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高温超导材料(HTS)降温到4.2K或更低温度时,具有很高的临界磁场磁场强度,适合用做超高强磁场的内插线圈。本文利用2GHTS带材研制一个5T的内插HTS线圈,计划将其插入一个20T的背景超导磁体中,例如Oxford Instruments 20 T/78mmbore LTS magnet,获得中心场强度达到25T的全超导磁体。详细介绍了该内插线圈从HTS带材的选材、电磁设计、线圈绕制和装配到低温测试的完整研制过程,并对研制过程中发现的现象和问题进行了分析讨论。
本文对近期的内插磁体的发展状况做了详细的调研和总结,并且对内插磁体的发展趋势进行了分析,最终认为HTS内插磁体具有很好的研究价值。然后,对本课题的内插磁体进行了设计分析,其中在电磁设计方面,利用电磁专业软件对各种设计方案进行了电磁性能计算;应力设计是利用ANSYS软件建立模型,详细模拟计算磁体在自场和背场下的受力情况,并将设计方案与美国NHMFL的内插磁体进行对比分析。本文详细阐述了整个内插磁体的制作过程,包括绕制工艺和方法、装配方案等,以此为基础,成功制作出了HTS内插磁体。最后,进行各项实验测试磁体,文中记录和分析了对磁体进行各种实验的数据。