[發明專利]一種高溫超導無感線圈匝間隔層

有效

• 申請號: 201810187307.5
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108597722B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王邦柱;戴少濤;馬韜;張騰;胡磊
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F6/04;H01F6/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開一種高溫超導無感線圈匝間隔層，所述間隔層為雙繞無感餅式線圈匝間隔層；所述雙繞無感餅式線圈匝間隔層為帶狀的類波浪形周期結構，所述周期結構的基本形狀為帶有圓角的梯形；所述梯形的頂邊在正反表面上設置有凹槽，所述凹槽的延伸方向與所述間隔層的帶狀延伸方向相同。本發明匝間隔層的凹槽可以使超導帶充分冷卻，并且在限流過程中使接觸面部分的超導帶也獲得良好的液氮冷卻條件，避免了局部過熱導致的超導帶損毀等惡性后果。本發明結構簡單，制作工藝不復雜，生產效率高，滿足大批量生產的需求。

技術領域

本發明涉及故障電流限制裝備領域，具體涉及一種高溫超導無感線圈匝間隔層。

背景技術

電阻型高溫超導限流器是一種利用高溫超導體的超導態—正常態快速轉變特性工作的新型故障電流限制裝備，具有響應速度快，正常運行損耗小，集檢測、觸發、限流和自動恢復功能于一體等特點，是電力系統理想的限流技術與裝置發展方案，具有廣闊的前景和巨大的市場需求潛力。

電阻型高溫超導限流器的核心技術是利用已經商業化生產的第二代高溫超導帶繞制的超導電阻限流單元。目前通用技術是利用單根或多根超導帶制作成無感餅式線圈，然后通過多個無感餅式線圈串并聯組合而成超導電阻限流單元。

上述雙繞無感餅式線圈的關鍵技術之一是匝間隔層。匝間隔層起到高電壓絕緣與良好的冷卻通道的雙重作用。匝間間隔層的結構，目前的通用技術是采用絕緣材料制作的波紋形窄帶，波紋帶寬度比高溫超導帶稍寬。這種技術在一定程度上克服了線圈的繞制、冷熱循環與過電流沖擊過程對極易損壞脆性陶瓷高溫超導帶不利作用，起到較好的冷卻與高電壓絕緣效果(專利：US 2011/0116198A1；CN 102592774B；CN 103117145A)。

然而，由于上述匝間隔層與超導帶是面接觸，無感線圈繞制過程的應力更進一步造成了間隔層與超導帶的壓緊。考慮到匝間隔層的固體傳熱效果遠不如浸泡液氮的傳熱效果，這種壓緊的接觸面會使得在故障限流時接觸面處的超導帶產生局部過熱和局部應力過大，可能產生局部不可恢復的破壞，導致限流單元功能性損壞。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供高溫超導無感線圈匝間隔層，以有效克服以上現有技術存在的問題與缺陷，本發明的高溫超導無感線圈匝間隔層在液氮浸泡運行條件下具有良好的冷卻和高電壓絕緣效果，并且能在超導體限流過程中提供有效的熱交換途徑。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高溫超導無感線圈匝間隔層，所述間隔層為雙繞無感餅式線圈匝間隔層；所述雙繞無感餅式線圈匝間隔層為帶狀的類波浪形周期結構，所述周期結構的基本形狀為帶有圓角的梯形；其特征在于，所述梯形的頂邊在正反表面上設置有凹槽，所述凹槽的延伸方向與所述間隔層的帶狀延伸方向相同。

優選地，所述凹槽在其延伸方向貫穿所述梯形頂邊。

優選地，所述凹槽在梯形頂邊的兩側呈現對稱性。

優選地，兩側的凹槽關于梯形頂邊的垂直于其長度方向的截面長邊的中線左右對稱或者以所述截面的中心點為中心的中心對稱。

優選地，所述間隔層置于雙帶并繞無感餅式線圈的匝間，即并繞雙帶間以及相鄰帶間的間隔內。

優選地，所述匝間隔層的材料采用聚四氟乙烯通過模具連續熱壓制造。

更優選地，所述凹槽在成型時直接由模具壓出。

優選地，所述匝間隔層的寬度k與高溫超導帶的寬度A滿足以下關系：A≤k≤A+1mm。

優選地，所述梯形的側壁傾角θ滿足：95°≤θ≤100°；所述梯形的頂邊長度w滿足：w＝5mm±2mm；所述梯形的高度h根據匝間絕緣水平確定。

優選地，所述匝間隔層的基帶厚度h滿足：h＝1mm±0.2mm。