一種用于高溫超導(dǎo)磁體強(qiáng)固化的真空浸漬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于高溫超導(dǎo)磁體強(qiáng)固化的真空浸漬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫超導(dǎo)材料在超導(dǎo)臨界溫度以下具備零電阻特性，超導(dǎo)態(tài)下能夠承載遠(yuǎn)大于常導(dǎo)材料的電流，由此超導(dǎo)材料繞制的線圈磁體可產(chǎn)生普通電磁體和永磁體均無法獲得的強(qiáng)磁場(chǎng)。高溫超導(dǎo)磁體具備磁場(chǎng)強(qiáng)度高、體積小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在聚變科學(xué)、新材料制備、影像醫(yī)學(xué)、國(guó)防技術(shù)等領(lǐng)域，特別是船用推進(jìn)電機(jī)領(lǐng)域，得到越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
[0003]高溫超導(dǎo)磁體一般采用釔鋇銅氧YBCO體系和鉍鍶鈣銅氧BSCCO體系等，由具備較高臨界溫度T。的超導(dǎo)材料制造，但這類超導(dǎo)材料目前都是陶瓷材料，機(jī)械性能差，脆性較大，無法直接制成帶材，因此實(shí)際工程應(yīng)用中需要先將其制成具有較好塑性和強(qiáng)度的復(fù)合型超導(dǎo)帶材，再纏繞在設(shè)計(jì)好的線圈骨架上，最后與保護(hù)高溫超導(dǎo)線的線圈盒構(gòu)成一個(gè)整體。繞制后的層疊狀超導(dǎo)線在磁體制冷過程中或勵(lì)磁電流作用下可能發(fā)生位移，從而導(dǎo)致超導(dǎo)態(tài)失穩(wěn)，超導(dǎo)磁體失超。因此，在超導(dǎo)磁體制造過程中必須對(duì)繞制后的超導(dǎo)磁體線圈進(jìn)行液態(tài)環(huán)氧樹脂的真空浸漬強(qiáng)固化處理，使環(huán)氧樹脂完全把磁體線圈內(nèi)的微小間隙以及磁體線圈與線圈盒的間隙灌滿，待環(huán)氧樹脂完全固化后使線圈內(nèi)外成為一個(gè)整體，從而顯著增強(qiáng)超導(dǎo)線圈磁體的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。
[0004]此外磁體線圈的真空浸漬強(qiáng)固化還有利于超導(dǎo)磁體的快速冷卻，因?yàn)榇朋w線圈中間隙的存在使磁體的冷卻需要通過輻射或者對(duì)流方式進(jìn)行，而磁體線圈完全浸漬固化后，可通過更加有效的傳導(dǎo)方式完成冷量的傳輸，這不僅能夠提高磁體線圈的冷卻效率，還可以在磁體線圈局部異常發(fā)熱時(shí)，及時(shí)將熱量輸送出去，降低磁體線圈發(fā)生失超傳播的威脅。因此超導(dǎo)線圈的真空浸漬強(qiáng)固化處理是在超導(dǎo)線圈制造過程中關(guān)鍵的步驟，通過真空浸漬強(qiáng)固化處理可以提高超導(dǎo)線圈的整體穩(wěn)定性，增強(qiáng)超導(dǎo)線圈的電磁性能。
[0005]目前超導(dǎo)線圈磁體的真空浸漬過程借鑒了普通電機(jī)繞組的浸漬工藝和設(shè)備，浸漬工藝大致如下:
1、將超導(dǎo)線圈放入密閉的浸漬罐內(nèi)抽真空并保持一段時(shí)間以有效除去絕緣層內(nèi)的揮發(fā)物，并降低絕緣層內(nèi)氣隙壓強(qiáng)；
2、關(guān)閉真空閥門，利用氣壓差將儲(chǔ)存罐內(nèi)的環(huán)氧樹脂輸送到浸漬罐內(nèi)浸沒繞組；
3、向浸漬罐內(nèi)加壓將環(huán)氧樹脂滲透到絕緣層內(nèi)；
4、壓力浸漬完畢后，解除壓力，取出繞組烘干固化。
