超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其包括線圈支撐結(jié)構(gòu)、若干通過該線圈支撐結(jié)構(gòu)支撐固定的超導(dǎo)線圈及若干內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)。每一導(dǎo)電環(huán)自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)，該若干導(dǎo)電環(huán)與該若干超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置。
【專利說明】超導(dǎo)磁體系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，特別涉及一種具有失超保護(hù)架構(gòu)的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超導(dǎo)技術(shù)和超導(dǎo)材料的蓬勃發(fā)展，超導(dǎo)磁體有著廣闊的應(yīng)用前景。由于超導(dǎo)磁體體積小、電流密度高、能耗低、磁場(chǎng)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)科學(xué)研究、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域越來越多的被應(yīng)用。例如，在磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging, MRI)系統(tǒng)中,超導(dǎo)磁體就被應(yīng)用來產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場(chǎng)。
[0003]當(dāng)工作中的超導(dǎo)磁體由超導(dǎo)狀態(tài)回復(fù)到電阻狀態(tài)時(shí)，稱之為失超(Quench)。這可能是由于溫度、外界磁場(chǎng)的強(qiáng)度或承載電流的密度等某個(gè)參數(shù)超出其臨界值而引起的。超導(dǎo)磁體失超的部分將不再是超導(dǎo)的，而是進(jìn)入電阻狀態(tài)，任何流經(jīng)該電阻部分的電流都會(huì)導(dǎo)致局部焦耳發(fā)熱，由于超導(dǎo)磁體存儲(chǔ)了大量的能量，此時(shí)該失超的部分會(huì)快速的變熱，從而可能會(huì)燒壞該失超的部分，例如熔化該失超的部分上的超導(dǎo)線。
[0004]因此，需要提供一些保護(hù)措施來避免失超現(xiàn)象導(dǎo)致超導(dǎo)磁體損壞的情況發(fā)生，已知可以通過擴(kuò)展失超過程來避免有害的熱量集中，這就需要恰當(dāng)?shù)乜刂剖С^程，也稱為對(duì)超導(dǎo)磁體進(jìn)行失超保護(hù)。該失超保護(hù)的作用主要是在超導(dǎo)磁體發(fā)生失超時(shí)，將超導(dǎo)線圈的熱點(diǎn)溫度控制在安全范圍內(nèi)?？刂茻狳c(diǎn)溫度的實(shí)質(zhì)就是控制儲(chǔ)能在熱點(diǎn)的沉積，通過擴(kuò)展失超過程來避免有害的熱量集中，以便在盡可能多的可用超導(dǎo)磁體上耗散所產(chǎn)生的熱量，這將導(dǎo)致基本上涉及整個(gè)超導(dǎo)磁體的失超，這就意味著任一部分都不應(yīng)達(dá)到危險(xiǎn)的溫度。
[0005]一般是為每個(gè)超導(dǎo)線圈配備發(fā)熱器，該發(fā)熱器與線圈有緊密地?zé)峤佑|，通過啟動(dòng)發(fā)熱器來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的失超。但是，使用發(fā)熱器實(shí)現(xiàn)整個(gè)超導(dǎo)磁體的失超有時(shí)不穩(wěn)定或者失超速度仍不夠快，這往往取決于發(fā)熱器本身的品質(zhì)和控制發(fā)熱器電路的反應(yīng)時(shí)間等因素決定，例如品質(zhì)不夠好的發(fā)熱器可能會(huì)延長(zhǎng)整體失超的時(shí)間，使失超不夠及時(shí)。
[0006]所以，需要提供一種新的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]現(xiàn)在歸納本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面以便于本發(fā)明的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明的擴(kuò)展性縱覽，且并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細(xì)的描述之前用簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括:
[0009]線圈支撐結(jié)構(gòu)；
[0010]若干通過該線圈支撐結(jié)構(gòu)支撐固定的超導(dǎo)線圈；及
[0011]若干內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)，每一導(dǎo)電環(huán)自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)，該若干導(dǎo)電環(huán)與該若干超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供另一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括:
[0013]真空容器；
[0014]同中心嵌套在該真空容器內(nèi)的熱屏蔽罩；
[0015]同中心嵌套在該熱屏蔽罩內(nèi)的冷卻腔；
[0016]同中心嵌套在該冷卻腔內(nèi)的線圈支撐結(jié)構(gòu)；
[0017]若干通過該線圈支撐結(jié)構(gòu)支撐固定的超導(dǎo)線圈；及
[0018]若干內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)，每一導(dǎo)電環(huán)自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)，該若干導(dǎo)電環(huán)與該若干超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置。
