（电机与电器专业论文）超导块材脉冲磁化研究及超导永磁同步电机性能仿真.pdf

s t u d yo fp u l s e l g n e t i z a t i o no nh t sb u l ka n d s i m u l a t l 0 no fs y n c h r o n o u se l e c t r i c a lm o r r o r w i t hh t sm a t e r i a l a b s t r a c t h t sb u l kc a r lt r a pm u c hm a g n e t i cf l u xf o ri t ss t r o n gp i n n i n gf u n c t i o na n dh a s h i g h e rf l u xj u m p i n gf i e l dt h a nl o wt e m p e r a t u r es u p e r c o n d u c t o rb u l k ，w h i c hi s t h e b a s i cf a c t o rf o rh t sb u l ku s e da st h ep e r m a n e n tm a g n e t t h eb u l km u s tb e m a g n e t i z e db e f o r eu s e da sam a g n e t p u l s em a g n e t i z a t i o ni ss i m p l ea n df a s t t h el o s s i ss m a l la n dt h et i m eo fp u l s ec a nb ec h a n g e da c c o r d i n gt oe l e c t r i c a lc i r c u i t s ot h e p u l s em a g n e t i z a t i o ni sr e g a r d e da so neo ft h em o s tp r o m i s i n gm e t h o di np r a c t i c a l f i e l d w es i m u l a t e dt h es i n g l ep u l s em a g n e t i z a t i o np r o c e s su s i n gf l u xf l o w c r e e p m o d e ja n d l x w e l le q u a t i o n sa n dc a r r i e de x p e r i m e n tt ot e s tt h ev a l i d i t yo ft h e t h e o r y i ts e e m st h a tt h es i m u l a t i o nr e s u l t sa r ec o i n c i d e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a lo n e s w ea l s oc a ns e et h a tm u c hh e a tg e n e r a t e dd u r i n gt h ep u l s em a g n e t i z a t i o np r o c e s sa n d r e s u l t e di nt h et e m p e r a t u r er i s e ，w h i c hr e d u c et h ee l e c t r i c a ic u r r e n td e n s i t yo fh t s b u l k t h ep o i n t ，w h i c hh a st h eh i g h e s tt e m p e r a t u r e ，i sn e a rt h ee d g eo f t h eb u l k t h ee f f e c to fs i n g l ep u l s em a g n e t i z a t i o nh a sc l o s er e l a t i o nw i t ha m p l i t u d eo f p u l s ef i e l d i ft h ep u l s ef i e l di ss m a l lt h er e l r m a n tm a g n e t i cf i e l