制冷机传导冷却的MgB_2超导磁共振磁体设计分析

分析了超导磁体设计的关键问题,给出了传导冷却的中心场强0.6T的MgB_2磁共振磁体设计,重点讨论了超导磁体的铁轭设计、磁场计算以及杜瓦设计等相关技术.首先对所用MgB_2长线短样的超导性能进行了初步测试,结果表明,在20K时其临界电流约为156A.然后利用COSMOS有限元软件对磁体的中心磁场进行了分析计算,得到0.6T的磁场分布区域.本设计对国产的MgB_2高温超导长线带材在超导磁共振磁体领域的应用研究具有一定的参考价值.     

中子散射超导磁体的受力分析

利用有限元计算模拟了周围磁性物体在强磁场下的磁化分布及其对超导磁体的反作用力,通过实验测量了在中子平台复杂的磁性物体结构中超导磁体随加载磁场的受力变化情况。结果表明,周围磁性物体对超导磁体施加的磁力随着磁场强度以平方关系增加,当磁场达到2.5 T时,磁力为27.3 kg。根据中子平台运行的现实条件,建议此超导磁体在该中子平台的安全运行上限磁场为2.5 T。     

EBIT装置零蒸发低温超导磁体系统的研制

介绍了EBIT(Electron Beam Ion Trap,电子束离子阱)装置零蒸发低温超导磁体系统的研制过程与超导磁体的性能测试结果。该系统中超导磁体由一对上下布置的分离线圈组成,中心最大磁场强度可达4.5T,在中心轴线上±10mm内磁场均匀度优于2×10-4,磁场衰减系数在8h小于1×10-4;同时其低温杜瓦系统采用双冷屏结构,并通过二级G-M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量。超导磁体的性能测试结果表明满足用户基本要求。     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计北大核心CSCD

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

7T大口径NbTi超导磁体降温通电实验

介绍了用于超导导体测试用超导磁体降温通电实验,降温采用500W@4.5K制冷机系统。300—10K直接采用冷He气循环冷却超导磁体,温度低于10K直接输入LHe。该磁体在4.2K温度下可通1000A的电流,其中心磁场为7T,储能为3M J。     

HL-2A装置ECRH超导磁体磁场分布测量

测量了HL-2A装置ECRH超导磁体的磁场分布。测量结果析表明,其归一化纵向磁场在磁场中心20mm区域内大于0.992,径向分布在磁场中心平面上浮动小于1.48%,杂散场在贴近超导磁体表面时的最大分量小于50mT,满足实验要求。     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

12T NbTi—Nb3Sn超导磁体装置

本文介绍了有效孔径30.3mm 的 NbTi-Nb_3Sn 混合超导磁体装置的设计、制造和实验的基本情况.该装置在4.2K 的最大工作中心磁场是12T,磁体中心磁场均匀度和电流稳定充分别优于2.7×10~(-3)(1cm DSV)和4×10~(-4)/h,磁体励磁到最大工作中心磁场12T 时所需要的时间为40min.磁体重量为25.4kg.     

15 T NbTi/Nb3Sn超导磁体的设计

提出了一个冷孔直径150 mm、中心磁场为15 T的NbTi/Nb_3Sn超导磁体电磁结构。分析了超导磁体各线圈中磁场的分布规律,结合超导材料临界性能,得到了超导磁体的运行电磁裕度。针对线圈结构组份材料的机械性能,采用平均有限元法仿真了超导磁体的应力/应变,最大环向应力和应变分别为112 MPa和0.297%。该结果表明了超导Nb_3Sn线圈中的应力/应变处于合理水平。     

磁流体发电用鞍形超导磁体的实验

中国科学院电工研究所研制了一个磁流体发电用鞍型超导磁体。这个磁体的室温孔径为４４ｃｍ，有效磁长度为１０３ｃｍ，中心磁场为４Ｔ。它由１７层共３４个鞍型线圈组成。线圈所用ＮｂＴｉ超导线截面为２ｍｍ×１０ｍｍ，由Ｓｕｐｅｒｃｏｎ公司提供。本将介绍磁体的性能与实验结果。实验表明该磁体能在中心磁场达４．１３Ｔ下稳定可靠地运行，完全满足设计和使用要求。     

11T超导强磁体的研制

本文介绍了内径为40mm,磁场为11T的NhTi和Nb_3Sn组合超导磁体的设计,制作工艺和实验结果.     