[0019]本發(fā)明的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，通過在該若干超導(dǎo)線圈的支撐結(jié)構(gòu)中內(nèi)嵌入具有電磁耦合且具有熱傳導(dǎo)設(shè)置的導(dǎo)電環(huán)，可在該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)失超時(shí)，使該若干導(dǎo)電環(huán)產(chǎn)生渦流電流，而這些渦流電流可以將失超的超導(dǎo)線圈的內(nèi)部電流進(jìn)行部分分流并且分擔(dān)對(duì)應(yīng)超導(dǎo)線圈在初始熱點(diǎn)狀態(tài)下所產(chǎn)生的部分焦?fàn)枱?，以降低超?dǎo)線圈的熱點(diǎn)溫度及負(fù)載壓力。同時(shí)，由于該若干導(dǎo)電環(huán)與支撐結(jié)構(gòu)具有熱傳導(dǎo)設(shè)置并可傳導(dǎo)至超導(dǎo)線圈，故在該若干導(dǎo)電環(huán)產(chǎn)生渦流電流而使其自身發(fā)熱的同時(shí)，可將自身產(chǎn)生的熱量又傳遞給了超導(dǎo)線圈，如此加速了超導(dǎo)線圈的整體失超過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第一實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0022]圖2為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中電路的一種實(shí)施方式方式的示意圖。
[0023]圖3為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)沿X-X線的局部切面示意圖。
[0024]圖4為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中一個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第一較佳實(shí)施方式的不意圖。
[0025]圖5為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中一個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第二較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0026]圖6為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中一個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第三較佳實(shí)施方式的不意圖。
[0027]圖7為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第二實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0028]圖8為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第三實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0029]圖9為圖8超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中導(dǎo)電繞組的第一較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0030]圖10為圖8超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中導(dǎo)電繞組的第二較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0031]圖11為圖8超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中導(dǎo)電繞組的第三較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0032]圖12為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第四實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0033]圖13為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第五實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0034]圖14為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第六實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
[0035]圖15為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)第七實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，需要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的描述，本說明書不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，為了滿足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí)施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作出的努力可能是復(fù)雜并且冗長(zhǎng)的，然而對(duì)于與本發(fā)明公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本公開揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本公開的內(nèi)容不充分。
[0037]除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！耙粋€(gè)”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。
