导引线组件是柔性的。所述将超导引线组件安装在具有低温设备的低温系统的容器内的安装包括将所述超导引线组件连接到所述低温设备以用于将电流从电源供应到所述低温设备且使所述超导引线组件成弯曲结构。所述方法还包括使用所述超导引线组件给所述低温设备供电以以使所述低温设备通电。所述供电包括同时传导通过所述正极超导线的流入电流和传导通过所述所述负极超导线的流出电流。
本申请技术方案23涉及根据技术方案21所述的方法，其中，所述正极超导线和所述负极超导线包括高温超导(hts)材料。
本申请技术方案24涉及根据技术方案21所述的方法，其中，所述供电的特征在于所述超导引线组件通过让在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力相互抵消以使得所述超导引线组件在所述弯曲结构下保持静止。
本申请技术方案25涉及根据技术方案21所述的方法，其中，所述方法包括在所述供电之后重新弯曲所述超导引线组件以使得所述超导引线组件处于第二弯曲结构且使用所述超导引线组件重新给所述低温设备供电以使所述低温设备通电，所述重新供电包括同时传导通过所述正极超导线的流入电流和传导通过所述负极超导线的流出电流，其中所述重新供电的特征在于所述超导引线组件通过让在所述正极超导线和所述负极超导线内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力相互抵消以使得所述超导引线组件在所述弯曲结构下保持静止。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中在整个图式中相同的标号表示相同的部分，其中：
图1是根据一个实施例的具有正极超导线和负极超导线的超导引线组件的透视图；
图2是根据一个实施例的具有正极超导线和负极超导线的超导引线组件的正视横截面图；
图3是根据一个实施例的超导线的正视横截面图；
图4是根据一个实施例的超导线的层的横截面图；
图5是根据一个实施例的超导引线组件的顶部透视图；
图6是根据一个实施例的超导引线组件的侧面透视图；
图7是根据一个实施例的超导引线组件的透视图；
图8是包括超导导引线组件的低温系统的示意性图示；
图9是根据一个实施例的磁共振成像系统的低温系统的侧面剖视图；
图10是图9所示的磁共振成像系统的低温系统沿x-x线的正视横截面示意图；且
图11是图9的磁共振成像系统的低温系统沿x-x线的正视横截面示意图。
具体实施方式
低温设备可以使用导线，其在典型的室温下将来自电源的电流在低温下供给低温设备。使用导线供应有电流的低温设备可包括例如超导磁体、电动机、发电机、故障电流限制器、能量存储装置、粒子加速器、中型磁体、实验室使用磁体或变压器中的一个或多个。
一些实施例中，包括超导线的导线易受反复移动影响，所述反复移动可能是由于流过导线的电流所引起的电磁力(被称为洛仑兹力的电磁力(lorentzforce))导致的。当电流流过导线时，洛仑兹力可反复地移动导线。反复移动可在包括产生磁场的操作环境的多种操作环境中产生不稳定性或不一致性。
在一些实施例中，超导引线组件可包括刚性支撑结构以阻止由电磁力引起的超导线的反复移动，所述电磁力可由流过超导线的电流所引起。一些实施例包括刚性支撑结构的超导线会有一些问题。举例来说，使用刚性支撑结构可能增加与低温系统相关的较大设计及制造成本。可能需要更严格公差以用于将刚性支撑结构和超导线装配在一起，且需要多个固定位置部件将刚性支撑结构固定在系统上。
一些市面上购得的超导线具有超导材料与非超导材料的组合，例如可包括环绕由超导材料形成的超导层的导电保护层。非超导材料可提供机械支撑且可增强系统可靠性(例如，超导线可在失超情况下继续传导电流)。超导线的非超导材料在提供优点的同时可为热传导的，且可朝低温设备传导不必要的热量。
