高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法技术

本发明专利技术提供了一种高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法，包括支撑铁芯、第一铁芯、第二铁芯以及导线绕组，第一铁芯和第二铁芯均在支撑铁芯的两侧设置有多个，导线绕组设有多组，第一铁芯和第二铁芯形成有安装间隙，导线绕组通电流并在安装间隙处形成方波轮廓的行进磁场；对八组导线绕组分别施加周期性电流波形，可以实现在高温超导带表面产生沿超导带截面宽度方向以一定速率运动的行进方波磁场，提高了对与高温超导带连接的超导线圈充电的便捷性和有效性；采用窄截面的L形铁芯和S形铁芯，减小相邻绕组铁芯间的漏磁，并在安装间隙处产生磁通密度高、波形窄的行进方波，提高超导线圈充电速度，且紧凑度高，体积小，结构简单，使用方便。使用方便。使用方便。

【技术实现步骤摘要】
高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法


[0001]本专利技术涉及超导电工领域，具体地，涉及一种高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法。

技术介绍

[0002]超导材料根据其临界温度的高低可分为低温超导材料和高温超导材料，目前商业化的低温超导材料主要用于核磁共振成像仪、加速器磁体等方面，但由于低温超导材料具有低临界转变温度(Tc<30k)，制冷费用昂贵，从而使得应用方面受到了严重的限制；而高温超导材料则具有较高的临界转变温度，制冷费用较低，应用前景广阔。
[0003]现有公开号为CN101373661B的中国专利，其公开了一种具有高温超导磁通泵，包括铁轭、磁极、温度接头、加热器、独立绕组、电流接头和高温超导薄片，框型铁轭的上下两面分别设有一行磁极，每个磁极的周围绕有独立绕组，两行磁极的之间设有高温超导薄片，高温超导薄片上设有传感器，高温超薄片的两端分别接有电流接头，铁轭上接有温度接头，磁通泵中还设有加热器，对高温超导薄片进行加热。
[0004]专利技术人认为现有技术中的装置需要采用加热器和温度传感器，结构复杂，使用不便，存在待改进之处。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种高温超导磁通泵,包括支撑铁芯、第一铁芯、第二铁芯以及导线绕组，所述第一铁芯在支撑铁芯上呈相对设置，两个相对设置的所述第一铁芯向相互靠近的方向延伸并形成有用于放置高温超导带的安装间隙，且呈相对设置的第一铁芯在支撑铁芯上设置有一组或多组；所述第二铁芯在支撑铁芯上呈相对设置，两个相对设置的所述第二铁芯向相互靠近的方向延伸并形成有用于放置高温超导带的安装间隙，且呈相对设置的第二铁芯在支撑铁芯上设置有一组或多组；所述导线绕组在第一铁芯和/或第二铁芯上绕设有多组。
[0007]优选地，任一所述第一铁芯和第二铁芯靠近安装间隙的端部的两侧均开设有避让槽。
[0008]优选地，所述安装间隙的大小在0.01mm至2mm之间。
[0009]优选地，任一组位于所述安装间隙两侧呈对应设置的两个第一铁芯均呈交错设置，任一组位于所述安装间隙两侧呈对应设置的两个第二铁芯均呈交错设置。
[0010]优选地，任一所述导线绕组均与另一导线绕组呈间隔设置。
[0011]根据本专利技术提供的一种高温超导磁通泵的铁芯绕组电流波形控制方法，任一所述导线绕组均通电流并在安装间隙处形成方波轮廓的行进磁场；任一呈相对设置的第一铁芯或第二铁芯通电后均形成磁路，任一磁路上的导线绕组的磁动势均满足在一个周期内先升
后降；通过任一磁路的磁动势的波形在上升过程均保持单调增大，在下降过程均保持单调减小，且任一磁路的磁动势的波形相位均自安装间隙的一侧向另一侧依次滞后。
[0012]优选地，通过任一所述导线绕组的电流波形i
n
(t)＝f
n
(t)和经过单调时间g(t)变换后的电流波形i'
n
(t)＝f
n
(g(t))均允许磁通波形变速通过安装间隙，磁通波形变速包括改变频率和在一个周期内波形行进的线速度变化。
[0013]优选地，通过任一所述导线绕组的电流波形的频率均在2Hz到2kHz之间。
[0014]优选地，通过任一所述导线绕组的电流波形的峰值均在0.2A到30A之间。
