[发明专利]双面浸泡超导螺管线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导电力装置，特别是涉及一种双面浸泡超导螺管线圈。

背景技术

超导电力装置是电力科学技术领域内重要发展方向之一。大部分超导电力装置，例如超导磁体、超导限流器、超导电机和超导变压器等的核心都是一个或多个超导线圈，这些超导线圈可以通过浸泡在液氮或液氦中获得冷却，维持其超导状态。超导线圈可以由超导线材或超导带材绕制而成，其形状可以绕制成为饼状线圈或螺管线圈，饼状线圈容易制作输入输出抽头，也容易通过浸渍环氧的方式固定；螺管线圈结构简单，而且相对于饼状线圈，与其周围液氮接触面积大，稳定性好。

超导线圈由于其超导无阻特性，在工作状态时，可以无损耗通过高达数千安培的电流，所以超导线圈也常常应用于大电流电力应用中，在大电力应用中，超导带材会经受很大的电磁力，在这种电磁力的作用下，即使超导带材发生微小的位置移动，也可能会产生足以使得超导带材失去超导状态的能量，由此超导线圈通常都需要固定起来，即通过环氧浸渍，或通过石蜡固化，或在线圈骨架上制作容纳超导带材的槽，避免超导带材沿线圈轴线方向移动。

超导线圈失去超导状态，简称失超时，超导线圈失去无阻特性，出现电阻，就会由于焦耳效应产生大量的热量，造成线圈的局部或整体温度急速上升，严重情况下，会导致超导线圈的性能退化或烧毁，造成巨大的经济损失，为了避免这种严重情况，需要在超导线圈失超发热时，尽可能地将其热量带走，或尽可能让超导线圈快速整体失超，让热量尽可能均匀分布在超导线圈内。

带走液氮或液氦浸泡冷却的超导线圈热量的主要方式是利用液氮或液氦的挥发带走热量，液氮或液氦的冷却能力，是与超导带材的接触面积成正比的，即与超导带材接触面积越大，则冷却能力也就越强，当超导线圈失超时，也能够能带走越多的热量。所述冷却能力也称为超导线圈的传热能力，是关系到超导线圈的稳定性的重要指标之一。

为了固定超导带材，在超导螺管线圈的线圈骨架上会制作容纳超导带材的槽，超导带材位于此槽中时，一侧带面与线圈骨架紧密接触，另一侧带面暴露出来与液氮或液氦接触。为了避免短路，线圈骨架一般采用环氧树脂或其他绝缘材料制成，这些材料传热系数小，由此会造成超导带材的一侧带面会处于近似绝热环境中，仅仅依靠与液氮或液氦接触的表面传热，这样会造成超导螺管传热能力的下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双面浸泡的超导螺管线圈，解决现有技术中超导带材与液氮或液氦只能依靠单面接触而导致的传热能力差的问题。

本发明双面浸泡超导螺管线圈，包括线圈骨架和超导带材，超导带材呈螺旋状环绕在线圈骨架上。超导螺管线圈上设有支撑件，支撑件设置在线圈骨架和超导带材之间，支撑螺旋环绕的超导带材，超导带材和线圈骨架之间具有空隙。

支撑件在螺旋状环绕的超导带材的相应位置，等间距设置在线圈骨架和超导带材之间。

支撑件一端具有插入部，线圈骨架上在螺旋环绕超导带材的相应位置开有与支撑件插入部相配合的孔，支撑件的插入部插入线圈骨架的配合孔中。支撑件的另一端有支撑面，支撑面与所述超导带材接触。

支撑件插入部有螺纹，线圈骨架的配合孔为螺纹孔。线圈骨架的配合孔亦可为通孔，支撑件插入部通过用螺母连接在线圈骨架上。

支撑件另一端的支撑面具有超通孔后导带材接纳部，超导带材位于此接纳部中。

或者也可以采用线圈带有超导带材固定件的方式，超导带材固定件固定在支撑件支撑面上，超导带材固定件有超导带材接纳部，超导带材位于此接纳部中。

或者将超导带材固定件的两端固定在支撑件支撑面上，超导带材固定件的中部与支撑件支撑面之间有间隙，该间隙形成超导带材接纳部。支撑件与带材固定件为金属材料制作，带材固定件两端与支撑件支撑面构成电连接。

或者将超导带材固定件中部固定在支撑件支撑面上，超导带材固定件两端弯折形成超导带材接纳部。支撑件与带材固定件为金属材料制作，带材固定件中部与支撑件支撑面构成电连接，两端弯折后与超导带材外侧表面构成电连接。

本发明在超导带材与线圈骨架之间设置了支撑件，因此在超导带材与线圈骨架之间形成空隙，使超导带材的双面都浸泡在液氮或液氦中，能够明显改善超导螺管线圈的传热能力，防止超导螺管线圈在失超状况下由于发热量过大而引起性能退化或烧毁。

附图说明

图1为本发明双面浸泡超导螺管线圈的透视图，图中，1线圈骨架，2超导带材、3支撑件；

图2为本发明线圈骨架与支撑件的连接关系示意图，图中：5螺母，11配合孔，31插入部，32支撑面；