[發(fā)明專利]一種交變磁場下超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010264893.6
• 申請日: 2020-04-07
• 公開（公告）號: CN113496077A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 中國航天科工飛航技術(shù)研究院（中國航天海鷹機電技術(shù)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

本發(fā)明涉及超導(dǎo)仿真技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種交變磁場下超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓計算方法。其中，該方法包括：對真實超導(dǎo)磁體進(jìn)行均一化建模得到二維軸對稱超導(dǎo)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(jìn)行自場加載；在所述模型的空氣域邊界進(jìn)行交變外場加載；計算真實超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)材料電阻率；根據(jù)所計算的超導(dǎo)材料電阻率計算所述模型的磁場分布；根據(jù)所計算的所述模型的磁場分布計算所述模型的超導(dǎo)線圈凈磁通；根據(jù)所計算的所述模型的超導(dǎo)線圈凈磁通計算所述模型的感應(yīng)電壓。由此，可以實現(xiàn)交變磁場下大型超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓的快速準(zhǔn)確計算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交變磁場下超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓計算方法。

背景技術(shù)

相比傳統(tǒng)永磁體或電勵磁磁體，超導(dǎo)磁體能夠在相同尺寸下產(chǎn)生更高場強，適用于強磁體、重載荷等應(yīng)用場合，如醫(yī)療核磁共振儀、大功率超導(dǎo)電機和超導(dǎo)電動懸浮列車等。

當(dāng)超導(dǎo)磁體應(yīng)用在靜態(tài)場合時，超導(dǎo)磁體無外界交變磁場干擾，其可以平穩(wěn)運行；而當(dāng)超導(dǎo)磁體應(yīng)用在動態(tài)場合時，如當(dāng)作為超導(dǎo)直線電機的動子或超導(dǎo)電動懸浮的懸浮磁體，則其會受到電機定子繞組或懸浮繞組產(chǎn)生的諧波磁場影響，諧波磁場會在超導(dǎo)磁體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓過大則會導(dǎo)致超導(dǎo)磁體失超、保護(hù)電路二極管誤導(dǎo)通以及超導(dǎo)磁體絕緣擊穿等問題。因此，快速準(zhǔn)確的對大型超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓進(jìn)行計算就顯得尤為重要。然而，現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有針對交變磁場下大型超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓的計算的相關(guān)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種交變磁場下超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓計算方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對交變磁場下大型超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓進(jìn)行計算的問題。

本發(fā)明提供了一種交變磁場下超導(dǎo)磁體感應(yīng)電壓計算方法，其中，該方法包括：

對真實超導(dǎo)磁體進(jìn)行均一化建模得到二維軸對稱超導(dǎo)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(jìn)行自場加載；

在所述模型的空氣域邊界進(jìn)行交變外場加載；

計算真實超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)材料電阻率；

根據(jù)所計算的超導(dǎo)材料電阻率計算所述模型的磁場分布；

根據(jù)所計算的所述模型的磁場分布計算所述模型的超導(dǎo)線圈凈磁通；

根據(jù)所計算的所述模型的超導(dǎo)線圈凈磁通計算所述模型的感應(yīng)電壓。

優(yōu)選地，所述模型中的超導(dǎo)線圈的外輪廓尺寸與真實超導(dǎo)磁體中的超導(dǎo)線圈的外輪廓尺寸相同，且所述模型中的每餅超導(dǎo)線圈建模成多個矩形塊，每餅超導(dǎo)線圈兩端的矩形塊的尺寸小于兩端之間的矩形塊的尺寸。

優(yōu)選地，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(dǎo)域，J_z(t)為待施加電流，I_i為超導(dǎo)線圈流通電流，I_j為超導(dǎo)線圈每匝電流，N為超導(dǎo)線圈的匝數(shù)。

優(yōu)選地，通過下述公式對所述模型進(jìn)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。

優(yōu)選地，通過下述公式在所述模型的空氣域邊界進(jìn)行交變外場加載：