一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈及绕制方法技术

本发明专利技术属于核聚变装置磁体技术，一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈及绕制方法，线圈由中空矩形铜导体盘绕的各层线圈导体组成，相邻层首端和尾端焊接在一起，奇数层线圈导体和偶数层线圈导体的绕制方向均由内至外，且绕制方向相反；每一层线圈导体中，中空矩形铜导体实际绕制匝数均不满匝形成不满匝形成的空隙。绕制时，各层爬线均布于圆周方向，从上至下位置依次为360/n度，2倍的(360/n)度

【技术实现步骤摘要】
一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈及绕制方法


[0001]本专利技术属于核聚变装置磁体技术，具体涉及一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈及绕制方法。

技术介绍

[0002]在核聚变装置中工作的极向场线圈，其电流大至几十上百kA，直径可达数米至数十米，在提供足够的磁场强度的同时，又需减少不必要的杂散磁场，因此其绕制方式和尺寸控制非常重要。
[0003]现有的极向场线圈一种是环向分段结构，采用活接头进行连接，存在接触电阻大、载流低的缺点。一种是极向场线圈单匝铜导体截面小、载流低；整个线圈匝数多，电感大，电流爬升慢。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种中空矩形铜导体绕制的大直径(10至90米)极向场线圈及绕制方法，能提供足够的磁场强度，又能将杂散磁场控制到最小(1
‑
9个高斯)。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其由中空矩形铜导体盘绕而成的各层线圈导体组成，所述的各层线圈导体的设定绕制匝数均为m匝，各层顺次上下叠加，并且各相邻层的中空矩形铜导体首端和尾端焊接在一起，共有n层；n和m均为正整数；所述的相邻的两层线圈导体中，奇数层线圈导体和偶数层线圈导体的绕制方向均由内至外，且绕制方向相反；每一层线圈导体中，中空矩形铜导体实际绕制匝数均不满匝，实际整体线圈匝数小于n*m，不满匝的位置为不满匝形成的空隙。
[0007]各层线圈中相邻两侧线圈的爬线位置均布于圆周方向，从上至下位置依次为360/n度，2倍(360/n)度、3倍(360/n)度，
…
，(n
‑
1)倍(360/n)度，0度。
[0008]当n小于等于6时，实际绕制时整体线圈匝数为n*m
‑
1或者n*m
‑
2。
[0009]若实际绕制整体线圈匝数为n*m
‑
1，每层线圈少绕1/n匝，形成不满匝形成的空隙；若实际绕制线圈匝数为n*m
‑
2，则每层线圈少绕2/n匝，形成不满匝形成的空隙。
[0010]n大于6时，则每层线圈少绕1/(n/2)匝，形成不满匝形成的空隙。
[0011]每相邻上下两层线圈导体的跳线位置设于爬线处或不满匝形成的空隙内。
[0012]所述的不满匝形成的空隙内设有绝缘垫块。
[0013]所述的各层线圈导体外包裹有线圈主绝缘。
[0014]所述的中空矩形铜导体的单边尺寸2
‑
10cm。
[0015]一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈绕制方法，采用中空矩形铜导体由内而外逐层盘式绕法，绕制由上至下的n层线圈导体而制成，各层线圈导体的设定绕制匝数均为m匝，各层顺次上下叠加，并且各相邻层的中空矩形铜导体首端和尾端焊接在一起，共有n层；n和m均为正整数；所述的相邻的两层线圈导体中，奇数层线圈导体和偶数层线圈导
体的绕制方向均由内至外，且绕制方向相反；每一层线圈导体中，中空矩形铜导体实际绕制匝数均不满匝，实际整体线圈匝数小于n*m，不满匝的位置为不满匝形成的空隙；各层线圈中相邻两侧线圈的爬线位置均布于圆周方向，从上至下位置依次为360/n度，2倍(360/n)度、3倍(360/n)度，
…
，(n
‑
1)倍(360/n)度，0度；当n小于等于6时，实际绕制时整体线圈匝数为n*m
‑
1或者n*m
‑
2，其中：若实际绕制整体线圈匝数为n*m
‑
1，每层线圈少绕1/n匝；若实际绕制线圈匝数为n*m
‑
2，则每层线圈少绕2/n匝；n大于6时，则每层线圈少绕1/(n/2)匝。
[0016]在n为4的情况下，第一、二、三、四层线圈导体的爬线位置分别在90
°
、180
°
、270
°
、0
°
，第一层线圈爬线的位置90
°
，第一层线圈起头在内侧，第一层线圈结尾在外侧，第二层线圈爬线的位置180
°
，第二层线圈与第三层线圈之间跳线在外侧同样的角度，第一层线圈与第二层线圈之间跳线在内侧，角度为90
°
。
[0017]线圈正负极引出线位置在0度，第一层线圈导体、第二层线圈导体之间的跳线位置在90
°
，第二层线圈导体、第三层线圈导体之间的跳线在180
°
，第三层线圈导体、第四层线圈导体之间的跳线在270
°
。
[0018]第一层线圈导体3铜导线包上匝间绝缘后由内向外逆时针绕匝；在每一匝结束时向外爬线；第二层线圈导体铜导线包上匝间绝缘后由内向外顺时针绕匝；在每一匝的处向外爬线；第三层线圈导体与第一层线圈导体绕制方法相同，但与前两层线圈叠放时需旋转180
°
，使其起头和爬线处在270
°
左右，结尾处即与第二层线圈导体的层间跳线处在180
