一种超导限流器限流单元及其绕制方法与流程

本申请涉及一种超导限流器限流单元及其绕制方法。

背景技术：

超导限流器作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平，从而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运行构成重大危害，可以大大提高电网的稳定性，改善供电的可靠性和安全性。

超导限流器限流单元在进行生产组装的时候，通过将超导带材环绕安装在固定架上，形成饼式螺旋形状，然后对超导带材流通电流，通过高温超导体失超电阻限流实现解决电路短路的问题。

为了提升超导限流器的制作效率和质量，技术人员一致致力于研发出这种结构的超导限流器：其在制作时，能够快速高效地将超导带材按照所需轨迹精准卷绕于线圈支架外围。

本申请由此而来。

技术实现要素：

本申请目的是：提出一种超导限流器限流单元及其绕制方法，这种超导限流器限流单元结构简单巧妙，而且在制作时能够快速地将超导带材按照所需轨迹精准卷绕于线圈支架外围。

本申请的技术方案是：

一种超导限流器限流单元，包括：

线圈支架，以及

呈螺旋状卷绕于所述线圈支架外的超导线圈；

还包括一底座，所述底座的表面开设有：

向下凹陷的枢转孔，

分别位于所述枢转孔径向两侧且向下凹陷的两条滑槽，以及

水平向内延伸、且分别与所述两条滑槽相通的两个螺纹孔；

所述线圈支架的底部枢转连接于所述枢转孔中，并且所述线圈支架的表面环绕设置有呈螺旋状延伸的嵌槽，所述超导线圈嵌于所述嵌槽中，所述滑槽中活动布置滑块，所述滑块旋转连接与所述螺纹孔螺纹配合、且伸出所述螺纹孔外的螺杆，所述滑块固定连接向上伸出、且位于所述线圈支架侧部的挡板。

所述线圈支架的外轮廓为圆柱形。

所述挡板朝向所述线圈支架的侧表面为圆弧面。

所述线圈支架的顶部固定连接向上伸出的立杆，所述立杆的顶端可拆卸连接一把手。

所述立杆的顶端开设一凹槽，所述把手的一部分可拆卸地卡嵌固定于所述凹槽中。

所述滑块上开设卡槽，所述挡板的底部设有卡合固定于所述卡槽中的卡块。

所述线圈支架的底部固定设置向下伸出的转轴，所述转轴枢转插设于所述枢转孔中。

所述枢转孔包括同轴布置的上孔段和下孔段，所述上孔段和下孔段均为圆孔，并且所述上孔段的孔径小于所述下孔段的孔径；所述转轴包括固定连接的上轴段和下轴段，所述上轴段和下轴段均为圆柱形结构，并且所述上轴段的直径小于所述下轴段的直径；所述上轴段和所述下轴段分别活动嵌设于所述上孔段和所述下孔段内。

上述超导限流器的制法，包括：将超导带材的一端固定于所述嵌槽中，并将所述超导带材穿入所述线圈支架和所述挡板之间，旋转所述螺杆从而带动所述挡板向所述线圈支架移动，直至所述挡板与所述线圈支架相互贴靠，然后转动所述线圈支架使所述超导带材在所述挡板的限位下嵌于所述嵌槽中而形成所述超导线圈。

本申请的优点是：本申请这种超导限流器于其线圈支架表面环绕设置呈螺旋状延伸的嵌槽，并与线圈支架两侧设置通过螺杆带动的挡板，制作时利用贴靠在嵌槽外的挡板限制超导带材的卷绕轨迹，使得超导带材完全按照螺旋形嵌槽所指引的轨迹卷绕，最终形成嵌入嵌槽中的螺旋形的超导线圈，大大提升了超导线圈的卷绕速度和卷绕精度。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例中超导限流器限流单元的总装图；

图2为本申请实施例中超导限流器限流单元总体零部件的分解图；

图3为本申请实施例中超导限流器限流单元部分零部件的分解图；

图4为本申请实施例中超导限流器限流单元底座部分的剖视结构示意图；

图5为图4的x部放大图；

图6为本申请实施例超导限流器限流单元中超导线圈被移除后的分解图；

图7为本申请实施例中超导带材的对折结构示意图；

其中：

1-超导线圈，1^，-超导带材，1a-中点，101-左半段，102-右半段，2-线圈支架，201-嵌槽，3-底座，301-枢转孔，302-滑槽，303-螺纹孔，304-螺孔，301a-上孔段，301b-下孔段，4-滑块，401-卡槽，5-螺杆，6-挡板，601-卡块，7-立杆，701-凹槽，8-把手，9-隔离罩，901-导出孔，902-环形凸缘，902a-穿栓孔，10-转轴，10a-上轴段，10b-下轴段，11-螺栓。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解。例如，“连接”可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以使直接相连，也可以是通过中介媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。

图1至图7示出了本申请这种可以减少磁感影响的超导限流器限流单元的一个具体实施例，与传统超导限流器限流单元相同的是，其也包括：线圈支架2以及呈螺旋状卷绕于前述线圈支架外的超导线圈1——即超导线圈为螺旋状结构，并且前述超导线圈1是由超导带材1^，绕制而成的。

本实施例的关键改进在于：为了方便超导线圈1在线圈支架2外的卷绕成型，还配置了一个大致呈圆盘形状的底座3，该底座3的上表面开设有：

向下凹陷的枢转孔301，

分别位于枢转孔径向两侧且向下凹陷的两条滑槽302，以及

水平向内延伸、且分别与前述两条滑槽相通的两个螺纹孔303。

上述线圈支架2的底部枢转连接于前述枢转孔301中，并且线圈支架2的表面环绕设置有呈螺旋状延伸的嵌槽201，超导线圈1嵌于前述嵌槽201中。上述滑槽302中活动布置滑块4，滑块4旋转连接与螺纹孔303螺纹配合、且伸出螺纹孔303外的螺杆5，滑块4固定连接向上伸出、且位于线圈支架2侧部的挡板6。

