一种超导线圈的制造方法及超导线圈技术

本申请公开了一种超导线圈的制造方法及超导线圈，方法包括：将多层带材沿厚度方向叠层，形成导体；将导体组装在基体内部，形成线缆；对线缆进行绕制，形成超导线圈；对超导线圈进行固化定形。本申请的制造方法原理简单、实用，对减小超导线圈绕制的应力、降低带材损伤风险、提高超导线圈制造成功率以及提高载流性能有良好效果。能有良好效果。能有良好效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超导线圈的制造方法及超导线圈


[0001]本申请涉及超导磁体
，特别涉及一种超导线圈的制造方法及超导线圈。

技术介绍

[0002]随着强磁场科学的不断发展和应用科学的不断创新，越来越多的强磁场设备被设计和制造出来，并应用于各种不同的大科学装备。强磁场设备产生的超强磁场适用于大科学装置中特定用途，典型应用为聚变反应堆中的超导线圈以及性能测试用特殊背景磁场系统等。在此类科学装置用特殊强磁场的需求下，其使用工况也对线圈的物理性能和结构尺寸及精度提出了特殊的要求。
[0003]为了满足工程应用中提出的极大电流、超小电感、良好的机械强度以及超高的励磁速度的要求，需要不断提高通电导体的载流能力，这就要求必须将多股线材进行绞缆，在绞缆过程添加增强介质，在增强介质的附加下，能够极大的增加导体的机械强度和载流能力，从而减少线圈绕制的匝数，进而减小电感，从而绕制成超导磁体。
[0004]在工程化设计中，为了实现多股线材的绞缆，目前多使用带材层叠的方式进行超导线圈的制造。由于带材存在各向异性的特点，因此仅仅允许沿厚度方向进行弯曲，沿带材的厚度方向进行多层叠层后导体的高度尺寸较大，而在线圈定形后的线圈绕制过程中，内侧带材受到压应力，外侧带材受到拉应力，叠层的厚度直接影响拉应力和压应力的大小，在压力应和拉应力的作用下，导体中内侧带材和外侧带材的载流性能存在较大衰减，限制了这种绞缆方式的工程应用。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种超导线圈的制造方法及超导线圈，用以解决现有技术中线圈定形后进行绕制导致因应力存在使导体的载流性能衰减的问题。
[0006]一方面，本申请实施例提供了一种超导线圈的制造方法，包括：将多层带材沿厚度方向叠层，形成导体；将导体组装在基体内部，形成线缆；对线缆进行绕制，形成超导线圈；对超导线圈进行固化定形。
[0007]另一方面，本申请实施例还提供了一种超导线圈，该超导线圈采用上述方法制造。
[0008]本申请中的一种超导线圈的制造方法及超导线圈，具有以下优点：1、在多层带材叠层形成的导体绕制后定形，可以大大降低绕制线圈时采用传统的CORC电缆或CICC电缆由于弯曲作用产生的拉压应力，实现大载流能力的同时降低线材机械应力；2、超导线圈在绕制时带材可以产生滑动，即使导体总厚度较大，也不会积累较大的应力，因此使绕制小尺寸螺线管得以实现。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为本申请实施例提供的超导线圈的截面结构示意图。
[0011]附图标号说明：100
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带材，200
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包绕材料，300
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基体，310
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导流孔。
具体实施方式
[0012]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0013]图1为本申请实施例提供的超导线圈的结构示意图。本申请实施例提供了一种超导线圈的制造方法，该方法包括：S100，将多层带材100沿厚度方向叠层，形成导体。
[0014]示例性地，带材100可以采用YBCO（Yttrium Barium Copper Oxide，氧化钇钡铜）带材，多层带材100的宽度、厚度和长度都可以相同或不同，当带材100的宽度相同时，导体的截面为矩形，当带材100的宽度不同时，则导体的截面为其他形状，例如圆形等，因此可以根据对导体的截面形状要求确定带材100的宽度。
