一种波长可变的高温超导环形磁通泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高温超导材料充磁装置设计技术领域，具体涉及一种波长可变的高温超导环形磁通栗。
【背景技术】
[0002]高温超导材料能够捕获很强的磁场。现有技术中的高温超导材料充磁时通常采用一个大型的线圈磁体产生强背景磁场，使得高温超导材料在背景磁场中捕获磁通。其工作原理详述如下:单相线圈磁体所产生的驻波磁场在空间区域分布均匀，随着磁场强度的增加，磁通在超导外部区域增强，在超导体外部和内部之间造成磁压力，这个磁压力帮助大量的磁通量子通过克服超导材料的钉扎力，使磁通进入到超导体内部。这种充磁方法虽有效但不经济实用，依照现有技术，为达到上述技术目的以产生足够强的强磁场，通常需要采用大型的线圈磁体和大功率的单相电源，能量转换效率极低，例如:一个产生1.0T以上驻波磁场的铜线圈磁体通常质量为几十公斤，磁体直径为几十厘米；此外，庞大的线圈磁体充磁装置不适于对于已安装到设备内部的高温超导材料进行免拆卸充磁，因为这些高温超导材料通常已经被紧凑的安装到有真空绝热层的低温杜瓦中，现有技术中通常采用将大型线圈磁体放置在包含低温杜瓦在内的低温系统之外为高温超导材料充磁，因此必需产生足够强的磁场才能达到理想的充磁效果，但因此带来的磁场能量不集中、及充磁效率低、充磁能耗过大等技术问题成为困扰本领域技术人员的一个突出的技术问题。此外，过强的磁场散发到外围空间中会对操作过程的安全性造成一定的风险，一但疏忽就易导致安全责任事故的发生，危险系数较高。进一步的，由于不得不采用大型线圈作为充磁的核心部件，使用时线圈需要接通几个安培的直流电流，会将大部分电能转化为不需要的热能，进而导致能量转化率低，系统耗电量过高，如何做到节能降耗亦成为一个亟待解决的技术问题。因此，研发出一款小型高效低能耗的针对高温超导材料的充磁装置成为一种必需。
【发明内容】
[0003]为此，本实用新型提供一种高温超导环形磁通栗，解决现有技术中高温超导材料充磁装置上述技术问题中至少一个技术问题。
[0004]本实用新型提供了一种高温超导环形磁通栗，包括:同轴线设置的多相电线圈绕组和能将多相电线圈绕组产生的磁场波汇聚在多相电线圈绕组端面的磁路；多相电线圈绕组所含线圈的数量至少为六个。
[0005]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，磁路包括:由导磁介质制成的若干个空心圆柱和中柱；
[0006]若干个空心圆柱均同轴线设置；相邻两个空心圆柱间的间隙与装配多相电线圈绕组所需的空间相适配；空心圆柱的数量与线圈的数量相同；
[0007]中柱为圆柱状，位于最内侧的空心圆柱内，并与位于最内侧的空心圆柱同轴线设置；中柱的直径与多相电线圈绕组最内侧线圈的内径尺寸相适配。
[0008]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，多相电线圈绕组的各组线圈依轴线向外的空隙顺序，依次分别缠绕在中柱及除位于最外层的空心圆柱以外的，其余空心圆柱的外壁上。
[0009]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，空心圆柱及中柱由相同材质的导磁介质制成。
[0010]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，位于最外侧的空心圆柱的外壁上缠绕有直流线圈。
[0011]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，还包括单相电源，直流线圈与单相电源连接。
[0012]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，直流线圈为超导线圈。
[0013]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，还包括多相变频器，多相变频器的相数与多相电线圈相适配，多相变频器与多相电线圈连接。使用时，可通过改变多相电线圈绕组中的相位线圈的连接方式，或选取相位数不同的多相变频器，改变波长的大小。
[0014]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，多相电线圈绕组为超导线圈。
[0015]可选地，根据本实用新型的波长可变的高温超导环形磁通栗，多相电线圈绕组中任两组线圈的的阻抗系数不同。
[0016]本实用新型通过采用同轴线的多相电线圈绕组及能够将多相电线圈绕组产生的磁场波汇聚在所述多相电线圈绕组端面的磁路构成的充磁装置，有效的解决了现有技术中充磁装置体积庞大、过于笨重、充磁效率低及充磁能耗高的技术问题。实际使用中可直接将待充磁高温超导材料置于多相电线圈绕组的端面，与高温超导环形磁通栗相接触，或与高温超导环形磁通栗保持一段距离。此外，由于本实用新型产生磁场波的原理不涉及机械运动，故在长期运行过程中，设备不易产生磨损，使用寿命长久。进一步的，由于本实用新型采用变频器激发多相电线圈绕组产生磁场，其磁场各项参数指标易于得到控制，具有更强的可操作性与自动化性，用户可以通过计算机编程控制变频器的输出，进而达到获得不同种类磁场的技术效果。
