[发明专利]一种高温超导线圈及其绕制工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导线圈，具体涉及一种高温超导线圈及其绕制工艺。

背景技术

随着我国经济飞速发展，许多城市用电量逐年上升，城市中心区域的电力负荷激增，输配电容量大幅增加，减少电网损耗和提高电网运行稳定性等问题也随之提出。目前电网系统在输配电环节损耗很大，因此各国都在寻找减少电网损耗方案，其中超导材料是减少电网损耗的最重要方案之一，超导材料具有低损耗、高效率、传输电流密度高等优点，对于未来电力行业的发展具有重要意义。近年来，随着高温超导材料技术的发展，高温超导材料的电磁特性和机械特性得到了很大的提高，使高温超导材料能实现大规模的商业化生产。超导带材的商业化生产促进了超导装置的在全世界的广泛研究和应用。超导线圈是超导装置的核心，因此超导线圈的绕制工艺几乎决定了超导装置的性能的好坏。一个不合格的超导线圈的绕制工艺会导致超导线圈装置的性能大大降低，严重情况下，甚至会导致超导线圈的烧毁。

在高温超导线圈绕制的过程中，线圈的绕制形式、骨架的选择、预应力的大小、匝间和层间绝缘的处理以及线圈的固定等绕制工艺都会影响超导线圈的性能，因而需要确定合适的绕制工艺，以保证超导线圈的电磁特性能够满足设计要求，同时保证超导磁体长期工作的安全稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温超导线圈及其绕制工艺，目的在于保证所绕制的高温超导线圈具有良好的结构稳定性和工作安全性。

本发明提供的一种高温超导线圈，其特征在于，它包括环氧筒和多层线圈单元，所述环氧筒为空心圆筒状，各层线圈单元层叠套在该环氧筒的中间区域，各线圈单元单元均由依次布置的低温胶层、聚酰亚胺薄膜层和超导带材层构成，各超导带材层是由同一根或同几根超导带材绕制而成，所述聚酰亚胺薄膜层由聚酰亚胺薄膜缠绕层和聚酰亚胺带层构成，该聚酰亚胺带层由在聚酰亚胺薄膜缠绕层上沿轴线方向等距离布置的几条聚酰亚胺带组成。

本发明提供的所述高温超导线圈的绕制工艺，其特征在于，该工艺包括下述过程：

第1步取环氧筒的中间为绕线区域，在绕线区域涂敷一层低温胶层；

第2步将聚酰亚胺薄膜在低温胶层上缠绕一层，并在接口处用聚酰亚胺胶带加以连接固定；完成后将聚酰亚胺带沿轴线方向均匀铺在环氧筒表面，拉紧，两端用聚酰亚胺胶带固定，构成聚酰亚胺薄膜层；

所述聚酰亚胺带每层绕制完成后将聚酰亚胺带折返，在下一层中再回铺；

第3步将超导带材一端用聚酰亚胺胶带固定在环氧筒上，然后均匀紧密地绕制一层超导线圈层，在此过程中保证聚酰亚胺带为拉紧状态，即制作完成一层线圈单元；

第4步在第一层绕制完毕后，将超导带材用聚酰亚胺胶带粘贴在骨架上，以避免超导层发生变形，并为出线头及电流引线的制作做好准备，制作完成第一个线圈单元；

第5步在最新制作完成的线圈单元上，重复上述第1步至第3步，直至完成整个线圈的绕制；

第6步在最后一层的最后一匝超导带材出线头用热缩套管套住，以便保护线圈的出线头，然后将出线端固定在垫高的硬纸条上，并将聚酰亚胺带回铺，粘贴在最外层，制作完成最后一个线圈单元，此外，在带材表面用聚酰亚胺带缠绕一层，做好固定并刷绝缘漆，形成外保护层；

第7步放入烘干箱中，温度低于100℃，烘干。

本发明采用单根(或双根)带材分层绕制，所有超导层均由同一根带材绕制而成，因此层间无接头，避免了内部接头故障的问题，只保留最内一层第一匝线头和最外一层最后一匝线头作为进出电流引线接头。

本发明结构可以采用层绕法，将超导线圈分层绕制，每一层的绕制过程都保证了绝缘与稳定性，通过对带材半叠包处理，保证匝间绝缘；通过涂刷低温胶、包裹聚酰亚胺薄膜、将聚酰亚胺带折返回铺拉紧，在固定线圈的同时保证层间绝缘，简化了固定以及施加绝缘的工艺复杂性。

附图说明

图1为骨架固定聚酰亚胺薄膜示意图。

图2单层线圈绕制过程图，其中(a)为绕制一层结果示意图，(b)为层间绝缘示意图(引出为部分剖视图)，(c)为窄带回铺示意图。

图3为新层绕制结果示意图(引出为部分剖视图)。

图4为线圈总体示意图。

具体实施方式