高温超导磁通泵关键技术研究

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高温超导材料早在多年前就已经被发现了,在应用于高场超导磁体时,由于材料本身的n指数值较低,磁体工艺又不可避免地使用大量接头,使得超导磁体励磁回路中存在电阻性损耗环节,导致闭环运行的高温超导体难以维持持续电流模式。此外,对于传导冷却的高温超导磁体,人们也希望尽量减小来自大电流引线的漏热,以保持超导磁体良好的低温环境。基于以上考虑,采用超导磁通泵技术为超导磁体励磁供电,不仅能实现对超导磁体的小电流供电,也能达到为闭环超导磁体的电流衰减提供及时的补偿措施。本文结合国内外磁通泵的最新研究进展,设计了一种新型的高温超导磁通泵,深入研究了基于磁通泵原理的高温超导线圈励磁技术,掌握了高温超导磁通泵的负载励磁控制方法,实现了液氮温区高温超导线圈负载的磁场建立。  论文从高温超导磁通泵的工作原理出发,设计了新型磁通泵的结构;利用YBCO带材制作了超导泵桥和超导负载,组成了泵浦回路和负载回路;设计了功率放大电路;制作了硅钢磁轭磁通泵。分析了在相同频率和相位差下输入电流对泵浦负载电流的影响,研究了恒定输入幅值和相位条件下频率与泵浦负载电流的关系。通过磁通泵浦实验,验证了输入信号幅值或频率对泵浦负载电流的影响关系,在频率40Hz、输入电流为1.39A、相位差为60度的输入条件和77K低温环境下负载泵浦电流达到了21A的测试结果,实现了磁通泵的闭环运行。实验结果表明,研制的磁通泵能够为高温超导磁体励磁,并有望实现对超导磁体进行电流补偿。
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