High temperature superconducting (HTS) magnets energized by flux pumps can carry heavy current without heat leakage from current leads and are therefore appropriate for a wide range of applications. However, the soldering resistance remains an obstacle to the persistent operations of the HTS magnets. Here, we propose a closed-loop HTS magnet magnetized by flux pump with thermal switches. The magnet consists of a closed-loop single pancakes (SPs) coil wound by a rare-earth barium copper oxide (REBCO) tape on which a slit is cut to form a closed-loop ring within which current can flow without encountering the soldering resistance. Another REBCO tape is soldered on the closed-loop ring to form a pump bridge and a flux pump consists of a copper coil with iron core is installed around the pump bridge. There exists a group of manganese copper wires wound on the closed-loop ring and the pump bridge respectively as thermal switches. A piecewise semi-analytical solution is suggested to investigate the charging process by which the transport current in the magnet is calculated. Experiments are carried out to verify the feasibility of the magnet and the solution. The results show that the magnet can be operated in a persistent current mode, and thus, this study represents a practical solution for persistent operation of the HTS magnets. Besides, the proposed solution can effectively explain and predict the saturation current of the suggested magnet, which can, therefore, guide the design of other forms of HTS magnets and flux pumps.

中文翻译：

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磁通泵激励的闭环高温超导磁体及其分段半解析解

由通量泵激励的高温超导 (HTS) 磁体可以承载大电流而不会从电流引线泄漏热量，因此适用于广泛的应用。然而，耐焊性仍然是高温超导磁体持续运行的障碍。在这里，我们提出了一种由带热敏开关的通量泵磁化的闭环高温超导磁体。磁铁由一个闭环单薄饼 (SP) 线圈组成，该线圈由稀土氧化钡铜 (REBCO) 胶带缠绕，在胶带上切开一条缝以形成一个闭环环，电流可以在其中流动而不会遇到焊接电阻. 另一个REBCO胶带焊接在闭环环上形成泵桥，泵桥周围安装一个由带铁芯的铜线圈组成的通量泵。闭环环和泵桥上分别绕有一组锰铜线作为热敏开关。建议采用分段半解析解来研究计算磁体中传输电流的充电过程。通过实验验证磁体及方案的可行性。结果表明，磁体可以在持续电流模式下运行，因此，本研究代表了高温超导磁体持续运行的实用解决方案。此外，所提出的解决方案可以有效地解释和预测建议磁体的饱和电流，因此可以指导其他形式的高温超导磁体和通量泵的设计。建议采用分段半解析解来研究计算磁体中传输电流的充电过程。通过实验验证磁体及方案的可行性。结果表明，磁体可以在持续电流模式下运行，因此，本研究代表了高温超导磁体持续运行的实用解决方案。此外，所提出的解决方案可以有效地解释和预测建议磁体的饱和电流，因此可以指导其他形式的高温超导磁体和通量泵的设计。建议采用分段半解析解来研究计算磁体中传输电流的充电过程。通过实验验证磁体及方案的可行性。结果表明，磁体可以在持续电流模式下运行，因此，本研究代表了高温超导磁体持续运行的实用解决方案。此外，所提出的解决方案可以有效地解释和预测建议磁体的饱和电流，因此可以指导其他形式的高温超导磁体和通量泵的设计。结果表明，磁体可以在持续电流模式下运行，因此，本研究代表了高温超导磁体持续运行的实用解决方案。此外，所提出的解决方案可以有效地解释和预测建议磁体的饱和电流，因此可以指导其他形式的高温超导磁体和通量泵的设计。结果表明，磁体可以在持续电流模式下运行，因此，本研究代表了高温超导磁体持续运行的实用解决方案。此外，所提出的解决方案可以有效地解释和预测建议磁体的饱和电流，因此可以指导其他形式的高温超导磁体和通量泵的设计。