Электромагнит Советский патент 1990 года по МПК H01F7/06 H01F27/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании обмоток электромагнитов, преимущественно гиперпроводящих.

Известна конструкция сверхпроводящей магнитной системы, содержащей обмотку, выполненную яз сверхпроводящего материала из дисковых секций, которые размещены друг относительно друга с зазорами для циркуляции хладагента.

Недостатком этой конструкции является повьппенный расход хладагента, обусловленный большим сечением зазоров крупных магнитных систем.

Известна также конструкция электромагнита, преимущественно гиперпроводящего, содержащего обмотку, вьтолненную не менее чем из двух кольцевых спирально-цилиндрических . секций с витками, размещенную в криостате, выполненном ввнде кольцевого корпуса с патрубками для подво да и отвода хладагента. Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к изобретению. Недостатками ее являются пониженная надежность работы, обусловленная необходимостью использования & зазоpax между корпусом криостата и обмот кой спиральных направляющих с элемен тами их крепления, а также неудовлет ворительная эффективность охлаждения обусловленная тем, что теплосъем происходит только с боковых поверхностей обмотки и последняя -не имеетразвитой поверхности охлаждения. Цель изобретения - повышение надежности работы путём улучшения охлаждения. Для зтого электромагнит, пре|шущественно гиперпроводящий, имекщий обмотку,, выполненную не менее чем из двух кольцевых спирально-цилиндрических секций с витками, размещенную в криостате, выполненном в виде коль цевого корпуса с патрубками для подвода и отвода хладагента, содержит кольцевую перегородку, а витки сосед них секций обмотки смещены друг относительно друга в радиальном направ лении таким образом, что торцы витков одной секции примыкают к наружно стенке корпуса криостата, при этом торцы витков другой секции примыкают к внутренней стенке корпуса криоста- та, а другие торцы витков секций и соответственно наружная и внутренняя стенки корпуса криостата образуют ка налы Для циркуляции хладагента пространственно-витой формь, повторяющие форму витков секций, причем верх ний и нижний торцы обмотки и корпус криостата образуют коллекторы для прохода хладагента, верхний коллектор разделен на две части кольцевой перегородкой, один край которой примыкает к корпусу криостата., другой к торцу обмотки, патрубки присоедияе ны соответственно к одной и другой частям верхнего коллектора, а концы секций обмотки соединены параллельно друг с другом. На фиг.1.схематически изображен электромагнит, поперечный разрез; на фиг.2 - секции обмотки электромаг нЬта. Электромагнит, преимущественно гиперпроводящий, содержит обмотку, выполненную не менее чем из двух кольцевых спирально-цилиндрических секций 1 и 2 с витками, размещенную в криостате, выполненном в виде кольцевого корпуса 3 с патрубками и 5 для подвода и отвода хладагента соответственно, кольцевую перегородку 6, Витки соседних секций 1 и 2 обмотки смещены друг относительно друга в радиальном направлении таким образом, что торцы витков одной секции, например секции 1, примыкают к наружной стенке корпуса 3 криостата, при этом торцы витков другой секции, например секции 2, Примыкают к внутренней стеике корпуса 3 криостата, а другие торцы витков секций и, соответственно, наружная и внутренняя стенки корпуса криостата образуют каналы для циркуляции хладагента пространственновинтовой формы, повторяющие форму витков секций 1 и 2. Причем верхний и нижний торцы обмотки и корпус 3 криостата образуют коллекторы для прохода хладагента, верхний коллектор разделен на две части кольцевой перегородкой 6, один край которой примыкает к корпусу криостата, другой - к торцу обмотки, патрубки 4 и 5 присоединены соответственно к одной и другой частям верхнего коллектора, а концы секций обмотки соединены параллельно друг с другом. Электрическое соединение секций обмотки может быть выполнено любым образом - как вне криостата, на блоке питания, так и прямо в рабочей зоне. Если для простоты рассматривать двухсек.ционную обмотку, то поочередное смещение витков может быть выполнено при ввинчивании секций, радиусы намотки которых несколько, на заданную величину радиальной ширины канала охлаждения, различны. Последним замоиоличиванием обмбтки обеспечивается фиксация ее структуры в таком виде.- В описываемом устройстве не требуется прокладки и фиксации спиральных направляюще-дистанцирующих элементов, что повьшает надежность выполнения электромагнита, поскольку каналы охлаждения в обмотке выполняются совершенно жестко в ие могут в

ч

процессе работы смещаться. Электрический же контакт между токонесущими элементами обмотки, шиной и корпусом криостата не, опасен, поскольку для гиперпроводящих обмоток отношение проводньюсти соответствующих металлов не ниже 100000-50000, т.е. для гиперпроводника даже обычный металл является достаточно хорошим изолятором.

Выполнение электромагнита с обмоткой такого типа весьма неслоясно.

9801

причем практически возможно варьирование ширины зазора канала от 1 до 3-5 мм, что достаточно для большинства ситуатдай. Достоинством решения является и развитая поверхность теплосъема по сравнению с прототипом. Тепловой поток при этом можно понизить не менее чем в 2-3 д раза, а перепад температуры меязду шиной и охладителем на л/2 К, т.е. на 20Z относительно принятого диапазона в 10 К.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ, преимущественно гиперпроводящий, содержащий обмотку, выполненную не менее чем из двух кольцевых спирально-циливдрических секций с витками, размещенную в криостате, выполненном в виде кольцевого корпуса с патрубками для подвода и отвода хладагента, о т л и ч ающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем улучшения охлаждения, электромагнит содержит кольцевую пepeгopo кy, а витки соседних .секций обмотки смещены друг относительно друга в радиальном направлении таким образом, что торцы витков одной секции примыкают к наружной стенке корпуса криостата, при этом торцы витков другой секции примыкают к внутренней стенке корпуса криостата, а другие торцы витков секций и, соответственно, наружная |и внутренняя стенки корпуса криостата образуют каналы для циркуляции хладагента пространственно-витой . формы, повторяющие форму витков секций, причем верхний и нижний торцы обмотки и корпус криостата образуют коллекторы дпя прохода хладагента, верхний коллектор разделен на две (Л части кольцевой перегородкой, один край которой примыкает к корпусу криостата, другой - к торцу обмотки, патрубки присоединены соответственно к одной и другой частям верхнего коллектора, а концы секций обмотки соединены параллельно друг с другом.

Фиа. 1