[发明专利]一种用于高温超导电流引线的冷却结构

说明书

技术领域

本发明属于电流引线的冷却技术研究领域，具体涉及一种用于高温超导电流引线冷却结构。

背景技术

超导磁体需要运行于低温环境中，通常采用液氦进行冷却，运行温度约为零下270摄氏度。为超导磁体进行励磁以及维持其稳定运行的电源需要运行于室温环境，运行温度约为零上25摄氏度。磁体与电流之间的连接导线，有一段导线的温度上端为室温，下端为低温，这段导线一般特称为电流引线。电流引线上端连接常规电缆，然后与电源相接。电流引线下端与低温超导线相接，接入超导磁体绕组。

超导磁体正常运运行中，不断有热量通过电流引线的热传导作用进去低温系统，同时电流引线内产生的焦耳热亦进入低温系统。电流引线需要通过优化设计来减少进入低温系统的热量。早期的电流通常采用高纯铜制造。近年来为进一步减少进入超导磁体的热量，高温超导带材被应用于电流引线技术。高温超导带材应用于液氦温度到液氮温度区间的电流引线段，液氮温度到室温温度区间的电流引线段采用高纯铜制造，这样构成由铜电流引线和高温超导电流引线组成的二元电流引线。

二元电流引线中的高温超导电流引线高温端需要有效冷却，以防止其温度过高。高温超导电流引线的高温端的冷却冷量一般来源于液氮温度的导冷板。这样导冷板与高温电流引线高温端之间需要设计有效的冷却结构，用于冷却高温超导电流引线。

冷却结构要求尽可能降低导冷板与高温超导电流引线之间的温差，同时保证两者之间的电绝缘，及该结构为一个高绝缘高导热结构。该结构有采用氮化铝实现，氮化铝导热性能好且绝缘，但是氮化铝属于陶瓷类材料，操作压力不当时易破碎。该结构也有采用高分子类的绝缘薄板或薄膜，该类材料绝缘性能好，操作过程中安全可靠，但是该类材料导热系数低，传热效果差。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种用于高温超导电流引线冷却结构，该冷却结构中不含有易碎的陶瓷类材料，通过插片设计增大了传热面积，从而降低了冷却板与高温电流引线之间的传热温差，改进了冷却效果。

本发明的技术方案是：一种高温超导电流引线冷却结构，高温超导电流引线冷却结构没有采用陶瓷材料，包括无电铜插片、带电铜插片和位于无电铜插片与带电铜插片之间的多层绝缘薄片；

所述无电铜插片包括多张叠放的第一铜板，第一铜板的一端通过钎焊连接，另一端为开口，相邻的第一铜板之间形成第一通槽；

所述带电铜插片包括多张叠放的第二铜板，第二铜板的一端通过钎焊连接，另一端为开口，相邻的第二铜板之间形成第二通槽；

所述多层绝缘薄片呈弓字型，相邻的绝缘薄片之间形成第三通槽，相邻的所述第三通槽的开口朝向相反；

所述无电铜插片的第一铜板分别插入所述多层绝缘薄片一侧的第三通槽内，所述带电铜插片的第二铜板分别插入所述多层绝缘薄片另一侧的第三通槽内。

上述方案中，所述带电铜插片最下层的第二铜板的一端焊接有高温超导电流引线接头板。

上述方案中，所述带电铜插片最下层的第二铜板的另一端焊接有铜电流引线接头板。

上述方案中，所述无电铜插片最上层的第一铜板宽度大于其它层的第一铜板，最上层的第一铜板比其它层第一铜板宽出的部位设置有螺栓孔。

上述方案中，所述多层绝缘薄片的每层绝缘薄片的厚度小于或等于0.2毫米。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明用于高温超导电流引线冷却结构，由于采用了插片式结构，在相同的空间内，增加了换热面积，改善了传热能力，提高了高温超导电流引线冷却效果。本发明用于高温超导电流引线冷却结构，操作更加安全可靠，整个装置中没有采用氮化铝类的陶瓷材料，避免了这些结构的易碎特点，由于采用了多层绝缘薄片，然后整体钎焊定型，整个装置操作更加安全可靠。本发明用于高温超导电流引线冷却结构，在事故工况下可对高温电流引线提供一定的保护效果，当系统发生事故时，系统立刻停机，制冷系统不能为导冷板提供冷量，高温超导电流引线不能被有效冷却，此时高温超导电流引线仍然通有大电流，可能被损坏，而本发明的冷却结构，采用了较多的铜材料，这些铜材起到了冷沉作用，结构中铜存储的冷量能够在系统故障后抑制高温超导电流引线温度上升，从而保护高温超导电流引线。

附图说明

图1为本发明一实施方式的高温超导电流引线冷却结构拆分示意图；

图2为本发明一实施方式的高温超导电流引线冷却结构组装示意图；

图3为采用本发明的高温超导电流引线冷却结构的低温超导磁体系统原理示意图；