一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法技术

本发明专利技术公开一种传导冷却变线径的NbTi超导线圈制备方法。线圈被绕制在同一个磁体骨架上，采用奇偶绕制方法来绕制不同线径的漆包线绝缘NbTi超导线，且线圈从内至外线径递减。使用绝缘板及耐低温绝缘布对骨架法兰内壁和骨架筒体进行绝缘处理。为了确保线圈每层的绕制精度，每完成一层后测量外径的误差，并用不同厚度的玻璃丝布调整线圈尺寸。完成绕制后，使用玻璃纤维布保护线圈，然后绕制预应力线圈，铜皮外侧加装不锈钢线/扁铜带/铝合金带以保持贴合度。最后，软连接部件会连接或焊接到铜皮两端，用于导冷。该方法实现精确绕制，防止塌线出现，保证导冷效果，符合高精度分布特性要求，对于研制特殊磁场位型要求的超导磁体有重要意义。要意义。要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法


[0001]本专利技术属于超导线圈制备领域，具体涉及一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法。

技术介绍

[0002]严格加公差的线圈骨架和精确的磁体绕制技术是研制具有特殊磁场位型要求磁体线圈的核心技术，例如已授权专利技术专利“用于回旋管的传导冷却超导磁体系统”中提及的主线圈与补偿线圈，以及已授权专利技术专利“用于高功率微波源聚焦与回旋电子装置的超导磁体系统”中提及的超导磁体等。对于有特殊磁场位型要求的磁体，通常采用主线圈加补偿线圈的方法对磁场位型进行调控，每个线圈使用同一种线规的超导线，一个磁体中包含多个磁体骨架，装配精度要求高、磁体外形尺寸相对较大，结构复杂。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法，将线圈绕制在同一个磁体骨架上，采用奇偶绕制方法对多种不同线径的漆包线绝缘NbTi超导线进行螺旋绕制，线圈由内至外使用的超导线线径依次递减；采用绝缘板与耐低温绝缘布分别对骨架法兰内壁和骨架筒体进行绝缘处理；为确保线圈每层的绕制精度，每绕完一层对线圈的外径进行测量并与理论计算值进行对比，将单层绕制精度控制在
±
0.1％以内，根据每层绕制的外径误差，添加不同厚度的玻璃丝布进行线圈尺寸调整，同时增加真空环氧浸胶时线圈内层对环氧树脂的吸附效应；由于导线直径逐渐减小，不同线径的线圈会出现塌线的现象，为进一步防止此现象的出现，在不同线径的线圈之间采用薄膜材料进行支撑，调整线圈绕制精度；线圈绕制完成后，使用玻璃纤维布对线圈进行保护，随后绕制预应力线圈；在预应力线圈外侧加装铜皮用于低温导冷，为保证铜皮与线圈表面的贴合度，在铜皮外侧绕制高预应力的不锈钢线/扁铜带或铝带；铜皮两端连接或焊接有用于导冷的软连接部件。此方法可实现变线径超导线圈的精密绕制，避免不同线径导线叠加时产生的塌线现象，增强线圈真空环氧浸胶的成功率，保证传导冷却磁体的导冷效果，相较于传统超导线圈的绕制工艺能够满足磁场的高精度分布特性要求，对于研制特殊磁场位型要求的超导磁体，如回旋管超导磁体、微波磁体等具有重要意义。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]步骤1，将磁体骨架设置为不锈钢材料，在磁体骨架的筒体表面平铺一层耐低温绝缘胶布，磁体骨架的上、下法兰内端面设置绝缘板；所述超导线圈包括第一～第四漆包线绝缘NbTi超导线；
[0007]步骤2，绕制超导线圈前，在耐低温绝缘胶布表面铺设一层玻璃丝布；
[0008]步骤3，采用奇偶密绕的方法绕制第一～第四漆包线绝缘NbTi超导线，首先绕制直径最大的第一漆包线绝缘NbTi超导线，由内至外绕制的超导线圈直径依次递减，不同直径
的超导线圈之间铺设一层支撑薄膜，支撑薄膜的表面均匀分布多个圆形孔洞；每绕制完一层超导线圈，检测超导线圈的外径值，并与理论计算值进行对比，采用不同厚度的玻璃丝布垫衬调节超导线圈外径，保证每层超导线圈的外径实际值与理论值误差在
±
0.1％以内；
[0009]步骤4，最外侧的第四漆包线绝缘NbTi超导线绕制完成后，在第四漆包线绝缘NbTi超导线的外侧均匀铺设两层玻璃丝布，起始端与结尾端预留一定间距，然后均匀绕制不锈钢圆线；
[0010]步骤5，对绕制不锈钢圆线后的超导线圈进行真空环氧浸胶，浸胶过程中确保工装与超导线圈表面紧密贴合；
