低温背场磁体及高温超导单元交流损耗测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种低温背场磁体和高温超导单元交流损耗测量装置。该低温背场磁体包括非导磁间隔层，所述非导磁间隔层的中央设置有沿径向贯通的通孔；左侧低温超导线圈磁体；右侧低温超导线圈磁体；所述左侧低温超导线圈磁体包括M个依次同轴套接的线圈层Ri；所述左侧低温超导线圈磁体的线圈层Ri与所述右侧低温超导线圈磁体的线圈层Li对应地串接，组成合并线圈层Wi；其中，合并线圈层Wi与合并线圈层W(i+1)依次串接，组成整体线圈；使用时，所述整体线圈接入到直流电源的两侧，在所述通孔内产生预先设定强度的背场磁场。该低温背场磁体，磁场密度高，磁场强度调节方便。该高温超导单元交流损耗测量装置，测量简便、灵活、快速、准确。

AC Loss Measurement Device for Low Temperature Backfield Magnets and High Temperature Superconducting Units

The invention provides an AC loss measuring device for a low temperature back field magnet and a high temperature superconducting unit. The low-temperature BACK-FIELD magnet includes a non-magnetic spacer, the center of the non-magnetic spacer is provided with through holes along the radial direction; the left low-temperature superconducting coil magnet; the right low-temperature superconducting coil magnet; the left low-temperature superconducting coil magnet includes M coil layers which are coaxially connected in turn; the coil layer of the left low-temperature superconducting coil magnet and the right low-temperature superconducting coil magnet. The coil layer Li of the magnet is connected in series to form a combined coil layer W i, in which the combined coil layer Wi and the combined coil layer W (i+1) are connected in series in turn to form an integral coil. When used, the integral coil is connected to both sides of the DC power supply, and a pre-set intensity of the BACK-FIELD magnetic field is generated in the through hole. The low-temperature BACK-FIELD magnet has high magnetic field density and convenient adjustment of magnetic field intensity. The high temperature superconducting unit AC loss measurement device is simple, flexible, fast and accurate.

【技术实现步骤摘要】
低温背场磁体及高温超导单元交流损耗测量装置
本专利技术涉及超导单元交流损耗测量领域，具体为低温背场磁体及高温超导单元交流损耗测量装置。
技术介绍
