专利名称：双面浸泡超导螺管线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超导电力装置，特别是涉及一种双面浸泡超导螺管线圈。
背景技术：
超导电力装置是电力科学技术领域内重要发展方向之一。大部分超导电力装置，例如 超导磁体、超导限流器、超导电机和超导变压器等的核心都是一个或多个超导线圈，这些 超导线圈可以通过浸泡在液氮或液氦中获得冷却，维持其超导状态。超导线圈可以由超导 线材或超导带材绕制而成，其形状可以绕制成为饼状线圈或螺管线圈，饼状线圈容易制作 输入输出抽头，也容易通过浸渍环氧的方式固定；螺管线圈结构简单，而且相对于饼状线 圈，与其周围液氮接触面积大，稳定性好。
超导线圈由于其超导无阻特性，在工作状态时，可以无损耗通过高达数^"安培的电流， 所以超导线圈也常常应用于大电流电力应用中，在大电力应用中，超导带材会经受很大的 电磁力，在这种电磁力的作用下，即使超导带材发生微小的位置移动，也可能会产生足以 使得超导带材失去超导状态的能量，由此超导线圈通常都需要固定起来，即通过环氧浸渍， 或通过石蜡固化，或在线圈骨架上制作容纳超导带材的槽，避免超导带材沿线圈轴线方向 移动。
超导线圈失去超导状态，简称失超时，超导线圈失去无阻特性，出现电阻，就会由于 焦耳效应产生大量的热量，造成线圈的局部或整体温度急速上升，严重情况下，会导致超 导线圈的性能退化或烧毁，造成巨大的经济损失，为了避免这种严重情况，需要在超导线 圈失超发热时，尽可能地将其热量带走，或尽可能让超导线圈快速整体失超，让热量尽可 能均匀分布在超导线圈内。
带走液氮或液氦浸泡冷却的超导线圈热量的主要方式是利用液氮或液氦的挥发带走热 量，液氮或液氦的冷却能力，是与超导带材的接触面积成正比的，即与超导带材接触面积
越大，则冷却能力也就越强，当超导线圈失超时，也能够能带走越多的热量:所述冷却能
力也称为超导线圈的传热能力，是关系到超导线圈的稳定性的重要指标之一。
为了固定超导带材，在超导螺管线圈的线圈骨架上会制作容纳超导带材的槽，超导带 材位于此槽中时， 一侧带面与线圈骨架紧密接触，另一侧带面暴露出来与液氮或液氦接触。 为了避免短路，线圈骨架一般采用环氧树脂或其他绝缘材料制成，这些材料传热系数小，
由此会造成超导带材的一侧带面会处于近似绝热环境中，仅仅依靠与液氮或液氦接触的表
面传热，这样会造成超导螺管传热能力的下降。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双面浸泡的超导螺管线圈，解决现有技术中超导带材 与液氮或液氦只能依靠单面接触而导致的传热能力差的问题。
本发明双面浸泡超导螺管线圈，包括线圈骨架和超导带材，超导带材呈螺旋状环绕在 线圈骨架上。超导螺管线圈上设有支撑件，支撑件设置在线圈骨架和超导带材之间，支撑 螺旋环绕的超导带材，超导带材和线圈骨架之间具有空隙。
支撑件在螺旋状环绕的超导带材的相应位置，等间距设置在线圈骨架和超导带材之间。
支撑件一端具有插入部，线圈骨架上在螺旋环绕超导带材的相应位置开有与支撑件插 入部相配合的孔，支撑件的插入部插入线圈骨架的配合孔中。支撑件的另一端有支撑面， 支撑面与所述超导带材接触。
支撑件插入部有螺纹，线圈骨架的配合孔为螺纹孔。线圈骨架的配合孔亦可为通孔， 支撑件插入部通过甩螺母连接在线圈骨架上。
支撑件另一端的支撑面具有超通孔后导带材接纳部，超导带材位于此接纳部中。
或者也可以采用线圈带有超导带材固定件的方式，超导带材固定件固定在支撑件支撑 面上，超导带材瞎定件有超导带材接纳部，超导带材位于此接纳部中。
或者将超导带材固定件的两端固定在支撑件支撑面上，超导带材固定件的中部与支撑 件支撑面之间有间隙，该间隙形成超导带材接纳部。支撑件与带材固定件为金属材料制作， 带材固定件两端与支撑件支撑面构成电连接。
或者将超导带材固定件中部固定在支撑件支撑面上，超导带材固定件两端弯折形成超 导带材接纳部。支撑件与带材固定件为金属材料制作，带材固定件中部与支撑件支撑面构 成电连接，两端弯折后与超导带材外侧表面构成电连接。
