[0001] 本发明涉及超高速磁悬浮技术领域，尤其涉及一种适用于超高速磁悬浮超导磁体的液氦存储装置。

[0002] 超高速磁悬浮低温超导磁体是电动磁悬浮列车、超高速真空管道磁悬浮列车悬浮及推进系统的核心组成部分。低温超导磁体在4.2K极低温下进入并维持超导状态，通过外部励磁设备给低温超导线圈通入大电流，低温超导线圈在闭环恒流状态下为电机系统、悬浮系统提供高强、稳定的磁场。

[0003] 液氦存储结构作为超导磁体的核心组成部件，与线圈骨架进行适配及组装，形成耐4.2K极低温的密封槽，包裹超导线圈并存储线圈预冷和制冷过程中的液氮、液氦。超导磁体运行时，液氦存储结构储存一定容量液氦。一方面维持超导线圈工作需要的极端低温环境，另一方面，通过液氦的快速汽化蒸发，带走超导线圈因外部激扰产生的局部热点，避免超导线圈因局部升温引发失超。

[0004] 针对超高速磁悬浮超导磁体，其液氦存储结构要满足悬浮、推进系统对超导磁体的总体拓扑结构，具备包裹超导线圈，一定液氦存储空间等功能。此外，超导线圈的电磁作用力会通过线圈骨架传递至液氦存储结构，液氦存储结构上需设置载荷传递接口，辅助支撑超导线圈。

[0005] 目前常规超导磁体多为圆环型线圈、D型线圈，如MRI超导磁体、核聚变用超导磁体，其液氦存储结构形式多与线圈外形匹配，设计为圆环型或D型，一方面包裹线圈并存储液氦，另一方面使磁体结构更加紧凑，减少液氦存储结构在内部空间的占有量，避免高低温区短路，增大漏热。

[0006] 超高速磁悬浮低温超导磁体用线圈为跑道型线圈，与现有常规超导磁体线圈结构形式存在很大差异。因此，现有超导线圈的液氦存储结构与超高速磁悬浮低温超导线圈液氦储存结构不兼容，在结构形式、载荷环境、电磁作用力传递等存在很大差异。

[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0026] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0027] 图1示出了根据本发明实施例的一种适用于超高速磁悬浮超导磁体的液氦存储装置的分解示意图。

[0028] 如图1所示，本发明实施例提供了一种适用于超高速磁悬浮超导磁体的液氦存储装置，其中，该装置包括盒体1、跑道型上盖板2、支耳片4、腔体5、管接口6和底盖板7，所述盒体1设置在所述跑道型上盖板2上的预设开孔内用于为超导线圈内部电子元器件提供安装空间并存储液氦，所述腔体5包括跑道型底面和与所述跑道型底面随形的侧壁，所述支耳片4设置在所述侧壁外表面用于传递电磁力，所述管接口6设置在所述侧壁外表面用于为液氦注入和氦气排出提供接口，绕制有超导线圈的跑道型骨架3设置在所述腔体5内，所述跑道型上盖板2与所述跑道型骨架3连接，所述底盖板7与所述跑道型底面连接。

[0029] 其中，盒体的设置可以确保电子元器件处于同一温度环境，消除温度对电子元器件性能的影响，且超导线圈可以完全被液氦浸泡。腔体可以为液氦存储提供周向密封，而底盖板可以为液氦存储提供侧向密封。跑道型骨架设置有U线槽，线槽内部绕制超导线圈，该跑道型骨架可以采用精密机床整体机加而成。

[0030] 通过上述技术方案，依托磁悬浮用跑道型线圈拓扑，结合超导线圈的具体使用环境、振动工况，可以得到兼具液氦存储及承压、承载的液氦存储装置，该液氦存储装置既能确保一定容量的液氦存储、浸泡线圈，同时可辅助支撑线圈，提供支撑刚性，避免弯曲、扭转变形引发失超。

