[發(fā)明專利]一種超導線圈絕緣支架及超導線圈與繞制方法

有效

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• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112133515B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 黃正勇;譚亞雄;李劍;王飛鵬;楊麗君;陳偉根;杜林;王有元;周湶;趙海森;李策
• 申請（專利權）人: 重慶大學;國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F6/04;H01F27/30;H01F41/00;H01F41/04;H01F41/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權代理有限公司 11275
• 代理人: 張雪林

本發(fā)明涉及一種超導線圈絕緣支架及超導線圈與繞制方法，屬于超導線圈技術領域。超導線圈絕緣支架包括芯軸以及布置在芯軸外周面上的至少兩個骨架組；每個骨架組內(nèi)設有布置在同一平面內(nèi)的至少兩個骨架，相鄰的骨架間隔布置，用于繞制超導線圈的超導帶材通過；不同的骨架組所在平面相互交叉，交叉線穿過所述芯軸。進一步，所述芯軸沿軸向設有貫通的內(nèi)腔，且沿徑向設有芯軸通孔；所述骨架的端面上設有骨架通孔。相互交叉設置的骨架使超導線圈的繞組呈交叉狀，增大繞組與液氮的接觸面積，提高散熱性能；芯軸的內(nèi)腔、芯軸通孔、骨架通孔的設計，有助于加快散熱；環(huán)氧樹脂浸漬中，通過氮化硼納米片提高熱量傳播介質(zhì)的導熱性。

技術領域

本發(fā)明屬于超導線圈技術領域，涉及一種超導線圈絕緣支架及超導線圈與繞制方法。

背景技術

樹脂基復合材料在超導線圈中起著連接、緊固、密封、填充、導熱和絕緣的作用，其性能的好壞直接關系到超導線圈或超導磁體的安全和穩(wěn)定運行。為保證超導線圈可靠運行，通常對其進行環(huán)氧樹脂浸漬固化，增強機械強度，提升絕緣性能。在環(huán)氧樹脂浸漬工藝中，會涉及熱處理，超導線圈需要經(jīng)受超過100℃的溫度變化，由于用于繞制超導線圈的超導材料與環(huán)氧樹脂材料之間的熱收縮系數(shù)不匹配，經(jīng)環(huán)氧樹脂浸漬的超導線圈的熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性會下降。此外，當超導線圈工作在液氮溫區(qū)時可能會造成環(huán)氧樹脂的破裂，導致超導線圈損壞。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種一種超導線圈絕緣支架及超導線圈與繞制方法，提高超導線圈的散熱性能，加強超導線圈的熱穩(wěn)定性，保障超導線圈的使用壽命，解決傳統(tǒng)超導線圈受溫度影響而存在的用于浸漬固化的環(huán)氧樹脂容易開裂以致超導線圈損壞的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種超導線圈絕緣支架，包括芯軸以及布置在芯軸外周面上的至少兩個骨架組；每個骨架組內(nèi)設有布置在同一平面內(nèi)的至少兩個骨架，相鄰的骨架間隔布置，用于繞制超導線圈的超導帶材通過；不同的骨架組所在平面相互交叉，交叉線穿過所述芯軸。

進一步，不同的骨架組所在平面相互交叉形成的夾角角度為15°-45°。

進一步，所述芯軸沿軸向設有貫通的內(nèi)腔，且沿徑向設有芯軸通孔；所述骨架的端面上設有骨架通孔。

進一步，所述芯軸和骨架一體成型。

進一步，所述芯軸的兩端分別連接有蓋板，所述蓋板包括外環(huán)和設置在外環(huán)內(nèi)的至少兩個輻條，所述輻條的一端頂在芯軸的外周面上。

一種超導線圈，包括以上任一項所述的超導線圈絕緣支架和由超導帶材纏繞在超導線圈絕緣支架上所形成的交叉狀的繞組。

一種超導線圈繞制方法，包括以下步驟：

制作線圈單元：在各骨架組上分別固定一條超導帶材的端頭，將各骨架組上固定的超導帶材依次圍繞芯軸繞制一圈，得到交叉狀的線圈單元；

制作繞組：循環(huán)重復步驟“制作線圈單元”，得到由各線圈單元形成的交叉狀的繞組；

浸漬固化處理：對交叉狀的繞組進行環(huán)氧樹脂浸漬固化處理，使繞組中的各線圈單元粘結(jié)為一體，得到超導線圈。

進一步，所述步驟“浸漬固化處理”包括將E51環(huán)氧樹脂、甲級四氫苯酐、2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚和氮化硼納米片按質(zhì)量比為100：80：1：423的比例混合，在50℃-70℃下真空攪拌，并在10min內(nèi)加熱至90℃-110℃，然后將混合物均勻澆筑在交叉狀的繞組上，抽真空以消除各線圈單元之間的空隙，再于70℃-90℃下加熱固化。

進一步，還包括步驟“連接蓋板”，在纏繞有浸漬固化后的交叉狀的繞組的芯軸的兩端分別連接上蓋板。

進一步，在所述步驟“制作繞組”中，得到交叉狀的繞組后，采用熱縮套管套住交叉狀的繞組的超導帶材出線頭，并固定在繞組上。