一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)的制作方法
【專利摘要】一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)，包括柔性熱連接器（1)和自動(dòng)伸縮器（2)。柔性熱連接器（1)由上、下圓端板（3，4)和多根軟銅線（5)組成。自動(dòng)伸縮器（2)由永磁塊（6)、高溫超導(dǎo)塊（7)及彈簧（8)組成。自動(dòng)伸縮器（2)置于柔性熱連接器（1)的內(nèi)部。柔性熱連接器（1)置于制冷機(jī)一冷頭級(jí)和二級(jí)冷頭之間，柔性熱連接器(1)下端固定在二級(jí)冷頭的引出銅板上。自動(dòng)伸縮器（2)隨著超導(dǎo)磁體的溫度的不同發(fā)生伸長(zhǎng)或收縮，并帶動(dòng)柔性熱連接器（1)同步伸長(zhǎng)或收縮，從而實(shí)現(xiàn)柔性熱連接器（1)的上端與制冷機(jī)一級(jí)冷頭的連接或斷開(kāi)。
【專利說(shuō)明】一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低溫工程用熱開(kāi)關(guān)，特別涉及一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用的低溫?zé)?開(kāi)關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代后期，由于小型制冷機(jī)技術(shù)的突破和高溫超導(dǎo)電流引線的出現(xiàn)，傳 導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸有取代液氦浸泡超導(dǎo)磁體之勢(shì)。與傳統(tǒng)的液氦浸泡超 導(dǎo)磁體系統(tǒng)比較，傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體不使用液氦來(lái)冷卻，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行方便和安全性 好等優(yōu)點(diǎn)。在傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中，制冷機(jī)的二級(jí)冷頭與超導(dǎo)磁體連接，由于制冷機(jī)二 級(jí)冷頭的功率很低，當(dāng)磁體質(zhì)量較大時(shí)，磁體的冷卻時(shí)間比較長(zhǎng)。而制冷機(jī)一級(jí)冷頭的效率 相對(duì)較高。為了充分利用一級(jí)冷頭的冷量，可用熱開(kāi)關(guān)將一級(jí)冷頭與磁體相連，縮短磁體的 冷卻時(shí)間。作為一級(jí)冷頭和磁體之間的熱連接和熱隔斷的熱開(kāi)關(guān)應(yīng)該具有高的傳熱效率和 高的可靠性。
[0003] 機(jī)械式熱開(kāi)關(guān)可靠性不高，并且需要較大的力來(lái)驅(qū)動(dòng)。磁電-阻熱開(kāi)關(guān)除了運(yùn)行 在極低溫度下外，其效率很低。熱管式熱開(kāi)關(guān)通常反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)。氣隙式熱開(kāi)關(guān)如專利 CN1991287公開(kāi)的熱開(kāi)關(guān)，利用氣液相變來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，導(dǎo)通能力強(qiáng)，開(kāi)關(guān)比大， 但熱開(kāi)關(guān)的薄壁外殼始終連接著制冷機(jī)的一級(jí)和二級(jí)，導(dǎo)致二級(jí)的冷量向一級(jí)傳遞，降低 了制冷機(jī)二級(jí)的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種新的傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用低溫?zé)?開(kāi)關(guān)。
[0005] 本發(fā)明的低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)由柔性熱連接器和自動(dòng)伸縮器組成。所述的柔性熱連接器由 上、下兩個(gè)圓端板和多根軟銅線組成。所述的上圓端板和下圓端板采用高純銅材料制作，并 且在上圓端板3的下表面和下圓端板4的上表面各加工有一個(gè)環(huán)形焊接槽。上圓端板與下 圓端板之間通過(guò)多根軟銅線連接，從而形成良好的熱連接。多根軟銅線的上端均勻排列并 插入到上圓端板的焊接槽內(nèi)，多根軟銅線的下端同樣均勻排列并插入到下圓端板的焊接槽 內(nèi)。上圓端板和下圓端板的焊接槽內(nèi)填有焊錫，將多根軟銅線的上端和下端分別與上圓端 板、下圓端板焊接，使多根軟銅線和上、下兩個(gè)圓端板固定成一個(gè)整體。所述的自動(dòng)伸縮器 由永磁塊、高溫超導(dǎo)塊及彈簧組成。其中永磁塊置于彈簧的上端，高溫超導(dǎo)塊置于彈簧的下 端。所述的自動(dòng)伸縮器置于柔性熱連接器內(nèi)部。自動(dòng)伸縮器中永磁塊的上端面與柔性熱連 接器上圓端板的下端面采用低溫膠粘接在一起，自動(dòng)伸縮器中高溫超導(dǎo)塊的下端面與柔性 熱連接器下圓端板的上端面采用低溫膠粘接在一起。
[0006] 所述的柔性熱連接器置于制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭之間，柔性熱連接器在伸直 狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度約大于制冷機(jī)一級(jí)冷頭與二級(jí)冷頭的間距。柔性熱連接器的下端通過(guò)下圓端 板上加工的一圈固定孔固定在二級(jí)冷頭的引出銅板上。柔性熱連接器的上端可按工作需要 與制冷機(jī)一級(jí)冷頭進(jìn)行連接或斷開(kāi)。所述的自動(dòng)伸縮器可隨其工作狀態(tài)伸縮，并帶動(dòng)低溫 熱開(kāi)關(guān)的柔性熱連接器同步伸縮。自動(dòng)伸縮器的伸長(zhǎng)和收縮取決于超導(dǎo)磁體的溫度。
