[发明专利]一种新型高温超导绕组

说明书

技术领域

本申请涉及超导技术应用领域，特别是涉及一种新型高温超导绕组。

背景技术

高温超导体能以较小的截面面积承载较大的电流，采用高温超导体做成的超导电力设备体积小、重量轻、功率大、响应速度快。因此，高温超导体在电力领域具有广阔的应用前景。高温超导绕组是超导变压器、超导电机、超导限流器和超导电抗器等超导电力设备中的关键部件。

现有技术中的高温超导绕组结构通常设计为双饼叠垒结构。其中，超导双饼是绕组的基本结构单元。超导双饼是由包覆绝缘的超导带材绕制在绕组骨架上，形成一个双饼，再在每个双饼外部包绕一层或几层玻璃纤维带，而后浸渍低温绝缘胶固化而成。若干个固化后的双饼线圈按照一定的叠装方式组装为一个桶状的超导线组。

然而，采用若干个双饼子绕组串联而成的超导绕组具有较多的接头，由接头产生的焦耳热加剧了低温系统的负担。并且，双饼叠垒结构的线圈与骨架无法紧密贴合，线圈匝间、层间存在缝隙，可靠性差，势必会影响线圈的绝缘性、导热性及抗疲劳性能。

发明内容

本申请提供了一种新型高温超导绕组，以解决现有技术中采用多个双饼子绕组串联导致的超导结构数量较多、接头电阻产生焦耳热造成制冷功率增加、绕组绝缘性差、导热性能差及抗疲劳性能差的问题。

本申请提出一种新型高温超导绕组的技术方案包括线圈骨架和线圈，所述线圈骨架为环形跑道状；所述线圈骨架包括层叠设置的至少两个子骨架；所述子骨架的端面设有若干开孔，所述开孔内设置有连接杆，所述至少两个子骨架通过所述连接杆连接；所述线圈包括螺旋缠绕的多层高温超导带材层，每层所述高温超导带材层包括并排缠绕的多匝高温超导带材；所述线圈缠绕在所述线圈骨架的外圆周面。

优选地，所述子骨架包括位于所述子骨架两端的两个端部圆弧段，以及连接于所述两个端部圆弧段之间的两个侧部圆弧段，所述端部圆弧段和所述侧部圆弧段向所述子骨架的外侧凸起。

优选地，每层所述高温超导带材层的缠绕方向相同，所述高温超导带材匝与匝之间设置有第一绝缘层，所述多层高温超导带材层的层与层之间设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层采用玻璃丝带密排螺旋缠绕绝缘。

优选地，所述第一绝缘层的下表面与上一匝超导带材接触，所述第一绝缘层的上表面与下一匝超导带材接触，所述上一匝超导带材和所述下一匝超导带材在所述子骨架的层叠方向上相邻。

优选地，所述第一绝缘层的宽度大于或等于所述上一匝超导带材宽度的二倍。

优选地，所述第二绝缘层包括层间绝缘上一圈和层间绝缘下一圈，所述层间绝缘上一圈的上表面与所述层间绝缘下一圈的下表面接触。

优选地，所述子骨架的连接杆采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制成，复合材料中增强纤维的走向是沿所述连接杆中心轴线方向。

优选地，所述线圈骨架中，位于所述线圈骨架两端的第一子骨架和第二子骨架上的开孔为盲孔，其余所述子骨架上的开孔为通孔。

优选地，所述子骨架采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制成。

优选地，所述高温超导带材、第一绝缘层、第二绝缘层和线圈骨架采用耐极低温环氧树脂真空压力浸渍。

由以上技术可知，本申请提供一种新型高温超导绕组，包括线圈骨架和线圈，线圈骨架由若干子骨架通过连接杆相连接堆垛而成，其每个子骨架尺寸相同，均由两端各一个外凸的端部圆弧段和两个侧面各一个外凸的侧部圆弧段光滑连接而成，子骨架呈环形跑道状，保证高温超导带材在线圈骨架外侧表面螺旋缠绕过程中处于拉紧状态，当线圈通电产生电磁力的情况下，高温超导线圈和线圈骨架还保持紧密贴合；在本申请实施例中，螺旋层绕的高温超导线圈的每一匝走向相同，线圈能够产生位型一致的规则磁场；所述高温超导带材匝与匝之间采用第一绝缘层绝缘，高温超导带材层与层之间采用第二绝缘层绝缘，通过耐极低温胶真空压力浸渍工艺固化后的线圈骨架和线圈粘合紧密，并且线圈匝间、层间绝缘材料致密，线圈的绝缘性能、导热性能和抗疲劳性能优良。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种新型高温超导绕组的外观结构示意图；

图2为本申请提供的一种新型高温超导绕组骨架的立体图；

图3为本申请提供的一种新型高温超导绕组子骨架的立体图；

图4为本申请提供的一种新型高温超导绕组子骨架安装过程示意图；