一種用于超導線圈的超導開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于超導線圈的超導開關，其組成是：與加熱電源（5）相連的電阻絲(4)纏繞在導熱的圓柱體（2）上；超導段（1）穿過圓柱體（2）且超導段（1）穿出圓柱體（2）的兩端分別與超導線圈（6）的兩引出端相連；超導線圈（6）的兩引出端還通過電源線（7a）與電源（7）相連。該種超導開關對超導線圈供電，一次供電就能夠使磁力計得到較長時間的高而穩(wěn)定的無噪聲磁場；一次供電能夠使勵磁系統(tǒng)較長時間維持穩(wěn)定的勵磁電流，從而取掉超導直線驅(qū)動中需要持續(xù)不斷給勵磁系統(tǒng)供電的車載電源，減輕懸浮車體的重量，提高系統(tǒng)的運行效率。
【專利說明】一種用于超導線圈的超導開關
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于超導線圈的超導開關。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應用于超導線圈的超導開關都是低溫超導開關。其結(jié)構(gòu)和原理是，將加熱器與超導材料的一小段連成一體，再與超導線圈串聯(lián)；當加熱器打開時，與加熱器相連部分的超導材料段的溫度上升到其臨界溫度以上，電流就不再能輕易流過，實現(xiàn)開關的“斷開”；當加熱器關閉時，電流能夠流過無電阻(超導態(tài))的超導材料段，實現(xiàn)開關的“閉合”。由于超導開關的加熱器及超導材料段均串入到超導線圈的支路中，在超導開關閉合時(超導材料段為超導態(tài))，流過超導線圈的電流每次均會流過串入的超導材料段及加熱器，而有所衰減。對磁力計(如MRI/NMR)而言，這意味著其超導線圈中的電流持續(xù)時間降低，其磁場也會以某種速度衰減，穩(wěn)定維持強磁力計的磁場時間短；對超導直線懸浮驅(qū)動系統(tǒng)而言，為維持持續(xù)不斷的勵磁電流，則需要有車載電源給勵磁系統(tǒng)超導線圈持續(xù)不斷的供電，以隨時補償衰減的電流，車載電源增加了懸浮車體體積和重量，減低其運行效率。對風力發(fā)電機中，也需要有電源通過無刷勵磁系統(tǒng)給風力發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)持續(xù)供電，存在旋轉(zhuǎn)接觸環(huán)節(jié)，降低了電機的可靠性和使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是設計用于超導線圈的超導開關，采用該種超導開關對超導線圈供電，一次供電就能夠使磁力計得到較長時間的高而穩(wěn)定的無噪聲磁場；一次供電能夠使勵磁系統(tǒng)較長時間維持穩(wěn)定的勵磁電流，從而取掉超導直線驅(qū)動中需要持續(xù)不斷給勵磁系統(tǒng)供電的車載電源，減輕懸浮車體的重量，提高系統(tǒng)的運行效率。
[0004]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:與加熱電源相連的電阻絲纏繞在導熱的圓柱體上；超導段穿過圓柱體且超導段穿出圓柱體的兩端分別與超導線圈的兩引出端相連；超導線圈的兩引出端還通過電源線與電源相連。
[0005]本發(fā)明的工作過程和原理是:
[0006]將超導線圈、圓柱體和超導段置于制冷環(huán)境中，超導線圈、超導段處于超導態(tài)。再打開加熱電源，電流流過電阻絲，電阻絲發(fā)熱，熱量通過導熱的圓柱體傳遞給超導段，使超導段由超導態(tài)轉(zhuǎn)為阻性態(tài)。
[0007]隨后接通給超導線圈供電的電源，該電源通過電源線同時與超導線圈、超導段連通。由于此時超導段呈阻性，而超導線圈處于超導態(tài)，因此，電流只在電源、電源線和超導線圈形成的閉合回路中流通，至超導線圈的電流達到飽和。這一過程可視為電源向超導線圈“充電”。
[0008]“充電”完成(超導線圈的電流達到飽和)后，關閉加熱電源，隨后圓柱體及超導段降溫，至超導段恢復超導態(tài)。此時，超導段的電阻遠小于電源與超導線圈之間連接的常規(guī)(非超導)的電源線的電阻，“充入”超導線圈中的電流則轉(zhuǎn)為在超導線圈和超導段形成的超導閉合回路中流通，而不再與電源線、電源流通。由于該超導閉合回路中的超導線圈和超導段可一體化預制而成，二者間無焊接接頭，更無阻性元器件的串入，整個超導閉合回路的電阻幾乎為零，此時斷開電源，超導閉合回路中的電流仍將存在、幾乎永久維持，超導線圈中的這種持續(xù)電流就會產(chǎn)生一個持續(xù)磁場。
