具体实施方式

在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。可以省略对已知的系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施例的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法也在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施例来使用。应当理解，本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在进行限制。所定义的术语是对如在本教导的技术领域中通常理解和接受的定义术语的科学技术含义的补充。

应当理解，虽然本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件或部件与另一个元件或部件。因此，下面讨论的第一元件或部件也可以被称为第二元件或部件，而不脱离本发明构思的教导。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不旨在进行限制。如在说明书和权利要求中所使用的，单数形式的术语“一”、“一个”和“该”旨在包括单数形式和复数形式这两者，除非上下文另有明确指示。另外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或类似术语指定陈述的特征、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个项目的任何组合和全部组合。

除非另行指示，否则当元件或部件被认为“连接到”、“耦合到”或“邻近”另一元件或部件时，应当理解，所述元件或部件能够直接连接或耦合到其他元件或部件，或者可以存在中间元件或部件。也就是说，这些术语和类似术语涵盖可以采用一个或多个中间元件或部件来连接两个元件或部件的情况。然而，当元件或部件被认为“直接连接”到另一元件或部件时，这仅涵盖两个元件或部件彼此连接而没有任何中间或中介元件或部件的情况。

“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储能由“计算设备”的“处理器”执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为非瞬态计算机可读存储介质，以与瞬态介质(例如，瞬态传播信号)区别开来。也可以将计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。

在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的示例包括但不限于：软盘、磁性硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够经由网络或通信链路由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、互联网或局域网上取回数据。对计算机可读存储介质的引用应被解读为可能是多个计算机可读存储介质。一个或多个程序的各种可执行部件可以被存储在不同的位置中。计算机可读存储介质可以例如是同一计算机系统内的多个计算机可读存储介质。计算机可读存储介质还可以是分布在多个计算机系统或计算设备之间的计算机可读存储介质。

“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。计算机存储器的示例包括但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文件。对“计算机存储器”或“存储器”的引用应被解读为可能是多个存储器。存储器可以例如是同一计算机系统内的多个存储器。存储器还可以是分布在多个计算机系统或计算设备之间的多个存储器。计算机存储装置是任何非易失性计算机可读存储介质。计算机存储装置的示例包括但不限于：硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM和固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算机存储装置也可以是计算机存储器，反之亦然。对“计算机存储装置”或“存储装置”的引用应被解读为可能包括多个存储设备或部件。例如，存储装置可以包括在同一计算机系统或计算设备内的多个存储设备。存储装置还可以包括分布在多个计算机系统或计算设备之间的多个存储装置。

如本文所使用的“处理器”涵盖能够执行例如被存储在存储器中和/或计算机可读介质上的软件、程序和/或机器可执行指令的电子部件。对包括“处理器”的“计算设备”的引用应被解读为可能包含一个以上的处理器或处理核并且可能包含一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统内的或者分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个计算设备均包括一个或多个处理器。许多程序具有由可以在同一计算设备内的或者甚至可以分布在多个计算设备上的多个处理器执行的指令。

如本文所使用的“用户接口”或“用户输入设备”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换句话说，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上显示数据或信息是向操作者提供信息的示例。通过触摸屏、键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、换挡杆、方向盘、有线手套、无线遥控器和加速度计接收数据都是能够从用户接收信息或数据的用户接口部件的示例。

“硬件接口”涵盖使得计算机系统或计算机设备的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。

鉴于前述内容，本公开内容通过其各个方面、实施例和/或特定特征或子部件中的一个或多个因此旨在呈现出如下具体指出的优点中的一个或多个优点。出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。然而，与本公开内容一致的脱离本文公开的具体细节的其他实施例仍在权利要求的范围内。此外，可以省略对公知的装置和方法的描述，以免模糊对示例实施例的描述。这样的方法和装置也在本公开内容的范围内。