本发明在超导带材与线圈骨架之间设置了支撑件，因此在超导带材与线圈骨架之间形 成空隙，使超导带材的双面都浸泡在液氮或液氦中，能够明显改善超导螺管线圈的传热能 力，防止超导螺管线圈在失超状况下由于发热量过大而引起性能退化或烧毁。
图1为本发明双面浸泡超导螺管线圈的透视图，图中，l线圈骨架，2超导带材、3支 撑件；
图2为本发明线圈骨架与支撑件的连接关系示意图，图中5螺母，ll配合孔，31插 入部，32支撑面;，
图3为本发明实施例之一中支撑件与超导带材连接关系示意图4为本发明实施例之二中支撑件与超导带材连接关系示意图，图中41第一种超导 带材固定件；
图5为本发明实施例之三中支撑件与超导带材连接关系示意图，图中42第二种超导
带材固定件。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括线圈骨架1和超导带材2，超导带材2呈螺旋状环绕在线圈骨 架1上。超导螺管线圈上设有支撑件3，支撑件3布置在线圈骨架1和超导带材2之间，支 撑所述螺旋环绕超导带材2，超导带材1和线圈骨架2之间具有空隙。
支撑件3可以等间距均布在线圈骨架1和超导带材2之间，也可以不严格按照等间距 布置。
如图2所示，支撑件3—端具有插入部31,线圈骨架1上在螺旋状环绕的超导带材的 相应位置有与支撑件3插入部31相配合的配合孔11，插入部31插入线圈骨架1的配合孔 11中。支撑件3的另一端有支撑面32，支撑面32与超导带材2接触。支撑面32的形状可 以是方形、圆形或其他形状，能够起到支撑超导带材2的作用即可。
支撑件3和线圈骨架1的配合方式可以有多种，例如支撑件插入部31有螺纹，相应地， 线圈骨架的配合孔11为螺纹孔；或线圈骨架的配合孔为通孔，支撑件插入部31通过通孔 后用螺母5连接在线圈骨架1上。
支撑件3支撑固定超导带材2的方式也可以有多种。如图3所示，支撑件3的支撑面 32开有凹形的超导带材接纳部，超导带材2位于此接纳部中，这样可以避免超导带材2沿 线圈骨架I轴线方向移动，超导带材2的张紧力可以避免其沿线圈骨架1径向方向移动。
图4所示为另一种支撑件3固定超导带材2的方式，支撑件3上装有第一种超导带材 固定件41，第一种超导带材固定件41的两端固定在支撑件3的支撑面32上，如可焊接在 支撑面32上。第一种超导带材固定件41的中部与支撑件3的支撑面32之间有间隙，该间 隙形成超导带材接纳部，超导带材2位于此接纳部中。
支撑件3与超导带材固定件41为金属材料制作，第一种超导带林掛定件41的两端与 支撑件支撑面32构成电连接，这种情况下，超导带材2的两个带面、接触件3和第一种超 导带材固定件41之间相互电连接，由此形成失超后电流的束集效应，加速超导带材的失超 传播过程，促进超导带材整体失超，使超导带材失超时产生的热量尽可能均匀分布在超导 线圈内，增加超导螺管线圈的稳定性。另一种超导带材固定件的形式如图5所示，第二种超导带材固定件42中部固定在支撑 件支撑面32上，两端折弯形成超导带材接纳部。
第二种超导带材固定件42两端折弯后与超导带材外侧表面构成电连接。支撑件3与第 二种超导带材固定件42为金属材料制作，第二种超导带材固定件42的两端与支撑件支撑 面32构成电连接，这种情况下，超导带材2的两个带面、支撑件3和第二种超导带材固定 件42之间相互电连接，由此形成失超后电流的束集效应，加速超导带材的失超传播过程， 促进超导带材整体失超，使超导带材失超时产生的热量尽可能均匀分布在超导线圈内，增 加超导螺管线圈的稳定性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。本领域 内技术人员应该能够联想到，采用不同方式将支撑件固定在线圈骨架上，支撑件通过不同 方式固定超导带材，支撑件的支撑面具有不同形状，以及其它根据本发明的技术方案及其 构思进行相应的等同改变或替换都应该属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种双面浸泡超导螺管线圈，包括线圈骨架(1)和超导带材(2)，超导带材(2)呈螺旋状环绕在线圈骨架(1)上，其特征在于超导螺管线圈上设有支撑件(3)，支撑螺旋环绕的超导带材(2)的支撑件(3)设置在线圈骨架(1)和超导带材(2)之间，超导带材(2)和线圈骨架(1)之间留有空隙。
