本发明专利技术公开了一种超导磁体可靠性测试装置，包括真空容器，超导开关，磁体支撑单元和位移传感器单元，真空容器由真空容器腔体，真空容器盖板，集成终端对接法兰组成，超导开关由骨架，无感超导线圈，导电导热桥组成，磁体支撑单元由力源磁体、磁体框架、磁体电流引线、环氧支撑，支撑侧板，磁体上压板组成，位移传感器单元由传感器阵列，传感器压块，传感器支撑杆组成。还公开了其测试方法；本发明专利技术具有结构简单，力载荷加载均匀、调节方便，测试效率高等优点。测试效率高等优点。测试效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种超导磁体可靠性测试装置及测试方法
[0001]本专利技术属于高温超导磁体技术，特别涉及一种用于超导磁体受力作用下长期运行特性测试装置，以及其测试方法。
技术介绍
[0002]高温超导材料具有高临界转变温度和背场下高载流特性，可广泛应用于能源、国防、交通、医辽等领域，目前已具备产业化生产和工程应用条件的主要有一代高温超导带材（Bi2223），二代高温超导带材（REBCO）。
[0003]高温超导带材虽然有较高的载流能力，但其机械强度不高，特别是二代高温超导带材，其层间剥离强度仅有几十兆帕，拉伸强度为几百兆帕。超导磁体在工作过程中要承受温度应力和电磁力作用，一但磁体中超导带材应力超过临界值，磁体的载流性能将大幅衰减。
[0004]在大型电力装置中，超导磁体将长时间承受受复杂作用力，磁体载流性能可靠性是一项非常重要的技术指标。目前，磁体长期工作特性通常是在低温系统中，使用直流电源对磁体励磁，对于长达几个月的可靠性测试，磁体电源损耗，电流引线漏热导致制冷机损耗导致大量能源浪费。
[0005]对于磁体力学加载方式通常采用机械方法加载，如Katsutoshi Mizuno等采用电机拖动传力杆作用于超导磁体的方法，传力杆导致大量传导漏热，同时这种加载方法为单点作用力加载，作用力集中，不符合磁体实际受力特性。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中的以上不足，本专利技术的目的之一是提供一种超导磁体可靠性测试装置，既能降低系统能耗，又能对被测磁体进行均匀作用力加载，且具有方便调节作用力幅值特点。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超导磁体可靠性测试装置，包括真空容器、设置在真空容器内的磁体支撑单元以及固定在磁体支撑单元上的位移传感器单元和两组超导开关；所述的超导开关由绕制于骨架上的无感超导线圈和与无感超导线圈连接的导电导热桥组成，通过导电导热桥与超导磁体、磁体电源连接，为超导磁体提供电流输入；所述的磁体支撑单元包括环氧支撑和连接在环氧支撑上的磁体框架，所述的磁体框架上分别设置有用于固定力源磁体的磁体上压板和固定被测磁体的支撑侧板，所述的磁体上压板上设置有磁体电流引线，用于为超导磁体提供励磁电流；所述的位移传感器单元由传感器支撑杆和通过传感器压块固定在传感器支撑杆上的传感器阵列组成，所述的传感器支撑杆固定在支撑侧板上。
[0008]所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其真空容器由真空容器腔体、设置在真空容器腔体横向开口处的集成终端对接法兰和纵向密封的真空容器盖板组成。集成终端对接法兰与低温集成终端对接，为本测试装置提供真空、低温、大电流输入、温度电压信号采集
等条件。
[0009]所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其超导开关和磁体及支撑单元表面均包覆多层绝热材料。
[0010]所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其骨架由高纯无氧铜加工而成，安装有加热电阻、温度传感器，与导电导热桥一起控制无感超导线圈的温度所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其传感器阵列可以选择激光位移传感器或者自恢复精密位移传感。
[0011]本专利技术的目地之二是提供的一种超导磁体可靠性测试方法，基于上述超导磁体可靠性测装置，具体步骤为：步骤1，测试装置通过真空泵机组、制冷机冷头经由集成终端对接法兰对真空容器抽真空，将被测磁体温度降至20～77K；步骤2，加热超导开关使无感超导线圈温度高于100K，直至超导开关处于有阻关断状态；步骤3，磁体电源通过磁体电流引线提供励磁电流对力源磁体和被测磁体进行励磁，用传感器阵列测试被测磁体的变形量，同时通过磁体电压评估被测磁体是否处于安全状态；步骤4，将超导开关加热功率设置为零，使超导开关温度降至20～77K，直至超导开关处于闭合状态；步骤5，将磁体电源输出电流降至零，力源磁体和被测磁体均处于闭环运行状态，被测磁体将长期处于励磁与受力状态；步骤6，将磁体电源提供的励磁电流输出至当前超导磁体闭环电流值，加热超导开关，使其处于有阻关断状态，然后调整励磁电流值，以改变被测磁体受力状态或或者将电流降至零，结束测试；步骤7，关闭超导开关加热电源，关制冷机，关真空泵机组。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用集成终端对接法兰与模块化集成终端对接，将真空泵机组、制冷机冷头、磁体电源及接线端子放置于本测试装置之外，使本装置更为紧凑可靠。
