[發明專利]一種交變磁場下超導磁體感應電壓計算方法

在審

• 申請號: 202010264893.6
• 申請日: 2020-04-07
• 公開（公告）號: CN113496077A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 毛凱;陳慧星;胡道宇;馮馨月;夏委;胡良輝;王巖;陳松
• 申請（專利權）人: 中國航天科工飛航技術研究院（中國航天海鷹機電技術研究院）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種交變磁場下超導磁體感應電壓計算方法，其特征在于，該方法包括：

對真實超導磁體進行均一化建模得到二維軸對稱超導磁體模型，所述模型處于r-z平面，且所述模型包括空氣域邊界；

對所述模型施加電流約束；

對所述模型進行自場加載；

在所述模型的空氣域邊界進行交變外場加載；

計算真實超導磁體的超導材料電阻率；

根據所計算的超導材料電阻率計算所述模型的磁場分布；

根據所計算的所述模型的磁場分布計算所述模型的超導線圈凈磁通；

根據所計算的所述模型的超導線圈凈磁通計算所述模型的感應電壓。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型中的超導線圈的外輪廓尺寸與真實超導磁體中的超導線圈的外輪廓尺寸相同，且所述模型中的每餅超導線圈建模成多個矩形塊，每餅超導線圈兩端的矩形塊的尺寸小于兩端之間的矩形塊的尺寸。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，通過下述公式對所述模型施加電流約束：

I₁＝I_j，j＝2，3，...，N，

其中，s_i為面電流密度積分域，Ω_sc為超導域，J_z(t)為待施加電流，I_i為超導線圈流通電流，I_j為超導線圈每匝電流，N為超導線圈的匝數。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，通過下述公式對所述模型進行自場加載：

其中，B_r為r向加載的磁場，B_z為z向加載的磁場。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過下述公式在所述模型的空氣域邊界進行交變外場加載：

其中，H_r0為r向加載的磁場分布，H_z0為z向加載的磁場分布，H_appr為r向磁場分布輸入值，H_appz為z向磁場分布輸入值。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，通過下述公式計算真實超導磁體的超導材料電阻率：

其中，ρ_sc為超導材料電阻率，E₀為常數，J_c(B,θ,T)為超導材料臨界電流，J_phi為超導材料面電流，J_c0為超導材料自場臨界電流，J_c(B,θ)描述超導材料的磁場依賴性，B為磁場，θ為磁場與超導材料的夾角，T_c為臨界溫度，T為超導材料工作溫度，T₀為初始溫度，n為與超導材料特性相關的常數。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，通過下述公式根據所計算的超導材料電阻率計算所述模型的磁場分布：

其中，μ₀為真空磁導率，μ_r為相對磁導率，H為所述模型的磁場分布。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，根據所計算的所述模型的磁場分布計算所述模型的超導線圈凈磁通：

通過對所計算的所述模型的磁場分布進行面積分得到所述模型的外磁場磁通和所述模型的超導線圈感應電流產生的磁通；

將所述模型的外磁場磁通和所述模型的超導線圈感應電流產生的磁通之和作為所述模型的超導線圈凈磁通。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，通過下述公式根據所計算的所述模型的超導線圈凈磁通計算所述模型的感應電壓：

其中，為所述模型的感應電壓，為所述模型的感性電壓，N為超導線圈的匝數，為所述模型的超導線圈凈磁通，為所述模型的外磁場磁通，為所述模型的超導線圈感應電流產生的磁通。