專利名稱：彈性超導(dǎo)磁體骨架及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁體及其骨架制作的結(jié)構(gòu)及エ藝技木，尤其涉及一種彈性超導(dǎo)磁體骨架及制作方法，和用其制作的超導(dǎo)磁體。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)材料在達(dá)到一定的低溫環(huán)境下，電阻為零。利用超導(dǎo)材料的這種特性，超導(dǎo)故障限流器、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)儲(chǔ)能等一系列超導(dǎo)電カ設(shè)備的應(yīng)用研究得到很大發(fā)展，而超導(dǎo)磁體作為重要組成部分，是其應(yīng)用的ー個(gè)關(guān)鍵。與常規(guī)材料制作的磁體相比，利用超導(dǎo)線材繞制的超導(dǎo)線圈，其作為勵(lì)磁磁體具有功耗極小、體積緊湊、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于超導(dǎo)線材復(fù)雜的制作エ藝以及其自身的特殊成分組成，使得超導(dǎo)磁體制作中對(duì)骨架的要求很高。目前，無(wú)論是第一代Bi-2223/Ag鉍系銀包套帶材還是第二代YBCO·涂層高溫超導(dǎo)帶材，都是脆性氧化物陶瓷材料，較大曲率的彎折會(huì)導(dǎo)致其通流性能變差。此外，超導(dǎo)磁體一般在電カ網(wǎng)絡(luò)、高強(qiáng)度磁場(chǎng)、溫度變化幅度較大等場(chǎng)合應(yīng)用，環(huán)境較為惡劣，因此超導(dǎo)磁體的制作需要考慮到制作材料的抗機(jī)械電磁作用力、絕緣能力、低溫下強(qiáng)度、大范圍溫度變化下強(qiáng)度變化和熱膨脹系數(shù)、抗疲勞性能等一系列因素。超導(dǎo)磁體在從常溫過(guò)渡到液氮環(huán)境溫度或者相反時(shí)，由于骨架和超導(dǎo)線圈的熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)帶材繃得過(guò)緊或者過(guò)松，甚至?xí)谐瑢?dǎo)帶材繃斷、磁體變形和損壞的嚴(yán)重后果。授權(quán)公告號(hào)為CN101499350B的發(fā)明專利公開了ー種高溫超導(dǎo)磁體骨架的結(jié)構(gòu)形式，解決了超導(dǎo)線圈繞制過(guò)程中的預(yù)應(yīng)カ問(wèn)題，并其在一定程度上提高了超導(dǎo)磁體機(jī)械強(qiáng)度，降低了磁體線圈工作過(guò)程中受到強(qiáng)電磁力沖擊發(fā)生損傷的幾率，但該種結(jié)構(gòu)形式的超導(dǎo)磁體骨架仍無(wú)法有效舒緩超導(dǎo)線圈與骨架之間因熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，可能會(huì)弓I發(fā)超導(dǎo)磁體線圈電流引線因內(nèi)應(yīng)力作用發(fā)生斷裂，導(dǎo)致整個(gè)磁體斷路無(wú)法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是提供一種彈性超導(dǎo)磁體骨架，以優(yōu)化其低溫機(jī)械性能，并強(qiáng)化對(duì)超導(dǎo)線圈的低溫保護(hù)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種彈性超導(dǎo)磁體骨架，由上、下壓板夾置若干組相互疊加的環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架而成，每個(gè)單體雙餅骨架采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從中心向兩側(cè)依次為中隔板層、繞制槽板層和側(cè)隔板層，該中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑相同，而中隔板和側(cè)隔板的外徑大于繞制槽板的外徑以形成線材繞制槽；在各単體雙餅骨架結(jié)構(gòu)中，所述的中隔板和側(cè)隔板的外圈帶有鋸齒，在形成的線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)有弾性墊層。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架中，在上、下壓板及每組的環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架上都開設(shè)供非導(dǎo)磁拉桿穿入的固定孔，并配設(shè)電流引線銅排。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架中，每組環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架含有三瓣以上的単體雙餅骨架，其中，每個(gè)單體雙餅骨架呈扇形。