具体地，线圈支架2的外轮廓为圆柱形，上述嵌槽201环绕设置于该圆柱形的圆周面。

在制作过程中，预先将超导带材1^，的一端(见下文描述，该“一端”实际为超导带材的中点对折部位)固定于嵌槽201(嵌槽201下端部)中，同时将超导带材1^，穿入线圈支架2和(其中一块)挡板6之间。手动或借助工具旋转螺杆5，螺杆5借助其表面外螺纹与底座3上螺纹孔303的螺纹配合而一边旋转一边向滑槽302移动。与螺杆5旋转连接的滑块4在螺杆5的带动下向枢转孔301和线圈支架2靠近移动，滑块4带动与之固定的挡板6向线圈支架2靠近移动，直至挡板6与线圈支架2相互贴靠后停止对螺杆5的旋转，此时超导带材1^，的一部分嵌入嵌槽201中并且被压在线圈支架2和(其中一块)挡板6之间。然后转动线圈支架2，预先固定于线圈支架2嵌槽201中的超导带材的那一端随着线圈支架2同步转动，从而使超导带材1^，卷绕在线圈支架2外围。因为在卷绕过程中超导带材1^，始终受到挡板6的阻挡限位，从而使得超导带材1^，完全按照螺旋形嵌槽201所指引的轨迹卷绕，最终形成嵌入嵌槽中的螺旋形的超导线圈1。

上述滑块4与挡板6的固定连接方式具体为：滑块4上开设有卡槽401，挡板6的底部设有卡合固定于卡槽401中的卡块601。

上述线圈支架2与底座3的枢转连接方式具体为：线圈支架2的底部固定设置有向下伸出的转轴10，该转轴10枢转插设于底座3的枢转孔301中。

进一步地，上述枢转孔301包括同轴布置的上孔段301a和下孔段301b，上孔段301a和下孔段301b均为圆孔，并且上孔段301a的孔径小于下孔段301b的孔径。上述转轴10包括固定连接的上轴段10a和下轴段10b，上轴段10a和下轴段10b均为圆柱形结构，并且上轴段10a的直径小于下轴段10b的直径；上轴段10a和下轴段10b分别活动嵌设于上孔段301a和下孔段301b内。

不难理解，前述相互配合的下轴段10b和下孔段301b对转轴10与底座3的连接具有限位作用，可防止转轴10从底座3脱离。

考虑到本实施例中线圈支架2外轮廓呈圆柱形，本实施例将上述挡板6朝向线圈支架2那一侧的侧表面设置为圆弧面。

为方便在绕制超导线圈1时对线圈支架2的旋转，本实施例在线圈支架2的顶部固定连接了向上伸出的立杆7，并于该立杆7的顶端可拆卸连接一了把手8，可握持前述把手8来转动该线圈支架2。

上述把手8与立杆7的可拆卸连接结构具体为：立杆7的顶端开设了一凹槽701，把手8的一部分可拆卸地卡嵌固定于前述凹槽中。

参照图7所示，上述超导带材1^，是在其长度方向的中点1a部位对折后再经螺旋形盘绕而形成上述超导线圈1的。也就是说：上述超导带材1^，在卷绕成螺旋状的超导线圈之前，先以超导带材1^，的中点1a为对折点进行对折，然后再进行螺旋卷绕从而形成超导线圈1，这种结构的超导线圈1具有很低的电感。

上述超导带材1^，采用性能优异的ybco超导带材。

而且，在对上述超导带材1^，中部进行对折时，应当控制好对折处的弯折程度和弯折形状(弯曲半径不宜过小)，以保证其对折部位应仍然具有超导电性。一般来说，可将超导带材1^，对折部位设置为圆弧形结构。

显然，超导带材1^，可以其中点1a为界点分成左半段101和右半段102。为保证超导线圈1的电感足够小，在超导带材1^，在其中点位置对折并绕制成螺旋状的线圈单元1后，最好保证前述左半段101与右半段102在各处均相互贴靠布置。

此外，本实施例还配置了一个罩于上述线圈支架2和超导线圈1外的隔离罩9，该隔离罩9与底座3固定连接，并且隔离罩9的罩壁上开设有导出孔901，上述超导线圈1的端部从前述导出孔901引出，以便连接外部电路。线圈外部设置的隔离罩9可形成静电屏蔽场，从而减弱超导线圈产生的磁感带来的负面影响。

上述隔离罩9的底部为敞口结构，并且隔离罩9底部的敞口处一体设置有一圈径向外凸的环形凸缘902，隔离罩9底部的环形凸缘902与底座3通过螺栓11紧固连接——此为隔离罩9与底座3的连接方式。

进一步地，前述环形凸缘902上竖向贯通开设多个沿圆周方向均匀分布的穿栓孔902a，底座3的上表面开设多个向下延伸、且沿圆周方向均匀分布的螺孔304，多颗螺栓11分别穿过各个穿栓孔902a与对应的螺孔304锁紧连接。并且底座3将隔离罩9底部的敞口完全封堵，以加强对内部线圈的保护。

上述隔离罩9和线圈支架2均为铁质，隔离罩9的内腔是于线圈支架外形相适配的圆柱形内腔，并且隔离罩9与线圈支架2紧密贴合布置，如此使得嵌槽201被密封，屏蔽性能更优。

显然，与线圈支架2紧密贴合的隔离罩9对线圈支架2和超导线圈1具有位置固定作用。制作时，当超导线圈1卷绕完成后，再锁固隔离罩9。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。