一种用于交流磁场的高温超导线圈的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超导技术应用领域，特别是涉及一种用于交流磁场的高温超导线圈。
【背景技术】
[0002]高温超导体通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料，其具有较高的临界电流密度、临界磁场和临界温度。并且高温超导体的载流能力很强，因此传统导线可以被高温超导线(带)来取代，做成的电力装置体积更小、功率(储能)更大。所以，高温超导在强电领域具有广阔的应用前景。因为诸多高温超导电力装置如超导变压器、超导电机、超导限流器和超导电抗器等的核心部件都是超导线圈，所以高温超导线圈是强电应用中的关键部件。
[0003]现有技术中的超导线圈装置，一般是由多个具有相同结构的超导饼即饼式子线圈串联组成。饼式子线圈由超导带绕制卷曲在一起制成饼状形式，所形成的饼式子线圈一般呈环形，其具有内径和外径;在真空环境下进行环氧树脂浸渍固化后的多个饼式子绕组同轴叠装，成为一体结构的超导线圈装置。
[0004]但是，由于高温超导线圈在高温超导电力的应用中需要工作于交流状态下，会处于周期性反复的激磁状态，磁通线圈会不断的进出超导，导致超导体内的磁通数目不断改变，这样必然在超导线圈内产生交流损耗，同时不同位置的超导线圈的外界磁场强度也不一样，导致不同位置的超导线圈内产生交流损耗不同。所以，由于上述交流损耗的存在，导致超导线圈装置的稳定性降低，强磁场下的载流能力大大下降。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例中提供了一种用于交流磁场的高温超导线圈，以解决现有技术中的超导线圈装置的稳定性降低以及强磁场下的载流能力降低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0007]—种用于交流磁场的高温超导线圈，其特征在于，包括高温超导单饼绕组和支撑筒，其中:
[0008]所述高温超导单饼绕组包括至少一个高温超导饼式子线圈；
[0009]用于绕制所述高温超导饼式子线圈的高温超导带的宽度、从所述高温超导单饼绕组的两端到中心依次降低；
[0010]所述高温超导单饼绕组套设在所述支撑筒上。
[0011]优选地，相邻的所述高温超导饼式子线圈之间设置有绕组间隔环，相邻的所述高温超导饼式子线圈在轴向上具有一定的间距。
[0012]优选地，所述支撑筒包括中间的圆柱筒、位于所述圆柱筒两端的环形平板，其中:
[0013]所述圆柱筒的外表面沿轴向开设有凹陷的流通槽，所述流通槽的长度等于所述圆柱筒的长度；
[0014]所述环形平板上开设有流通孔；
[0015]所述高温超导单饼绕组套设在所述圆柱筒上；
[0016]优选地，所述环形平板和所述高温超导饼式子线圈之间设置有所述绕组间隔环。
[0017]优选地，所述高温超导线圈装置还包括拉杆组件，其中:
[0018]所述拉杆组件包括两端设置有外螺纹结构的拉杆和螺帽；
[0019]所述拉杆连接上下两个所述环形平板，并通过所述螺帽旋紧固定。
[0020]优选地，所述拉杆组件还包括预紧碟垫片，其中:
[0021]所述预紧碟垫片套设在所述拉杆上，并通过所述螺帽紧压在所述环形平板上。
[0022]所述预紧碟垫片包括不锈钢预紧碟垫片或铍青铜预紧碟垫片。
[0023]优选地，所述支撑筒包括玻璃纤维增强环氧树脂支撑筒，所述拉杆包括玻璃纤维增强环氧树脂拉杆，所述螺帽包括玻璃纤维增强环氧树脂螺帽。
[0024]优选地，所述高温超导饼式子线圈包括双面高温超导宽带和环形骨架，其中:
[0025]所述双面高温超导宽带绕在所述环形骨架上；
[0026]所述环形骨架包括玻璃纤维增强环氧树脂环形骨架。
[0027]优选地，相邻的所述高温超导饼式子线圈之间的轴向间距为0.5_2mm。
[0028]优选地，所述高温超导饼式子线圈的环形骨架外径等于、设置在相邻所述高温超导饼式子线圈之间的绕组间隔环的外径。