[0009]當超導線圈中的電流衰減到臨界值后，可重復進行以上操作，實現(xiàn)超導線圈的再次“充電”。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]一、巧妙的通過電阻絲供電控制超導段的溫度，從而實現(xiàn)了與超導線圈并聯(lián)的超導段的開斷，超導段斷開時，由電源對超導線圈進行“充電”。隨后超導段閉合(超導段恢復超導態(tài))“充有電流”的超導線圈回路的電阻幾乎為零，在相當長一段時間內(nèi)電流持續(xù)存在，能夠得到高而穩(wěn)定、衰減極慢的磁場且無噪聲，明顯提高強磁力計一次“充電”后的使用時間。
[0012]二、該超導開關應用于超導直線驅(qū)動系統(tǒng)中的勵磁超導線圈，一次“充電”后，勵磁電流在相當長的時間內(nèi)持續(xù)存在，無需給其持續(xù)供電。從而可以取下持續(xù)不斷給勵磁系統(tǒng)供電的車載電源，減小了懸浮車體的體積和重量，提高了系統(tǒng)的運行效率。
[0013]三、該超導開關應用于風力發(fā)電機中，可取代給風力發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)持續(xù)供電的無刷勵磁系統(tǒng)，去掉無旋轉(zhuǎn)接觸環(huán)節(jié)，使電機的可靠性和使用壽命得到提高。
[0014]上述的圓柱體由銅、人造藍寶石等高熱導率材料制成。這樣，傳熱快、開關的動作時間更短，也更省電、節(jié)能。
[0015]上述的圓柱體由下半圓柱和上半圓柱粘接構(gòu)成，且在下半圓柱的直徑面上開有凹槽，超導段置于所述的凹槽中。
[0016]這樣，既方便超導開關的制造，又使超導線材免受擠壓和損壞，提高其可靠性和壽命O
[0017]上述的超導段使用多段高溫超導線材并聯(lián)組成。
[0018]這樣，可使“充電”時間更短，效率更高。
[0019]上述的電阻絲由多根電阻絲并聯(lián)構(gòu)成。
[0020]這樣，可以增加傳輸?shù)匠瑢Ф蔚臒崮埽M一步提高傳熱效率。
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實施例的圓柱體部分的機械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是圖1的左視圖。
[0024]圖3是本發(fā)明實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例
[0026]圖1-3示出，本發(fā)明的一種【具體實施方式】是，本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:與加熱電源5相連的電阻絲4纏繞在導熱的圓柱體2上；超導段I穿過圓柱體2且超導段I穿出圓柱體2的兩端分別與超導線圈6的兩引出端相連；超導線圈6的兩引出端還通過電源線7a與電源7相連。
[0027]本例的圓柱體2由銅、人造藍寶石等高熱導率材料制成。
[0028]本例的圓柱體2由下半圓柱2a和上半圓柱2b粘接構(gòu)成，且在下半圓柱2a的直徑面上開有凹槽2c，超導段I置于所述的凹槽2c中。
[0029]本例的超導段I使用多段高溫超導線材并聯(lián)組成。
[0030]本例的電阻絲4由多根電阻絲并聯(lián)構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:與加熱電源(5)相連的電阻絲(4)纏繞在導熱的圓柱體(2)上；超導段(I)穿過圓柱體(2)且超導段(I)穿出圓柱體(2)的兩端分別與超導線圈(6)的兩引出端相連；超導線圈(6)的兩引出端還通過電源線(7a)與電源(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:所述的圓柱體(2)由銅、人造藍寶石等高熱導率材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:所述的圓柱體(2)由下半圓柱(2a)和上半圓柱(2b)粘接構(gòu)成,且在下半圓柱(2a)的直徑面上開有凹槽(2c)，超導段(I)置于所述的凹槽(2c)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:所述的超導段(I)使用多段高溫超導線材并聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超導線圈的超導開關，其特征在于:所述的電阻絲(4)由多根電阻絲并聯(lián)構(gòu)成。
【文檔編號】H01L39/16GK103618043SQ201310671778
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】晏飛翔, 荊海蓮, 陳鑫, 許媛媛, 李婧, 張衛(wèi)華 申請人:西南交通大學