高温超导磁体绕组在高温超导器件中的应用

超导材料由于无阻和电流密度高的特点，非常适合于制造高场强、高稳定性的磁体。利用低温超导材料（NbTi、Nb3Sn等）制造的超导磁体已经过了五十年的发展，应用于各类高精尖设备，例如：在ITER、LHC等高能物理束流装置中的低温超导磁体，医用核磁共振成像（MRI）设备中的低温超导磁体，在各类科研环节中提供6～18T背景磁场的低温超导磁体。但低温超导磁体工作温度低（4.2K），需要珍贵的战略资源液氦，或者大功率的制冷机，而且制冷时间长、低温维持系统要求高。因此，低温超导磁体在实验室和长时间运行条件下比较适合，而在野外等恶劣环境和需要快速部署的情况下，则有很大的应用局限性。

20世纪80年代中期高温超导材料被发现后受到了广泛关注和研发，高温超导材料具有临界温度高、临界磁场大的特点，在液氮温度（77K，-196℃）就可以进入超导态。因此，高温超导磁体凭借其较高的转变温度和高场下的优异性能，与低温超导磁体形成了很好的互补。

从技术角度来讲，使用高温超导磁体的具体优势体现在两个区域：第一，在2～6T，高温超导线圈可工作在20～30K，无需液氦，仅利用制冷机就可在很短的时间内达到这个温度（＜1h），而且磁体运行具有高度的稳定性；由于不使用液态制冷剂，可以实现便携式快速制冷，免去安全隐患。这些特点受到军方单位的看重。第二，利用高温超导磁体工作在25T以上作为内插二级磁体也有很好的应用，但这类磁体的技术门槛极高，国际上仅2、3个小组具有设计制造能力。(www.xing528.com)

高温超导磁体从狭义上可定义为以产生背景磁场为目的的线圈绕组，从广义上可定义为任何利用高温超导导线绕制成以提供安培匝数为目的的线圈绕组。高温超导磁体绕组根据外围设备和使用条件的不同，可构造出各类高温超导器件，如磁体、限流器、储能器、电机、磁分离器和感应加热器等，其核心部件都是高温超导绕组及其杜瓦的封装结构。绕组结构、相配套的低温制冷和维持系统在设计、制造和检测等环节具有高度的通用性。这种高度通用性为工业化磁体生产提供了极大便利。