腎形超導線圈制作裝置和制作方法

專利名稱：腎形超導線圈制作裝置和制作方法
技術領域：
本發明涉及用于低溫超導領域的異形超導線圈制作裝置和制作方法，特別涉及腎形超導線圈的制作裝置和制作方法。
背景技術：
腎形超導線圈可以是工作在4.2K的低溫超導線圈，也可以是工作在小于100K下的高溫超導線圈，其外形是由三段凸起狀圓弧和一段凹形圓弧組成，四段圓弧的連接處是幾何相切的，線圈是多層的并有一定的線圈寬度。
這種超導線圈在國外一般是用既能內繞又能外繞的繞線設備完成線圈繞制，再將線圈放入真空罐中進行環氧浸漬，烘干后將線圈表面精確加工而成。近年來，國外多采用先繞制與腎形超導線圈具有等值長度的具有四段凸起狀圓弧的超導線圈，再用專用精密設備將線圈凸起的一段線圈和線圈骨架一起壓制成凹狀，之后裝入真空罐中進行環氧浸漬，烘干后進行表面處理。文獻<IEEE TRANSACTION ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY，VOL。12，NO。1，MARCH 2002>中的一篇文章<Design and Fabracation of the SupercoductingBending Magnet for the Injection System of the RIKEN SRC>(作者H.Okuno，S.Fujishima，T.Tominaka，A.Goto，and Y.Yano)公開了一種腎形超導線圈的制作方法，就是采用上述的方法制造腎形超導線圈的。他們使用專用精密繞線設備，預先繞制四段凸起狀圓弧的超導線圈，使其線性長度與腎形超導線圈的線性長度一致，然后，使用繞線設備中可以控制進出長度的凸輪將該超導線圈壓制成腎形超導線圈。之后，將繞制和壓制成的腎形超導線圈進行真空環氧浸漬。最后，在烘干環氧后線圈經表面處理，即成所需要的腎形超導線圈。
這種方法需要繞線專用精密設備、真空罐和真空機組，需要對超導線圈和待浸環氧進行加溫和控溫，最后還需對已成形的線圈表面進行加工處理，工藝過程復雜。如果線圈層數多，極有可能產生環氧浸不透整個線圈，不能保證超導線圈的工作性能等情況。進行超導異形線圈的研制工作尤其是中小型線圈的研制，購買繞線專用精密設備顯然是很不經濟的，同時，操作人員對上述復雜工藝過程需要一定的經驗積累，這就極大地限制了超導異形線圈的應用和發展。

發明內容
為克服現有技術的缺點，本發明提出一種無需使用專用精密繞線設備，無需采用真空環氧浸漬工藝的腎形超導線圈制作裝置和制作方法。
“腎形線圈”是一種異形線圈，其幾何特征是線圈橫斷面外形曲線形似腎形；它包含四段圓弧線，其中兩條大的圓弧線是同心不同半徑的圓弧線；另外兩條小圓弧線位于兩條大圓弧之間，其直徑等于兩條大圓弧線的半徑之差。兩條半徑相等的小圓弧線的四個端點分別與兩條大圓弧的四個端點幾何相切；兩條小圓弧線一左一右對稱分布在兩條大圓弧兩端。線圈的四段圓弧線在外形上是三段向外凸，即半徑最大的一段大圓弧和兩段直徑相等，等于兩段同心大圓弧半徑之差的小圓弧向外凸，與半徑最大的一段大圓弧同心的另一段圓弧向里凹，四段圓弧共同構成一條封閉的曲線，形似腎形。腎形線圈以兩條大圓弧線中點的連線為對稱軸。以上所說的向里凹和向外凸是指從封閉曲線中的某一點向外看的效果。
本發明的腎形超導線圈制作裝置主要由線圈模板、線圈芯模塊、線圈骨架、固定底模塊、活動壓模塊和加力模塊組成。
