[发明专利]一种跑道形状的高温超导线圈

说明书

技术领域

本发明总的来讲涉及一种同步转动电机的超导线圈。具体来讲，本发明涉及一种制造同步转动电机的转子的超导激励绕组的装置和方法。

背景技术

具有激励线圈绕组的电机包括但又不限于旋转发电机，旋转电动机和线性电动机。这些电机通常包括电磁偶合的定子和转子。转子可包括多极转子芯和固定在转子芯上的线圈绕组。转子芯可以包括可以导磁的固体材料，比如铁心转子。

传统的铜绕组一般用于同步电机的转子。然而，铜绕组的电阻(虽然根据传统的度量标准是很低的)足以对转子产生很大热量并减少电机的能量效率。近来，已经开发出超导线圈绕组供转子使用，超导线圈绕组实际上没有电阻，是具有很大优越性的转子线圈绕组。

用作电机的转子激励绕组的高温超导线圈必须设计成一种具有精密尺寸误差的刚性结构，所以，结构支撑件不能以过大的间隙安装到线圈上。过大的间隙可造成高应变和可能损坏加载的线圈。当带状导体缠绕在跑道形状的线圈模板的直线部分时，与圆弧部分相比，带状导体的回弹形成了很差的填充系数(packing factor)和低强度的复合体。

典型的超导转子绕组是用鞍状线圈制成。鞍状线圈围绕用作结构支撑体的圆柱形外壳进行装配。这些鞍状线圈具有复杂的绕组结构，可能导致高温超导(HTS)带导线在缠绕操作时形成过度应变，这是由于弯曲的直径、导线的盘旋、和冷却下来时绕组相对支撑结构出现不同的热应变。

发明内容

在本发明的一个示例性的实施例中，一种制造HTS线圈的装置包括相对的两个侧面板，设置在所述侧面板之间的最好是跑道形状的线圈架，所述线圈架可放置层间带有结合剂的HTS带的各层；和靠在所述侧面板外侧表面上装配的多个块状体，所述快状体可以朝所述线圈架移动并压迫位于所述线圈架上的HTS带的各层。所述多个块状体通过螺栓安装到所述侧面板的外侧表面上。在本实施例中，所述螺栓的尺寸加工成可逐步地压迫所述HTS带的各层。另外，所述多个块状体包括不同厚度的块状体，可根据HTS带的层数选择性地压迫HTS带的各层。还有，所述多个块状体包括多个最后块状体，其形状可根据所述超导线圈希望的外部尺寸进行加工。结合剂可包括任何适合的材料，最好包括未浸渍线层层间绝缘材料或热塑性材料。

在本发明的另一个示例性的实施例中，提出一种通过本发明的装置制造HTS线圈的方法。此方法包括步骤(a)在所述线圈架上缠绕HTS带，(b)对所述缠绕的HTS带施加结合剂，(c)利用所述多个块状体朝所述线圈架压迫所述HTS带，(d)烘烤所述受压的HTS带和所述结合剂，对所述结合剂进行固化。对HTS带的各层进行所述步骤(a)(b)和(c)。另外，在缠绕所述HTS带的各层后进行所述步骤(b)和(c)。在本实施例中，步骤(b)是通过真空压力浸渍工艺对缠绕的多层HTS带(18)进行环氧树脂浸渍。还有，在本实施例中，步骤(a)使用带有预浸渍的涂层的HTS带(18)。

本方法还包括在进行步骤(a)之前将所述线圈的起始端固定到所述两个侧面板之一上的导线端上并向所述线圈架上施加结合剂的步骤。在本实施例中，方法还包括在进行步骤(d)之前将所述线圈的尾端固定在所述两个侧面板中另一个上的导线端子并在所述线圈上设置一层铜箔的步骤，所述铜箔连接到矩形冷却热交换器管路；和在加热的情况下重复步骤(c)。

附图说明。

图1是显示本发明的制造跑道形状的HTS线圈的装置和方法的装配图；和

图2是所述装置的透视图。部件表：线圈模板     10

    线圈架       12

    侧面板       14

    块状体       16

    HTS带绕组    18

具体实施方式

图1和2显示了用于制造高温超导(HTS)线圈的精密的线圈模板10。HTS线圈一般是在线圈模板上承受压力的HTS带分层绕组，并经过环氧树脂浸渍，还要受到压迫具有精密的尺寸误差。已经知道有多种类型的HTS带，任何合适的HTS带都可以用于制造本发明的HTS线圈。