[发明专利]一种基于制冷机的高温超导磁通泵

说明书

本发明公开了一种基于制冷机的高温超导磁通泵，包括制冷机、导冷件、铁轭、铁芯、铜螺线圈、超导带材以及负载，制冷机包括一级冷头，导冷件与一级冷头连接，铁轭和负载分别固设于导冷件上，铁芯与铁轭连接，铜螺线圈套设于铁芯上并与三相交流电流源连接，铁芯数量为多根且两两相对间隔设置形成三组平行间隔设置的铁芯组，每组铁芯组的两根铁芯上分别套设一铜螺线圈，超导带材对应设置于每组铁芯组上的两个铜螺线圈之间的间隙中，超导带材与负载连接。本发明的有益效果：避免液氮的使用，降低制冷成本，提高产品性能，能够进一步优化高温超导磁通泵的应用场景和性能，为大量投入工程应用奠定基础。

【技术领域】

本发明涉及高温超导技术领域，尤其涉及一种基于制冷机的高温超导磁通泵。

【背景技术】

近年来，第二代高温超导材料性能及性价比的不断提升，具有较高的临界温度、更高的电流传输能力且交流损耗小，应用发展前景广阔。然而，高温超导材料由于自身存在磁通蠕动、且焊接时接头电阻不可避免，将导致电流衰减，难以像低温超导材料维持在恒流模式下。

传统的高温超导励磁方法是电源直接驱动法。然而，高温超导磁体直流电流源价格昂贵，且使用电流引线从室温至低温环境会形成漏热源，给制冷系统带来很大负担，增加制冷成本。而新型充电技术采用磁通泵为超导磁体补充电流，将外部离散磁场积累在高温超导带材，在带材内部感应直流电流，有充磁效率高、方便调节、成本低等优点。

目前国内外已研究出多种超导磁通泵，但结构复杂，运行成本高，效果未达到预期，仍未大规模使用。

已有的基于行波磁场的高温超导磁通泵包括磁通泵装置和驱动电路，应用于液氮环境。驱动电路采用开关电源为功率放大器供电，铜螺线圈接收放大后的电流。8个铜螺线圈共分为两组，分别由2套驱动电路驱动。磁通泵装置包括铁芯、铜螺线圈、堆叠超导带材和铝合金框架，铜螺线圈分为上、下两层对应放置，同一排铜螺线圈与一组驱动电路连接，两组铜螺线管之间放置了超导带材。其驱动电路长时间工作产生热量，工作性能下降，需要消耗大量的电能。每次使用磁通泵都需要液氮创造低温环境，若使用不当，可能造成工作人员冻伤，危害人体健康。另外，液氮易挥发，需要人为补充，这将消耗大量人力、物力，运行成本高。

【发明内容】

本发明公开了一种基于制冷机的高温超导磁通泵，其三相交流电流源为铜螺线圈供电，在超导带材中产生直流电压，为负载线圈提供电流，提高运行效率，节约能源；通过制冷机对磁通泵进行导冷，避免液氮的使用，降低制冷成本，提高产品性能；能够进一步优化高温超导磁通泵的应用场景和性能，为大量投入工程应用奠定基础，从而可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于制冷机的高温超导磁通泵，包括制冷机、导冷件、铁轭、铁芯、铜螺线圈、超导带材、负载以及真空杜瓦，所述制冷机包括一级冷头，所述导冷件与所述一级冷头连接，所述铁轭和所述负载分别固设于所述导冷件上，所述铁芯与所述铁轭连接，所述铜螺线圈套设于所述铁芯上并与三相交流电流源连接，所述铁芯数量为多根且两两相对间隔设置形成三组平行间隔设置的铁芯组，每组所述铁芯组的两根所述铁芯上分别套设一铜螺线圈，所述超导带材对应设置于每组所述铁芯组上的两个所述铜螺线圈之间的间隙中，所述超导带材与所述负载连接，所述一级冷头、所述铁轭、所述铁芯、所述铜螺线圈、所述超导带材以及所述负载均设置于所述真空杜瓦内。

作为本发明的一种优选改进，所述铁芯可拆卸的与所述铁轭通过梯形槽进行连接，并用螺丝固定。

作为本发明的一种优选改进，所述铁芯和所述超导带材外部粘贴聚酰亚胺薄膜胶带。

作为本发明的一种优选改进，所述铁芯组数量为三组，铁芯截面为10mm*10mm，所述铁芯组之间间距为15mm，每组所述铁芯组的两铁芯之间间距为1mm。

作为本发明的一种优选改进，所述超导带材数量为三根，且三根所述超导带材分别对应三组所述铁芯组设置，三根所述超导带材平行排列。