图1是示意出超导引线组件10的示意图。在一个实施例中，超导引线组件10可包括例如在“a”处的细长的正极超导线12、例如在“b”处的第二细长的超导线12、电绝缘隔离器14、接合材料16、盖组件18和保护管20。所述超导引线组件10可配置成将电流供应到低温设备。本申请实施例的超导线12可按例如高温超导(hts)线的长度设置。在一个实施例中，超导线12可以包括一段扁平形状高温超导线(通常被称为hts带)。
在一个实施例中，超导引线组件10可设置在低温系统100内，且可用于将电流传导到低温设备200中且将电流传导远离所述低温设备200。所述低温设备200可包括例如超导磁体、电动机、发电机、故障电流限制器、能量存储装置、粒子加速器、中型磁体、实验室使用磁体或变压器中的一个或多个。所述低温设备200可包括如图1中所示出的具有流入电流端路和流出电流端路的一个或多个电流端子组件110。所述正极超导线12可以例如沿着导电路径12a将电流传导到低温设备200。所述正极超导线12可连接到电流端子组件110的流入电流端路。所述负超导线12可以例如沿着导电路径12b将电流传导远离低温设备。所述负极超导线12可连接到所述电流端子组件110的流出电流端路。
如图1所示，所述超导引线组件10可包括连接到电流端子组件110的第一端部和连接到电流端子组件111的第二端部。所述电流端子组件111可设置在低温系统100的与低温设备200间隔开的部件202上。“a”处的正极超导线12可连接到电流端子组件111的流出电流端路。“b”处的负极超导线12可连接到电流端子组件111的流入电流端路。
在低温系统100内，低温设备200可比部件202冷。超导引线组件10可延伸到所述低温系统100的冷区域，例如从相对较暖区域，例如从如所示出的低温系统100的部件202，延伸到低温设备200。因此，超导引线组件10的第一端部可被看作是超导引线组件10的冷侧，且超导引线组件10的第二端部可被看作是超导引线组件10的暖侧。
在一个实施例中，超导引线组件10可配置成在其整个长度是柔性的。所述超导引线组件10可具有中心线22，当超导引线组件10处于如图1所示出的弯曲结构时，中心线22是弯曲的。当超导引线组件10处于拉直结构时，中心线22可为笔直的且与超导引线组件10的笔直纵向轴线共同延伸。在一个实施例中，超导引线组件10在其整个长度是柔性的，从而准许超导引线组件10弯曲，因此当超导引线组件10处于弯曲结构时，所述中心线22可以是弯曲的。
图2示出超导引线组件10的正视横截面图，例如平行于图2所示的中心线22的视图。图3示出超导线12的放大的横截面正视图。参考图2及图3，超导线12的超导层1202可由超导材料形成。在一个实施例中，超导层1202可由稀土材料形成，例如gdbco或钇钡铜氧化物(ybco)的稀土材料。在一个实施例中，超导层1202可由例如bi2sr2ca2cu3o10(bscco)或reba2cu3o7(rebco)的氧化铜材料形成。超导材料可具有临界温度(tc)，低于所述临界温度，超导材料是超导的。当材料变得超导时，其展现零电阻率。在一个实施例中，超导线12的超导层1202可由高温超导(hts)材料形成。在一个实施例中，hts材料可具有约90°k或更高的临界温度(tc)。在一个实施例中，hts材料可具有在约90°k与约120°k或更高的温度范围中的临界温度(tc)。
如图2和3中所示出，超导层1202可被保护层1208包围。在一个实施例中，保护层1208可通过镀银或镀铜提供。在一个实施例中，通过镀银或镀铜提供的保护层1208可例如通过将银或铜沉积到具有超导层1202的结构上而形成。沉积可例如通过化学气相沉积(cvd)执行。参考图3，示意在一个特定实施例中示出超导线12的结构，超导线12可具有较少层或可包括例如形成于衬底1204上的替代或额外层，在一个实施例中可存在缓冲层。
图4示意了一个实施例中的超导线12的放大的示意性横截面正视图。