所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的弾性墊層至少為含有一層環(huán)氧薄片層的低溫弾性墊層；若為若干組合層，則為環(huán)氧薄片、弾性雙面膠和柔軟彈性材質(zhì)中兩種以上的組合層。優(yōu)選是所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的弾性墊層為五層對(duì)稱組合，中心層為海綿材質(zhì)層，其兩側(cè)粘貼弾性雙面膠層，雙面膠層外側(cè)粘貼環(huán)氧薄片層。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的中隔板和側(cè)隔板采用隔板、端頭隔板和過(guò)渡隔板中的一種。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架中，在每組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架中配裝有對(duì)線圈引線端頭進(jìn)行固定的卡具。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的中隔板和側(cè)隔板上的鋸齒齒槽深度滿足下列條件I)所繞線圈的厚度越大，齒槽深度越深；

2)齒槽槽深的最低點(diǎn)在彈性襯層之上。本發(fā)明的再一目的是提供一種彈性超導(dǎo)磁體骨架的制作方法，利用該方法制作的超導(dǎo)磁體骨架可以用于制作較優(yōu)性能的超導(dǎo)磁體，可以解決因超導(dǎo)磁體特殊運(yùn)行環(huán)境下的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度和熱膨脹等一系列問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種彈性超導(dǎo)磁體骨架的制作方法，其方法如下I)根據(jù)整體雙餅骨架的制作參數(shù)確定所需圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的組數(shù)、每組中所需等分的扇形単體雙餅骨架的個(gè)數(shù)及各扇形単體雙餅骨架中的中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑與外徑的制作規(guī)格；2)按設(shè)計(jì)的尺寸規(guī)格制作出全部所需的扇型環(huán)瓣隔板、繞制槽板、側(cè)隔板及成品時(shí)所用的上、下壓板，在所有的板上均開設(shè)固定孔，其中在上、下壓板上開有內(nèi)、外的兩圈固定孔，將中隔板和側(cè)隔板的板外圈加工出帶有鋸齒狀型的邊；3)制備所需組數(shù)的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架，其中，是采用下列兩種方式之一完成各組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的制作方式一，首先，分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的中隔板層、繞制槽板層及側(cè)隔板層，將每一層的扇型環(huán)瓣拼接成一個(gè)圓環(huán)，再分別按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將五層圓環(huán)交接錯(cuò)縫疊加在一起，同時(shí)將各層部件上的固定孔對(duì)齊，并用低溫膠進(jìn)行粘接以形成基礎(chǔ)骨架；方式ニ，首先，分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的扇形單體雙餅骨架按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將一中隔板層、兩個(gè)繞制槽板層及兩個(gè)側(cè)隔板層疊加在一起，且同時(shí)將各層部件上的穿孔對(duì)齊，粘接后得到ー個(gè)扇形単體雙餅骨架；再集合一組所需個(gè)數(shù)的扇形単體雙餅骨架并將它們對(duì)接為ー組圓環(huán)，得到一組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架；4)先將各分瓣的下壓板組合為ー圈，穿入內(nèi)圈的ー組非導(dǎo)磁拉桿，將各組的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架從下壓板板面始依次向上累加疊放，累加疊放時(shí)，將各圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的固定孔套合在對(duì)應(yīng)位置上的非導(dǎo)磁拉桿上，在每?jī)山M圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架之間的非線材繞制部位加入散熱墊片，并在每組超導(dǎo)線圈間加入組絕緣隔板；在所有的雙餅超導(dǎo)線圈組裝完成后加蓋上壓板，用非導(dǎo)磁拉桿固定整體骨架。