do fb u l kc a n n o tb e s a t u r a t e da n dad i pp r o d u c e da tt h ec e n t e ro f b u l k ，o nt h ec o n t r a r y , i f t h ea m p l i t u d eo f p u l s ef i e l di sv e r yh i g ha n de x c e e d sac e r t a i nv a l u e t h er e m n a n tm a g n e t i cf i e l do f b u l kd e c r e a s e sb e c a u s eo fm u c hh e a ta n dt h e r m a ls t r e s sp r o d u c e db yt h et e m p e r a t u r e r i s e w i l lm a k et h eb u l kc r a c k e d w ec a nu s et h ef e r r i t ey o k et e c h n i ca n dm u l t i p u l s e t e c h n i ct oi m p r o v et h es h a p eo f m a g n e t i cf i e l d i no r d e rt oa v o i dt h ec r a c k ，t h ee p o x y r e s i ni si m p r e g n a t e di n t ot h eb u l ka n dt h es t r e n g t ho f b u l kc a nb ei m p r o v e d s e v e r a lh t sb u l k sf i r e o v e r l a p p e dt o m e e tt h en e e di np r a c t i c e v e n i c a l o v e r l a p p i n gc a ni n c r e a s ea x i a lf i e l d ，b u th o f i z o n m ll a y i n gh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h e a x i a lf i e l d w ed e s i g n e das y n c h r o n o u se l e c t r i c a lm o t o r , w h o s er o t o ri sc o m p o s e do f o v e r l a p p e dh t s b u l k s n l es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h em o t o rc a nr o t a t es t a b l ya s t h es y n c h r o n o u ss p e e d k e y w o r d s ：p u l s em a g n e t i z a t i o n h t sb u l kn u m e r i c a lc a l c u l a t i o nh t s e l e c t r i c a lm o t o r s i m u l a t i o n + s u p p o r t e db yn a t i o n a ln a t u r es c i e n c ef o u n d a t i o n ( n o 5 0 1 0 7 0 1 0 ) 笫。章绪言 1 1 引言 第一章绪言 自从1 9 8 6 年发现高温超导现象以束，绎过十几年的潜心研究和摸索，高温 超导线材和块材的性能都得到了很大的改善。在线材方面，美国超导公司已经制 备出长度超过1 0 0 0 米、电流密度达到1 04 a c m 2 的i j i 系超导线，并且实现了产、i p 化；在块材方面，中6 5m m 的超导块材在7 7 k 下可以俘获4 3t 的磁场，远远超 过了常规的永磁体。高温超导块材通过引入强的磁通钉扎中心，俘获大量磁通的 l 司时，磁通跳跃场很高，比低温超导体人1 2 个数量级，具有更好的磁稳定性； 这止q 网素奠定了h t s 块材制作强磁场永磁体的物州艰 i j j j 。