[0038]請(qǐng)參考圖1，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10的第一實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。該第一實(shí)施方式中，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10包括一個(gè)圓環(huán)狀的真空容器12、一個(gè)同中心嵌套在該真空容器12內(nèi)的圓環(huán)狀的熱屏蔽罩14及一個(gè)同中心嵌套在該熱屏蔽罩14內(nèi)的圓環(huán)狀的冷卻腔16及一個(gè)同中心嵌套在該冷卻腔16內(nèi)的圓筒形的金屬支撐架19。該真空容器12的中心形成了一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域11。作為一個(gè)例子，在圖1的實(shí)施方式中，該金屬支撐架19直接安裝在該冷卻腔16的底部，在其他實(shí)施方式中，該金屬支撐架19與該冷卻腔16的底部之間也可設(shè)有一定的縫隙。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10還包括若干超導(dǎo)線圈18，例如六個(gè)超導(dǎo)線圈，且該若干超導(dǎo)線圈18纏繞或安裝在該金屬支撐架19的外表面上，在其他實(shí)施方式中，該超導(dǎo)線圈18也可安裝在該金屬支撐架19的內(nèi)表面上。在該實(shí)施方式中，該金屬支撐架19至少作為線圈支撐結(jié)構(gòu)來將該超導(dǎo)線圈18穩(wěn)固地支撐在該冷卻腔16內(nèi)部，例如結(jié)合環(huán)氧樹脂等材料支撐固定該超導(dǎo)線圈18，該金屬支撐架19除了支撐功能以外的其他功能將在后面的段落中詳細(xì)說明。
[0039]作為一個(gè)例子，在圖1所示的實(shí)施方式中，該真空容器12還包括一個(gè)冷卻器(refrigerator) 122,該冷卻器122連通至該熱屏蔽罩14及該冷卻腔16,以冷卻該超導(dǎo)線圈
18。例如，該冷卻腔16大致被冷卻至4.2開爾文，該熱屏蔽罩14大致被冷卻至40-50開爾文。該真空容器12還包括一個(gè)端口介面123，用于提供該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10內(nèi)部與外部之間的通信，例如包括多個(gè)電源引線(Powerleads) 124以實(shí)現(xiàn)外部電源與超導(dǎo)線圈18及內(nèi)部電路之間的電氣連接。
[0040]需要說明的是，圖1所示的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10僅僅示意出了與本發(fā)明相關(guān)的部分元件，實(shí)際的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10可能還包括其他元件，例如用于冷卻該冷卻腔16的冷卻裝置(如冷卻管)、用于儲(chǔ)存冷卻液的容器、加熱器及其他的輔助電路等等，這里為了方便理解及說明，故未將這些元件示意在圖中，其他的附圖同樣也省去了一些元件，后續(xù)不再贅述。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10可以應(yīng)用于任何需要適合使用超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)中，例如可應(yīng)用于磁共振成像、磁選機(jī)、粒子加速器等系統(tǒng)中，來提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)(如在磁場(chǎng)區(qū)域11中形成)。其他實(shí)施方式中，可不使用該冷卻腔16的冷卻方式給超導(dǎo)線圈18進(jìn)行制冷，而使用其他類型的制冷方式對(duì)該超導(dǎo)線圈18進(jìn)行制冷,例如使用熱虹吸冷卻管(thermosiphon coolingpipe)來直接給超導(dǎo)線圈18進(jìn)行制冷。
[0041]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，示意出了該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10的一種電路示意圖。該若干個(gè)超導(dǎo)線圈18串聯(lián)連接，兩個(gè)電流注入導(dǎo)線125(引自圖1的電源線124)分別連接至該超導(dǎo)線圈18形成的串聯(lián)電路的兩個(gè)端點(diǎn)A及B。一個(gè)主超導(dǎo)開關(guān)17連接在該兩個(gè)端點(diǎn)A及B之間。若干串聯(lián)的加熱器15(未在圖1中示出)串聯(lián)后分別與該超導(dǎo)線圈18并聯(lián)，且分別與該若干超導(dǎo)線圈18實(shí)現(xiàn)熱接觸，以用于當(dāng)該若干超導(dǎo)線圈18中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生失超時(shí)，同時(shí)給所有超導(dǎo)線圈18加熱，以實(shí)現(xiàn)全部超導(dǎo)線圈18同時(shí)失超，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)失超保護(hù)，上述電路原理為現(xiàn)有失超電路原理，這里不再具體說明，若僅僅通過該若干加熱器15進(jìn)行失超保護(hù)，有時(shí)失超保護(hù)可能會(huì)不及時(shí)，不能達(dá)到較好的失超保護(hù)效果。
