[发明专利]高温超导线圈的磁场屏蔽装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导线圈的磁场屏蔽装置，具体涉及一种在全高温超导电机定子电枢绕组中使用的带有铁磁屏蔽套的高温超导线圈护套。

背景技术

随着高温超导线材技术的发展，超导电力技术为经济的发展和社会的进步带来了极为深远的影响。高温全超导同步电动机以其能量密度高、单机极限容量大、效率高、尺寸小、重量轻的优点被广泛地应用于船舶电力推进系统、电力机车牵引系统等领域之中。尤其，当电枢绕组采用高温超导线圈时，电机在运行过程中具有损耗低，可以在低压的条件下输出大电流的特点，采用高温超导线圈作为电枢绕组能够减小电机体积，增加电机功率密度。

但是，高温超导电机中作为电枢绕组的高温超导线圈的载流能力，受到外加垂直磁场的限制，当外加垂直场的磁场密度增大时，线圈的载流能力呈指数甚至以更快的速度下降；并且，外加垂直磁场密度变大也会导致电机高温超导线圈的交流损耗增加，加重高温超导电机的制冷负担。

发明内容

本发明解决了高温超导电机中作为电枢绕组的高温超导线圈的载流能力受到外加垂直磁场限制的问题，提出一种高温超导线圈的磁场屏蔽装置。

本发明是通过下述方案予以实现的：高温超导线圈的磁场屏蔽装置，它包括低温恒温器和真空容器，高温超导线圈固定在低温恒温器内，低温恒温器固定在真空容器内，低温恒温器内通入液氮，它还包括第一导磁片和第二导磁片，第一导磁片固定在高温超导线圈轴向的上方，第二导磁片固定在高温超导线圈轴向的下方，第一导磁片的宽度和第二导磁片的宽度均为高温超导线圈厚度的1.1~1.5倍。

本发明在高温超导线圈的外层放置一种薄壁多种材料焊接而成的护套，在高温超导线圈轴向的上方设置有第一导磁片，在高温超导线圈轴向下方设置有第二导磁片，本发明中由于导磁片良好的导磁性能和高温超导线圈的迈纳斯效应，采用此种方式能够将高温超导线圈表面的垂直磁场分布减小到原来的50%以下，降低高温超导线圈在承受外加交变磁场作用时所受的垂直磁场分量，以此来保证高温超导线圈中的临界电流，进而拓展了高温超导线圈的使用范围，可以大规模地应用于超导传输线、超导电机电枢绕组和超导电机励磁绕组等领域，具有结构简单、实用性强等优势。

附图说明

图1为高温超导线圈的磁场屏蔽装置的结构图；图2为图1的A-A剖视图；图3为具体实施方式三的剖视图；图4为具体实施方式四的剖视图；图5为未设置导磁片前高温超导线圈的磁场密度仿真示意图；图6为导磁片与高温超导线圈间距为1mm时垂直场与平行场磁场密度的仿真示意图，其中，带“△”为垂直场磁场密度的仿真示意曲线，带“○”为平行场磁场密度的仿真示意曲线；图7为导磁片与高温超导线圈间距为8mm时垂直场与平行场磁场密度的仿真示意图，其中，带“△”为垂直场磁场密度的仿真示意曲线，带“○”为平行场磁场密度的仿真示意曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图2、图5、图6和图7具体说明本实施方式。高温超导线圈的磁场屏蔽装置，它包括低温恒温器4和真空容器5，高温超导线圈1固定在低温恒温器4内，低温恒温器4固定在真空容器5内，低温恒温器4内通入液氮，它还包括第一导磁片2和第二导磁片3，第一导磁片2固定在高温超导线圈1轴向的上方，第二导磁片3固定在高温超导线圈1轴向的下方，第一导磁片2的宽度B和第二导磁片3的宽度b均为高温超导线圈1厚度H的1.1~1.5倍。

本发明在高温超导线圈1的外层放置一种薄壁、多种材料焊接而成的护套，在高温超导线圈1轴向的上方设置有第一导磁片2，在高温超导线圈轴向的下方设置有第二导磁片3，本发明中由于导磁片良好的导磁性能和高温超导线圈1的迈纳斯效应，采用此种方式能够将高温超导线圈1表面的垂直磁场分布减小到原来的50%以下，降低高温超导线圈在承受外加交变磁场作用时所受的垂直磁场分量，以此来保证高温超导线圈1中的临界电流，进而拓展了高温超导线圈的使用范围，可以大规模地应用于超导传输线、超导电机电枢绕组和超导电机励磁绕组等领域，具有结构简单、实用性强等优势。

第一导磁片2与第二导磁片3关于高温超导线圈1的径向是对称的，第一导磁片2的宽度B和第二导磁片3的宽度b均关于高温超导线圈1厚度H的中心轴轴向对称。

本实施方式中低温恒温器4内通入液氮，起到冷却高温超导线圈1并使之达到超导状态的作用。低温恒温器4包含在真空容器5内，低温恒温器4与真空容器5之间为真空区域，并在真空区域内填充真空隔热材料，使其具有隔温功能，保持低温恒温器4内的温度在66K~77K之间。