[发明专利]一种提高超导闭合线圈励磁效率的装置

说明书

本发明公开了一种提高超导闭合线圈励磁效率的装置，属于超导闭合线圈励磁领域。装置包括一段与励磁超导线圈相连的超导带材，超导带材包括导电层，超导层和基底，导电层被配置为具有阻隔电流通过的图样结构。导电层为单层或多层。导电层的材料为铜和/或银。超导层的材料为REBCO。装置还包括缓冲层，缓冲层为介电材料，基本绝缘。图样结构包括几何形状，优选为槽。槽被配置为在导电层的平面内，槽的长度与基底的宽度相同或不及。槽被配置为在导电层的平面内，槽的深度与导电层的厚度相同或不及。装置通过外接电源或磁通泵对闭合超导线圈励磁。装置表面覆盖有绝缘或弱导电性能的材料。本发明所述装置以稳定高效的方式提高超导闭合线圈励磁效率。

技术领域

本发明涉及超导闭合线圈励磁领域，尤其涉及一种提高超导闭合线圈励磁效率的装置。

背景技术

超导闭合线圈励磁技术是超导磁体应用中的关键技术之一，应用于磁共振成像、核磁共振波谱仪、高速超导磁悬浮等领域。理想情况下，持续电流开关的正常态电阻应该是无穷大，但现实情况，持续电流开关分为开即正常态(或有阻态)或者关即无阻态，其中以通过温度控制实现有阻无阻最为普遍。正常态时电阻应该足够大，流过持续电流开关的电流不得大于线圈运行电流的10％。因为持续电流开关变为正常态的电阻和流过其的电流将会产生除了加热器以外的耗散能量。持续电流开关上的励磁损耗一般需要小于1W，任何情况下至多不能大于几瓦。这个要求对于低温超导(LTS)开关来说工艺相对成熟，例如：低温超导的超导开关可以使用一种特殊复合NbTi线和Cu-Ni合金基体来增加其电阻率等。类似二代高温超导材料(REBCO)等涂层导体由于其表面涂有微米级的银覆盖层和铜稳定层，如果直接使用原始带材做持续电流开关其导电性能相对太强，尤其在低温下。较为传统的方法是直接使用超导材料失超时本身的电阻，也可通过绕制有感或无感线圈用更长的材料长度来提高开关正常态时的电阻值，但是这样提高电阻的方法效果依旧不是很显著。

在现有技术中，论文1(“A REBCO Persistent-Current Switch(PCS):TestResults and Switch Heater Performance”，Philip C.Michael,et al.IEEETRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY,VOL.27,NO.4,JUNE 2017)中公开了一种超导电流开关，其技术方案单纯为增加物理长度来增加电流开关正常态时的电阻，实际装置中的开关长达10厘米。论文2(“Characteristics of a HTS Persistent CurrentSwitch System Considering the n-Value”，Yong Soo Yoon，et al.IEEE TRANSACTIONSON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY,VOL.16,NO.2,JUNE 2006)中公开了一种高温超导的超导电流开关，其技术方案将较长的带材组装为线圈形式，以便提高正常态电阻并减小体积。

传统由超导涂层导体构成的热控超导开关的制作方法是用一段超导材料或者将超导材料绕制成有感或无感线圈，用较长的材料长度来提高开关变为正常态时的电阻值，这样制作的由超导涂层导体构成的超导开关正常态电阻值有限并且线圈类型的超导开关形式占用空间较大且制作起来比较麻烦且浪费超导带材，甚至正常态时可能会形成热岛。用有感或无感线圈制作的超导开关由于其整体热容较大，因此开和关的速度相对比较慢。蓝宝石为基底的REBCO超导开关工艺较为复杂且和有些超导线圈连接处的接头较为难做。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种提高超导闭合线圈励磁效率的装置，以便以稳定高效的方式提高超导闭合线圈的励磁效率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何以一种简便稳定高效的方式提高超导闭合线圈励磁效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高超导闭合线圈励磁效率的装置，所述装置包括一段与励磁超导线圈相连的超导带材，所述超导带材包括导电层，超导层和基底，所述导电层被配置为具有阻隔电流通过的图样结构。