[0042]在圖1的實(shí)施方式中，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10進(jìn)一步包括若干具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)192，且該若干導(dǎo)電環(huán)192內(nèi)嵌在該金屬支撐架19內(nèi)部并對(duì)應(yīng)該若干超導(dǎo)線圈18。在圖1的實(shí)施方式中，每一個(gè)超導(dǎo)線圈18均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)內(nèi)嵌在金屬支撐架19的導(dǎo)電環(huán)192，而在其他實(shí)施方式中，也可僅在個(gè)別易發(fā)生失超的超導(dǎo)線圈18對(duì)應(yīng)金屬支撐架19的部分內(nèi)嵌入導(dǎo)電環(huán)192,例如最外側(cè)的兩個(gè)超導(dǎo)線圈18對(duì)應(yīng)金屬支撐架19的部分內(nèi)嵌入導(dǎo)電環(huán)192。參考圖3，為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10沿X-X線的局部切面示意圖。參考圖4，為圖1超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10中一個(gè)導(dǎo)電環(huán)192的第一較佳實(shí)施方式的示意圖。每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)192為圓筒形結(jié)構(gòu)，其自身在圓周方向上形成了閉合回路，即為自身短路結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)與該導(dǎo)電環(huán)192相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)通量發(fā)生變化時(shí),該導(dǎo)電環(huán)192自身將產(chǎn)生潤(rùn)流電流(eddy current)。
[0043]在非限定的實(shí)施方式中，該金屬支撐架19的材料為鋁或鋁合金，該導(dǎo)電環(huán)192的材料為銅。由于鋁或鋁合金的金屬支撐架19與銅的導(dǎo)電環(huán)192之間具有不同的熱膨脹系數(shù)，即鋁的熱膨脹系數(shù)大于銅的熱膨脹系數(shù)，因此在該導(dǎo)電環(huán)192上會(huì)產(chǎn)生熱壓力，并且在超導(dǎo)磁體失超過程中由于感應(yīng)了渦流電流及處于強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，還會(huì)在該導(dǎo)電環(huán)192上產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)力。因?yàn)樵搶?dǎo)電環(huán)192設(shè)計(jì)成被嵌入在該金屬支撐架19的內(nèi)部，故該金屬支撐架19則具有一個(gè)很穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)來支撐固定該導(dǎo)電環(huán)192并且適應(yīng)于所有的工作狀態(tài)(例如組裝、降溫、勵(lì)磁、以及潛在的失超過程)，此金屬支撐架19內(nèi)嵌該導(dǎo)電環(huán)192的結(jié)構(gòu)可提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并且由于不需要其他的裝置來支撐導(dǎo)電環(huán)192，故還可節(jié)省成本。在非限定實(shí)施方式中，該導(dǎo)電環(huán)192 (及后面段落描述的導(dǎo)電線圈194)是通過澆鑄的方式內(nèi)嵌在該金屬支撐架19內(nèi)的，例如通過重力澆鑄或低壓澆鑄等方式，其他實(shí)施方式中也可通過其他的制造工藝來實(shí)現(xiàn)將導(dǎo)電環(huán)192內(nèi)嵌入該金屬支撐架19內(nèi)。另外，在其他的實(shí)施方式中，該金屬支撐架19也可選用其他金屬材料，該導(dǎo)電環(huán)192也可選用其他電性高傳導(dǎo)材料。
[0044]在該金屬支撐架19內(nèi)嵌入該導(dǎo)電環(huán)192后，當(dāng)該若干超導(dǎo)線圈18中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生失超時(shí)，由于該若干導(dǎo)電環(huán)192與對(duì)應(yīng)超導(dǎo)線圈18具有電磁耦合，則與該若干導(dǎo)電環(huán)192相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)通量將隨之變化。一方面，根據(jù)上述可知，該若干加熱器15同時(shí)給所有超導(dǎo)線圈18加熱，以實(shí)現(xiàn)全部超導(dǎo)線圈18同時(shí)失超。另一方面，由于與該若干導(dǎo)電環(huán)192相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)通量隨之變化，則該若干導(dǎo)電環(huán)192自身將產(chǎn)生潤(rùn)流電流(eddy current),而這些渦流電流可以將失超的超導(dǎo)線圈18的內(nèi)部電流進(jìn)行部分分流并且分擔(dān)對(duì)應(yīng)超導(dǎo)線圈18在初始熱點(diǎn)(hot spot)狀態(tài)下所產(chǎn)生的部分焦?fàn)枱?，以降低超?dǎo)線圈18的熱點(diǎn)溫度及負(fù)載壓力。同時(shí)，在一些實(shí)施方式中，由于該金屬支撐架19與超導(dǎo)線圈18之間具有良好的緊密熱接觸，故在該若干導(dǎo)電環(huán)192產(chǎn)生渦流電流而使其自身發(fā)熱的同時(shí)，將自身產(chǎn)生的熱量又通過該金屬支撐架19再傳遞給對(duì)應(yīng)的超導(dǎo)線圈18上，如此則加速了所有超導(dǎo)線圈18的失超過程。
[0045]由此可知，由于在該金屬支撐架19內(nèi)嵌入了該若干導(dǎo)電環(huán)192，可有效降低該超導(dǎo)線圈18在失超時(shí)的熱點(diǎn)溫度及負(fù)載壓力，同時(shí)還加速了超導(dǎo)系統(tǒng)整體的失超過程。除此之外，該金屬支撐架19結(jié)合內(nèi)嵌的導(dǎo)電環(huán)192是通過物理方式的配置實(shí)現(xiàn)的失超保護(hù)，而并非通過電路連接方式實(shí)現(xiàn)的失超保護(hù)。因此該金屬支撐架19結(jié)合內(nèi)嵌的導(dǎo)電環(huán)192的失超保護(hù)方式更穩(wěn)定，因?yàn)槲锢砼渲梅绞礁€(wěn)定。而如加熱器15等電路連接方式有時(shí)就不穩(wěn)定，其可能受到電路控制及加熱器自身的不穩(wěn)定等因素影響。在某些失超影響不是很嚴(yán)重的情況下，也可以僅僅使用該金屬支撐架19結(jié)合內(nèi)嵌的導(dǎo)電環(huán)192來達(dá)到失超保護(hù)的目的，而不需結(jié)合加熱器15來實(shí)現(xiàn)，如此，可大大節(jié)約成本。當(dāng)然，在失超影響嚴(yán)重的情況下，可使用兩者結(jié)合的方式來提高失超保護(hù)的性能和穩(wěn)定度。
