传导冷却复合式接头组件、高温超导线圈

本发明属于超导电工，具体提供一种传导冷却复合式接头组件以及包含该接头组件的高温超导线圈。

背景技术：

1、为了避免超导线圈的接头部位出现局部过热的问题，需要对其进行冷却。如通常是通过外部的冷源与接头进行换热的方式对接头部位进行冷却。参照图1，图1示出现有例的配置于接头的接头热沉与配置于外部冷源的冷源热沉之间的导热连接的结构示意图。如图1所示，与导热连接相关的结构包括接头热沉01、冷源热沉02、下绝缘层03、绝缘管04、上绝缘层05和固定螺栓组件06，导热连接的实现方式大致包括：

2、1)下绝缘层的安装：在将冷源热沉固定(至制冷机)之后，将下绝缘层放置在冷源热沉上。其中，下绝缘层和冷源热沉均具有与固定螺栓组件相适配的孔。

3、2)接头热沉的安装：将接头热沉放置到下绝缘层上，如前述的冷源热沉类似，接头热沉上具有与固定螺栓组件相适配的孔。

4、3)绝缘管的安装：将绝缘管插入接头热沉与固定螺栓组件相适配的孔中，且保证绝缘管的上端面与接头热沉的上端面大致齐平(或略低)。想显然，绝缘管的外径应当于接头热沉上具有的与固定螺栓组件相适配的孔相对应。

5、4)上绝缘层的安装：在安装完绝缘管后，将上绝缘层放置于接头热沉的上端面。与前述的下绝缘层类似，上绝缘层同样具有与固定螺栓组件相适配的孔。

6、在下绝缘层、绝缘管与上绝缘层在接头热沉和冷源热沉上安装完毕之后，借助于固定螺栓组件与前述的各个孔的组合的配合，将上绝缘层、接头热沉、下绝缘层和绝缘管固定在冷源热沉上。基于这样的结构，实现绝缘的原理为：下绝缘层主要用于实现冷源热沉与接头热沉之间的绝缘，绝缘管主要用于实现固定螺栓组件的螺栓侧壁与接头热沉之间的绝缘，上绝缘层则主要用于实现固定螺栓组件的螺帽部分与接头热沉之间的绝缘。

7、由于接头热沉是与超导线圈直接连接的，因此没有针对二者之间的连接作绝缘处理，故而对应于接头热沉的端处于高电位。对于常规的超导磁体设计，接头热沉的短时耐压一般要求不低于1000v。而冷源热沉则是与制冷机的冷头及其它相关的结构件直接连接的，因此一般需要接地。这样一来，接头热沉与冷源热沉之间的导热连接在高效导热得以保证的同时，必须要解决由此产生的高电压隔离问题。

8、如前所述，在现有例中，如是借助于固定螺栓组件等紧固件将接头热沉固定在冷源热沉上。由于固定螺栓组件与冷源热沉螺接，因此固定螺栓组件也处于零电位。这样一来，固定螺栓组件与接头热沉之间也必须进行电气绝缘处理。与此同时，由于固定螺栓组件在承担固定功能时具有较大的压力，因此相关的承压部件/部分必须具有较高的强度。这样一来，便会存在这样的问题：

9、第一方面，下绝缘层通常采用具有较高热导率的aln等陶瓷材料制成，由于太薄的陶瓷会存在相当的加工难度，因此下绝缘层的厚度通常会达到1-2mm，这便相应地增大了导热间距；

10、第二方面，下绝缘层与接头热沉之间、下绝缘层与冷源热沉之间均存在连接界面，即下绝缘层在组装好的状态下会与相关的部件之间存在两个连接界面，而固体-固体的连接界面之间通常必然会存在由于表面的不平整而导致的接触面积减小的问题，这一问题显然会影响导热连接的传热效果。如相关试验表明，因为对应于连接界面的界面热阻的存在，等效的热导率仅为整块材料的几十分之一。