参考图4，在一个实施例中衬底1204可由非磁性不锈钢形成。在一个实施例中，衬底1204可具有约50微米到200微米的厚度。在一个实施例中，超导层1202可由超导材料形成且可具有约1.0微米到约1.5微米的厚度。关于超导线12的额外层，在一个实施例中超导线12可包括由银(ag)涂层提供的保护层1208。在一个替代实施例中，保护层可由铜(cu)或另一导电金属形成。在一个实施例中，保护层1208可形成于衬底1204和超导层1202上。保护层1208在一个实施例中可具有约0.5微米到约2.0微米的厚度。在一个实施例中，保护层1208可通过将银或铜沉积到具有超导层1202和衬底1204的结构上而形成。沉积可例如通过使用cvd来执行。在一个实施例中，可以在衬底1204与超导层1202之间设置缓冲层。可以选择这种缓冲层可被选择用于匹配形成超导层1202的材料的晶体结构，并且可通过使用cvd沉积形成于衬底1204上。
图5、图6和图7中示出超导引线组件10的其它视图，所述图5、图6、图7可以结合图1到图4的视图一并参考。如最图1、图2和图6所示，在一个实施例中所述超导引线组件10可包括正极超导线12和负极超导线12。如图1所示，在“a”处的正极超导线12可以沿着第一导电路径12a传导电流，在“b”处的负极超导线12可以沿着第二相反的导电路径12b传导电流。
如图2所示，正极超导线12和负极超导线12可通过电绝缘隔离器14分离。在一个实施例中，电绝缘隔离器14可由介电材料形成。在一个实施例中，位于“a”处的正极超导线12可安置在电绝缘隔离器14的第一侧上，且位于“b”处的第二超导线12可安置在电绝缘隔离器14的相对侧上。正极超导线12、电绝缘隔离器14和负极超导线12可使用接合材料16接合在一起，所述接合材料16可以为粘结剂。位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12可相对于电绝缘隔离器14对称地设置，所述电绝缘隔离器14可居中设置。位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12相对于居中设置的电绝缘隔离器14的对称设置可包括图2所描绘的特征，所述特征包括图2中所描绘的，其中位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12的各自超导层1202彼此对置且比位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12的各自的衬底1204更接近于电绝缘隔离器14。此外，位于“a”处的每一超导线12和位于“b”处的负极超导线12可具有共同尺寸且所述共同尺寸可以为超导引线组件10的整个长度上。位于“a”处的正极超导线12、位于“b”处的负极超导线12以及电绝缘隔离器14中的每一个可具有细长的结构。接合材料16可用于固定正极超导线12和负极超导线12的相对位置，使得超导线12相对于电绝缘隔离器14对称地安置。位于“a”处的正极超导线和位于“b”处的负极超导线12可以相对于居中设置的电绝缘隔离器14的对称设置，以抵消或消除洛仑兹力。在一个实施例中，盖组件18可由例如柔性介电材料的柔性绝缘体材料形成，且可形成为沿着超导引线组件10的长度以螺旋方式缠绕，如图1、图6和图7所示。在一个实施例中，保护管20可由刚性保护材料形成且可形成为沿着超导引线组件10的长度以螺旋方式缠绕，如图1所示。
在一个实施例中，位于“a”处的正极超导线12可以与位于“b”处的负极超导线12紧邻地设置，例如，在一个实施例中可维持约1.0毫米或更小的分离距离且可通过电绝缘隔离器14分离。在一个实施例中，超导引线组件10的超导线12可以具有约500微米或更小的分离距离。在一个实施例中，超导引线组件10的超导线12可以具有约400微米或更小的分离距离。在一个实施例中，超导引线组件10的超导线12可以具有约300微米或更小的分离距离。如果分离太厚，超导引线组件10的柔性可能会失去且两根超导线12的洛仑兹力不会相互抵消。如果分离足够薄，例如在一个实施例中是1.0毫米或更小，在一个实施例中是500微米或更小，在一个实施例中是400微米或更小，在一个实施例中是300微米或更小，那么超导引线组件10将为柔性的，且位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12引起的洛仑兹力(电磁力)相等并且方向相反，这意味着超导引线组件10的累积电磁力将会被抵消或消除。
