專利名稱：一種超導(dǎo)磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超導(dǎo)磁體，屬于高溫超導(dǎo)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)磁體是高溫超導(dǎo)電機(jī)得以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的兩大基本部件之一。超導(dǎo)磁體正常工作與否，直接關(guān)系到高溫超導(dǎo)電機(jī)的成敗。超導(dǎo)電機(jī)需要超導(dǎo)磁體始終處在深低溫的超導(dǎo)狀態(tài)下運(yùn)行，通常是將超導(dǎo)磁體置于絕熱真空的環(huán)境中，在正常工作溫度時(shí)，基于高溫超導(dǎo)線材機(jī)械性能差的特點(diǎn)及線材對(duì)工作溫度的要求，超導(dǎo)勵(lì)磁繞組在磁場(chǎng)下若局部熱量無(wú)法瞬時(shí)帶走將會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)磁體失超；同時(shí)超導(dǎo)勵(lì)磁繞組將受到較大的電磁力，在電磁力的作用下發(fā)生稍許位移，也會(huì)造成超導(dǎo)磁體失超。因此，超導(dǎo)磁體是高溫超導(dǎo)電機(jī)重要部件，它影響著電機(jī)的尺寸、體積、整體性能和制冷功率，同時(shí)對(duì)超導(dǎo)電機(jī)運(yùn)行的可靠性也起著重要作用。美國(guó)專利US6605886B2所介紹的超導(dǎo)磁體，采用在超導(dǎo)磁體外圍環(huán)繞管路方式，冷媒介質(zhì)通過(guò)管路對(duì)磁體進(jìn)行冷卻；超導(dǎo)繞組被不銹鋼薄板制成的零件包裹后，灌注環(huán)氧樹脂，成為一個(gè)整體。美國(guó)專利US6911759B2所介紹的超導(dǎo)磁體，磁體被冷板進(jìn)行冷卻，在冷板內(nèi)部布置循環(huán)冷卻管道；超導(dǎo)勵(lì)磁繞組內(nèi)部每個(gè)線圈之間有隔離層，通過(guò)增加隔離層減小線圈內(nèi)部應(yīng)力，同時(shí)每個(gè)線圈外部用環(huán)狀不銹鋼框與隔離層通過(guò)機(jī)械方法聯(lián)結(jié)。美國(guó)專利US6509819 B2所介紹超導(dǎo)磁體，整個(gè)線圈成錐度型，單個(gè)超導(dǎo)線圈上下表面分別有金屬結(jié)構(gòu)層對(duì)超導(dǎo)線圈進(jìn)行支撐保護(hù)，成錐度進(jìn)行繞制，與金屬結(jié)構(gòu)件隨形；在整個(gè)線圈頂部有與線圈隨形心軸；這三例高溫超導(dǎo)磁體機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)施難度較大。有一種超導(dǎo)磁體現(xiàn)有技術(shù)，其中磁體分為支撐構(gòu)件、頂板、夾板和超導(dǎo)繞組四部分，采用傳導(dǎo)冷卻，磁體繞組采用夾環(huán)固定，夾環(huán)兩端部用螺栓緊固；此磁體結(jié)構(gòu)端部較長(zhǎng)，夾板會(huì)導(dǎo)致磁體繞組兩端夾緊中部有較大空隙問(wèn)題，從而在整體VPI時(shí)會(huì)存留較多樹脂，會(huì)影響整個(gè)磁體導(dǎo)熱效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，整體強(qiáng)度高，低漏熱，導(dǎo)熱效率高，能有效提高磁場(chǎng)性能，有效減小電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，能滿足超導(dǎo)電機(jī)需求的高強(qiáng)度、低漏熱和導(dǎo)熱效率高適合在超導(dǎo)電機(jī)中運(yùn)用、模塊化的超導(dǎo)磁體，。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:—種超導(dǎo)磁體,包括底座和蓋板，所述底座中心的一側(cè)有凸起的圓柱狀芯部，該芯部的側(cè)面上纏繞有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈，所述底座中心的另一側(cè)還有凹槽，且深入到芯部，凹槽內(nèi)放置磁性材料；所述蓋板通過(guò)緊固件與超導(dǎo)勵(lì)磁線圈和底座緊密結(jié)合。所述超導(dǎo)勵(lì)磁線圈由多個(gè)餅式線圈和導(dǎo)熱構(gòu)件組成，導(dǎo)熱構(gòu)件與底座連接。[0011 ] 蓋板與底座接觸部位涂覆導(dǎo)電膠或者粘貼銦片。超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的上引線和下引線分別設(shè)置在所述的蓋板和底座上所開(kāi)的槽內(nèi)。