[发明专利]一种超导磁体可靠性测试装置及测试方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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）。

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。

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。

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。

发明内容

针对现有技术中的以上不足，本发明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。

本发明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。

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。

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。

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。

本发明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；