[0046]在其他實(shí)施方式中，該導(dǎo)電環(huán)192在金屬支撐架19中設(shè)置的數(shù)量、位置、形狀均可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，不局限于上述的實(shí)施方式。例如，圖5示意了該導(dǎo)電環(huán)192的另一個(gè)實(shí)施方式，與圖4的實(shí)施方式相比，該導(dǎo)電環(huán)192上進(jìn)一步開設(shè)了若干個(gè)開槽1922。圖6示意了該導(dǎo)電環(huán)192的另一個(gè)實(shí)施方式，與圖4的實(shí)施方式相比，該導(dǎo)電環(huán)192上進(jìn)一步開設(shè)了若干個(gè)開孔1924。上述開槽1922及開孔1924的設(shè)置至少可提高該導(dǎo)電環(huán)192與金屬支撐架19之間矩陣結(jié)構(gòu)結(jié)合的穩(wěn)定度。在其他實(shí)施方式中，該開槽1922及開孔1924也可以設(shè)置成其他形狀，如三角形或方形。
[0047]請(qǐng)參考圖7，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第二實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。與圖1的第一實(shí)施方式相比，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10中的金屬支撐架19僅內(nèi)嵌了一個(gè)完整的導(dǎo)電環(huán)192來代替之前若干個(gè)導(dǎo)電環(huán)192，如此可簡(jiǎn)化制造工藝。
[0048]請(qǐng)參考圖8，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第三實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。與圖1的第一實(shí)施方式相比，將該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10中的金屬支撐架19內(nèi)嵌的每一導(dǎo)電環(huán)192變換為若干個(gè)導(dǎo)電線圈194。請(qǐng)繼續(xù)參考圖9至圖11，分別示意出了該若干導(dǎo)電線圈194三個(gè)不同的結(jié)構(gòu)，其中圖9中為一個(gè)完整的螺旋狀的導(dǎo)電線圈194且導(dǎo)電線圈194的兩端1941及1943電性連接(如焊接)在一起；圖10中為若干個(gè)平行且獨(dú)立的導(dǎo)電線圈1942，且每一導(dǎo)電線圈1942自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)；圖11中為在圖10的基礎(chǔ)上在每?jī)蓚€(gè)相鄰的導(dǎo)電線圈1942之間設(shè)置有連接柱1944，以此來進(jìn)一步提高該導(dǎo)電線圈1942的穩(wěn)定度及簡(jiǎn)化內(nèi)嵌至金屬支撐架19內(nèi)的制造工藝過程，該連接柱1944可以為銅材料或其他材料制成。
[0049]請(qǐng)參考圖12，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第四實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。相較于圖1的第一實(shí)施方式，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10中的超導(dǎo)線圈18安裝在該金屬支撐架19的內(nèi)表面上。其他實(shí)施方式中，也可將一部分超導(dǎo)線圈18安裝在該金屬支撐架19的外表面上，而將另一部分超導(dǎo)線圈18安裝在該金屬支撐架19的內(nèi)表面上。
[0050]請(qǐng)參考圖13，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第五實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。相較于圖12的第四實(shí)施方式，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10的金屬支撐架19進(jìn)一步對(duì)應(yīng)該若干超導(dǎo)線圈18設(shè)置若干突出部195，并且該若干導(dǎo)電環(huán)192分別內(nèi)嵌在該若干突出部195內(nèi)設(shè)置，而非內(nèi)嵌在該金屬支撐架19的本體內(nèi)部，由此可提高該金屬支撐架19的剛度，進(jìn)而提高其支撐性能。
[0051]請(qǐng)參考圖14，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第六實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。相較于圖13的第五實(shí)施方式,該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10將上述若干突出部195脫離于金屬支撐架19的本體單獨(dú)制造然后再安裝至金屬支撐架19的本體上，由于該獨(dú)立的突出部195與金屬支撐架19的本體分別單獨(dú)成型后再在組裝一起，如此可簡(jiǎn)化制造工藝，如簡(jiǎn)化澆鑄過程。
[0052]請(qǐng)參考圖15，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10第七實(shí)施方式沿中心線的切面示意圖。相較于圖12的第四實(shí)施方式，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10的金屬支撐架19進(jìn)一步在若干兩相鄰的超導(dǎo)線圈18之間設(shè)置若干突出部195，并且增加若干導(dǎo)電環(huán)192分別內(nèi)嵌在該若干突出部195內(nèi)，由此可進(jìn)一步提聞失超保護(hù)能力。
