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高温超导磁体励磁用旋转式磁通泵电磁特性研究

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高温超导磁体励磁用旋转式磁通泵电磁特性研究

作者：陈海峰北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导磁体在直流电流作用下能产生极高的磁场,高强度的磁场可以显著提高磁共振成像、超导电机、超导变压器等的性能,减小样机的重量和体积。旋转式磁通泵可实现对高温超导磁体无接触式供电,同时可作为新型高温超导开关应用于高温超... 详细信息

高温超导磁体在直流电流作用下能产生极高的磁场,高强度的磁场可以显著提高磁共振成像、超导电机、超导变压器等的性能,减小样机的重量和体积。旋转式磁通泵可实现对高温超导磁体无接触式供电,同时可作为新型高温超导开关应用于高温超导领域,正成为国内外研究的热点。本文首先介绍了磁通泵国内外研究现状,分析了不同磁通泵的工作原理和特点,以及磁通泵现存的一些问题和值得发展的工作。同时阐述了超导的相关理论,结合高温超导磁通泵的工作原理推导出旋转式磁通泵的开路电压、动态电阻等重要参数的理论公式。其次,结合旋转式磁通泵工作特点,进行了多组磁通泵定子侧的感应带材在不同升流速率、不同角度的磁场作用下的临界电流特性实验,包括宽度为4.8mm单根和堆叠的无磁性基底的上海超导带材、有磁性基底的美国超导带材(AMSC),分析出这两种高温超导带材在不同升流速度和不同磁场作用角度下的临界电流特性。然后,设计并搭建出旋转式磁通泵的实验平台并进行了多组实验,比较了采用单根超导带材时,旋转式磁通泵在转子侧不同永磁体块数、不同转速、不同升流速率、定转子不同间隙、不同基底层的带材等条件下的电磁特性,与理论推导逐一验证,得出旋转式磁通泵作用于单根带材的输出规律。最后,基于旋转式磁通泵在高温超导开关领域的应用,设计并搭建出旋转式磁通泵作用于堆叠带材的实验平台,修正了交流场作用下堆叠超导带材动态电阻的解析表达式。通过比较感应带材为不同堆叠带材时,旋转式磁通泵在不同转速、定转子侧不同间隙、堆叠带材之间不同间距下的动态电阻和开路电压等参数,发现堆叠导体下磁通泵的输出规律,与理论推导互相验证。

关键词：超导磁通泵高温超导磁体堆叠带材动态电阻

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旋转式超导磁通泵电磁特性分析

安徽师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期45卷 205-211页

作者：方进陈海峰陈洁北京交通大学电气工程学院北京100044

旋转式超导磁通泵能够在不需要正常电流引线的情况下将大电流注入超导磁体,同时损耗很小。应允于高温超导磁体对工作环境和电流的高要求,超导磁通泵的研究将会为高温超导磁体的供电提供一种全新的方法,正好解决电源方面的难题。本文总... 详细信息

旋转式超导磁通泵能够在不需要正常电流引线的情况下将大电流注入超导磁体,同时损耗很小。应允于高温超导磁体对工作环境和电流的高要求,超导磁通泵的研究将会为高温超导磁体的供电提供一种全新的方法,正好解决电源方面的难题。本文总结了超导磁通泵的研究现状与旋转式超导磁通泵的工作原理,搭建了旋转式超导磁通泵实验平台并进行了实验,通过理论和实验结果分析旋转式超导磁通泵的电磁特性。

关键词：高温超导磁通泵超导磁体损耗

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用于磁通泵的快速超导开关

低温与超导 1994年第1期22卷 22-30页

作者：王秋良严陆光易昌练温华明中国科学院电工研究所

该文详细地讨论了用于磁通泵超导开关的基本特点。通过分析我们认为热控式超导开关较磁控式开关有优势，采用薄膜超导材料及合理的开关结构，可以实现工频下运行的磁通泵。

关键词：磁控开关磁通泵超导体薄膜

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全波超导整流磁通泵控制系统

低温与超导 1994年第1期22卷 1-7页

作者：温华明王秋良中国科学院电工研究所应用超导研究室

该文介绍了全波超导整流磁通泵的基本原理、控制系统的软硬件结构和设计思想，给出了磁通泵总体调试的实验结果。

关键词：超导磁体超导整流器磁通泵

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全波超导整流磁通泵的理论探讨

电工电能新技术 1994年第1期13卷 37-43页

作者：王秋良严陆光易昌练温华明中科院电工研究所

本文详细地分析了全波超导整流磁通泵运行的基本规律，以决定磁通泵优化设计的基本准则。

关键词：磁通泵超导整流设计

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磁通泵在超导磁共振磁体中的应用研究

磁通泵在超导磁共振磁体中的应用研究

作者：马驰东北大学

学位级别：硕士

高温超导材料已经发展了数十年,由于其有相较于低温超导体更高的临界温度,在实际应用中,有着低温结构简单、运营成本低等显著优势,高温超导材料已逐渐商业化并进入实用阶段。在超导核磁共振系统中使用高温超导磁体线圈就是一个很好的选... 详细信息