所述蓋板由頂板和外環(huán)組成，所述外環(huán)緊貼超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的側(cè)面和底座，所述頂板緊貼芯部的端面和外環(huán)。本實(shí)用新型技術(shù)效果主要是:超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的上引線、下引線，分別放在前述的蓋板和底座上開(kāi)的槽內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)使上引線、下引線接觸電阻小、功率損耗小、熱傳導(dǎo)效率高、固定牢固、穩(wěn)定可靠。本實(shí)用新型的超導(dǎo)磁體，結(jié)構(gòu)緊湊，整體強(qiáng)度高，低漏熱，導(dǎo)熱效率高，能有效提高磁場(chǎng)性能，有效減小電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，適合在超導(dǎo)電機(jī)中運(yùn)用。

圖1為超導(dǎo)磁體整體結(jié)構(gòu)圖圖2為超導(dǎo)勵(lì)磁線圈放大圖；圖3為超導(dǎo)磁體與外部支撐件連接示意圖。圖中各標(biāo)記為:1_蓋板，2_底座,3_超導(dǎo)勵(lì)磁線圈,4_磁性材料,5_上弓丨線,6_下引線，7-餅式線圈，8-導(dǎo)熱構(gòu)件，9-芯部，10-凹槽，11-蓋板與底座接觸部位，12-外部支撐件。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如下:實(shí)施例1:如圖1所示，一種超導(dǎo)磁體，包括底座2和蓋板1，所述底座2中心的一側(cè)有凸起的圓柱狀芯部9，該芯部9是超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的支撐，芯部9的側(cè)面上纏繞有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3，所述底座2中心的另一側(cè)還有凹槽10，且深入到芯部9，凹槽10內(nèi)放置磁性材料4 ;所述蓋板I通過(guò)緊固件與超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3和底座2緊密結(jié)合，啟到保護(hù)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈作用。所述的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3由多個(gè)餅式線圈7和導(dǎo)熱構(gòu)件8組成，導(dǎo)熱構(gòu)件8與底座2連接。所述的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3的上引線5和下引線6分別設(shè)置在所述的蓋板I和底座2上所開(kāi)的槽內(nèi)。所述的蓋板I由頂板和外環(huán)組成，所述外環(huán)緊貼超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3的側(cè)面和底座2，所述頂板緊貼芯部9的端面和外環(huán)。本實(shí)施例為一種用于四極高溫超導(dǎo)電機(jī)的超導(dǎo)磁體。如圖2所示，所述超導(dǎo)勵(lì)磁線圈由多個(gè)餅式線圈7和導(dǎo)熱構(gòu)件8組成，導(dǎo)熱構(gòu)件8與底座2連接。所述連接是通過(guò)鉚接、或緊固件緊固、或焊接方式與底座連接，保證通過(guò)底座對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈冷卻。所述導(dǎo)熱構(gòu)件8材料為鋁、或鋁合金、或不銹鋼、或銅，主要保證超導(dǎo)勵(lì)磁線圈熱量分布均勻，提高熱傳導(dǎo)效率。提供超導(dǎo)勵(lì)磁線圈沿徑向的傳導(dǎo)冷卻路徑，減小徑向熱阻。導(dǎo)熱構(gòu)件表面做絕緣氧化處理，保證雙餅線圈之間絕緣的同時(shí)減少氣阻，提高導(dǎo)熱效率。在蓋板I與底座2接觸部位涂覆導(dǎo)電膠或者粘貼銦片，能夠很好提高導(dǎo)熱效率。所述底座2與所述超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3接觸處通過(guò)絕緣氧化處理，表面有一氧化層，減小氣阻提高導(dǎo)熱效率。所述底座2和蓋板I的材料為鋁合金或不銹鋼。超導(dǎo)勵(lì)磁線圈3的上引線5和下引線6，分別放在所述的蓋板和底座上開(kāi)的槽內(nèi)。