一种超导磁体绕制方法技术

本发明专利技术涉及一种超导磁体绕制方法，利用两个以上的单饼，由一根带材将两个单饼绕制成双饼，步骤为：１）根据需要设计线轴的形状，各线轴的一侧均设置一凸出环，另一侧均设置一凹进部分；２）绕制双饼：首先，固定一个单饼线轴的位置，将带材自端点起向固定的线轴上缠绕，并将带材与线轴接触表面焊接在一起；其次，同步旋转固定的线轴和带盘，将带材向固定的线轴上缠绕；再次，取定带材的总长度后，将带材截断并固定另一个单饼线轴，将带材的截断处焊接在该单饼线轴上，同步旋转两个单饼的线轴，从一个线轴向另一个线轴上缠绕带材；最后，当两个饼的带材长度和匝数相等时，停止同步旋转，固定其中一个线轴，平移、旋转固定的单饼，使两单饼重合形成一过渡层；３）磁体的组装：双饼线轴的凸出环插入相邻双饼线轴的凹进部分。本发明专利技术可广泛应用于各种超导磁体的绕制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超导磁体电工学领域，特别是关于。
技术介绍
在超导磁体绕制技术发展的过程中，由于传统的螺线管绕法在很多情况下无 法满足超导磁体绕制要求，因此出现了饼状线圈的绕制方法，主要适用于绕制带 状导线或是方形截面的导线。最早出现的饼状线圈是单线单饼线圈，然而超导磁 体的电阻主要来源于带材与带材之间连接的电阻，单线单饼线圈组装的超导磁体 由于使用饼的数目较多，饼之间的焊接点也较多，会增加磁体的损耗和发热，对 磁体的制冷是不利的。单线双饼线圈的绕制方法，正是为了减少带材之间的焊接 点，降低磁体回路的总电阻而产生的。其优点主要在于第一，绕制单线双饼线 圈所需的单根带材的长度比完整无焊接的传统螺线管绕法要短很多。因为一个完整的磁体由若干个双饼组装而成，所以使用螺线管绕法绕制整个磁体所需带材往 往为绕制双饼线圈所需带材的若干倍。第二，不同的双饼之间相对独立，可以尽 可能的通过使用不同半径的双饼组装在一起来贴近所需的磁体设计形状。第三， 由于双饼之间相对独立，可以避免因为带材中某点的损坏而影响整个磁体，即将 带材缺陷的影响限制在一个双饼的范围内。现有超导带材单线双饼线圈的绕制过程为以一根超导带材的中点为起始点， 分别向两个相反的方向将带材逐圈向外缠绕，形成一个双饼的形状。其特点为导 线的绕制方向为从内到外，带材两端分别在两个饼的最外侧。这种绕制方法形状 简单，顺应人习惯性思维的方向。然而这种绕制方法对绕制装置的要求较高，在 将带材从带盘向双饼线圈的线轴上缠绕时，往往需要有至少一个带盘需要同时作 自转和围绕线圈线轴的公转，因此一般的单线双饼线圈绕线机设计繁琐，体积较 大，并且由于带盘的运动复杂，难以保持缠绕过程中带材的张力，增加了绕制的 复杂性和不确定性。近年来，随着超导磁体的广泛应用，超导带材单线双饼线圈 的绕制技术也得到一定的发展和提高，多种单线双饼绕线机被专利技术出来，但结构 复杂，且都是以实现上述绕制方向的双饼为目标。因此，虽然线圈的绕制质量得 到提高，但是这种绕制方式所固有的一些缺点却无法避免。首先，导线的端点在 饼的外侧，由于其缺乏固定支撑，焊接难度较大。其次，由于焊接点与磁体接触 不容易做好，所以难以用常规的接触式制冷进行冷却和保护。第三，两饼之间的4过渡圈在最内侧，其弯曲半径最小，又需要有一定得面内形变，有可能影响带材 的通流能力。所以，现有的单线双饼线圈绕制技术在提高线圈质量方面并无实质 性的进展。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种容易焊接、由多个双饼构成且双饼 由一根带材绕制而成的超导磁体绕制方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 ，其特 征在于所述磁体的绕制方法利用两个以上的单饼，由一根带材将两个单饼绕制 成双饼，其包括以下步骤1)设计、制造双饼线轴根据需要设计线轴的形状， 线轴为偶数个，在各线轴的一侧均设置有一凸出环，另一侧均设置有一与其他线 轴的凸出环紧配合的凹进部分；2)绕制双饼(l)先固定双饼中一个单饼的线轴 的位置，将带材自端点起，在与线轴贴合的部分处理干净，同时将固定的线轴的 外侧表面也处理干净，再将带材向固定的线轴上缠绕，缠绕的同时将带材与固定 的线轴接触表面焊接在一起，长度为一圈；(2)通过同步旋转固定的线轴和厂商提 供的带盘，将带材从带盘上向固定的线轴上缠绕，缠绕长度为单饼的两倍；(3)在 取定带材的总长度后，将带材截断，并固定另一个单饼的线轴，将带材的截断处 焊接在该单饼的线轴上，通过同步旋转两个单饼的线轴，从一个线轴向另一个线 轴上缠绕带材；(4)当两个饼的带材长度和匝数相等时，停止同步旋转，固定其中 一个线轴，通过平移、旋转固定的线轴上所缠绕的单饼，使之与另一线轴上所缠 绕的单饼重合，在两个饼的最外圈形成一层绷紧的从一个饼斜跨到另一个饼的过 渡层；3)磁体的组装双饼的线轴的凸出环插入相邻双饼的线轴的凹进部分，依 次顺次组装好所有双饼线圈，组成超导磁体。