[发明专利]一种复合超导体线圈

说明书

一种复合超导体线圈，该线圈采用ROEBEL复合超导体绕制而成，该复合超导体由多根高温超导带材编制而成，具有空间交叉换位结构特征。该线圈包括具有双饼线圈结构的复合超导体线圈绕组2、所述复合超导体线圈绕组2的环形线圈骨架4、位于两所述环形线圈骨架4间同轴心设置的环形线圈隔板1、分别位于所述复合超导体线圈绕组2的上下表面的环形线圈盖板3、与所述复合超导体线圈绕组2导线的自由端相连的电流引线结构5和设于复合超导体线圈绕组径向外侧的固定加强结构6。本发明提供的复合超导体线圈的电流引线结构减小了接头电阻，提高了接头的可靠性。本发明提供的复合超导体线圈的固定加强结构增强了线圈强度，增加了线圈间的热接触，避免了复合超导体无法用环氧树脂固化所造成的线圈松散以及线圈强度低的劣势。

技术领域

本发明涉及一种超导电工装置技术，特别涉及一种复合超导体线圈构造方法。

背景技术

随着电力技术的不断发展，智能电网对储能技术的需求日益迫切。高温超导磁储能技术具有动态响应快，功率密度高的特点，是一种很有竞争力的智能储能技术。在电流处于动态变化时，高温超导磁储能系统中的超导材料会产生交流损耗，产生热量，导致超导材料出现温升影响超导材料乃至超导磁储能系统的稳定性，进而需要制冷系统，增加设计，给保护和并网控制增加了难度。因此，减小交流损耗是超导磁储能技术中需要解决的关键问题。

为了减小电磁线中电流分布不均带来的高损耗，采用勒贝尔线缆(Roebel Cable)结构，该结构的导线通过股线间的不断换位，使不同股线处于相同的磁场环境下，从而实现电磁线中电流的均匀分布。近年来，该种结构可用于高温超导导线的制备，形成一种称为复合超导体的新型超导线结构。有研究发现，在同样的匝数情况下，复合超导体的交流损耗低于超导线叠的交流损耗。将复合超导体应用于超导磁储能系统可以有效地提高其热稳定性，并且由于复合超导体是多股并联结构，在同样的储能值下电感值越小，储能系统的动态响应速度提高的越快。复合超导体在储能系统得到了广泛的应用。

但是，现有的复合超导体线圈的绕制存在弊端。由于复合超导体的特殊结构，其接头部分无法采用普通超导线圈接头的简单结构，需要采用较为特殊的接头结构和焊接工艺。而且复合超导体所采用的超导材料是ReBCO涂层导体，无法采用环氧树脂浸渍，在通电运行过程中超导线圈要承受很大的洛仑兹电磁力，由于线圈自身过大的应力而导致性能衰减。并在传导冷却条件下，未固化的超导线圈导热条件较差，超导线圈产生的交流损耗热量无法及时带走，造成热量聚集，温度上升，影响超导线圈的热稳定性。

因此需提供一种接头改进的和加强固化结构的超导线圈。

发明内容

为满足现有技术的缺陷，提供一种具有新型接头和固化结构的复合超导线圈，从而解决现有技术的复合超导体线圈的绕制问题和固化加强问题，避免了复合超导体无法用环氧树脂固化而造成线圈松散以及线圈强度较低的劣势，提高线圈的稳定性和可靠性。

本发明通过以下技术方案实现。

一种复合超导体线圈，该线圈采用ROEBEL复合超导体绕制而成，该复合超导体由多根高温超导带材编制而成，具有空间交叉换位结构特征；该线圈包括具有双饼线圈结构的复合超导体线圈绕组(2)、所述复合超导体线圈绕组(2)的环形线圈骨架(4)、位于两所述环形线圈骨架(4)间同轴心设置的环形线圈隔板(1)、分别位于所述复合超导体线圈绕组(2)的上下表面的环形线圈盖板(3)、与所述复合超导体线圈绕组(2)导线的自由端相连的电流引线结构(5)和设于复合超导体线圈绕组径向外侧的固定加强结构(6)。

优选的，所述电流引线结构(5)包括径向从内层至外层依次设置的支撑复合超导体引出端(8)的接头支撑架7、与复合超导体线圈2自由端相连的复合超导体引出端(8)、连接复合超导体外表面不连续界面和外部电流引线端子(10)的均流保护铜板(9)和外部引线端子(10)。