用于高功率微波器件的传导冷高温磁体研制

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化,降低系统能耗,对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热,采用了一种非金属材料的新型锥体结构作为磁体的承载结构,并通过仿真分析了一般的车载环境下的磁体结构承载情况。整个高温超导磁体工作温区为40~50 K,达到目标场时的通电电流为77.49 A,均匀区场强达到4 T。整个系统能耗较传统技术降低80%。通过实验测试出高温超导磁体的温度运行上限为48.9 K。

高电流密度超导储能磁体的研制

分析了不同结构超导储能磁体的特点,针对储能量为MJ量级的超导储能磁体计算了漏磁场分布和超导材料的利用率,提出了储能为1MJ的单螺管型超导储能磁体的设计方案。采用窄液氦通道技术,利用多芯NbTi/Cu复合超导线,研制了储能量为1MJ的紧凑型超导储能磁体。磁体内径为439mm,外径为600mm,高为550mm。在运行电流为305A时,磁体的最大磁场为4.9T,中心磁场为4T。对超导磁体的试验结果表明,磁体的最大运行电流为303A,放电功率为100kW。研制的超导储能磁体可作为恒压/恒功率放电的不间断电源的关键部件。

空芯螺管型超导储能磁体的优化设计方法

微、小型超导储能系统由于运行操作灵活性和制造工艺简单而在电力系统中具有广泛的应用前景。作为超导储能系统的关键部件 ,储能超导磁体的优化设计 ,不仅应从技术上保证超导储能系统运行的安全可靠性 ,而且应能最大限度地降低制造成本。本文针对超导储能磁体系统的基本组成单元———螺管型超导磁体 ,从磁体绕组的基本参数如绕组厚度、径高比的变化出发 ,分析了螺管型储能超导磁体的储能效率 ,提出了螺管型超导储能磁体的优化设计方法。

超导复合线接头质量的低温实验性评价

本文介绍了一种采用电流衰减法测定超导接头样品电阻的实验系统。该实验系统由一个可闭环运行的５Ｔ背场超导磁体和可更换样品的超导变压器组成。超导接头样品为一单匝环，构成变压器的次级绕组。通过对原边绕组充放电的控制，可在超导样品环内感应出持续流动的衰减电流。由低温霍耳传感器检测出的电流波形信号，可对样品中的超导接头电阻进行定性和定量评价。本文最后给出了利用该系统对几种ＮｂＴｉ复合超导线接头类型的实验测量结果。

20kJ/15kW可控超导储能实验装置

介绍了一套可控超导储能(SMES)实验装置。该装置可作为可控超导储能在电力系统中应用的实验研究平台。它包括一个储能量为20kJ的低温超导磁体和一个15kW的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电流型变流装置。为了减少冷却系统的漏热,超导磁体通过Bi-2223带材制成的高温超导电流引线同变流装置连接。变流装置采用双桥型拓扑和PWM开关策略以减少其输出电流中的谐波成分。为了可以执行高速和高精度的控制算法,变流装置的控制系统采用双DSP的控制器。文中还介绍了该实验装置各部分的结构和工作原理,并给出了初步的实验结果。

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。 2 0世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车 ,它的发展使得人类地面客运的速度可望在 2 1世纪中前期达到 5 0 0km h的新水平。作为一种完全新型的交通运输高技术 ,高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段 ,即 :(1)技术方案的基础性研究 ,证明方案的可行性与优越性 ;(2 )选定方案的工程技术研究发展 ,证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行 ;(3)建造足够长的实用运营线 ,实现有关装备 ,工程与运营的产业化 ;(4)大规模推广应用 ,逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力 ,德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统已成功地耗资数十亿美元完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段 ,技术已大体成熟到可以建造实际运营线 ,并为建造实用线 ,实现产业化方向进行了多年努力 ,遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究 ,如Magplane ,Inductrack ,Maglev 2 0 0 0 ,UrbanMaglev及Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况 ,作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究 ,九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展 。

低温超导体Nb_3Sn扩散热处理中显微组织的表征与分析

利用青铜法制备了低温超导体Nb3Sn材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对Nb3Sn化合物的元素扩散热处理过程进行了研究。结果显示,通过热处理96h后,Nb3Sn相形成。同时由于边界处Nb原子的缺乏,Nb2Sn和Nb6Sn5非超导相也在边界处形成。升高温度明显能够提高元素的扩散激活能,从而利于Nb3Sn相的形成,但是高温也会促进晶粒的粗化,破坏超导特性。因此精确控制温度对于材料超导性能非常重要。采用670℃热处理96h得到了均匀细小的晶粒组织。

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略(下)

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。20世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车,它的发展使得人类地面客运的速度可望在21世纪中前期达到500km h的新水平。作为一种完全新型的交通运输高技术,高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段,即:(1)技术方案的基础性研究,证明方案的可行性与优越性;(2)选定方案的工程技术研究发展,证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行;(3)建造足够长的实用运营线,实现有关装备,工程与运营的产业化;(4)大规模推广应用,逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力,德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统耗资数十亿美元已成功地完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段,技术已大体成熟到可以建造实际运营线,并为建造实用线,实现产业化方向进行了多年努力,但也遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究,如Magplane,Inductrack,Maglev 2000,UrbanMaglev及Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况,作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究,九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展,从我国实际出发,在分析。

