一種波長可變的高溫超導環形磁通泵的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高溫超導材料充磁裝置設計技術領域，具體涉及一種波長可變的高溫超導環形磁通栗。
【背景技術】
[0002]高溫超導材料能夠捕獲很強的磁場。現有技術中的高溫超導材料充磁時通常采用一個大型的線圈磁體產生強背景磁場，使得高溫超導材料在背景磁場中捕獲磁通。其工作原理詳述如下:單相線圈磁體所產生的駐波磁場在空間區域分布均勻，隨著磁場強度的增加，磁通在超導外部區域增強，在超導體外部和內部之間造成磁壓力，這個磁壓力幫助大量的磁通量子通過克服超導材料的釘扎力，使磁通進入到超導體內部。這種充磁方法雖有效但不經濟實用，依照現有技術，為達到上述技術目的以產生足夠強的強磁場，通常需要采用大型的線圈磁體和大功率的單相電源，能量轉換效率極低，例如:一個產生1.0T以上駐波磁場的銅線圈磁體通常質量為幾十公斤，磁體直徑為幾十厘米；此外，龐大的線圈磁體充磁裝置不適于對于已安裝到設備內部的高溫超導材料進行免拆卸充磁，因為這些高溫超導材料通常已經被緊湊的安裝到有真空絕熱層的低溫杜瓦中，現有技術中通常采用將大型線圈磁體放置在包含低溫杜瓦在內的低溫系統之外為高溫超導材料充磁，因此必需產生足夠強的磁場才能達到理想的充磁效果，但因此帶來的磁場能量不集中、及充磁效率低、充磁能耗過大等技術問題成為困擾本領域技術人員的一個突出的技術問題。此外，過強的磁場散發到外圍空間中會對操作過程的安全性造成一定的風險，一但疏忽就易導致安全責任事故的發生，危險系數較高。進一步的，由于不得不采用大型線圈作為充磁的核心部件，使用時線圈需要接通幾個安培的直流電流，會將大部分電能轉化為不需要的熱能，進而導致能量轉化率低，系統耗電量過高，如何做到節能降耗亦成為一個亟待解決的技術問題。因此，研發出一款小型高效低能耗的針對高溫超導材料的充磁裝置成為一種必需。

【發明內容】

[0003]為此，本實用新型提供一種高溫超導環形磁通栗，解決現有技術中高溫超導材料充磁裝置上述技術問題中至少一個技術問題。
[0004]本實用新型提供了一種高溫超導環形磁通栗，包括:同軸線設置的多相電線圈繞組和能將多相電線圈繞組產生的磁場波匯聚在多相電線圈繞組端面的磁路；多相電線圈繞組所含線圈的數量至少為六個。
[0005]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，磁路包括:由導磁介質制成的若干個空心圓柱和中柱；
[0006]若干個空心圓柱均同軸線設置；相鄰兩個空心圓柱間的間隙與裝配多相電線圈繞組所需的空間相適配；空心圓柱的數量與線圈的數量相同；
[0007]中柱為圓柱狀，位于最內側的空心圓柱內，并與位于最內側的空心圓柱同軸線設置；中柱的直徑與多相電線圈繞組最內側線圈的內徑尺寸相適配。
[0008]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，多相電線圈繞組的各組線圈依軸線向外的空隙順序，依次分別纏繞在中柱及除位于最外層的空心圓柱以外的，其余空心圓柱的外壁上。
[0009]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，空心圓柱及中柱由相同材質的導磁介質制成。
[0010]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，位于最外側的空心圓柱的外壁上纏繞有直流線圈。
[0011]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，還包括單相電源，直流線圈與單相電源連接。
[0012]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，直流線圈為超導線圈。
[0013]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，還包括多相變頻器，多相變頻器的相數與多相電線圈相適配，多相變頻器與多相電線圈連接。使用時，可通過改變多相電線圈繞組中的相位線圈的連接方式，或選取相位數不同的多相變頻器，改變波長的大小。
[0014]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，多相電線圈繞組為超導線圈。
[0015]可選地，根據本實用新型的波長可變的高溫超導環形磁通栗，多相電線圈繞組中任兩組線圈的的阻抗系數不同。