参考图2的横截面图并结合图1、3到7的视图，超导引线组件10可配置成使得通过图2的横截面图描绘的特征在于位于“a”的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12可相对于电绝缘隔离器14对称地设置的对称轮廓为超导引线组件10的整个长度。如图2所示的对称横截面轮廓为超导引线组件10的一段长度，可确保在超导引线组件10的整个长度上实现电磁力抵消且使得超导引线组件10在其整个长度保持柔性。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约0.01米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约0.05米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约0.1米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约0.2米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约0.5米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约1.0米或更长的长度。在一个实施例中，超导引线组件10可具有约2.0米或更长的长度。
图8示意了包括超导引线组件10的低温系统100的其它特征。低温系统100可包括在室温下的电源102。电源102可以向设置在由真空容器提供的容器210内的低温设备200供电。低温设备200可包括例如超导磁体、电动机、发电机、故障电流限制器、能量存储装置、粒子加速器、中型磁体、实验室使用磁体或变压器中的一个或多个。低温系统100可使低温流体循环以用于冷却低温设备200。
可以通过超导线12和电力导体212一起提供的的流入导电路径和流出导电路径向低温设备200供电。流入导电路径可以由在“aa”处的电力导体212和位于“a”处的超导线12一起提供。流出导电路径可以由“b”处的超导线12和位于“bb”处的电力导体212一起提供。
电力导体212可以为金属的电力导体，例如铜电力导体，且可从电源102延伸到容器210的内部。容器210可包括热屏障216。在一个实施例中，热屏障216可具有在约30°k到约80°k的温度范围中的温度，且低温设备200可具有在约4°k到约10°k的温度范围中的温度。超导引线组件10可从热屏障216的电流端子组件111延伸。超导引线组件10可延伸到低温系统100的冷区域，例如，从相对较暖区域(例如从热屏障216)延伸到低温设备200，因此超导引线组件10的第一端部可被看作是超导引线组件10的冷侧且超导引线组件10的第二端部可被看作是超导引线组件10的暖侧。
超导引线组件10可包括位于“a”处用于将电流传导到低温设备200(通过导电路径12a)的正极超导线12和位于“b”处用于将电流传导远离低温设备200(通过路径12b)的“b”处的负极超导线12。超导引线组件10可连接到低温设备200的电流端子组件110。
在一个方面中，如参考图1到7所示，超导引线组件10可配置成在其整个长度上为柔性的。在一个实施例中，超导引线组件10可配置成因不存在刚性支撑结构而在其整个长度上为柔性的，从而可以对抗由于由电磁力导致的超导线的反复移动。为了避免使用刚性支撑结构以对抗由于电磁力导致的一个或多个超导线的反复移动，位于“a”处的正极超导线12和位于“b”处的负极超导线12可设置成彼此极为接近且可相对于相对于超导线12居中设置的电绝缘隔离器14对称地设置。如上所描述的超导线12的设置可使得抵消另外产生一个或多个超导线12的反复移动的电磁力，因此避免对刚性支撑结构的依赖以对抗如本申请所描述的反复移动。在操作期间，超导引线组件10可如图8所示处于弯曲状态，但可在弯曲状态中保持静止，例如不受由于电流的电磁力所引起的反复移动的影响。在操作期间，超导引线组件10可借助于位于“a”处的超导线12与位于“b”处的超导线12之间的产生抵消电磁力的间隔协调而不受反复移动的影响。
