[发明专利]一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置及方法

说明书

本发明公开一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置及方法，包括冷却箱、超导组件和永磁组件，所述超导组件位于所述冷却箱的内部，所述永磁组件包括转轴和永磁体飞轮，所述转轴上设有永磁体飞轮；本发明利用永磁组件和超导组件相配合，利用永磁体飞轮旋转产生行进的磁场波，作用于定子短带，在闭环回路中产生直流电流，对超导线圈进行无刷励磁，实验方法中，通过测量机械‑电磁转换能，减去励磁能、接头电阻能耗、HTS带材动态电阻能耗，来获得本征能耗的数值，配合相应的理论计算方法计算本征能耗这一客观存在的物理量，分析和确定本征能耗的内在物理机制，确定了行进磁场波的作用正是定子短带中产生本征能耗的根本原因。

技术领域

本发明涉及超导带技术领域，尤其涉及一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置及方法。

背景技术

高温超导(HTS)同步电机应用前景广阔，但HTS材料n值低、超导接头技术尚待研发，处于低温环境中的超导转子磁体仍需从外部通过电流引线进行励磁，从而产生焦耳热和漏热、加重制冷负荷，HTS磁通泵可在闭环超导磁体和常温环境之间不存在机械接触的情况下对磁体励磁，取代电流引线，成为了近年来的研究热点；大量实验数据和基于磁通泵的HTS电机设计已见诸报道，但是基于其工作原理，磁通泵中的HTS短带(定子)存在动态电阻和磁通移动，不可避免地产生能耗，即所谓本征能耗；

近年来国内外通过对HTS磁通泵的研究，已经在实验上演示了对HTS磁体闭环回路磁场的励磁效应，在现象理论上进行了有益的探索，并在此基础上进行了基于HTS磁通泵无刷励磁的HTS同步电机及转子的设计，但是HTS磁通泵在励磁过程中的“本征能耗”问题并未得到关注，有限的报道中也只主要考虑了基于HTS短带(定子)的动态电阻所产生的焦耳热及其对于整个冷却系统负荷的影响，基于HTS磁通泵的工作原理，交变磁场所致的HTS短带中的动态电阻和磁通移动，因此产生焦耳热和磁滞损耗，都可能是HTS磁通泵本征能耗不可忽略的组成部分，而且这一能耗将直接导致HTS短带(定子)的温升和工作状态的非稳定性，从而影响HTS磁通泵相对于常规电流引线的技术优势及相应的实用价值，因此，本发明提出一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置及方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置及方法，该装置及方法分析和确定本征能耗的内在物理机制，确定了行进磁场波的作用正是定子短带中产生本征能耗的根本原因，对HTS磁通泵技术的研究具有非常高的实用价值。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种高温超导磁通泵本征能耗的测试装置，包括冷却箱、超导组件和永磁组件，所述超导组件位于所述冷却箱的内部，所述永磁组件包括转轴和永磁体飞轮，所述转轴上设有永磁体飞轮，所述超导组件包括超导线圈、HTS接头和定子短带，所述超导线圈设在冷却箱的内部，且超导线圈由HTS带材绕制而成，所述超导线圈的两端为HTS接头，两端的所述HTS接头处连接有定子短带，所述永磁体飞轮临近所述定子短带。

进一步改进在于：所述冷却箱的内部装有液氮冷媒。

进一步改进在于：所述超导线圈上设有支架，且支架固定在冷却箱内部的底部。

进一步改进在于：所述超导组件和永磁组件之间存在间隙并互不接触。

进一步改进在于：所述超导线圈、HTS接头和定子短带构成闭环通电回路。

一种高温超导磁通泵本征能耗的测试方法，包括以下步骤：

步骤一：将超导组件和永磁组件置于液氮冷媒的低温环境中，转动转轴，带动永磁体飞轮旋转，产生行进的磁场波，行进的磁场波对超导线圈进行无刷励磁，产生临界电流；