[實(shí)用新型]高溫超導(dǎo)磁體脈沖成形裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620157558.1
• 申請(qǐng)日: 2006-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN200994124Y
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐躍進(jìn);魏斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K3/38
• 分類號(hào): H03K3/38
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 方放

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于脈沖發(fā)生裝置，特別涉及一種高溫超導(dǎo)磁體脈沖成形裝置，適用于脈沖武器、電磁推進(jìn)以及超高速碰撞力學(xué)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

脈沖功率技術(shù)是一種研究能量?jī)?chǔ)存、能量壓縮、能量轉(zhuǎn)換和能量傳輸?shù)募夹g(shù)，它首先把電能以較低的功率存儲(chǔ)起來，通過開關(guān)、脈沖調(diào)制等技術(shù)在很短的時(shí)間內(nèi)把能量釋放給負(fù)載，從而在負(fù)載上獲得很高功率的脈沖，因此它實(shí)質(zhì)上是一種研究強(qiáng)電脈沖功率放大的技術(shù)。目前大功率脈沖技術(shù)作為高新、尖端技術(shù)日益受到重視，特別是在新概念武器及未來高速運(yùn)載工具方面，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诂F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究和工業(yè)領(lǐng)域，如核聚變、加速器、脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)、機(jī)械加工、材料處理、環(huán)保、電磁推進(jìn)技術(shù)、超高速碰撞力學(xué)、激光等；在軍事研究領(lǐng)域，以脈沖武器、粒子束、以及電磁發(fā)射系統(tǒng)等新概念武器將成為未來武器的重要打擊力量。這類系統(tǒng)需要大功率脈沖電源，這對(duì)包括能量?jī)?chǔ)存、大功率釋放、能量高效高速控制技術(shù)都是前所未有的。大功率脈沖技術(shù)的核心問題是研究高儲(chǔ)能密度(kJ/kg)和高功率密度(kW//kg)的脈沖功率儲(chǔ)能系統(tǒng)，而且要求脈沖放電波形可控性好、內(nèi)阻小以滿足不同負(fù)載的需要，同時(shí)要求脈沖重復(fù)性好，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，因此提高儲(chǔ)能密度、提高重復(fù)頻率、使裝置輕量化、小型化和實(shí)用化是其未來發(fā)展方向。

自從電磁發(fā)射的概念提出以來，各國(guó)均致力于發(fā)射系統(tǒng)在滿足技術(shù)要求下的小部件小型化和電能輸出和控制方式的研究，主要集中在對(duì)關(guān)鍵因素——儲(chǔ)能元件和脈沖成形網(wǎng)絡(luò)(PFN)的研究，而整體性的集成化的研究報(bào)道很少。按照目前的發(fā)展水平和使用要求，以脈沖電容器為儲(chǔ)能元件的脈沖電源系統(tǒng)是電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)電源的一種選擇。在這樣的電源系統(tǒng)中，脈沖電容器占據(jù)了大部分體積。因此只有提高電容器儲(chǔ)能密度，即減少電容器的體積，才能有效縮小電源的體積，見文獻(xiàn)LehmannP.Overview?of?the?electric?lauch?activities?at?the?French-German?ResearchInstitue?of?Saint-Lois(ISL).IEEE.On?Mag.，2003，39(1)：24～28以及Weise?TH，Mang?J，Zimmermann?G.National?overview?of?the?German?ETC?Program.IEEE?Trans.On?Mag.，2003，39(1)：35～38。目前電容器研究的國(guó)際先進(jìn)水平為2kJ/L(壽命1000次以上，我國(guó)的為1.2kJ/L)。對(duì)于電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)，由于其輸出電流大，電應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力相應(yīng)很大，因此脈沖成形網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)能密度應(yīng)小于以上數(shù)值。

高溫超導(dǎo)磁體有儲(chǔ)能效率高、儲(chǔ)能密度大、釋放能量快速、易于控制的特點(diǎn)，并隨著超導(dǎo)材料生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，其實(shí)際生產(chǎn)的磁體的單位體積儲(chǔ)能密度會(huì)越來越高，應(yīng)用于電磁發(fā)射系統(tǒng)，在相同的體積前提條件下，可以增強(qiáng)增大儲(chǔ)能，提高發(fā)射速度。隨著高溫超導(dǎo)帶材的實(shí)用化，高溫超導(dǎo)在電力、強(qiáng)磁場(chǎng)、電感儲(chǔ)能，脈沖功率技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究正在飛速發(fā)展，在國(guó)家計(jì)劃的支持下，我國(guó)目前已能生產(chǎn)Bi系高溫超導(dǎo)帶材，并應(yīng)用于超導(dǎo)輸電電纜、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)等多個(gè)強(qiáng)電應(yīng)用項(xiàng)目，Y系帶材的研究工作也在全面展開。低溫超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于產(chǎn)生各類強(qiáng)磁場(chǎng)，Bi系高溫超導(dǎo)帶材在30K以下可以工作在5-10T，采用Y系高溫超導(dǎo)體能在更高的溫度范圍獲得高強(qiáng)磁場(chǎng)，見A.B.Sneary，C.M.Friend，J.C.Vallier，et?al.Critical?Current?Density?of?Bi-2223/Ag?MultifilamentaryTapes?from?4.2K?up?to?90K?in?Magnetic?Fields?up?to?23T[A].IEEE?Trans?onASC[C]，1999，9(2)：2585-2588，以及P.E.Richens?and?H.jones，A?DetailedStudy?of?the?Design，Construction?and?Cro-Operation?of?an?HTS?Magnet[A].IEEE?Trans?on?ASC[C]，2002，12(1)：1741-1746。

高溫超導(dǎo)帶材比低溫超導(dǎo)更具有良好的熱穩(wěn)定性，在失超時(shí)一般不像低溫超導(dǎo)起始于局部而是在全線不同部位發(fā)展，局部失超后也能在一定的時(shí)間、能量范圍內(nèi)承載電流。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種高溫超導(dǎo)磁體脈沖成形裝置，目的在于可以更加高效的利用高溫超導(dǎo)磁體的儲(chǔ)能特性和放電特性，提高磁體的輸出功率以及改善波形。