【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导磁体领域，具体涉及一种具有高绝缘强度的铌三锡超导线圈及其制作方法。
技术介绍
1、铌钛超导体和铌三锡超导体是两种应用最为广泛的低温超导体，两种低温超导体具有不同的超导转变温度、临界磁场能力和临界电流能力。这三种临界值具有相互制约的关系，随着温度的降低，超导体的耐磁场能力和载流能力呈现上升的趋势。铌钛超导体是一种合金超导体，具有优异的机械性能，如金属材料良好的延展性。相比铌钛超导体，铌三锡超导体的临界温度更高，达到18.3k，临界磁场更高，大于25t，因此，铌三锡超导体是10t以上高磁场超导磁体的首选材料。但铌三锡超导体是一种脆性的金属间化合物，具有脆弱的陶瓷属性，这使铌三锡超导线圈需要采用先绕制后热处理的方法制造，首先将不具有超导性能的铌三锡导线绕制成线圈的形状，此时导线具有良好的塑性，然后进行长时间的高温扩散热处理反应，使铌三锡导线内部的铌与锡进行固态扩散反应，形成铌三锡超导体。此时，铌三锡超导线组成的线圈具有铌三锡的超导通路，形成铌三锡超导线圈。
2、由于铌三锡的热处理反应温度较高，大于600℃，且需要在无氧环境中，以避免铌三锡导线内部的组分氧化，这使得一些常规导线上采用的绝缘方法，如绝缘漆，不再适用于铌三锡导线。因此，常用的铌三锡导线的绝缘方法采用耐高温的无机物，如玻璃丝对铌三锡导线进行绝缘。但玻璃丝编织时由于玻璃丝的脆性，需要对玻璃丝进行增韧和润滑，在原始玻璃丝内加入一些有机物，如蜡，以改善玻璃丝的加工性能，避免玻璃丝断裂不能成型。这些加入的有机物虽然量不大，但在经过铌三锡超导线的无氧环境高
技术实现思路
1、为了克服现有技术中铌三锡超导线圈热处理后绝缘强度低的问题，包括超导线圈内超导线间的匝间绝缘能力和层间绝缘能力，提高热处理后铌三锡超导线圈的绝缘强度等级，提高铌三锡超导线圈的励磁速度，增加铌三锡超导线圈的耐失超电压能力，在铌三锡超导线圈失超锻炼时提高安全裕度，同时可通过减小铌三锡超导线的绝缘编织物的厚度，提高铌三锡超导体的填充率，有利于提高铌三锡超导线圈的中心磁场，增加铌三锡超导线圈的紧凑型。紧凑型的铌三锡超导线圈在采用制冷机冷却时可降低冷却的时间，可实现快速降温和励磁。本专利技术提出一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈及其制作方法，为提高铌三锡超导线圈的励磁速度，采用提高铌三锡超导线圈的绝缘强度的方法，使铌三锡超导线圈在快速励磁时，不产生过多的热量影响铌三锡超导线圈的温度。并且，铌三锡超导线圈的绝缘强度提升，有利于线圈失超电路的设计，在相同的失超电压下，绝缘强度低的铌三锡超导线圈容易发生击穿破坏，提高铌三锡超导线圈的绝缘强度，可增加线圈的安全裕度。
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案而实现的：
3、一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，包括超导线圈骨架、第一绝缘层、铌三锡超导线圈、铌三锡超导线、第二绝缘层、第三绝缘层；其中，所述的超导线圈骨架采用不锈钢材料，在铌三锡超导线圈进行高温热处理时保持高强度；所述铌三锡超导线圈采用铌三锡超导线先绕制后热处理的方法制造，先将具有高塑性的铌三锡导线绕制成线圈的形状，然后进行高温扩散热处理在铌三锡导线内部生成铌三锡超导体；其中，第二绝缘层为在铌三锡导线外部电镀一层金属层而形成；在表面镀覆第二绝缘层后的铌三锡导线外为第三绝缘层，然后进行铌三锡超导线圈的绕制。
4、进一步地，所述第二绝缘层的材料为金属镍，第二绝缘层的厚度为1-20μm，第二绝缘层在氧气环境中经过高温反应后会发生氧化，形成表面氧化层。
5、进一步地，所述第三绝缘层的材料为玻璃丝编织物，第三绝缘层厚度为0.05-0.2mm。
6、本专利技术还提供一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈的制作方法，其包括如下步骤：
7、步骤(1)将所述铌三锡超导线电镀第二绝缘层；
8、步骤(2)将表面镀覆第二绝缘层材料的导线外编织玻璃丝套作为铌三锡导线的第三绝缘层；
9、步骤(3)将表面具有第二绝缘层和第三绝缘层的铌三锡超导线进行铌三锡超导线圈的绕制成型，然后进行真空条件下的高温热处理反应，形成铌三锡超导体，绕制成型的线圈形成铌三锡超导线圈；
