[发明专利]一种基于传导冷却的超导电机的制冷系统

权利要求书

1.一种基于传导冷却技术的超导电机制冷系统，其特征在于：包括压缩机（1）、制冷机冷头（4）、密封装置（3）、真空罩（6）、磁体骨架（14）、导冷带（9）和防辐射屏（7），防辐射屏（7）通过支撑结构（10）固定安装于真空罩（6）的内壁上，真空罩（6）与防辐射屏（7）分别呈封闭状；压缩机（1）通过密封装置（3）与制冷机冷头（4）连接，制冷机冷头（4）依次穿过真空罩（6）、防辐射屏（7）固定安装在真空罩（6）上，制冷机冷头（4）与真空罩（6）、防辐射屏（7）同步转动；所述防辐射屏（7）内设置有用于安装超导磁体（8）的磁体骨架（14），磁体骨架（14）的两端分别通过力矩管（5）穿过防辐射屏（7）的两端并连接于真空罩（6）的两端的内壁上；所述磁体骨架（14）的内壁连接设置有N个导冷带（9），每个导冷带（9）均与位于防辐射屏（7）内的制冷机冷头（4）部分连接；其中，N为整数，N≥1。

2.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述制冷机冷头（4）包括一级冷头（11）和二级冷头（12），一级冷头（11）和二级冷头（12）位于真空罩（6）内，工作时处于真空环境；制冷机的一级冷头（11）直接与防辐射屏（7）连接；制冷机的二级冷头（12）与导冷带（9）相连接，通过导冷带（9）冷却磁体骨架（14）及超导磁体（8）。

3.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述超导磁体（8）连接有两根超导电流引线，两根超导电流引线穿过防辐射屏（7）沿防辐射屏（7）外壁走线，并延伸穿过真空罩（6）外部；两根超导电流引线结构相同，分别用于电流的输入与输出；超导电流引线的上端为常规引线材料，下端为高温超导材料。

4.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述磁体骨架（14）设置用于安装超导磁体（8）的凹槽，凹槽与超导磁体（8）紧密接触，通过导冷带（9）将热量传给制冷机冷头（4）。

5.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述真空罩（6）是一个由金属材料制成的密闭容器。

6.根据权利要求5所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述真空罩（6）两端的内壁设置有端板（16），所述力矩管（5）则连接在端板（16）上，一级冷头（11）和二级冷头（12）均穿过端板（16）位于真空罩（6）内部。

7.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述防辐射屏（7）采用高热导性材料制成。

8.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述支撑结构（10）由低热导率的材料制成。

9.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述导冷带（9）的两段设置有安装孔，通过螺栓连接磁体骨架（14）、制冷机冷头（4）；所述导冷带（9）采用导热性能良好的材料。

10.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述力矩管（5）采用环氧玻璃钢制成。

11.根据权利要求1所述的超导电机制冷系统，其特征在于：所述密封装置（3）设计为旋转密封装置，通过旋转密封装置将制冷机冷头（4）和压缩机（1）进行连接；所述旋转密封装置包括转动端（20）和静止端（18），转动端（20）嵌于静止端（18）的凹槽中，转动端（20）的外壁和静止端（18）的槽壁之间设置有动密封的密封结构（19）；所述静止端（18）设置有连接制冷机冷头的出气管（21）和连接制冷机冷头的进气管（22）；所述转动端（20）设置有连接压缩机的进气管（17）和连接压缩机的出气管（23）。

12.根据权利要求1-11任意一项所述的超导电机制冷系统，其特征在于工作过程如下：压缩机（1）采用氦气压缩机，用于产生常温高压氦气；氦气压缩机连接到旋转密封装置的静止端（18）的进气口，高压氦气通过旋转密封装置后由转动端（20）的出气口送出，并通往旋转的制冷机头；制冷机冷头（4）利用高压氦气进行制冷工作，并产冷量使一级冷头（11）和二级冷头（12）的温度下降；返回的氦气又进入旋转密封装置的转动端（20）进气口，并从旋转密封装置的静止端（18）出气口经连接管路回到氦气压缩机循环压缩；制冷机一级冷头（11）与防辐射屏（7）连接，并将防辐射屏（7）冷却到相对低的温度，另一方面，还用于冷却超导电流引线；制冷机的二级冷头（12）通过N根导冷带（9），与磁体骨架（14）连接，并冷却磁体骨架（14）；超导磁体（8）紧贴于磁体骨架（14）的凹槽内，并同磁体骨架（14）一同得到冷却。