所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的制作方法中，由各相鄰的中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板構(gòu)成一個(gè)線材繞制槽，在每個(gè)線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)單層或若干層低溫弾性襯墊層，該彈性襯墊層材料使用常規(guī)彈性材料進(jìn)行復(fù)核式加工。本發(fā)明的又一目的是提供一種用彈性超導(dǎo)磁體骨架制作的超導(dǎo)磁體，其能夠消除現(xiàn)有超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)形式中的技術(shù)缺陷，提高大型超導(dǎo)磁體、超低溫超導(dǎo)磁體在工程應(yīng)用過(guò)程中的穩(wěn)定性與耐久性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案首先按上述方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作方法完成弾性超導(dǎo)磁體骨架的搭建，在未壓上壓板前，先進(jìn)行各組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架中雙餅超導(dǎo)線圈的繞制，各組超導(dǎo)線圈相互串聯(lián)或并聯(lián)，完成所有組雙餅超導(dǎo)線圈的繞制后加蓋上壓板，用非導(dǎo)磁拉桿將整合后的超導(dǎo)磁體固紫。所述的超導(dǎo)磁體中，含有若干雙餅超導(dǎo)線圈繞組且它們?yōu)橄嗷ゲ⒙?lián)方式時(shí)，每組雙餅超導(dǎo)線圈間加入組間絕緣層?！け景l(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I.本發(fā)明采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效避免骨架在溫度變化過(guò)程中的熱脹冷縮效應(yīng)；2.本發(fā)明骨架每個(gè)線材繞制槽內(nèi)放置具有低溫弾性襯墊層，可以有效的吸收或釋放超導(dǎo)線材與骨架在低溫環(huán)境下因冷熱收縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的相對(duì)內(nèi)應(yīng)力；3.本發(fā)明骨架的隔板設(shè)計(jì)為鋸齒狀，可有效吸收骨架隔板自身的收縮內(nèi)應(yīng)カ；4.本發(fā)明骨架中加入端頭隔板，配裝卡具對(duì)線圈引線端頭進(jìn)行固定，這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均可避免引線與超導(dǎo)線材焊接點(diǎn)受カ斷裂；5.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作方法可以有效解決超導(dǎo)磁體在特殊運(yùn)行環(huán)境下，繞組骨架在機(jī)械強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度和冷縮熱漲因素等方面所暴露出的一系列問(wèn)題，能降低超導(dǎo)磁體因熱脹冷縮因素造成磁體損傷的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)超導(dǎo)磁體的低溫機(jī)械性能和正常運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。6.本發(fā)明方法為大型超導(dǎo)磁體、超低溫超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)工作提供了具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的可行性施工技術(shù)方案，解決了影響超導(dǎo)磁體低溫可靠性方面的技術(shù)難題。


圖I為本發(fā)明弾性超導(dǎo)磁體骨架整體組裝截面示意圖。圖2為本發(fā)明弾性超導(dǎo)磁體骨架的基礎(chǔ)單元単體雙餅骨架構(gòu)成示意圖(截面效果)。圖3為本發(fā)明的雙餅錯(cuò)縫拼接示意圖。圖4為本發(fā)明的繞制層槽板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的端頭隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的過(guò)渡隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的上(或下)壓板結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明彈性墊層ー實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明的雙餅線圈骨架結(jié)構(gòu)示意圖(主視)。