因此，用于控制磁体持续电流开关(PCS)的温度的系统实现了与用于(一个或多个)超导线圈的冷却系统(例如，低温恒温器)分开进行的PCS的有效冷却。通常，本文描述的实施例涉及将PCS与冷却系统热断开以实现对例如超导磁体(例如，MRI磁体)中的超导线圈的通电的热控开关。需要与冷却系统热断开以防止来自PCS的热量压垮也维持超导线圈的低温的冷却系统。热控开关可以用于低致冷剂超导磁体，特别地，低致冷剂超导磁体具有用于通过对流的氦流来冷却磁体(而不是在常规的氦浴中对磁体的传导冷却)的相对较小的氦体积。如上面所提到的，热控开关防止在使磁体通电时由PCS生成的过多热量使用于冷却磁体的超导线圈的低温恒温器过载。当磁体处于持续电流模式操作时，热控开关还使得PCS能够维持与超导线圈相同的温度。因此，各种实施例提供了允许PCS的温度根据需要在数秒内上升和下降而不会损坏用于冷却超导线圈的低温恒温器的温度控制系统。另外，操作热控开关所需的能量仅限于在几毫秒内发生的切换操作，因此进一步限制了输入到低温恒温器的热量。

图1是根据代表性实施例的超导磁体系统的简化框图。

参考图1，超导磁体系统100包括与磁体PCS120和电源180(为了图示的目的而被示为电流源)并联连接的超导磁体的超导线圈110。超导线圈110在超导磁体系统100的低温恒温器105中，以便限制输入到超导线圈110的热量。超导线圈110可以由低温恒温器105中(并且附接到低温恒温器105)的低温冷却器106维持在低温下，其中，低温冷却器106具有第一级107和第二级108，第一级107将包封超导线圈110的热屏蔽件(未示出)的温度维持在大约40开尔文，第二级108将超导线圈110的温度维持在大约4开尔文。能从低温恒温器105外部进入低温冷却器106的部分。对流冷却回路130的热交换器138永久地连接到低温冷却器106的第二级108或者与低温冷却器106的第二级108热接触。电源180可以永久地或临时地连接到低温恒温器105外部的电触点。

控制器170可以由计算机系统或计算机设备来实施，该计算机系统或计算机设备例如具有执行例如被存储在存储器中和/或在计算机可读介质上的指令的一个或多个处理器，如上所述。在所描绘的实施例中，控制器170控制电源180和PCS120的状态(通过虚线指示)，以使得能够例如响应于由操作者给出的指令而使磁体斜坡升温而将磁体置于持续电流模式中以及使磁体斜坡降温。控制器170还控制对流冷却回路130中的热控开关131(由虚线指示)的操作，以通过选择性地阻挡冷却剂流动通过对流冷却回路130中的回路管135和使得冷却剂能够流动通过对流冷却回路130中的回路管135来控制PCS120的温度。应当理解，控制器170包括一个或多个处理器以及计算机系统的其他部件，如上所述。被存储在存储器中和/或计算机可读介质上并由(一个或多个)处理器执行的指令包括用于断开和闭合PCS120，打开和关闭热控开关131以及改变电源180输出的电压/功率的指令。

更特别地，控制器170控制PCS120选择性地进入闭合状态(超导状态)和断开状态(非超导状态)。PCS120包括由铜基质内部的超导细丝制成的复合超导线，其类似于超导线圈110中使用的超导线。与其他超导线一样，该复合超导线在高温下用作“正常”导体，并且在低温温度下用作“超导体”。当PCS120处于闭合(超导)状态时，它能够承载主磁体电流，并且超导磁体能够进入持续电流模式。PCS120可以通过例如使用低温冷却器106进行冷却而切换到闭合状态。当PCS120处于断开(非超导或正常)状态时，它不能承载主磁体电流。PCS120可以通过例如使用PCS加热器(未示出)进行加热而切换到闭合状态。然而，PCS120在断开状态下具有小的(正常)电阻，该小的(正常)电阻足够高而使得当磁体连接到电源180时，仅少量电流流动通过PCS120，并且其余电流在超导线圈110中流动。