線圈模板為兩塊內表面涂有防沾環氧涂層的矩形金屬板，線圈模板的正面開有和線圈芯模塊相配的腎形槽，以使芯模塊兩端能插入到線圈模板中，以及固定底模塊的兩個圓形孔及導線引出孔。線圈模板的兩側開有固定導向板的螺孔。線圈模板的作用是夾緊線圈骨架和超導線圈，以保證線圈的寬度尺寸，支撐芯模塊，固定底模塊和加力螺旋支架。模板的側上頂部開有固定加力螺桿支架的螺孔。
線圈芯模塊是一個具有一定寬度的橫斷面為腎形的模塊，其腎形也是由與線圈外形相似的四段圓弧線組成即三段外凸，一段里凹的封閉曲線。由于它放在線圈骨架內，所以其外形各圓弧線的半徑應等于線圈的各相應圓弧半徑減去線圈厚度和線圈骨架厚度之差。由于芯模塊兩端的兩段相同半徑的小圓弧線的中心距，與線圈和線圈骨架的小圓弧線的中心距是相同的，芯模塊下部有與線圈骨架相配的燕尾槽，以保證線圈繞制和壓制時，芯模塊和線圈骨架的準確定位。線圈芯模塊通過燕尾槽固定在線圈骨架內。線圈芯模塊兩端有兩個圓形通孔可以穿螺桿，將線圈芯模塊兩端插入線圈模板后，用長螺桿將線圈芯模塊和兩塊線圈模板固定。線圈模壓到位后，芯模塊外表面應與骨架內表面完全貼合。
線圈骨架用于支撐壓制前的超導線圈。骨架由寬度為線圈寬度，斷面形狀由四段凸起的圓弧組成上下兩端的凸起的半徑相等大圓弧線和左右兩端的凸起的半徑相等小圓弧線幾何相切，形似橄欖球。線圈骨架的橫斷面設計要點如下在設計腎形超導線圈后，模壓后的線圈骨架的形位亦確定。以線圈骨架的兩段半徑相等的小圓弧線的圓心連線為對稱軸，作線圈骨架凸起的大圓弧線的對稱曲線，即得到由兩條半徑相同的凸起大圓弧線和兩條半徑相同的凸起小圓弧線組成的封閉曲線，這條曲線即是線圈橫斷面的外形曲線，形似橄欖球，其外表面周長與模壓成型后的線圈第一層的長度相同。線圈骨架的兩個小圓弧的中心距與線圈芯模塊兩小圓弧的中心距相等。兩小圓弧中心連線的下部為在線圈壓制時不變形的骨架部分，上部為在線圈壓制時需和線圈一起產生變形的部分，這一兩小圓弧中心連線是線圈和線圈骨架變形和不變形部分的分界線。線圈骨架的厚度確定于線圈的規模，為1至幾毫米。線圈骨架夾在兩塊線圈模板之問，通過線圈芯模塊和兩塊線圈模板固定。線圈骨架由高導熱金屬慢走絲線切割成型，并經300度退火處理。以保證骨架成型準確，壓制力小，壓制后外形準確。線圈骨架的底部有凸起的燕尾槽與芯模塊的凹下燕尾槽相配，保證骨架和芯模塊的正常裝配和準確定位。
固定底模塊是用來支撐超導線圈和線圈骨架不需變形部分的模塊。其內表面涂防沾環氧層。固定底模塊上部的組合弧形由一段大圓弧和兩段小圓弧幾何相切組成，兩小圓弧間的中心距與線圈骨架及線圈芯模塊兩小圓弧的中心距相等。兩小圓弧線的中心連線是線圈壓制到位后的固定底模塊和活動壓模塊的分界面。固定底模塊的凹下部分的組合曲線形狀完全和超導線圈不需變形的一段外形一致；固定底模塊兩端部的直線部分與活動上模塊兩端的直線部分角度一致。在超導線圈模壓到位后，直線部分應與活動上模的相應直線部分完全貼合。固定底模塊上有兩個圓形通孔，通過穿螺桿與兩塊線圈模板固定在一起。固定底模塊是在超導線圈繞制完成后，將它插入兩塊模板之間并與之固定，其圓弧面即與線圈不需變形的一段相貼合，以支撐超導線圈不需變形的部分。