[0013]本专利技术可用于获取超导磁体在低温工作环境，特别是20～77K温区，在恒定力或周期性力载荷长期作用下，磁体临界电流变化特性，特别适合大型超导磁体在外力长时间作用下，磁体励磁特性表征，从而提升大型超导电力装置可靠性。
[0014]本专利技术采用超导开关的磁体闭环测试系统，在长达几个月的磁体励磁可靠性测试中，可降低系统能耗。
[0015]本专利技术采用力源磁体对被测磁体施加力载荷，使被测磁体受力更为均匀，作用力幅值调整更为简单高效。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术真空容器的结构示意图；图3是本专利技术超导开关的结构示意图；
图4是本专利技术磁体支撑单元的结构示意图；图5是本专利技术位移传感器单元的结构示意图。
[0017]图中标记说明：1—真空容器，11—集成终端对接法兰，12—真空容器腔体，13—真空容器盖板，2—超导开关，21—无感超导线圈，22—骨架，22—导电导热桥，3—磁体支撑单元，31—环氧支撑，32—磁体框架，33—力源磁体，34—磁体上压板，35—被测磁体，36—磁体电流引线，37—支撑侧板，4—位移传感器单元，41—传感器阵列，42—传感器支撑杆，43—传感器压块。
具体实施方式
[0018]以下将结合说明书附图和具体实施对本专利技术做进一步的详细说明。
[0019]参照图1所示，本专利技术的一个基本实施例。一种超导磁体可靠性测试装置，包括真空容器1、设置在真空容器1内的磁体支撑单元3以及固定在磁体支撑单元3上的位移传感器单元4和两组超导开关2。
[0020]参照图2所示，所述的真空容器1由真空容器腔体12、设置在真空容器腔体12横向开口处的集成终端对接法兰11和纵向密封的真空容器盖板13组成。集成终端对接法兰11与低温集成终端对接，为本测试装置提供真空、低温、大电流输入、温度电压信号采集等条件。真空容器腔体12与真空容器盖板13通过橡胶圈密封，便于拆除真空容器盖板13以更换测试样件。
[0021]参照图3所示，所述的超导开关2由骨架22，无感超导线圈21，导电导热桥23组成；无感超导线圈21绕制于骨架22，通过导电导热桥23与超导磁体以及磁体电源连接，为被测超导磁体35提供电流输入。其中骨架22由高纯无氧铜加工而成，安装有加热电阻和温度传感器，与导电导热桥23一起控制无感超导线圈21的温度。超导开关2表面包覆多层绝热材料。
[0022]参照图4所示，所述的磁体支撑单元3由环氧支撑31连接磁体框架32与真空容器腔体12，被测磁体35用支撑侧板37固定，力源磁体33用磁体框架32、磁体上压板34固定，磁体电流引线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导磁体可靠性测试装置，其特征在于：包括真空容器（1）、设置在真空容器（1）内的磁体支撑单元（3）以及固定在磁体支撑单元（3）上的位移传感器单元（4）和两组超导开关（2）；所述的超导开关（2）由绕制于骨架（22）上的无感超导线圈（21）和与无感超导线圈（21）连接的导电导热桥（23）组成；所述的磁体支撑单元（3）包括环氧支撑（31）和连接在环氧支撑（31）上的磁体框架（32），所述的磁体框架（32）上分别设置有用于固定力源磁体（33）的磁体上压板（34）和固定被测磁体（35）的支撑侧板（37），所述的磁体上压板（34）上设置有磁体电流引线（36）；所述的位移传感器单元（4）由传感器支撑杆（42）和通过传感器压块（43）固定在传感器支撑杆（42）上的传感器阵列（41）组成，所述的传感器支撑杆（42）固定在支撑侧板（37）上。2.根据权利要求1所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其特征在于，所述的真空容器（1）由真空容器腔体（12）、设置在真空容器腔体（12）横向开口处的集成终端对接法兰（11）和纵向密封的真空容器盖板（13）组成。3.根据权利要求1所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其特征在于，所述的超导开关（2）和磁体支撑单元（3）表面均包覆多层绝热材料。4.根据权利要求1所述的一种超导磁体可靠性测试装置，其特征在于，所述的骨架（22）由高纯无氧铜加...
【专利技术属性】
技术研发人员：李位勇，周勇，彭思思，郑立鹤，祁松林，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：
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