因此，当PCS120断开时，磁体可以处于斜坡变化状态，在此期间PCS120耗散功率，因为在PCS120两端的斜坡变化的电压生成流动通过其正常电阻率的电流。当PCS120闭合时，不存在斜坡变化的电压并且不存在功率耗散。PCS120借助于经由下面讨论的对流冷却回路130进行的冷却从断开状态转变到闭合状态，并且电源180在转变期间维持磁体操作电流。当PCS120处于完全闭合状态(而不是在断开和闭合之间转变)时，电源180使电流斜坡降低。超导线圈110的高自感确保线圈电流不改变，因此作为结果(例如根据基尔霍夫电流定律)，通过PCS120的电流随着电源180电流斜坡降低而斜坡升高。

另外，控制器170根据操作者所需的动作控制对流冷却回路130中的热控开关131进行打开和关闭。例如，当PCS120处于断开状态而磁体需要在斜坡变化活动之后被置于持续电流模式时，热控开关131被断开以使得冷却剂能够流动通过对流冷却回路130，从而经由回路管135将PCS120热连接到热交换器138，进而提供用于闭合PCS120的额外冷却。当PCS120处于闭合状态但需要断开时，例如为了使磁体斜坡升温或斜坡降温，热控开关131关闭以(例如通过如下面所讨论的那样阻挡回路管138)停止冷却剂流动通过对流冷却回路130，从而将PCS120与热交换器138热断开，并且允许它变热以断开而不会使低温冷却器106的第二级108过载。当磁体处于斜坡变化状态并且PCS120处于断开状态时，热控开关131处于关闭状态，以确保由PCS120生成的功率不会使低温冷却器106的第二级108过载(这保持超导线圈110处于冷状态)。当磁体进入持续电流状态时，热控开关131打开以保持PCS120热连接到热交换器138，从而确保PCS120保持超导状态。

在实施例中，控制器170可以向热控开关131中的电磁体(例如，螺线管)发出脉冲，以便将热控开关131中的铁磁球移动到阻流位置，如下面所讨论的那样，从而关闭热控开关131。然后，控制器170系统为电加热器(未示出)供电以加热PCS120，从而驱动PCS120离开超导(闭合)状态并进入电阻(断开)状态。处于闭合状态的PCS120使得电源180能够生成经过超导线圈110的电流，同时保持超导磁体处于冷状态，如上面所讨论的那样。类似地，控制器170可以向热控开关131中的电磁体发出脉冲，以便将热控开关131中的铁磁球移出阻流位置，从而打开热控开关131并向PCS120提供额外冷却。

低温冷却器106的第二级108能够将磁体系统的超导线圈110带到大约4开尔文的期望低温温度，但是它具有有限的功率吸收能力。因此，来自处于断开状态的PCS120的热量否则将会使低温冷却器106过载。如上面所讨论的那样，当电源180连接在处于断开状态下的PCS120两端时，大部分电流将流入超导线圈110，并且只有小电流将流动通过PCS120的正常电阻线。一旦流动通过超导线圈110的电流已经达到其目标值(目标电流)，控制器170就控制PCS120进入闭合状态，使得超导线圈110能够在使电源180斜坡降低之后以实际上具有零电阻的持续电流模式操作。这可以被称为闭合超导电路。目标电流是在导线中流动以在超导磁体的中心处形成目标场所需的电流。

通常，磁体PCS120在处于断开状态时由于电流流动通过正常电阻而生成热量(热能)，并且当被控制为从闭合状态转变到断开状态或者从断开状态转变到闭合状态时也可以继续生成热量。当超导线圈110中的电流已经达到目标电流时，控制器170关断电源180的电压，但是超导线圈110的高电感引起电流继续流动通过电源180。在这种状况下，在PCS120中不再存在功率耗散，并且PCS120准备好被冷却降温以从断开状态切换到闭合状态。冷却PCS120部分地通过以下操作来完成：控制热控开关131以允许冷却剂在对流冷却回路130的回路管135中流动并且因此将PCS120热连接到低温冷却器106的第二级108。