活動壓模塊是用來壓制需要變形的線圈和骨架部分的活動加壓模塊。其寬度為線圈寬度，弧狀面涂防沾環氧層，從正面看，它的弧形由一段凸起的半徑相等的大圓弧和兩段凹下半徑相等的小圓弧在大圓弧兩端幾何相切組成，兩小圓弧線的中心距與線圈骨架和芯模塊兩小圓弧線的中心距完全相同。活動壓模塊的組合曲線形狀與超導線圈變形后的一段表面形狀一致。活動壓模塊的上端與變向壓力軸承及加力桿相連。活動壓模塊的作用是在加力螺桿帶動下，向下運動，將超導線圈連同線圈骨架一起壓制成需要的腎形線圈。
加力模塊由加力螺桿，變向壓力軸承和鎖緊螺母組成。加力螺桿上端有旋轉手柄，加力螺桿可在與兩塊線圈模板相固定的加力螺桿支架上作螺旋運動。加力螺桿支架的下端與變向壓力軸承內孔相配，而活動壓模塊的上端與變向壓力軸承的不動外圈相配，這樣，就使加力螺桿作螺旋向下運動，而活動壓模塊僅作向下的平動。壓力軸承座在活動上模塊上端的凹形槽內。鎖緊螺母套在加力螺桿支架的上部，螺母鎖緊時，螺母與加力螺桿支架是緊固的。超導線圈模壓到位后，將鎖緊螺母固緊，防止線圈和骨架在環氧未烘干前回彈。
以上模塊組合中的活動壓模塊和固定底模塊的弧形部分需要根據超導線圈的導體直徑和線圈層間填充情況設計。
本發明線圈制作方法的工藝步驟如下首先將線圈骨架和芯模塊，線圈骨架和芯模塊相配后，固定在兩塊線圈模板之間，然后，將它們固定在繞線機上。即可啟動繞線機繞制與腎形超導線圈等值長度的，具有四段幾何相切的凸起狀圓弧的超導線圈。繞制時，邊繞邊在導線上涂環氧樹脂。線圈繞制完成，并且環氧填充亦完成后，在兩塊繞線模板，即線圈夾板之間添加固定底模塊、活動壓模塊及固定在模板上的加力螺桿及變向壓力軸承。這樣，固定底模塊與不需要變形的圓弧段相貼合，活動壓模塊位于需要壓成凹下狀的上部，完成了模壓前各模塊的組裝。然后進行超導線圈的模壓啟動加力螺桿，帶動活動壓模將需要變形的凸起圓弧壓成需要的凹下形弧狀，再將線圈和模具整體烘干，最后將超導線圈進行脫模，完成線圈制造。
本發明線圈制作裝置采用方便拆裝的組合模塊結構，模塊的組裝和模壓操作簡單，可靠性高。成型后的腎形超導線圈無須進行表面加工處理，模塊的精度即是超導腎形線圈的精度。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1a是超導線圈繞制和涂環氧的原理示意圖，圖1b是腎形超導體線圈模壓示意圖；圖2a是超導線圈繞制裝置的正視圖，圖2b是側視圖；圖2a和圖2b中1繞線機的繞線軸，2線圈模板，3線圈芯模塊，4線圈骨架，5超導線圈；圖3a是超導線圈繞制和涂環氧完成后，線圈模壓前的模壓系統裝配正視圖，圖3b是側視圖；圖3a和圖3b中6活動壓模塊，7固定底模塊，8加力螺桿，9導向板，10壓力軸承，11鎖緊螺母，12加力螺桿支架；圖4是超導線圈模壓成腎形線圈后的線圈和各模塊的位置圖。
具體實施例方式
圖1a是超導線圈繞制和涂環氧的原理示意圖，圖1b是腎形超導體線圈模壓示意圖。
圖1a中超導線圈的繞制方法和繞制圓形螺管線圈的繞制方法是相同的。超導線圈在模壓成腎形線圈過程中的加壓方向如圖1b所示。
下面結合圖2a、b具體說明線圈繞制裝置中各模塊的技術特征，模塊之間的裝配過程和超導線圈5的繞制過程。
兩塊線圈模板2是矩形金屬板，內側涂防沾環氧層；線圈模板2的正面開有和線圈芯模塊3相配的腎形槽及固定底模塊7的兩個圓形孔及導線引出孔；線圈模板2的兩側開有固定導向板9的螺孔；模板2的側上頂部開有固定加力螺桿支架12的螺孔。模板2的側上頂部開有固定加力螺桿支架12的螺孔。