研究表i 州h t s 永磁体 具有高场、高磁能积和良好的稳定性的特点，呵以根据具体要求随 j 寸改变场型， 有议商的外场 l f 现性。利川超导块材制作水磁fc ：i 机，体积和凡、，以人为减小， 从f f | i 成为- 滔效：钙高密度f 门l l ! l 机。 1 2 超导材料的研究和最新进展 1 2 1 高温超导线材的进展 高温超导体在强电方而众多的潜在应用( 如：磁体、电缆、限流器、电机等) 都需要研究和丌发高临界电流密度( j c ) 的长线( 带) 材( 约1 千米长度量级) 。 人们先后在y b c o 、b s c c o 等临界温度高于液氮温度的体系的线材化方面做了 大量的工作。目时已在b i 系a g 基复合带( 线) 材和柔一阵余属基y 系带材方面 取得了一定的进展。 l 、b i 系超导线材 通过改善工艺参数，提高带村的密度和晶粒的结构、改善晶粒间的连接性以 及引入自 效的磁通钉扎中心，b i 系带材的j c 值将会有较人幅度的提高。1 9 9 4 年美国超导公司哥乏先制备卅长度达1 0 0 0 米、j c 达1 1 0 4 a c m 2 ( 7 7 k ，0 t ) 的 b s c c o a g 带材。1 9 9 6 年，荚吲超导公司( a s c ) 和h 本住度公司制备的1 2 0 0 米 带材的j c 值均超过1 2 1 0 4 a c m 2 ( 7 7 k ，0 t ) ，并且能够稳定生产。目前所制 第一章绪言 备的b j 一2 2 2 3 a g 带的最高7 c 值已接近1 0 5 a c m 2 ( 7 7 k ，0 t ) 。这种带材己成 功用末绕制小型超导磁体及超导电缆试制等。另外在通过多芯化和基体材料的合 2 吾，特征方程的2 个根都为负实数且数值不等，根掘电路 的初始条件，可以求得电路的解为： u = 格眇唧即) ，= 翻旷e 印) ( 2 - 4 ) ( 2 5 ) 其中u 。是电容两端丌始放电前的初始值。冈为鼻和只都是负数，并且 旧f 旧f ，故t 在由0 到无穷大变化时，g 印一e 脚) 始终为| 下值，山式2 - 5 可 见，电流的方向在瞬态过程中不变号，即电容器一直为放电状态。 厅 2 当r = 2 “、言时，特征方程的两个根是相等的负实数。即只2 b 。尸。 可以求出电路的解为： u = u o ( 1 一p r p “( 2 6 ) = 一半t e “( 2 7 ) 这时的电流处于非周期放电和周期振荡的临界状念。 f 3 当月 2 。、昙时，特征方程的两个根为共轭复数。 只= 一b + 7 w o ，巴= 一b 一，w o ( 2 - 8 ) 其中6 = 刍，w 0 = 去一筹。这时电流出现振荡。 从防止振荡的角度考虑选择第一种情况最理想，但是由于第一种情况 电阻太大，能量消耗太大。对 ：第三种情况存在电流振荡，加入某些电子 元器件后就可以消除这种振荡，而且电阻又小，故在实际中用的比较多。 第二章超导块材的磁化过程 2 2 磁化线圈的设计 超导块材的磁化需要脉冲线圈，我们根据超导块材的尺寸、屏蔽电流 的大小等要求自行设计了线圈，并且进行了相应的实验。设计线圈以前首 先要给出磁体内径、磁体中心处的磁场强度和磁场的均匀度。根据要求和 选定的导体参数，就可以通过计算就可以得到磁体的结构参数。 22 1 磁场的计算 线圈内部磁场用比奥一萨伐尔定律计算：恒定电流i 通过细导线时，长 度元d l 在周围各向同性的均匀介质内某点p ( x ，y ，z ) 产生的磁场d b 为 撕：一4 1 d l x ( 2 9 ) 4 a t 。 对上式进行积分可得： 豆：鱼f 丝錾( 2 - 1 0 ) 4 丌? r 。 式中为真空中的磁导率，i 为d 1 与p 点的位置矢量。 2 2 2 圆筒形线圈设计 对于内径为2 q 、外径为2 码、长厦为2 b 的圆筒形线圈。如果原点取 在中心处，则原点中心处的磁场为： b ；：胁伽，肋竺磐 ( 2 - 1 1 ) i + 、j + m ： 丝 ( 2 1 2 ) 力2 2 b ( a 2 - a , ) 。2 一 其中，为电流密度，五为线圈的填充因子，d ：a 2 ，p ：b 。n 为总的安 匝数。 令f 缸，声) ：孕i n 坠粤擎( 2 - 1 3 ) 3 1 + 4 1 + 口! 贝b ，= 口l ，兄f g ，) 1 0 “ ( 2 一1 4 ) 筇：孝超导块利的磁化过科 在设计磁体时，首先确定中心处的磁场强度，并且根据电流密度和填 充因子得到f 的值，再从f 系数的图表根据均匀度求得口，的值。 我们设计的脉冲充磁线圈t 1 ，心处产生的磁场为l 特斯拉，线圈内、卜径 口。