11、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题中的至少一部分和/或者至少一定程度地解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明主要是提出一种可行的、兼顾高温超导线圈的接头热沉与冷源热沉之间的导热连接和电气连接的问题。具体而言，如何在保证导热连接的可靠性的前提下，保证电气连接的可靠性。

2、有鉴于此，第一方面，本发明提供了一种传导冷却复合式接头组件，该接头组件包括：接头热沉，其能够与接头连接；以及冷源热沉，其能够与冷源连接；其中，所述接头热沉与所述冷源热沉导热连接；所述传导冷却复合式接头组件还包括：绝缘部，其设置于所述接头热沉，并且所述绝缘部靠近所述冷源热沉的部分沿由所述冷源热沉远离所述接头热沉的方向具有延伸部分。

3、通过这样的构成，能够谋求通过延伸部分的设置降低发生沿面放电现象的概率。

4、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述绝缘部靠近所述冷源热沉的部分包覆于所述接头热沉。

5、通过这样的构成，给出了延伸部分的可能的形成方式，如本领域技术人员可以采用任意可行的方式将绝缘部靠近所述冷源热沉的部分包覆于接头热沉。以及包覆于接头热沉的绝缘部可以是整体式结构或者组合式结构。

6、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述传导冷却复合式接头组件包括固接组件，所述接头热沉和所述冷源热沉在对应于所述固接组件的位置分别设置有第一安装孔和第二安装孔，所述接头热沉借助于所述固接组件与所述第一安装孔以及所述第二安装孔的配合固接至所述冷源热沉，

7、其中，所述绝缘部靠近所述冷源热沉的部分包括第一部分以及对应于所述第一安装孔的位置的第二部分，其中，所述延伸部分设置于所述第一部分。

8、通过这样的构成，给出了绝缘部靠近冷源热沉的部分的可能的结构形式。

9、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述第一部分与所述第二部分一体成型。

10、通过这样的构成，给出了绝缘部靠近冷源热沉的部分的一种具体的结构形式。

11、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述绝缘部还包括远离所述冷源热沉的部分，所述远离所述冷源热沉的部分与所述靠近所述冷源热沉的部分围设出能够至少包覆所述接头热沉的一部分的空间。

12、通过这样的构成，能够谋求通过围设的方式形成绝缘部。如本领域技术人员可以根据实际需求确定空间的具体形式。

13、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述远离所述冷源热沉的部分与所述靠近所述冷源热沉的部分围设出包覆所述接头热沉的一部分的空间，其中，在所述绝缘部远离所述冷源热沉的部分与所述延伸部分之间为开放区域；并且/或者所述绝缘部远离所述冷源热沉的部分在远离所述第一安装孔的部分为开放区域。

14、通过这样的构成，给出来非完全围设的可能的结构形式。其中，第一种形式相当于是在左上方、第二种形式相当于是在上左方具有非封闭围设的开放区域。如开放区域可以是完全开放(如条状区域或者块状区区域)也可以是部分开放(如间隔分布的多个条状区域的组合等)。

15、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述远离所述冷源热沉的部分与所述靠近所述冷源热沉的部分围设出完全包覆所述接头热沉的空间。

16、通过这样的构成，能够谋求完全围设的方式尽可能地避免出现沿面放电的现象。

17、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述远离所述冷源热沉的部分与所述靠近所述冷源热沉的部分以一体成型的方式围设出完全包覆所述接头热沉的空间。

18、通过这样的构成，给出了绝缘部的一种可能的成型方式。如可以采用任意合理可选的工艺来实现绝缘部的制备。

19、对于上述传导冷却复合式接头组件，在一种可能的实施方式中，所述接头热沉与所述冷源热沉之间通过热管导热连接。

20、通过这样的构成，能够谋求提高接头组件的导热效率。

21、在第二方面，本发明提供了一种高温超导线圈，该高温超导线圈包括前述任一项所述的传导冷却复合式接接头组件。

22、可以理解的是，该高温超导线圈具有前述任一项所述的传导冷却复合式接接头组件的所有技术效果，在此不再赘述。