[发明专利]一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置

说明书

一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，由骨架，冷头，高温超导带材，不锈钢带材，接线柱、交流电源以及直流电源组成。高温超导带材与不锈钢带材表面不包绕绝缘材料，并列绕在骨架之上。骨架内侧开有凹槽，安装接线柱，骨架外侧开有圆孔，分别安装接线柱及冷头。高温超导带材及不锈钢带材内侧共用接线柱，外侧分别连接独立的接线柱，高温超导带材连接直流电源，产生线圈中心区域的静态磁场，不锈钢带材连接交流电源，提供高温超导带材和不锈钢带材层间流动的电流，引起层间电阻发热，从而降低高温超导线圈中临界电流，进一步消除屏蔽电流的影响。

技术领域

本发明涉及一种屏蔽电流消除装置，特别涉及一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置。

背景技术

近年来，超导磁体广泛应用于国民经济、科学研究等诸多领域。相较于传统的低温超导线材，高温超导带材，如商用Bi-2223、REBCO带材具有更高的临界温度、临界磁场以及机械强度，从诞生开始即得到科研人员的高度重视，其工作特性不断被改进。由于其具有优良的载流性能以及更高的运行温度区间，高温超导磁体在很多领域具有低温超导磁体不可替代的作用，如空间强磁场应用，极高场超导磁共振谱仪，传导冷却磁共振成像设备，超导电力传输，以及超导射频应用等领域。

同时高温超导带材的电磁特性具有很强的各向异性，其截面为独特的矩形结构，其在受到垂直磁场作用时，会在高温超导带材中感应出屏蔽电流。屏蔽电流的产生导致传导电流在高温超导带材内部不均匀分布，严重地影响了高温超导磁体均匀区磁场的分布，恶化磁场的均匀性。由于磁通蠕动作用的影响，屏蔽电流会随时间的推移出现缓慢的变化，导致磁场出现漂移的现象，直接影响高温超导磁体磁场的稳定性，这对于高温超导磁体在高精度的NMR和MRI设备应用提出了挑战。

发明内容

本发明的目的是有效消除高温超导线圈中屏蔽电流的影响，提出一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，以保证高温超导磁体在极高场NMR或MRI等磁体领域的应用。

本发明的结构组成如下：

所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、冷头、交流电源以及直流电源组成。

所述的骨架位于整个装置的最底部，高温超导带材与不锈钢带材表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架之上，不锈钢带材位于外侧，高温超导带材位于内侧。骨架内侧开有凹槽，此凹槽中安装有第三接线柱。骨架外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱、第二接线柱以及冷头。高温超导带材与不锈钢带材内侧共用第三接线柱，高温超导带材外侧连接第一接线柱，不锈钢带材外侧连接第二接线柱，高温超导带材缠绕的线圈由直流电源供电，不锈钢带材缠绕的线圈由交流电源供电。

所述的骨架、第一接线柱、第二接线柱以及第三接线柱由紫铜材料加工，骨架与第一接线柱之间，骨架与第二接线柱之间，骨架与第三接线柱之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。

所述的高温超导带材缠绕的线圈电感为L1，第一环向电阻为R1，不锈钢带材缠绕的线圈电感为L2，第二环向电阻为R2，高温超导带材与不锈钢带材表面金属直接接触，径向接触电阻为R3；高温超导带材缠绕的线圈电感L1与第一环向电阻R1串联连接，不锈钢带材缠绕的线圈电感L2与第二环向电阻R2串联连接，直流电源、交流电源、高温超导带材缠绕的线圈电感L1以及第一环向电阻R1、不锈钢带材缠绕的线圈电感L2以及第二环向电阻R2、径向接触电阻R3组成并联电路。