線圈芯模塊3是一塊外形長度與線圈骨架4內組合弧長度相一致的腎形模塊；它的寬度是線圈寬度和繞線模板橫斷面寬度之和；其下部的燕尾槽與線圈骨架4的燕尾槽相配，形成準確定位。線圈芯模塊3通過燕尾槽固定在線圈骨架4內。線圈芯模塊3兩端有兩個圓形通孔可以穿螺桿。
線圈骨架4的寬度與線圈寬度相同，由四段凸起圓弧組成，上下兩端的凸起的半徑相等大圓弧線和左右兩端的凸起的半徑相等小圓弧線幾何相切，形似橄欖球；它的下部燕尾槽與芯模塊4相配。線圈骨架4由金屬銅線切割，退火后成型。
裝配線圈繞制裝置、繞制線圈和涂環氧的具體操作方法如下先將線圈芯模塊3與由四段凸起狀圓弧組成的線圈骨架4通過陰陽燕尾槽相配，后將線圈芯模塊3，連同線圈骨架4插入兩塊線圈模板2中的腎形槽中，用兩套螺栓緊固。這樣，線圈骨架4非圓弧的兩個側面與兩塊線圈模板2的內表面靠緊；兩塊線圈模板2內表面之間的距離即超導線圈5的寬度尺寸。再將一塊線圈模板2與繞線機的繞線軸1相接。這樣，線圈繞制裝置就整體固定在繞線機上了，即可在線圈骨架[4]上繞制超導線圈5并涂環氧。
由于超導線圈繞制裝置已整體固定在普通繞線機的繞線軸上，即可開始繞制由四條外凸圓弧線所組成的超導線圈。超導線圈繞制采用密繞排線，并在每層線圈表面涂環氧。進出線端用強力快干膠固定。
圖3a、b是線圈繞制和涂環氧后，線圈模壓前各模塊裝配正視和側視圖。超導線圈5繞制和涂環氧完成后，在如圖1所示的線圈繞制裝置中圍繞超導線圈添加各模塊，最終組裝成如圖3a、b所示的超導線圈模壓裝置的各模塊。
活動壓模塊6是用來模壓超導線圈5的關鍵模塊。其下部的組合弧形是超導線圈5模壓成型后線圈變形部分外形的準確形狀，下部的直線部分是在線圈5模壓后與固定底模塊7的斜線部分相貼合(從兩繞線模板的側面可以觀察到兩個斜縫的貼合)；它的上端面有與變向壓力軸承10相配的凹形槽，活動壓模塊6厚度和線圈5寬度一致，由整體線切割制成。
固定底模塊7是用來支撐超導線圈5下部不需變形部分的模塊，其內表面涂防沾環氧層。固定底模塊7上部的組合弧形由一段大凹形圓弧和兩段凹形小圓弧幾何相切所組成，小圓弧端部所連接的斜線部分是與活動上模塊6兩端的斜線角度一致，線圈5模壓到位后應互相貼合。固定底模塊7上開有與兩塊線圈模板2固定的兩個圓形通孔。模塊的寬度與超導線圈5寬度一致。
加力模塊由加力螺桿8，變向壓力軸承10和鎖緊螺母11組成。加力螺桿8和加力螺桿支架12是用來模壓超導線圈5時加力用的。加力螺桿8與螺桿支架12螺紋相配；下端與變向壓力軸承10的內孔相連，上端有旋轉手柄。加力螺桿8及其支架12用螺絲固定在線圈模板2上端部。變向壓力軸承的不動外圈與活動壓模塊的上端相配。這樣，就使螺旋加力桿作螺旋向下運動，而活動壓模塊僅作向下的平動。變向壓力軸承10坐在活動上模塊上端的凹形槽內。鎖緊螺母11套在加壓螺桿支架12的上部，螺母11鎖緊時，螺母與加壓螺桿支架12是緊固的。超導線圈5模壓到位后，將鎖緊螺母11固緊，防止線圈5和骨架4在環氧未烘干前回彈。
變向壓力軸承10是模壓超導線圈5時，將加力螺桿8的旋轉向下運動改變為活動上模塊6的垂直向下運動的變向元件。加力螺桿8下端插入變向壓力軸承10的內孔，變向壓力軸承10的不動外圈與活動上模塊6的凹形槽相配，并座在凹形槽內。在加力螺桿8旋轉向下運動時，由于壓力軸承10的變向作用，夾在兩塊線圈模板2之間的活動壓模塊6只能作垂直向下的運動。
導向板9由四塊光滑的金屬板構成，它的作用是限制活動壓模塊在作垂直向下運動時，不致產生水平方向的不允許偏差，起導向作用。它們安裝在兩塊線圈模板2的兩側，并用螺釘固定。
