中科院电工研究所研制出27.2T世界第二高磁场超导磁体

<正>近日,中国科学院电工研究所超导磁体及强磁场应用研究部王秋良团队采用自主研发的高温内插磁体技术研制的超导磁体产生了27.2T的中心磁场,这是由全超导磁体产生的世界第二高磁场。第一高磁场由日本理化技术研究所于2016年1月创造,测试结果为27.6T。与其它高温超导带材制作的内插超导磁体相比,REBCO超导     

Halbach磁体中柱面匀场线圈的设计方法

Halbach磁体场强高、体积小,是永磁台式核磁共振波谱仪的理想磁源。为开发高分辨永磁台式核磁共振波谱仪,需要使Halbach磁体的磁场达到高度均匀。引入在超导磁体中被广泛使用的鞍型线圈,设计了一种由鞍型线圈组成、能够对Halbach磁体的横向磁场进行补偿的柱面匀场线圈。仿真和实验结果证明了设计方法的正确性。     

14T高场超导磁体通过鉴定

为发展我国的高场超导磁体技术,电工所承担了六五期间中国科学院的“高场超导磁体技术”攻关项目。1985年首先研制成孔径80mm,中心磁场为11.4T的NbTi-Nb_3Sn组合磁体;在此基础上,于1987年完成在有效孔径28.5mm的中心磁场达到14.24T(4.2K)的高场超导磁体,并于1987年10月通过由中国科学院数理化局和技术科学与开发局主持的鉴定。     

高梯度磁分离样品试验装置用超导磁体

本文介绍用于高梯度磁分离样品试验装置的超导磁体的设计、制造和实验工作。实验结果表明,该磁体可在5.45T磁场下运行,基本上满足了磁分离样品试验的要求。     

8.5T/8cmNbTi超导磁体的研制

一、前言中小型超导磁体广泛应用于超导材料的性能测试、高矫顽力磁性材料的生产研究、科学试验仪器、医学、半导体物理试验等。中小型高场磁体技术又是超导应用研究的基础。因此,它被列为我国超导技术发展的重要方向之一。国内,大多数NbTi超导磁体一般内径5—8cm,中心磁场运行值只在7—7.5T左右的水     

跑道型高温超导磁体的磁场解析计算模型

基于均匀电流密度假设和毕奥-萨伐尔定律，该文建立了三种计算跑道型高温超导磁体磁场的解析模型。通过有限元仿真和实验测量验证了解析模型的有效性，对比分析了三种解析模型的计算精度和效率。基于解析模型，探究了椭圆段和电流密度穿透深度对跑道型超导磁体磁场分布的影响，揭示了自洽模型的磁场边界大小对超导磁体临界电流估计值的影响规律。该文建立的磁场解析模型能够准确快速地计算复杂形状超导磁体和常导磁体的磁场，可进一步应用于磁体电感、临界电流、交流损耗和电磁力等参数的计算，以提升磁体电磁设计效率。     

3T动物磁共振成像传导冷却超导磁体研究

磁共振成像(MRI)是目前最先进的医学影像技术之一。动物磁共振成像以动物为研究对象，广泛用于生命科学研究、医学研究及药物机理研究。为了发展小型化、低成本的动物磁共振成像系统，该文采用传导冷却技术研制了一台3 T动物磁共振成像超导磁体。采用线性规划和非线性规划相结合的方法设计了一种主动屏蔽型磁体结构，其包含同轴排列的6个主线圈和2个屏蔽线圈。研究一种包含了分段和失超传播加速策略的被动失超保护方法保护超导磁体免于意外失超造成的损害。低温系统使用一台双极G-M制冷机直接将超导磁体从室温冷却到工作温度，无需液氦。超导磁体在直径φ180 mm的球形区域(DSV)产生高均匀度磁场用于成像。实验结果显示，超导磁体经历5次失超后被励磁到3.001 3 T，经测量φ180 mm的DSV磁场峰-峰值不均匀度(H_p2p)约为1.33×10^-2%。该文详细介绍了超导磁体的电磁设计、应力分析、失超保护设计，低温设计、建造及测试结果。     

基于组合优化方法的螺线管型超导磁体的建模和电磁优化

本文针对目前超导应用系统中广泛采用的螺线管型超导磁体的设计问题,提出了综合考虑磁体储能、漏磁和体积的优化问题.以单螺线管磁场计算为基础,用矢量叠加的方法计算多螺线管磁体的漏磁和最大磁场,从而建立了用于优化的螺线管型超导磁体的电磁模型.借助多学科优化设计软件Isight,采用全局搜索和传统数学规划相结合的优化方法,对所建立的电磁模型进行了优化计算.结果表明应用这种组合方法进行螺线管型超导磁体电磁优化,能取得满意的结果.     