[0015]优选地，所述高温超导线圈的第一电流设定值在高温超导线圈充电电流设定值的1/2到3/4之间；当所述高温超导线圈充电电流不大于第一电流设定值时，通过任一所述导线绕组的电流波形均使用高频的电流波形；当所述高温超导线圈充电电流超过第一电流设定值时，通过任一所述导线绕组的电流波形均使用低频的电流波形，直至对所述高温超导线圈充电至设定值。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0017]1、本专利技术通过安装在支撑铁芯两侧的四个第一铁芯和四个第二铁芯、绕设在第一铁芯和第二铁芯上的导线绕组，对八组导线绕组分别施加周期性电流波形，从而在安装间隙处的高温超导带上施加沿超导带截面宽度方向以一定速率运动的行进方波磁场，从而在高温超导带中产生感应电压，有助于提高对连接在高温超导带的两端的高温超导线圈充电的便捷性，且采用L形铁芯和S形铁芯，有助于提高装置的紧凑度，减少装置的体积，结构简单，体积小，使用方便；
[0018]2、本专利技术通过在第一铁芯和第二铁芯靠近支撑铁芯中部的一端开设避让槽，有助于减少两个第一铁芯和第二铁芯端部由于重叠导致漏磁的情况发生，从而有助于增大高温超导带处行进方波磁场的磁场强度，进而有助于提高高温超导线圈的充电速度；
[0019]3、本专利技术通过将支撑铁芯两侧的第一铁芯和第二铁芯相对错位，有助于提高在高温超导带上产生更加狭窄的行进方波磁场波形，进而有助于增加高温超导带输出感应电压的大小，提高充电速度；
[0020]4、本专利技术通过对电流波形的控制，实现在安装间隙处形成方波轮廓的行进磁场，可以实现磁通波形的波包单一化且单向前进，相比于普通磁通行波特征的波形，有助于降低高温超导磁通泵上产生的磁通运动损耗，进而有助于提高输出性能；
[0021]5、本专利技术通过方波轮廓的行进磁场，配合铁芯，有助于实现磁通波形的狭窄化，在加工水平允许的铁芯尺寸情况下，进一步降低磁通波形宽度，从而有助于提高磁通泵输出电流；
[0022]6、本专利技术通过分时间段控制电流波形频率的方式，能有效提高高温超导线圈充电过程初期、中期的充电速度，以及保证充电过程后期高温超导线圈性能的稳定性；
[0023]7、本专利技术所提出的电流波形控制方法，可根据不同铁芯结构使用场景灵活调整参数，实用性强，可拓展性好。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]图1为本专利技术主要体现充电装置正面整体结构的示意图；
[0026]图2为本专利技术主要体现充电装置侧面整体结构的示意图；
[0027]图3为本专利技术主要体现绕组电流波形图；
[0028]图4为本主要体现变化例1中充电装置正面整体结构的示意图；
[0029]图5为本专利技术主要体现变化例2中充电装置正面整体结构的示意图；
[0030]图6为本专利技术主要体现变化例3中编号401
‑
404的导线绕组的电流波形图；
[0031]图7为本专利技术主要体现变化例3中编号405
‑
408的导线绕组的电流波形图；
[0032]图8为本专利技术主要体现变化例4中编号401
‑
404的导线绕组的电流波形图；
[0033]图9为本专利技术主要体现变化例4中编号405
‑
408的导线绕组的电流波形图；
[0034]图10为本专利技术主要体现变化例5中高温超导磁通泵的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温超导磁通泵，其特征在于，包括支撑铁芯(1)、第一铁芯(2)、第二铁芯(3)以及导线绕组(4)，所述第一铁芯(2)在支撑铁芯(1)上呈相对设置，两个相对设置的所述第一铁芯(2)向相互靠近的方向延伸并形成有用于放置高温超导带(8)的安装间隙(6)，且呈相对设置的第一铁芯(2)在支撑铁芯(1)上设置有一组或多组；所述第二铁芯(3)在支撑铁芯(1)上呈相对设置，两个相对设置的所述第二铁芯(3)向相互靠近的方向延伸并形成有用于放置高温超导带(8)的安装间隙(6)，且呈相对设置的第二铁芯(3)在支撑铁芯(1)上设置有一组或多组；所述导线绕组(4)在第一铁芯(2)和/或第二铁芯(3)上绕设有多组。2.如权利要求1所述的高温超导磁通泵，其特征在于，任一所述第一铁芯(2)和第二铁芯(3)靠近安装间隙(6)的端部的两侧均开设有避让槽(7)。3.如权利要求1所述的高温超导磁通泵，其特征在于，所述安装间隙(6)的大小在0.01mm至2mm之间。4.如权利要求1所述的高温超导磁通泵，其特征在于，任一组位于所述安装间隙(6)两侧呈对应设置的两个第一铁芯(2)均呈交错设置，任一组位于所述安装间隙(6)两侧呈对应设置的两个第二铁芯(3)均呈交错设置。5.如权利要求1所述的高温超导磁通泵，其特征在于，任一所述导线绕组(4)均与另一导线绕组(4)呈间隔设置。6.一种高温超导磁通泵的铁芯绕组电流波形控制方法，其特征在于，包括权利要求1
‑
5任一项所述的高温超导磁通泵，任一所述导线绕组(4)均通电流并在安装间隙(6)处形成方波轮廓的行进磁场；任一呈相对设置的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大川，李小汾，金之俭，洪智勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：