单螺管型高温超导储能磁体的ANSYS磁场仿真分析

超导磁储能系统通过超导体制成的导电线圈储存能量,它的投入使用完全依赖于超导磁体的设计和研制,作为电磁储能元件,超导磁体在运行过程中会产生相当强的磁场。以储能量为1MJ的单螺管型、Bi系高温超导磁体作为研究对象,根据电磁场理论,推导出数学模型,并借助ANSYS有限元分析软件,建立了一个由44个双饼线圈构成的二维电磁分析模型,得到磁场分布规律等。该分析结果对超导磁体的结构设计、优化及漏磁屏蔽提供了一定的参考依据。     

磁约束等离子体推进器高温超导磁体系统的电磁计算

在地面实验中磁约束等离子体推进器磁体系统是靠四个NbTi低温超导磁体提供磁场,现在设计依靠G-M制冷机传导制冷的由Bi2223超导带材绕制成的四个高温超导磁体替代以前的四个低温超导磁体.本文利用ANSYS有限元分析软件进行电磁计算,得出高温超导磁体的参数。     

4.5 T量子计算用超导磁体系统研制

针对超导量子计算系统所需要的背景磁场环境,研制了一套中心场强4.5 T,中心孔径60 mm的超导磁体系统。该磁体系统采用密绕的NbTi线圈来提供磁场,并由稀释制冷机实现低温环境。对磁体线圈和骨架进行了应力校核,验证了结构的稳定性与可靠性。此外还介绍了磁体制造的工艺流程,并通过实验验证了磁体的性能,表明了该磁体系统的磁场强度和磁场均匀性满足用户要求。     

电磁优化对提高Bi2223/Ag超导磁体性能的研究

在Bi2223/Ag超导磁体里,磁场的径向分量是限制其超导带临界电流和性能的主要因素之一.我们用有限元方法分析了螺线管超导磁体场强的分布,发现磁体两端磁场的径向分量最大,通过在其两端增加铁磁性导磁结构,优化其磁场分布,降低磁体端部径向磁场强度,提高了磁体的临界电流,增强了超导磁体承受过电流脉冲冲击的能力,并有效地加速了磁体在过电流冲击后的恢复速度.     

上海光源超导波荡器磁体5周期模型机的研制

上海光源正在研制一台低温超导波荡器模型机,周期数50,周期长度16mm,磁间隙8mm,目标峰值磁场0.88T。首先研制了一台5周期超导波荡器磁体模型机进行技术可行性研究。磁体绕组采用Nb Ti超导线,骨架加工采用电工纯铁。使用传导冷却的测试装置进行了磁体降温、通电与磁场测量。磁体经过两次失超之后达到设计电流值387A。达到的最大电流为433A。当磁体稳定运行在400A时,测得磁场峰值为0.93T。研究结果表明已有的超导磁体关键技术与工艺能够满足50周期超导波荡器模型机的研制需求。     

具有高均匀性高稳定性磁场的超导磁体

为了天文望远镜电子照相机实验研究,发展了一种具有高均匀性高稳定性磁场的超导磁体.文章中叙述了超导磁体的设计与结构,给出了试验结果。     

熔融织构单畴YBCO超导块的俘获场及磁浮特性

对直径30mm的单畴熔融织构YBCO超导块材用超导磁体进行志冷磁后，研究了其俘获磁场特性。掺硼厚度为13mm的单畴试样，在77K温度下其表面中心的俘获场达到了0.63T，与未掺硼的同类样品相比，提高了约50%。在77K温度下厚度为18mm的试样的俘获场达到了0.75T，比厚度为13mm的试样增加了约76%。另外，发现在中心有直径8mm的小孔并不影响直径30mm的单畴试样的俘获场分布磁浮性能。因此，单畴样品中心有无开孔对在低场下的性能并不造成差异。超导样品在高场励磁很易被破坏，所以提高材料的机械强度是得到高俘获磁场的关键因素之一。     

高磁场大分离间隙的高温和低温超导磁体失超特性分析

本文使用失超分析软件Opera3D对低温和高温超导磁体进行失超分析.这个超导磁体具有两个相互垂直的室温孔,磁体的中心磁场为8～10T.为了合理保护超导磁体,通过变换加热器不同的加热功率密度和加热时间,改变保护电路参数等设置,分析各不同方案计算结果的区别,总结规律,为满足工程需求提出更优的失超保护方案.     

超导磁体剩余磁场对软磁材料测试的影响

超导磁体体积小,能够获得强磁场,磁场稳定度、均匀度很高,因此,在磁学测量设备中应用很广泛.美国Quantum Design公司的高精度磁学测量系统采用的就是超导磁体,最高磁场能够达到7 T.由于超导磁体材料本身缺陷的钉扎作用,在磁体退磁后,磁体内部有剩余磁场,有时能够大于30 Oe.由此产生的磁场误差将导致测试的矫顽力、剩磁等数据不准确,甚至导致反向的磁滞回线.设置的磁场初始值不同,剩余磁场的大小也不同;初始磁场越大,剩余磁场越大.这种剩余磁场效应在软磁材料测试过程中表现得尤为明显,产生的测试误差不可忽略,必须进行磁场误差修正才能得到正确的结果.本文阐明了超导磁体产生剩余磁场的原因、影响因素和规律,详述了测试软磁材料可能遇到的问题,并给出解决方法.