[發明專利]雙面浸泡超導螺管線圈

無效

• 申請號: 200710175881.0
• 申請日: 2007-10-15
• 公開（公告）號: CN101183592A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 周義剛;王銀順;肖立業
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F41/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 關玲;成金玉

技術領域

本發明涉及一種超導電力裝置，特別是涉及一種雙面浸泡超導螺管線圈。

背景技術

超導電力裝置是電力科學技術領域內重要發展方向之一。大部分超導電力裝置，例如超導磁體、超導限流器、超導電機和超導變壓器等的核心都是一個或多個超導線圈，這些超導線圈可以通過浸泡在液氮或液氦中獲得冷卻，維持其超導狀態。超導線圈可以由超導線材或超導帶材繞制而成，其形狀可以繞制成為餅狀線圈或螺管線圈，餅狀線圈容易制作輸入輸出抽頭，也容易通過浸漬環氧的方式固定；螺管線圈結構簡單，而且相對于餅狀線圈，與其周圍液氮接觸面積大，穩定性好。

超導線圈由于其超導無阻特性，在工作狀態時，可以無損耗通過高達數千安培的電流，所以超導線圈也常常應用于大電流電力應用中，在大電力應用中，超導帶材會經受很大的電磁力，在這種電磁力的作用下，即使超導帶材發生微小的位置移動，也可能會產生足以使得超導帶材失去超導狀態的能量，由此超導線圈通常都需要固定起來，即通過環氧浸漬，或通過石蠟固化，或在線圈骨架上制作容納超導帶材的槽，避免超導帶材沿線圈軸線方向移動。

超導線圈失去超導狀態，簡稱失超時，超導線圈失去無阻特性，出現電阻，就會由于焦耳效應產生大量的熱量，造成線圈的局部或整體溫度急速上升，嚴重情況下，會導致超導線圈的性能退化或燒毀，造成巨大的經濟損失，為了避免這種嚴重情況，需要在超導線圈失超發熱時，盡可能地將其熱量帶走，或盡可能讓超導線圈快速整體失超，讓熱量盡可能均勻分布在超導線圈內。

帶走液氮或液氦浸泡冷卻的超導線圈熱量的主要方式是利用液氮或液氦的揮發帶走熱量，液氮或液氦的冷卻能力，是與超導帶材的接觸面積成正比的，即與超導帶材接觸面積越大，則冷卻能力也就越強，當超導線圈失超時，也能夠能帶走越多的熱量。所述冷卻能力也稱為超導線圈的傳熱能力，是關系到超導線圈的穩定性的重要指標之一。

為了固定超導帶材，在超導螺管線圈的線圈骨架上會制作容納超導帶材的槽，超導帶材位于此槽中時，一側帶面與線圈骨架緊密接觸，另一側帶面暴露出來與液氮或液氦接觸。為了避免短路，線圈骨架一般采用環氧樹脂或其他絕緣材料制成，這些材料傳熱系數小，由此會造成超導帶材的一側帶面會處于近似絕熱環境中，僅僅依靠與液氮或液氦接觸的表面傳熱，這樣會造成超導螺管傳熱能力的下降。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種雙面浸泡的超導螺管線圈，解決現有技術中超導帶材與液氮或液氦只能依靠單面接觸而導致的傳熱能力差的問題。

本發明雙面浸泡超導螺管線圈，包括線圈骨架和超導帶材，超導帶材呈螺旋狀環繞在線圈骨架上。超導螺管線圈上設有支撐件，支撐件設置在線圈骨架和超導帶材之間，支撐螺旋環繞的超導帶材，超導帶材和線圈骨架之間具有空隙。

支撐件在螺旋狀環繞的超導帶材的相應位置，等間距設置在線圈骨架和超導帶材之間。

支撐件一端具有插入部，線圈骨架上在螺旋環繞超導帶材的相應位置開有與支撐件插入部相配合的孔，支撐件的插入部插入線圈骨架的配合孔中。支撐件的另一端有支撐面，支撐面與所述超導帶材接觸。

支撐件插入部有螺紋，線圈骨架的配合孔為螺紋孔。線圈骨架的配合孔亦可為通孔，支撐件插入部通過用螺母連接在線圈骨架上。

支撐件另一端的支撐面具有超通孔后導帶材接納部，超導帶材位于此接納部中。

或者也可以采用線圈帶有超導帶材固定件的方式，超導帶材固定件固定在支撐件支撐面上，超導帶材固定件有超導帶材接納部，超導帶材位于此接納部中。

或者將超導帶材固定件的兩端固定在支撐件支撐面上，超導帶材固定件的中部與支撐件支撐面之間有間隙，該間隙形成超導帶材接納部。支撐件與帶材固定件為金屬材料制作，帶材固定件兩端與支撐件支撐面構成電連接。

或者將超導帶材固定件中部固定在支撐件支撐面上，超導帶材固定件兩端彎折形成超導帶材接納部。支撐件與帶材固定件為金屬材料制作，帶材固定件中部與支撐件支撐面構成電連接，兩端彎折后與超導帶材外側表面構成電連接。

本發明在超導帶材與線圈骨架之間設置了支撐件，因此在超導帶材與線圈骨架之間形成空隙，使超導帶材的雙面都浸泡在液氮或液氦中，能夠明顯改善超導螺管線圈的傳熱能力，防止超導螺管線圈在失超狀況下由于發熱量過大而引起性能退化或燒毀。

附圖說明

圖1為本發明雙面浸泡超導螺管線圈的透視圖，圖中，1線圈骨架，2超導帶材、3支撐件；

圖2為本發明線圈骨架與支撐件的連接關系示意圖，圖中：5螺母，11配合孔，31插入部，32支撐面；