= 2 2 5 m m ，线圈外半径a ，= 2 7 4 5 m m ，线圈半高度b = 5 6 2 5 m m ，口= 1 2 2 ， 口= 2 5 ，匝数n = 2 1 0 ，电流i = 4 7 0 a ，分为三层，每层7 0 匝，选取直径为 1 5 m m 的铜线，其最大外径为1 5 8 m m ( 包括绝缘层) ，它能通过的额定电流 为万，2 t ，= 3 1 4 o 7 5 1 0 。) 6 0 1 0 7 。1 0 6 a ，熔断电流为2 l l a 。在铜线熔 断时问与熔断电流倍数曲线图卜我们可以看到 4 ，当正常的导热条件下 铜线通过的电流是熔断电流的兰坐：2 2 倍时，需要8 秒才可以熔断。而在 2 ll 实际的脉冲电路中，脉冲电流持续的时r h j 只有几个毫秒，并且由于给超导 块充磁的时候，铜线是浸泡在液氮罩面的，导热性能也比常温下要好，所 以当通过4 7 0 安培的电流时铜线不会熔断。 在电路的仿真和实际的测试当中需要事先知道线圈的电感，我们用不 同的公式来计算线圈的电感值。对于圆筒形线圈的电感有两种比较简啦的 公式 5 。 l t ：竺竺坠垫l 1 0 一， = 一o - 二2 l u 4 2 b ( 2 一l5 ) 式中是线圈总匝数，2 d ，是线圈的内径，2 d ，是线圈的外径，2 6 是线圈的长度，k 是长冈系数，町用下式表示。 k ：f1 + 0 2 2 51 11 ! ! ! + 0 6 41 1 1 二! ! ! + 0 4 2 1 1 1 二! ! l1( 2 - 1 6 ) l 2 6 2 d 2 + 2 i 2 6 哈克( h a k ) 提出了一个计算公式： l = 2 n2 a 。o( 2 一l7 ) 是线圈总匝数，= 0 , 5 ( a l + a 2 ) ，巾足a l 、a 2 、b 的函数。 另一方面我们从电感的定义可以知道 甲= l i = n b s( 2 一1 8 ) 将式( 2 1 1 ) 代入上式可的 性一p 。柰与咖等( 2 - 1 9 ) 第二章超导块材的磁化过程 根据电感的定义可得： b 瓦n ：刁s 啪需上2 。乏云_ 日l 1 ”t ：劳 ( 2 - 2 0 ) 分别用三个不同的公式计算，计算结果取平均值，线圈最终的电感值 l = 5 9 1 5 4 1 0 - 4 h 。 o2468l o1 21 41 61 8 复 们m 图2 - 3 铜线熔断时间和熔断电流倍数关系曲线图 2 3 磁化电路及其仿真计算 在搭建实际的电路之前我们用m a t l a b 进行了仿真计算，仿真的结果与 理论上计算的结果一致。实际的电路如图2 - 4 所示个交流电源经过二 极管整流后给电容供电，充电完毕后丌关2 打开，通过线圈进行放电，线 圈中就会有脉冲电流产生。用示波器1 观察脉冲电流的变化，示波器2 观 察电容两端电压的变化。实际电路中电容c = 0 0 1 f ，总电阻r = o 3 f 2 ，电 感三= 5 9 1 6 4 x 1 0 。r = 0 3 是否满足收敛条件 f 率卜一一 2 。“”“”，7 一一 计算磁场 、厂一 和损耗 图2 - 9 理论上求解块材内部磁场的程序框图 如图2 8 所示，磁化过程中的脉冲电流接近正弦波，为了简单而又不失一般 性，在实际的编程过程中，我们用如下图所示的正弦波来代替实际的磁场变化。 外磁场的最大值为1 特斯拉，脉冲持续时间为8 毫秒，上升阶段为o 一4 毫秒，下 降阶段为4 8 毫秒，在线圈通电4 毫秒后，磁场达到最大值。设定超导块材半径 为1 7 m m ，高度为1 4 o m m 。 图2 1 0 理论计算时外磁场随时问变化曲线 第二幸超导块材的磁化过拌 存进行数值汁算时，公式中的参数选择如下所示： 。= 1 07 a i m2 ，f 。= o 1 e v ，p ，= 7 0 1 01 。【2 脚，e ，= 1 0 4 v m ， c = 1 t 3 2 1 02 u k g k ，m = 6 3 l 1 0 1k g m ，r = 3 0 w m - k 。 汁算得到的脉冲磁化过程中超导块材内部温度分川如f 所示： 7 7 ，1 7s 18 51 1 91 5 3 图2 11 用磁通蠕动流动模型计算得到的温度分们 山剀2 一l1 可见在脉冲磁化过程中温度最高的地方是靠近边缘的地方，其原冈 存于外磁场变化的过程中，超导块边缘处的磁场变化最大，越往中心处，磁场变 化越小，产生的热量也越小。但是由j 一边缘处直接和液氮接触，广牛的热量很快 被液氮吸收，所以温度并不高，在靠近边缘的地方，产生的热量也很多，但是由 于超导块的热导很小热量聚集在这旱，1 ：能及时排出，温升最大。