超导磁体

　　超导磁体的结构和性能
　　超导磁体的用途不同.其结构和性能也不同.现以磁选机中的超导圆柱形螺线管磁体为例说明超导磁体的结构和性能.显然，超导螺线管磁体与常规螺线管磁体基本相同，主要结构参数都是内直径2r、外直径2r和线圈长度L主要性能参数都是中心场强Bo.主要区别在于超导磁体用超导线绕制，而常规线圈通常用铜导线绕制，因而两种磁体与Bo相关的性能参数差别较大.表7-1列出了Nb-Ti磁体的性能参数.
　　超导磁体的主要优点是:可实现高磁场和大空间磁场，而电耗小，体积小，重量轻，主要缺点是要用液氮冷却。
　　超导磁体的电感、磁能和电磁力
　　超导磁体的供电方式、励磁速度和磁能都与磁体的电感有关。
　　超导磁体的超导电性遭受破坏时，存储的能量会在短时间内以焦耳热的形式释放出来，使液氦蒸发.磁体的超导电性受破坏时，液氦的蒸发量与存储的能量成比例，每千焦耳相当于数百立方厘米的液氦蒸发量.因此，设计超导磁体时，应考虑磁体的淬灭，计算储能，并建立必要的保护机制.超导磁体存储的磁能。
　　由于超导磁体工作时受强电磁力作用，因而超导线圈通常绕制在磁体框架上。对于大型磁体，还应计算电磁力并验算选矿设备材料的强度能否经受电磁力的作用.
　　超导磁体的冷却
　　用氦冷却剂冷却磁体有多种方法，包括液池浸泡冷却法，强迫流动冷却法，超临界氦冷却法和超流氦冷却法。
　　液池浸泡冷却法又称He I浸泡冷却法，是将超导磁体完全浸泡在液氦中，使磁体保持在某一恒定溢度，达到预期的目的.该法比较简单，效果也较好，通常He I的最大传热值可达1--1.4W/cm2，因此，是用得较多的方法.但对大型超导磁体，该法的传热量受到限制，约为0.3W/cm2，磁体的力学结构和低温容器的结构也存在问题.可考虑采用更好的冷却方法.
　　强迫流动冷却法有直接冷却法和问接冷却法，但效果最好的是直接内冷法.直接内冷法是，用中空型超导体绕制磁体，并强迫冷却剂从超导体的冷却通道中通过.对大型超导磁体，这是很有前途的冷却方法.
　　不论采用何种方法冷却超导磁体，都必须有制冷机和低温冷却容器等基本设备.常用的冷却容器如图7-8所示，主要由不锈钢制的内外杜瓦、液氮槽和液氮槽构成.超导线圈浸泡在4.2K液氦中，能可靠地处于超导态.液氮(77K)和真空层起绝热作用，尽可能不使外面的热量进人液氦槽中.在磁体冷却过程中挥发的氦气和氮气可分别从上部的排气口逸出，在可能的情况下，经制冷机冷却并液化后，循环使用，这可大大减少氮气耗量，降低成本.