[發明專利]一種高溫超導線圈及其繞制工藝

有效

• 申請號: 201310712048.0
• 申請日: 2013-12-21
• 公開（公告）號: CN103714936A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王作帥;任麗;沈石峰;董洪達;趙翔;唐躍進;曹昆南;宋萌;胡南南
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01B12/00;H01B12/14;H01F41/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及高溫超導線圈，具體涉及一種高溫超導線圈及其繞制工藝。

背景技術

隨著我國經濟飛速發展，許多城市用電量逐年上升，城市中心區域的電力負荷激增，輸配電容量大幅增加，減少電網損耗和提高電網運行穩定性等問題也隨之提出。目前電網系統在輸配電環節損耗很大，因此各國都在尋找減少電網損耗方案，其中超導材料是減少電網損耗的最重要方案之一，超導材料具有低損耗、高效率、傳輸電流密度高等優點，對于未來電力行業的發展具有重要意義。近年來，隨著高溫超導材料技術的發展，高溫超導材料的電磁特性和機械特性得到了很大的提高，使高溫超導材料能實現大規模的商業化生產。超導帶材的商業化生產促進了超導裝置的在全世界的廣泛研究和應用。超導線圈是超導裝置的核心，因此超導線圈的繞制工藝幾乎決定了超導裝置的性能的好壞。一個不合格的超導線圈的繞制工藝會導致超導線圈裝置的性能大大降低，嚴重情況下，甚至會導致超導線圈的燒毀。

在高溫超導線圈繞制的過程中，線圈的繞制形式、骨架的選擇、預應力的大小、匝間和層間絕緣的處理以及線圈的固定等繞制工藝都會影響超導線圈的性能，因而需要確定合適的繞制工藝，以保證超導線圈的電磁特性能夠滿足設計要求，同時保證超導磁體長期工作的安全穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫超導線圈及其繞制工藝，目的在于保證所繞制的高溫超導線圈具有良好的結構穩定性和工作安全性。

本發明提供的一種高溫超導線圈，其特征在于，它包括環氧筒和多層線圈單元，所述環氧筒為空心圓筒狀，各層線圈單元層疊套在該環氧筒的中間區域，各線圈單元單元均由依次布置的低溫膠層、聚酰亞胺薄膜層和超導帶材層構成，各超導帶材層是由同一根或同幾根超導帶材繞制而成，所述聚酰亞胺薄膜層由聚酰亞胺薄膜纏繞層和聚酰亞胺帶層構成，該聚酰亞胺帶層由在聚酰亞胺薄膜纏繞層上沿軸線方向等距離布置的幾條聚酰亞胺帶組成。

本發明提供的所述高溫超導線圈的繞制工藝，其特征在于，該工藝包括下述過程：

第1步取環氧筒的中間為繞線區域，在繞線區域涂敷一層低溫膠層；

第2步將聚酰亞胺薄膜在低溫膠層上纏繞一層，并在接口處用聚酰亞胺膠帶加以連接固定；完成后將聚酰亞胺帶沿軸線方向均勻鋪在環氧筒表面，拉緊，兩端用聚酰亞胺膠帶固定，構成聚酰亞胺薄膜層；

所述聚酰亞胺帶每層繞制完成后將聚酰亞胺帶折返，在下一層中再回鋪；

第3步將超導帶材一端用聚酰亞胺膠帶固定在環氧筒上，然后均勻緊密地繞制一層超導線圈層，在此過程中保證聚酰亞胺帶為拉緊狀態，即制作完成一層線圈單元；

第4步在第一層繞制完畢后，將超導帶材用聚酰亞胺膠帶粘貼在骨架上，以避免超導層發生變形，并為出線頭及電流引線的制作做好準備，制作完成第一個線圈單元；

第5步在最新制作完成的線圈單元上，重復上述第1步至第3步，直至完成整個線圈的繞制；

第6步在最后一層的最后一匝超導帶材出線頭用熱縮套管套住，以便保護線圈的出線頭，然后將出線端固定在墊高的硬紙條上，并將聚酰亞胺帶回鋪，粘貼在最外層，制作完成最后一個線圈單元，此外，在帶材表面用聚酰亞胺帶纏繞一層，做好固定并刷絕緣漆，形成外保護層；

第7步放入烘干箱中，溫度低于100℃，烘干。

本發明采用單根(或雙根)帶材分層繞制，所有超導層均由同一根帶材繞制而成，因此層間無接頭，避免了內部接頭故障的問題，只保留最內一層第一匝線頭和最外一層最后一匝線頭作為進出電流引線接頭。

本發明結構可以采用層繞法，將超導線圈分層繞制，每一層的繞制過程都保證了絕緣與穩定性，通過對帶材半疊包處理，保證匝間絕緣；通過涂刷低溫膠、包裹聚酰亞胺薄膜、將聚酰亞胺帶折返回鋪拉緊，在固定線圈的同時保證層間絕緣，簡化了固定以及施加絕緣的工藝復雜性。

附圖說明

圖1為骨架固定聚酰亞胺薄膜示意圖。

圖2單層線圈繞制過程圖，其中(a)為繞制一層結果示意圖，(b)為層間絕緣示意圖(引出為部分剖視圖)，(c)為窄帶回鋪示意圖。

圖3為新層繞制結果示意圖(引出為部分剖視圖)。

圖4為線圈總體示意圖。

具體實施方式