10、步骤(4)将真空高温热处理反应后的铌三锡超导线圈置于氧气条件下，对铌三锡超导线圈进行加热，使铌三锡超导线外部的第二绝缘层的金属材料发生氧化，并使铌三锡超导线外部的第三绝缘层的玻璃丝套在真空热处理时形成的含碳物进行氧化反应，生成碳的氧化物挥发到环境中；
11、步骤(5)将进行氧气环境高温热处理后的铌三锡超导线圈进行真空浸渍环氧树脂，进一步提高铌三锡超导线圈的绝缘强度。
12、其中，铌三锡超导线圈的真空热处理反应温度在600℃到700℃。
13、其中，氧气环境中的热处理温度在150℃到400℃。
14、有益效果：
15、本专利技术采用在铌三锡导线外部添加第二绝缘层和第三绝缘层结合的方式，其中，第二绝缘层作为金属材料，厚度薄，占用铌三锡超导线的面积较小，在对铌三锡超导线进行真空条件下的高温热处理反应时，第二绝缘层未发生明显变化，但真空和高温环境会造成铌三锡超导线外部的第二绝缘层因为玻璃丝编织物内的有机物发生碳化造成铌三锡超导线圈的绝缘强度降低。通过对真空热处理后的铌三锡超导线圈进行氧气环境中的高温处理，使铌三锡超导线外部的第二绝缘层发生氧化反应，形成具有绝缘性能的氧化绝缘层，第二绝缘层氧化后会在铌三锡导线外部形成一层隔离层，阻止铌三锡超导线发生进一步的氧化。进一步地，铌三锡超导线外部的第三绝缘层中的玻璃丝中残留含碳物，在氧气环境中可通过高温氧化反应，生成碳的氧化物，挥发到环境中，进一步提高了铌三锡超导线圈的绝缘强度。最后通过真空浸渍，在铌三锡超导线圈内浸入环氧树脂，进一步提高了铌三锡超导线圈的绝缘强度。
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1.一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，其特征在于，包括超导线圈骨架、第一绝缘层、铌三锡超导线圈、铌三锡超导线、第二绝缘层、第三绝缘层；其中，所述的超导线圈骨架采用不锈钢材料，在铌三锡超导线圈进行高温热处理时保持高强度；所述铌三锡超导线圈采用铌三锡超导线先绕制后热处理的方法制造，先将具有高塑性的铌三锡导线绕制成线圈的形状，然后进行高温扩散热处理在铌三锡导线内部生成铌三锡超导体；其中，第二绝缘层为在铌三锡导线外部电镀一层金属层而形成；在表面镀覆第二绝缘层后的铌三锡导线外为第三绝缘层，然后进行铌三锡超导线圈的绕制。
2.根据权利要求1所述的一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，其特征在于，所述第二绝缘层的材料为金属镍，第二绝缘层的厚度为1-20μm，第二绝缘层在氧气环境中经过高温反应后会发生氧化，形成表面氧化层。
3.根据权利要求1所述的一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，其特征在于，所述第三绝缘层的材料为玻璃丝编织物，第三绝缘层的厚度为0.05-0.2mm。
4.一种权利要求1-3之一所述的一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：<...
【技术特征摘要】
1.一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，其特征在于，包括超导线圈骨架、第一绝缘层、铌三锡超导线圈、铌三锡超导线、第二绝缘层、第三绝缘层；其中，所述的超导线圈骨架采用不锈钢材料，在铌三锡超导线圈进行高温热处理时保持高强度；所述铌三锡超导线圈采用铌三锡超导线先绕制后热处理的方法制造，先将具有高塑性的铌三锡导线绕制成线圈的形状，然后进行高温扩散热处理在铌三锡导线内部生成铌三锡超导体；其中，第二绝缘层为在铌三锡导线外部电镀一层金属层而形成；在表面镀覆第二绝缘层后的铌三锡导线外为第三绝缘层，然后进行铌三锡超导线圈的绕制。
2.根据权利要求1所述的一种高绝缘强度的铌三锡超导线圈，其特征在于，所述第二绝缘...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙万硕，王磊，程军胜，戴银明，陈顺中，王晖，刘建华，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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