相同的现象 伍m a t s u s h i t a e 等人的文献中也1 j - 以看到【8 l ，i1 1 1 。 2 5磁场的测量以及与理论值的比较 我们对超导块材脉冲磁化过程中的磁场进行了实际的测量，测试电路如图 2 15 所示，i 个霍尔片分别放置在超导块材表面巾心处、边缘处和中心与边缘 的中叫，用米测量这三个，_ 局域磁场的变化。分流器! j 线圈串联，测量线圈巾的 脉冲电流。电流与线圈常数的乘积就是线圈中脉冲磁场的数值。实际的测试装置 如图2 1 2 所示。 ” ” ；= w w w f = ” w ” 第一章 超导块材的磁化过程 数据采集卡汁算机 j 丛0 目口 匕：! ：二! 一 ii 阳】 【1 、”d l i h ts 丽虿面 图2 】2 超导块村脉冲磁化测量装置示意图 磁信号通过窿尔片转换成电信号，再通过数据采集卜传输到汁算机罩嘶，数 据采集用n i 公司生，4 的数据采集卡n 1 6 0 2 3 e 实现，整个控制系统用l a b v i e w 编 程完成。 图2 - 13 数据采集系统控制面板 第一二章超导块材的磁化过群 实际的采样过程中，采样频率设为5 0 0 0 s ，采样数设为5 0 0 0 0 ，采集每个信 号需要的时间为o 2m s ，可以动态反映脉冲磁化过程中超导块内部磁场的变化。 电容充电完毕后，将充磁电路接通，对超导块充磁，通过摔制程台卜- 的示波器观 察数据采集情况。嗣2 1 4 是控制程j 的原理框图。 图2 1 4 数据采集控制程序原理框图 实际测量所得的脉冲电流如图2 1 5 所示，线圈常数为0 0 0 2 1 3 ，则脉冲场 的峰值为0 0 0 2 4 7 0 = 1 特斯拉，并且在t = 4 m s 的时候达到最大值，测量所得脉 冲电流波形与仿真时的电流波形基本卜i 一致。为了更好的比较理论值与实际测最 值，我们选取了几个比较典型的时刻，t = l m s ，2 5 m s ，4 m s ，6 5 m s ，8 m s ，分别 比较这儿个不同时刻超导块磁场的理论值和实测值。如下例所示： 第二章超导块材的磁化过程 厂、喜虱一厂 一2 篓羔 - 2 02 4 681 q 1 21 4 61 8 圈2 一1 5 实际测量得到的线圈中的脉冲电流 i 呈| 21 6 当t ：1 m s 时磁场分布的实测值和理论值 - 20 2 4681 01 21 41 61 8 r d d u s ( r a i u s ( n 圳 图2 - 1 7 当t = 2 5 m s 时磁场分布的实测值和理论值图2 1 8 当t 古4 m s 时磁场分布的实测值和理论值 2 4 舌| 珊 瑚 寻 伽 。 一v)芒mjjn3 【上) p 面 l ujcome 第：章超导块材的磁化过群 - 2024681 01 21 4 1 6 1 8 陋b ( 州 - 2024 68t 01 2 1 4 1 61 8 馆血耳m 呻 | 星| 2 - 1 9t = 6 5 m s 时磁场分布的实测值和理论值蚓2 - 2 0t - 8 m s 时的磁场分布的实测值和理论值 在磁化的过程中超导块的磁场变化和它内部的感应电流密切相关。根据 b e a n 模型，假设磁场到达超导块中心时外磁场的峰值为h 。，则完全穿透超导块 时外磁场的峰值需要达到2 h 。实验中的脉冲场的峰值为1 特斯拉，根据超导 块半径和电流密度估算，i f 好介于h 。和2j ，。之删。当脉冲场刚刚施加到超导块 的时候，由于磁通钉扎作用，超导块的边缘会产生感应的电流阻止磁场的穿透， 所以在脉冲场的初始阶段超导块巾心处的磁场为零，如图2 1 6 所示。随着外磁 场的增加，磁场的穿透深度增加，当外磁场增加到h 。时，磁通到达超导块的中 心，如图2 - 1 7 所示。在整个脉冲磁化过程中，磁场分前j 如f 图所示。 202468 1 0 21 4 1 61 8 r a d i u s ( r a m ) - 2o 2468l o 21 41 6 8 r a d i u s ( m m ) 图2 - 2 l 磁场l ：升阶段超导块磁场分布图图2 - 2 2 磁场下降阶段超导块磁场分布i 冬| 一上)里m#u葡u6e e旦m#里苗c叨e 签 ，、|， ，| 一 ， ， h乏，签 第一二章超导块材的磁化过程 外 磁 场 方 向 外 磁 场 茏 向 圈2 - 2 3 外磁场最大值时块材电流分布小总图| 墨| 2 2 4 外磁场殚为零块材电流分布示意图 图2 2 3 表示脉冲场上升阶段达到峰值时超导块材内部的电流分布，屏蔽电 流密度产生磁场的方向与外磁场的方向相反。