高温超导材料无阻和高临界电流密度的特性，使其成为电力应用的一个技术突破口。交流损耗的存在会增加高温超导装置中制冷系统的负担，其大小直接关系到超导装置的效率、运行成本及稳定性。交流损耗小、稳定性高是电力网络对超导电力装置的基本要求。由于高温超导带材的特性，当高温超导单元处于不同强度不同角度下的外界磁场中或通入不同幅值不同频率的正弦交流电时都会对超导带材的交流损耗产生影响。因此，精确测量不同背场影响下的超导装置或超导单元的交流损耗是超导电力应用的基础。现有的交流损耗测量方法主要是锁相放大器法或补偿法，这些方法或者借助锁相放大器来锁定相位，或者通过手动调整补偿线圈来补偿被测超导带材的感性电压，操作复杂且难以准确定位，造成测量误差较大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低温背场磁体及一种高温超导单元交流损耗测量装置，以克服目前存下的背场磁体磁场密度低或交流损耗测量不方便、误差大等问题。第一方面，本专利技术提供了一种低温背场磁体，包括：非导磁间隔层，所述非导磁间隔层的中央设置有沿径向贯通的通孔；左侧低温超导线圈磁体；右侧低温超导线圈磁体；所述左侧低温超导线圈磁体和所述右侧低温超导线圈磁体对称地设置在所述非导磁间隔层的两侧；所述左侧低温超导线圈磁体包括M个依次同轴套接的线圈层Ri，每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材，其中，M≥2；所述右侧低温超导线圈磁体自径向由内向外，包括M个依次同轴套接的线圈层Li，其中，1≤i≤M；每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材；所述左侧低温超导线圈磁体的线圈层Ri与所述右侧低温超导线圈磁体的线圈层Li对应地串接，组成合并线圈层Wi；其中，合并线圈层Wi与合并线圈层W(i+1)依次串接，组成整体线圈；使用时，所述整体线圈接入到直流电源的两侧，在所述通孔内产生预先设定强度的背场磁场。优选地，所述的磁体，还包括：左侧夹紧体；右侧夹紧体；所述左侧夹紧体设置在所述左侧低温超导线圈磁体的外侧；所述右侧夹紧体设置在所述右侧低温超导线圈磁体的外侧；所述左侧夹紧体和所述右侧夹紧体将所述左侧低温超导线圈磁体、所述非导磁间隔层、所述右侧低温超导线圈磁体依次夹紧。优选地，所述的磁体，所述非导磁间隔层为轴向中空、两端的直径小于中部的直径的非均匀截面圆柱体。优选地，所述的磁体，所述低温超导线材为低温铌钛(NbTi)材料或低温铌三锡(Nb3Sn)材料；所述骨架的材质为铜。优选地，所述的磁体，其特征在于，冷却设备，用于为所述磁体提供运行温度。第二方面，本专利技术提供了一种高温超导单元交流损耗测量装置，包括：背场磁体；超导单元骨架，适于放置在所述背场磁体内，用于放置液氮和被测的高温超导单元；直流电源，所述直流电源向所述磁体供电，所述磁体生成预先设定强度的背景磁场；交流变频电流源；电流感知器件；电压感知器件；所述交流变频电流源、所述电流感知器件、所述电压感知器件和所述被测的高温超导单元组成交流损耗测量回路。优选地，所述的测量装置，还包括：交流损耗解算装置；所述交流损耗解算装置根据从所述电流感知器件获取的电流信号、从所述电压感知器件获取的电压信号，解算得到所述被测的高温超导单元的交流损耗。优选地，所述的测量装置，所述高温超导单元包括单根超导带材，堆叠超导带材或者小型超导线圈。优选地，所述的测量装置中，所述背场磁体为在第一方面中说明的低温背场磁体；所述电流感知器件为无感测量线圈。优选地，所述的测量装置，还包括：夹角调节装置，用于调整被测的高温超导单元与所述磁体生成的预先设定强度的背景磁场之间的夹角；或所述超导单元骨架为环氧树脂材料。本专利技术提供的低温背场磁体，结构巧妙，单位体积空间内的磁场密度高，磁场强度调节方便。双分裂磁体的设计不仅可以产生0-3.5T的可调磁场，而且还为超导单元提供了摆放和0-180度旋转的空间。本专利技术提供的高温超导单元交流损耗测量装置，便于精确调整高温超导单元与背景磁场之间的方位，测量参数的范围大，适合多种结构型式的被测对象；在高温超导单元的测量回路中，移除了需要根据被测对象而调整参数的补偿线圈，结构简单；可以根据测量方案灵活调整测量装置，测量简便、灵活、快速、准确。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为本专利技术一个实施例的分裂磁体的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例的分裂磁体的两侧线圈的分解状态的示意图；图3为本专利技术一个实施例的分裂磁体的又一结构示意图；图4为本专利技术一个实施例的分裂磁体的电气连接示意图；图5为本专利技术一个实施例的交流损耗测量装置的结构示意图；图6为本专利技术一个实施例的交流损耗测量回路的示意图；图7为本专利技术一个实施例的交流损耗测量的流程示意图；其中，1：旋转手柄及转盘，2：电流引线，3：无感测量线圈，4：交流变频电流源，5：超导单元骨架，6：真空保温层，7：超导单元，8：外层超导线圈，9：内层超导线圈，10：数据采集装置，11：电压引线，12：热屏蔽层，13：直流电流源，14：一级冷头，15：二级冷头，16：制冷机，17：冷水机，18：通孔，19：下法兰，20：上法兰，21：非导磁间隔层，22：外层铜骨架，23：内层铜骨架。