鎖緊螺母11是在超導線圈5模壓完成后，為了固定模壓位置，防止線圈在環氧未干前產生回彈，固定活動上模塊6位置用的。它旋在加力螺桿8上，位于旋轉手柄和加力螺桿支架12之間。
模壓裝置中各模塊裝配順序是先將固定底模塊7的弧形面朝上，從兩塊線圈模板2間的底部向上插入，其弧形面與超導線圈5底部相貼合，兩側面與線圈模板2的兩個內表面相貼合，然后將固定底模塊7用兩套螺栓與兩塊模板2通過兩套連接孔固緊。再將活動壓模塊6與加力螺桿8及壓力軸承10連接，連接順序是先將鎖緊螺母11旋進加力螺桿8上端，再將帶著鎖緊螺母11的加力螺桿8旋進加力螺桿支架12的螺孔中；加力螺桿8的下端插入變向壓力軸承10的內孔中，將壓力軸承10放入活動壓模塊6上部的凹形槽內。這樣，活動壓模塊6的弧形面朝下，正好位于需要變形的超導線圈凸起弧形端的上方。然后將加力螺桿支架12連同螺旋加力桿8和活動壓模塊6一起從兩塊線圈模板2間的上方插入，并將加力螺桿支架12架在兩塊線圈模板2之間，用四個螺釘將加力螺桿支架12與兩塊線圈模板2上端固定。最后將四塊導向板9固定在線圈模板2兩側及安裝加力手柄，即完成線圈模壓前各模塊的裝配。
線圈的模壓過程用手轉動加力螺桿8上方的加力手柄，加力螺桿8連同壓力軸承10，帶動活動壓模塊6沿著導向板9向下運動，從兩塊線圈模板2側面觀察到活動壓模塊6和固定底模塊7端部斜縫相貼合時，即鎖緊位于加力螺桿8上方的鎖緊螺母11，以防止環氧在未烘干情況下線圈回彈。至此，結束模壓過程。
圖4是超導線圈模壓結束后的線圈5和各模塊的位置圖。
如圖4所示，超導線圈模壓結束并固緊鎖緊螺母11后，超導線圈5、骨架2、活動壓模塊6、固定底模塊7的位置示意圖。如圖4所示，活動壓模塊與固定底模塊7相應的斜線部分完全重合。
超導線圈模壓成形后的烘干和脫模在完成超導線圈5繞制，涂環氧和模壓成型后，將超導腎形線圈5連同各模塊組合整體從繞線機取下來，放入烘箱中，在60℃下烘烤8小時后取出。待線圈5恢復到常溫后，將涂有防沾環氧層的各模塊從腎形超導線圈5上一一取下，即完成腎形超導線圈5制作全過程。
我們設計了一組用于超導定位系統的腎形超導線圈，其設計參數如下腎形線圈外形尺寸R1＝38.53mm，R2＝53.72mm，R3＝R4＝5.10mm，線圈寬度24mm。
其中R1為腎形線圈凸起大圓弧線的圓弧半徑；R2為腎形線圈凹下大圓弧線的圓弧半徑；R3，R4為腎形線與圈兩段大圓弧相切的兩段小凸起圓弧段的圓弧半徑。
用直徑0.43mm的NbTi超導線，雙線并繞，四層繞組，總匝數192匝，線圈工作溫度4.2K，工作電流40A。采用上海合成樹脂研究所的DW-3低溫環氧樹脂作導線和層間的填充劑。
這個腎形超導線圈采用本發明制作工藝，得到了符合設計要求和工作狀況的滿意結果。
權利要求
1.一種腎形超導線圈制作裝置，其特征在于主要由線圈模板[2]、線圈芯模塊[3]、線圈骨架[4]、固定底模塊[7]、活動壓模塊[6]、加力模塊、導向板[9]、和變向壓力軸承[10]組成；線圈模板[2]為兩塊內表面涂有防沾環氧涂層的矩形金屬板，線圈模板[2]的正面開有和線圈芯模塊[3]相配的腎形槽及固定底模塊[7]的兩個圓形孔及導線引出孔；線圈模板[2]的兩側開有固定導向板[9]的螺孔；線圈芯模塊[3]為一個外形封閉曲線形似腎形的模塊，它的寬度是線圈寬度和繞線模板橫斷