圖11為本發(fā)明線圈疊裝エ藝示意圖(主視)。圖12為本發(fā)明磁體疊裝エ藝示意圖(主視)。圖13為本發(fā)明超導(dǎo)磁體組裝結(jié)構(gòu)示意圖(立體效果)。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式如圖13所示本發(fā)明彈性超導(dǎo)磁體骨架的主要結(jié)構(gòu)有若干組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架、上下壓板1、2、散熱墊片、組絕緣隔板、電流引線銅排11和非導(dǎo)磁拉桿8等。超導(dǎo)磁體則為繞制在該結(jié)構(gòu)弾性超導(dǎo)磁體骨架上的超導(dǎo)線圈通過(guò)多組串并聯(lián)連接形成。參見圖I和圖13，本發(fā)明彈性超導(dǎo)磁體骨架是由上、下壓板1、2夾置若干組相互疊加的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架3而成；每組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架由若干(三瓣以·上)的単體雙餅骨架拼接成整體的圓環(huán)。其中，每個(gè)單體雙餅骨架呈扇形，一般是由3層的鋸齒型隔板3直接夾置兩層繞制槽板4組合而成，其為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，中心是中隔板，從中隔板向上、下兩側(cè)依次為繞制槽板4和側(cè)隔板層3，各層間錯(cuò)縫拼接，如圖2和圖3所示；該中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑相同，而中隔板和側(cè)隔板的外徑要大于繞制槽板的外徑，由此而形成線材繞制槽，在上述形成的線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)有彈性墊層6。所述繞制槽板4的結(jié)構(gòu)可參見圖4。所述鋸齒型隔板3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參見圖5至圖7，可以根據(jù)成品組裝的需要配置三種相應(yīng)形式的隔板帶有外突起段311的引線端頭隔板31，帶有凹槽321的導(dǎo)線過(guò)渡隔板32和全部為鋸齒邊的隔板33。對(duì)于各隔板上的鋸齒齒槽深度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足I)所繞線圈的厚度越大，齒槽深度越深；2)由于齒槽底部鋪設(shè)低溫弾性襯層，為了防止弾性襯墊層在后期線圈及骨架進(jìn)行整體澆筑固化工藝環(huán)節(jié)中被固化劑完全浸潰而失去弾性特征，所以骨架齒槽的槽深最低點(diǎn)要保證在低溫弾性襯層之上，使襯墊層與兩側(cè)隔板組成ー個(gè)相對(duì)封閉的空間，防止固化劑浸潰低溫弾性襯層。所述上、下壓板的結(jié)構(gòu)可參見圖8，在上、下壓板上開設(shè)雙圈供非導(dǎo)磁拉桿8穿入的固定孔5。每組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架上的固定孔是由所有拼接層疊加后集合形成的孔。所述在形成的線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)的彈性墊層6的材料可以使用常規(guī)彈性材料進(jìn)行復(fù)核式加工，使其形成單層或多層彈性襯墊層，該彈性材料外側(cè)可粘接0. Olmm環(huán)氧板作為護(hù)套，使其借用環(huán)氧板材料自身的鋼性特征進(jìn)行自我弾性修復(fù)，為超導(dǎo)線材提供具有可吸收或釋放內(nèi)應(yīng)カ能力的柔性基底。其至少是ー層環(huán)氧薄片層的低溫弾性墊層，環(huán)氧材料具有較高的介電常數(shù)，可以對(duì)超導(dǎo)線圈實(shí)施較好的絕緣保護(hù)。若為若干組合層，則為環(huán)氧薄片、弾性雙面膠和柔軟彈性材質(zhì)等中兩種以上的組合層。優(yōu)選的ー實(shí)施例是使用5層復(fù)合方式參見圖9，中心層為具備柔軟弾性特性的海綿材質(zhì)61 (聚苯板)，兩側(cè)粘貼彈性雙面膠62，兩面膠外側(cè)粘貼環(huán)氧薄片63，環(huán)氧薄片63作為最外層的護(hù)套。該結(jié)構(gòu)形式主要由環(huán)氧薄片提供弾性反饋力，中部柔性材料為環(huán)氧薄板提供彈性變形量的余度空間，弾性雙面膠主要作為兩者間的粘結(jié)層，并輔助中心柔性材料一同為環(huán)氧薄片提供余度空間。參見圖2，所述彈性超導(dǎo)磁體骨架中，在每組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架中還配裝有對(duì)線圈引線端頭進(jìn)行固定的卡具I。