[0016]本實用新型通過采用同軸線的多相電線圈繞組及能夠將多相電線圈繞組產生的磁場波匯聚在所述多相電線圈繞組端面的磁路構成的充磁裝置，有效的解決了現有技術中充磁裝置體積龐大、過于笨重、充磁效率低及充磁能耗高的技術問題。實際使用中可直接將待充磁高溫超導材料置于多相電線圈繞組的端面，與高溫超導環形磁通栗相接觸，或與高溫超導環形磁通栗保持一段距離。此外，由于本實用新型產生磁場波的原理不涉及機械運動，故在長期運行過程中，設備不易產生磨損，使用壽命長久。進一步的，由于本實用新型采用變頻器激發多相電線圈繞組產生磁場，其磁場各項參數指標易于得到控制，具有更強的可操作性與自動化性，用戶可以通過計算機編程控制變頻器的輸出，進而達到獲得不同種類磁場的技術效果。
[0017]進一步的，為滿足本實用新型將多相電線圈繞組產生的磁場波匯聚在所述多相電線圈繞組端面的技術需要，所述磁路由同軸線設置的多個空心圓柱和位于最內側空心圓柱內的中柱構成。為了達到更好的導磁效果，多個空心圓柱和中柱均由導磁介質制成。
[0018]進一步的，為提高本實用新型匯聚磁場的技術效果，所述多相電線圈繞組的各組線圈依軸線向外的空隙順序，依次分別纏繞在中柱及除位于最外層的空心圓柱以外的，其余空心圓柱的外壁上。
[0019]進一步的，為更進一步加強加工制作磁路的便捷性，所述空心圓柱及中柱由相同材質的導磁介質制成。此外，為了方便將多個空心圓柱與中柱固定連接，還可采用將多個空心圓柱和中柱同軸線的緊固設置在同一底座圓盤上，底座圓盤亦可采用與多個空心圓柱及中柱相同的導磁介質制成。進一步的，還可將底座圓盤與多個空心圓柱及中柱加工為一體式結構，方便制作的同時還能額外取得聚磁的技術效果。
[0020]進一步的，為更進一步提高充磁效果，本實用新型在位于最外側的所述空心圓柱的外壁上纏繞有直流線圈，通過直流線圈產生的背景磁場為本實用新型達到高效的充磁效果提供有力的技術支持。其中，直流線圈所產生的背景磁場的大小可通過與其相連接的單相電源的輸出電流加以控制。
[0021]進一步的，為進一步解決線圈通電發熱耗能的技術問題，本實用新型可通過將多相電線圈和/或直流線圈設置為超導線圈以克服現有技術中充磁設備能耗高的技術缺陷。
[0022]進一步的，為滿足不同種類及外形的高溫超導材料的充磁技術需求，所述多相電線圈繞組中任兩組線圈的的阻抗系數不同，以產生與高溫超導材料外形相適配的充磁磁場，提高充磁作業的工作效率，減少不必要的磁能消耗。實際設計時，多相電線圈繞組的線圈寬度、高度及排列方式均能夠根據使用需要而做出相應的調整，多組線圈間的實際寬度及相對高度亦能有所不同。本實用新型的結構改變方便靈活，適于滿足各種外形的高溫超導材料的充磁需要。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本實用新型的限制。在附圖中:
[0024]圖1為本實用新型實施例1中波長可變的高溫超導環形磁通栗的剖視結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例2中波長可變的高溫超導環形磁通栗的剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的描述。
[0027]實施例1:
[0028]不失一般性，如圖1所示，本實用新型提供一種波長可變的高溫超導環形磁通栗，包括:同軸線設置的多相電線圈繞組100和能將所述多相電線圈繞組產生的磁場波匯聚在所述多相電線圈繞組端面的磁路200;所述多相電線圈繞組所含線圈的數量至少為六個。使用時只需將高溫超導材料400置于高溫超導環形磁通栗的上端，并將所述多相電線圈繞組與多相變頻器連接即可。連接時可根據需要選擇順序或逆序連接。實際使用時可根據需要將多相電線圈繞組設置為三相、四相、五相、六相甚至更多，應用方式多樣，靈活方便。
[0029]進一步的，如圖1所示，在本實施例的一個優選技術方案中，所述磁路200包括:由導磁介質制成的多個空心圓柱220和中柱230 ;多個所述空心圓柱220均分別與所述底座圓盤同軸線設置；相鄰兩個所述空心圓柱220間的間隙與裝配所述多相電線圈繞組100所需的空間相適配；所述中柱230為圓柱狀，位于最內側的所述空心圓柱內，并與位于最內側的空心圓柱同軸線設置；所述中柱的直徑與所述多相電線圈繞組最內側線圈的內徑尺寸相適配。為進一步方便將多個空心圓柱220和中柱230固定，如圖1所示，本實施例中還進一步優選包括底座圓盤210，并將多個空心圓柱220和中柱230與其相緊固連接。進一步的，由于底座圓盤210的設置還可進一步取得聚磁的技術效果。
[0030]需要說明的是，底座圓盤210并非本實用新型的核心發明點，其存在僅為輔助實現聚磁的技術效果，故在本實用新型所述波長可變的高溫超導環形磁通栗中無論是否設置底座圓盤均應落入本實用新型的保護范圍。
[0031 ] 進一步的，在本實施例的一個優選技術方案中，所述多相電線圈繞組的各組線圈依軸線向外的空隙順序，依次分別纏繞在所述中柱及除位于最外層的所述空心圓柱以外的，其余空心圓柱的外壁上。
[0032]進一步的，在本實施例的一個優選技術方案中，還包括多相變頻器，所述多相變頻器與所述多相電線圈連接。連接時可根據需要選擇順序連接或逆序連接，用于在裝置的表面形成環形磁場波，磁場波的波長可變，波