面寬度之和，其下部有與線圈骨架[4]相配的燕尾槽；線圈芯模塊[3]通過燕尾槽固定在線圈骨架[4]內；線圈芯模塊[3]兩端有兩個圓形通孔可以穿螺桿，線圈芯模塊[3]兩端插入線圈模板后，用長螺桿將線圈芯模塊[3]和兩塊線圈模板[2]固定；線圈骨架[4]的斷面外形形似橄欖球，由四段凸起的圓弧組成上下兩端凸起的半徑相等的大圓弧線和左右兩端的凸起半徑相等的小圓弧線幾何相切；其寬度與超導線圈[5]的寬度相同；線圈骨架[4]的底部有凸起的燕尾槽與芯模塊[3]的凹下燕尾槽相配；線圈骨架[4]由金屬銅線切割，退火后成型；線圈骨架[4]夾在兩塊線圈模板[2]之間，通過線圈芯模塊[3]和兩塊線圈模板[2]固定；固定底模塊[7]內表面涂防沾環氧層，其上部組合弧形由一段大圓弧和兩段小圓弧幾何相切組成，兩小圓弧間的中心距與線圈骨架[4]及線圈芯模塊[3]兩小圓弧的中心距相等；固定底模塊[7]的凹下部分的組合曲線形狀完全和和超導線圈[5]不需變形的一段外形一致，固定底模塊[7]兩端部的直線部分與活動上模塊[6]兩端的直線部分角度一致；固定底模塊7上開有與兩塊線圈模板[2]固定的兩個圓形通孔，通過螺桿與兩塊線圈模板[2]固定在一起；固定底模塊[7]的寬度與超導線圈[5]寬度一致；活動壓模塊[6]寬度為線圈寬度，由整體線切割制成，其弧狀面涂防沾環氧層，從正面看，它的弧形由一段凸起的半徑相等的大圓弧和兩段凹下的半徑相等的小圓弧在大圓弧兩端幾何相切組成，兩小圓弧線的中心距與線圈骨架[4]和線圈芯模塊[3]兩小圓弧線的中心距完全相同；活動壓模塊[6]的組合曲線形狀與超導線圈[5]變形后的一段表面形狀一致；活動壓模塊[6]的上端與變向壓力軸承[10]及加力螺桿[8]相連；加力模塊由加力螺桿[8]、變向壓力軸承[10]和鎖緊螺母[11]組成；加力螺桿[8]與螺桿支架[12]螺紋相配；下端與變向壓力軸承[10]的內孔相連，上端有旋轉手柄；加力螺桿[8]及其支架[12]用螺絲固定在線圈模板[2]上端部；變向壓力軸承[10]的內孔插入加力螺桿[8]的下端，壓力軸承[10]的外圈與活動上模塊[6]的凹形槽相配，并坐在凹形槽內；導向板[9]由四塊光滑的金屬板構成，安裝在兩塊線圈模板[2]的兩側，并用螺釘固定；鎖緊螺母[11]旋在加力螺桿[8]上，位于旋轉手柄和加力螺桿支架[12]之間。
2.按照權利要求1所述的腎形超導線圈制作裝置，其特征在于線圈芯模塊[3]橫斷面的外形由與超導線圈[5]外形相似的四段圓弧線連接組成，其中兩條大的圓弧線是同心不同半徑的圓弧線；另外兩條小圓弧線位于兩條大圓弧之間，其直徑等于兩條大圓弧線的半徑之差；兩條半徑相等的小圓弧線的四個端點分別與兩條大圓弧的四個端點幾何相切；兩條小圓弧線一左一右對稱分布在兩條大圓弧兩端；四段圓弧線在外形上的特點是三段向外凸，即最大的一段大圓弧和兩段半徑相等的小圓弧向外凸，一段向里凹，即另一段大圓弧向里凹，共同構成一條封閉的曲線，形似腎形；其外形尺寸應等于超導線圈[5]的各外形弧線半徑減去超導線圈[5]厚度和線圈骨架[4]厚度之差；線圈芯模塊[3]兩端的兩段相同半徑的小圓弧線的中心距，與超導線圈[5]和線圈骨架[4]的小圓弧線的中心距相同。
