高温超导磁体微磁通泵的研究

论文摘要

高温超导材料已经发现很多年,但是其n指数低的固有性质使其闭环电流衰减大,且实用的高温超导接头也一直无法实现,所以高温超导体难以工作在闭环持续电流模式下,这成为制约高温超导材料大规模应用的一个主要因素。本论文针对这一点,结合国内外磁通泵的最新研究进展,以一种新研制的脉冲型磁通泵为对象,研究利用磁通泵对高温超导负载补偿电流衰减,从而提高高温超导磁体磁场的稳定性。本论文详细介绍了新型脉冲磁通泵的结构与工作原理；制作了Bi-2223超导单匝环负载和MgB2超导单匝环负载；在原有磁通泵系统的基础上增加设计了四种不同脉冲励磁波形,并研究了每种脉冲波形对Bi-2223和MgB2超导负载的电流泵浦特性；测量了室温下磁通泵按每种脉冲波形工作时磁极间空气隙的磁场分布；设计并制作了拥有7个磁极和4个磁极磁轭的磁通泵,同时也设计并制作了硅钢磁轭和非晶态金属磁轭的磁通泵；利用C8051F350单片机研究设计了磁通泵控制电路,利用MJE3055T三极管制作了只需一个直流电源的磁通泵驱动电路；完成了对单片机的编程控制和对应的PC机控制程序,所编写的程序可以稳定控制磁通泵的工作并能正常完成相关数据的采集与记录。通过实验研究了本论文所制作的磁通泵对Bi-2223和MgB2超导负载的泵浦特性,并获得了对1μH感的Bi-2223超导负载129A和对1μH电感的MgB2超导负载43A的饱和泵浦电流,且这种磁通泵可以实现对负载双向泵浦电流。计算表明,当1.3mH的负载环路电流是100A时,本论文所研究的磁通泵的磁场纹波水平是2.3×10-5。此得出结论,本论文提出的新型脉冲磁通泵可以实现对超导负载补偿电流,且有可能作为超导负载的双向电源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超导材料的发现及其应用
• 1.2 磁通泵的发展
• 1.3 本论文工作
• 第2章 高温超导磁体微磁通泵设计
• 2.1 磁通泵工作原理
• 2.2 磁通泵磁轭设计
• 2.3 磁通泵电路设计
• 2.3.1 控制电路设计
• 2.3.2 驱动电路设计
• 2.4 磁通泵程序设计
• 2.4.1 单片机程序
• 2.4.2 计算机程序
• 第3章 实验内容
• 3.1 磁通泵在制冷机中安装方式设计
• 3.2 磁通泵对Bi-2223超导负载泵浦性能的实验设计
• 2超导负载泵浦性能的实验设计'>3.3 磁通泵对MgB₂超导负载泵浦性能的实验设计
• 3.4 不同磁通泵磁轭的泵浦性能的实验设计
• 第4章 实验结果与讨论
• 4.1 Bi-2223超导负载的实验结果与讨论
• 2超导负载的实验结果与讨论'>4.2 MgB₂超导负载的实验结果与讨论
• 2超导负载实验结果的比较与分析'>4.3 Bi-2223与MgB₂超导负载实验结果的比较与分析
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文