[0015]S110，将导体组装在基体300内部，形成线缆。
[0016]示例性地，基体300为金属材料制成，其截面形状与导体的截面形状相同，且基体300的截面大小大于导体的截面大小。基体300在其内部设置有用于容纳导体的空腔，该空腔的形状和大小均与导体的形状和大小匹配。因此当导体被组装在空腔内部后，导体和基体300能够紧密接触。
[0017]在本申请的实施例中，基体300的侧面上设置有组装槽，该组装槽与空腔连通，且该组装槽的宽度略小于导体的宽度，在组装时首先将组装槽撑开至与导体相同的宽度，然后将导体从组装槽压入空腔中，最后挤压基体300使组装槽恢复正常大小，由于正常大小下的组装槽宽度小于导体的宽度，因此导体能够被紧密的限制在空腔中，不会滑出至空腔外部。
[0018]进一步地，在将多层带材100叠层形成导体后，还在导体外部包覆包绕材料200，该包绕材料200为玻璃丝布、涤纶布或其他浸润性强的材料。该包绕材料200位于导体和基体300之间，可以对导体形成有效的保护，避免后续处理工序中造成导体的异常磨损甚至损坏。
[0019]更近一步地，在对多层带材100叠层时，还可以在相邻的两层带材100之间填充包绕材料200。通过在相邻的带材100之间填充包绕材料200，可以进一步对导体进行保护，避免相邻的带材100之间因摩擦造成损坏或性能下降。
[0020]而且，在将导体组装在基体300内部后，还对导体压紧。通过压紧处理，可以使相同大小的空腔中尽可能多的组装更多的导体，进而提高导体的填充率。
[0021]S120，对线缆进行绕制，形成超导线圈。
[0022]示例性地，在绕制时，可以将线缆绕制在骨架上，以形成需要的形状。根据实际需要，线缆可以绕制为不同的形状，因而超导线圈也可以为诸如螺线管状、双饼状或马鞍形等不同的形状。
[0023]在绕制过程中，当发生弯曲后，由于导体本身存在一定的厚度，因此外层的带材100长度将大于内层的带材100的长度，此时相邻的带材100之间可以通过滑动的方式产生这种长度差，确保超导线圈的绕制顺利进行。在形成外层和内层的带材100后，由于长度差的存在，相当于每层带材100都被单独绕制，因此产生的应力很小，不会因应力导致超导线圈的载流性能发生较大衰减。
[0024]S130，对超导线圈进行固化定形。
[0025]示例性地，S130具体包括：向基体300内部注入液态的固化介质；对固化介质进行固化处理。
[0026]上述固化介质可以采用石蜡、环氧树脂或焊锡等材料，这些材料调制完成或加热熔化后为液态，因此液态的固化介质可以被注入到基体300内部。
[0027]为了进一步使固化介质能够更加充分的填充在基体300内部，本申请在向基体300内部注入固化介质时，还会对固化介质进行加压处理，在较高的注入压力下，基体300内部的所有空间都将被固化介质填满。
[0028]在固化介质注入完毕后，即可对固化介质进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导线圈的制造方法，其特征在于，包括：将多层带材（100）沿厚度方向叠层，形成导体；将所述导体组装在基体（300）内部，形成线缆；对所述线缆进行绕制，形成超导线圈；对所述超导线圈进行固化定形。2.根据权利要求1所述的一种超导线圈的制造方法，其特征在于，在将多层所述带材（100）叠层形成所述导体后，还在所述导体外部包覆包绕材料（200）。3.根据权利要求2所述的一种超导线圈的制造方法，其特征在于，所述包绕材料（200）为玻璃丝布或涤纶布。4.根据权利要求2所述的一种超导线圈的制造方法，其特征在于，在对多层所述带材（100）叠层时，还在相邻的两层所述带材（100）之间填充所述包绕材料（200）。5.根据权利要求1所述的一种超导线圈的制造方法，其特征在于，在将所述导体组装在基体（300）内部后，还对所述导体压紧。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，李猛，刘伟，马鹏，周涛，葛正福，兰贤辉，陈传，杨战锋，
申请(专利权)人：西安聚能超导磁体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：