[0007] 當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫度高于所述的高溫超導(dǎo)塊的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊處于非 超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)高溫超導(dǎo)塊與所述的永磁塊之間沒(méi)有任何作用力，自動(dòng)伸縮器在所述彈簧的 彈力作用下處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，并帶動(dòng)柔性熱連接器的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，柔性熱連接器上圓端板直接 與制冷機(jī)一級(jí)冷頭的引出銅板相連接。這時(shí)制冷機(jī)的一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭之間通過(guò)高熱導(dǎo) 的柔性熱連接器實(shí)現(xiàn)高效的熱連接，制冷機(jī)的一級(jí)冷頭能夠有效地將冷量傳給超導(dǎo)磁體， 從而加快超導(dǎo)磁體的冷卻速度。
[0008] 當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫度低于高溫超導(dǎo)塊的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊處于超導(dǎo)態(tài)， 此時(shí)高溫超導(dǎo)塊將俘獲永磁塊產(chǎn)生的磁通，與永磁塊之間產(chǎn)生吸引力，此吸引力將克服彈 簧的彈力使得自動(dòng)伸縮器向下收縮，并帶動(dòng)柔性熱連接器的長(zhǎng)度收縮，柔性熱連接器上圓 端板與制冷機(jī)一級(jí)冷頭分離，從而實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭的絕熱。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)中心剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是柔性熱連接器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖3是自動(dòng)伸縮器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖中，1柔性熱連接器，2自動(dòng)伸縮器，3上圓端板，4下圓端板，5軟銅線，6永磁塊， 7 1?溫超導(dǎo)塊，8彈黃。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0014] 如圖1-圖3所示，本發(fā)明的低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)由柔性熱連接器1和自動(dòng)伸縮器2組成。 所述的柔性熱連接器1由上圓端板3、下圓端板4和多根軟銅線5組成。所述的上圓端板3 和下圓端板4采用高純銅材料制作，并且，在上圓端板3的下端面和下圓端板4的上端面各 加工有一個(gè)環(huán)形焊接槽。上圓端板3與下圓端板4之間通過(guò)多根軟銅線5連接，從而形成良 好的熱連接。多根軟銅線5的上端均勻排列并插入到上圓端板3的焊接槽內(nèi)，多根軟銅線5 的下端同樣均勻排列并插入到下圓端板4的焊接槽內(nèi)。上圓端板3和下圓端板4的焊接槽 內(nèi)填有焊錫，插入焊接槽內(nèi)的多根軟銅線5的上端和下端分別與上圓端板3、下圓端板4焊 接，固定成一個(gè)整體。所述的自動(dòng)伸縮器2由永磁塊6、高溫超導(dǎo)塊7及彈簧8組成。其中 永磁塊6置于彈簧8的上端，高溫超導(dǎo)塊7置于彈簧8的下端。所述的自動(dòng)伸縮器2置于 柔性熱連接器1的內(nèi)部。自動(dòng)伸縮器2中永磁塊6的上端面與柔性熱連接器1上圓端板3 的下端面采用低溫膠粘接在一起，自動(dòng)伸縮器2中高溫超導(dǎo)塊7的下端面與柔性熱連接器 1下圓端板4的上端面采用低溫膠粘接在一起。
[0015] 所述的柔性熱連接器1置于制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭之間，柔性熱連接器1在 伸直狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度約大于制冷機(jī)一級(jí)冷頭與二級(jí)冷頭的間距。柔性熱連接器1的下端通過(guò) 下圓端板4上加工的一圈固定孔固定在二級(jí)冷頭的引出銅板上。柔性熱連接器1的上端可 按工作需要與制冷機(jī)一級(jí)冷頭進(jìn)行連接或斷開(kāi)。低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)的自動(dòng)伸縮器2可隨其工作狀 態(tài)伸縮，并帶動(dòng)低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)的柔性熱連接器1同步伸縮。自動(dòng)伸縮器2的伸長(zhǎng)和收縮取決 于超導(dǎo)磁體的溫度。
[0016] 當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫度高于所述的高溫超導(dǎo)塊7的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊7處 于非超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)高溫超導(dǎo)塊7與所述的永磁塊6之間沒(méi)有任何作用力，自動(dòng)伸縮器2在所 述的彈簧8的彈力作用下處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，并帶動(dòng)柔性熱連接器1的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，柔性熱連接器 1上圓端板3直接與制冷機(jī)一級(jí)冷頭的引出銅板相連接，這時(shí)制冷機(jī)的一級(jí)冷頭和二級(jí)冷 頭之間通過(guò)高熱導(dǎo)的柔性熱連接器1實(shí)現(xiàn)高效的熱連接，制冷機(jī)的一級(jí)冷頭能夠有效地將 冷量傳給超導(dǎo)磁體，從而加快超導(dǎo)磁體的冷卻速度。