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。本专利技术一个实施例的背场磁体，包括：非导磁间隔层，所述非导磁间隔层的中央设置有沿径向贯通的通孔；左侧低温超导线圈磁体；右侧低温超导线圈磁体；所述左侧低温超导线圈磁体和所述右侧低温超导线圈磁体对称地设置在所述非导磁间隔层的两侧；所述左侧低温超导线圈磁体包括M个依次同轴套接的线圈层Ri，每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材，其中，M≥2；所述右侧低温超导线圈磁体自径向由内向外，包括M个依次同轴套接的线圈层Li，其中，1≤i≤M；每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材；所述左侧低温超导线圈磁体的线圈层Ri与所述右侧低温超导线圈磁体的线圈层Li对应地串接，组成合并线圈层Wi；其中，合并线圈层Wi与合并线圈层W(i+1)依次串接，组成整体线圈；使用时，所述整体线圈接入到直流电源的两侧，在所述通孔内产生预先设定强度的背场磁场。具体地，还包括：左侧夹紧体；右侧夹紧体；所述左侧夹紧体设置在所述左侧低温超导线圈磁体的外侧；所述右侧夹紧体设置在所述右侧低温超导线圈磁体的外侧；所述左侧夹紧体和所述右侧夹紧体将所述左侧低温超导线圈磁体、所述非导磁间隔层、所述右侧低温超导线圈磁体依次夹紧。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温背场磁体，其特征在于，包括：非导磁间隔层，所述非导磁间隔层的中央设置有沿径向贯通的通孔；左侧低温超导线圈磁体；右侧低温超导线圈磁体；所述左侧低温超导线圈磁体和所述右侧低温超导线圈磁体对称地设置在所述非导磁间隔层的两侧；所述左侧低温超导线圈磁体包括M个依次同轴套接的线圈层Ri，每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材，其中，M≥2；所述右侧低温超导线圈磁体自径向由内向外，包括M个依次同轴套接的线圈层Li，其中，1≤i≤M；每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材；所述左侧低温超导线圈磁体的线圈层Ri与所述右侧低温超导线圈磁体的线圈层Li对应地串接，组成合并线圈层Wi；其中，合并线圈层Wi与合并线圈层W(i+1)依次串接，组成整体线圈；使用时，所述整体线圈接入到直流电源的两侧，在所述通孔内产生预先设定强度的背场磁场。

【技术特征摘要】
1.一种低温背场磁体，其特征在于，包括：非导磁间隔层，所述非导磁间隔层的中央设置有沿径向贯通的通孔；左侧低温超导线圈磁体；右侧低温超导线圈磁体；所述左侧低温超导线圈磁体和所述右侧低温超导线圈磁体对称地设置在所述非导磁间隔层的两侧；所述左侧低温超导线圈磁体包括M个依次同轴套接的线圈层Ri，每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材，其中，M≥2；所述右侧低温超导线圈磁体自径向由内向外，包括M个依次同轴套接的线圈层Li，其中，1≤i≤M；每个所述线圈层包括骨架及疏绕或密绕在所述骨架上的低温超导线材；所述左侧低温超导线圈磁体的线圈层Ri与所述右侧低温超导线圈磁体的线圈层Li对应地串接，组成合并线圈层Wi；其中，合并线圈层Wi与合并线圈层W(i+1)依次串接，组成整体线圈；使用时，所述整体线圈接入到直流电源的两侧，在所述通孔内产生预先设定强度的背场磁场。2.根据权利要求1所述的磁体，其特征在于，还包括：左侧夹紧体；右侧夹紧体；所述左侧夹紧体设置在所述左侧低温超导线圈磁体的外侧；所述右侧夹紧体设置在所述右侧低温超导线圈磁体的外侧；所述左侧夹紧体和所述右侧夹紧体将所述左侧低温超导线圈磁体、所述非导磁间隔层、所述右侧低温超导线圈磁体依次夹紧。3.根据权利要求1所述的磁体，其特征在于，所述非导磁间隔层为轴向中空、两端的直径小于中部的直径的非均匀截面圆柱体。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸嘉慧，王海洋，张宏杰，陈盼盼，张会明，赵勇青，丘明，杨艳芳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11