[实用新型]一种基于行波磁场的高温超导磁通泵

说明书

本实用新型公开了一种基于行波磁场的高温超导磁通泵，包括磁通泵装置和驱动电路，磁通泵装置包括铁芯、铜螺线圈、堆叠超导带材和铝合金框架；铜螺线圈由铜导线绕制而成，其中心由铁芯穿过，并通过铁芯固定在定制的铝合金框架上，铜螺线圈分为上、下两层对应放置，同一排放置的所述铜螺线圈及其下层同位置的铜螺线圈与一组所述驱动电路连接；两组铜螺线管之间放置了多个互相垂直交叉设置的堆叠超导带材，每一堆叠超导带材由3根高温超导带材堆叠焊接而成。本实用新型主要解决高温超导磁体系统闭环运作的励磁问题，减小大型科学设备上超导磁体负载供电装置的体积，提高输出电流与励磁效率，降低系统运行损耗，减小超导磁体负载的运行成本。

技术领域

本实用新型涉及高温超导磁体技术领域，尤其涉及一种基于行波磁场的高温超导磁通泵。

背景技术

高温超导磁体可以产生强背景磁场，具有广阔的应用前景，但是其在持续电流模式下工作时存在磁通蠕动效应和接头电阻，使闭合超导回路中的电流产生衰减。应用传统外部电源为超导磁体充磁需要采用大电流供电设备，能量损耗大。本专利设计一种新型无接触式充磁技术——基于行波磁场的高温超导磁通泵，在没有电接触的情况下将直流电流注入超导闭环系统以补偿电流衰减，避免传统电源电流引线造成的热损耗。利用这种技术可以制造具有高稳定性强磁场的超导新能源器件，这将对公共交通、医疗设备及高能物理等工程应用领域的技术革新做出贡献。

目前超导磁体充磁的方式主要是电源直接驱动。传统的电源直接驱动法需要接入电流引线，电流引线跨接在室温环境和磁体低温环境之间，形成一个漏热源，在通电励磁时引线本身还产生焦耳热形成附加热源。漏热源和附加热源对于超导磁体低温维持极为不利，尤其是对大电流超导磁体来说，引线热损耗功率相当高，制冷负担大。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的实际问题，提供一种基于行波磁场的高温超导磁通泵。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于行波磁场的高温超导磁通泵，应用于液氮环境，其包括磁通泵装置和驱动电路，所述磁通泵装置包括铁芯、铜螺线圈、堆叠超导带材和铝合金框架；所述铜螺线圈由铜导线绕制而成，其中心由铁芯穿过，并通过铁芯固定在定制的铝合金框架上，所述铜螺线圈分为上、下两层对应放置，同一排放置的所述铜螺线圈及其下层同位置的所述铜螺线圈与一组所述驱动电路连接；两组所述铜螺线管之间放置了多个互相垂直交叉设置的堆叠超导带材，每一所述堆叠超导带材由3根高温超导带材堆叠焊接而成。

进一步地，两层所述铜螺线圈之间气隙为5mm。

进一步地，多个所述堆叠超导带材经过堆叠及垂直交叉焊接处理后放置在气隙中，且其与上下两层铜螺线圈之间间距均为0.5mm，堆叠的各层所述堆叠超导带材间距为1mm。

进一步地，所述高温超导带材采用的是sc1270420-7YBCO超导带材，其为10mm宽，镀铜封装，可承载最大电流为480A。

进一步地，所述铜螺线圈共有8个，采用直径1.5mm铜导线绕制在塑料线轴上，每个所述铜螺线圈为150匝，操作电流不大于20A。

进一步地，所述驱动电路由信号发生器、开关电源、LM3886功率放大器芯片及电阻组成，所述开关电源的输出电压24V、输出电流2.8A。

进一步地，所述铁芯采用直径12mm，长10cm的纯铁铁芯。

进一步地，所述铝合金框架为定制的双层铝合金框架，尺寸为16cm*10cm。

本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型通过上下两层铜螺线圈的叠加，提高了超导带放置区域磁场强度，使能量的转化率得到明显的提升，效率提高一倍。

2)本实用新型感应区域的高温超导带材经过堆叠及垂直交叉焊接处理，负载端电流幅值大幅度提高。