[0017] 當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫度低于高溫超導(dǎo)塊7的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊7處于超導(dǎo) 態(tài)，此時(shí)高溫超導(dǎo)塊7將俘獲永磁塊6產(chǎn)生的磁通，與永磁塊6之間產(chǎn)生吸引力，此吸引力 將克服彈簧8的彈力使得自動(dòng)伸縮器2向下收縮，并帶動(dòng)柔性熱連接器1的長(zhǎng)度收縮，柔性 熱連接器1的上圓端板3與制冷機(jī)一級(jí)冷頭分離，從而實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭的 絕熱。
【權(quán)利要求】
1. 一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)由柔性熱連接 器⑴和自動(dòng)伸縮器⑵組成；所述的柔性熱連接器⑴由上圓端板（3)、下圓端板⑷和 多根軟銅線（5)組成；上圓端板（3)和下圓端板（4)采用高純銅材料制作；在上圓端板（3) 的下端面和下圓端板（4)的上端面分別加工有一個(gè)環(huán)形焊接槽；上圓端板（3)與下圓端板 (4)之間通過(guò)多根軟銅線（5)連接，形成良好的熱連接；多根軟銅線（5)的上端均勻排列并 插入到上圓端板（3)的焊接槽內(nèi)，多根軟銅線（5)的下端同樣均勻排列并插入到下圓端板 (4)的焊接槽內(nèi)；多根軟銅線（5)的上端和下端分別與上圓端板（3)、下圓端板（4)焊接固 定成一個(gè)整體；所述的自動(dòng)伸縮器（2)由永磁塊（6)、高溫超導(dǎo)塊（7)及彈簧（8)組成；其 中永磁塊（6)置于彈簧（8)的上端，高溫超導(dǎo)塊（7)置于彈簧（8)的下端；所述的自動(dòng)伸縮 器（2)置于柔性熱連接器（1)的內(nèi)部；自動(dòng)伸縮器（2)中永磁塊（6)的上端面與柔性熱連 接器（1)上圓端板（3)的下端面采用低溫膠粘接在一起，自動(dòng)伸縮器（2)中高溫超導(dǎo)塊（7) 的下端面與柔性熱連接器（1)下圓端板（4)的上端面采用低溫膠粘接在一起。
2. 按照權(quán)利要求1所述的傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的柔性熱連 接器（1)置于制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭之間，柔性熱連接器（1)在伸直狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度大 于制冷機(jī)一級(jí)冷頭與二級(jí)冷頭的間距；柔性熱連接器（1)的下端通過(guò)下圓端板（4)上固定 孔固定在二級(jí)冷頭的引出銅板上；柔性熱連接器（1)的上端能夠按工作需要與制冷機(jī)一級(jí) 冷頭連接或斷開(kāi)；所述的自動(dòng)伸縮器（2)隨其工作狀態(tài)伸縮，并帶動(dòng)低溫?zé)衢_(kāi)關(guān)的柔性熱 連接器（1)同步伸縮；自動(dòng)伸縮器（2)的伸長(zhǎng)和收縮取決于超導(dǎo)磁體的溫度。
3. 按照權(quán)利要求1所述的傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫開(kāi)關(guān)，其特征在于，當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫 度高于所述的高溫超導(dǎo)塊（7)的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊（7)處于非超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)高溫 超導(dǎo)塊（7)與所述的永磁塊（6)之間沒(méi)有任何作用力，自動(dòng)伸縮器（2)在所述的彈簧（8) 的彈力作用下處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，并帶動(dòng)柔性熱連接器（1)的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，柔性熱連接器（1)的上 圓端板（3)直接與制冷機(jī)一級(jí)冷頭的引出銅板相連接，這時(shí)制冷機(jī)的一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭 之間通過(guò)高熱導(dǎo)的柔性熱連接器（1)實(shí)現(xiàn)高效的熱連接，制冷機(jī)的一級(jí)冷頭能夠有效地將 冷量傳給超導(dǎo)磁體，從而加快超導(dǎo)磁體的冷卻速度。
4. 按照權(quán)利要求1所述的傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體低溫開(kāi)關(guān)，其特征在于，當(dāng)超導(dǎo)磁體的溫 度低于高溫超導(dǎo)塊（7)的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)，高溫超導(dǎo)塊（7)處于超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)高溫超導(dǎo)塊 (7) 將俘獲永磁塊（6)產(chǎn)生的磁通，與永磁塊（6)之間產(chǎn)生吸引力，此吸引力將克服彈簧 (8) 的彈力使得自動(dòng)伸縮器（2)向下收縮，并帶動(dòng)柔性熱連接器（1)的長(zhǎng)度收縮，柔性熱連 接器（1)的上圓端板（3)與制冷機(jī)一級(jí)冷頭分離，從而實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭的 絕熱。
【文檔編號(hào)】H01F6/04GK104217894SQ201410484299
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陳順中, 昌錕, 崔春艷, 王厚生, 王秋良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所