[发明专利]一种超导线圈绝缘支架及超导线圈与绕制方法

说明书

本发明涉及一种超导线圈绝缘支架及超导线圈与绕制方法，属于超导线圈技术领域。超导线圈绝缘支架包括芯轴以及布置在芯轴外周面上的至少两个骨架组；每个骨架组内设有布置在同一平面内的至少两个骨架，相邻的骨架间隔布置，用于绕制超导线圈的超导带材通过；不同的骨架组所在平面相互交叉，交叉线穿过所述芯轴。进一步，所述芯轴沿轴向设有贯通的内腔，且沿径向设有芯轴通孔；所述骨架的端面上设有骨架通孔。相互交叉设置的骨架使超导线圈的绕组呈交叉状，增大绕组与液氮的接触面积，提高散热性能；芯轴的内腔、芯轴通孔、骨架通孔的设计，有助于加快散热；环氧树脂浸渍中，通过氮化硼纳米片提高热量传播介质的导热性。

技术领域

本发明属于超导线圈技术领域，涉及一种超导线圈绝缘支架及超导线圈与绕制方法。

背景技术

树脂基复合材料在超导线圈中起着连接、紧固、密封、填充、导热和绝缘的作用，其性能的好坏直接关系到超导线圈或超导磁体的安全和稳定运行。为保证超导线圈可靠运行，通常对其进行环氧树脂浸渍固化，增强机械强度，提升绝缘性能。在环氧树脂浸渍工艺中，会涉及热处理，超导线圈需要经受超过100℃的温度变化，由于用于绕制超导线圈的超导材料与环氧树脂材料之间的热收缩系数不匹配，经环氧树脂浸渍的超导线圈的热稳定性和电稳定性会下降。此外，当超导线圈工作在液氮温区时可能会造成环氧树脂的破裂，导致超导线圈损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一种超导线圈绝缘支架及超导线圈与绕制方法，提高超导线圈的散热性能，加强超导线圈的热稳定性，保障超导线圈的使用寿命，解决传统超导线圈受温度影响而存在的用于浸渍固化的环氧树脂容易开裂以致超导线圈损坏的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超导线圈绝缘支架，包括芯轴以及布置在芯轴外周面上的至少两个骨架组；每个骨架组内设有布置在同一平面内的至少两个骨架，相邻的骨架间隔布置，用于绕制超导线圈的超导带材通过；不同的骨架组所在平面相互交叉，交叉线穿过所述芯轴。

进一步，不同的骨架组所在平面相互交叉形成的夹角角度为15°-45°。

进一步，所述芯轴沿轴向设有贯通的内腔，且沿径向设有芯轴通孔；所述骨架的端面上设有骨架通孔。

进一步，所述芯轴和骨架一体成型。

进一步，所述芯轴的两端分别连接有盖板，所述盖板包括外环和设置在外环内的至少两个辐条，所述辐条的一端顶在芯轴的外周面上。

一种超导线圈，包括以上任一项所述的超导线圈绝缘支架和由超导带材缠绕在超导线圈绝缘支架上所形成的交叉状的绕组。

一种超导线圈绕制方法，包括以下步骤：

制作线圈单元：在各骨架组上分别固定一条超导带材的端头，将各骨架组上固定的超导带材依次围绕芯轴绕制一圈，得到交叉状的线圈单元；

制作绕组：循环重复步骤“制作线圈单元”，得到由各线圈单元形成的交叉状的绕组；

浸渍固化处理：对交叉状的绕组进行环氧树脂浸渍固化处理，使绕组中的各线圈单元粘结为一体，得到超导线圈。

进一步，所述步骤“浸渍固化处理”包括将E51环氧树脂、甲级四氢苯酐、2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚和氮化硼纳米片按质量比为100：80：1：423的比例混合，在50℃-70℃下真空搅拌，并在10min内加热至90℃-110℃，然后将混合物均匀浇筑在交叉状的绕组上，抽真空以消除各线圈单元之间的空隙，再于70℃-90℃下加热固化。

进一步，还包括步骤“连接盖板”，在缠绕有浸渍固化后的交叉状的绕组的芯轴的两端分别连接上盖板。

进一步，在所述步骤“制作绕组”中，得到交叉状的绕组后，采用热缩套管套住交叉状的绕组的超导带材出线头，并固定在绕组上。