[发明专利]有背景磁场的动态超导磁体热负载测试系统

说明书

本发明涉及超导技术及动力学技术领域，公开了一种有背景磁场的动态超导磁体热负载测试系统。该系统包括振动试验台、振动试验工装、连接件、超导磁体、支撑杆、背景磁体、支撑架、汽化器和气体流量计，振动试验工装设置在振动试验台上，超导磁体和振动试验工装通过连接件连接，支撑杆一端与超导磁体连接，另一端与背景磁体表面设置的滑槽配合连接，背景磁体通过支撑架固定在地面上，汽化器与超导磁体的制冷介质挥发口连接，气体流量计与汽化器连接，经制冷介质挥发口挥发的制冷介质通过汽化器加热后输出至气体流量计，气体流量计对加热后的制冷介质的流量进行检测以获得超导磁体的热负载。由此，可以实现超导磁体的热负载测试。

技术领域

本发明涉及超导技术及动力学技术领域，尤其涉及一种有背景磁场的动态超导磁体热负载测试系统。

背景技术

超导磁体因其产生磁场大、体积小、重量轻和损耗低等诸多优点，常常应用于超高速环境中，如超高速磁悬浮列车，超高速电磁弹射，高速立体水库等领域。以超高速磁悬浮列车中的超导直线电机为例，超导磁体为超导直线电机的动子部分，超导磁体产生的磁场与直线电机定子部分产生的磁场相互作用，在超导磁体中产生巨大的推力，使超导磁体快速向前推进。在超导磁体快速运动过程中，由于受电磁力波动或轨道不平顺的影响，超导磁体会受不同程度的电磁或机械振动，而振动的超导线圈同时处于直线电机定子线圈的背景磁场中，超导线圈振动相当于“切割”直线电机定子线圈的磁场。

对于制冷介质浸泡式冷却超导磁体，有背景磁场下超导线圈的振动会带来以下影响：(1)根据超导材料的磁通钉扎效应，超导线圈切割磁力线会产生交流损耗，加速制冷介质的挥发，振动激励越大，制冷介质挥发越快，失超可能性越大；(2)由于制冷介质有自然液面，超导磁体的振动可能会加速制冷介质的挥发；(3)当超导磁体受到较大的振动时，其结构频率响应会发生异常甚至结构发生不可逆的破坏，最终引起磁体失超。第(1)和(2)条是动态超导磁体的热负载性能，第(3)条是超导磁体的结构性能。为了考核超导磁体在振动下且有背景磁场下的热负载性能，验证超导磁体传热设计和结构设计的合理性和正确性，考核制冷介质在振动的挥发情况，有必要对有背景磁场的超导磁体进行振动试验。

目前现有技术中尚没有关于有背景磁场且受振动下的超导磁体热负载试验的记载。常规的超导磁体热负载测试大都是测量超导磁体处于静态下的热负载，即交流损耗试验。常规的超导磁体热负载测试方案为：首先将超导磁体与产生背景磁场的线圈固定在一个固定工装上，然后对超导磁体进行制冷和励磁，再利用交流电源给背景磁体供电，产生交变的磁场，最后通过四引线法等方式测量超导线圈产生的交流损耗。

然而，现有的测试装置主要是测量静态超导磁体处于外部交流磁场下的交流损耗。并且，该测试装置存在以下问题：(1)不能测量超导磁体同时处于振动环境和外界磁场环境下的热负载；(2)不能考核超导磁体在振动下的结构性能；(3)对于应用于超高速磁悬浮系统的直线同步电机中，电机的定子线圈基波磁场与超导磁体位置是相对静止的，因此定子线圈的磁场在超导线圈上可认为是直流场，所产生的交流损耗主要是由于超导线圈振动，切割直流磁场引起的，现有的测试装置是直接测量交变外磁场下的交流损耗，条件与实际情况不一致。因此，现有的超导磁体热负载测试装置仅适用于静态超导磁体，不适用于动态的超导磁体，尤其是超高速磁悬浮列车，超高速电磁弹射等领域中。

发明内容

本发明提供了一种有背景磁场的动态超导磁体热负载测试系统，能够解决现有技术中的技术问题。

本发明提供了一种有背景磁场的动态超导磁体热负载测试系统，其中，该系统包括振动试验台、振动试验工装、连接件、超导磁体、支撑杆、背景磁体、支撑架、汽化器和气体流量计，所述振动试验工装设置在所述振动试验台上，所述超导磁体和所述振动试验工装通过所述连接件连接，所述支撑杆一端与所述超导磁体连接，另一端与所述背景磁体表面设置的滑槽配合连接，所述背景磁体通过所述支撑架固定在地面上，所述汽化器与所述超导磁体的制冷介质挥发口连接，所述气体流量计与所述汽化器连接，经制冷介质挥发口挥发的制冷介质通过所述汽化器加热后输出至所述气体流量计，所述气体流量计对加热后的制冷介质的流量进行检测以获得所述超导磁体的热负载。