[发明专利]弹性超导磁体骨架及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导磁体及其骨架制作的结构及工艺技术，尤其涉及一种弹性超导磁体骨架及制作方法，和用其制作的超导磁体。

背景技术

超导材料在达到一定的低温环境下，电阻为零。利用超导材料的这种特性，超导故障限流器、超导变压器、超导储能等一系列超导电力设备的应用研究得到很大发展，而超导磁体作为重要组成部分，是其应用的一个关键。与常规材料制作的磁体相比，利用超导线材绕制的超导线圈，其作为励磁磁体具有功耗极小、体积紧凑、稳定性高等优点。

但是由于超导线材复杂的制作工艺以及其自身的特殊成分组成，使得超导磁体制作中对骨架的要求很高。目前，无论是第一代Bi-2223/Ag铋系银包套带材还是第二代YBCO涂层高温超导带材，都是脆性氧化物陶瓷材料，较大曲率的弯折会导致其通流性能变差。

此外，超导磁体一般在电力网络、高强度磁场、温度变化幅度较大等场合应用，环境较为恶劣，因此超导磁体的制作需要考虑到制作材料的抗机械电磁作用力、绝缘能力、低温下强度、大范围温度变化下强度变化和热膨胀系数、抗疲劳性能等一系列因素。超导磁体在从常温过渡到液氮环境温度或者相反时，由于骨架和超导线圈的热膨胀系数不同，会导致超导带材绷得过紧或者过松，甚至会有超导带材绷断、磁体变形和损坏的严重后果。

授权公告号为CN101499350B的发明专利公开了一种高温超导磁体骨架的结构形式，解决了超导线圈绕制过程中的预应力问题，并其在一定程度上提高了超导磁体机械强度，降低了磁体线圈工作过程中受到强电磁力冲击发生损伤的几率，但该种结构形式的超导磁体骨架仍无法有效舒缓超导线圈与骨架之间因热膨胀系数不同所产生的内应力，可能会引发超导磁体线圈电流引线因内应力作用发生断裂，导致整个磁体断路无法正常工作。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种弹性超导磁体骨架，以优化其低温机械性能，并强化对超导线圈的低温保护性能。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种弹性超导磁体骨架，由上、下压板夹置若干组相互叠加的环型分瓣组合式双饼骨架而成，每个单体双饼骨架采用对称结构，从中心向两侧依次为中隔板层、绕制槽板层和侧隔板层，该中隔板、绕制槽板和侧隔板的内径相同，而中隔板和侧隔板的外径大于绕制槽板的外径以形成线材绕制槽；在各单体双饼骨架结构中，所述的中隔板和侧隔板的外圈带有锯齿，在形成的线材绕制槽内铺设有弹性垫层。

所述弹性超导磁体骨架中，在上、下压板及每组的环型分瓣组合式双饼骨架上都开设供非导磁拉杆穿入的固定孔，并配设电流引线铜排。

所述弹性超导磁体骨架中，每组环型分瓣组合式双饼骨架含有三瓣以上的单体双饼骨架，其中，每个单体双饼骨架呈扇形。

所述弹性超导磁体骨架的弹性垫层至少为含有一层环氧薄片层的低温弹性垫层；若为若干组合层，则为环氧薄片、弹性双面胶和柔软弹性材质中两种以上的组合层。优选是：所述弹性超导磁体骨架的弹性垫层为五层对称组合，中心层为海绵材质层，其两侧粘贴弹性双面胶层，双面胶层外侧粘贴环氧薄片层。

所述弹性超导磁体骨架的中隔板和侧隔板采用隔板、端头隔板和过渡隔板中的一种。

所述弹性超导磁体骨架中，在每组圆环型分瓣组合式双饼骨架中配装有对线圈引线端头进行固定的卡具。

所述弹性超导磁体骨架的中隔板和侧隔板上的锯齿齿槽深度满足下列条件:

1）所绕线圈的厚度越大,齿槽深度越深；

2）齿槽槽深的最低点在弹性衬层之上。

本发明的再一目的是提供一种弹性超导磁体骨架的制作方法，利用该方法制作的超导磁体骨架可以用于制作较优性能的超导磁体，可以解决因超导磁体特殊运行环境下的机械强度、绝缘强度和热膨胀等一系列问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种弹性超导磁体骨架的制作方法，其方法如下：

1）根据整体双饼骨架的制作参数确定所需圆环型分瓣组合式双饼骨架的组数、每组中所需等分的扇形单体双饼骨架的个数及各扇形单体双饼骨架中的中隔板、绕制槽板和侧隔板的内径与外径的制作规格；

2）按设计的尺寸规格制作出全部所需的扇型环瓣隔板、绕制槽板、侧隔板及成品时所用的上、下压板，在所有的板上均开设固定孔，其中在上、下压板上开有内、外的两圈固定孔，将中隔板和侧隔板的板外圈加工出带有锯齿状型的边；

3）制备所需组数的圆环型分瓣组合式双饼骨架，其中，是采用下列两种方式之一完成各组圆环型分瓣组合式双饼骨架的制作：