[0011]步骤6，在浸胶完成后的超导线圈表面卷绕厚度为1～2mm的软的无氧铜板，无氧铜板两侧通过紧固螺栓紧固于磁体骨架上，无氧铜板外侧均匀缠绕不锈钢线/扁铜带/铝合金带；
[0012]步骤7，无氧铜板边缘焊接有铜编织带的无氧铜软连接部件，与磁体骨架的上、下导冷法兰紧密连接，形成导冷通路。
[0013]进一步地，所述金属线带为不锈钢线或扁铜带或铝合金带。
[0014]进一步地，所述磁体骨架1采用弱磁不锈钢材料，所述磁体骨架1的筒体外表面与上、下法兰内端面粗糙度为Ra3.2。
[0015]有益效果：
[0016]本专利技术在磁体设计阶段根据特殊的磁场位型要求设计好不同线径NbTi线圈的层数与单层匝数，线圈绕制阶段通过本专利技术中阐述的方法检测并严格控制磁体线圈每层的外径值，能够保证线圈在励磁过程中产生满足设计需求的磁场位型，为绕制特殊场景使用的具有高精度磁场分布需求的超导磁体线圈，如电子回旋管超导磁体、微波磁体等提供关键技术，该类型磁体系统可进一步应用于等离子体加热、材料处理、增强核磁共振、电磁对抗等领域。本专利技术中阐述的磁体线圈传导冷却部件绕制方法操作简单且与磁体线圈贴合度好，功能便于实现。
附图说明
[0017]图1为本专利技术涉及的传导冷却变线径NbTi超导线圈的整体示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0019]如图1所示，本实施例公开的传导冷却变线径NbTi超导线圈包括磁体骨架1、耐低温绝缘胶布2、玻璃丝布3、绝缘板4、超导线圈、支撑薄膜6、不锈钢圆线10、无氧铜板11、金属线带12、固定螺栓13、上、下导冷法兰14。所述超导线圈包括由内至外线径递减的第一漆包绝缘NbTi超导线5、第二漆包绝缘NbTi超导线7、第三漆包绝缘NbTi超导线8、第四漆包绝缘NbTi超导线9。
[0020]本专利技术的所述传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法为：在表面粗糙度等于
Ra3.2的磁体骨架1上平铺两层耐低温绝缘胶布2，磁体骨架1的上、下法兰内端面绝缘使用绝缘板4，绝缘板4内侧与耐低温绝缘胶布2外表面紧密贴合，绕制线圈前在绝缘后的磁体骨架1表面绕制一层玻璃丝布3，采用密绕方式将线径最大的第一漆包绝缘NbTi超导线5绕制在绝缘后的磁体骨架1上，每绕制一层测试线圈外径与骨架绝缘，通过垫衬不同厚度的玻璃丝布3保证超导线圈外径测量值与设计值误差保持在
±
0.1％以内，不同线径的第一漆包绝缘NbTi超导线5、第二漆包绝缘NbTi超导线7、第三漆包绝缘NbTi超导线8、第四漆包绝缘NbTi超导线9之间为避免塌线，使用支撑薄膜6，线圈绕制完成后在线圈外层铺设两层玻璃丝布3，并绕制多层不锈钢圆线10，在真空浸胶完成后，在不锈钢圆线10表面卷绕无氧铜板11，并使用金属线带12均匀绕制在无氧铜板11外侧，使无氧铜板11与不锈钢圆线10之间紧密贴合，同时，将无氧铜板11的两侧与磁体骨架1的上、下法兰侧面通过紧固螺栓13进行紧固，无氧铜板11两侧焊有无氧铜软连接部件，通过螺栓与上、下导冷法兰14之间紧密连接。
[0021]所述金属线带12为不锈钢线或扁铜带或铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传导冷却变线径NbTi超导线圈制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将磁体骨架设置为不锈钢材料，在磁体骨架的筒体表面平铺一层耐低温绝缘胶布，磁体骨架的上、下法兰内端面设置绝缘板；所述超导线圈包括第一～第四漆包线绝缘NbTi超导线；步骤2，绕制超导线圈前，在耐低温绝缘胶布表面铺设一层玻璃丝布；步骤3，采用奇偶密绕的方法绕制第一～第四漆包线绝缘NbTi超导线，首先绕制直径最大的第一漆包线绝缘NbTi超导线，由内至外绕制的超导线圈直径依次递减，不同直径的超导线圈之间铺设一层支撑薄膜，支撑薄膜的表面均匀分布多个圆形孔洞；每绕制完一层超导线圈，检测超导线圈的外径值，并与理论计算值进行对比，采用不同厚度的玻璃丝布垫衬调节超导线圈外径，保证每层超导线圈的外径实际值与理论值误差在
±
0.1％以内；步骤4，最外侧的第四漆包线绝缘NbTi超导线绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，张思雨，张攀峰，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：