回路管135可以由非磁性金属(例如，铜、铝、钛、锌、锡或铅)或其他非磁性材料形成。回路管135是气密密封的，并且容纳在回路管135中的冷却剂可以是例如氦气或液氦，以用于实现热能在PCS120与热交换器138之间的对流传递。可以包含其他类型的气体和/或液体冷却剂，而不脱离本教导的范围。

热控开关131被配置为打开和关闭回路管135，以便分别选择性地实现冷却剂的流动和阻挡冷却剂的流动。当热控开关131打开时，冷却剂能够流动通过PCS120与热交换器138之间的回路管135，以便消散正在生成的热量。当热控开关131关闭时，阻挡了冷却剂流动通过回路管135。在各种实施例中，热控开关131可以使用球阀(图1中未示出)和电磁体来实施，该球阀包含具有大于回路管135的开口的内径和/或邻接回路管135的开口的孔口的内径的直径的铁磁球，该电磁体被配置为控制对铁磁球在回路管135的开口或球阀内的孔口内的放置，以通过激活和停用磁场来选择性地阻挡回路管135，如下面所讨论的那样。也就是说，电磁体被配置为控制对铁磁球在回路管135的开口或球阀内的孔口中的放置，以阻挡回路管135以及从回路管135的开口或孔口移除铁磁球以打开回路管135。

图5是根据代表性实施例的用于超导磁体系统100的操作的简化状态流程图。更特别地，为了在操作PCS120的背景下图示热控开关131的操作的目的，状态流程图示出了在斜坡升高操作期间热控开关131、用于PCS120的PCS加热器和PCS120的状态以及电源180的电压电平。也就是说，图5示出了用于将超导线圈110中的电流斜坡变化到目标电流并最终将磁体置于持续电流模式中的斜坡升高过程。时间线(水平轴)是任意的。如对于本领域技术人员将显而易见的是，斜坡降低过程类似于斜坡升高过程，但是斜坡升高过程的颠倒过程。使超导线圈110斜坡升温以将磁体置于持续电流模式中比使电源180斜坡降温花费的时间长得多。该过程可以例如由控制器170来控制。

参考图5的顶部部分(顶部四条迹线)，热控开关131被控制为从打开状态转变到关闭状态，从而阻挡冷却剂流动通过对流冷却回路130中的回路管135，进而防止来自PCS120的热量使低温冷却器106的第二级108过载。PCS加热器被控制为开启以加热PCS120，作为响应，PCS120从闭合状态转变到断开状态。电源180被控制为从0转变到正电压以开始斜坡变化过程。当电源180被控制为从正电压转变回0时，斜坡变化过程结束，此时PCS加热器也被关断。然后热控开关131被控制为从关闭状态转变到打开状态，使得冷却剂能够流动通过回路管135，从而提供用于PCS120的额外或补充冷却。PCS120冷却下来并进入闭合状态，并且电源180随后被控制为暂时从0转变到负电压，从而引起磁体进入持续电流模式。

参考图5的底部部分(底部三条迹线)，当PCS加热器开启并且PCS120转变到断开状态时，PCS120的温度开始升高，并且当电源180在斜坡升高过程开始的时候从0转变到正电压时，PCS120的温度进一步升高。在PCS120处于升高的温度的基本上整个时间期间，热控开关131处于关闭状态，以防止热量使低温冷却器106的第二级108过载。同时，通过超导线圈110的电流在斜坡升高过程开始的时候开始增加，并且在斜坡变化过程结束的时候达到目标电流，该电流被维持。超导磁体在斜坡升温过程之前被认为是“离场的”，并且一旦电流达到目标就被认为是“在场的”。在电源180放电之后，磁体处于持续电流模式中，并且目标电流完全由线圈110和PCS120来承载。

图2A和图2B是根据代表性实施例的超导磁体系统的对流冷却回路中的处于打开位置和关闭位置的热控开关的简化剖视图。在图2A和图2B中描绘的且在下面论述的热控开关可以用作图1中的热控开关131。