鞍型超导磁体设计中结构分析

结构分析在电工装备设计工作中是重要问题之一。在本文中,给出了考虑的假定,分析方法和鞍型超导磁体主要结构系统的应力,应变的结果。全部工作使用SAP程序系统,在IBM-PC/AT计算机上进行计算。     

300kW单极电机一号超导磁体通过鉴定

300kW单极电机一号超导磁体已通过鉴定。本磁体绕组内径370mm,外径490mm,长300mm,中心磁场约4.8T,最强场约5.8T,储能0.62MJ。磁体采用北京有色研究总院研制的国产矩形,多丝扭转NbTi超导线,绝热密绕设计,真空浸蜡的机械稳定措施和合理的结构与制造工艺,性能达到了设计要求。经试验,磁体临     

高电流密度超导储能磁体的研制

分析了不同结构超导储能磁体的特点,针对储能量为MJ量级的超导储能磁体计算了漏磁场分布和超导材料的利用率,提出了储能为1 MJ的单螺管型超导储能磁体的设计方案。采用窄液氦通道技术,利用多芯NbTi/Cu复合超导线,研制了储能量为1 MJ的紧凑型超导储能磁体。磁体内径为439 mm,外径为600 mm,高为550 mm。在运行电流为305A时,磁体的最大磁场为4.9 T,中心磁场为4 T。对超导磁体的试验结果表明,磁体的最大运行电流为303 A,放电功率为100 kW。研制的超导储能磁体可作为恒压/恒功率放电的不间断电源的关键部件。     

低温应变计在强磁场下的性能研究

研制的应用于超导磁体系统的电阻应变计，在强磁场下工作，在外磁场的作用下，具有磁阻效应，使之产生视应变。本文着重介绍了不同磁场强度，磁场方向，不同试件材料以及应变计结构对应变计视应变变化的实验研究，从而得到一些规律性的结果。实验研究在磁场从０－８Ｔ超导磁体中进行。     

长定子高温超导直线同步电机设计与研究

以高温超导长定子直线电机试验样机为研究对象,从电磁场有限元仿真分析、结构设计、制造工艺和试验验证等方面开展技术研究。分析超导磁体磁场分布特性,总结高温超导长定子设计思路和工艺制造方法。为高温超导长定子直线电机工程化应用积累经验。     

超导开关在超导磁体系统中的应用

随着低温和超导技术的发展,超导开关得到了广泛的应用。比如:在许多超导磁体系统中,要用超导开关与超导磁体闭环以持久电流的形式运行,来获得高稳定度的磁场~([1-4]);在超导电感储能系统中,要用超导开关来储存和释放电感中的能量~([5-8]);在某些超导磁体的保护装置中,用超导开关对超导磁体进行有效的保护~([9]);由两个超导开关组成的磁通泵     

斜框型磁流体发电机中临界磁场的研究应用

磁流体发电是一种高效、低污染的发电技术,相对于其他发电方式,磁流体发电具有输出功率大、结构紧凑的优点,在短时、高功率电源领域运用有着不可替代的性能优势。认为斜框型磁流体发电机中的电流在一定磁场范围内会产生饱和,并就这一问题首次提出了临界磁场理论并推导出临界磁场的方程式。临界磁场的提出,是在研究磁流体发电机的通道性能问题上提出了新的思路,有利于超导磁体在磁流体发电机上应用问题的研究。     

砷化镓单晶生长炉用超导磁体系统

室温孔径0.31m,高0.5m的砷化镓单晶炉超导磁体系统已建成并进行了电流闭环实验。超导磁体在直径15cm的坩埚区域提供4000Gs以下垂直磁场。实验测量装置每天液氦消耗量为1.51。补充液氦后,估计可连续稳定工作七天。     

高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。     

基于比较电压法的超导磁体临界电流测试

临界电流是衡量超导体载流能力的重要参量.在超导磁体线圈的临界电流测试实验中,励磁升流速率产生的感应电压幅值较大,对临界电流的判断产生了影响.超导磁体线圈轴向磁场分布不均匀,导致线圈中各部分的临界电流也分布不均,故超导磁体线圈的总电压作为研究其是否达到临界态的判据不精确.本文基于四引线临界电流测试方法,结合失超检测消除各...     

0～3.5 T直流背景磁场下第二代高温超导带材临界电流各向异性测试与分析

为掌握第二代(2G)高温超导(HTS)带材在0～3. 5 T直流背景磁场下的临界电流(I_c)和n值变化趋势,构造和应用了一种新型分裂背场磁体系统,通过测试分析获得了背景磁场对I_c和n值的影响规律。采用4. 2 K运行温度、两个同轴分裂的NbTi线圈构成的超导磁体和样品保持器来改变背景磁场的大小和角度(0～3. 5 T、0～90°),2G HTS带材置于液氮环境(77 K),设置电流源上升速率为1 A/s,基于四引线法原理与直流失超判据(1μV/cm)获得2G HTS带材在高直流背景磁场下的I_c和n值,实验结果表明,2G HTS带材的I_c和n值变化趋势一致,均随外界磁场强度B和带材表面与磁场夹角θ的增大而退化,在背景磁场为1. 4 T时,2G HTS带材在垂直场下的临界电流衰减了84. 6%,是平行场下临界电流衰减程度的1. 47倍。     

超导限流储能系统的磁体结构优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)的能量以磁场的形式存储在超导磁体中,因此漏磁场对于变电站的电磁干扰问题成为影响其应用的关键问题之一.文中对用于SFCL-MES的多种磁体结构的漏磁场进行了分析与优化,以选择合适的磁体构型,便于SFCL-MES安装在变电站中.首先对于超导限流储能系统磁体的漏磁场进行了勒让德多项式分析.在此基础上,对于多种磁屏蔽型磁体构型,包括同轴同心、轴向排列、轴线平行组合磁体结构,以减小漏磁场和所用的超导线材最少为目标,给出了优化模型,并采用序列二次规划(SQP)方法对模型进行求解.最后对优化结果进行了比较分析.