[发明专利]一种永磁式超导磁体无线充能电源

说明书

技术领域

本发明涉及超导磁体充能电源技术领域，具体涉及一种永磁式超导磁体无线充能电源。

背景技术

第二代高温超导带材绕制的高温超导磁体由于自身的材料特性，难以像低温超导磁体一样运行在持续电流模式。这主要是由两个因素决定的：第一，在较高运行温度下(如液氮沸点77K)，磁通蠕动现象导致明显的电流衰减，这是由超导电性E-J关系中的n值较小导致的；第二，制作零电阻的高温超导直流开关具有较大的难度，这是因为第二代高温超导带材是涂层材料，YBaCuO超导层厚度极薄(通常为1.0μm)且封装在保护层中，焊接电阻难以避免，导致超导电流在焊接处发热并衰减。

目前，高温超导磁体已经进入应用阶段。高温超导磁体在直流磁场下的应用包括强磁场应用、磁共振磁体、超导磁储能、超导电机转子励磁线圈等。因为难以运行在持续电流模式下，目前较为普遍的充磁方案是直接采用直流电源为磁体长时间供电。这种方案的问题在于：第一，超导磁体直流电源设备昂贵，且长时间运行产生磨损和大量能耗；第二，普通铜导体制成的电流引线从室温进入低温环境，导入大量热量并且因自身电阻发热，为制冷系统带来较大负担。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种永磁式超导磁体无线充能电源，该设备解决了高温超导闭合线圈在持续电流模式下运行的难题，实现对高温超导闭合线圈的充磁并实时补充由磁通蠕动和焊接电阻导致的闭合回路电流衰减；该设备免除了对昂贵超导磁体直流电流源的依赖并降低了电源能耗，同时免除了直流电流引线并降低制冷系统的负担。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种永磁式超导磁体无线充能电源，包括：永磁体、驱使永磁体绕旋转轴做圆周运动的动力机构、能够被永磁体的磁场切割的超导定子和与超导定子形成超导闭合回路的超导线圈，所述超导定子和超导线圈都处在超导态。

优选地，所述永磁体为若干个，所述永磁体绕旋转轴沿圆周方向分布；当所述动力机构驱使所述永磁体绕所述旋转轴做圆周运动时，各永磁体的磁场依次切割所述超导定子。

优选地，所述动力机构包括固定件、传动件和动力装置，所述固定件用于固定所述永磁体，所述动力装置用于提供永磁体绕旋转轴做圆周运动的动力，所述传动件连接于所述固定件和所述动力装置之间。

优选地，所述固定件为圆柱结构，所述永磁体设置在所述圆柱结构的侧壁上，所述传动件的一端与所述动力装置连接，另一端与所述圆柱结构的端面连接。

优选地，所述超导定子为超导带材或者超导薄膜。

优选地，所述超导定子与超导线圈通过焊接连接或者超导开关连接的方式形成所述超导闭合回路。

优选地，所述超导定子与所述超导线圈通过焊接连接方式形成的所述超导闭合回路中焊接有电阻。

优选地，所述超导定子与所述超导线圈维持在低于所述超导定子和超导线圈的超导体临界温度的环境中，以保持其超导态。

优选地，所述超导定子和所述超导线圈设置在低温杜瓦容器内部，所述永磁体和所述动力机构设置在所述低温杜瓦容器内部或者所述低温杜瓦容器外部。

优选地，所述低温杜瓦容器的壳体由外向内依次包括杜瓦室温外壳、真空绝热层和杜瓦低温内壳，所述低温杜瓦容器内部设置有制冷装置，所述永磁体的磁场能够穿过所述低温杜瓦容器的壳体，且当所述永磁体绕旋转轴做圆周运动时，所述永磁体的磁场能够切割所述超导定子。

本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本申请提供的永磁式超导磁体无线充能电源，包括：永磁体、驱使永磁体绕旋转轴做圆周运动的动力机构、能够被永磁体的磁场切割的超导定子和与超导定子形成超导闭合回路的超导线圈，超导定子和超导线圈都处在超导态。本申请基于一种新型的磁通动力学充磁原理，能够对超导磁体实现无接触式充能，帮助超导磁体运行在“持续电流模式”之下，该装置大幅降低超导磁体电源成本和运行能耗，同时免除了电流引线并降低制冷系统的负担。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的应用结构示意图；

图中标记为：1-永磁体，2-动力机构，21-圆盘，22-传动轴，23-小型电机，3-超导定子，4-超导线圈，5-低温杜瓦容器，51-杜瓦室温外壳，52-真空绝热层，53-杜瓦低温内壳，54-制冷装置。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种永磁式超导磁体无线充能电源，包括：