CS260184B1 - Vinutie supravodivého magnetu - Google Patents

Abstract

Očelom navrhnuté) úpravy vínutia supravodivého magnetu je zlepšit využitie vlastnosti supravodivého vodiča vo vinutí. Uvedeného zlepšenia sa dosiahne vložením tepelne a elektricky vodivých fólií, výhodné hliníkových medzi jednotlivé vrstvy vinutia. Vinutie supravodivého magnetu móže nájsť uplatnenie pri stavbě menších a stredne velkých supravodivých magnetov pre výskumné a priemyselné aplikácie.

Description

Vynález sa týká vinutia supravodivého magnetu z duktílnych supravodičov.

Doteraz sa vinutia supravodivých magnetov vyrábajú s použitím medzivrstvovej izolácie z papiera, zo skleněných tkanin, mylarových fólií. U váčšiny týchto supravodivých magnetov sa nedosahuje iprúd přechodu I_P magnetu do normálneho stavu, ktorý odpovedá kritickému prúdu I_c krátlkej vzorky použitého supravodivého vodiča. Tento jav sa označuje ako degradácia a jej stupeň sa charakterizuje koeficientom degradácie

K_d = I_p/I_c g 1.

Příčinou degradácie sú lokálně nestability supravodivého vodiča, vyvolané poruchami různého původu a intenzity, ktoré v konečnom důsledku sa prejavia lokálnym ohrevom supravodivého vodiča. Najčastejšou poruchou sú pohyby častí vinutia, napr. závitov alebo ich častí. Na odstránenie degradácie sa používá impregnácía vinutia různými materiálmi, ako sú epoxidové živice, olej, parafín.

Tento spůsob výroby vinutia supravodivého magnetu je technologicky značné náročný, vyžaduje si skúšky vhodných zalievacích hmůt a často nevedie k úspěšným výsledkom, pretože zhoršuje přestup tepla z vinutia do kvapalného hélia a naviac sa zalievacia hmota stává zdrojom tepelných impulzov pri praskaní.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje vinutie supravodivého magnetu podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že medzi vrstvami vinutia je umiestnená tepelne a elektricky vodivá fólia, výhodné hliníková.

Hlavnou přednostou vynálezu je jednoduchost, materiálová nenáročnost a nevyžaduje si přídavné zariadenia a technologické operácie, ako je to v případe technológie impregnovania vinutí. Hliníková fólia umožňuje jednoduchšie dodržať presnú geometriu navíjaných vrstiev. Naviac je možné v případe potřeby vyvolanej vadou supravodivého vodiča celé vinutie, resp. jeho potřebná časť jednoducho odvinúť a supravodivý vodič znova použit. Vložením kovových fólií sa zníži koeficient zaplnenia vinutia supravodivým vodičom, tento vplyv je však převážený tým, že sa podstatné zníži degradácia. V konečnom důsledku je možné s daným množstvom supravodivého vodiča dosiahnuť vyššie magnetické pole alebo uspořit 10 až 20 % supravodivého vodiča pri výrobě magnetu s rovnakým magnetickým potom.

Na pripojenom výkrese je znázorněný příklad vinutia supravodivého magnetu s hliníkovou fóliou vloženou medzi vrstvy supravodivého vodiča.

Vinutie supravodivého magnetu pozostáva zo supravodivého vodiča 1 vinutého v cylindrických vrstvách, ktoré sú oddělené hliníkovou fóliou 2 a medzivrstvovou izoláciou 3. Čelo 4 supravodivého magnetu je opatřené drážkami S, cez ktoré sa chladia kraje hliníkových fólií 2.

Příklad 1

Vinutie válcového tvaru supravodivého magnetu z mnohovláknitého niób-titánového (NbTi) supravodiča o vonkajšom priemere 1 mm sa navinie na kostru z nehrdzavejúcej ocele. Čistý vnútorný priemer kostry je * 60,5 mm, vonkajší priemer vinutia je 140 milimetrov, dížka vinutia je 200 mm. Pri použití hliníkových stabilizačných fólií o hrúbke 0,15 mm vložených medzi jednotlivé vrstvy vinutia supravodivého magnetu sa dosiahol prúd přechodu I_p supravodivého magnetu do normálneho stavu 243 A. Tento prúd sa prakticky rovná kritickému prúdu I_k krátkej vzorky použitého supravodivého vodiča, takže koeficient degradácie K_d = 1. Supravodivý magnet dosiahol pri prúde přechodu I_p magnetické pole v centre supravodivého magnetu 7,1 T. Uvedená hodnota magnetického polá sa dosiahla hned' pri prvom nabudení supravodivého magnetu. Příklad 2

Supravodivý magnet typu Helmholzovej dvojcievky s čistým vnútorným priemerom vinutia 186,5 mm, vonkajším priemerom vinutia 304 mm a výškou každej cievky 84 mm sa navinie zo supravodivého vodiča niób-titán o vonkajšom priemere 1 mm na kostru z nehrdzavejúcej ocele s čelami zo sklotextitu.

Vo vinutí supravodivého magnetu sa medzi každú vrstvu vloží hliníková fólia o hrúbke 0,13 mm a izolačná papierová fólia o hrúbke 0,02 mm. Supravodivý magnet dosiahol po 14 nabudeniach maximálnu hodnotu prúdu přechodu I_p = 204 A. Pri tomto prúde je magnetické pole v centre supravodivého magnetu 6,32 T a maximálně magnetické pole na vinutí bolo 7,53 T. Pri porovnaní kritického prúdu I_c krátkej vzorky s dosiahnutým prúdom přechodu supravodivého magnetu dostaneme koeficient degradácie K_d = 0,9. Konštrukčná prúdová hustota vo vinutí supravodivého magnetu bola 1,7. 10⁴ A . cm^-2 v magnetickom poli 7,53 T.

Vynález může nájsť uplatnenie pri stavbě menších a stredne velkých supravodivých magnetov pre výskumné i priemyselné aplikácie.

Claims (1)

1. Viautle supravodivého magnetu vyznačujúce sa tým, že medzi vrstvami vinutia je umiestnená tepelne a elektricky vodivá fó lia, výhodné hliníková.