外磁场达到最大之后将开始下降， 此时超导块中心处的电流密度基本保持不变，而边缘处的电流密度则与原来的方 向相反，超导块中心将出现一个磁场的凹陷，如图2 2 2 所示。磁场下降为零时 的电流密度的分布如图2 2 4 所示。由图2 2 1 和图2 2 2 可以看到在外磁场开始下 降的时候，超导块中心处的磁场仍然在升高，这是由于外磁场开始下降的初始阶 段磁通仍然向超导块的中心处流动，同样的现象在s a n d e r 等人的文献罩也可以 观察到1 3 1 。 我们用磁通蠕动流动模型模拟了脉冲磁化过程中超导块的磁场分布，并且与 实测值进行了比较，二者的趋势基本上一致。在脉冲的仞始阶段由于屏蔽电流的 作用，磁场不能穿透到超导块的中心。随着为磁场的增加，在某一时刻磁场穿透 到中心处。但是超导块中心处磁场的最大值和外磁场的最大值并不同步，在外磁 场达到最大值开始下降的某个时刻，超导块中心的磁场才达到最大值，这一现象 可以用磁通流动来解释。 参考文献 【”陈俊峰。“永磁电机”机械j ：业出版社 【2 y i t o h ，a n d u m i z u t a n i ，“p u l s e df i e l dm a g n e t i z a t i o no fm e l t - p r o c e s s e dy - b 8 , - c u - o s u p e r c o n d u c t i n gb u l km a g n e t s ，”j p n j a p p l p h y s ，v 0 1 3 5 ，1 9 9 6 ，p p 2 11 4 - 2 1 2 5 【3 】陈远炎。“脉冲充磁技术瞬态过程的数理分析” 4 】张树菜。“高能充磁机的分析与设计”信阳师范学院学报，第5 卷。第3 期，1 9 9 2 f 5 1 舒泉生等。“超导电t 程学”机械工业出版社 1 6 张志鹏等。“超导磁体”华中理j = 大学出版社 【7 jm t s u c h i m o t o ，k m o r i k a w a , “m a c r o s c o p i cn u m e r i c a le v a l u a t i o no fh e a tg e n e r a t i o ni na h u l kh i g ht cs u p e rc o n d u c t o rd u r i n gp u l s e df i e l dm a g n e t i z a t i o n ，”i e e et r a n s a p p l s u p e r c o n d u c t ，v 0 1 9 ，19 9 9 ，p p 6 6 - 7 0 第二章超导块材的磁化过科 【8 】y uw a n g ，z h iq i ，w e iw a n g ，c h a n g y il i ，d a n l ey i n ，l i a n g z h e nl i n ，l i y ex i a o ，a n dn a i h a o s o n g “n o n l i n e a rc u r r e n t v o l t a g ec h a r a c t e r i s t i c so fh t sc o n d u c t o ra n di t sa p p l i c a t i o nt ot h e o p e r a t i o no f s f c l 。”i e e et r a n s a p p l s u p e r c o n d u c t ，v o l l1 ，2 0 0 1 ，p p1 9 4 0 - 1 9 4 3 9 1 9 m t s u e h i m o t o ，h w a k i ，t h o n m a ，y i t o h ，y y a n a g i ，m y o s h i k a w a ，t o k a ，y y a m a d aa n d u m i z u t a n i “n u m e r i c a la n a l y s i so fm a g n e t i z a t i o no fab u l kh i g ht cs u p e r c o n d u c t o r ”i e e e t r a n s m 矩v o l3 2 ，1 9 9 6 ，p p 1 1 6 8 11 7 1 1 0 h h a s h i z u m e ，t