Parametric analysis and stray fields of toroidal superconducting magnetic energy storage

Abstract

To carry out a parametric analysis of superconducting toroidal magnetic systems with a discrete winding, establishing the possibility of using an idealized model in the form of a toroidal current surface and an approximate method for determining the level of fields of scattering of a real magnetic system. The dimensionless characteristics of a toroidal magnetic system with a winding in the form of individual superconducting coils of circular shape are calculated. The results are obtained depending on the value of the storage's energy capacity for various values of the relative radial size of the torus.

Розглянуто надпровідну тороїдальну магнітну систему з котушками круглої форми. Досліджено можливість використання ідеалізованої математичної моделі у вигляді суцільної струмової поверхні для проведення параметричного аналізу магнітних систем з обмеженою кількістю окремих котушок. На основі порівняння величин безрозмірних характеристик, розрахованих для системи з окремими котушками і для ідеалізованої моделі, встановлено, що відносне відхилення не перевищує 10 %. Отримано залежності магнітного поля розсіювання для магнітної системи енергоємністю 450 МДж від відносного розміру перерізу тора і кількості котушок. Виконано оцінку характерної відстані від тороїдальної поверхні, на якій спадає магнітне поле розсіювання.

Рассмотрена сверхпроводящая тороидальная магнитная система с катушками круглой формы. Исследована возможность использования идеализированной математической модели в виде сплошной токовой поверхности для проведения параметрического анализа магнитных систем с ограниченным количеством отдельных катушек. На основе сравнения величин безразмерных характеристик, рассчитанных для системы с отдельными катушками и для идеализированной модели, установлено, что относительное отклонение не превышает 10 %. Получены зависимости магнитного поля рассеяния для магнитной системы энергоемкостью 450 МДж от относительного размера сечения тора и количества катушек. Выполнена оценка характерного расстояния от тороидальной поверхности, на котором убывает магнитное поле рассеяния.