参考图2A和图2B，热控开关231被定位在回路管235中，回路管235与上述回路管135基本相同。热控开关231包括包含铁磁球250的球阀245以及通过第一螺线管251和第二螺线管252指示的两个电磁体，第一螺线管251和第二螺线管252邻近球阀245被定位在回路管235外部。虽然热控开关231被描述为包括第一螺线管251和第二螺线管252，但是应当理解，也可以包含其他类型的电磁体，而不脱离本教导的范围。第一螺线管251和第二螺线管252在回路管235的相对侧上，以便通过选择性地使第一螺线管251和第二螺线管252通电和断电来控制铁磁球250在球阀245内的移动，如下面所讨论的那样。回路管235由非磁性金属(例如，铜、铝、钛、锌、锡或铅)或其他非磁性材料形成。铁磁球250由任何相容的铁磁材料(例如，铁、镍或钴)形成。

在所描绘的实施例中，第一螺线管251和第二螺线管252环绕球阀245，使得在剖视图中，第一螺线管251和第二螺线管252中的每个的部分出现在球阀245的上方和下方。热控开关231位于超导磁体系统的区中，在该区中，来自超导磁体本身的背景磁场及其空间梯度足够小，以便第一螺线管251和第二螺线管252在通电时能够克服铁磁球250上的任何磁力。在所描绘的示例中，背景磁场的方向是从左到右的，如通过箭头所指示的那样。

球阀245与回路管235集成在一起，使得回路管235经由由球阀245限定的第一(上游)孔口247和第二(下游)孔口248有效地通过球阀245。铁磁球250具有大于第一孔口247(和回路管235)的内径的直径。第一孔口247和第二孔口248可以与回路管235本身的开口重合，使得第一孔口247和第二孔口248中的每个都邻接回路管235的对应开口。球阀245提供双稳态操作，因为铁磁球250位于两个可能位置中的一个可能位置：在图2A中示出的其中铁磁球250在凹口246中第一(打开)位置，以及在图2B中示出的其中铁磁球250在第一孔口247中的第二(关闭)位置。当铁磁球250处于第一位置时，热控开关231打开，并且冷却剂能够流动通过回路管235，如通过图2A中的虚线箭头所指示的那样。当铁磁球250处于第二位置时，热控开关231关闭，并且冷却剂不能流动通过回路管235(由于铁磁球250阻挡了第一孔口247并且因此阻挡了回路管235)。在备选配置中，冷却剂可以在相反方向上流动，而不脱离本教导的范围。

如上面所讨论的那样，第一螺线管251和第二螺线管252在控制器(例如，图1中的控制器170)的控制下选择性地通电和断电，以便在凹口246与第一孔口247之间移动铁磁球250。使第一螺线管251或第二螺线管252通电可以包括利用来自电压源(未示出)的电压使第一螺线管251或第二螺线管252在短时间段(例如，大约1毫秒至大约100毫秒)内产生脉冲。如图2A所示，当使第一螺线管251通电(例如，产生脉冲)时，它在将铁磁球250以磁性方式吸引到第一螺线管251的方向上生成磁场，从而将铁磁球250移动到凹口246中的第一位置。当第一螺线管251在短时间段之后断电时，铁磁球250通过重力保持在凹口246中。如图2B所示，当使第二螺线管252通电(例如，产生脉冲)时，它在将铁磁球250以磁性方式吸引到第二螺线管252的方向上生成磁场，从而将铁磁球250移动到第一孔口247中的第二位置。当第二螺线管252在短时间段之后断电时，铁磁球250通过重力保持在第一孔口247中。

铁磁球250上的磁力的强度是铁磁球250的体积和铁磁球250中的磁场强度梯度的函数。也就是说，第一螺线管251和第二螺线管252中的每个被配置为创建足够强的磁力以克服重力和因作用在铁磁球250上和铁磁球250中的背景磁场而产生的力，以便在球阀245内以磁性方式移动铁磁球250。