[0006]在上述浸漬工藝中，超導(dǎo)線圈磁體的真空浸漬是在浸漬罐內(nèi)完成的，這種真空浸漬工藝使用的設(shè)備一般分為內(nèi)外兩層，外部罐體用于維持真空和一定氣壓環(huán)境，罐體內(nèi)部的內(nèi)膽是放置線圈和灌充環(huán)氧樹脂的容器，缺點(diǎn)在于浸漬罐的兩層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)膽需要根據(jù)每個(gè)線圈的具體尺寸來單獨(dú)制作，且在繞組線圈固化完成后，包括整個(gè)內(nèi)膽在內(nèi)的多余部分都需要切除，造成內(nèi)膽材料和環(huán)氧樹脂的浪費(fèi)，并且在環(huán)氧樹脂需要保持一定溫度時(shí)，僅能通過對(duì)內(nèi)膽的加熱完成對(duì)真空浸漬過程中的環(huán)氧樹脂進(jìn)行加熱，繞組線圈內(nèi)部受熱不均勻，易留下氣泡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決高溫超導(dǎo)電機(jī)用閉合式線圈磁體強(qiáng)固化試驗(yàn)過程中涉及的磁體尺寸不一致、真空浸漬工藝不穩(wěn)定、環(huán)氧樹脂膠液浪費(fèi)過多等問題，提出一種新的真空浸漬裝置及其工藝。本發(fā)明可明顯改善超導(dǎo)線圈磁體浸漬質(zhì)量，同時(shí)還能簡(jiǎn)化浸漬過程、易于工藝固化、節(jié)約浸漬膠液。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于高溫超導(dǎo)磁體強(qiáng)固化的真空浸漬方法，該真空浸漬方法使用到真空栗、可調(diào)傾角工作臺(tái)、加熱器、電源、除氣瓶、除液瓶、吸膠閥、除氣閥、注膠閥、配膠杯、預(yù)抽閥及聯(lián)接管路，高溫超導(dǎo)磁體的腔體真空浸漬環(huán)氧樹脂膠，環(huán)氧樹脂膠存儲(chǔ)在配膠杯中，本發(fā)明的特征如下:
配膠杯通過所述管路、吸膠閥伸入到除氣瓶?jī)?nèi)，真空栗依次通過預(yù)抽閥、所述管路、除氣閥也伸入到除氣瓶?jī)?nèi)，除氣瓶的下端通過注膠閥與高溫超導(dǎo)磁體的腔體傾斜下端聯(lián)接，高溫超導(dǎo)磁體被固定在工作臺(tái)上，工作臺(tái)內(nèi)配置有角度調(diào)整裝置，通過所述角度調(diào)整裝置能使工作臺(tái)在水平方向產(chǎn)生0~60°傾角，在工作臺(tái)上配置有加熱器，加熱器由電源供電，加熱器加熱高溫超導(dǎo)磁體，高溫超導(dǎo)磁體的腔體傾斜上端通過所述聯(lián)接管路聯(lián)接到除液瓶?jī)?nèi)，除液瓶還通過所述聯(lián)接管路聯(lián)接在除氣閥與預(yù)抽閥之間的所述聯(lián)接管路上；
在上述裝置的配合下其真空浸漬過程如下:
①檢查各所述管路是否漏氣，各閥門的是否處于關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù)高溫超導(dǎo)磁體的浸漬要求調(diào)整工作臺(tái)的傾角；
②在確保吸膠閥和注膠閥關(guān)閉狀態(tài)下啟動(dòng)真空栗，此時(shí)打開預(yù)抽閥和除氣閥開始對(duì)高溫超導(dǎo)磁體的腔體和除氣瓶進(jìn)行抽真空，當(dāng)高溫超導(dǎo)磁體的腔體和除氣瓶?jī)?nèi)的真空度同時(shí)小于1Pa時(shí)再打開吸膠閥，從配膠杯中吸出配好的環(huán)氧樹脂膠到除氣瓶中；
③當(dāng)環(huán)氧樹脂膠全部被吸到除氣瓶后再關(guān)閉吸膠閥，通過真空栗的抽真空和機(jī)械振動(dòng)對(duì)除氣瓶中的環(huán)氧樹脂膠液進(jìn)行除氣，除氣1min或以除氣瓶中的環(huán)氧樹脂膠液無氣泡為準(zhǔn)；
④當(dāng)除氣瓶中的環(huán)氧樹脂膠液無明顯可見氣泡時(shí)，先打開注膠閥并關(guān)閉除氣閥，再打開吸膠閥并移開配膠杯，此時(shí)除氣瓶中的環(huán)氧樹脂膠被吸入高溫超導(dǎo)磁體的腔體中并開始真空浸漬過程；