°
；第四层线圈导体与第二层线圈导体绕制方法相同，但与前三层线圈叠放时需旋转180
°
，使其起头处与第三层线圈的层间跳线处在270
°
，爬线和结尾处在0
°
，结尾处与第一层线圈导体的结尾处角度相同，分别为整个线圈的正负极，通过正负极引出线与电源连接。
[0019]本专利技术的显著效果如下：线圈的安匝数和线圈主要尺寸，使用大截面的中空矩形铜导体，采用盘式绕法，线圈分为n层线圈，每层线圈m匝，n层线圈上下叠加并将各相邻线盘的首端或尾端焊接在一起，采用盘式绕制，各层线圈少绕1/n或2/n...匝，为层间跳线留出空间，使线圈外形尺寸得到精确控制，而不至于因为跳线突出线圈圆环体外造成线圈外形不规则；所有层间跳线均布于圆周，减少线圈因为跳线产生的杂散磁场；所有层内爬线均布于圆周，减少线圈因为爬线产生的杂散磁场。
附图说明
[0020]图1为一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈的示意图。
[0021]图2为第一层线圈导体示意图；
[0022]图3为第二层线圈导体示意图；
[0023]图4为线圈主绝缘和绝缘垫块示意图；
[0024]图中：1.正极引出线、2.负极引出线、3.第一层线圈导体、4.第二层线圈导体、5.第三层线圈导体、6.第四层线圈导体、7.不满匝形成的空隙、8.内侧跳线(即第一层线圈导体与第二层线圈导体之间的跳线位置)、9.第一层线圈爬线、10.第一层线圈起头、11.第一层线圈结尾、12.绝缘垫块、13.第二层线圈爬线、14.第二层线圈导体与第三层线圈导体之间跳线位置、15.线圈主绝缘、16.绝缘垫块。
具体实施方式
[0025]下面通过附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0026]如图1所示，中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，是由用大截面的中空矩形铜导体采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：其由中空矩形铜导体盘绕而成的各层线圈导体组成，所述的各层线圈导体的设定绕制匝数均为m匝，各层顺次上下叠加，并且各相邻层的中空矩形铜导体首端和尾端焊接在一起，共有n层；n和m均为正整数；所述的相邻的两层线圈导体中，奇数层线圈导体和偶数层线圈导体的绕制方向均由内至外，且绕制方向相反；每一层线圈导体中，中空矩形铜导体实际绕制匝数均不满匝，实际整体线圈匝数小于n*m，不满匝的位置为不满匝形成的空隙(7)。2.如权利要求1所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：各层线圈中相邻两侧线圈的爬线位置均布于圆周方向，从上至下位置依次为360/n度，2倍的(360/n)度、3倍的(360/n)度，
…
，(n
‑
1)倍的(360/n)度，0度。3.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：当n小于等于6时，实际绕制时整体线圈匝数为n*m
‑
1或者n*m
‑
2。4.如权利要求3所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：若实际绕制整体线圈匝数为n*m
‑
1，每层线圈少绕1/n匝，形成不满匝形成的空隙(7)；若实际绕制线圈匝数为n*m
‑
2，则每层线圈少绕2/n匝，形成不满匝形成的空隙(7)。5.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：n大于6时，则每层线圈少绕1/(n/2)匝，形成不满匝形成的空隙(7)。6.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：每相邻上下两层线圈导体的跳线位置设于爬线处或不满匝形成的空隙(7)内。7.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：所述的不满匝形成的空隙(7)内设有绝缘垫块(17)。8.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：所述的各层线圈导体外包裹有线圈主绝缘(15)。9.如权利要求2所述的一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈，其特征在于：所述的中空矩形铜导体的单边尺寸2
‑
10cm。10.一种中空矩形铜导体绕制的大直径极向场线圈绕制方法，其特征在于：采用中空矩形铜导体由内而外逐层盘式绕法，绕制由上至下的n层线圈导体而制成，各层线圈导体的设定绕制匝数均为m匝，各层顺次上下叠加，并且各相邻层的中空矩形铜导体首端和尾端焊接在一起，共有n层；n和m均为正整数；所述的相邻的两层线圈导体中，奇数层线圈导体和偶数层线圈导体的绕制方向均由内至外，且绕制方向相反；每一层线圈导体中，中空矩形铜导体实际绕制匝数均不满匝，实际整体线圈匝数小于n*m，不满匝的位置为不满匝形成的空隙(7)；各层线圈中...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹晖，邱银，刘晓龙，单亚农，李广生，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：