基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构

本发明属于超导磁体应用，特别涉及基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构。

背景技术：

1、由于超导体具有相比于其他材料不可比拟的性能，将超导技术运用于电力领域诸多方面，将显着改善设备性能。超导永磁体没有电流引线，有广泛的应用前景，然而高温超导磁体有热稳定性差、传热速度慢等特点。因此，找出良好的冷却结构非常重要。为避免磁体失超、烧毁磁体，我们提出基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构来提高永磁体的热稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构。其特征在于，所述的超导永磁体是按照一片铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜交替堆叠，最后通过固定装置将超导永磁体固定。所述超导永磁体的冷却结构有气冷式冷却(使用氦气冷却)或浸泡式冷却(使用液氮浸泡冷却)的2种实施方案。

2、基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述使用液氮冷却的实施方案；将第一铜片1-2插入第一法兰片1-1下方，再将第一pplp绝缘薄膜1-3插入第一片铜片1-2下方，再将第一涂层超导环片1-4涂有涂层的一面朝下并将其插入第一pplp绝缘薄膜1-3下方，将第二pplp绝缘薄膜1-5插在第一涂层超导环片1-4下方，将第二铜片1-6插在第二pplp绝缘薄膜1-5下方，依此类推，同样地按照一片铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜交替堆叠，到最后一组时，在涂层超导环片1-7下面接着堆叠pplp绝缘薄膜1-8，在pplp绝缘薄膜1-8下面接着堆叠铜片1-9，末尾铜片1-9下面放置下法兰片1-10，然后将3根定位杆1-11穿过法兰片的定位孔1-12，将各片固定在一起形成完整的超导永磁体。其中上下法兰片的定位孔的直径大于铜片的直径，3根定位杆1-11穿过上下法兰片的定位孔1-12将组装的超导永磁体的各片压紧固定。

3、基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述使用氦气进行冷却的实施方案；将第一打孔铜片2-2插入第一法兰片2-1下方，再将第一pplp绝缘薄膜2-3插入第一片打孔铜片2-2下方，再将第一涂层超导环片2-4涂有涂层的一面朝下并将其插入第一pplp绝缘薄膜2-3下方，将第二pplp绝缘薄膜2-5插在第一涂层超导环片2-4下方，将第二打孔铜片2-6插在第二pplp绝缘薄膜2-5下方，依此类推，同样地按照一片打孔铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜交替堆叠，到最后一组时，在涂层超导环片2-7下面接着堆叠pplp绝缘薄膜2-8，在pplp绝缘薄膜2-8下面接着堆叠打孔铜片2-9，末尾打孔铜片2-9下面放置下法兰片2-10，然后将3根定位杆2-11穿过法兰片的定位孔2-12，将各片固定在一起形成完整的超导永磁体。其中上下法兰片的定位孔的直径大于铜片的直径，3根定位杆2-11穿过上下法兰片的定位孔2-12将组装的超导永磁体的各片压紧固定。

4、所述涂层超导环片采用与第二代高温超导涂层相同的衬底材料制作出方形的片状衬底；按照尺寸将圆形的片状衬底切割成由一个圆孔组成的环形片。

5、所述pplp绝缘薄膜是一种由牛皮纸与聚丙烯薄膜复合而成的绝缘材料。采用在两层牛皮纸中间夹入pp薄膜的结构，pplp绝缘薄膜不仅具有优良的电气性能，在浸渍绝缘油的条件下还具有液体绝缘的自修复特性。为了在制备磁体时能和超导环形片完美的叠合在一起，绝缘薄膜与超导环形片有着相同的几何形状。可以用来制作绝缘薄膜的材料有很多，目前常用的材料有有机绝缘薄膜，牛皮纸和环氧薄片等。

6、所述铜片内径与超导环形片内径相同，直径比涂层超导环片大，并且铜片需要沿径向切缝防止铜片闭环运行。

7、所述打孔铜片内径与超导环形片内径相同，直径比涂层超导环片大，并且打孔铜片需要沿径向切缝防止打孔铜片闭环运行。打孔铜片在其比涂层超导环片的表面积多的外围面积处，对称开8个冷却孔，打孔铜片相较于铜片会让氦气更好的冷却超导永磁体。

8、本发明的有益效果为：本发明将涂层材料应用于超导圆环片的制备，扩大高温超导材料应用领域；通过构建超导永磁体冷却结构，从而降低磁体的热效应，使涂层超导环片稳定的处于超导态。

