一種用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其組成是：與加熱電源（5）相連的電阻絲(4)纏繞在導(dǎo)熱的圓柱體（2）上；超導(dǎo)段（1）穿過圓柱體（2）且超導(dǎo)段（1）穿出圓柱體（2）的兩端分別與超導(dǎo)線圈（6）的兩引出端相連；超導(dǎo)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(dǎo)開關(guān)對超導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)行效率。
【專利說明】一種用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應(yīng)用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)都是低溫超導(dǎo)開關(guān)。其結(jié)構(gòu)和原理是，將加熱器與超導(dǎo)材料的一小段連成一體，再與超導(dǎo)線圈串聯(lián)；當(dāng)加熱器打開時，與加熱器相連部分的超導(dǎo)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(guān)的“斷開”；當(dāng)加熱器關(guān)閉時，電流能夠流過無電阻(超導(dǎo)態(tài))的超導(dǎo)材料段，實現(xiàn)開關(guān)的“閉合”。由于超導(dǎo)開關(guān)的加熱器及超導(dǎo)材料段均串入到超導(dǎo)線圈的支路中，在超導(dǎo)開關(guān)閉合時(超導(dǎo)材料段為超導(dǎo)態(tài))，流過超導(dǎo)線圈的電流每次均會流過串入的超導(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)磁力計的磁場時間短；對超導(dǎo)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(dǎo)線圈持續(xù)不斷的供電，以隨時補(bǔ)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(yùn)行效率。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，也需要有電源通過無刷勵磁系統(tǒng)給風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)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(shè)計用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，采用該種超導(dǎo)開關(guān)對超導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其特征在于:與加熱電源相連的電阻絲纏繞在導(dǎo)熱的圓柱體上；超導(dǎo)段穿過圓柱體且超導(dǎo)段穿出圓柱體的兩端分別與超導(dǎo)線圈的兩引出端相連；超導(dǎo)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(dǎo)線圈、圓柱體和超導(dǎo)段置于制冷環(huán)境中，超導(dǎo)線圈、超導(dǎo)段處于超導(dǎo)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(dǎo)熱的圓柱體傳遞給超導(dǎo)段，使超導(dǎo)段由超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為阻性態(tài)。
[0007]隨后接通給超導(dǎo)線圈供電的電源，該電源通過電源線同時與超導(dǎo)線圈、超導(dǎo)段連通。由于此時超導(dǎo)段呈阻性，而超導(dǎo)線圈處于超導(dǎo)態(tài)，因此，電流只在電源、電源線和超導(dǎo)線圈形成的閉合回路中流通，至超導(dǎo)線圈的電流達(dá)到飽和。這一過程可視為電源向超導(dǎo)線圈“充電”。
[0008]“充電”完成(超導(dǎo)線圈的電流達(dá)到飽和)后，關(guān)閉加熱電源，隨后圓柱體及超導(dǎo)段降溫，至超導(dǎo)段恢復(fù)超導(dǎo)態(tài)。此時，超導(dǎo)段的電阻遠(yuǎn)小于電源與超導(dǎo)線圈之間連接的常規(guī)(非超導(dǎo))的電源線的電阻，“充入”超導(dǎo)線圈中的電流則轉(zhuǎn)為在超導(dǎo)線圈和超導(dǎo)段形成的超導(dǎo)閉合回路中流通，而不再與電源線、電源流通。由于該超導(dǎo)閉合回路中的超導(dǎo)線圈和超導(dǎo)段可一體化預(yù)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(dǎo)閉合回路的電阻幾乎為零，此時斷開電源，超導(dǎo)閉合回路中的電流仍將存在、幾乎永久維持，超導(dǎo)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(dāng)超導(dǎo)線圈中的電流衰減到臨界值后，可重復(fù)進(jìn)行以上操作，實現(xiàn)超導(dǎo)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(dǎo)段的溫度，從而實現(xiàn)了與超導(dǎo)線圈并聯(lián)的超導(dǎo)段的開斷，超導(dǎo)段斷開時，由電源對超導(dǎo)線圈進(jìn)行“充電”。隨后超導(dǎo)段閉合(超導(dǎo)段恢復(fù)超導(dǎo)態(tài))“充有電流”的超導(dǎo)線圈回路的電阻幾乎為零，在相當(dāng)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(qiáng)磁力計一次“充電”后的使用時間。
[0012]二、該超導(dǎo)開關(guān)應(yīng)用于超導(dǎo)直線驅(qū)動系統(tǒng)中的勵磁超導(dǎo)線圈，一次“充電”后，勵磁電流在相當(dāng)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(yùn)行效率。
[0013]三、該超導(dǎo)開關(guān)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，可取代給風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)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(lán)寶石等高熱導(dǎo)率材料制成。這樣，傳熱快、開關(guān)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(dǎo)段置于所述的凹槽中。
[0016]這樣，既方便超導(dǎo)開關(guān)的制造，又使超導(dǎo)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(dǎo)段使用多段高溫超導(dǎo)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?dǎo)段的熱能，進(jìn)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(jìn)一步的詳細(xì)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(jī)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其特征在于:與加熱電源5相連的電阻絲4纏繞在導(dǎo)熱的圓柱體2上；超導(dǎo)段I穿過圓柱體2且超導(dǎo)段I穿出圓柱體2的兩端分別與超導(dǎo)線圈6的兩引出端相連；超導(dǎo)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(lán)寶石等高熱導(dǎo)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(dǎo)段I置于所述的凹槽2c中。
[0029]本例的超導(dǎo)段I使用多段高溫超導(dǎo)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其特征在于:與加熱電源(5)相連的電阻絲(4)纏繞在導(dǎo)熱的圓柱體(2)上；超導(dǎo)段(I)穿過圓柱體(2)且超導(dǎo)段(I)穿出圓柱體(2)的兩端分別與超導(dǎo)線圈(6)的兩引出端相連；超導(dǎo)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其特征在于:所述的圓柱體(2)由銅、人造藍(lán)寶石等高熱導(dǎo)率材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，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(dǎo)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，其特征在于:所述的超導(dǎo)段(I)使用多段高溫超導(dǎo)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(dǎo)線圈的超導(dǎo)開關(guān)，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(xué)