在一个实施例中，容器210可以为真空容器，在此状况下超导引线组件10的超导线12不易被容器210内的循环蒸汽而冷却。将超导引线组件10配置成在其整个长度上为柔性的有助于以低成本延长超导引线组件10，例如不需要重新设计低温系统100的固定位置系统部件或减少对低温系统100的固定位置系统部件的重新设计。将超导引线组件10设置成更长可减小热从超导引线组件10到低温设备200中的引入，如在一些实施中所指出的，所述超导引线组件可包括导热材料。
参考图9到11描述的以下实例描述其它方面和优点，其中磁共振成像(mri)系统包括低温系统100。
图9到图11的横截面侧视图示意了包括低温系统100的mri系统。低温系统100可包括由超导磁体提供的低温设备200。由如图9到11的实施例中所示出的超导磁体提供的低温设备200可包括低温容器302且可由低温容器302限定和界定。在图9到图11的实施例中，低温容器302可呈圆柱形环的结构且可围绕中央轴线318设置。设置于低温容器302内的多个超导线圈306进一步界定超导磁体。在图9到图11的实施例中，容器210可以为真空容器。在容器210内，可提供热屏障216，所述热屏障在图9到11的实施例中可以为热屏蔽板。
界定超导磁体的低温容器302可与制冷机314的流体连通以用于使冷却流体循环通过低温容器302。如图9到图11所示，超导线圈306可通过低温容器302中所包括的例如液氦的致冷剂冷却。可冷却低温容器302，使得热屏障216展现在约30°k到约80°k的温度范围中的温度且使得由低温容器302界定的致冷设备200展现在约4°k到约10°k的温度范围中的温度。在其它实施例中，用于冷却超导线圈306的低温容器302可被移除，或其它种类的直接传导制冷构件可用作冷却设备以将超导线圈306冷却到操作低温温度。
可以由超导线12和电力导体212一起提供的流入导电路径和流出导电路径向低温设备200供电。所述流入导电路径可由位于“aa”处的电力导体212和位于“a”处的超导线12一起提供。流出导电路径可由位于“bb”处的电力导体212和位于“b”处的超导线12一起提供。
电力导体212可以为金属电力导体，且可从电源102(图8)延伸到容器210的内部中。在一个实施例中，容器210可以为真空容器。超导引线组件10可延伸到低温系统100的冷区域，例如从相对较暖区域(例如从热屏障216)延伸到低温设备200。因此，超导引线组件10的第一端部可被看作是超导引线组件10的冷侧，且超导引线组件10的第二端部可被看作是超导引线组件10的暖侧。
超导线12可从热屏障216延伸到低温设备200。超导线12可包括在如本文中所阐述的超导引线组件10中。超导线12可包括用于将电流传导到低温设备200的位于“a”处的正极超导线12和用于将电流传导远离低温设备200(通过路径12b)位于“b”处的负极超导线12。
在一个实施例中，提供包括高温超导(hts)材料的超导线12可确保超导线12在设置于热屏障216与低温设备200之间时保持超导。如在一个实施例中所指出的，高温超导材料可具有约90°k或更高的临界温度(tc)，且区域热屏障216和低温设备200可具有在约80°k到约4°k的温度范围中的温度(可冷却低温容器302使得热屏障216展现在约30°k到约80°k的温度范围中的温度且使得由低温容器302界定的致冷设备200展现在约4°k到约10°k的温度范围中的温度)。本申请的一些实施例，当在临界温度(tc)下精确地操作时，超导材料可能并非最优地传导电流且可能易受背景磁场的影响。本申请的一些实施例，可通过提供包括操作状态裕度的超导引线组件10来改进超导引线组件10的操作。在一个实施例中，可提供超导引线组件10使得超导线12的超导材料具有超过所预期的环境操作温度的临界温度(tc)。