專利名稱：一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁體導(dǎo)冷技術(shù)，具體涉及一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
在超導(dǎo)電力應(yīng)用技術(shù)中，超導(dǎo)磁儲能裝置因其可以高密度地儲存電能，并可快速向系統(tǒng)提供有功、無功功率等特點，應(yīng)用前景廣闊。大型SMES可以作為負荷調(diào)峰，中小型SMES可以補償負荷變動，抑制頻率波動及電壓突降，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，還可用作分散電源系統(tǒng)中的儲能設(shè)備、緊急備用電源等特殊裝置。傳統(tǒng)的超導(dǎo)磁體一般是將超導(dǎo)磁體浸泡在低溫液體中，采用液氦做冷卻劑進行冷卻，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行較為復(fù)雜，液氦價格也較昂貴，這些因素嚴重阻礙著超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展，由于目前發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料在液氮溫度的電流密度還不高，而且隨著磁場的增加迅速降低，而選用傳導(dǎo)冷卻方式，磁體的溫度可以控制在20K左右，高溫超導(dǎo)材料的臨界電流較高，可以充分利用高溫超導(dǎo)材料的高臨界電流特性。而在20K-40K這一溫區(qū)，浸泡冷卻是不現(xiàn)實的，對于液氮來說溫度太低，而如果浸泡在液氦里，雖然還可以因為溫度的進一步降低而在臨界電流上有進一步的提高，但由此獲得的收益與使用液氮來比，經(jīng)濟上和技術(shù)與運行上并不可取，而且研究高溫超導(dǎo)體材料的目的正是避免使用價格高且運行不方便的液氦冷卻系統(tǒng)。因此，高溫超導(dǎo)磁體選用傳導(dǎo)冷卻方式是可行的和實用的。磁體內(nèi)部的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)體繞組直接接觸，通過熱傳導(dǎo)的方式，將磁體運行過程中產(chǎn)生的熱量帶走，而一個有效的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)是傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)磁體制冷技術(shù)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，目的是提高超導(dǎo)磁體熱穩(wěn)定性和低溫冷卻系統(tǒng)熱效率。本發(fā)明提供的一種導(dǎo)冷骨架，其特征在于，該骨架由氮化鋁制成，為圓環(huán)狀，其截面為凹凸形，圓環(huán)骨架的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，Dl與D2之差等于導(dǎo)冷片的厚度。由上述導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，其特征在于，超導(dǎo)線材繞制在圓環(huán)骨架徑向外側(cè)，其上、下由軸向的兩個導(dǎo)冷片夾住，構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。多個高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件上、下疊加，相鄰兩個導(dǎo)冷骨架之間的凸起部分與凹槽部分上下緊扣，構(gòu)成高溫超導(dǎo)磁體。本發(fā)明提供的一種導(dǎo)冷骨架及由其構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，由于采用新型的導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)磁體熱穩(wěn)定性差，磁體工作過程中溫升高的弊端，它采用模塊化的結(jié)構(gòu)，凹凸?fàn)畹牡X(AlN)圓環(huán)作為超導(dǎo)線材的內(nèi)部支撐，超導(dǎo)線材直接繞制在凹凸式氮化鋁(AlN)圓環(huán)骨架上，每個雙餅和骨架作為一個獨立模塊，骨架之間可以上下緊扣、的凹凸間隙，與傳統(tǒng)的骨架相比可以使磁體組裝后更穩(wěn)定可靠。同時骨架與骨架之間有良好的接觸，并且骨架與導(dǎo)冷片也能有直接的面接觸，使得導(dǎo)冷效果更好，利于提高磁體熱穩(wěn)定性和低溫冷卻系統(tǒng)熱效率。


圖I為本發(fā)明實例提供的導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件的1/2垂直切面示意圖；圖3為圖2的A區(qū)域截面示意圖；圖4為由高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，由本實例提供的導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件包括導(dǎo)冷片I、超導(dǎo)線材2和骨架3。如圖2、圖3所示，骨架3由氮化鋁(AlN)制成，為圓環(huán)狀，其截面為凹凸形，圓環(huán)骨架3的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，Dl與D2之差等于導(dǎo)冷片I的厚度。超導(dǎo)線材2繞制在氮化鋁(AlN)圓環(huán)骨架3徑向外側(cè)，形成高溫超導(dǎo)磁體雙餅結(jié)構(gòu)，其上、下由軸向的兩個導(dǎo)冷片I夾住，共同構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，多個模塊可以上下疊加成所需的高溫超導(dǎo)磁體，如圖4所示。這種凹凸式的氮化鋁(AlN)圓環(huán)骨架3作為超導(dǎo)線材2的內(nèi)部支撐，骨架與骨架之間留有可以上下緊扣的凹凸間隙，除此之外，凸起部分外側(cè)所形成的間隙也為導(dǎo)冷片I留出了插入的空間，這樣做不僅使得導(dǎo)冷片I得到固定，也增加了導(dǎo)冷片I與氮化鋁(AlN)圓環(huán)骨架3的接觸面，對于傳導(dǎo)制冷的高溫超導(dǎo)磁體導(dǎo)冷效果來說是非常有利的。如圖3中，凸起部分的高度D1，凹槽部分的高度D2，導(dǎo)冷片I的厚度為d，三者相互關(guān)系為Dfd=D1圓環(huán)骨架3采用氮化鋁(A1N)，氮化鋁(AlN)低溫下導(dǎo)熱系數(shù)很高，是做導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)的極佳材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)冷骨架，其特征在于，該骨架由氮化鋁制成，為圓環(huán)狀，骨架截面為凹凸形，骨架的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，Dl與D2之差等于導(dǎo)冷片的厚度。
2.一種由權(quán)利要求I所述導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，其特征在于，超導(dǎo)線材繞制在骨架徑向外側(cè)，其上、下由軸向的兩個導(dǎo)冷片夾住，構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。
3.—種權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，其特征在干，多個高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件上、下疊加，相鄰兩個導(dǎo)冷骨架之間的凸起部分與凹槽部分上下緊扣，構(gòu)成高溫超導(dǎo)磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)冷骨架，其特征在于，該骨架由氮化鋁制成，為圓環(huán)狀，其截面為凹凸形，圓環(huán)骨架的內(nèi)沿部分的上部為凸起，凸起部分的高度為D1，內(nèi)沿部分的下部為凹槽，凹槽部分的高度為D2，凹槽部分與凸起部分寬度相等，D1與D2之差等于導(dǎo)冷片的厚度。由導(dǎo)冷骨架構(gòu)成的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件，超導(dǎo)線材繞制在圓環(huán)骨架徑向外側(cè)，其上、下由軸向的兩個導(dǎo)冷片夾住，構(gòu)成模塊化的高溫超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)渦流損耗大，磁體熱穩(wěn)定性差，磁體工作過程中溫升高的弊端，其導(dǎo)冷效果更好，利于提高磁體熱穩(wěn)定性和低溫冷卻系統(tǒng)熱效率。
文檔編號H01F6/00GK102737805SQ20121017507
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者唐躍進, 宋萌, 徐穎, 曹昆南, 焦豐順, 王達達, 竇建中, 董宏達 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 華中科技大學(xué)