This paper describes a model flux pump experiment recently performed at the MIT Francis Bitter Magnet Laboratory. The results of the model flux pump will be used in the development of a prototype flux pump that will be couple to a high-temperature superconductor (HTS) insert coil of a high-field NMR (Nuclear Magnetic Resonance) magnet, Such an HTS insert is unlikely to operate in persistent model because of the conductors low index(n) The flux pump can compensate fro field decay in the HTS insert coil and make the insert operate effectively in persistent mode . The flux pump, comprised essentially of a transformer an two switches. all made of superconductor, transfers into the insert coil a fraction of a magnetic energy that is first introduced in the secondary circuit of the transformer by a current supplied to the primary circuit. A model flux pump has been designed. fabricated, and operated to demonstrate that a flux pump can indeed supply a small metered current into a load superconducting magnet. A current increment in the range of microamperes has been measured in the magnet after each pumping action. The superconducting model flux pump is made of Nb$_3$ Sn tape, The pump is placed in a gaseous environment above the liquid helium level to keep its heat dissipation from directly discharged in the liquid: the effluent helium vapor maintains the thermal stability of the flux pump.
Using superconducting magnetic flux pump, thick power leads for a superconducting magnet could be replaced with thin string leads for the excitation magnet to the superconducting flux pump. We have developed a new type flux pump with high voltage output to shorten the charge and discharge time of the load magnet. The test of four stacked disks as the excither for the load magnet has been carried out. This disk type flux pump yielded 70 mV of voltage across its terminal and 10 A of current through 85 mH load magnet which was the field winding of 20 kVA class fully superconducting generator within 12 seconds. This output voltage of the new superconducting flux pump is about 10 times larger than that of the previous work Moreover since it is easy to stack the disks for the superconduction flux pump, the high voltage exciter for the 1H class superconducting magnet would be expected to be made easily.
Jiang, Z.;Bumby, C.W.;Badcock, R.A.;Long, N.J.;Sung, H.J.;Park, M.
Journal of Magnetics
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제21권2호
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pp.239-243
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2016
High temperature superconductor (HTS) magnet systems usually employ metal current leads which bridge between the cryogenic environment and room temperature. Such current leads are the dominant heat load for these magnet systems due to a combination of electrical resistance and heat conduction. HTS flux pumps enable large currents to be injected into a HTS magnet circuit without this heat load. We present results from an axial-type HTS mechanically rotating flux pump which employs a ferromagnetic circuit and a Cu-stabilized coated conductor (CC) HTS stator. We show the device can be described by a simple circuit model which was previously used to describe barrel-type flux pumps, where the model comprises an internal resistance due to dynamic resistance and a DC voltage source. Unlike previously reported devices, we show the internal resistance and DC voltage in the flux pump are not exactly proportional to frequency, and we ascribe this to the presence of eddy currents. We also show that this axial-type flux pump has superior current injection capability over barrel-type flux pumps which do not incorporate a magnetic circuit.
High-flux dialysis treatment removes various toxins via diffusion as well as convection, which is induced by ultrafiltration and backfiltration. In this study, in vitro (Using the distilled water and the bovine's blood) comparison test was performed to determine whether utilization of a high flux dialyzer paired with different pumps would increase the efficiency of convection. At the same blood flow rates, a pulsatile pump and a roller pump were employed to propel the distilled water and bovine whole blood to a high flux dialyzer. Pressures at the dialyzer inlet and outlet in the blood circuit and in the dialysate circuit were measured, respectively. From these data, we calculated the transmembrane pressure and predicted the ultrafiltration and backfiltration rates developed by both pumps. Using the bovine's blood experiment, ultrafiltration and backfiltration rates were 1.6 times higher with the pulsatile pump than with the roller pump. We conclude that utilization of a pulsatile pump in high flux hemodialysis treatments increases ultrafiltration volume, compared with a roller pump under conditions of the same blood flow rate.
As new one of superconducting power supplies, we proposed an HTS flux pump utilized a solar energy system. As an eternal electric energy can be converted by the solar system, the solar energy system is promisingly applied as an energy source in the power applications. Especially, since the solar energy system played a role in conventional utility power, total power consumption of the flux pump system are provided by solar energy. That means its operating efficiency is remarkably improved compared with developed flux pumps. A solar energy system is comprised of solar panel, photo-voltaic (PV) controller, converter and battery. The HTS flux pump consists of an electromagnet, two thermal heaters and a Bi-2223 magnet. In this paper, we describe the possibility the fusion technology between superconducting power supply and solar energy system. As a fundamental step, the fabrication, structure and experimental results are explained.