3.應用權利要求1或2所述的制作裝置的腎形超導線圈制作方法，其特征在于，超導線圈[5]的制作工藝步驟如下(1)首先裝配線圈繞制裝置、繞制線圈和涂環氧先將線圈芯模塊[3]與線圈骨架[4]通過陰陽燕尾槽相配，后將線圈芯模塊[3]，連同線圈骨架[4]插入兩塊線圈模板[2]中的腎形槽內，用兩套螺栓固緊，使線圈骨架[4]非圓弧的兩個側面與兩塊線圈模板[2]的內表面靠緊，兩塊線圈模板[2]內表面之間的距離即超導線圈[5]的寬度尺寸；再將一塊線圈模板[2]與繞線機的繞線軸[1]相接，并固定在繞線機上，即可繞制超導線圈[5]并涂環氧；超導線圈[5]繞制采用密繞排線，并在每層線圈表面涂環氧，進出線端用強力快干膠固定；(2)超導線圈[5]繞制和涂環氧完成后，在已固定于繞線機主軸上的線圈繞制裝置中圍繞超導線圈添加各個模塊，組成模壓裝置先將固定底模塊[7]的弧形面朝上從兩塊線圈模板[2]間的底部向上插入，其弧形面與超導線圈[5]底部相貼合，兩側面與線圈模板[2]的兩個內表面相貼合，然后將固定底模塊[7]用兩套螺栓與兩塊模板[2]通過兩套連接孔固緊；再將活動上模塊[6]與加力螺桿[8]及壓力軸承[10]連接，連接順序是先將鎖緊螺母[11]旋進加力螺桿[8]上端，再將帶著鎖緊螺母[11]的加力螺桿[8]旋進加力螺桿支架[12]的螺孔中；加力螺桿[8]的下端插入變向壓力軸承[10]的內孔中，將壓力軸承[10]放入活動上模塊[6]上部的凹形槽內；這樣，活動壓模塊[6]的弧形面朝下，正好位于需要變形的超導線圈凸起弧形端的上方；然后將加力螺桿支架[12]連同螺旋加力桿[8]和活動上模塊[6]一起從兩塊線圈模板[2]間的上方插入，并將加力螺桿支架[12]在兩塊線圈模板[2]之間，用四個螺釘將加力螺桿支架[12]與兩塊線圈模板[2]上端固定，最后將四塊導向板[9]固定在線圈模板[2]兩側，安裝加力手柄，即完成線圈模壓前各模塊的裝配；(3)然后進行模壓，用手轉動加力螺桿[8]上方的加力手柄，加力螺桿[8]連同壓力軸承[10]，帶動活動上模塊[6]沿著導向板[9]向下運動，從兩塊線圈模板[2]側面觀察到活動上模塊[6]和固定底模塊[7]端部斜縫相貼合時，即鎖緊位于加力螺桿[8]上方的鎖緊螺母[11]，以防止環氧在未烘干情況下線圈回彈；然后結束模壓過程；(4)模壓成型后，將超導線圈[5]連同各模塊組合，整體從繞線機取下，放入烘箱中，在60℃下烘烤8小時后取出；待超導線圈[5]恢復到常溫后，將涂有防沾環氧層的各模塊從超導線圈[5]上一一取下，即完成腎形超導線圈[5]制作全過程。
全文摘要
一種腎形超導線圈制作裝置，其線圈芯模塊[3]的外形曲線由與腎形超導線圈[5]外形相似的四段圓弧線連接組成，三段圓弧線向外凸，即最大的一段大圓弧和兩段半徑相等的小圓弧向外凸，一段向里凹，即另一段大圓弧向里凹，共同構成一條封閉的曲線，形似腎形。線圈骨架[4]的斷面外形形似橄欖球，由四段凸起的圓弧組成。應用本發明制作裝置的腎形超導線圈制作方法，其特征在于線圈芯模塊[3]與線圈骨架[4]通過陰陽燕尾槽相配，在線圈骨架[4]上繞制超導線圈[5]后，組裝模壓裝置，使活動壓模塊[6]的弧形面朝下，位于需要變形的超導線圈凸起弧形端的上方，下部與固定底模塊7的斜線部分相貼合，進行模壓、烘烤后取出，置于室溫下使超導線圈[5]恢復到常溫。
文檔編號H01F6/06GK1983477SQ20051013060
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者宋守森, 王秋良, 戴銀明, 趙保志, 雷沅忠 申請人:中國科學院電工研究所