【摘 要】
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无绝缘线圈技术是近年来高温超导磁体发展的一项重要技术,由于没有匝间绝缘,无绝缘超导磁体具有失超后“自保护特性”,同时还具有更高的电流密度、更高的机械强度、以及更紧凑的磁体结构等优点。因而,无绝缘高温超导磁体已成为近年来高场磁体发展的最理想选择之一。为了发展无绝缘高温超导磁体的设计和研制工艺,本文设计了一台8 T无绝缘高温超导内插线圈,结合实验室现有的一台12 T低温超导磁体,预期可实现20 T的中
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无绝缘线圈技术是近年来高温超导磁体发展的一项重要技术,由于没有匝间绝缘,无绝缘超导磁体具有失超后“自保护特性”,同时还具有更高的电流密度、更高的机械强度、以及更紧凑的磁体结构等优点。因而,无绝缘高温超导磁体已成为近年来高场磁体发展的最理想选择之一。为了发展无绝缘高温超导磁体的设计和研制工艺,本文设计了一台8 T无绝缘高温超导内插线圈,结合实验室现有的一台12 T低温超导磁体,预期可实现20 T的中心磁场。本文围绕无绝缘内插线圈的优化设计、性能分析、线圈研制等方面开展了一系列的工作,主要包括:（1）考虑成本最优以及高温超导带材的角度依赖特性,通过改进的负载线法,利用带有精英保留性质的遗传优化算法与有限元方法耦合,完成了内插线圈的电磁优化设计。（2）采用均质化T-A法开展了无绝缘高温超导线圈电磁和机械性能分析,采用有限元软件开展了考虑屏蔽电流效应下的电磁力分析;采用解析方法分析了缠绕预应力和降温过程中产生的热应力对线圈应变的影响。（3）采用MATLAB构建了集中参数模型,模拟了无绝缘线圈的充电延迟和失超特性。分析了内插线圈在励磁和失超过程中的电流和电压的分布以及磁体的温升,验证了无绝缘线圈通过匝间分流具有一定的失超自保护特性。（4）完成了内插线圈的结构设计,设计了一种桥接式的高温超导带材低阻接头,通过对该接头焊接工艺的研究,获得了纳欧级别的接头电阻,初步验证了超导线圈内接头制作工艺的可行性。
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