所述线轴上绕制的带材的中点在双饼的最外圈，带材的两个端点分别留在各 单饼的最内侧。所述凸出环的内径与所述线轴的最内径相同，所述凸出环的外径小于所述线 轴的最外径，所述凹进部分的内径大于所述线轴的最内径，所述凹进部分的外径 与所述线轴的最外径相同。所述各线轴一侧的所述凸出环为紫铜环，磁体组装时，双饼中一个所述线轴 的紫铜环用绝缘且导热好的材料包裹后与双饼中另一个所述线轴的凹进部分紧配 合。所述各线轴一侧的所述凸出环为陶瓷环，磁体组装时，双饼中一个所述线轴 的陶瓷环与双饼中另一个所述线轴的凹进部分紧配合。各所述线轴具有相同的轮廓同心设计，且均为紫铜加工。本专利技术由于采取以上技术方案，具有以下优点1、本专利技术由于采用两个以上 的单饼组成双饼，由一根带材绕制成磁体，在线轴上绕制的带材的中点在双饼的 最外圈，带材的两个端点分别留在各单饼的最内侧，并且带材的端点可以直接焊 接在线轴上，因此有效的降低了焊接的难度，提高了焊接点的可靠性，同时线轴 采用高电导材料，通过线轴与线轴之间的直接连接成为磁体的导电通路，增加了 整个磁体的结构紧凑性。2、本专利技术由于各线轴都为高导电、高导热材料的紫铜加 工，作为双饼的两个电极，各线轴一侧的凸出环为紫铜环或陶瓷环，磁体组装时，线轴的紫铜环用绝缘且导热好的材料包裹后与另一线轴的凹进部分紧配合；线轴 的陶瓷环与另一线轴的凹进部分紧配合，因此保证了电与热的有效导通。3、本发 明由于采用焊点与线轴相连，而线轴的材料为高电导高热导的紫铜材料，如果将 制冷机的冷头与其线轴接接触，可以有效的导走焊点通流时产生的热量，这部分 热量即为超导磁体正常工作时产生的全部热量，因此极大的方便了接触式制冷的 过程。4、本专利技术由于将过渡层设置在最外圈，弯曲半径较大，因此有效的降低了 扭绞力及对通流能力的影响，方便了对过渡层的绝缘处理。5、本专利技术由于采用的 绕制结构简单，因此在绕制过程中能很好的控制带材上的张力。6、本专利技术由于采用的绕制过程较为简洁，绕制磁体结构紧凑，大大减小了绕制磁体的设备所占据的空间。本专利技术可广泛应用于各种超导磁体的绕制。附图说明图1是本专利技术的双饼线轴组装及线轴结构示意图 图2是本专利技术的双饼线轴绕制及线轴组装示意图 图3是本专利技术的跑道形双饼线圈绕制示意图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术的方法是利用两个以上的单饼组成双饼，由一根带材绕制成磁体，带 材的中点在双饼的最外圈，带材的两个端点分别留在各单饼的最内侧，磁体绕制 过程较为简洁，结构紧凑。磁体的绕制方法包括以下步骤1、设计、制造双饼线轴如图1所示，以螺线管形磁体为例，首先根据需要设计双饼线轴的形状，线 轴l、 2、 3…N为偶数个，线轴l、 2、 3…N具有相同的轮廓同心设计，且均使用 高导电、高导热材料的紫铜加工。在各线轴1的一侧均设置有一凸出环4，另一侧 均设置有一与其他线轴的凸出环4紧配合的凹进部分5。其中，凸出环4的内径与线轴1的最内径相同，凸出环4的外径小于线轴1的最外径，凹进部分5的内径 大于线轴1的最内径，凹进部分5的外径与线轴1的最外径相同。双饼线轴的制 造有两种方法， 一种方法是将双饼中的一个线轴1一侧的凸出环4设置为陶瓷环， 陶瓷环可使双饼内两线轴1之间绝缘。双饼中的另一个线轴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导磁体绕制方法，其特征在于：所述磁体的绕制方法利用两个以上的单饼，由一根带材将两个单饼绕制成双饼，其包括以下步骤：　１）设计、制造双饼线轴：根据需要设计线轴的形状，线轴为偶数个，在各线轴的一侧均设置有一凸出环，另一侧均设置有一与 其他线轴的凸出环紧配合的凹进部分；　２）绕制双饼：　（１）先固定双饼中一个单饼的线轴的位置，将带材自端点起，在与线轴贴合的部分处理干净，同时将固定的线轴的外侧表面也处理干净，再将带材向固定的线轴上缠绕，缠绕的同时将带材与固定的线 轴接触表面焊接在一起，长度为一圈；　（２）通过同步旋转固定的线轴和厂商提供的带盘，将带材从带盘上向固定的线轴上缠绕，缠绕长度为单饼的两倍；　（３）在取定带材的总长度后，将带材截断，并固定另一个单饼的线轴，将带材的截断处焊接在该单 饼的线轴上，通过同步旋转两个单饼的线轴，从一个线轴向另一个线轴上缠绕带材；　（４）当两个饼的带材长度和匝数相等时，停止同步旋转，固定其中一个线轴，通过平移、旋转固定的线轴上所缠绕的单饼，使之与另一线轴上所缠绕的单饼重合，在两个饼的最外 圈形成一层绷紧的从一个饼斜跨到另一个饼的过渡层；　３）磁体的组装：双饼的线轴的凸出环插入相邻双饼的线轴的凹进部分，依次顺次组装好所有双饼线圈，组成超导磁体。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晨，凌佳寅，韩征和，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]