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10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析

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陈学秒, 万连茂, 王桂吉, 章林文. 2014: 10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析, 强激光与粒子束, 26(5): 206-209. doi: 10.11884/HPLPB201426.053201
引用本文: 陈学秒, 万连茂, 王桂吉, 章林文. 2014: 10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析, 强激光与粒子束, 26(5): 206-209. doi: 10.11884/HPLPB201426.053201
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Chen Xuemiao, Wan Lianmao, Wang Guiji, Zhang Linwen. 2014: Thermal and stress analysis of Helmholtz coil for 10 T pulsed magnetic field generation, High Power Lase and Particle Beams, 26(5): 206-209. doi: 10.11884/HPLPB201426.053201
Citation: Chen Xuemiao, Wan Lianmao, Wang Guiji, Zhang Linwen. 2014: Thermal and stress analysis of Helmholtz coil for 10 T pulsed magnetic field generation, High Power Lase and Particle Beams, 26(5): 206-209. doi: 10.11884/HPLPB201426.053201
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10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析

  • 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳,621900

  • 中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳,621900

Thermal and stress analysis of Helmholtz coil for 10 T pulsed magnetic field generation

  • 摘要: 亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用.以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究.研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约1 50℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm.基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对.利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用.
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-05-30

10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析

  • 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳,621900
  • 中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳,621900

摘要: 亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用.以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究.研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约1 50℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm.基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对.利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用.

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