參見圖I和圖13，本發(fā)明中的超導(dǎo)磁體骨架選用環(huán)氧樹脂材料或其他一切非導(dǎo)磁材料為骨架的加工原材料，可以采用分層分段的結(jié)構(gòu)方式組裝粘合并進(jìn)行有序的疊放固定而成，在雙餅線圈間夾置有散熱墊片10。本發(fā)明的各組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的制作既可以是先分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的中隔板層、繞制槽板層及側(cè)隔板層，將每一層的扇型環(huán)瓣拼接成一個(gè)園環(huán)，再分別按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將五層圓環(huán)交接錯(cuò)縫疊加在一起，同時(shí)將各層部件上的固定孔對(duì)齊，并用低溫膠進(jìn)行粘接以形成基礎(chǔ)骨架，再在此基礎(chǔ)骨架形成的每個(gè)線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)低溫弾性襯墊層。亦可以是首先，分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的扇形単體雙餅骨架按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將一中隔板層、兩個(gè)繞制槽板層及兩個(gè)側(cè)隔板層疊加在一起，且同時(shí)將各層部件上的穿孔對(duì)齊，粘接后得到ー個(gè)扇形単體雙餅骨架；再集合一組所需個(gè)數(shù)的扇形単體雙餅骨架并將它們對(duì)接為ー組圓環(huán)，再在此基礎(chǔ)上形成的每個(gè)線材繞制槽內(nèi)放置具有低溫彈性襯墊層，得到一組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架。 本發(fā)明的每層環(huán)形板材可根據(jù)磁體的直徑大小進(jìn)行數(shù)目不定的均分，形成多個(gè)扇型環(huán)瓣分體加工；并根據(jù)超導(dǎo)磁體的繞制匝數(shù)確定繞制線材的線槽深度。由于本發(fā)明的全新設(shè)計(jì)，也同時(shí)可以獲得ー種全新形式的超導(dǎo)磁體，先將超導(dǎo)線圈繞制在本發(fā)明全新設(shè)計(jì)的弾性超導(dǎo)磁體骨架的各雙餅超導(dǎo)線圈骨架上，然后將各組雙餅線圈骨架上的超導(dǎo)線圈相互串或并聯(lián)連接，當(dāng)含有若干個(gè)雙餅超導(dǎo)線圈組且它們?yōu)橄嗷ゲ⒙?lián)方式時(shí)，每組雙餅超導(dǎo)線圈間應(yīng)加入組間絕緣層9,參見圖I。下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說(shuō)明。實(shí)施例I本實(shí)施例運(yùn)用本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)加工220kV超導(dǎo)飽和鉄心故障限流器中的超導(dǎo)磁體，磁體雙餅骨架參數(shù)為內(nèi)徑1920mm,繞制層槽板外徑1980mm,隔板外徑2016mm,上下壓板外徑2070mm，每層六等分。磁體為5組線圈并聯(lián)，每組線圈由9個(gè)雙餅線圈串聯(lián)。外形尺寸高度930mm，夕卜徑2082mm (含電流引線外尺寸)。其結(jié)構(gòu)如圖10所示，1、5為側(cè)隔板層；3為由隔板、端頭隔板和過(guò)渡隔板組成的中隔板層，可均選用Imm環(huán)氧樹脂板加工；2、4為超導(dǎo)線材的繞制槽板層，選用6mm環(huán)氧樹脂板加工；低溫弾性襯墊層6厚5_，該層選用柔軟保溫材料作為主彈性材料，兩側(cè)附加膠粘層和0. Olmm厚的環(huán)氧板，在液氮環(huán)境下，該種復(fù)核材料具備彈性形變特征，具有形變自恢復(fù)能力，且可以在外力的作用下適度收縮或擴(kuò)展。當(dāng)雙餅骨架制作完成以后，將超導(dǎo)線材正反繞制在單餅骨架內(nèi)，最終形成雙餅超導(dǎo)線圏。實(shí)施例2如圖11所示，為了增加超導(dǎo)線材與液氮之間的熱交換空間，超導(dǎo)線圈疊放過(guò)程中每?jī)蓚€(gè)雙餅線圈之間加入厚度為3mm的環(huán)氧樹脂墊片10 (為散熱墊片)，使每ー個(gè)雙餅骨架內(nèi)的超導(dǎo)線材完全暴露在液氮之中，提高線材與液氮之間的熱交換效率。實(shí)施例3