[0029]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种用于交流磁场的高温超导线圈，包括由至少一个高温超导饼式子线圈组成的高温超导单饼绕组，同时用于绕制所述高温超导饼式子线圈的高温超导带的宽度、从所述高温超导单饼绕组的两端到中心依次降低;所述高温超导单饼绕组套设在支撑筒上。对于高温超导单饼绕组中的高温超导带，外界交流磁场分为影响较小的平行磁场和影响较大的垂直磁场，根据交流磁场在高温超导单饼绕组周围的分布特点，越靠近绕组的两端，垂直于超导带的磁场强度越高。在本实用新型实施例中的所述高温超导带的宽度、从所述高温超导单饼绕组的中心到两端依次变宽，相应的所述高温超导带载流能力也逐渐变大，可对逐渐增强的磁场进行有效补偿，因此电流通过串联结构的单饼绕组时高温超导带通流安全裕度趋近相等，从而实现所述高温超导单饼绕组在较高的垂直磁场下不失超的目的，进而有效提高了所述高温超导线圈装置的强磁场下的载流能力及其稳定性。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本实用新型实施例提供的一种用于交流磁场的高温超导线圈的剖面结构示意图；
[0032]图2为本实用新型实施例提供的一种用于交流磁场的高温超导线圈局部立体结构示意图；
[0033]图3为图1中的支撑筒的局部立体结构示意图；
[0034]图4为图1中的拉杆组件的结构示意图；
[0035]图5为本实用新型提供的一种超导可控电抗器的基本结构示意图；
[0036]图1-5中，具体符号表不为:
[0037]1-高温超导单饼绕组，11-高温超导饼式子线圈，111-环形骨架，2-支撑筒，21-圆柱筒，211-流通槽，22-环形平板，221-流通孔，3-绕组间隔环，4-拉杆组件，41-拉杆，42-螺帽，43-预紧碟垫片，5-通道，6-外筒，7-内筒，8-冷屏，9-真空空间。
【具体实施方式】
[0038]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0039]参见图1，本实用新型实施例提供的一种用于交流磁场的高温超导线圈的剖面结构示意图，所述高温超导线圈装置，包括高温超导单饼绕组1和支撑筒2。
[0040]所述高温超导单饼绕组1包括至少一个高温超导饼式子线圈11，所述高温超导单饼绕组1套设在所述支撑筒2上。
[0041]用于绕制所述高温超导饼式子线圈11的高温超导带的宽度、从所述高温超导单饼绕组1的两端到中心依次降低，同时，高温超导带的宽度与作用其上的垂直磁场强度成正比。
[0042]对于高温超导单饼绕组中的高温超导带，外界交流磁场分为影响较小的平行磁场和影响较大的垂直磁场，根据交流磁场在高温超导单饼绕组周围的分布特点，越靠近绕组的两端，垂直于超导带的磁场强度越高。
[0043]在本实施例中的所述高温超导带的宽度、从所述高温超导单饼绕组1的中心到两端依次变宽，相应的所述高温超导带载流能力也逐渐变大，所以可对逐渐增强的磁场进行有效补偿，从而实现所述高温超导单饼绕组1在较高的垂直磁场下不失超的目的，进而有效提高了所述高温超导线圈装置的强磁场下的载流能力及其稳定性。
[0044]如图2所示，在本实施例中，相邻的两个高温超导饼式子线圈11之间设置有绕组间隔环3，相邻的所述高温超导饼式子线圈11在轴向上具有一定的间距，其中，所述相邻高温超导饼式子线圈11的轴向间距为0.5-2_，所述绕组间隔环3采用玻璃纤维增强环氧树脂材料制成，当然，并不限于上述间距数值和无磁、绝缘、耐低温材料。
[0045]这样相邻的两个所述高温超导饼式子线圈11，因为设置有电器绝缘性能良好的所述绕组间隔环3，所以可以形成环形冷却区；同时，因为相邻的所述高温超导饼式子线圈11之间具有一定的间距，冷却介质能在所述环形冷却区流动，及时带走高温超导体因交流损耗产生的热量，保证了所述高温超导单饼绕组1的充分冷却。
[0046]进一步的，为了防止绕在所述高温超导单饼绕组1外周的绝缘部件发生塌陷的问题，所述高温超导饼式子线圈11和环形骨架111整体包裹玻璃纤维后经环氧树脂固化。同时，所述环形骨架111外径等于所述绕组间隔环3的外径。
[0047]如图2所示，在本实施例中，所述支撑筒2包括中间的圆柱筒21、位于所述圆柱筒21两端的环形平板22。
[0048]所述圆柱筒21的外表面沿轴向开设有凹陷的流通槽211，所述流通槽211的长度等于所述圆柱筒21的长度;所述环形平板22上开设有流通孔221;所述高温超导单饼绕组1套设在所述圆柱筒21上。
[0049]通过设置所述流通槽211，冷却介质便能沿所述圆柱筒21的外表面沿其轴线方向自由流动;通过开设所述流通孔221，冷却介质气化产生的气体便可以从所述支撑筒2的下方向上方运动。所以所述流通槽211和所述流通孔221促进了冷却介质及其气化气体的自由流通，避免了所述高温超导单饼绕组1的局