G-M制冷机作为冷凝泵在传导冷却超导磁体系统中的应用

成功研制了 6TNbTi传导冷却超导磁体系统 ,制冷机为二级G M制冷机。磁体冷却到4K需用 74h左右 ,目前磁体系统已分别完成了 115A(6T) ,4 5h和 95A ,2 6 4h的无间断运行实验。制冷机可在长达 15d(35 9h)的时间里 ,对系统抽真空 ,然后维持系统真空在 1 5× 10 - 2 Pa左右 ,其间不再使用扩散泵对超导磁体系统抽真空。

25T超导磁体优化中线圈数量影响分析

20 T以上强磁场在高场科学工程中有着不可替代的作用.电工研究所正在研制一个25 T全超导磁体系统,包括15 T背景磁场和10 T高温超导内插磁体.在磁体的设计和优化中,线圈的数量和种类对于最终优化结果十分关键.为了研究磁体数量和磁体相关参数的关系,计算了20组不同的线圈组合下磁体的优化结果.优化中除了考虑必要的限制条件以外,还采用了一种结合局部优化算法和全局优化算法的方法.通过对比分析发现,线圈数量和磁体造价之间,存在一个"V"形的关系.更进一步地,本文分析了不同超导体在磁体中应该贡献的最佳磁场,以及背景磁体统一供电给优化结果带来的影响.

快充放电超导磁体的研制

选择截面较大的线材绕制磁体，可以使磁体电感降低，并能以较快的速度达到预定的磁场。本文介绍了用于磁分离装置的快充放电超导磁体的设计方法，结构、绕制工艺及性能。

传导冷却超导磁体系统真空问题的试验研究

成功研制了 6 T Nb Ti传导冷却超导磁体系统 ,制冷机为二级 GM-制冷机。磁体冷却到 4 K需用 74 h左右 ,目前磁体系统已分别完成了 115 A (6 T) ,4 5 h和 95 A,2 6 4 h的无间断运行实验。制冷机可在长达 15天 (35 9h)的时间里 ,对系统抽真空并维持系统真空在 1.5× 10 - 2 Pa左右 。

磁体绕制过程的张力控制

在磁体绕制过程中,根据设计要求对磁体施加预应力是重要的。本文推导了交流力矩电机的电压与线架所受力矩之间关系的一般形式,并将其应用于一具体的绕线装置,分析了绕线过程中的张力变化,设计了恒张力下的电压变化曲线。

使用改进的形状优化方法设计高均匀度的超导MRI磁体

针对设计带铁磁的超导磁共振成像磁体,提出了一种确定类的优化算法来优化极靴的形状以达到匀场的目的。这种方法集合了灵敏度分析、形状优化的理论和有限元方法计算非线性铁磁材料极靴的配置,来改善两个极靴之间大体积成像区的磁场均匀度。需要指出的是,本优化方法不受极靴初始形状的限制,均可以快速收敛。我们通过一个紧凑型的1.2T双平面磁共振磁体,展示了这种方法。

超导磁体在NdFeB永磁材料制备技术中应用研究

概述了超导磁体技术的研究进展,分析了超导磁体在NdFeB永磁材料制备过程中的应用前景,重点讨论了超导磁体在烧结NdFeB磁体、NdFeB铸锭组织、HDDR(氢化-歧化)工艺制备NdFeB纳米晶粉末等领域的具体应用情况.

发展大口径的超导磁体系统(英文)

作者已经发展了基于NbTi大口径的用于紧凑结构的超导储能超导磁体系统用于材料冲击特性的研究,超导磁体的运行电流为350A,磁体总体储能为1.2MJ,超导磁体有480mm的内直径,500mm高。整个超导磁体采用两台GM制冷机冷却。通过GM制冷机的制冷实现减压降温,正常运行温度为3.8K。超导磁体使用Bi2223高温超导电流引线供电。详细报导了系统的设计和建造以及运行特性。

实验室超导高梯度磁分离装置的研制

一台超导高梯度磁分离装置在科学院电工所建成并投入了运行。该装置分选室口径达80mm,有效分选长度为400mm,磁体采用直径0.75mm 和0.5mm 的两种 NbTi 复合超导线密绕而成,用石蜡充填。实验证明,磁体可在5T 运行,磁体杜瓦具有较好的绝热性能。在湿法分选中,有两种供料系统可供采用,一种是向上馈给系统,另一种是向下馈给系统,处理流量和流速可连续调节。高岭土提纯和高硫煤脱硫的样品试验的初始结果表明该装置具有较好的性能。

一种实用的使用铁磁材料匀场的开放式超导MRI磁体的优化方法(英文)

磁共振成像(MRI)系统是一种重要的医学诊断设备。作者提出了一种针对使用铁磁材料匀场的开放式超导MRI主磁场匀场的优化方法。在这种方法中,为了使这种包含非线性铁磁轭结构的MRI磁体产生高均匀度的磁场,集成了改进的多输入多输出负反馈控制理论和有限元方法,来计算匀场区非线性铁磁材料的形状。特别要指出的是,这种方法对初始值的要求不高,一定可以收敛,如果配置得当,可以快速收敛。另外,由于收敛速度快,这种方法也可以应用于大型的非轴对称三维模型优化分析。在文中,作者在一个二维轴对称磁体模型上测试了该方法,表现良好。

基于迈斯纳效应超导电机的设计与电磁结构分析

本文对低温超导体在低温环境下表现出的迈斯纳效应进行了分析,并将这一现象产生的抗磁特性应用于电机驱动,设计出一种定子位于转子内部的超导电机。文章还阐述了电机的工作原理,结构设计方案。针对一种两相驱动的结构设计方案进行了电磁结构分析,得到具体的电机特性参数。

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。