小型高温超导充磁机的设计与实验研究

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1、国内图书分类号：0511．9国际图书分类号：537西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专二零一四年五月ClassifiedIndex：0511．9U．D．C：537fflllllllUlllIllIIIIIIIIY2575057SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNANDEXPERIMENTALSTUDYOFASMALL．SCALEMAGNETIZⅢGAPPARATUSMADEOFHIGHTEMPERATU口[之ESUPERCONDUCTORSGrade：2011Candidate：

2、RenboWangAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：T17a伍cInformationEngineeringandControlSupervisor：AssociateProf．FeiYen西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1

3、．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密呼使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：乏f乞k殳指导老师签名：层售琴蚋日期：知7争．岍沙日期：矽咿，．沙西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．通过电磁基本定律建立高温超导充磁机的等效网络理论计算模型，对超导线圈采用双饼绕制方式的高度进行了仿真设计。在匝数相同的情况下，线圈高度为两个双饼高度时线圈中心轴线磁场强度最大。2．实验研究了YBCO带材之间的连接方式采用普通焊接，在不同的焊接长度下，焊接电阻与搭接长度的关系。实验证明增加焊接搭接

4、长度可以减小接头电阻，超导带材的接头电阻同焊接搭接长度成反比。根据设计制作了四个双饼励磁线圈，采用YBCO超导带材绕制，并对每个线圈的临界电流、珂值、电感及场常数做了测量。3．制作了一个小型的高温超导充磁机。测量了该充磁机的中心磁场强度并对其测量值与仿真计算值之间的误差做了详细分析。在加入超导开关形成闭环回路后，研究了带有超导开关的充磁机中心磁场时间常数衰减，不同励磁电流，不同的两极间隙对时间常数的影响并利用仿真验证了实验结论。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个

5、人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：鑫协海日期：沙f妒·眄h西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要随着工业技术的快速发展，永磁材料被广泛应用于交通运输、电力电子等多个领域。充磁机是生产和开发各种永磁器件的关键设备，同时也对充磁设备在能源消耗、磁化效果、体积等各个方面提出了更高的要求。高温超导带材运行于超导态时具有零电阻特性，其载流能力远优于普通铜线，将其应用于充磁机可以使体积减少，磁场更大，达到高性能、轻便化的目的。

6、本文设计并制作了励磁线圈使用YBCO带材的高温超导充磁机，对中心磁场的测试值与仿真计算值进行了对比分析，加入超导开关形成闭合回路，研究了中心磁场的衰减特性。论文首先根据设计目标，从电磁场的基本定律导出磁路设计基本方程组，建立磁路等效网络模型计算方法。通过仿真软件以及理论公式设计高温超导线圈和磁极顶角。利用三维电磁场软件建立了充磁机的有限元仿真模型，验证了理论计算的正确性。实验研究了超导带材焊接电阻以及四个高温超导双饼线圈的性能。其次，测试了高温超导充磁机在不同的两极间隙下，中心磁感应强度随励磁电流的变化，在4mm间隙，中心磁感应强度达到2．5T。详细

7、分析了其测量值与仿真计算值之间的相对误差，为高温超导充磁机利用仿真软件进行设计提供参考。在加入超导开关形成闭环回路后，测试得到中心磁场衰减时间常数达到104秒数量级。观察了改变励磁电流和两极间隙引起的磁场衰减时间常数的变化情况并利用仿真计算验证了实验结论。根据对实验结果的讨论与分析，可以对其结构进行优化从而提升超导充磁机的性能，并对今后大型超导充磁设备的开发提供建议。超导开关的应用，为以后的恒久磁场以及高温储能等应用提供参考。关键词：高温超导充磁机；超导线圈；时间常数；超导开关；磁路设计西南交通大学硕士研究生学位论文第

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