[发明专利]基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置及方法，包括：超导磁体回路、耦合释能回路；所述超导磁体回路包括：超导磁体；所述耦合释能回路包括：金属耦合层；所述金属耦合层紧靠所述超导磁体。本发明基于磁路耦合的原理，通过设计金属耦合层形式的超导磁体冷屏或者支撑骨架，实现了不影响超导磁体正常工作状态并能在失超或者对磁体进行主动去磁时有效释放超导磁体部分能量的作用，可有效减少超导磁体在失超或者主动去磁情况下的热量耗散、减小电动力、降低磁体损坏的风险。此方法投入成本小，可靠性高，可应用于实际工程中，为超导磁体的安全运行起到保护作用。

技术领域

本发明涉及导磁体主动释能装置，具体地，涉及一种基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置及方法，尤其是一种在超导磁体失超或主动去磁情况下的能量释放途径和失超保护方法。

背景技术

近年来，随着高温超导材料的高速发展与产业化，为以YBCO涂层导体为主的第二代高温超导带材，相比于传统的低温超导材料，可在强外场以及高工作温度下承载更高的电流，同时其具有较高的临界温度Tc，可工作在液氮环境(77K)甚至更高的温度下，大大降低了对低温恒温器等相关冷却系统的制冷成本，加之其在液氦温区内不可逆场大于100T，远远突破了低温超导的极限。因此，以第二代高温超导带材构建的高温超导磁体，具有载流能力强、能量损耗低、经济成本低、可构建稳定强磁场的优点。以高温超导磁体为主体研发的超导变压器、超导限流器、超导直流感应加热器、超导直流电机、超导移动式医疗磁体等，在现代电力系统、航空航天、医用核磁共振等领域中都具有极高的应用价值与应用潜力。高温超导磁体具备极大的电流承载能力的同时，也往往面临着严重的失超问题。尤其对于第二代高温超导带材绕制的高温超导线圈，由于其常为多匝且紧凑的结构，一旦由于某些人为或者外界的因素，导致其部分带材处于临界温度以上，该部分超导带材就会从超导态变为常态，电阻迅速增大，若线圈内存在大电流，则会产生大量焦耳热，继而温度上升，使得失超范围进一步扩大甚至过热烧毁超导磁体。超导磁体的失超保护就是采用一定的手段或工具快速检测到失超状态，在对磁体本身不造成永久损坏的情况下，将磁体内部的能量释放。本发明从脉冲变压器的原理出发，提出了一种基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置，通过设置外部金属耦合层，在失超或者主动去磁的情况下，为超导磁体下提供能量释放回路，降低超导磁体自身因磁能释放产生的温升和电动力，起到保护超导磁体的作用。

专利文献CN106558869B公开了一种用于超导磁体系统的失超保护电路，超导磁体系统包含若干个超导线圈单元，且若干个超导线圈单元串联连接，失超保护电路与至少一个超导线圈单元并联连接，包括串联连接的数个加热器和多阶支路，加热器与超导线圈单元热耦合，多阶支路包括第一阶支路、第二阶支路，第一支路、第二支路的阻抗不同；加热器可连接第一阶支路和/或第二阶支路，且第一阶支路、第二阶支路被配置为并联状态并与加热器电气连接，或者第一阶支路和第二阶支路中仅有一条支路与加热器电气连接。本申请的多阶支路可组成接力式保护电路，提高失超传播的稳定性和有效性。该专利并不能实现无外接失超保护电路存在亦能达到失超保护回路的作用，在提高失超传播的可行性、稳定性和有效性方面仍有待完善之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置及方法。

根据本发明提供的一种基于磁路耦合的非接触式超导磁体主动释能装置，包括：超导磁体回路、耦合释能回路；所述超导磁体回路包括：超导磁体；所述耦合释能回路包括：金属耦合层；所述金属耦合层紧靠所述超导磁体。

优选地，还包括：外筒；金属耦合层制成冷屏或者支撑骨架；所述冷屏设置于外筒与超导磁体之间。

优选地，还包括：制冷机；制冷机包括：一级冷头、二级冷头；冷屏与制冷机的一级冷头相连，超导磁体与制冷机的二级冷头相连；所述冷屏包括以下任一种或者任多种结构：-内侧冷屏结构；-外侧冷屏结构；所述内侧冷屏结构设置于超导磁体内侧；所述外侧冷屏结构设置于超导磁体外侧。