本发明涉及一种屏蔽电流消除装置，特别涉及一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置。
背景技术：
近年来，超导磁体广泛应用于国民经济、科学研究等诸多领域。相较于传统的低温超导线材，高温超导带材，如商用bi-2223、rebco带材具有更高的临界温度、临界磁场以及机械强度，从诞生开始即得到科研人员的高度重视，其工作特性不断被改进。由于其具有优良的载流性能以及更高的运行温度区间，高温超导磁体在很多领域具有低温超导磁体不可替代的作用，如空间强磁场应用，极高场超导磁共振谱仪，传导冷却磁共振成像设备，超导电力传输，以及超导射频应用等领域。
同时高温超导带材的电磁特性具有很强的各向异性，其截面为独特的矩形结构，其在受到垂直磁场作用时，会在高温超导带材中感应出屏蔽电流。屏蔽电流的产生导致传导电流在高温超导带材内部不均匀分布，严重地影响了高温超导磁体均匀区磁场的分布，恶化磁场的均匀性。由于磁通蠕动作用的影响，屏蔽电流会随时间的推移出现缓慢的变化，导致磁场出现漂移的现象，直接影响高温超导磁体磁场的稳定性，这对于高温超导磁体在高精度的nmr和mri设备应用提出了挑战。
技术实现要素：
本发明的目的是有效消除高温超导线圈中屏蔽电流的影响，提出一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，以保证高温超导磁体在极高场nmr或mri等磁体领域的应用。
本发明的结构组成如下：
所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、冷头、交流电源以及直流电源组成。
所述的骨架位于整个装置的最底部，高温超导带材与不锈钢带材表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架之上，不锈钢带材位于外侧，高温超导带材位于内侧。骨架内侧开有凹槽，此凹槽中安装有第三接线柱。骨架外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱、第二接线柱以及冷头。高温超导带材与不锈钢带材内侧共用第三接线柱，高温超导带材外侧连接第一接线柱，不锈钢带材外侧连接第二接线柱，高温超导带材缠绕的线圈由直流电源供电，不锈钢带材缠绕的线圈由交流电源供电。
所述的骨架、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱由紫铜材料加工，骨架与第一接线柱之间，骨架与第二接线柱之间，骨架与第三接线柱之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。
所述的高温超导带材缠绕的线圈电感为l1，第一环向电阻为r1，不锈钢带材缠绕的线圈电感为l2，第二环向电阻为r2，高温超导带材与不锈钢带材表面金属直接接触，径向接触电阻为r3；高温超导带材缠绕的线圈电感l1与第一环向电阻r1串联连接，不锈钢带材缠绕的线圈电感l2与第二环向电阻r2串联连接，直流电源、交流电源、高温超导带材缠绕的线圈电感l1以及第一环向电阻r1、不锈钢带材缠绕的线圈电感l2以及第二环向电阻r2、径向接触电阻r3组成并联电路。
所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置的工作过程是：首先将骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱放置于真空绝热装置中，由冷头将骨架、高温超导带材、不锈钢带材、第一接线柱、第二接线柱以及第三接柱降温至95k以下，高温超导带材的环向电阻r1降低至0，由直流电源为整体电路供电，电流为i1，产生中心区域稳定磁场。然后打开交流电源，产生交流电流i2，由于高温超导带材缠绕的线圈电感l1和不锈钢带材缠绕的线圈电感l2的限制，交流电流i2将全部通过径向接触电阻r3，发热功率为p，在短时间内提升高温超导带材温度，并降低高温超导带材临界电流，降低屏蔽电流流动空间，进一步消除屏蔽电流对均匀磁场产生的影响。
附图说明
图1本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置的三维图；
图2本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置的电路图；
图3本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置中骨架的三维图；
图4本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置中第一接线柱的三维图；
图5本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置中第三接线柱的三维图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1-图5所示，本发明实施例由骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4、第三接柱6、冷头7、交流电源8以及直流电源9组成。
所述的骨架1位于整个装置的最底部，高温超导带材3与不锈钢带材5表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架5之上，不锈钢带材位于外侧，高温超导带材位于内侧。骨架1内侧开有凹槽，安装第三接线柱7。骨架1外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱2、第二接线柱4以及冷头7。
