[发明专利]一种超导闭合回路的“8”字型磁通密度放大器件

说明书

本发明公开了一种超导闭合回路的“8”字型磁通密度放大器件。该器件通过对单根超导带材进行切割，然后围绕特定节点弯曲成型。本发基于超导闭合回路的磁通量守恒原理，制成了具有放大空间中的磁通密度功能的放大器件，放大倍数与两圆环半径之比有关。该磁通密度放大器件的具体实施方法具有场冷和零场冷两种，前者适用于恒定磁场，后者适用于恒定与交变磁场。本发明的制作无需进行任何焊接，属于全超导闭合回路。本发明在低温时可以实现无阻运行，用于放大空间中的磁通密度，提高测量微弱磁场时的抗干扰能力。本发明具有结构简单、无需外接电源、运行稳定和放大倍数可调节等优点。

技术领域

本发明涉及超导电工技术领域，属于超导磁体应用，尤其是一种超导闭合回路的“8”字型磁通密度放大器件的原理、制造工艺以及应用。

背景技术

超导材料在低温下具有零电阻、抗磁性等独特的电磁特性。因此，在许多领域内将超导材料代替常规材料将会带来质的飞越。随着第二代高温超导带材——ReBCO(Re为Y、Gd等稀土元素)涂层导体的发展，大大降低了超导应用的成本，使得超导带材的广泛应用成为可能。涂层导体具有较优异的强磁场性能，在低于临界温度和较强磁场下有较高的临界电流，而且目前工艺较为成熟，能生产出较长的单根超导带材，因此可以采用切割超导带材的形式来获得闭环的超导磁体。

磁场在日常生活中的诸多场合具有较强的应用价值，如医疗仪器、科学工程、交通领域等。以往，磁场通常由常规电磁铁来提供，但磁体本身损耗很大，会产生巨大的焦耳热，总体效率很低。而超导磁体与常规磁体相比有着许多优点，如低能量损耗下能产生较强磁场，同时重量较轻。采用超导磁体后，在相同的半径下，产生的磁场可以提高数倍。

目前测量磁场常用的器件为霍尔元件，该器件虽然能准确测量空间中的磁通密度，但是不能放大磁场，抗干扰能力很差，对于测量技术要求也很高，测量微弱磁场时很容易受到其他磁场的干扰，从而影响测量结果。因此需要一种新的测量器件，在测量微弱磁场时不仅能够测量，更能放大磁通密度，同时还应当具有超导磁体低能量损耗的优点。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供一种超导闭合回路的“8”字型磁通密度放大器件。该器件无须接通外部电源，仅需提供能使带材维持超导态的低温条件，就能直接放大空间中的磁通密度。本发明为磁通密度的放大提供了新方法，同时也提高了测量微弱磁场时的抗干扰能力。本发明由全超导闭合回路构成，低温下无电阻，具有冷却剂耗量低、结构简单、功能稳定和放大倍数可调节等优点。

为实现上述功能，本发明的技术方案如下：

一种超导闭合回路的“8”字型磁通密度放大器件，通过对单根超导带材进行纵向切割形成环形闭合线径，再对此环形线径在特定节点绕制成型为“8”字型磁通放大器件。

进一步，所述超导带材切割时应沿着平行于带材长度的方向，从带材的宽度中间位置进行切割，首尾应当各保留一点未切割，以此形成环形的闭合线径。

进一步，所述超导带材可为涂层导体。

进一步，根据所需设计的具体参数，确定“8”字型两个圆环的直径，接着确定两圆环的交叠点的位置，此为成型节点。

进一步，在所述切割后的超导带材中以上一步确定好的成型节点为参考，将环形闭合线圈成型为“8”字型超导闭合回路器件。

进一步，所述成型节点处上下带材之间应相互绝缘，以此保证电流在器件中的流动路径为“8”字。

进一步，固定该“8字型”超导闭合回路器件。