[0017]进一步的，为满足本实用新型将多相电线圈绕组产生的磁场波汇聚在所述多相电线圈绕组端面的技术需要，所述磁路由同轴线设置的多个空心圆柱和位于最内侧空心圆柱内的中柱构成。为了达到更好的导磁效果，多个空心圆柱和中柱均由导磁介质制成。
[0018]进一步的，为提高本实用新型汇聚磁场的技术效果，所述多相电线圈绕组的各组线圈依轴线向外的空隙顺序，依次分别缠绕在中柱及除位于最外层的空心圆柱以外的，其余空心圆柱的外壁上。
[0019]进一步的，为更进一步加强加工制作磁路的便捷性，所述空心圆柱及中柱由相同材质的导磁介质制成。此外，为了方便将多个空心圆柱与中柱固定连接，还可采用将多个空心圆柱和中柱同轴线的紧固设置在同一底座圆盘上，底座圆盘亦可采用与多个空心圆柱及中柱相同的导磁介质制成。进一步的，还可将底座圆盘与多个空心圆柱及中柱加工为一体式结构，方便制作的同时还能额外取得聚磁的技术效果。
[0020]进一步的，为更进一步提高充磁效果，本实用新型在位于最外侧的所述空心圆柱的外壁上缠绕有直流线圈，通过直流线圈产生的背景磁场为本实用新型达到高效的充磁效果提供有力的技术支持。其中，直流线圈所产生的背景磁场的大小可通过与其相连接的单相电源的输出电流加以控制。
[0021]进一步的，为进一步解决线圈通电发热耗能的技术问题，本实用新型可通过将多相电线圈和/或直流线圈设置为超导线圈以克服现有技术中充磁设备能耗高的技术缺陷。
[0022]进一步的，为满足不同种类及外形的高温超导材料的充磁技术需求，所述多相电线圈绕组中任两组线圈的的阻抗系数不同，以产生与高温超导材料外形相适配的充磁磁场，提高充磁作业的工作效率，减少不必要的磁能消耗。实际设计时，多相电线圈绕组的线圈宽度、高度及排列方式均能够根据使用需要而做出相应的调整，多组线圈间的实际宽度及相对高度亦能有所不同。本实用新型的结构改变方便灵活，适于满足各种外形的高温超导材料的充磁需要。
【附图说明】
[0023]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中:
[0024]图1为本实用新型实施例1中波长可变的高温超导环形磁通栗的剖视结构示意图；
[0025]图2为本实用新型实施例2中波长可变的高温超导环形磁通栗的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
[0027]实施例1:
[0028]不失一般性，如图1所示，本实用新型提供一种波长可变的高温超导环形磁通栗，包括:同轴线设置的多相电线圈绕组100和能将所述多相电线圈绕组产生的磁场波汇聚在所述多相电线圈绕组端面的磁路200;所述多相电线圈绕组所含线圈的数量至少为六个。使用时只需将高温超导材料400置于高温超导环形磁通栗的上端，并将所述多相电线圈绕组与多相变频器连接即可。连接时可根据需要选择顺序或逆序连接。实际使用时可根据需要将多相电线圈绕组设置为三相、四相、五相、六相甚至更多，应用方式多样，灵活方便。
[0029]进一步的，如图1所示，在本实施例的一个优选技术方案中，所述磁路200包括:由导磁介质制成的多个空心圆柱220和中柱230 ;多个所述空心圆柱220均分别与所述底座圆盘同轴线设置；相邻两个所述空心圆柱220间的间隙与装配所述多相电线圈绕组100所需的空间相适配；所述中柱230为圆柱状，位于最内侧的所述空心圆柱内，并与位于最内侧的空心圆柱同轴线设置；所述中柱的直径与所述多相电线圈绕组最内侧线圈的内径尺寸相适配。为进一步方便将多个空心圆柱220和中柱230固定，如图1所示，本实施例中还进一步优选包括底座圆盘210，并将多个空心圆柱220和中柱230与其相紧固连接。进一步的，由于底座圆盘210的设置还可进一步取得聚磁的技术效果。
[0030]需要说明的是，底座圆盘210并非本实用新型的核心发明点，其存在仅为辅助实现聚磁的技术效果，故在本实用新型所述波长可变的高温超导环形磁通栗中无论是否设置底座圆盘均应落入本实用新型的保护范围。
[0031 ] 进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，所述多相电线圈绕组的各组线圈依轴线向外的空隙顺序，依次分别缠绕在所述中柱及除位于最外层的所述空心圆柱以外的，其余空心圆柱的外壁上。
[0032]进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，还包括多相变频器，所述多相变频器与所述多相电线圈连接。连接时可根据需要选择顺序连接或逆序连接，用于在装置的表面形成环形磁场波，磁场波的波长可变，波