Алюминиевая и медная матрица для магнитных катушек

1. Более низкое электрическое сопротивление.

При любой напряженности магнитного поля алюминий высокой-чистоты имеет более низкое удельное сопротивление, чем бескислородная-медь, и разница становится более существенной при более высокой напряженности поля (магнитосопротивление алюминия меньше по сравнению с его низким удельным сопротивлением базы). Когда в качестве подложки стабилизатора используется алюминий, джоулево тепло от шунтирующего тока уменьшается и возмущения магнитного поля лучше контролируются.

2. Гораздо более высокая теплопроводность при криогенных температурах.

Теплопроводность алюминия высокой-чистоты при криогенных температурах как минимум на порядок лучше, чем у бескислородной-меди. Это улучшает отвод тепла от катушки и уменьшает локальное повышение температуры, которое в противном случае могло бы привести сверхпроводник в нормальное состояние.

3. Более низкая объемная теплоемкость и стоимость охлаждения.

Теплоемкость единицы объема алюминия меньше, чем у меди. В результате энергия охлаждения алюминиевой матрицы может быть примерно на 64% меньше; при стабильных условиях эксплуатации количество тепла, которое необходимо отводить, меньше, что снижает стоимость охлаждения.

4. Меньшая плотность и более легкие магниты.

Плотность алюминия составляет всего лишь одну-треть плотности меди (2,70 против 8,96 г/см³). Поскольку для той же функции стабилизатора требуется меньшая масса материала, вес магнита уменьшается примерно на четверть, что позволяет использовать его в таких приложениях, как аэрокосмические магниты и левитационные магниты.

5. Самоотжиг при комнатной-температуре-

Алюминий высокой-чистоты отжигается при комнатной температуре. Это устраняет-вызванное напряжением увеличение сопротивления, которое может накапливаться при намотке катушки провода, сохраняя проводимость стабилизатора на расчетном значении.

6. Анодированная изоляция

Поверхность алюминия можно анодировать для образования изолирующего оксидного слоя. Анодный слой хорошо связывается с проводником, обладает высокой механической прочностью, может быть сделан тоньше органической изоляции, устойчив к разрыву и проводит тепло лучше, чем органические изоляторы. С точки зрения толщины и тепло-проводимости анодированная изоляция может повысить тепловые характеристики катушки в два-три раза.

7. Практические соображения

• Коэффициент остаточного сопротивления (RRR) - определяет алюминий с высоким RRR (например, RRR > 1000), чтобы обеспечить преимущество проводимости при низких-температурах.
• Чистота сплава Легирующие добавки - ухудшают удельное сопротивление; поддерживайте чистоту матрицы 99,999% или выше.
• Для соединения алюминиевого стабилизатора - требуются совместимые соединения (например, ультразвуковая сварка или сварка трением) для сохранения проводимости между соединениями.