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25T超导磁体优化中线圈数量影响分析

朱光 刘建华 程军胜 冯忠奎 戴银明 王秋良

25T超导磁体优化中线圈数量影响分析

朱光, 刘建华, 程军胜, 冯忠奎, 戴银明, 王秋良
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  • 20 T以上强磁场在高场科学工程中有着不可替代的作用. 电工研究所正在研制一个25 T全超导磁体系统, 包括15 T背景磁场和10 T高温超导内插磁体. 在磁体的设计和优化中, 线圈的数量和种类对于最终优化结果十分关键. 为了研究磁体数量和磁体相关参数的关系, 计算了20 组不同的线圈组合下磁体的优化结果. 优化中除了考虑必要的限制条件以外, 还采用了一种结合局部优化算法和全局优化算法的方法. 通过对比分析发现, 线圈数量和磁体造价之间, 存在一个“V”形的关系. 更进一步地, 本文分析了不同超导体在磁体中应该贡献的最佳磁场, 以及背景磁体统一供电给优化结果带来的影响.
      通信作者: 王秋良, qiuliang@mail.iee.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51307163, 51477167)资助的课题.
    [1]

    Wang Q L 2007 High Magnetic Field Superconducting Magnet (Beijing: Science Press) pp118-128 (in Chinese) [王秋良 2007 高磁场超导磁体科学(北京: 科学出版社) 第118-128页]

    [2]

    Hahn S, Bascuñán J, Yao W, Iwasa Y 2010 Physica C 470 1721

    [3]

    Bird M D, Bai H, Bole S 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 1612

    [4]

    Hazelton D W, Selvamanickam V, Duval J M 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 2218

    [5]

    Xu A, Jaroszynski J J, Kametani F, Chen Z, Larbalestier D C 2010 Supercond. Sci. Technol. 23 014003

    [6]

    Lombardo V, Barzi E, Norcia G, Lamm M, Turrioni D, Van T, Raes A, Zlobin T 2010 Advances in Cryogenic Engineering 55 246

    [7]

    Lee S Y, Kwak S Y, Seo J H, Park S H, Kim W S, Lee J K, Bae J H, Kim S H, Sim K D, Seong K C, Jung H K, Choi K, Hahn S 2009 Physica C 469 1789

    [8]

    Noguchi S, Tsuda M 2011 IEEE Trans. Appl. Supercond. 21 2279

    [9]

    Noguchi S, YInaba Y, Igarashi H 2008 IEEE Trans. Appl. Supercond. 18 762

    [10]

    Markiewicz W D, Larbalestier D C, Weijers H W, Voran A J, Pickard K W 2012 IEEE Trans. Appl. Supercond. 22 4300704

    [11]

    Lombardo V, Barzi E, Norcia G, Lamm M, Turrioni D, van Raes T 2010 Advances in Cryogenic Engineering 55A 246

    [12]

    Braccini V, Xu A, Jaroszynski J, Xin Y, Larbalestier D C 2011 Supercond. Sci. Technol. 24 03500

    [13]

    Turrioni D, Barzi E, Lamm M, Lombardo V, Thieme C 2008 Advances in Cryogenic Engineering 54 451

    [14]

    Yamada R, Kikuchi A, Barzi E, Chlachidze G, Rusy A 2010 IEEE Trans. Appl. Supercond. 20 1399

    [15]

    Osamura K, Suzuki H, Sato M, Harjo S, Ochiai S 2013 Supercond. Sci. Technol. 26 094001

    [16]

    Asano T, Takao T, Iwamura T, Minowa S, Sato H 2008 IEEE Trans. Appl. Supercond. 18 583

  • [1]

    Wang Q L 2007 High Magnetic Field Superconducting Magnet (Beijing: Science Press) pp118-128 (in Chinese) [王秋良 2007 高磁场超导磁体科学(北京: 科学出版社) 第118-128页]

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    Hahn S, Bascuñán J, Yao W, Iwasa Y 2010 Physica C 470 1721

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    Bird M D, Bai H, Bole S 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 1612

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    Lombardo V, Barzi E, Norcia G, Lamm M, Turrioni D, Van T, Raes A, Zlobin T 2010 Advances in Cryogenic Engineering 55 246

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  • [1] 杜晓纪, 王为民, 兰贤辉, 李超. 1.5 T关节磁共振成像超导磁体的设计、制作与测试. 物理学报, 2017, 66(24): 248401. doi: 10.7498/aps.66.248401
    [2] 于红云. 超导磁体剩余磁场对软磁材料测试的影响. 物理学报, 2014, 63(4): 047502. doi: 10.7498/aps.63.047502
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-18
  • 修回日期:  2015-12-21
  • 刊出日期:  2016-03-05

25T超导磁体优化中线圈数量影响分析

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51307163, 51477167)资助的课题.

摘要: 20 T以上强磁场在高场科学工程中有着不可替代的作用. 电工研究所正在研制一个25 T全超导磁体系统, 包括15 T背景磁场和10 T高温超导内插磁体. 在磁体的设计和优化中, 线圈的数量和种类对于最终优化结果十分关键. 为了研究磁体数量和磁体相关参数的关系, 计算了20 组不同的线圈组合下磁体的优化结果. 优化中除了考虑必要的限制条件以外, 还采用了一种结合局部优化算法和全局优化算法的方法. 通过对比分析发现, 线圈数量和磁体造价之间, 存在一个“V”形的关系. 更进一步地, 本文分析了不同超导体在磁体中应该贡献的最佳磁场, 以及背景磁体统一供电给优化结果带来的影响.

English Abstract

参考文献 (16)

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