所述蓋板由頂板和外環(huán)組成，所述外環(huán)緊貼超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的側(cè)面和底座，所述頂板緊貼芯部的端面和外環(huán)。具體制作時(shí)是將超導(dǎo)線材圍繞芯部9進(jìn)行繞制，超導(dǎo)餅式線圈7繞制后與芯部9成為一體，將與底座2同軸緊配合進(jìn)行裝配，裝配過(guò)程中在餅式線圈之間加導(dǎo)熱構(gòu)件8，導(dǎo)熱構(gòu)件8將使熱量分散均勻，不會(huì)使線圈局部過(guò)熱引起失超。在超導(dǎo)勵(lì)磁線圈裝配好后，根據(jù)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈尺寸對(duì)蓋板進(jìn)行精加工，然后進(jìn)行裝配，由于磁體蓋板為整體蓋板，故很好抵抗了較大橫向電磁力及離心力。在蓋板I與底座2接觸部位11處涂覆低溫導(dǎo)電膠或粘貼銦片，可以增強(qiáng)導(dǎo)熱效率。整個(gè)磁體裝配好后，在磁體底部凹槽放置高透過(guò)性高磁導(dǎo)率和高飽和磁密的磁性材料4，通過(guò)緊固件將磁體裝配于外部支撐件12上，如圖3所示。實(shí)施例2:與上述實(shí)施例不同的是:為了使磁體結(jié)構(gòu)緊湊，且便于加工，可以將蓋板再分為頂板和外環(huán)兩部分。外環(huán)尺寸根據(jù)勵(lì)磁繞組尺寸進(jìn)行加工，保證超導(dǎo)勵(lì)磁線圈與外環(huán)之間間隙較小。外環(huán)緊貼超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的側(cè)面和底座，頂板緊貼芯部的端面和外環(huán)。外環(huán)的材料與頂板、底座材料一致。本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)磁體，其特征在于，包括底座(2)和蓋板(I)，所述底座(2)中心的一側(cè)有凸起的圓柱狀芯部(9)，該芯部(9)的側(cè)面上纏繞有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(3)，所述底座(2)中心的另一側(cè)還有凹槽(10)，且深入到芯部(9)，凹槽(10)內(nèi)放置磁性材料⑷；所述蓋板(I)通過(guò)緊固件與超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(3)和底座(2)緊密結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(3)由多個(gè)餅式線圈(7)和導(dǎo)熱構(gòu)件(8)組成，導(dǎo)熱構(gòu)件(8)與底座(2)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)磁體，其特征在于，超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(3)的上引線(5)和下引線(6)分別設(shè)置在所述的蓋板(I)和底座(2)上所開(kāi)的槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述蓋板(I)由頂板和外環(huán)組成，所述外環(huán)緊貼超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(3)的側(cè)面和底座(2)，所述頂板緊貼芯部(9)的端面和外環(huán)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超導(dǎo)磁體，包括底座和蓋板，所述底座中心的一側(cè)有凸起的圓柱狀芯部，芯部的側(cè)面上纏繞有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈，所述底座中心的另一側(cè)還有凹槽，且深入到芯部，凹槽內(nèi)放置磁性材料；所述蓋板通過(guò)緊固件與超導(dǎo)勵(lì)磁線圈和底座緊密結(jié)合。本實(shí)用新型的超導(dǎo)磁體，結(jié)構(gòu)緊湊，整體強(qiáng)度高，低漏熱，導(dǎo)熱效率高，能有效提高磁場(chǎng)性能，有效減小電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，適合在超導(dǎo)電機(jī)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01F6/06GK203013432SQ20122063710
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者蘇浩, 謝峰, 周勇, 鈕小軍, 葉志剛 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所