高温超导材料已经发展了数十年,由于其有相较于低温超导体更高的临界温度,在实际应用中,有着低温结构简单、运营成本低等显著优势,高温超导材料已逐渐商业化并进入实用阶段。在超导核磁共振系统中使用高温超导磁体线圈就是一个很好的选择。然而,由于高温超导体自身存在n指数较低的固有性质,并且高温超导接头一直难以实现,使得其很难长时间工作在闭环持续电流模式下,在大规模应用中受到制约。在磁共振磁体励磁阶段,常规采用电流引线的供电方式不可避免地存在着向低温系统漏热的缺点。磁通泵作为一种新型的磁体供电方式,可以取代电流引线对超导磁共振磁体供电,弥补由于高温超导n指数小和非超导接头电阻产生的电流损失。本论文结合国内外磁通泵最新研究进展,针对脉冲式磁通泵展开进一步研究,通过使用磁通泵实现用一个相对较小的直流电压源对超导磁体励磁大电流,并维持磁体线圈中电流和磁场的稳定性。本文详细介绍了高温超导脉冲式磁通泵的结构与工作原理;利用脉冲式磁通泵对不同高温超导带材制成的负载线圈励磁。结构设计方面,在原有磁通泵的基础上进行了优化,增加了用于固定超导泵桥位置的导冷支架,通过对传导冷却低温系统中各处温度的测量和分析,证实导冷支架可有效减少磁极与超导泵桥之间的热传递。实验中制作了 Bi-2223双饼线圈、MgB2线圈和YBCO单匝环,并简单介绍了线圈的绕制和接头处理工艺。采用磁通泵对线圈励磁,研究了输入电压、工作频率、超导泵桥温度等因素对磁通泵的泵浦电流速率和饱和电流的影响。通过对实验数据的拟合估算出了接头电阻的大小,并对纹波进行分析。在超导泵桥温度20 K、输入电压为5 V、工作频率为20 Hz时,磁通泵对电感为76 μH的Bi-2223负载励磁可获得饱和电流200 A;对电感为8 mH的MgB2负载励磁300 s可获得电流0.95 A。在超导泵桥温度55 K、输入电压为6 V、工作频率为20 Hz时,对YBCO单匝环励磁可获得饱和电流156 A。实验中通过磁通泵在小负载线圈上的测试结果类比其在实际MRI系统主磁体上的泵浦性能,分析其在超导磁共振磁体中应用的可行性。测试磁通泵对Bi-2223线圈励磁过程中的泵浦电流及其电流纹波,类比计算表明脉冲式磁通泵满足磁共振磁体的磁场稳定度在ppm量级的要求。由此得出结论,本论文研究的高温超导脉冲式磁通泵可以用作超导磁共振磁体的励磁电源,并对超导磁体进行低纹波电流补偿。

关键词：高温超导体磁通泵超导磁体励磁接头电阻

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超导磁体的磁通泵供电原理研究

低温物理学报 2008年第1期30卷 49-52页

作者：马海宝戴银明王秋良余运佳中国科学院应用超导重点实验室中国科学院电工研究所北京100039 北京100080中国科学院研究生院

磁通泵是给超导磁体供电的装置.本文主要介绍磁通泵的国内外发展情况,论述磁通泵的运行原理,计算磁通泵的运行参数和运行损耗.

关键词：超导磁体电流引线磁通泵超导变压器超导开关

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微型高温超导磁通泵的研制

低温物理学报 2010年第6期32卷 449-452页

作者：白质明闫果丁淑芳李超东北大学理学院物理系西北有色金属研究院超导材料研究所

本文给出了一种用高温超导体制作的微型磁通泵,对其工作原理进行了仔细分析研究.依照设计研制了磁通泵装置,并对其工作性能进行了初步测试.结果表明,该微型高温超导磁通泵有希望为电阻在1μΩ以内的高温超导闭合环路进行供电.切实克服... 详细信息

本文给出了一种用高温超导体制作的微型磁通泵,对其工作原理进行了仔细分析研究.依照设计研制了磁通泵装置,并对其工作性能进行了初步测试.结果表明,该微型高温超导磁通泵有希望为电阻在1μΩ以内的高温超导闭合环路进行供电.切实克服高温超导接头性能不佳、n指数低等缺陷,有助于Bi系等高温超导带材在超导磁体闭环系统的应用.

关键词：高温超导磁通泵超导闭环

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磁场感应式高温超导磁通泵分析

低温与超导 2017年第7期45卷 43-47页

作者：焦开洲戴银明王秋良胡新宁唐文举陆锦焱中国科学院电工研究所应用超导重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了解决闭环高温超导磁体的磁场稳定性问题,需要对超导磁体进行电流补偿。针对高温超导磁体励磁和磁场衰减,在对磁场感应式磁通泵原理分析的基础上,提出了高温超导磁通泵的双回路电流模型,建立了高温超导磁通泵模型方程,并对超导泵桥... 详细信息

为了解决闭环高温超导磁体的磁场稳定性问题,需要对超导磁体进行电流补偿。针对高温超导磁体励磁和磁场衰减,在对磁场感应式磁通泵原理分析的基础上,提出了高温超导磁通泵的双回路电流模型,建立了高温超导磁通泵模型方程,并对超导泵桥上的磁通运动过程进行了定量分析,获得了磁通泵运行参量对超导磁体负载电流的影响关系。

关键词：超导磁体磁通泵高温磁场