⑤當(dāng)環(huán)氧樹脂膠液從高溫超導(dǎo)磁體的腔體上方出膠口溢出高度達(dá)到8cm左右時(shí)再關(guān)閉注膠閥并繼續(xù)5min的抽真空，這樣做可以所述出膠口在固化時(shí)產(chǎn)生縮口現(xiàn)象，5min后再關(guān)閉真空栗；
⑥在上述④-⑤的過程中，如果浸漬需要設(shè)定的固化溫度，要先打開加熱器并達(dá)到所述固化溫度，直到環(huán)氧樹脂膠完全固化后再關(guān)閉加熱器，加熱器的溫度調(diào)節(jié)范圍控制在O-1OOC0并要求加熱器的溫度均勻性大于98%。
[0009]所述角度調(diào)整裝置含有聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿減速機(jī)、手輪盤、角度盤，工作臺(tái)通過所述聯(lián)軸器與所述蝸輪蝸桿減速機(jī)的輸出端聯(lián)接，所述蝸輪蝸桿減速機(jī)的輸入端聯(lián)接所述手輪盤，轉(zhuǎn)動(dòng)所述手輪盤即可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的角度調(diào)整，在工作臺(tái)上配置角度盤，通過角度盤實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在水平方向的0~60°傾角。
[0010]由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果:
1、本發(fā)明將高溫超導(dǎo)磁體作為真空浸漬裝置的一部分，可以適應(yīng)不同尺寸高溫超導(dǎo)線圈磁體的真空浸漬工藝，而不需要其它浸漬罐，浸漬工藝簡(jiǎn)單易行，浸漬過程可視可控，顯著減少了真空浸漬時(shí)間和浸漬劑用量，提高了真空浸漬的效率。
[0011]2、采用該真空浸漬方法處理后的高溫超導(dǎo)線圈磁體幾乎無肉眼可見氣孔，浸漬效果極好。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明真空浸漬方法的配置示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖1中:1-真空栗；2-可調(diào)傾角工作臺(tái)；3_加熱器；4-電源；5-除氣瓶；6-除液瓶；7_吸膠閥；8_除氣閥；9_注膠閥；10_配膠杯；11_預(yù)抽閥；12_高溫超導(dǎo)磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明是一種用于高溫超導(dǎo)磁體強(qiáng)固化的真空浸漬方法，本發(fā)明最大的特點(diǎn)是取消了兩層結(jié)構(gòu)的浸漬罐，而直接將高溫超導(dǎo)磁體串接在真空系統(tǒng)中，從而大大簡(jiǎn)化了真空浸漬裝置的結(jié)構(gòu)，容易匹配研發(fā)過程中不同尺寸高溫超導(dǎo)磁體的真空浸漬過程，只需在高溫超導(dǎo)磁體的兩端部留出相應(yīng)聯(lián)接管路即可，顯著減少了高溫超導(dǎo)線圈磁體在真空浸漬時(shí)的抽真空時(shí)間和浸漬膠液用量。此外高溫超導(dǎo)磁體浸漬時(shí)放置在可變傾角且可加熱的工作臺(tái)面上，通過改變工作臺(tái)的傾角實(shí)現(xiàn)浸漬方法的靈活變化，根據(jù)浸漬膠液的性能，可按需加熱實(shí)現(xiàn)恒溫固化等，極大地提高了研發(fā)過程中的工藝靈活性和穩(wěn)定性。
[0015]結(jié)合圖1，本發(fā)明的真空浸漬方法使用到真空栗1、可調(diào)傾角工作臺(tái)2、加熱器3、電源4、除氣瓶5、除液瓶6、吸膠閥7、除氣閥8、注膠閥9、配膠杯10、預(yù)抽閥11及聯(lián)接管路，高溫超導(dǎo)磁體的腔體真空浸漬環(huán)氧樹脂膠，環(huán)氧樹脂膠存儲(chǔ)在配膠杯中。