超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法

摘要

本发明涉及一种超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法。其超导螺线管线圈的绕制装置包括超导线放线装置、超导螺线管和立式绕线机，其特征是还包括有拉紧装置，拉紧装置包括有底座，支撑杆固定安装在底座上，支撑杆顶端固定安装有顶板，调节丝杠上端与顶板相连，调节丝杠下端安装在底座上，调节丝杠上设置有超导线压紧块，超导线盘线上的超导线通过调节丝杠上的超导线压紧块与安装在立式绕线机上的超导螺线管相连。其绕制制造方法可靠，其采用的工艺方法合理，实现了超导螺线管的制造，降低了制造成本和，提高生产效率，是现有生产方式的一种补充方式，尤其对于特殊形状的线圈有着良好的实际操作性。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种利用低温环氧的刷涂固化工艺制备超导螺线管线圈技术领域，尤其是涉及超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法。

背景技术

螺线管线圈是最为常见和普遍的线圈结构形式，无论是常规导体的线圈还是超导体的线圈都常常采用这样的结构，用以产生所需要的磁场。但是由于超导涉及到低温制冷和电磁力的影响，为保证超导线圈在运行过程中的稳定性，不失超；超导线圈的制造过程有着比常规线圈更为苛刻和严格的要求。

通常的超导线圈制造包括以下几个过程；

a.按照设计参数制造线圈骨架；

b.按照设计匝数，线圈结构，绝缘规范将超导线绕制在线圈骨架上；

c.对绕制完成的线圈整形和预抽真空；

d.真空环氧浇注并固化成形

采用现有技术制造超导线圈，其存在不利的方面是：生产的周期长，需要设计制造专业的浇注模具来保证线圈外形，同时环氧浇注所需的真空设备也需要配备完全，整体的造价较高，不利于单件生产。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供了一种超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法，从而有效解决了现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法，其超导螺线管线圈的绕制装置包括超导线放线装置、超导螺线管和立式绕线机，其特征是还包括有拉紧装置，拉紧装置包括有底座，支撑杆固定安装在底座上，支撑杆顶端固定安装有顶板，调节丝杠上端与顶板相连，调节丝杠下端安装在底座上，调节丝杠上设置有超导线压紧块，超导线盘线上的超导线通过调节丝杠上的超导线压紧块与安装在立式绕线机上的超导螺线管相连。

所述的拉紧装置与立式绕线机之间设有环氧树脂刷涂装置。所述的超导线放线装置包括放线架，转轴通过螺母、定位套和轴承安装在放线架上，轴承为两个，两个轴承之间设有隔套，转轴上端设有用于安装超导线盘线的连接座。

所述的拉紧装置设置在超导线放线装置与立式绕线机之间， 立式绕线机上的超导螺线管通过其一端的连接法兰与立式绕线机上的转台相连，超导螺线管的中部为螺线管骨架，螺杆一端与立式绕线机上的转台相连，螺杆另一端通过超导螺线管的中部伸出超导螺线管上端的压盖，并与压盖固定相连。

所述的超导螺线管线圈的绕制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：制作超导螺线管骨架，首先用不锈钢制作超导螺线管的骨架，螺线管骨架采用不锈钢薄壁筒精车，并且留有0.5mm的厚度余量；精车后按照线圈计算长度焊接线圈不锈钢挡环；焊后清理焊角，并精车骨架到设计尺寸；进行绝缘包扎，绝缘包扎时后一层绝缘层压一半在前一层绝缘上， 超导螺线管的骨架上包一层或两层0.05mm厚的聚酰亚胺薄膜，此作为线圈对于骨架的对地绝缘层； 

第二步：将制作好的超导螺线管骨架固定安装在立式绕线机上，超导线盘线固定在超导线放线装置上，超导线通过拉紧装置在超导螺线管骨架上绕制；

第三步：绕制结束后，对线圈局部渗出环氧进行清洁擦拭处理；最后，在温度120±2℃固化30±1分钟成型。

所述的第二步骤中的绕制过程中的固化采用4.2K低温下专用的环氧树脂，环氧树脂型号为2850FT，同时根据现场的温度，湿度，绕制时间按照每一百份环氧树脂内含有重量百分比为7～9％的固化剂，5～8％的稀释剂；稀释剂主要是防止在绕制过程中线圈固化，选用690 型苯基缩水甘油醚C₉H₁₀O₂，固化剂是将环氧按照一定时间和温度将线圈和环氧成型的；绕制时，为防止涂刷工具损伤超导线，采用软刷挂胶将环氧均匀的涂刷到正在绕的超导线上。

