超导电流泵的制作方法

文档序号:22036325发布日期:2020-08-28 17:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种超导电流泵,其被布置为使dc电流在容纳在低温恒温器的低温外壳内的超导电路中流动,所述超导电路包括一个或多个超导线圈和一个或多个线或带超导元件,所述超导电流泵包括位于所述低温外壳外的转子和位于所述低温外壳内的定子,所述定子包括所述一个或多个线或带超导元件,所述转子和所述定子由所述低温外壳的热绝缘壁穿过的间隙分隔开,所述转子包括一个或多个磁场生成元件,并且所述转子和所述定子至少部分地包括铁磁材料以将来自所述一个或多个磁场生成元件的磁通量集中在跨所述转子与所述定子之间的所述间隙并穿过所述热绝缘壁的磁路中,所述磁通量在一方向上穿透所述定子的所述一个或多个线或带超导元件,所述一个或多个线或带超导元件在所述转子和所述定子之间通过且经由低或无磁通密度的区域离开所述定子,从而使所述低温外壳外的所述转子相对于所述低温外壳内的所述定子的运动感生出dc电流以在所述一个或多个线或带超导元件中以及在所述低温外壳内的所述超导电路中流动,穿透所述一个或多个线或带超导元件的所述磁通量的磁通密度足够高以在所述一个或多个线或带超导元件中以微观规模形成局部通量涡流,但是在宏观水平上不足以消除足以传导在所述一个或多个线或带超导元件中流动的净dc电流的超导电流路径。

2.根据权利要求1所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个线或带超导元件通过所述定子中的孔离开。

3.根据权利要求1或2所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个超导线圈具有足够的电感以随着所述转子移动而递增地累积在所述电路中的电流。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述转子和所述定子在沿着所述转子的旋转轴线或与所述转子的旋转轴线大体上平行的方向上相互移位,以限定所述间隙。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述转子和所述定子同心地布置,并且所述间隙围绕所述转子的旋转轴线。

6.根据权利要求5所述的超导电流泵,其中,圆柱形转子组件位于圆柱形定子组件的内部或外部。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个线或带超导元件被布置为围绕所述定子,并且所述磁场生成元件被布置为围绕所述转子、与所述定子上的所述一个或多个线或带超导元件相对。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个线或带超导元件围绕所述定子缠绕,包括穿过所述定子中的孔。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述间隙在约2mm至约30mm的范围内。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述间隙大于约10mm。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个磁场生成元件包括一个或多个永磁体或电磁体。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的超导电流泵,所述超导电流泵包括被布置为控制所述转子的速度的电动机控制系统。

13.根据权利要求12所述的超导电流泵,所述超导电流泵进一步包括传感器,所述传感器被布置为向所述控制系统提供指示所述超导电路中的所述电流的信号。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个线或带超导元件包括高温超导材料。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述一个或多个线或带超导元件包括至少两个超导元件,所述至少两个超导元件从具有相同总电流输送能力的较大宽度的超导元件被纵向分开。

16.一种超导电流泵,其被布置为使dc电流在容纳在低温恒温器的低温外壳内的超导电路中流动,所述超导电路包括一个或多个超导线圈和一个或多个线或带超导元件,所述超导电流泵包括位于所述低温外壳外的一个或多个磁场生成元件和位于所述低温外壳内的定子,所述一个或多个磁场生成元件和所述定子由所述低温外壳的热绝缘壁穿过的间隙分隔开,以及所述超导电流泵包括与位于所述低温外壳外的所述一个或多个磁场生成元件和位于所述低温外壳内的所述定子相邻的铁磁材料以将磁通量集中在跨所述间隙并穿过所述热绝缘壁的磁路中,以使所述磁通量在一方向上穿透所述定子的所述一个或多个线或带超导元件,所述一个或多个线或带超导元件在所述一个或多个磁场生成元件和所述定子之间通过且经由低或无磁通密度的区域离开所述定子,从而使所述低温外壳外的所述一个或多个磁场生成元件与所述低温外壳内的所述定子之间的相对运动感生出dc电流以在所述低温外壳内的所述超导电路中流动,穿透所述一个或多个超导元件的所述磁通量的磁通密度足够高以在所述一个或多个超导元件中以微观规模形成局部通量涡流,但是在宏观水平上不足以消除足以传导在所述一个或多个超导元件中流动的净dc电流的超导电流路径。

17.一种系统,其包括根据权利要求1至16中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述低温恒温器包括制冷系统,所述制冷系统包括能够操作用于通过蒸发潜热进行冷却的液体制冷剂和/或热机械制冷器。

18.一种系统,其包括根据权利要求1至17中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述热绝缘壁具有低导电性。

19.一种系统,其包括根据权利要求1至18中的任一项所述的超导电流泵,其中,所述低温恒温器是旋转低温恒温器。

20.根据权利要求19所述的系统,其中,所述定子和所述转子围绕与所述旋转低温恒温器共同的旋转轴线相对于彼此旋转。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的系统,其中,所述超导线圈形成发电机或电动机的转子线圈。


技术总结
一种超导电流泵被布置为使DC电流流过容纳在低温恒温器的低温外壳内的超导电路,包括在低温外壳外的转子和在低温外壳内的定子,转子和定子由低温外壳的热绝缘壁穿过的间隙分隔开,转子和定子至少部分地包括铁磁材料,以将磁通量集中在跨转子和定子之间的间隙并且穿过所述壁的磁路中,使得低温外壳外的转子的相对于低温外壳内的定子的运动感生出DC传输电流流过低温外壳内的超导电路。在低温外壳外的驱动电动机与内部转子之间没有耦合部,该耦合部可以引入到低温恒温器中的热泄漏路径,从而增加热负荷,从而增加将低温外壳内的冷却组件保持在所需的低工作温度所需的冷却功率。

技术研发人员:R·M·沃尔什;C·W·本比;R·A·巴德科克;R·A·斯莱德;姜哲男;K·A·汉密尔顿;M·G·菲
受保护的技术使用者:维多利亚联结有限公司;R·M·沃尔什;C·W·本比;R·A·巴德科克;R·A·斯莱德;姜哲男;K·A·汉密尔顿;M·G·菲
技术研发日:2015.08.11
技术公布日:2020.08.28
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