[实用新型]一种环型超导磁体支撑装置

说明书

技术领域

本实用新型属于超导磁储能装置的超导双饼支撑装置，具体涉及一种环型超导磁体支撑装置。

背景技术

超导磁储能装置因具有调节电力系统尖峰负载，补偿电力系统低频功率，抑制电压突降，从而提高电力系统的稳定性等特性，成为现代电力系统中的重要储能方案。

超导磁储能装置的核心为超导磁体，超导磁体通常由多个超导双饼电气连接构成，如图1所示，超导双饼1-1为圆环形，自左而右顺序由左环氧树脂环1-1A、左线圈1-1B、中环氧树脂环1-1C、右线圈1-1D和右环氧树脂环1-1E构成，左线圈1-1B和右线圈1-1D的匝数相同、由超导带材绕制，绕行方向相反，左线圈1-1B和右线圈1-1D中间夹放中环氧树脂环1-1C，左线圈1-1B左侧和右线圈1-1D右侧分别贴放左环氧树脂环1-1A和右环氧树脂环1-1E。

在实际应用中，超导磁体会受到各种机械应力的作用，在加工时会受到预应力作用，在冷却的过程中会受到热应力(冷收缩应力)作用，在通电运行时会受到电磁力(洛伦兹力)作用。而超导磁体在投入运行时，更多受到电磁力的作用。在弱磁场领域，磁体电流与磁场作用所产生的电磁力较小，而在强磁场领域，由于磁体内的电流密度很大，磁体所产生的磁场又很强，因此，在磁体结构上将产生较大的电磁力，从而使组成超导磁体的超导双饼产生可观的应变，这对超导磁体来说是非常不利的，当应力超过一定值时会使超导双饼的临界电流密度退化，而大应变也可导致环氧树脂环破裂，使超导磁体不能稳定地工作，严重时甚至损毁整个磁体系统，造成较大的经济损失。日本超导和低温工程协会对世界超导磁体系统的研究调查表明，超导磁体运行电流不能达到其设计要求的大部分原因来源于机械损伤与破坏。因此，在进行超导磁体的设计时必须考虑磁体结构上所受到的电磁应力，采取必要措施确保超导磁体具有足够的机械强度。

随着超导磁体的大型化规模化，环型高温超导磁体将成为超导磁储能装置的主流选择，有效的环型超导磁体支撑装置，可以保证超导磁体能够正常运行，已成为超导磁储能装置发展和应用的关键。由于高温超导带材的价格昂贵，目前国内并未研制出环型高温超导磁体装置，国外也仅有少数几套，且大多停留在对超导磁体本身的设计和研究上，并未过多地考虑或提及超导磁体支撑装置，现有的环型超导磁体支撑装置因其结构简陋、且未充分地考虑支撑与导冷相结合的原则，严重影响和制约了环型高温超导磁体的发展。

发明内容

本实用新型提供一种环型超导磁体支撑装置，解决现有超导磁储能装置中环型高温超导磁体在运行时所受到的巨大的电磁力对磁体系统造成负面影响的问题，以提高机械稳定性和运行稳定性。

本实用新型所提供的一种环型超导磁体支撑装置，包括N个超导磁体夹持组件以及上端盖和下端盖，N≥3，其特征在于：

所述超导磁体夹持组件由内支撑环、外固定板、左盖板和右盖板组成，所述内支撑环为圆环形，工作状态下嵌于超导双饼的中心孔内；所述外固定板具有圆形通孔，其内径与所述超导双饼的外径相适应，工作状态下所述超导双饼嵌于所述外固定板的圆形通孔内；工作状态下所述左盖板和右盖板分别从左侧和右侧与所述外固定板连接，将所述超导双饼轴向固定于所述外固定板的圆形通孔中；

所述上、下端盖均为具有中心圆孔的圆盘，上端盖的下表面具有从中心圆孔辐射、且沿圆盘圆周均匀分布的N道凹槽，围绕上端盖中心圆孔具有沿圆周均匀分布的内连接孔，接近上端盖边缘具有沿圆周均匀分布的外连接孔；

所述下端盖的上表面具有从中心圆孔辐射、且沿圆盘圆周均匀分布的N道凹槽；围绕下端盖中心圆孔具有沿圆周均匀分布的内连接孔，接近下端盖边缘具有沿圆周均匀分布的外连接孔；所述上端盖的凹槽、内连接孔、外连接孔的垂直投影分别与所述下端盖的凹槽、内连接孔、外连接孔的垂直投影重合；

所述N个超导磁体夹持组件分别位于所述上、下端盖的内连接孔和外连接孔之间，并嵌入所述上端盖的凹槽和下端盖的凹槽之间，N个超导磁体夹持组件的上端面与所述上端盖通过螺钉固定连接，N个超导磁体夹持组件的下端面与所述下端盖通过螺钉固定连接；上、下端盖的各内连接孔和各外连接孔内分别穿有长螺杆，用于固定所述上、下端盖。

所述的环型超导磁体支撑装置，其特征在于：

所述外固定板、左盖板和右盖板均用不锈钢制成；

所述上、下端盖用黄铜制成；

所述内支撑环由环氧树脂或黄铜制成，当内支撑环由黄铜制作时，内支撑环具有割缝，以减小涡流损耗。

所述的环型超导磁体支撑装置，其特征在于：