[0031] 根据本发明一种实施例，所述管接口6还可以用于为线缆走线提供接口。

[0032] 根据本发明一种实施例，所述跑道型上盖板2上设置有第一接口，所述跑道型骨架3上设置有第二接口，所述第一接口和所述第二接口通过连接件连接。

[0033] 举例来讲，第一接口和第二接口均为圆孔，所述连接件可以为螺栓。

[0034] 根据本发明一种实施例，所述腔体5的侧壁上设置有定位槽和定位孔，所述定位槽用于设置所述支耳片4，所述定位孔用于设置所述管接口6。

[0035] 根据本发明一种实施例，如图2所示，所述盒体1凸出所述跑道型上盖板2的表面设置。

[0036] 举例来讲，盒体1可以为方盒，方盒插入跑道型上盖板2的预设开孔内并凸出跑道型上盖板2的表面，形成薄盖板组件(第一盖板组件)。

[0037] 其中，盒体与预设开孔的配合周圈(连接位置)可以采用电子束或氩弧密封焊接。

[0038] 通过凸起方式设置盒体，可以为内部电气元件提供充足的安装让位空间。

[0039] 根据本发明一种实施例，所述底盖板7以嵌入方式与所述跑道型底面连接。

[0040] 举例来讲，管接口6插入腔体5侧壁上对应孔位(定位孔)，支耳片4置于腔体5侧壁上对应定位槽内，底盖板7嵌入腔体5的底部与跑道型底面连接，所有配合连接位置采用电子束或氩弧焊密封焊接，形成厚盖板组件(第二盖板组件)，如图3所示。

[0041] 通过将薄盖板组件、厚盖板组件与跑道型线圈骨架3扣合，薄盖板组件与骨架配合的圆孔、跑道型缝隙，厚盖封板组件与骨架配合的跑道型缝隙，以及薄盖板组件与厚盖板组件配合的周圈缝隙均可以采用真空电子束焊接或氩弧密封焊接，组合形成超导磁体液氦存储装置，如图4所示。

[0042] 其中，薄盖板组件和厚盖板组件可采用分体零部件拼焊组成，或者采用厚板料整体机加而成，或者采用先冲压成毛坯而后精密机加而成。

[0043] 根据本发明一种实施例，所述盒体1、所述跑道型上盖板2、所述支耳片4、所述腔体5、所述管接口6和所述底盖板7采用无磁金属材料。

[0044] 根据本发明一种实施例，所述无磁金属材料为以下中任一种：不锈钢、钛合金和铝合金。

[0045] 举例来讲，不锈钢可以为304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。

[0046] 根据本发明一种实施例，所述跑道型上盖板2设置有锁底结构，跑道型骨架3也设置有锁底结构。

[0047] 通过设置锁底结构，可以限制配合面，提高配合精度及防止焊接击穿。

[0048] 根据本发明一种实施例，所述支耳片4设置有光孔及螺纹孔，所述光孔通过轴孔配合传递径向力，所述螺纹孔与螺栓配合传递法向力。

[0049] 也就是，可以通过光孔及螺纹孔将超导线圈作用于液氦存储结构的电磁力传递至支撑结构。

[0050] 根据本发明一种实施例，所述支耳片4与所述腔体5的侧壁的配合位置的厚度大于非配合位置。

[0051] 也就是，腔体的侧壁与支耳配合位置局部加厚，从而可以增强载荷传递的可靠性。

[0052] 从上述实施例可以看出，本发明所述的一种适用于超高速磁悬浮超导磁体的液氦存储装置至少具有以下优点：

[0053] 1)液氦存储装置采用薄壁零件拼焊或整体机加成薄壁状态，承载及传力部位通过局部加厚，可以提高承载性能，同时结构更加紧凑、质量轻，降低了超导磁体的整体重量及对电机系统推进容量的需求；

[0054] 2)液氦存储装置紧密包裹超导线圈，周围预留液氦存储空间，超导线圈完全被液氦完全浸泡，通过浸泡冷却方式确保超导线圈冷却均匀，局部热点可通过液氦汽化带走热量，避免失超；

[0055] 3)液氦存储装置采用低温下延展性良好的金属材料制成，可通过金属变形吸收部分失超时氦气膨胀产生的压力，提高系统安全性；

[0056] 4)该液氦存储装置可通过真空电子束或氩弧焊密封连接，焊缝强度高，漏率低，制造工艺性良好；

[0057] 5)该液氦存储装置可辅助支撑超导线圈，提高超导线圈的抗弯、抗扭刚性。

[0058] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0059] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0060] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0061] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。