[发明专利]超导磁体的无热传导电流引线励磁装置以及励磁电路

说明书

本发明公开了超导磁体的无热传导电流引线励磁装置，包括励磁服务塔以及置于其内的一对互感线圈，互感线圈包括连接超导磁体室温端的两根第一电流引线的初级线圈以及与初级线圈相邻但不接触的次级线圈；次级线圈依次连接整流电路、两根第二电流引线和超导磁体；每一个第一电流引线的直径小于第二电流引线的直径。该励磁电路包括依次连接的第一电流引线、互感线圈、整流电路、第二电流引线和超导磁体，互感线圈包括相互感应传导电流和电压的初级线圈和次级线圈，并且经过第一电流引线的电流小于经过第二电流引线的电流。本发明降低了电连接漏热功率及超导磁体对制冷功率需求，增加了磁体励磁的稳定性和液氦损耗,节约了能源和成本。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，特别是涉及电源励磁和维持方式是通过高电压小电流注入到磁体内部的，从而降低了电连接带来的漏热功率，降低了磁体的对制冷功率的需求的超导磁体的无热传导电流引线励磁装置以及励磁电路。

背景技术

超导磁体是在超导线圈里维持持续的电流来产生磁场的。目前的超导磁体按电流的维持方式可分为：闭环和开环两种工作方式。以闭环方式工作的磁体，在励磁电源加载电流（励磁过程）以后，关闭磁体里的超导开关，形成一个没有电阻的纯超导闭环电路，电流可以在包括磁场线圈在内的超导闭环电路里，长时间持续稳定地流动，从而维持一个非常稳定的磁场。另外有一部分磁体，由于某种原因或需要，不采用闭环工作方式。比如，高温超导材料制作的磁体，由于剩余的接头电阻，会有缓慢的磁场衰减，就是开环磁体的一个典型例子。以开环方式工作的磁体，需要一个稳定的电源来维持磁体的电流。磁体励磁是通过励磁引线将励磁电源和磁体相连的。由于磁体电流一般在几百安培（如200-1000安培），需要相当粗的铜线或铜棒才能安全连接并不至于产生太大的热量。但是铜也是热的良导体，这样的励磁电流引线会产生巨大的漏热。这个问题对开环磁体尤其突出，因为闭环磁体在完成励磁后就将电流引线拆除，而开环磁体的电流引线是长期连接以维持电流的。

在励磁的过程中插进磁体的电流引线由可以安全通过大电流的粗铜线或多股细铜线组成。铜不但是电的良导体，同时也是热的良导体。插入电流引线给低温系统引进了巨大的漏热热源。这个漏热功率是冷头制冷功率的几十倍，甚至更大，因此会产生很大的液氦蒸发损耗。所以励磁过程一般控制在较短的时间段。励磁完成后，励磁引线必须在短时间内拔出。这个流程对需要依赖电源长时间工作的磁体，显然不合适。需要和电源长时间连接的磁体需要更强的制冷系统来平衡电流引线的漏热。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种其电源励磁和维持方式是通过高电压小电流注入到磁体内部的，从而降低了电连接带来的漏热功率，降低了磁体的对制冷功率的需求的超导磁体。

本发明所采用的技术方案是：超导磁体的无热传导电流引线励磁装置，包括励磁服务塔以及置于其内的一对互感线圈，其中：

互感线圈，包括连接超导磁体室温端的两根第一电流引线的初级线圈，以及与初级线圈相邻但不接触的次级线圈；

次级线圈，依次连接整流电路、两根第二电流引线和超导磁体；

每一个第一电流引线的直径小于第二电流引线的直径。

优选地，所述励磁装置还包括贯穿地连接在超导磁体的低温杜瓦室温外壳与低温杜瓦液氦容器之间的励磁服务塔和互感隔热筒，其中：

互感隔热筒，具有冷屏传热盖和互感隔热筒;

冷屏传热盖，与低温杜瓦防辐射冷屏接触降温，同时将室温端的热源隔绝在低温杜瓦液氦容器外；

互感隔热筒，用于容纳互感线圈的次级线圈和整流电路。

优选地，整流电路和互感隔热筒之间还设有至少一块导热块。

优选地，冷屏传热盖，由导热材料制成，与低温杜瓦防辐射冷屏接触,将第二电流引线产生的热量传至冷屏,从而对第二电流引线降温，同时将室温端的热源隔绝在低温杜瓦液氦容器外。