取决于热控开关231和/或对流冷却回路在超导磁体系统内的位置，背景磁场可能禁用或损害热控开关231的功能。在这种情况下，可以包含由铁磁材料(例如，铁、镍或钴)形成的任选的磁屏蔽件270，以使来自热控开关231构造周围的背景磁场的场线转向。包括磁屏蔽件270增大了将热控开关231安装在低温恒温器(例如，低温恒温器105)内部所需的空间。

图3A和图3B是根据另一代表性实施例的超导磁体系统的对流冷却回路中的处于打开位置和关闭位置的热控开关的简化剖视图。在图3A和图3B中描绘的且在下面讨论的热控开关可以用作图1中的热控开关131。

参考图3A和图3B，热控开关331被定位在对流回路管335中，该对流回路管335与上述回路管135基本上相同。热控开关331包括包含铁磁球350的球阀345以及通过第一螺线管351和第二螺线管352指示的两个电磁体，第一螺线管351和第二螺线管352邻近球阀345被定位在回路管335外部。也可以包含其他类型的电磁体，而不脱离本教导的范围。铁磁球350由任何相容的铁磁材料(例如，铁、镍或钴)形成。第一螺线管351和第二螺线管352在球阀345的相对侧上，以便通过选择性地使第一螺线管351和第二螺线管352通电和断电来控制铁磁球350在球阀345内的移动，如下面所讨论的那样。在所描绘的实施例中，第一螺线管351和第二螺线管352环绕回路管335，使得在剖视图中，第一螺线管351和第二螺线管352中的每个的部分出现在回路管335的上方和下方。

在所描绘的实施例中，回路管335包括第一(上游)端部部分335a，第一(上游)端部部分335a由铁磁材料(例如，铁、镍或钴)形成并且部分地延伸到球阀345的第一侧中。回路管335还包括第二(下游)端部部分335b，第二(下游)端部部分335b也由铁磁材料形成并且部分地延伸到球阀345的第二侧中。回路管335的其余部分由非磁性金属(例如，铜、铝、钛、锌、锡或铅)或其他非磁性材料形成，如上面参考回路管135所讨论的那样。在球阀345中，回路管335的第一开口347由第一端部部分335a限定，并且回路管335的第二开口348由第二端部部分335b限定。第一端部部分335a还限定位于球阀345内的一个或多个通孔333。通孔333使得冷却剂能够流入球阀345，如通过图3A中的虚线箭头所指示的那样，即使当铁磁球350正在阻挡第一开口347时也是如此，如下面所讨论的那样。

热控开关331位于超导磁体系统的区中，在该区中，来自超导磁体本身的背景磁场及其空间梯度足够大，使得背景磁场的场线将被回路管335的第一端部部分335a和第二端部部分335b吸引。作为响应，当第一螺线管351和第二螺线管352未通电时，第一端部部分335a和第二端部部分335b将分别在第一开口347和第二开口348处创建场梯度。当第一螺线管351和第二螺线管352未通电时，这引起铁磁球350被以磁性方式吸引到第一端部部分335a和第二端部部分335b。即使低背景磁场也能够在铁磁球350上创建足够的磁力以在第一开口347和第二开口348中的一个处将它保持就位。在所描绘的示例中，背景磁场的方向是从右到左的，如通过箭头所指示的那样。

球阀345与回路管335集成在一起，使得回路管335有效地通过球阀345。铁磁球350具有大于回路管335的第一开口347和第二开口348的内径的直径。球阀345提供双稳态操作，因为铁磁球350位于两个可能位置中的一个可能位置：在图3A示出的其中铁磁球350以足够的力被以磁性方式吸引到第一端部部分335a以阻挡第一开口347的第一(打开)位置，以及在图3B示出的其中铁磁球350以足够的力被以磁性方式吸引到第二端部部分335b以阻挡第二开口348的第二(关闭)位置。当铁磁球350处于第一位置时，热控开关331打开，并且冷却剂能够经由(一个或多个)通孔333流动通过回路管335，如通过图3A中的虚线箭头所指示的那样。当铁磁球350处于第二位置时，热控开关331关闭，并且冷却剂不能流动通过回路管335(由于铁磁球350阻挡了第一开口347)。