提供包括具有超过所预期的操作温度的临界温度(tc)的例如hts材料的超导材料的超导线12可改进超导线12的电流承载能力。提供包括具有超过所预期的操作温度的临界温度(tc)的例如hts材料的超导材料的超导线12可减小磁场对超导线12的影响。在一个实施例中，可提供超导引线组件10使得超导线12包括大于最暖环境操作温度至少5°k的超导材料临界温度(tc)。在一个实施例中，可提供超导引线组件10使得超导线12包括大于最暖环境操作温度至少10°k的超导材料临界温度(tc)。在一个实施例中，可提供超导引线组件10使得超导线12包括大于最暖环境操作温度至少20°k的超导材料临界温度(tc)。
超导引线组件10的第一端部可连接到包括在低温设备200上的第一电流端子组件110。第一电流端子组件110可包括在界定低温设备200的低温容器302上。沿着导电路径12a向低温设备200传导电流的正极超导线12可连接到第一电流端子组件110的流入电流端子，沿着导电路径12b将电流传导远离低温设备200的负极超导线12可连接到第一电流端子组件110的流出电流端子。
超导引线组件10的第二端部可连接到第二电流端子组件111，所述第二电流端子组件111作为容器210内的部件的一部分被设置在低温系统100的比低温设备200更暖的区域处。第二电流端子组件111可包括在由热屏蔽板提供的热屏障216上。沿着导电路径12a将电流传导远离第二电流端子组件111且将电流传导到低温设备200位于“a”处的正极超导线12可以连接到第二电流端子组件111的流出电流端部，沿着导电路径12b将电流传导到第二电流端子组件111而远离低温设备200位于“b”处的负极超导线12可以连接到电流端子组件111的流入电流端部。
在超导磁体斜升过程期间，外部电源102(图8)可通过由电力导体212和超导线12提供的流入导电路径和流出导电路径以及用于在低温容器302内的超导线圈306之间传导电流的布线2将向超导线圈306供电。一旦超导线圈306通电以达到预定电流和磁场，则可关闭主要超导开关以与超导线圈306建立闭合的超导环路。因此，可通过超导线圈306在磁场区域中产生磁场。
图9到图11示意了超导引线组件10在使用中为设置于低温容器302内的具有超导线圈306的超导磁体通电以激励所述超导磁体。
在图9到图11的实施例中，第二电流端子组件111可设置在由热板屏蔽件组成的热屏障216上。在图9到图11的实施例中，第二电流端子总成组件10可包括在由超导磁体提供的低温设备200处。如图1到图7中所示出的超导引线组件10可连接于第一电流端子组件110与第二电流端子组件111之间且可在可界定真空的容器210内延伸。
如图9到图11所示意，可给定热屏障216之间的最小间隔距离lmin，如图9到图11所示意，所述最小间隔距离是沿着延伸通过中心轴线318的直径的距离。如图10所示，超导引线组件10的长度与由热屏蔽板提供的热屏障216和低温设备200之间的最小间隔距离lmin的长度类似。—。在图10所示的实施例中，超导引线组件10可借助于其在整个长度上为柔性的，便于弯曲，以促进连接而无需严格公差。在操作期间，超导引线组件10可如图8到图11所示意的处于弯曲状态，但可在弯曲状态中保持静止，例如不受由电流的电磁力引起的反复移动的影响。在操作期间，超导引线组件10借助于位于“a”处的超导线12与位于“b”处的超导线12产生抵消电磁力的间隔协调而不受反复移动的影响。
现参考图11，其示意了用于超导引线组件10的替代结构。