s u t i u r a , k m i y a , a n ds t o d a , “n u m e r i c a ia n a l y s i so fe l e c t r o m a g n e t i c p h e n o m e n ai ns u p e r c o n d u c t o r s ，”i e e et r a n s m a 禹v 0 12 8 ，1 9 9 2 ，p p 1 3 3 2 - 1 3 3 5 【1 1 】t m a t s u s h i t a , e s o t a b e ，t f u k u n a g a ，k k u g a ，k y a m a f u k k i m u r a a n dm h a s h i m o t o “w e a kl i n kp r o p e r t yi ns u p e r c o n d u c t i n gy - b a - c u - op r e p a r e db yq m g p r o c e s s ” i e e et r a n s a p p l s u p e r c o n d u c t ，v o l3 ，1 9 9 3 ，p p 1 0 4 5 1 0 4 8 f 1 2 y 1 t o h ，y y a n a g i ，a n du m i z u t a n i ， “f l u xm o t i o nd u r i n gp u l s e df i e l dm a g n e t i z a t i o ni n y - b a - c u - os u p e r c o n d u c t i n gb u l km a g n e t ，”j ，a p p l p h y s v 0 1 8 2 1 9 9 7 ，p p 5 6 0 0 - 5 6 11 f 1 3 1 m s a n d e r ，u s u t t e r ，r k o c ha n dm k l a s e r ，“p u l s e dm a g n e t i z a t i o no fh t sb u l kp a m sa tt 7 7 k ，”s u p e r c o n d s c i f e c h n 0 1 ，v 0 1 1 3 ，2 0 0 0 ，p p 8 4 1 8 4 5 f 1 4 h i r o s h _ i k u t a , h i r o m a s ai s h i h a r a ，y o u s u k ey a n a g i ，y o s h i t a k ai t o ha n du i c h i r om i z u t a n i ， “e x t r a c t i n gt h eu t m o s tf r o mt h eh i g hp e r f o r r n a n e eo fs m b a - c u - ob u l ks u p e r c o n d u c t o r sb y p u l s ef i e l dm a g n e t i z a t i o n 。”s u p e r c o n d s c i t e c n 0 1 v 0 1 1 5 ，( 2 0 0 2 ) 。p p 6 0 6 6 1 2 1 5 r w e i n s t e i n ，r s a w ha n da c r a p o ，i e e et r a n s a p p l s u p e r c o n d ，5 ( 1 9 9 5 ) ，4 4 1 1 6 1 i t o h ，y y a n a g i ，m y o s h i k a w a ，t ，o k a , s h a r a d a , t s a k a k i b a r a ，y y a m a d a ，a n du m i z u t a n i ， “h i g ht e m p e r a t u r es u p e r c o n d u c t i n gm o t o ru s i n gy b a c u - ob u l km a g n e t s ，”j p n j a p p l p h y s ，v o l3 4 19 9 5 p p 5 5 7 4 5 5 7 8 1 7 】y y o s h i d a m u e s a k a ，“m a g n e t i cf i e l da n