如上面所讨论的那样，第一螺线管351和第二螺线管352在控制器(例如，图1中的控制器170)的控制下选择性地通电和断电，以便在第一开口347与第二开口348之间移动铁磁球350。使第一螺线管351或第二螺线管352通电可以包括利用来自电压源(未示出)的电压使第一螺线管351或第二螺线管352在短时间段(例如，大约1至大约100毫秒)内产生脉冲。当第一螺线管351和第二螺线管352中的一个通电时，它生成具有与背景磁场的方向相反的方向的对应磁场，从而分别使回路管335的第一端部部分335a或第二端部部分335b部分地或完全地消磁。结果，铁磁球350被以磁性方式拉向第一螺线管351(和第一端部部分335a)或第二螺线管352(和第二端部部分335b)中的尚未通电的另一个，因为对应的第一端部部分335a或第二端部部分335b继续被背景磁场磁化。

更特别地，如图3A所示，当使第二螺线管352通电(例如，产生脉冲)时，第二端部部分335b被消磁，并且因此铁磁球350被以磁性方式吸引到第一端部部分335a，当使第二螺线管352产生脉冲时，第一端部部分335a保持被背景磁场磁化。因此，铁磁球350移动到第一位置，从而阻挡经磁化的第一端部部分335a的第一开口347，而第二开口348未被阻塞。因此，热控开关331打开，并且冷却剂能够流动通过回路管335，如通过图3A中的虚线箭头所指示的那样。当第二螺线管352在短时间段之后断电时(例如，一旦铁磁球350已经移动到了第一位置)，铁磁球350通过经磁化的第一端部部分335a而保持在第一位置，即使第二端部部分335b再次磁化也是如此。如果背景磁场没有强到足以例如在超导磁体的通电开始的时候保持铁磁球350，则可以供应少量的反向电压以使第一螺线管351通电而在增加磁吸引的方向上生成磁场，并且/或者可以施加少量的(正向)电压以使第二螺线管352通电而在再次使第二端部部分335b部分地消磁并减小相反磁力的方向上生成磁场，以便将铁磁球350保持在第一位置。

类似地，如图3B所示，当第一螺线管351通电(例如，产生脉冲)时，第一端部部分335a被消磁，因此铁磁球350被以磁性方式吸引到第二端部部分335b，第二端部部分335b保持被背景磁场磁化。因此，铁磁球350移动到第二位置，从而阻挡经磁化的第二端部部分335b的第二开口348，而第一开口347未被阻塞。因此，热控开关331关闭，并且冷却剂不能流动通过回路管335。当第一螺线管351在短时间段之后断电时(例如，一旦铁磁球350已经移动到了第二位置)，铁磁球350通过经磁化的第二端部部分335b保持在第二位置，即使第一端部部分335a再次磁化也是如此。如果背景磁场没有强到足以保持铁磁球350，则可以供应少量的反向电压以使第二螺线管352通电而在增加磁吸引的方向上生成磁场，并且/或者可以供应少量的(正向)电压以使第一螺线管351通电而在再次使第一端部部分335a部分地消磁并减小相反磁力的方向上生成磁场，以便将铁磁球350保持在第二位置。

在备选实施例中，用于单独控制超导磁体系统中的PCS的温度的冷却回路可以包括多个热控开关，例如，上面讨论的热控开关231和/或热控开关331。图4是根据另一代表性实施例的包括多个热控开关的超导磁体系统的简化框图。

参考图4，超导磁体系统400包括与磁体PCS120和电源180并联连接的超导线圈110，如上面参考图1所讨论的那样。由PCS120生成的热量主要通过对流冷却回路430消散，以便单独控制PCS120的温度。对流冷却回路430包括热交换器138和回路管135以及在PCS120与热交换器138之间与回路管135集成在一起的第一热控开关431和第二热控开关432。在所描绘的示例中，第一热控开关431(类似于图1中的热控开关131)被定位在回路管135的将冷却剂从PCS120输送到热交换器138的供应部分上，并且第二热控开关432被定位在回路管135的将冷却剂从热交换器138输送到PCS120的返回部分上。回路管135是气密密封的，并且容纳在回路管135中的冷却剂可以是例如氦气或液氦，以便实现热能在PCS120与热交换器138之间的对流传递。