在图11中所描绘的结构中，具有流入电流端部和流出电流端部的第一电流端子组件110设置在低温设备200上不与热屏障216处的第一电流端子组件111相对置的点处，而是设置在低温设备200上与第一电流端子组件111偏移的点处。在图11的实施例中，热屏障216的电流端子组件111可设置在12点钟方向且低温设备200的电流端子组件110可设置在7点钟方向。因此，在图11中所示出的实施例中，超导引线组件10可具有远远超过如图9到图11所描绘的最小间隔距离的长度l，所述最小间隔距离是热屏障216与低温设备200之间的最小间隔距离。也就是说，在图11的实施例中，l>>lmin。图11的实施例具有各种优点。举例来说，虽然可通过选择如图2到4中所描绘的超导层1202的材料来将超导引线组件10设置为超导的，但超导引线组件10例如通过包括保护层1208可被预期展现导热性的某一量度，所述导热性可因将热传导到低温设备200中而对低温设备200的操作有害。在一个实施例中，l11可以是lmin的1.5倍或更长。在一个实施例中，l11可以是lmin的2倍或更长。在一个实施例中，l11可以是lmin的3倍或更长。在一个实施例中，l11可以是lmin的5倍或更长。在一个实施例中，l11可以是lmin的10倍或更长。
为减小导热性的效应，如果热可通过超导引线组件10输入到低温设备200中，那么用于如图11中所示出的超导引线组件10的相当大的长度可为有利的，例如可限制将热传导到低温设备200。输入到低温设备200中的热量可随着如图11所示的超导引线组件10的长度相对于图10所示的超导引线组件的长度的增加而减少。超导引线组件10在其整个长度上可为柔性的。因此，用于将超导引线组件10安装到容器210中的安装选项为可获得的。也就是说，超导引线组件10可安装到如图8到图11中所示意的容器210中的处于热屏障216与低温设备之间的区域中而无需相对表面之间的复杂的安装设备或公差要求，所述复杂的安装设备或公差要求可用于替代实施例中，在所述替代实施例中，超导引线组件10不以柔性形式提供(例如包括刚性支撑结构以对抗电磁力诱发的反复移动)。
在如图8到图11中所示出的实施例中，超导引线组件10包括将流入电流传导到低温设备200的正极超导线12和将流出电流传导远离低温设备200的负极超导线12。在一替代实施例中，具有单个超导线12的第一超导引线组件可用来将流入电流传导到低温设备200，具有单个超导线12的与第一超导引线组件间隔开的第二超导引线组件可设置成将流出电流传导远离低温设备200。虽然所描述的具有用于流入电流和流出电流的单独引线组件的替代实施例在一些方面中可为有利的，但此类替代实施例可具有缺点。本文中的实施例认识到，在用于流入电流和流出电流配置的单独引线组件中，洛仑兹力可引起超导线12的反复移动和载流超导线12的不稳定性。为了抵抗洛仑兹力和不稳定性，刚性支撑结构可包括在导电引线组件中以防止其弯曲，所述导电引线组件包括例如超导线12的超导线。
使用刚性支撑结构以对抗超导线12的长度的非所需的反复弯曲具有缺点，即较高部件成本，例如刚性支撑结构的成本以及额外的设计成本，例如，如果使用具有刚性支撑结构的刚性引线组件，那么低温系统100可具有增加的设计公差，例如可能需要低温容器302内的相对或协调表面以准许连接低温系统100的固定点之间的刚性超导引线组件。超导引线组件10通过提供用于传导流入电流位于“a”处的正极超导线12和用于同时传导流出电流位于“b”处的负极超导线12以抵消洛仑兹力，而不是依赖于刚性支撑结构来抵抗洛仑兹力。如图8到11中所示出的柔性超导引线组件10可以避免使用刚性支撑结构以对抗超导线的弯曲去抵消洛仑兹力。超导引线组件10可配置成使得由于进行导电的正极超导线12和负极超导线12引起的洛仑兹力可被抵消。超导引线组件10可简化系统且降低与低温系统100的设计和容器210内的超导引线组件10的安装相关的成本。
本申请的实施例还提供一种包括将超导引线组件10安装在具有低温设备200的低温系统100的容器210内的方法。所述超导引线组件10具有：正极超导线12、负极超导线12、和电绝缘隔离器14。所述正极超导线12个配置成将流入电流传导到低温设备200，所述负极超导线12配置成将流出电流传导远离所述低温设备200。所述正极超导线12和所述负极超导线12布置成相对于所述电绝缘隔离器14彼此接近以用于抵消由于在所述正极超导线12和所述负极超导线12同时内在相反方向流动的电流的电磁力。其中一定长度的所述超导引线组件10是柔性的。所述安装方法还包括将所述超导引线组件连接到低温设备200以用于将电流从电源102(图8)供应到低温设备200和使所述超导引线组件10弯曲成弯曲结构。举例来说，参考图11，超导引线组件10可如图11中所示出的弯曲结构，使得其可形成围绕中心轴线318的大体上呈圆形结构，且进一步准许布线以避免低温系统100的固定位置特征326。