超導(dǎo)磁體為多組線圈并聯(lián)方式，兩組線圈100、200相鄰的兩個(gè)雙餅線圈之間將承受磁體的整體壓降值，因此需要對(duì)該部位進(jìn)行額外加強(qiáng)。如圖12所示，為了增加超導(dǎo)磁體的整體耐壓強(qiáng)度，每組超導(dǎo)線圈間加入組絕緣層9。組絕緣層尺寸內(nèi)徑1920mm，外徑2070mmo將所有雙餅超導(dǎo)線圈從下壓板向上依次疊放，并按照本發(fā)明的エ藝要求疊放散熱墊片和組絕緣層隔板，當(dāng)所有的雙餅超導(dǎo)線圈組裝完成后加蓋上壓板，使用非導(dǎo)磁拉桿穿入所有固定線圈骨架的銷環(huán)孔以及上下壓板的固定孔將整個(gè)超導(dǎo)磁體固緊(如圖13所示)。綜上所述，本發(fā)明采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參照環(huán)氧材料在受溫度變化影響下的冷縮系數(shù)可以精確設(shè)計(jì)每個(gè)扇型環(huán)瓣的弧長(zhǎng)值，能有效避免骨架在溫度變化過(guò)程中的熱脹冷縮效應(yīng)；為了更有效的吸收或釋放超導(dǎo)線材與骨架在低溫環(huán)境下因冷熱收縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的相對(duì)內(nèi)應(yīng)力。骨架每個(gè)線材繞制槽內(nèi)放置具有低溫弾性襯墊層，骨架的隔板設(shè)計(jì)為鋸齒狀，可有效吸收骨架隔板自身的收縮內(nèi)應(yīng)カ；骨架中間層加入端頭隔板，配裝卡具對(duì)線圈引線端頭進(jìn)行固定，能夠避免引線與超導(dǎo)線材焊接點(diǎn)受カ斷裂。
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上述各實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說(shuō)明所包含應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種彈性超導(dǎo)磁體骨架，由上、下壓板夾置若干組相互疊加的環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架而成，每個(gè)單體雙餅骨架采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從中心向兩側(cè)依次為中隔板層、繞制槽板層和側(cè)隔板層，該中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑相同，而中隔板和側(cè)隔板的外徑大于繞制槽板的外徑以形成線材繞制槽；其特征在于在各單體雙餅骨架結(jié)構(gòu)中，所述的中隔板和側(cè)隔板的外圈帶有鋸齒，在形成的線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)有彈性墊層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，在上、下壓板及每組的環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架上都開設(shè)供非導(dǎo)磁拉桿穿入的固定孔，并配設(shè)電流引線銅排。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，每組環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架含有三瓣以上的單體雙餅骨架，其中，每個(gè)單體雙餅骨架呈扇形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，其特征在于所述的彈性墊層至少為含有一層環(huán)氧薄片層的低溫彈性墊層；若為若干組合層，則為環(huán)氧薄片、彈性雙面膠和柔軟彈 性材質(zhì)中兩種以上的組合層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，其特征在于所述彈性墊層為五層對(duì)稱組合，中心層為海綿材質(zhì)層，其兩側(cè)粘貼彈性雙面膠層，雙面膠層外側(cè)粘貼環(huán)氧薄片層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，其特征在于所述的中隔板和側(cè)隔板采用隔板、端頭隔板和過(guò)渡隔板中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架，其特征在于在每組環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架中配裝有對(duì)線圈引線端頭進(jìn)行固定的卡具。
8.一種彈性超導(dǎo)磁體骨架的制作方法，其特征在于方法如下 1)根據(jù)整體雙餅骨架的制作參數(shù)確定所需環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的組數(shù)、每組中所需等分的扇形單體雙餅骨架的個(gè)數(shù)及各扇形單體雙餅骨架中的中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑與外徑的制作規(guī)格； 2)按設(shè)計(jì)的尺寸規(guī)格制作出全部所需的扇型環(huán)瓣隔板、繞制槽板、側(cè)隔板及成品時(shí)所用的上、下壓板，在所有的板上均開設(shè)固定孔，其中在上、下壓板上開有內(nèi)、外的兩圈固定孔，將中隔板和側(cè)隔板的板外圈加工出帶有鋸齒狀型的邊； 