[0053]雖然結(jié)合特定的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括: 線圈支撐結(jié)構(gòu)； 若干通過該線圈支撐結(jié)構(gòu)支撐固定的超導(dǎo)線圈；及 若干內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)，每一導(dǎo)電環(huán)自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)，該若干導(dǎo)電環(huán)與該若干超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該若干超導(dǎo)線圈與該線圈支撐結(jié)構(gòu)之間緊密熱接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該線圈支撐結(jié)構(gòu)由金屬材料制成。
4.如權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該金屬材料為鋁或鋁合金。
5.如權(quán)利要求1或4所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該導(dǎo)電環(huán)的材料為銅。
6.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該線圈支撐結(jié)構(gòu)為圓筒形結(jié)構(gòu)的支撐架。
7.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)的結(jié)構(gòu)均為圓筒形結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)上均開設(shè)若干開槽或開孔。
9.如權(quán)利要求7所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)包括一個(gè)完整的螺旋狀的導(dǎo)電線圈。
10.如權(quán)利要求7所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)包括若干個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)電線圈，且每一個(gè)導(dǎo)電線圈自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中每?jī)蓚€(gè)相鄰的導(dǎo)電線圈之間設(shè)置若干連接柱。
12.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該超導(dǎo)線圈安裝在該支撐架的外表面或內(nèi)表面上，或一部分超導(dǎo)線圈安裝在該支撐架的外表面上而另一部分超導(dǎo)線圈安裝在該支撐架的內(nèi)表面上。
13.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該支撐架進(jìn)一步凸設(shè)若干突出部，且該若干導(dǎo)電環(huán)分別內(nèi)嵌在該若干突出部?jī)?nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該若干突出部脫離于該支撐架的本體單獨(dú)安裝至該支撐架的本體上。
15.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該支撐架在若干兩相鄰的超導(dǎo)線圈之間進(jìn)一步設(shè)置若干突出部，且每一突出部?jī)?nèi)部嵌入一個(gè)與該超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置的導(dǎo)電環(huán)。
16.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該若干導(dǎo)電環(huán)整合為一個(gè)完整的導(dǎo)電環(huán)。
17.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該導(dǎo)電環(huán)通過澆鑄的方式內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)。
18.—種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于，該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括: 真空容器； 同中心嵌套在該真空容器內(nèi)的熱屏蔽罩； 同中心嵌套在該熱屏蔽罩內(nèi)的冷卻腔； 同中心嵌套在該冷卻腔內(nèi)的線圈支撐結(jié)構(gòu)； 若干通過該線圈支撐結(jié)構(gòu)支撐固定的超導(dǎo)線圈；及若干內(nèi)嵌在該線圈支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具有導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性的導(dǎo)電環(huán)，每一導(dǎo)電環(huán)自身在圓周方向上形成閉合回路的短路連接結(jié)構(gòu)，該若干導(dǎo)電環(huán)與該若干超導(dǎo)線圈具有電磁耦合設(shè)置。
19.如權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該若干超導(dǎo)線圈與該線圈支撐結(jié)構(gòu)之間緊密熱接觸。
20.如權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其中該線圈支撐結(jié)構(gòu)與該導(dǎo)電環(huán)均為圓筒形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01F6/00GK103700461SQ201210369776
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】武安波, 李廣洲, 林劍 申請(qǐng)人:通用電氣公司