2、 根据权利要求1所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于，所述支撑件(3) — 端具有插入部(31)，线圈骨架(1)上在螺旋状环绕的超导带材(2)的相应位置开有与支 撑件(3)的插入部(31)相配合的配合孔(11),插入部(31)插入线圈骨架(1)的配合 孔(11)中；支撑件(3)的另一端有支撑面(32)，支撑面(32)与超导带材(2)接触。
3、 根据权利要求2所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于，所述支撑件插入部(31) 有螺纹，相应地，线圈骨架(1)的配合孔(11)为螺纹孔。
4、 根据权利要求2所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于，所述支撑件插入部(31) 有螺纹，相应地，线圈骨架(1)的配合孔为通孔，支撑件插入部(31)通过通孔后通过螺 母连接在线圈骨架(1)上。
5、 根据权利要求1或2所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于所述的支撑件(3) 的支撑面(32)开有凹形的超导带材接纳部，超导带材(2)置于超导带材接纳部中。
6、 根据权利要求1或2所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于在所述的支撑件(3) 的支撑面(32)上安装第一超导带材固定件(41)，第一超导带材固定件(41)的两端固定 在支撑面(32)上，第一超导带材固定件(41)的中部与支撑面(32)之间有间隙，该间 隙形成超导带材接纳部。
7、 根据权利要求6所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于所述支撑件(3)与第 一超导带材固定件(41)为金属材料制成，当第一超导带材固定件(41)的两端固定在支 撑件(3)的支撑面32)上时，第一超导带材固定件(41)两端与支撑件(3)支撑面(32) 构成电连接。
8、根据权利要求1或2所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于在所述的支撑件(3) 的支撑面(32)上安装第二超导带材固定件(42)，第二超导带林固定件442)的中部固定 在支撑件(3)的支撑面(32)上，第二超导带材固定件(42)的两端折弯形成超导带材接 纳部，超导带材(2)置于超导带材接纳部中。
9、根据权利要求8所述的双面浸泡超导螺管线圈，其特征在于所述支撑件(3)与第 二超导带材固定件(42)为金属材料制成，当第二超导带材固定件(42)的中部固定在支撑件(3)的支撑面(32)上时，第二超导带材固定件(42)的中部与支撑件(3)的支撑 面(32)构成电连接，第二超导带材固定件(42)两端折弯后与超导带材(2)的外侧表面 构成电连接。
全文摘要
一种双面浸泡超导螺管线圈，包括线圈骨架(1)和超导带材(2)，超导带材(2)呈螺旋状环绕在线圈骨架(1)上。超导螺管线圈还设有支撑件(3)，支撑件(3)设置在线圈骨架(1)和超导带材(2)之间，支撑超导带材(2)，超导带材(2)和线圈骨架(1)之间具有空隙。本发明在超导带材(2)与线圈骨架(1)之间形成空隙，使超导带材(2)的双面都浸泡在液氮或液氦中，明显改善了超导线圈的传热能力，防止超导线圈在失超状况下由于发热量过大而引起性能退化或烧毁。
文档编号H01F6/06GK101183592SQ20071017588
公开日2008年5月21日 申请日期2007年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者周义刚, 王银顺, 肖立业 申请人:中国科学院电工研究所