[发明专利]一种高温超导磁体

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导技术领域，特别是涉及一种高温超导磁体。

背景技术

超导的发现是人类科学史上的重大发现之一。超导技术特别是高温超导技术的发展，其意义可以与电的发明相媲美。如今，随着高温超导技术的不断发展和成熟，高温超导技术的应用领域不断扩展。高温超导技术的常见应用就是高温超导磁体。与常规磁体相比，高温超导磁体具有体积小、重量轻、功耗小、磁场强度高以及稳定度高等优点，被大量用于通讯、医疗、高能物理以及电力等领域。由于与常规磁场相比，高温超导磁体往往能在大空间获得比常规磁体高很多的磁场强度，因此，在各种需要使用高强度的磁场的领域，高温超导磁体得到了广泛应用。例如，在医疗领域，很多大型医疗设备通常利用高温超导磁体产生的高强度磁场来检测和治疗人类的各种复杂疾病。

目前，在很多大型医疗设备内通常使用带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体，带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体能在室温孔区域内为人们提供高强度的磁场。现有的带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体主要包括高温超导绕组、支撑高温超导绕组的支撑筒体、以及承载支撑筒体和高温超导绕组的杜瓦等。

在现有的带室温孔的常规圆柱形高温超导磁体中，采用尺寸相同、匝数相同的多个高温超导线圈模块来制作高温超导磁体的绕组。这样结构的高温超导绕组在室温孔区域内产生的磁场均匀度不够。在高温超导磁体中心的室温孔区域，室温孔中间部位的磁场强度高于室温孔两端的磁场强度，室温孔空间的磁场分布呈现中间大、两端小的特征。然而，在医疗领域，大型医疗设备除了需要高强度的磁场之外，对磁场的均匀度也要求很高，因为磁场的高均匀度是这些医疗设备工作的理论基础，是评价这些医疗设备的重要技术参数。带有室温孔的常规圆柱形高温超导磁体本身产生的磁场均匀度不够，显然不能满足使用需要。

发明内容

本发明实施例中提供了一种高温超导磁体，能在室温孔的一定区域内产生高强度、高均匀度的磁场，结构紧凑，安装和运行成本低。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种高温超导磁体，包括支撑筒体、杜瓦和高温超导绕组，杜瓦包括外筒和内筒，外筒的上端部与内筒的上端部密封连接，外筒的内表面与内筒的外表面之间设有真空空间，杜瓦的中心位置设置有室温孔；支撑筒体嵌套于内筒之内；高温超导绕组安装于支撑筒体的外表面；高温超导绕组包括由高温超导带材绕制的高温超导线圈，从高温超导绕组的两端端部到中心腰部，高温超导线圈的匝数依次递减。

根据本发明的一个实施例，高温超导绕组包括多个高温超导双饼线圈，所述多个高温超导双饼线圈的内径相等，所述多个高温超导双饼线圈的匝数从高温超导绕组的两端端部到中心腰部依次递减。

根据本发明的一个实施例，所述多个高温超导双饼线圈串联并由同一路电源供电。

根据本发明的一个实施例，高温超导磁体还包括冷屏，冷屏悬置于真空空间中，真空空间的内表面镀有低辐射系数的防辐射层，防辐射层在水平方向和垂直方向上被多个绝缘隔断件分隔开，所述多个绝缘隔断件为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构，所述冷屏为高导热金属结构。

根据本发明的一个实施例，冷屏的外表面环绕有螺旋冷却管，螺旋冷却管焊接在冷屏的外表面，螺旋冷却管为高导热金属结构。

根据本发明的一个实施例，螺旋冷却管具有进口管和出口管，进口管伸出真空空间，进口管的进口位于内筒内；出口管伸出真空空间，出口管的出口位于杜瓦的外部；进口管和出口管与真空空间的交接处均密封连接。

根据本发明的一个实施例，冷屏在水平方向和竖直方向上包括多个子冷屏，所述多个子冷屏之间通过绝缘间隔件连接；螺旋冷却管包括多个子冷却管，所述多个子冷却管之间通过气密绝缘件连接，绝缘间隔件和气密绝缘件均为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构。

根据本发明的一个实施例，子冷屏和子冷却管的表面均镀有低辐射系数的防辐射层。

根据本发明的一个实施例，冷屏通过吊杆吊挂于真空空间中，吊杆包括上杆、下杆以及连接上杆与下杆的中间杆，上杆与真空空间的顶部内壁固定连接，下杆与冷屏固定连接，上杆和下杆均为高导热金属结构，中间杆为无磁、绝缘、耐低温和低导热系数的复合结构。

根据本发明的一个实施例，支撑筒体包括上法兰、下法兰和圆筒，圆筒的上下两端分别设置有台阶，上法兰和下法兰分别通过台阶限位在圆筒的上端和下端，上法兰和下法兰上、垂直于圆筒轴向方向上均匀开设有多个流通槽。