所述的高温超导带材3与不锈钢带材5内侧共用第三接线柱6，高温超导带材3外侧连接第一接线柱2，不锈钢带材5外侧连接第二接线柱4，高温超导带材3缠绕的线圈由直流电源9供电，不锈钢带材5缠绕的线圈由交流电源8供电。
所述的骨架1、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6由紫铜材料加工，骨架1与第一接线柱2之间，骨架1与第二接线柱4之间，骨架1与第三接线柱8之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。
所述的高温超导带材3缠绕的线圈电感为l1，第一环向电阻为r1，不锈钢带材5缠绕的线圈电感为l2，第二环向电阻为r2，高温超导带材3与不锈钢带材5表面金属直接接触，径向接触电阻为r3；高温超导带材缠绕的线圈电感l1与第一环向电阻r1串联连接，不锈钢带材5缠绕的线圈电感l2与第二环向电阻r2串联连接，直流电源9、交流电源8、高温超导带材缠绕的线圈电感l1以及第一环向电阻r1、不锈钢带材缠绕的线圈电感l2以及第二环向电阻r2、径向接触电阻r3组成并联电路。
本发明高温超导线圈屏蔽电流消除装置的工作原理和工作过程为，将骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6放置于真空绝热装置中，由冷头5将骨架1、高温超导带材3、不锈钢带材5、第一接线柱2、第二接线柱4以及第三接柱6降温至95k以下，高温超导带材3环向电阻r1降低至0。由直流电源9为整体电路供电，电流为i1，产生中心区域稳定磁场。然后打开交流电源8，产生交流电流i2，由于高温超导带材3缠绕的线圈电感l1和不锈钢带材缠绕的线圈电感l2的限制，交流电流i2将全部通过径向接触电阻r3，发热功率为p，在短时间内提升高温超导带材3温度，并降低高温超导带材3临界电流，降低屏蔽电流流动空间，进一步消除屏蔽电流对均匀磁场产生的影响。
1.一种高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置由骨架(1)、高温超导带材(3)、不锈钢带材(5)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)、第三接柱(6)、冷头(7)、交流电源(8)以及直流电源(9)组成；骨架(1)位于所述高温超导线圈屏蔽电流消除装置的最底部，高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)表面不包绕绝缘材料，并列缠绕在骨架(5)之上，不锈钢带材(5)位于外侧，高温超导带材(3)位于内侧；骨架(1)内侧开有凹槽，安装第三接线柱(7)，骨架(1)外侧开有圆孔，分别安装第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及冷头(7)；高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)内侧共用第三接线柱(6)，高温超导带材(3)外侧连接第一接线柱(2)，不锈钢带材(5)外侧连接第二接线柱(4)，高温超导带材(3)缠绕的线圈由直流电源(9)供电，不锈钢带材(5)缠绕的线圈由交流电源(8)供电。
2.如权利要求1所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：骨架(1)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及第三接柱(6)由紫铜材料加工，骨架(1)与第一接线柱(2)之间，骨架(1)与第二接线柱(4)之间，骨架(1)与第三接线柱(8)之间采用聚酰亚胺薄膜绝缘。
3.如权利要求1所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：高温超导带材(3)缠绕的线圈电感为l1，第一环向电阻为r1，不锈钢带材(5)缠绕的线圈电感为l2，第二环向电阻为r2，高温超导带材(3)与不锈钢带材(5)表面金属直接接触，径向接触电阻为r3；高温超导带材缠绕的线圈电感l1与第一环向电阻r1串联连接，不锈钢带材缠绕的线圈电感l2与第二环向电阻r2串联连接，直流电源(9)、交流电源(8)、高温超导带材缠绕的线圈电感l1以及第一环向电阻r1、不锈钢带材缠绕的线圈电感l2以及第二环向电阻r2、径向接触电阻r3组成并联电路。
4.如权利要求1所述的高温超导线圈屏蔽电流消除装置，其特征是：将骨架(1)、高温超导带材(3)、不锈钢带材(5)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及第三接柱(6)放置于真空绝热装置中，由冷头(5)将骨架(1)、高温超导带材(3)、不锈钢带材(5)、第一接线柱(2)、第二接线柱(4)以及第三接柱(6)降温至95k以下，高温超导带材(3)的环向电阻r1降低至0，由直流电源(9)为整体电路供电，电流为i1，产生中心区域稳定磁场；然后打开交流电源(8)，产生交流电流i2，由于高温超导带材(3)缠绕的线圈电感l1和不锈钢带材(5)缠绕的线圈电感l2的限制，交流电流i2将全部通过径向接触电阻r3，发热功率为p，提升高温超导带材(3)温度，并降低高温超导带材(3)临界电流，降低屏蔽电流流动空间，进一步消除屏蔽电流对均匀磁场产生的影响。
技术总结