所述的固化剂采用常温固化剂，型号为CATALYST 27-1，选用固化剂的固化温度为120±2℃，固化时间30±1分钟。

固化时，为了防止环氧树脂有渗出在即将绕制的下一层上，采用少量乙醇用脱脂棉轻轻擦拭。所述的不锈钢为304不锈钢。

本发明的有益效果是：所述的超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法，采用本项发明提到的制造方法，已成功地绕制出磁场强度3T的匀场螺线管磁体，在液氦温区进行了低温冲击和加电后的磁场测试，测试过程中没有发现失超现象，该磁体达到了预先的设计要求，制造方法可靠。其采用的工艺方法合理，实现了超导螺线管的制造，降低了制造成本和，提高生产效率，是现有生产方式的一种补充方式，尤其对于特殊形状的线圈有着良好的实际操作性。

附图说明

图1为本发明超导螺线管线圈的绕制装置结构示意图；

图2为本发明图1中的拉紧装置2的结构示意图；

图3为本发明图2的右视结构示意图；

图4为本发明图1中的超导线放线装置1的结构示意图；

图5为本发明图1中的超导螺线管3与立式绕线机4连接结构示意图。

图中所示：1、超导线放线装置；1-1、放线架；1-2、连接座；1-3、转轴；1-4、隔套；1-5、轴承；1-6、定位套；1-7、螺母；2、拉紧装置；2-1、底座；2-2、支撑杆；2-3、顶板；2-4、调节丝杠；2-5、超导线压紧块；3、超导螺线管；3-1、螺线管骨架；3-2、连接法兰；3-3、压盖；4、立式绕线机；5、超导线盘线；6、超导线；7、环氧树脂刷涂装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至5所示，所述的超导螺线管线圈的绕制装置及其绕制方法，其超导螺线管线圈的绕制装置包括超导线放线装置1、超导螺线管3和立式绕线机4，其特征是还包括有拉紧装置2，拉紧装置2包括有底座2-1，支撑杆2-2固定安装在底座2-1上，支撑杆2-2顶端固定安装有顶板2-3，调节丝杠2-4上端与顶板2-3相连，调节丝杠2-4下端安装在底座2-1上，调节丝杠2-4上设置有超导线压紧块2-5，超导线盘线5上的超导线6通过调节丝杠2-4上的超导线压紧块2-5与安装在立式绕线机4上的超导螺线管3相连。

所述的拉紧装置2与立式绕线机4之间设有环氧树脂刷涂装置7。所述的超导线放线装置1包括放线架1-1，转轴1-3通过螺母1-7、定位套1-6和轴承1-5安装在放线架1-1上，轴承1-5为两个，两个轴承之间设有隔套1-4，转轴1-3上端设有用于安装超导线盘线5的连接座1-2。

所述的拉紧装置2设置在超导线放线装置1与立式绕线机4之间， 立式绕线机4上的超导螺线管3通过其一端的连接法兰3-2与立式绕线机4上的转台相连，超导螺线管3的中部为螺线管骨架3-1，螺杆8一端与立式绕线机4上的转台相连，螺杆8另一端通过超导螺线管3的中部伸出超导螺线管3上端的压盖3-3，并与压盖3-3固定相连。

所述的超导螺线管线圈的绕制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：制作超导螺线管骨架，首先用不锈钢制作超导螺线管的骨架3-1，螺线管骨架3-1采用不锈钢薄壁筒精车，并且留有0.5mm的厚度余量；精车后按照线圈计算长度焊接线圈不锈钢挡环；焊后清理焊角，并精车骨架到设计尺寸；进行绝缘包扎，绝缘包扎时后一层绝缘层压一半在前一层绝缘上， 超导螺线管的骨架上包一层或两层0.05mm厚的聚酰亚胺薄膜，此作为线圈对于骨架的对地绝缘层； 

第二步：将制作好的超导螺线管骨架固定安装在立式绕线机上，超导线盘线5固定在超导线放线装置1上，超导线6通过拉紧装置2在超导螺线管骨架3-1上绕制；

第三步：绕制结束后，对线圈局部渗出环氧进行清洁擦拭处理；最后，在温度120±2℃固化30±1分钟成型。

所述的第二步骤中的绕制过程中的固化采用4.2K低温下专用的环氧树脂，环氧树脂型号为2850FT，同时根据现场的温度，湿度，绕制时间按照每一百份环氧树脂内含有重量百分比为7～9％的固化剂，5～8％的稀释剂；稀释剂主要是防止在绕制过程中线圈固化，选用690 型苯基缩水甘油醚C₉H₁₀O₂，固化剂是将环氧按照一定时间和温度将线圈和环氧成型的；绕制时，为防止涂刷工具损伤超导线，采用软刷挂胶将环氧均匀的涂刷到正在绕的超导线上。

所述的固化剂采用常温固化剂，型号为CATALYST 27-1，选用固化剂的固化温度为120±2℃，固化时间30±1分钟。

固化时，为了防止环氧树脂有渗出在即将绕制的下一层上，采用少量乙醇用脱脂棉轻轻擦拭。所述的不锈钢为304不锈钢。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。