[發明專利]一種由磁開關控制類比特高溫超導磁體的勵磁方法

有效

• 申請號: 202110437643.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113130163B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 王佳雯;王銀順;柴華;劉偉;劉雅婷;皮偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于高溫超導磁體應用領域的一種由磁開關控制類比特高溫超導磁體的勵磁方法，由磁開關控制類比特超導磁體由磁開關和高溫超導磁體兩部分組成；其中磁開關是由磁刀和纏繞在磁刀上的線圈組成；所述高溫超導磁體是按照一片雙孔超導片與一絕緣片堆疊數片，然后通過上下法蘭片和定位桿將上述堆疊的各片固定在一起；在雙孔超導片的小圓孔中可放置銅線雙層繞制的線圈，外接脈沖電源組成磁開關，當給磁開關的線圈通電流時，磁開關閉合。通過控制外接電源和磁開關的時序，超導環片兩圓孔外圍會形成閉合回路。本發明采用內部磁通的變化快速達到勵磁飽和，使勵磁時間更快、效率更高。能夠逐步產生穩定大空間的磁場，能夠實現超導磁體的閉環運行。

技術領域

本發明屬于超導磁體應用領域，特別涉及一種由磁開關控制類比特高溫超導磁體的勵磁方法。

背景技術

超導材料從發現至今已有上百年的歷史，具有零電阻特性，完全抗磁性和“Josephson”效應等特性。超導磁體技術具有許多常規導體不可比擬的優點，如產生強磁場時無能量消耗，空間占地小，重量輕等。在一些大型科學工程中，如磁懸浮列車，核磁共振NMR等，已有超導磁體在運行。早期加速器通常采用常規電磁鐵來產生主導磁場，它不僅體積龐大，而且耗電大。采用超導磁體后，磁場可以提高數倍。

目前所使用的超導材料多為REBCO超導帶材，超導磁體的制作通常是將超導帶材繞制成螺管式或者雙餅式，因此生產大型磁體需要較長的超導帶材，導致磁體生產成本比較高。當超導磁體采用處于常溫的電源來勵磁，用電流引線連接和超導體，電流引線兩端分別處于低溫和室溫環境，會有大量的熱量傳入超導低溫容器(熱橋效應)；同時電流引線電阻以及電流引線和超導線之間的焊接電阻，在通電時會產生焦耳熱，損耗功率，提高冷卻成本。當超導磁體采用磁通泵法進行勵磁時，是通過利用磁開關控制超導磁體的超導態和正常態轉換來實現的。磁通泵法的一個最大優點是能利用小電流輸入為大電流超導磁體供電勵磁，產生強磁場，能夠實現超導磁體的閉環運行。

發明內容

本發明的目的是提供一種由磁開關控制類比特超導磁體的勵磁方法，其特征在于，包括：

(1)所述由磁開關控制類比特超導磁體由磁開關和高溫超導磁體兩部分組成；其中磁開關是由磁刀和纏繞在磁刀上的線圈組成；所述高溫超導磁體是按照一片雙孔超導片與一絕緣片堆疊數片，到最后一組雙孔超導片、絕緣片時，在其絕緣片下面接著再堆疊一片雙孔超導片；然后在第一雙孔超導片上面放置上法蘭片，在最后一片雙孔超導片下面放置下法蘭片，再將3根定位桿穿過法蘭片的定位孔，將上述堆疊的各片固定在一起，形成完整的類比特超導磁體；其中絕緣片與雙孔超導片的結構相同的雙孔絕緣片；所述雙孔超導片為REBCO雙孔環形片，其中雙孔為距離為2mm的一大一小兩個圓孔，在小圓孔中放置銅線雙層繞制的線圈，外接脈沖電源，組成磁通泵，利用磁通泵原理為其類比特磁體供電；通過控制外接脈沖電源和磁開關的時序進行勵磁，在雙孔超導片兩圓孔外圍會形成閉合回路；

(2)將磁刀對準雙孔超導片中大孔和小孔之間橋的位置，磁刀和纏繞在上面的銅線圈組成磁開關；位于法蘭片上下兩端，線圈兩端外接脈沖電源；當電源給線圈供電時，磁刀上產生磁場，造成雙孔超導片上橋的局部失超；使磁通泵內部勵磁快速達到飽和；

(3)所述的勵磁方法是磁通泵通過內部磁通的變化，感應磁場給類比特高溫超導磁體進行供電，通過控制磁通泵的外接電源和磁開關的時序進行勵磁，在雙孔超導片的兩圓孔外圍會形成閉合回路，因此每個周期的磁通進行累積，直到雙孔超導片達到飽和；采用內部磁通的變化方式能夠快速達到勵磁飽和，使勵磁時間更快、效率更高。