技术特征：

1.基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述的超导永磁体是按照一片铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜堆叠数片；在第一铜片上面放置上第一法兰片，在最后一片铜片下面放置法兰片，再将3根定位杆穿过法兰片的定位孔，将上述堆叠的各片固定在一起，形成完整的闭环运行超导永磁体。所述超导永磁体的冷却结构有气冷式冷却(使用氦气冷式冷却却)或浸泡式冷却(使用液氮冷却)的2种实施方案。

2.一种权利要求1所述的基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述使用浸泡式冷却的实施方案；将第一铜片1-2插入第一法兰片1-1下方，再将第一pplp绝缘薄膜1-3插入第一片铜片1-2下方，再将第一涂层超导环片1-4涂有涂层的一面朝下并将其插入第一pplp绝缘薄膜1-3下方，将第二pplp绝缘薄膜1-5插在第一涂层超导环片1-4下方，将第二铜片1-6插在第二pplp绝缘薄膜1-5下方，依此类推，同样地按照一片铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜交替堆叠，到最后一组时，在涂层超导环片1-7下面接着堆叠pplp绝缘薄膜1-8，在pplp绝缘薄膜1-8下面接着堆叠铜片1-9，末尾铜片1-9下面放置下第一法兰片1-10，然后将3根定位杆1-11穿过法兰片的定位孔1-12，将各片固定在一起形成完整的超导永磁体。其中上下法兰片的定位孔的直径大于铜片的直径，3根定位杆1-11穿过上下法兰片的定位孔1-12将组装的超导永磁体的各片压紧固定。

3.一种权利要求1所述的基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述使用气冷式冷却的实施方案；将第一打孔铜片2-2插入第一法兰片2-1下方，再将第一pplp绝缘薄膜2-3插入第一片打孔铜片2-2下方，再将第一涂层超导环片2-4涂有涂层的一面朝下并将其插入第一pplp绝缘薄膜2-3下方，将第二pplp绝缘薄膜2-5插在第一涂层超导环片2-4下方，将第二打孔铜片2-6插在第二pplp绝缘薄膜2-5下方，依此类推，同样地按照一片打孔铜片、一片pplp绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片pplp绝缘薄膜交替堆叠，到最后一组时，在涂层超导环片2-7下面接着堆叠pplp绝缘薄膜2-8，在pplp绝缘薄膜2-8下面接着堆叠打孔铜片2-9，末尾打孔铜片2-9下面放置下第一法兰片2-10，然后将3根定位杆2-11穿过法兰片的定位孔2-12，将各片固定在一起形成完整的超导永磁体。其中上下法兰片的定位孔的直径大于打孔铜片的直径，3根定位杆2-11穿过上下法兰片的定位孔2-12将组装的超导永磁体的各片压紧固定。

4.根据权利要求2所述基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述铜片为了在制备磁体时能和超导环形片完美的叠合在一起，铜片内径与超导环形片内径相同，并且打孔铜片需要沿径向切缝防止铜片闭环运行，除铜片以外其他有冷却效果的金属片也可以代替、也在保护范围之内。

5.根据权利要求3所述基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构，其特征在于，所述打孔铜片为了在制备磁体时能和超导环形片完美的叠合在一起，打孔铜片内径与超导环形片内径相同，并且打孔铜片需要沿径向切缝防止打孔铜片闭环运行。打孔铜片在其比涂层超导环片的表面积多的外围面积处，对称开8个冷却孔，打孔铜片相较于铜片会让氦气更好的冷却超导永磁体，除打孔铜片以外其他有冷却效果的金属片也可以代替、也在保护范围之内。

技术总结
本发明公开了属于高温超导磁体应用领域的基于涂层超导环片的闭环运行超导永磁体冷却结构。所述超导永磁体的冷却结构有气冷式冷却(使用氦气冷却)或浸泡式冷却(使用液氮浸泡冷却)的2种实施方案。其中，浸泡式冷却结构下的超导永磁体中按照一片铜片、一片PPLP绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片PPLP绝缘薄膜交替堆叠，最后通过固定装置将超导永磁体固定。其中，气冷式冷却结构下的超导永磁体中一片打孔铜片、一片PPLP绝缘薄膜、一片涂层超导环片、一片PPLP绝缘薄膜交替堆叠，最后通过固定装置将超导永磁体固定。打孔铜片相较于铜片会让氦气更好的冷却超导永磁体。本发明提出的冷却结构能够提高超导永磁体的热稳定性，扩大了高温超导磁体材料应用领域。

技术研发人员：王嘉诚,王银顺,沈聿康,孟紫晴
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14