df o r c ea n a l y s i so fh i g ht cs u p e r c o n d u c t o rw i t h f l u xf l o wa n dc r e e p ，”i e e et r a n s m a g ，v o l3 0 ，1 9 9 4 ，p p 3 5 0 3 3 5 0 6 f 1s i t s u g i u r a , h h a s h i z u m e a n dk ，m i y a ,n u m e r i c a le l e c t r o m a g n e t i ca n a l y s i so ft y p ei i s u p e r c o n d u c t o r s ”i n t j a p p l e l e c t r o m a g n m a t e r i a l s v 0 1 2 19 9 7 p p ，5 6 0 0 - 5 61 1 f 1 9 1 h h a s h i z u m e ，t s u t i u r a , k m i y a ，a n ds t o d a n u m e r i c a ia n a l y s i so fe l e c t r o m a g n e t i c p h e n o m e n ai ns u p e r c o n d u c t o r s ，”i e e et r a n s m a g ，v o l2 8 ，1 9 9 2 。p p 1 3 3 2 - 1 3 3 5 【2 0 t a k e s h ii s h i g o h k a , h i r o y u k ii c h i k a w a , a k i r an i n m i y a ，h i r o k ik a m i j o ，h i r o y u k if u j i m o t o ， “f l u xt r a p p i n gc h a r a c t e r i s t i c so fy b c ob u l k su s i n gp u l s em a g n e t i z a t i o n ，”i e e et r a n s m a g ， v o l l1 2 0 0 l ，p p 1 9 8 0 1 9 8 3 2 1 1 a c d a y ，m s t r a s i k ，d g a r r i g u s ，k e m c c r a r y ，t s l u h m a n ，a n dw p g e r e n ， “b e a m c o n f i n e m e n tm a g n e t sb a s e do n s i n g l e - g r a i n y - b a c u - o ”l e e et r a n s a p p l s u p e r c o n d u c t i v i t y v 0 19 1 9 9 9 p p 9 1 6 9 1 9 2 2 林良真，张金龙李传义夏平畴杨乾卢。“超导电性及其戍i 【 j ”北京业出版丰十。 【2 3 x 琰。“高温超导永磁体组合问题的研究”中科院电j i4 所学位论文( 1 9 9 8 ) 。 2 4 丘明，“高温超导永磁体磁化、稳定性平组合问题的研究”中科院电l ：所学他论文 ( 1 9 9 7 ) 。 2 7 第三章脉冲磁化技术的扩展及组台磁体研究 第三章脉冲磁化技术的扩展及组合磁体研究 脉冲磁化方法简单、充磁速度快、损耗小，是最有可能在实际的超导装置中 得到应用的。但是单脉冲磁化本身还有其限性，需要进一步的完善。当单块磁体 产生的磁场无法满足要求时，可以将多块组合起来使用，在本章中，我们研究了 超导块材的组合方式以及组合后的磁场分布，在超导块材磁体应用方面进行了一 定的探索。 3 1 单脉冲磁化存在的问题及r 改进措施 ( 1 ) 实际的脉冲磁化线圈由于径向磁通和漏磁通的存在，会影响磁化的效果。 ( 2 ) 当外磁场不是足够高时，单脉冲磁化后块材磁场不能饱和，此时磁场中 心存在一个凹陷，磁场的均匀性差。 ( 3 ) 脉冲磁化过程中，由于外磁场变化很快，使得超导块材内部感生电势， 产生大量的热，但是超导材料的热导不大，热量无法及时的传递出去，造成材料 的温度升高，从而降低电流密度，降低俘获磁通，影响磁化的效果。对于钉扎力 很强的超导材料，这样的影响尤其明显，i k u t a 等人在实验中发现对于钉扎力强 于y b c o 的s m