一种高温超导线圈的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高温超导磁体线圈，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，各线圈单元单元均依次布置的由低温胶层、聚酰亚胺薄膜层和超导带材层，各超导带材层的超导带材是连续的，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，各聚酰亚胺带层之间的聚酰亚胺带是连续的。本实用新型通过聚酰亚胺薄膜层和低温胶层实现层间绝缘，保证高温超导线圈具有良好的结构稳定性和工作安全性。
【专利说明】一种高温超导线圈
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及高温超导线圈，具体涉及一种高温超导线圈。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种高温超导线圈，目的在于保证高温超导线圈具有良好的结构稳定性和工作安全性。
[0005]本实用新型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组成，各超导带材层的超导带材是连续的，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，各聚酰亚胺带层之间的聚酰亚胺带是连续的。
[0006]本实用新型结构可以采用超导线圈分层绕制，可以保证绝缘与稳定性，通过对带材半叠包处理，保证匝间绝缘；由低温胶、聚酰亚胺薄膜和聚酰亚胺带所形成的结构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。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为骨架固定聚酰亚胺薄膜示意图。
[0008]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。[0009]图3为新层绕制结果示意图(引出为部分剖视图)。
[0010]图4为线圈总体示意图。
【具体实施方式】
[0011]本实用新型中，绕制线圈需要的带材量较少时，采用螺线管线圈方式绕制避免了线圈之间的连接，采用单根带材(也可为双根并绕)直接绕制，使绕制过程更为方便且不会对带材带来损伤。具体绕制时采用分层绕制的方式，所选用的超导带材以聚酰亚胺薄膜半叠包绕，从而保证匝间绝缘；每绕制完成一层线圈时，层间敷设一层聚酰亚胺薄膜，用来保证层间绝缘，同时防止超导层变形、脱落；匝间固定采用低温胶，每绕制一层，均匀地在超导层上涂刷一层低温胶；层间固定采用聚酰亚胺薄膜(带状)，将聚酰亚胺薄膜沿骨架圆周均匀地分布，每绕制一层，拉紧、回铺、固定，最后绑扎固定，以确保超导线圈在不浸溃的情况下，能够较为牢固。
[0012]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0013]本实用新型在实施过程中，考虑到环氧筒I的上端需要留出电流引线的距离，下端需要开孔便于液氮的流通，因而环氧筒I的上下两端均预留出一定的距离。
[0014]本实用新型实例的超导线圈采用的超导带材已通过半叠包方式完成绝缘处理，按照下面的方式进行超导线圈的绕制。
[0015]如图1所示，按照上述要求，取环氧筒I的中间为绕线区域，在绕线区域的边界做好标记后均匀涂上低温胶，然后将聚酰亚胺薄膜2沿绕线区域表面缠绕一层，并在接口处用聚酰亚胺胶带加以连接固定；完成后将8条聚酰亚胺带4沿轴线方向均匀铺在环氧筒I表面，拉紧，两端用聚酰亚胺胶带3固定；
[0016]如图2(a)所示，将超导带材一端用聚酰亚胺胶带固定在环氧筒I上，然后均匀紧密地绕制一层5，在此过程中应保证聚酰亚胺带为拉紧状态；
[0017]如图2(b)所示，在第一层绕制完毕后，将第一匝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，同时在绕制好的单层带材上用低温胶6涂刷均匀，然后将聚酰亚胺薄膜2在绕制完毕的超导带材上均匀缠绕一层，接口处用聚酰亚胺胶带加以固定；
[0018]如图2(c)所示，在完成上述过程后将聚酰亚胺带4折返、回铺，同样沿轴线方向均匀铺在环氧筒表面，拉紧保证不松弛，一端用聚酰亚胺胶带3固定。
[0019]每层的每一根聚酰亚胺带均是连续的，为一种往复折返的形状，类似一种Z字形，回铺一次绕一层超导带材。
[0020]如图3所示，在上一层线圈的基础之上，重复图1、图2(a)、(b)所示的操作，绕制第二层超导线圈5，用低温胶6在带材上涂刷均匀，并用聚酰亚胺薄膜2缠绕一层；
[0021]重复图2(c)所示步骤，将聚酰亚胺带4回铺、拉紧、固定；
[0022]重复以上过程，逐层绕制线圈直至完成整个线圈的绕制；
[0023]如图4所示，完成绕制后，最后一层的最后一匝超导带材出线头7用热缩套管8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9上，并将聚酰亚胺带回铺，粘贴在最外层，在带材表面用聚酰亚胺带缠绕一层，做好固定并刷绝缘漆，形成外层10保护，使得超导线圈能够更好地固定，再将线圈放入烘干箱中，温度低于100°c，烘干24小时。
[0024]本实用新型提供的高温超导线圈可以采用单根(或双根)带材分层绕制而成，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。
[0025]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高温超导线圈，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，各超导带材层的超导带材是连续的，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，各聚酰亚胺带层之间的聚酰亚胺带是连续的。
2.根据权利要求1所述的高温超导线圈，其特征在于，最外层的超导带材层的超导带材出线头套有热缩套管。
3.根据权利要求1所述的高温超导线圈，其特征在于，最外层线圈单元上还设有外保护层，该外保护层由回铺的聚酰亚胺带层、聚酰亚胺薄膜缠绕层以及绝缘漆层构成。
【文档编号】H01B12/14GK203631223SQ201320848766
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月21日 优先权日:2013年12月21日
【发明者】宋萌, 王作帅, 任丽, 曹昆南, 胡南南, 沈石峰, 董洪达, 赵翔 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 华中科技大学