第一热控开关431和第二热控开关432被配置为在控制器170的控制下打开和关闭回路管135，以便分别选择性地实现冷却剂的流动和阻挡冷却剂的流动。例如，第一热控开关431和第二热控开关432关闭以允许PCS120生成热量而不会使低温冷却器106的第二级108热过载，例如，当PCS120处于断开状态时和/或当PCS120从闭合状态转变到断开状态或者从断开状态转变到闭合状态时。否则，第一热控开关431和第二热控开关432打开，例如，当PCS120处于闭合状态时，使得冷却剂能够流动通过回路管135以保持PCS120处于冷状态。这种状况的示例是图5中的迹线的最开始部分和最结束部分。

在各种实施例中，第一热控开关431和第二热控开关432中的每个可以使用球阀来实施，如上面分别关于图2和图3中的热控开关231和331所描述的那样。因此，这里将不再重复对各个第一热控开关431和第二热控开关432的结构和操作的描述。在实施例中，第一热控开关431和第二热控开关432基本上同时操作，这提高了对流冷却回路430的效率，因为基本上同时操作消除了PCS120与冷却回路430的两个支路中的仅一个支路内部的热交换器138之间的对流流动的可能性。它还提高了其中两个热控开关是冗余的系统的可靠性，这避免了在第一热控开关431和第二热控开关432中的一个发生故障的情况下可能的昂贵且耗时的维修。

虽然已经参考若干示例性实施例描述了用于控制持续电流开关的温度的系统，但是应当理解，已经使用的词语是描述性和说明性的词语，而不是限制性的词语。可以在权利要求的范围内做出改变，如当前陈述的和所修改的那样，而不会在用于控制持续电流开关的温度的系统的各方面上脱离其范围和精神。虽然已经参考特定手段、材料和实施例描述了用于控制持续电流开关的温度的系统，但是用于控制持续电流开关的温度的系统并不旨在限于所公开的细节；而是，用于控制持续电流开关的温度的系统扩展到诸如在权利要求的范围内的所有功能等同的结构、方法和用途。

虽然本说明书描述了可以在参考特定标准和协议的特定实施例中实施的部件和功能，但是本公开内容并不限于这些标准和协议。这样的标准周期性地被具有基本上相同功能的更高效的等价物取代。因此，具有相同或相似功能的替换标准和协议被认为是其等价物。

本文描述的实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。这些图示并不旨在作为本文描述的公开内容的所有元件和特征的完整描述。在查看了本公开内容后，许多其他实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。可以利用其他实施例并从本公开内容中导出其他实施例，使得可以做出结构和逻辑替换和改变，而不脱离本公开内容的范围。另外，图示仅仅是代表性的，并且可以不按比例绘制。图示中的某些比例可能被夸大，而其他比例可能被最小化。因此，本公开内容和附图应被视为是图示性的而非限制性的。

在本文中，仅出于方便的目的，可以用术语“发明”来单独和/或共同指代本公开内容中的一个或多个实施例，而无意将本申请的范围限制为任何特定的发明或发明构思。此外，虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是应当理解，针对所示的特定实施例，被设计为实现相同或相似目的的任何后续布置可以被代替。本公开内容旨在覆盖各种实施例的任何和所有后续的调整或变化。在阅读说明书之后，以上实施例的组合以及在本文中未具体描述的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

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所公开的实施例的前述描述被提供为使得本领域的任何技术人员都能够实践本公开内容中描述的构思。正因如此，以上公开的主题应被认为是说明性的，而不是限制性的，并且权利要求旨在覆盖落入本公开内容的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大范围内，本公开内容的范围将由权利要求及其等同物的最广泛的允许解读内容来确定，并且不应由前述具体实施方式来限制。