超导体内没有
电阻和
焦耳耗能,因此一旦迭入电流,此电流就可以一直存在,其所产生的磁场也能在不外力做功的情况下永速保持。因此有一种电磁铁用超导体做螺线圈,这种磁铁就被成为超导磁铁。
超导磁铁是指超导线圈及其维持低温容器的总称。超导磁铁是超导悬浮铁道的最重要的核心部件,车辆的推进、悬浮、导向力均由超导线圈产生。像永久磁铁一样,超导磁铁能提供稳定的磁场,并且超导磁铁还能提供一般永久磁铁所不能提供的高强磁场,这也是磁浮铁道采用超导磁铁的理由。由于
高温超导体的开发,在液氮温度(78K)下产生超导现象,大大改善了超导材料的性能。但是,做为磁浮铁道采用的超导材料,
高温超导材料在高强磁场下的临界电流等问题尚不能满足要求。
2007年9月19上午8时,
北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)的大制粒子探测器
北京谱仪超导磁铁成功达到1万高斯(地球磁场的两万倍),电流达到3368安培,最大储能达到1000万焦耳,已达到设计指标。该超导磁铁由中科院高能物理所自主研制。是北京谱仪的关键部件之一,主要包括超导线圈、
低温恒温器、冷物质及电磁力悬挂支撑结构和阀箱等。
制作超导磁铁,不单单是个
磁性材料的问题,这方面的内容很难短篇说明清楚。由于这方面的内容在磁性应用上是很有意义的,因此特作简单说明。用装有铁芯的电磁铁,获得2(特斯拉)以上的
磁通密度(1.6X10’安培/米的磁场)是相当不容易的。假如用绕有超导线圈的空心螺线管,可以获得约3~15(特斯拉)的高磁通密度,这种装置主要用在研究工作中,如氢气云雾室、MHD发电,
电子显微镜、核磁共振,封闭等离子体(核聚变发电)等方面。如果使火车达到500千米的时速,可以采用磁悬浮的方法,把列车悬离地面,只要进行一次性驱动,火车就可以连续地向前推进。实现这种方案的关键,是采用超导磁铁。