[发明专利]高温超导分段励磁系统及其使用方法

说明书

本发明属于超导磁体技术领域，公开了一种高温超导分段励磁系统，包括至少两个磁通泵、至少两个高温超导线圈；以及支撑组件；所述支撑组件用于支撑高温超导线圈；每个磁通泵励磁至少一个高温超导线圈。本发明能够提高超导磁体励磁充电效率与超导磁体中心磁场强度，同时相应的降低超导磁体励磁成本。在此基础上，本发明还公开了一种高温超导分段励磁系统的使用方法。

技术领域

本发明属于超导磁体技术领域，尤其涉及一种高温超导分段励磁系统及其使用方法。

背景技术

高温超导磁体临界温度高，高磁场下性能优异，在高能加速器、受控核聚实验装置、强磁场实验装置、核磁共振和磁体储能等领域应用前景广阔，目前，高温超导磁体的研究已经成为超导应用中最重要的部分。

超导磁体需要工作在持续电流模式下。常规励磁系统的励磁方法的弊端在于“木桶效应”，即磁体的传输电流为临界电流最小的线圈所限制；临界电流最小的线圈通常位于磁体的端部，磁体端部的径向磁场会限制整个高温超导线圈的最大电流并降低磁体的整体利用率。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明公开了一种具有上述磁通泵的高温超导分段励磁系统，能够提高超导磁体励磁充电效率与超导磁体中心磁场强度，同时相应的降低超导磁体励磁成本。本发明还公开了一种使用上述高温超导分段励磁系统的使用方法。本发明的具体技术方案如下：

一种高温超导分段励磁系统，包括：

至少两个磁通泵；

至少两个高温超导线圈；以及

支撑组件，用于支撑高温超导线圈；

其中，每个磁通泵励磁至少一个高温超导线圈。

高温超导了励磁系统并未改变磁体结构，也未增加绕制成本；在具体使用过程中，利用励磁系统的具体连接结构优化了充电方法，从而解决了磁体端部限流的问题，提高了高温超导线圈的平均传输电流；由于磁通泵的数量为多个，因此以多个磁通泵实现了多个高温超导线圈的分段励磁，避免了“木桶效应”引起的充电电流小的问题，并且其效果并非简单地线性叠加。

优选的，包括至少三个高温超导线圈；至少两个高温超导线圈串联，串联后的高温超导线圈由一个磁通泵励磁。

串联过后的高温超导线圈能够增强磁场，补充“短板”，保证分段励磁系统能够输出较大电流。

优选的，高温超导线圈同心设置于支撑组件。

同心设置的高温超导线圈能够进一步提高中心磁场强度。

优选的，还包括与磁通泵对应设置的定子；

任意一个磁通泵包括：

交流绕组；

直流绕组；以及

磁轭，所述磁轭通过连接直流绕组与交流绕组，在磁通泵的使用状态，形成磁回路；

其中，任意一个定子与高温超导线圈连接为封闭回路；任意一个定子设置于对应交流绕组一侧的气隙内。

将磁通泵设置为直线电机磁通泵，将单电源励磁的磁通泵设置为多电源分段励磁，由此进一步提高充电效果。

优选的，至少两个串联后的高温超导线圈与定子连接为封闭回路。

一个磁通泵可励磁一个高温超导线圈或多个串联而成的高温超导线圈，对于串联后的高温超导线圈来说，由于仅利用一个磁通泵实现励磁，因此，仅需要一个定子即可实现具体功能。

优选的，所述支撑组件包括：

立柱，用于固定高温超导线圈的位置；