3)制備所需組數(shù)的環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架，其中，是采用下列兩種方式之一完成各組環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的制作 方式一，首先，分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的中隔板層、繞制槽板層及側(cè)隔板層，將每一層的扇型環(huán)瓣拼接成一個(gè)圓環(huán)，再分別按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將五層圓環(huán)交接錯(cuò)縫疊加在一起，同時(shí)將各層部件上的固定孔對(duì)齊，并用低溫膠進(jìn)行粘接以形成基礎(chǔ)骨架； 方式二，首先，分別制作出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的扇形單體雙餅骨架按從中部向上、下兩側(cè)依次為中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)將一中隔板層、兩個(gè)繞制槽板層及兩個(gè)側(cè)隔板層疊加在一起，且同時(shí)將各層部件上的穿孔對(duì)齊，粘接后得到一個(gè)扇形單體雙餅骨架；再集合一組所需個(gè)數(shù)的扇形單體雙餅骨架并將它們對(duì)接為一組圓環(huán)，得到一組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架； 4)先將各分瓣的下壓板組合為一圈，穿入內(nèi)圈的一組非導(dǎo)磁拉桿，將各組的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架從下壓板板面始依次向上累加疊放，累加疊放時(shí)，將各圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架的固定孔套合在對(duì)應(yīng)位置上的非導(dǎo)磁拉桿上，在每?jī)山M圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架之間的非線材繞制部位加入散熱墊片，并在每組超導(dǎo)線圈間加入組絕緣隔板；在所有的雙餅超導(dǎo)線圈組裝完成后加蓋上壓板，用非導(dǎo)磁拉桿固定整體骨架。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架的制作方法，其特征在于由各相鄰的中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板構(gòu)成一個(gè)線材繞制槽，在每個(gè)線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)單層或若干層低溫彈性襯墊層，該彈性襯墊層材料使用常規(guī)彈性材料進(jìn)行復(fù)核式加工。
10.一種用權(quán)利要求I所述的彈性超導(dǎo)磁體骨架和權(quán)利要求8所述的方法制作的超導(dǎo)磁體，其特征在于將超導(dǎo)線圈繞制在所述彈性超導(dǎo)磁體骨架的雙餅超導(dǎo)線圈組骨架上，各組超導(dǎo)線圈相互串聯(lián)或并聯(lián)；含有若干雙餅超導(dǎo)線圈繞組且它們?yōu)橄嗷ゲ⒙?lián)方式時(shí)，每組雙餅超導(dǎo)線圈間加入組間絕緣層。
全文摘要
一種彈性超導(dǎo)磁體骨架及其制作方法，骨架由上、下壓板夾置若干組相互疊加的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架而成；每組圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架含有三瓣以上的單體雙餅骨架，其中，每個(gè)單體雙餅骨架呈扇形，為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，中心為中隔板,從中隔板向上、下兩側(cè)依次為繞制槽板和側(cè)隔板層，各層間錯(cuò)縫拼接；該中隔板、繞制槽板和側(cè)隔板的內(nèi)徑相同，而中隔板和側(cè)隔板的外徑要大于繞制槽板的外徑以形成線材繞制槽；在上、下壓板及每組的圓環(huán)型分瓣組合式雙餅骨架上都開設(shè)供非導(dǎo)磁拉桿穿入的固定孔；在各單體雙餅骨架結(jié)構(gòu)中，中隔板和側(cè)隔板的外圈帶有鋸齒，在形成的線材繞制槽內(nèi)鋪設(shè)有彈性墊層。其低溫機(jī)械性能優(yōu)且低溫保護(hù)性能強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01F6/00GK102789864SQ20121029312
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者宋萌, 曹昆南, 李強(qiáng), 王立中, 王達(dá)達(dá), 田波 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司