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高温超导环型储能磁体电磁优化设计引言绱庞呕杓刘豪,唐跃进,任丽超导技术世纪年代后期,高温超导材料实用化技术取得了重大的突破,超导技术的应用得到迅速发展⋯。与低温超导线材相比,高温超导带材的运行温度得到了大幅提升,ù蟮丶跎倭顺即体运行时的制冷成本,提高了经济性。目前广泛应用于高温超导磁体绕制的带材主要有以一为代表的第一代高温超导带材和以涂层导体为代表的第二代高温超导带材。从应用角度讲,高温超导带材必须达到以下几方面的要求:可靠性高、成本低廉、柔性强度好以及较低的交流损耗,才能被市场所接受心刀呶鲁即慕螧一代高温超导带材,其临界温度更高,载流能力更强,磁场下的超导特性更好,因此成为各国竞相研究开发的焦点。由于目前高温超导带材的售价较贵,且狟俳绲缌饕淮懦特性呈现出很强的各向异性∞‘,因此在进行高温超导磁体的设计时,电磁优化设计就显得至关重要。如何设计以充分发挥高温超导带材的特性,并降低磁体的制作成本,是高温超导磁体设计中值得研究和探讨的关键技术问题。从垂直场分量对带材临界电流特性影响较大的角度来考虑,使用带材进行磁体的绕制时,环型磁体会是比较理想的磁体结构∞娟1疚挠τ肕械囊糯惴ü具箱并结合邢拊7抡婕扑悖隽擞公司生产的带材进行沸痛⒛艽体的电磁优化设计的结果,并对优化设计的结果进行了分析和总结。带材参数本文设计采用的高温超导带材为公司生产的铜加强高温超导带材,该带材属于涂层导体,其官方数据以及实物测量数据由表觥6曰沸痛盘褰辛俳绲缌鞣治摘要:电磁优化设计在高温超导磁体的设计中占有至关重要的地位。文中应用中的遗传算法工具箱低温与超导第卷第期V锌萍即笱康绱殴こ逃胄录际豕抑氐闶笛槭遥贾行模浜并结合邢拊7抡婕扑悖愿呶鲁即⒛艽盘褰辛说绱庞呕杓疲隽擞肁旧腨材进行储能量为幕沸痛盘宓牡绱庞呕杓频慕峁⒍杂呕杓频慕峁辛朔治龊妥芙帷关键词:高温超导;;环型磁体;电磁优化,&,收稿日期:——基金项目:国际热核聚变实验堆苹ㄏ罨作者简介:刘豪,男,硕士研究生,主要从事超导电力应用研究。瑃...琓琒畂,,:.·.瓼:琒琓,
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争~.一一≮\卅一⋯超导技术可‘。该带材在不同温度下的临界电流一垂场特性曲线见图中归一化基值电流为。所设计的高温超导环型储能磁体工作温度为纱油糽中获取匦郧呱弦幌盗械氖莸悖肕对这些数据点进行拟合所得的特性曲线见图所要设计的环型高温超导储能磁体的结构图如图荆啥喔龀妓ū犹囟ù笮〉脑仓周向均匀分布构成,整体关于圆周中心高度对称。最少或者是磁体体积最小作为优化的目标。力求降低磁体的制作成本。本文中,电磁优化设计的目标是找到环型磁体的最佳结构参数,以使超导带材的用线量最少,完成这一目标的前提条件是环型磁体的工作温度N,工作电流不小于,储能量为莶钗!%。结合图芍#咛宓挠呕杓平ɑ嵘婕暗以下参数。结构参数:①超导带材的总用量;②单个超导双饼的用线量;③超导双饼的个数Ⅳ;④单个超导双饼的匝数;⑤超导双饼的高度时,只需考虑垂直于超导带材表面的磁场影响即籅狟设计思路由于高温超导带材价格昂贵,通常把带材用线量一弧第期表蓖忧扛呶鲁即牟问带材参数数值平均厚度最小宽度最大宽度最小双向弯曲直径测量厚度测量宽度临界电流,自场图煌露菷的』。一匦郧电磁优化设计流程图叭孤一啤旯滗硪;噬··眛垂直磁场А图一.┮焕硇槐艹咐猒,。一岣...●一,≥鯽白。△。’