阐述一种包括使用超导引线组件10从电源102给低温设备200供电的方法，所述供电包括同时通过位于“a”处的正极超导线12传导流入电流和通过位于“b”处的负极超导线12传导流出电流。
供应电力使超导引线组件10重新弯曲以使得超导引线组件处于第二弯曲结构且使用超导引线组件10从电源102重新供电给低温设备200(图8)以使低温设备200通电。重新供电包括同时通过位于“a”处的正极超导线12传导流入电流和通过位于“b”处的负极超导线12传导流出电流。重新供电的特征在于超导引线组件10通过让在“a”处的正极超导线12和“b”处的负极超导线12内同时在相反方向上流动的电流引起的电磁力相互抵消可以使得所述超导引线组件10在第二弯曲的结构下保持静止。举例来说，在超导引线组件10的初始布线之后，可能需要将超导引线组件10重新布线和重新弯曲成第二弯曲结构。举例来说，设计需求或所识别问题(例如用于改进场产生)可使得有利于避免与区域330(图11)重合的布线，在此状况下超导引线组件10可仅仅重新弯曲成第二弯曲结构，在所述第二弯曲结构下，超导引线组件10被重新布线且沿着包括备选路径332的备选路径延伸以避开区域330(图11)。
此书面描述使用实例来公开本本申请，并且还使所属领域的任何技术人员能够实践本本申请，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本申请的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构元件，那么它们既定在权利要求书的范围内。
应了解，以上描述希望为说明性而非限制性的。举例来说，上述实施例(和/或其方面)可相互组合使用。另外，可做出许多修改以使得特定情形或材料适应各种实施例的教示内容而不会偏离其范围。虽然本文中所描述的材料的尺寸和类型希望界定各种实施例的参数，但它们绝非限制性的并且只是示范性的。所属领域的技术人员在查阅以上描述后将会明白许多其它实施例。因此，应参考所附权利要求书，以及此类权利要求书被赋予的等效物的整个范围来确定各个实施例的范围。在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明等效用语。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，且并不希望对其对象强加数字要求。本文中的术语“基于”的形式涵盖元件部分地基于的关系和元件完全地基于的关系。术语「界定」的形式涵盖部分地界定元件的关系以及完全地界定元件的关系。此外，以下权利要求书的限制并不以构件加功能格式书写，除非此权利要求限制明确地使用短语“用于……的构件(meansfor)”之后为功能陈述而没有另外的结构。应了解，未必本申请所描述的所有此类目标或优点都可根据任何特定实施例来实现。因此，举例来说，所属领域的技术人员将认识到本申请所描述的系统和技术可以实现或优化如本文中所教示的一个优点或一组优点但未必实现可如本文中所教示或建议的其它目标或优点的方式实施或实行。
虽然已经结合仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但应该容易了解，本申请不限于这样公开的实施例。相反，本申请可以修改以并有任何数量的此前没有描述的变型、改动、替换或等效布置，但这些布置与本申请的精神和范围相称。另外，虽然已经描述了本申请的各种实施例，但应当了解，本申请的方面可仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本申请不被视为受先前的描述限制，而仅受所附权利要求书的范围限制。