[發明專利]一種用于超導開關的骨架及無感繞制方法

有效

• 申請號: 201110171853.8
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102394269A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 崔春艷;王秋良;李蘭凱;程軍勝;黃禮凱;劉浩揚
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01L39/16
• 分類號: H01L39/16;H01L39/04;H01L39/24;H01F6/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種用于超導開關的骨架及無感繞制方法。

背景技術

超導開關是并聯于超導磁體兩端，實現超導磁體閉環運行的重要部件，具有斷開和導通兩種工作狀態，分別對應于超導開關由超導態轉變為正常態(由無阻狀態轉變為有阻狀態)和由正常態轉變為超導態(由有阻狀態轉變為無阻狀態)。

由于閉環回路中的超導開關僅是利用其阻抗效應，因此超導開關需要制作成無感線圈，以消除其對電路和環境的感抗影響，使其感應系數為零或盡量接近于零。制作超導開關的關鍵技術是性能優良的無感線圈的結構設計和繞制工藝，因此無感線圈的繞制方法就影響和決定了超導開關的性能。

中國專利CN1056245C中公開的無感線圈繞制方法是把用于繞制的一段導線頭尾對折，從折合處同時進行繞制，這種繞制方法對于普通的通電導線是實用的，而對于彈性較大的粗硬超導線，特別是多股超導線制成的絞纜來說，對折處曲率半徑較大，不易固定，線圈匝間不能緊密排列，且超導線在對折過程中會有被折斷的隱患存在。中國專利CN1095591C提出了一種層間換向反轉單繞法進行超導開關的無感繞制，該方法繞制的無感線圈為偶數層，且至少為兩層；對于總層數是否能被4除盡的兩種情況，正向繞制和反向繞制的順序不同，且匝數要根據情況不同而有所變化，因此該方法存在很大的局限性，且繞制過程較復雜。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于粗硬超導線，特別是多股超導纜線的超導開關骨架及無感繞制方法，具體的說是一種以分離式骨架為基礎的雙繞方法。

本發明超導開關的無感繞制是以一種分離骨架的形式實現的，骨架由一端帶有法蘭的圓柱筒和圓形端板兩部分組成，圓柱筒無法蘭的一端刻有S型凹槽，凹槽寬度和深度與導線線徑相同，骨架的圓形端板用壓接螺釘與圓柱筒無法蘭的一端壓緊連接成一體形成超導開關骨架。

本發明中繞制的超導開關既可用于傳導冷卻式超導磁體，也可用于液氦浸泡式超導磁體。一般傳導冷卻式超導開關骨架選用金屬材料，如黃銅、紫銅、不銹鋼等；液氦浸泡式超導開關骨架選用非金屬絕緣材料，如環氧玻璃鋼，聚四氟乙烯、膠木等等。對于金屬骨架，在繞制前需要先對骨架做絕緣處理，如噴涂四氟膜，粘貼聚酰亞胺薄膜等。

本發明從超導線的中點處開始繞制，超導線的中點對折部分嵌入在骨架的S型凹槽內，凹槽有一定的曲率半徑，凹槽兩端的出口是很平滑的圓弧面，繞制時不會對超導線造成損傷，且超導線沒有被折斷的隱患。超導線嵌入S型凹槽后，將圓形端板用壓接螺釘與圓柱筒無法蘭的一端連在一起壓緊固定，超導線的中點經過S型凹槽后，頭尾兩段的繞制方向相同，然后在同樣的繞制張力下同時并列進行雙繞。用此方法繞制的超導開關線圈每層的導線之間排列緊密整齊，且沒有層數的限制，奇數層、偶數層均可。

本發明的超導開關無感繞制方法對于超導線的形狀沒有限制，既可以是圓形截面超導線，也可以是矩形截面超導線。

附圖說明

圖1是超導開關分離式骨架的示意圖，圖中：1圓柱筒，2S型凹槽，3圓形端板；

圖2是根據本發明實施例的超導開關繞制示意圖，圖中：4超導線，5壓接螺釘。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明。

本實施例以圓形截面超導線為例，如圖1所示，本發明的分離式超導開關骨架由一端帶法蘭的圓柱筒1和圓形端板3組成，所述的圓柱筒1無法蘭的一端刻有S型凹槽2，S型凹槽2用來嵌入超導線，使超導線頭尾的繞制方向一致，實現雙繞；所述的圓形端板3是超導開關骨架的另一個法蘭，與圓柱筒1無法蘭的一端連接在一起形成超導開關骨架。

如圖2所示，將超導線4的中點段嵌入S型凹槽2后，用低溫環氧膠填滿S型凹槽2的空隙，以固定超導線4，然后將圓形端板3用壓接螺釘5與骨架的圓柱筒1無法蘭的一端連在一起壓緊固定，超導線5的中點經過S型凹槽2后，頭尾兩段的繞制方向相同，然后在同樣的繞制張力下即可同時并列進行雙繞。用此方法繞制的超導開關線圈每層的導線之間排列緊密整齊，且沒有層數的限制，奇數層偶數層均可。