The linear type flux pump aims to compensate a little bit decremental persistent current of the HTS magnet in NMR and MRI spectrometers. The flux pump mainly consists of DC bias coil, 3-phase AC coil and Nb foil. The persistent current in closed superconductive circuit can be easily adjusted by the 3-phase AC current, its frequency and the DC bias current. In the experiment, it has been investigated that the flux pump can effectively charge the current in the load coil of 543 mH for various frequencies in 18 minutes under the DC bias of 10 A and the AC of 5 $A_{rms}$. The maximum magnitudes of pumping current and load magnet voltage are 0.72 A/min and 20 ㎷, respectively. Based on simulation results by the FEM are proved to nearly agree with experimental ones.
We proposed a linear type magnetic flux pump (LTMFP) as a power supply for superconducting magnet system. In order to explain the operating mechanism of pumping action, the pumping sequence based on penetrated position and moving speed of magnetic flux on the superconducting Nb foil should be understood. In this paper, we induced a theoretical equation for pumping current of LTMFP according to the position of normal spot and corresponding equivalent circuit. In addition, current charging tendencies under the intensity of magnetic flux and frequency were described based on the theoretical pumping equation.
본 논문은 규정 유량, 양정, 회전수 및 비속도가 각각 0.7 ㎥/min, 8 m, 1750 rpm, 182 m, ㎥/min, rpm인 원심펌프의 운전시 펌프의 회전수와 유량의 변화가 펌프의 운전특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험에 사용된 펌프는 안내깃이 없고 외주에 바로 접하여 와류실이 있는 볼류트 펌프를 회전수 1350 rpm에서 1750 rpm까지 100 rpm씩의 회전수 변화 5단계에 따른 H-Q특성, L-Q특성, 𝜂-Q특성 등의 관계와 무차원 성능 특성인 양정계수, 동력계수, 효율 등의 특성을 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 회전수의 증가에 따라 펌프 성능의 변화정도를 추정할 수 있고, 펌프의 최대효율은 1450 rpm일 때 유량 0.165 ㎥/min, 양정 4.73 m에서 약 52%, 최대 회전수인 1750 rpm일 때 유량 0.183 ㎥/min, 양정 6.72 m에서 약 50%의 효율이 나타난다. 또한 양정 대 유량의 성능 특성 곡선상에서 등효율 곡선은 펌프의 상사법칙에 따른 원점을 지나는 2차식의 곡선으로 나타나지 않고 타원형으로 변형되어 나타난다. 마지막으로 유량계수가 증가함에 따라 동력계수는 증가하고 양정계수는 감소하며, 유량계수가 0.08일 때 최대효율 52% 되는 것을 통해 유량변화가 운전특성에 미치는 영향을 알 수 있다.
The force of a direct current (DC) electromagnetic pump used to transport liquid lithium was analyzed to optimize its geometrical and electrical parameters by numerical simulation. In a heavy-ion accelerator, which is being developed in Korea, a liquid lithium film is utilized for its high charge-stripping efficiency for heavy ions of uranium. A DC electromagnetic pump with a flow rate of $6cm^3/s$ and a developed pressure of 1.5 MPa at a temperature of $200^{\circ}C$ was required to circulate the liquid lithium to form liquid lithium films. The current and magnetic flux densities in the flow gap, where a $Sm_2Co_{17}$ permanent magnet was used to generate a magnetic field, were analyzed for the electromagnetic force distribution generated in the pump. The pressure developed by the Lorentz force on the electromagnetic force was calculated by considering the electromotive force and hydraulic pressure drop in the narrow flow channel. The opposite force at the end part due to the magnetic flux density in the opposite direction depended on the pump geometrical parameters such as the pump duct length and width that defines the rectangular channels in the nonhomogeneous distributions of the current and magnetic fields.
We already obtained magnetic behavior of superconducting Nb foil of linear type magnetic flux pump (LTMFP) by means of the FEM analysis. As well as, fundamental equations of pumping current were theoretically derived based on the pumping sequences according to the position of normal spot of the moving flux. In this paper, we experimentally investigated pumping performances of LTMFP with a wide range of traveling speed of magnetic field. In order to confirm the numerical and theoretical approaches, we explained the pumping characteristics of LTMFP by use of the calculation sequence of pumping current.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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